CN103460005A - 发动机用气缸内压传感器 - Google Patents

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Abstract

具有：壳体单元（2），其由外筒部（2e）和内筒部（2i）构成，所述外筒部（2e）和内筒部（2i）在轴向（Fs）的中间部（Xm）形成有具有轴向（Fs）的弹性的弹性部位（2es、2is）；受压环块部（3），其气密地固定在位于弹性部位（2es、2is）的前方的外筒部（2e）和内筒部（2i）之间，且通过该弹性部位（2e、2i）而面对弹性部位（2e、2i）的后方，并且前表面（3f）成为受压面；至少一个以上的压力检测元件（5a、5b、5c...），其与在该受压环块部（3）的后表面（3r）设置的一个电极部（4）接触，被受压环块部（3）施加内压（Pc），且配置在周向（Ff）的预定位置；以及支承环块部（6），其固定在外筒部（2e）和内筒部（2i）之间，且前表面（6f）成为支承压力检测元件（5a...的支承面，并且，所述支承环块部（6）兼用作另一个电极（7）。

Description

发动机用气缸内压传感器
技术领域
本发明涉及适合在检测气缸的内压时使用的构成为环形的发动机用气缸内压传感器。
背景技术
一般来说，已知通过面对发动机的燃烧室来检测气缸的内压（燃烧压）的发动机用气缸内压传感器，但这种气缸内压传感器需要通过高气密性结构独立地安装于在气缸的预定位置形成的贯穿孔。因此，还已知如下这样的气缸内压传感器：气缸内压传感器构成为环形，且构成为能够一体地安装于作为附设于发动机的其他功能部件的火花塞的末端部外周面，从而能够与该火花塞一起安装于气缸。
以往，作为这样的构成为环形的气缸内压传感器，已知专利文献1所公开的燃烧压力传感器、专利文献2所公开的压力传感器和专利文献3所公开的内置有压力传感器的火星塞。
专利文献1的燃烧压传感器是内置于火星塞的燃烧压力传感器，所述火星塞具备绝缘体和垫圈部件，所述绝缘体形成于中心电极的周围，所述垫圈部件与侧方电极电连接且形成于绝缘体的周围，其中，所述燃烧压传感器构成为具备由铌酸锂构成的压电元件，所述压电元件设置在绝缘体和垫圈部件之间且在中心电极和侧方电极之间的点火间隙附近。另外，专利文献2的压力传感器是共同紧固于安装孔来取代火星塞的密封垫的压力传感器，该压力传感器具有如下这样的结构：壳体的安装面被压接于气缸盖，在壳体固定有散热翅片。再有，专利文献3的内置有压力传感器的火星塞具有：座部，在压力传感器内置火星塞安装于内燃机时该座部与设于内燃机的火花塞安装面对置；收纳部件，其内置于该座部，且在座部的内壁面的周向以预定的间隔保持有多个压电元件；电极板，该电极板形成为与该收纳部件对应的平板形状，并且，在该电极板形成有使切入的部分向上方弯折而成的端子，并且该电极板在通过该弯折而形成的切口部不与压电元件重叠的状态设在收纳部件的上表面；绝缘板，该绝缘板形成为与该电极板对应的平板形状，并且，在该绝缘板形成有切口部，该绝缘板在使电极板的端子从该切口部向上方突出的状态下设于电极板的上表面；以及输出部件，其与从该绝缘板的切口部突出的端子连接，以输出压电元件的功率。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平4-34327号公报
专利文献2：日本特开平11-94675号公报
专利文献3：日本特开2000-277233号公报
发明内容
发明要解决的课题
可是，在上述的构成为环形的现有的发动机用气缸内压传感器中存在下面的问题。
即，由于这种气缸内压传感器检测发动机的燃烧压，因此，对于使用的压力检测元件，优选具有高耐热性并且即使在高温环境下也具有良好的压电转换特性的单晶材料。另一方面，由于单晶材料的脆性大，因此，为了切削单晶材料来切出上述的专利文献1和2那样的环形的压力检测元件，要求高超的加工技术等，不容易制造。结果是，导致成品率降低和量产性下降，并且，作为成本上升的重要原因，也无法忽视。而且，由于需要使整体形成为细小的环形，因此，在附设于振动大的发动机的情况下，可能会发生破裂等不良情况，未必谈得上可靠性高的压力检测元件。
另一方面，在专利文献3中，压力检测元件形成为长方体形的片体，并且将多个片体呈环形排列而构成，因此，不会发生在上述的一体形成为环形的情况下的制造（加工）上的问题，但另一方面，各片体的尺寸和角度上的偏差会直接影响气缸内压传感器的特性（性能），由此存在容易产生检测精度的降低和产品偏差这样的难点。
而且，是无论在任何情况下都要对发动机的燃烧压进行检测的装置，因此，需要尽可能保护压力检测元件和电极等内部结构免受严酷的温度环境和振动环境的损害，但在整体的检测结构中，很难说能够充分应对，从确保气缸内压传感器的稳定的安装和稳定的工作的观点出发，还存在进一步改善的余地。
本发明的目的在于提供一种解决了这样的在背景技术中存在的课题的发动机用气缸内压传感器。
用于解决问题的方案
本发明的特征在于，为了解决上述的课题，发动机用气缸内压传感器1构成为环形，通过安装于与发动机的燃烧室Rb面对的功能部件Ma、Mb的末端部外周面Mas、Mbs来检测气缸Ec的内压Pc，在构成该发动机用气缸内压传感器1时，所述发动机用气缸内压传感器1具有：壳体单元2，所述壳体单元2由外筒部2e和内筒部2i构成，所述外筒部2e和内筒部2i在轴向Fs的中间部Xm形成有具有轴向Fs的弹性的弹性部位2es、2is；受压环块部3，所述受压环块部3气密地固定在位于弹性部位2es、2is的前方的外筒部2e和内筒部2i之间，且通过该弹性部位2e、2i而面对弹性部位2e、2i的后方，并且所述受压环块部3的前表面3f成为受压面；至少一个以上的压力检测元件5a、5b、5c...，所述压力检测元件5a、5b、5c...与在该受压环块部3的后表面3r设置的一个电极部4接触，且被受压环块部3施加内压Pc，并且，配置在周向Ff的预定位置；以及支承环块部6，所述支承环块部6固定在外筒部2e和内筒部2i之间，且所述支承环块部6的前表面6f成为支承压力检测元件5a...的支承面，并且，所述支承环块部6兼用作另一个电极7。
在这种情况下，根据发明的优选的方式，优选的是，在与受压环块部3的后表面部位接触且除了压力检测元件5a...之外的部位，配置沿着周向Ff的一个或两个以上的间隔体10a...、10as...、10at。此时，更加优选的是，压力检测元件5a...和间隔体10a...、10as...、10at沿着受压环块部3的周向Ff交替地配置，并且，与压力检测元件5a...的轴向Fs的长度对应地选定间隔体10a...、10as...、10at的轴向Fs的长度。另一方面，弹性部位2es、2is能够通过在外筒部2e和内筒部2i的中间部Xm形成弯折部（或弯曲部）11e、11i来设置。另外，受压环块部3能够由受压环主体部12和绝缘块部13构成，所述受压环主体部12配置于前侧，所述绝缘块部13配置于后侧而与该受压环主体部12抵接，并且，能够对压力检测元件5a...采用单晶材料。
另一方面，能够在压力检测元件5a...的前表面5af...、受压环块部3的后表面3r、压力检测元件5a...的后表面5ar...、支承环块部6的前表面6f涂敷接合层C，所述接合层C由成为密合强化层的内层Ci、成为防扩散层的中间层Cm和成为扩散层的外层Ce构成。另外，能够在受压环块部3的后表面3r、支承环块部6的前表面6f、压力检测元件5a...的前表面5af...或压力检测元件5a...的后表面5ar...设置针对压力检测元件5a...的校准调整层14，所述校准调整层14采用具有预定厚度Ls的熔融类接合层。此外，能够在一个电极4的不存在压力检测元件5a...的部位设置用于连接引线15的连接器部16，此时，能够在连接器部16设置压缩的弹簧17，所述弹簧17介于引线15与一个电极4之间。另外，对于功能部件（Ma、Mb），能够应用向气缸Ec内喷射燃料的喷射器Ma或对气缸Ec内的燃料进行点火的火花塞Mb。
发明效果
根据这样的本发明的发动机用气缸内压传感器1，起到下述这样的显著效果。
（1）壳体单元2由外筒部2e和内筒部2i构成，外筒部2e和内筒部2i在轴向Fs的中间部Xm形成有具有轴向Fs的弹性的弹性部位2es、2is，相对于该壳体单元2，构成为在该外筒部2e和内筒部2i之间，从前侧依次配置有受压环块部3、一个电极4、至少一个以上的压力检测元件5a...和兼用作另一个电极7的支承环块部6，因此，由受压环块部3承受的压力能够通过伸缩的弹性部位2es、2is向各压力检测元件5a...稳定（均匀）且可靠地传递，从而能够进行精度高的压力检测。
（2）由于使用了至少一个以上的压力检测元件5a...，所述压力检测元件5a...与在受压环块部3的后表面3r设置的一个电极部4接触，并沿周向Ff以等间隔配置，所述受压环块部3的前表面3f成为受压面，因此，即使在使用脆性大的单晶材料作为压力检测元件5a...，并构成安装于与发动机的燃烧室Rb面对的功能部件Ma、Mb的末端部外周面Mas、Mbs的环形的气缸内压传感器1的情况下，压力检测元件5a...的制造（加工）也比较容易，从而能够有助于提高成品率和量产性，进而能够有助于降低成本，并且，不易发生破裂等不良情况，从而还能够有助于提高可靠性。
（3）由于通过圆筒形（环形）的壳体单元2来覆盖压力检测元件5a...和电极4及7等整体检测结构，因此，能够有效地保护全部检测结构免受检测发动机的燃烧压时的严酷的温度环境和振动环境损害，从而能够确保相对于气缸Ec的稳定安装和稳定工作，并且，能够容易地安装于喷射器Ma或火花塞Mb等各种功能部件，从而能够得到高通用性的气缸内压传感器1。
（4）根据优选的方式，如果在与受压环块部3的后表面部位接触且除了压力检测元件5a...之外的部位配置沿着周向Ff的一个或两个以上的间隔体10a...、10as...、10at，则能够通过间隔体10a...、10as...、10at来填满压力检测元件5a...之间的空间，因此，能够对组装时的压力检测元件5a...的校准调整进行辅助，从而能够准确且容易地进行校准调整，并且，能够可靠且稳定地进行。而且，能够实现机械的强度的提高，并且还有助于实现与压力检测元件5a...的数量削减相伴随的成本降低。
（5）根据优选的方式，如果沿受压环块部3的周向Ff交替地配置压力检测元件5a...和间隔体10a...、10as...、10at，则能够实现对校准调整进行辅助时的应力平衡，并且，从实现调整作用的稳定化的观点出发，能够以最优选的方式来实施。
（6）根据优选的方式，如果对应于压力检测元件5a...的轴向Fs的长度来选定间隔体10a...、10as...、10at的轴向Fs的长度，则能够最有效地发挥通过配置间隔体10a...、10as...、10at所起的作用（功能）。
（7）根据优选的方式，如果通过在外筒部2e和内筒部2i的中间部Xm形成弯折部（或弯曲部）11e、11i来设置弹性部位2es、2is，则能够分别利用外筒部2e的一部分和内筒部2i的一部分一体形成弹性部位2es、2is，因此在制造上能够通过容易且最佳的方式来实施。
（8）根据优选的方式，如果在压力检测元件5a...的前表面5af...、受压环块部3的后表面3r、压力检测元件5a...的后表面5ar...、支承环块部6的前表面6f涂敷接合层C，所述接合层C由成为密合强化层的内层Ci、成为防扩散层的中间层Cm和成为扩散层的外层Ce构成，则能够通过夹设接合层C...来将材质不同的三个部件即受压环块部3、压力检测元件5a...和支承环块部6可靠地结合。
（9）根据优选的方式，如果在受压环块部3的后表面3r、支承环块部6的前表面6f、压力检测元件5a...的前表面5af...或压力检测元件5a...的后表面5ar...设置针对压力检测元件5a...的校准调整层14，该校准调整层14采用具有预定厚度Ls的熔融类接合层，则能够利用受压环块部3的后表面3r和支承环块部6的前表面6f进而利用校准调整层14来容易地对各压力检测元件5a...进行准确的校准调整。因此，即使在使用至少一个以上的压力检测元件5a...的情况下，也能够吸收尺寸和角度上的偏差从而进一步提高检测精度。
（10）根据优选的方式，如果在一个电极4的不存在压力检测元件5a...的部位设置用于连接该电极4和引线15的连接器部16，并且，此时在连接器部16设置有介于引线15和电极4之间的压缩的弹簧17，则能够可靠地进行引线15与电极4的连接，并且能够进行高可靠性的连接。
附图说明
图1是将本发明的优选实施方式的气缸内压传感器应用于喷射器的情况下的侧视剖视图。
图2是沿图1中的A-A线的俯视剖视图。
图3是包括图1中的压力检测元件的部分的抽出放大图。
图4是包括图1中的连接器部的部分的抽出放大图。
图5是该气缸内压传感器的分解立体图。
图6是该气缸内压传感器的外观立体图。
图7是对该气缸内压传感器中的接合层进行明示的示意性剖视图。
图8是对该气缸内压传感器中的压力检测元件进行校准调整时的说明图。
图9是本发明的变更实施方式的气缸内压传感器的沿图1中的A-A线的俯视剖视图。
图10是将本发明的其他变更实施方式的气缸内压传感器应用于火花塞的情况下的侧视剖视图。
图11是本发明的其他变更实施方式的气缸内压传感器的与图1中的A-A线位置相对应的俯视剖视图。
图12是图11中的气缸内压传感器的分解立体图。
图13是对图11中的气缸内压传感器的压力检测元件进行校准调整时的说明图。
图14是本发明的其他变更实施方式的气缸内压传感器的与图1中的A-A线位置相对应的俯视剖视图。
标号说明
1：发动机用气缸内压传感器；2：壳体单元；2e：外筒部；2i：内筒部；2es：弹性部位；2is：弹性部位；3：受压环块部；3f：受压环块部的前表面；3r：受压环块部的后表面；4：一个电极部；5a、5b、5c...：压力检测元件；5af...：压力检测元件的前表面；5ar...：压力检测元件的后表面；6：支承环块部；6f：支承环块部的前表面；7：另一个电极；10a...：间隔体；10as...：间隔体；10at：间隔体；11e：弯折部（或弯曲部）；11i：弯折部（或弯曲部）；12：受压环主体部；13：绝缘块部；14：校准调整层；15：引线；16：连接器部；17：弹簧；Ec：发动机的气缸；Ma：功能部件（喷射器）；Mb：功能部件（火花塞）；Mas：功能部件的末端部外周面；Mbs：功能部件的末端部外周面；Pc：内压；Fs：轴向；Ff：周向；Xm：中间部；Ci：内层；Cm：中间层；Ce：外层；Ls：预定厚度；发动机的燃烧室Rb。
具体实施方式
接下来，列举本发明的优选实施方式，并基于附图详细地进行说明。
首先，参照图1～图8对本实施方式的气缸内压传感器1的结构进行说明。
图1示出了气缸内压传感器1的重要部位的结构。2是壳体单元，具有大直径的外筒部2e和小直径的内筒部2i。外筒部2e和内筒部2i分别由耐热性优异的合金材料等一体形成，外筒部2e和内筒部2i在轴向Fs的中间部Xm分别设有具有轴向Fs的弹性的弹性部位2es和2is。如图1所示，中间部Xm选定为壳体单元2的靠前位置，优选选定为从壳体单元2的前端向后方几毫米左右的位置。并且，图1中，下方成为前方。另外，如图3所示，弹性部位2es、2is分别由弯折部11e、11i形成。即，外筒部2e的弹性部位2es由使中间部Xm的外周面向中心方向鼓出而成的弯折部11e形成，且在外周面沿周向Ff呈环状地设有截面为梯形（矩形）状的凹槽，内筒部2i的弹性部位2is由使中间部Xm的内周面向放射方向鼓出而成的弯折部11i形成，且在内周面沿周向Ff呈环状地设有截面为梯形（矩形）状的凹槽。在该情况下，外筒部2e和内筒部2i从中间部Xm至前端形成为薄壁，从而至少使中间部Xm具有轴向Fs的弹性（弹性）。由此，在壳体单元2的中间部Xm设有中间变窄状（波纹管状）的弹性部位2es、2is。这样，如果通过在外筒部2e和内筒部2i的中间部Xm形成弯折部11e、11i来设置弹性部位2es、2is，则能够利用外筒部2e和内筒部2i的一部分一体地形成弹性部位2es、2is，因此具有在制造上能够通过容易且最佳的方式来实施的优点。
另一方面，设有受压环块部3，该受压环块部3气密地固定在位于弹性部位2es、2is的前方的外筒部2e和内筒部2i之间，并且通过该弹性部位2e、2i而到达弹性部位2e、2i的后方。受压环块部3由受压环主体部12和绝缘块部13构成，该受压环主体部12配置在前侧，该绝缘块部13配置在后侧而与该受压环主体部12抵接。由此，受压环主体部12的前表面成为受压环块部3的前表面3f，该前表面3f成为承受内压Pc的受压面。
受压环主体部12全部由耐热性优异的合金材料等一体形成为环状，并且，如图3所示，截面由宽幅部分和窄幅部分形成为T形。并且，受压环主体部12中的宽幅部分被收纳成嵌入于壳体单元2的比中间部Xm位于前方的外筒部2e和内筒部2i之间，并通过使用激光焊接等的焊接部21、22气密地固定于外筒部2e的内周面和内筒部2i的外周面，以免燃烧室Rb内的燃烧气体进入到气缸内压传感器1的内部。此时，受压环主体部12中的窄幅部分通过弹性部位2e和2i之间而到达该弹性部位2e、2i的后方。
另外，绝缘块部13由具有刚性的绝缘材料一体形成为环状，截面呈矩形。因此，绝缘块部13的后表面成为受压环块部3的后表面3r。此外，在受压环块部3的后表面3r设有一个电极部4。在这种情况下，如图7所示，在受压环块部3的后表面3r即绝缘块部13的后表面涂敷有接合层C，该接合层C由成为密合强化层的采用了Ti（钛）的内层Ci、成为防扩散层的采用了Pt（铂）的中间层Cm以及成为扩散层的采用了Au（金）的外层Ce构成，并且，在该接合层C上通过涂敷而设有成为采用Au-Sn（金-锡）的具有预定厚度Ls的熔融类接合层的校准调整层14。该校准调整层14具有吸收后述的三个压力检测元件5a...的尺寸和角度等的偏差的校准调整功能，并且兼用作压力检测元件5a...的一个电极部4。因此，校准调整层14的厚度Ls选定为能够吸收三个（至少一个以上）压力检测元件5a...的尺寸和角度等的偏差的尺寸。
并且，对成为密合强化层的内层Ci，除此之外还能够选择采用Ni、Cr、Zr、In、Bi、Y等，对成为防扩散层的中间层Cm，除此之外还能够选择采用Cu、Sn、Ni、Fe、Cr、V、Ti等，对成为扩散层的外层Ce，除此之外还能够选择采用Ag、Pd、Sn、Ge、Cu等。在这种情况下，各层Ci、Cm、Ce可以由单一元素构成，也可以由含有单一元素的合金构成。另外，对成为熔融类接合层的校准调整层14，除此之外还能够采用Ag-Cu-Sn、Au-Ge、Au-Pd、Ag-Pd、Ag-Sn、Cu-Sb等具有共晶现象的金属（合金）。所述各层可以作为焊锡使用，也可以作为钎料使用。因此，成为熔融类接合层的校准调整层14和成为扩散层的外层Ce需要进行组合，例如，在对校准调整层14采用Au-Sn的情况下，需要对外层Ce采用Au或Sn，在对校准调整层14采用Ag-Pd的情况下，需要对外层Ce采用Ag或Pd等，需要将扩散层（外层Ce）的材料选定为构成校准调整层14的材料中的单一材料或复合材料。
另一方面，5a、5b、5c表示三个压力检测元件（压电元件）。各压力检测元件5a...采用耐热性优异且即使在较宽的温度范围也能够得到稳定的压电转换特性的不存在居里点的具有自发极化性的单晶材料，具体来说，采用以LTG（La3Ta0.5Ga5.5O14）、LTGA（La3Ta0.5Ga4.8Al0.2O14）、LGS（La3Ga5SiO14）的单晶材料为代表的LNG、LGSA、LNGA、CAAS、CTGS等单晶材料制作而成。另外，各压力检测元件5a...呈三明治状夹在前述的绝缘块部13和后述的支承环块部6之间，并且前表面和后表面分别与绝缘块部13的后表面（校准调整层14）和支承环块部6的前表面接合，因此，如图7所示，在各压力检测元件5a...的前表面5af...和后表面5ar...分别涂敷有由上述的内层Ci、中间层Cm、外层Ce构成的接合层C。
并且，在组装压力检测元件5a、5b、5c时，如图8（a）所示，将在加热处理前的绝缘块部13的后表面3r设置的校准调整层14朝上地配置，并如图2所示那样将三个压力检测元件5a、5b、5c以等间隔载置于该校准调整层14上。接下来，将支承环块部6的前表面6f与各压力检测元件5a...的后表面5ar（上表面）抵接，从上方对各压力检测元件5a...以施加均匀的力的方式进行加压，并通过被设定为预定的温度环境的连续回流炉进行加热。由此，如图8（b）所示，各压力检测元件5a...的前表面5af...（下表面）进入到适度地熔融的校准调整层14中，各压力检测元件5a...的后表面5ar...（上表面）分别与支承环块部6的前表面6f面接触。即，进行借助校准调整层14吸收各压力检测元件5a、5b、5c的尺寸和角度等的偏差的校准调整。另外，与此同时，在各压力检测元件5a...的前表面5af...设置的接合层C...熔接于校准调整层14，并且，在各压力检测元件5a...的后表面5ar...设置的接合层C...熔接于在支承环块部6的前表面6f设置的接合层C。
因此，在校准调整层14和接合层C...固化后，绝缘块部13、各压力检测元件5a...和支承环块部6接合成一体。即，校准调整工序和组装工序一起（同时）进行。此时，支承环块部6的前端部收纳在外筒部2e的后端部与内筒部2i的后端部之间，并通过焊接部23、24固定于外筒部2e的内周面和内筒部2i的外周面。通过以上的组装工序，将支承环块部6如图1所示那样封闭于外筒部2e和内筒部2i之间的后端，并且，在壳体单元2的后端固定的支承环块部6的前表面6f成为支承各压力检测元件5a、5b、5c的支承面。另外，支承环块部6兼用作各压力检测元件5a、5b、5c的另一个电极7（接地）。
这样，如果在压力检测元件5a...的前表面5af...、受压环块部3的后表面3r、压力检测元件5a...的后表面5ar...、支承环块部6的前表面6f涂敷由内层Ci、中间层Cm、外层Ce构成的接合层C，则能够通过夹设接合层C...来将材质不同的三个部件即受压环块部3、压力检测元件5a...和支承环块部6可靠地接合。另外，如果在受压环块部3的后表面3r设置针对压力检测元件5a...的校准调整层14，该校准调整层14采用具有预定厚度Ls的Au-Sn等熔融类接合层，则能够利用受压环块部3的后表面3r和支承环块部6的前表面6f进而利用校准调整层14来容易地对各压力检测元件5a...进行准确的校准调整。因此，即使在使用三个（至少一个以上）压力检测元件5a...的情况下，也能够吸收尺寸和角度上的偏差从而进一步提高检测精度。
另一方面，校准调整层14还作为在受压环块部3的后表面3r设置的一个电极部4发挥功能。因此，对固化后的校准调整层14（电极4）连接向外部导出的引线（屏蔽线缆）14。在这种情况下，电极4和引线14经由连接器部16连接。图4将引线15和电极4的连接结构放大后示出。从外部导入的引线15贯穿支承环块部6，且末端面对电极4。此时，如图4所示，贯穿支承环块部6的引线15由铆接用管25和绝缘管26保持。另外，在绝缘管26的末端安装有连接器部16的与引线15的末端连接的弹簧保持端子27。如图2所示，该弹簧保持端子27配置于支承环块部6与绝缘块部13之间的不存在压力检测元件5a...的空间，且面对电极4。并且，将处于压缩状态的弹簧17的一端安装于弹簧保持端子27，并使弹簧17的另一端压接于电极4的上表面。因此，如果设置这样的连接器部16，则能够可靠地进行引线15与电极4的连接，并且能够进行可靠性高的连接。
这样，本实施方式的气缸内压传感器1具有使用了三个（至少一个以上）压力检测元件5a...的基本结构，所述三个（至少一个以上）压力检测元件5a...与在受压环块部3的后表面3r设置的一个电极部4接触，并且沿周向Ff以等间隔配置，所述受压环块部3的前表面3f成为受压面，因此，即使在使用脆性大的单晶材料作为压力检测元件5a...，并且构成在如后述那样附设于气缸Ec的喷射器Ma的末端部外周面Mas安装的环形的气缸内压传感器1的情况下，压力检测元件5a...的制造（加工）也比较容易，从而能够有助于提高成品率和量产性，进而能够有助于降低成本，并且，不易发生破裂等不良情况，从而还能够有助于提高可靠性。
接下来，参照图1～图8对本实施方式的气缸内压传感器1的使用方法和动作（功能）进行说明。
首先，如图6所示，气缸内压传感器1全部由圆筒形（环形）的壳体单元2等覆盖，因此，有效地保护压力检测元件5a...和电极4及7等全部检测结构免受检测发动机的燃烧压时的严酷的温度环境和振动环境损害，并且，确保相对于气缸Ec的稳定安装和稳定工作。因此，如图1的假想线所示，能够容易地安装至喷射器Ma的末端部外周面Mas，所述喷射器Ma面对机动车等的发动机的燃烧室Rb并且向气缸Ec的内部喷射燃料。即，在将喷射器Ma组装至气缸Ec时，能够将气缸内压传感器1也作为喷射器Ma的一部分而一起组装至喷射器Ma。即，不需要在气缸Ec的预定位置形成另外的贯穿孔来通过高气密性结构将气缸内压传感器1独立地安装至该贯穿孔。
另一方面，在检测气缸Ec中的内压Pc时，内压Pc施加于受压环块部3的受压面（前表面3f），因此，该内压Pc经由受压环主体部12和绝缘块部13作用于各压力检测元件5a、5b、5c。此时，构成受压环块部3的受压环主体部12被具有轴向Fs的弹性的伸缩性的弹性部位2es、2is支承，因此，由内压Pc引起的受压环主体部12的位移（压力）被伸缩的弹性部位2es、2is稳定（均匀）且可靠地传递至各压力检测元件5a...，从而进行高精度的压力检测。而且，各压力检测元件5a、5b、5c被校准调整层14校准调整，因此，如例示那样，在使用三个压力检测元件5a...的情况下，也吸收尺寸和角度上的偏差，从而进一步提高检测精度。
接下来，参照图9～图14对本发明的变更实施方式的气缸内压传感器1进行说明。
在图9所示的变更实施方式中，对使用的压力检测元件5a...的数量进行了变更。前述的图2所示的实施方式对采用三个压力检测元件5a...的情况进行了例示，但在图9所示的变更实施方式中，通过使用六个压力检测元件5a、5b、5c、5d、5e、5f来沿周向Ff等间隔地配置。这样，在本发明的气缸内压传感器1中，能够使用至少一个以上的任意数量的压力检测元件5a...。并且，在偶数的情况下，也能够使用二个压力检测元件5a...，并将剩余的压力检测元件构成为大小一致的临时件（dummy），这样的临时件也包含于压力检测元件5a...的数量。
在图10所示的变更实施方式中，变更了气缸内压传感器1的用途，即变更了用于附设气缸内压传感器1的功能部件。在图1所示的实施方式中，对将气缸内压传感器1安装于向气缸Ec内喷射燃料的喷射器Ma的情况进行了例示，但在图10所示的变更实施方式中，示出了安装于对气缸Ec内的燃料进行点火的火花塞Mb的末端部外周面Mbs的情况。另外，在气缸内压传感器1的形状与火花塞Mb的末端部外周面Mbs不同的情况下，只要变更壳体单元2的内筒部2i的形状以与作为安装对象的火花塞Mb的形状匹配即可。这样，气缸内压传感器1能够容易地安装于喷射器Ma和火花塞Mb等各种功能部件，从而能够获得高通用性的气缸内压传感器1。
在图11～图13所示的变更实施方式中，对压力检测元件5a...的安装形态进行了变更，如图12所示，在与受压环块部3的后表面3r即绝缘块部13的后表面部位（包括校准调整层14）接触且除了压力检测元件5a...之外的部位，配置沿着周向Ff的间隔体10a...。如果配置这样的间隔体10a...，则如图13所示，能够利用间隔体10a...、10as...、10at填满压力检测元件5a...之间的空间，因此，能够对组装时的压力检测元件5a...的校准调整进行辅助，从而能够准确且容易地进行校准调整，并且能够可靠且稳定地进行。
例子示出了使用由陶瓷原材料形成的三个间隔体10a、10b、10c的情况。并且，使各间隔体10a...的宽度与受压环块部3的宽度大致一致，并且，与压力检测元件5a...的轴向Fs的长度相对应地选定各间隔体10a...的轴向Fs的长度。在这种情况下，优选使轴向Fs的长度与压力检测元件5a...的轴向Fs的长度一致，但也不一定需要一致，能够根据校准调整层14的厚度和间隔体10a...的原材料进行变更。由于例示的间隔体10a...的原材料采用了刚性体（陶瓷原材料），因此将间隔体10a...的厚度选定为比压力检测元件5a...的厚度（0．9（mm））稍薄的厚度（0．89（mm））。另外，间隔体10a...的原材料并不限定于刚性体，也可以利用具有一定程度的弹性的原材料。因此，间隔体10a...的厚度也可以根据需要比压力检测元件5a...的厚度厚。如果像这样对应于压力检测元件5a...的轴向Fs的长度来选定间隔体10a...的轴向Fs的长度，则能够最有效地发挥通过配置间隔体10a...所起的作用（功能）。此外，图11中，标号10bh表示用于供弹簧保持端子27和弹簧17贯穿插入的贯穿插入孔。
再有，压力检测元件5a...和间隔体10a...沿受压环块部3的周向Ff交替地配置。通过这样进行配置，能够实现对校准调整进行辅助时的应力平衡，并且，从实现调整作用的稳定化的观点出发，能够以最优选的形态来实施。另外，虽然压力检测元件5a...和间隔体10a...交替地配置是优选的，但不一定需要交替地配置，也可以是根据需要在压力检测元件5a...的彼此之间不存在间隔体10a...的形态。
在图14（a）、（b）所示的变更实施方式中，也使用了与图11所示的间隔体10a...同样的间隔体10as...、10at，且变更了压力检测元件5a...的数量。在图14（a）中，使用了六个压力检测元件5a、5b、5c、5d、5e、5f，将它们沿周向Ff等间隔配置，并且，与图11同样地将六个间隔体10as、10bs、10cs、10ds、10es、10fs配置在各压力检测元件5a...彼此之间。因此，关于各间隔体10as...，除了在周向Ff上的长度不同这一点外，能够与间隔体10a...同样地来制作。另一方面，图14（b）示出了使用单独的压力检测元件5a且将其配置在周向Ff的预定位置的情况。即使在这种情况下，如果使用整体形状形成为C形的单独的间隔体10at，也能够与图11同样地实施。如果这样使用间隔体10at，则即使是一个压力检测元件5a也能够实施。因此，如果使用这样的图11～图14所示的间隔体10a...、10as...、10at，则除了前述的效果之外，还能够提高组装压力检测元件5a...时的机械强度，并且还能够有助于实现与压力检测元件5a...的数量削减相伴随的成本降低。此外，在图9～图14中，对与图1～图8相同的部分标记相同的标号，明确其结构并省略详细的说明。
以上，对优选实施方式和变更实施方式详细地进行了说明，本发明并不限定于这样的实施方式，在细节部分的形状、原材料、数量、方法等中，能够在不脱离本发明的主旨的范围内任意地变更、增加和削除。
例如，示出了形成弯折部11e、11i来设置弹性部位2es、2is的情况，也可以由半圆形等的弯曲部形成，或者如波纹形那样由多个弯折部（或弯曲部）11e...、11i...的组合来构成。另外，作为功能部件，示出了应用喷射器Ma和火花塞Mb的情况，但此外，也能够与温度传感器等其他传感器（功能部件）组合。另一方面，示出了受压环块部3由受压环主体部12和绝缘块部13的组合来构成的情况，但受压环块部3也可以是一体型。另外，压力检测元件5a...优选采用单晶材料，但也不能排除对压电元件等的检测原理不同的其他压力检测元件的使用。另一方面，示出了在受压环块部3的后表面3r设有用于对各压力检测元件5a...进行校准调整的校准调整层14的情况，但该校准调整层14也可以设在支承环块部6的前表面6f，来代替设在受压环块部3的后表面3r。另外，示出了校准调整层14设在接合层C的上表面的情况，但在未设置接合层C的情况下，也可以直接设于受压环块部3的后表面3r或支承环块部6的前表面6f。另外，虽然校准调整层14优选设于受压环块部3的后表面3r或支承环块部6的前表面6f，但也不能排除设于压力检测元件5a...的前表面5af...或压力检测元件5a...的后表面5ar...的情况。另外，关于该校准调整层14，在使用通过提高加工精度能够忽视对尺寸和角度等的偏差的压力检测元件5a...的情况下，不一定需要设置该校准调整层14。另一方面，连接一个电极4和引线15的结构并不限定于使用弹簧17的例示的结构，只要能够连接电极4和引线15，也不排除其他的连接结构。另外，火花塞Mb包括火星塞（spark plug）和预热头（glow spark）等各种火花塞，并且，对于面对发动机的燃烧室Rb的功能部件Ma、Mb，除了如例示那样附设于气缸Ec的情况之外，还包括附设于活塞的情况。
产业上的可利用性
在对构成以由机动车的发动机所代表的内燃机为首的其他各种用途的内燃机的气缸的内压进行检测时，能够利用本发明的气缸内压传感器。

Claims (13)

1.一种发动机用气缸内压传感器，所述发动机用气缸内压传感器构成为环形，通过安装于与发动机的燃烧室面对的功能部件的末端部外周面来检测所述气缸的内压，
所述发动机用气缸内压传感器的特征在于，
所述发动机用气缸内压传感器具有：
壳体单元，所述壳体单元由外筒部和内筒部构成，所述外筒部和内筒部在轴向的中间部形成有具有轴向弹性的弹性部位；
受压环块部，所述受压环块部气密地固定在位于所述弹性部位的前方的所述外筒部和所述内筒部之间，且通过该弹性部位而面对比所述弹性部位靠后方的位置，并且，所述受压环块部的前表面成为受压面；
至少一个以上的压力检测元件，所述压力检测元件与在该受压环块部的后表面设置的一个电极部接触，且被所述受压环块部施加内压，并且，所述压力检测元件配置在周向的预定位置；以及
支承环块部，所述支承环块部固定在所述外筒部和所述内筒部之间，且所述支承环块部的前表面成为支承所述压力检测元件的支承面，并且，所述支承环块部兼用作另一个电极。
2.根据权利要求1所述的发动机用气缸内压传感器，其特征在于，
在与所述受压环块部的后表面部位接触且除了所述压力检测元件之外的部位，配置有沿着周向的一个或两个以上的间隔体。
3.根据权利要求2所述的发动机用气缸内压传感器，其特征在于，
所述压力检测元件和所述间隔体沿着所述受压环块部的周向交替地配置。
4.根据权利要求2或3所述的发动机用气缸内压传感器，其特征在于，
与所述压力检测元件的轴向长度对应地选定所述间隔体的轴向长度。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的发动机用气缸内压传感器，其特征在于，
通过在所述外筒部和所述内筒部的中间部形成弯折部或弯曲部来设置所述弹性部位。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的发动机用气缸内压传感器，其特征在于，
所述受压环块部由受压环主体部和绝缘块部构成，所述受压环主体部配置在前侧，所述绝缘块部配置在后侧而与该受压环主体部抵接。
7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的发动机用气缸内压传感器，其特征在于，
所述压力检测元件采用单晶材料。
8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的发动机用气缸内压传感器，其特征在于，
在所述压力检测元件的前表面、所述受压环块部的后表面、所述压力检测元件的后表面以及所述支承环块部的前表面涂敷有接合层，所述接合层由成为密合强化层的内层、成为防扩散层的中间层和成为扩散层的外层构成。
9.根据权利要求1～8中的任意一项所述的发动机用气缸内压传感器，其特征在于，
在所述受压环块部的后表面、所述支承环块部的前表面、所述压力检测元件的前表面或所述压力检测元件的后表面涂敷有针对所述压力检测元件的校准调整层，所述校准调整层采用具有预定厚度的熔融类接合层。
10.根据权利要求1～9中的任意一项所述的发动机用气缸内压传感器，其特征在于，
所述发动机用气缸内压传感器在所述一个电极的不存在所述压力检测元件的部位具有用于连接引线的连接器部。
11.根据权利要求10所述的发动机用气缸内压传感器，其特征在于，
所述连接器部具有压缩的弹簧，所述弹簧介于所述引线和所述一个电极之间。
12.根据权利要求1～11中的任意一项所述的发动机用气缸内压传感器，其特征在于，
所述功能部件是向所述气缸内喷射燃料的喷射器。
13.根据权利要求1～11中的任意一项所述的发动机用气缸内压传感器，其特征在于，
所述功能部件是对所述气缸内的燃料进行点火的火花塞。
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