JP2014070952A - 燃焼圧センサ - Google Patents

Abstract

【課題】水晶圧電体を用いた燃焼圧センサの温度特性を改善し、受圧感度を高く高精度の圧力信号を得られる燃焼圧センサを提供する。
【解決手段】燃焼室内の燃焼圧を受けて電気信号を発生させる圧力検出部と、検出信号を処理する信号処理部と、検出信号を信号処理部へ伝送する伝送部とを有する燃焼圧センサにおいて、前記圧力検出部は中空筒状のハウジングと、前記中空筒状のハウジングの受圧側先端に配設されたダイヤフラムと、前記ハウジング内の軸方向であって、前記ダイヤフラムの後端に当接する圧力伝達部材と、前記圧力伝達部材の後端に当接する水晶圧電体と、前記水晶圧電体の後端を支持する支持部材と、一端が前記圧力伝達部材に固定され他端は前記支持部材に固定された中空筒状の内部ケース部材とを備え、前記水晶圧電体は前記内部ケース部材の内部に配設して課題を解決した。
【選択図】図５

Description

本発明は圧力センサに関し、詳しくは内燃機関の燃焼室に装着され、燃焼室内の圧力を検出することができる燃焼圧センサに関する。

従来、内燃機関に装着されて燃焼室内の圧力を検出する装置として、水晶圧電体を圧力検出部に使用した装置が提案されている。（例えば特許文献１）
図１０を使用して特許文献１に記載された従来の燃焼圧センサについて説明する。
図１０は特許文献１に記載された燃焼圧の検出と制御システムの構成を示し、５０７は水晶圧電体を用いた圧力センサ・トランスミッタで、５１２は点火プラグ、５１３は燃料噴射ノズル、５１４は空気量調節バルブ、５１５は燃焼室、５１６は演算ユニットであり、燃焼室５１５の燃焼圧を圧力センサ・トランスミッタ５０７により測定し、最適な混合気を得るための燃料と空気の量を演算ユニット５１６で演算し、空気量調節バルブ５１４や燃料噴射ノズル５１３等を制御するものである。

特開平７−２０９１２６号公報（特許請求の範囲、図８）

特許文献１に記載された従来の燃焼圧センサは、水晶単結晶の圧電効果を用いており、圧力に対する出力特性は水晶圧電体の温度に依存して変化する。図１１を用いてさらに詳述する。図１１は、水晶圧電体の温度を横軸に、水晶圧電体の圧力−電荷変換感度の一般的な温度特性を縦軸に示したグラフであり、高温域で水晶圧電体の感度が低下することが分かる。

すなわち従来の水晶圧電体による燃焼圧センサは温度依存性が大きいという課題を有している。そこで本発明の目的は、上述した課題を解決しようとするものであり、温度異存性の少ない燃焼圧センサを提供することにある。

本発明による燃焼圧センサは下記構成とする。
燃焼室内の燃焼圧を受けて電気信号を発生させる圧力検出部と、検出信号を処理する信号処理部と、検出信号を信号処理部へ伝送する伝送部とを有する燃焼圧センサにおいて、
圧力検出部は中空筒状のハウジングと、中空筒状のハウジングの受圧側先端に配設されたダイヤフラムと、ハウジング内の軸方向であって、ダイヤフラムの後端に当接する圧力伝達部材と、圧力伝達部材の後端に当接する水晶圧電体と、水晶圧電体の後端を支持する支持部材と、一端が圧力伝達部材に固定され他端は支持部材に固定された中空筒状の内部ケース部材とを備え、水晶圧電体は内部ケース部材の内部に配設されていることを特徴とする。

この様に水晶圧電体を内部ケース部材の内部に配設し、さらに外側に中空筒状のハウジング３１を設け二重構造体にすることで、外部から水晶圧電体への熱伝搬が減少し、温度依存性が低減される。

さらに内部ケース部材は、水晶圧電体に予荷重を付加するための加圧部材であることが望ましい。

これにより、水晶圧電体に、一端を圧力伝達部材に固定し他端を支持部材に固定した内部ケース部材による加圧部材によって予荷重が加わるので、水晶圧電体の応答性および周波数特性が改善し、さらにダイヤフラムに予荷重を与える機能を持たせる必要がないので、ダイヤフラムは燃焼圧を受圧し圧力伝達部材に伝達するために必要な剛性のみを持てばよく、燃焼圧の受圧感度を向上させ、高精度の圧力信号を得ることができる。

また加圧部材は、薄肉状のバネ部よりなる荷重調整部を有することが望ましい。

これにより高精度の予荷重を水晶圧電体に与えることが可能となるので高精度の圧力信号を得ることができる。

上記の如く、本発明によれば水晶圧電体を内部ケース部材の内部に配設し、さらに外側に中空筒状のハウジングを設け２重構造にすることで、外部から水晶圧電体への熱伝搬が減少し、温度依存性を低減することができる。また内部ケース部材に、水晶圧電体への予荷重を加える機能を持たせたので、ダイヤフラムに予荷重を与える機能を持たせる必要がなくなり、ダイヤフラムの受圧感度を向上させることができる。すなわちダイヤフラムの機能分離が図られ、さらには加圧部材の荷重調整部を薄肉状のバネ部により構成したので、水晶圧電体に対して高精度に予荷重を設定でき、感度および直線性を高めることができる。
さらに本発明に用いる水晶圧電体は、数十万回のノッキングテストにも耐える耐衝撃性を有しており、他の圧電単結晶材料と比較して、高精度に加え、さらに高耐久の燃焼圧センサの実現が可能となる。

第１〜第３の実施形態に係わる内燃機関の概略構成図である。 図１のＡ部の拡大図である。 第１〜第３の実施形態を適用する従来の燃焼圧センサの分解斜視図である。 第１の実施形態による燃焼圧センサの断面図である。 図４の燃焼圧センサの圧力検出部の拡大断面図である。 図５の圧力検出部の組立手順を示す断面図である。 第２の実施形態による燃焼圧センサの圧力検出部の拡大断面図である。 図７の圧力検出部の組立手順を示す断面図である。 第３の実施形態による燃焼圧センサの圧力検出部の拡大断面図である。 従来の水晶圧電体を用いた燃焼圧の検出と制御システムの構成を示す構成図 である。 水晶圧電体の一般的な温度特性を示すグラフである。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の思想を具体化するための燃焼圧センサを例示するものであって、本発明は以下の構成に特定しない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特定的な記載がない限りは本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。又、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は説明を明確にするために誇張していることがある。又、以下の説明において同一部品、同一構成要素には同一の名称、符号を付し詳細説明を適宜省略することがある。

〔各実施形態の特徴〕
第１の実施形態の特徴は、本発明の基本的な構成例であり、内燃機関等で使用される燃焼圧センサの圧力検出部において、圧力センサである水晶圧電体の配設を、内部ケース部材と中空筒状のハウジングによる２重構造とし外部から水晶圧電体への熱伝搬を減じて温度依存性を低減するとともに、内部ケース部材に水晶圧電体へ予荷重を与える機能を持たせ、ダイヤフラムには予荷重を与える機能を持たせない構成にし、水晶圧電体の優れた耐衝撃性を活かしつつ他方温度特性上の課題を積極的に解決した燃焼圧センサである。
第２の実施形態は、燃焼圧を検出するダイヤフラムと水晶圧電体に圧力を伝達する圧力伝達部材とを一体化し、当接部のバウンスと摩耗を防止した燃焼圧センサである。
第３の実施形態は、薄肉状のバネ部を用いて内部ケース部材の荷重調整部を構成した燃焼圧センサである。

［内燃機関に従来の燃焼圧センサを取り付けた概略構成と、本発明の各実施形態を適用する燃焼圧センサの構成に関する説明：図１〜図３］
まず、一般的な内燃機関に従来の燃焼圧センサを取り付けた概略構成について、図１〜図３を用いて説明する。図１において、１は本発明の燃焼圧センサが組み込まれる内燃機関である。この内燃機関１はシリンダ２ａを有するシリンダブロック２とシリンダ２ａ内を往復動するピストン３と、シリンダブロック２に締結されてシリンダ２ａおよびピストンなどとともに燃焼室Ｃを構成するシリンダヘッド４を備えている。

又、内燃機関１はガソリンエンジンなどの場合、通常、シリンダヘッド４に装着されて燃焼室Ｃ内の混合気を爆発させるための点火プラグ（図示なし）と、シリンダヘッド４に装着されて燃焼室Ｃ内に燃料を噴射するインジェクタ（図示なし）とを備えているが、ここではそれらの説明を省略する。内燃機関１には燃焼室内の圧力を検出するために備えられた燃焼圧センサ５が装着されている。シリンダヘッド４には、燃焼圧センサ５を装着するための燃焼室Ｃと外部とを連通する連通孔４ａが設けられており、燃焼圧センサ５が貫通した状態で取り付けられている。

燃焼圧センサ５は、シリンダヘッド４との間に介在し燃焼室Ｃ内の気密を保つためのシール部材７とともに、後述する連通孔に形成されたネジによって締め付けられ固定されている。又、燃焼圧センサ５が検出した圧力信号を伝送するための伝送ケーブル８と、送られた圧力信号を処理し内燃機関１に適切な制御を指示するための制御装置６とを備えている。

次に、本発明の各実施形態の燃焼圧センサのシリンダヘッド４への取り付け構成について図２（図１のＡ部拡大図）を用いて説明する。図２において、シリンダヘッド４には燃焼室Ｃと外部とを連通する連通孔４ａが形成されている。連通孔４ａの形状は、燃焼室Ｃ側から、第１の孔部４ｂと、第１の孔部４ｂの孔径から徐々に径が拡大している傾斜部４ｃと、第１の孔部４ｂの孔径よりも大きい第２の孔部４ｄとを有している。第２の孔部４ｄを形成する周囲の孔壁には雌ネジ部４ｅが形成されており、燃焼圧センサ５の筐体３２に形成された雄ネジ３３２ａがネジ込まれ、第１のシール部材７１とともに締め付け固定される。

燃焼圧センサ５は、その先端にある圧力検出部１００が受圧部であり、前述したシリンダヘッド４に設けられた連通孔４ａの第１の孔部４ｂ部にダイヤフラム４０が燃焼室Ｃに臨む位置に挿入し固定されている。このとき、燃焼圧センサ５の圧力検出部の突きあて部３１５ａ（後述するハウジング３１の外周部）とシリンダヘッド４に形成された連通孔４ａの傾斜部４ｃとの間には第２のシール部材７２が挿入され、前述した第１のシール部材７１とともに締め付け固定される。これにより、燃焼室Ｃ側から混合気や燃焼ガスが漏れないように気密を保つことができる。

又、燃焼圧センサ５において、シリンダヘッド４の外側部には６角ネジ部３３４が形成され、その上部には保持部材３００が固定され、さらにその上部には信号処理部２００の一部であるコネクタ部２３３が露出している。さらに、制御装置６に圧力信号を伝送する伝送ケーブル８がコネクタ８ａにより接続されている。また、コネクタ８ａに設けられたフックがコネクタ部２３３に形成された穴２３３ａに係合し固定されている。

次に、本発明の各実施形態を適用する燃焼圧センサの全体構成について、図３を用いて説明する。図３は本発明の各実施形態を適用する燃焼圧センサの分解斜視図であり、各部を要素ごとに分解している。

本発明の各実施形態を適用する燃焼圧センサ５は燃焼室Ｃ内に発生する燃焼圧を電気信号に変える水晶圧電体を有する圧力検出部１００と、圧力検出部１００からの信号を処理する信号処理部２００とを備えている。尚、以下の説明において、図３の左端に位置するダイヤフラム４０側を燃焼圧センサ５の先端側、右端側の信号処理部２００側を燃焼圧センサ５の後端側と呼び、又、ダイヤフラムの中心線方向を単に中心線方向と呼ぶ。

〔第１の実施形態〕
第１の実施形態の燃焼圧センサ５ｓの構成および組立手順について、図４、図５、図６を用いて説明する。図４は第１の実施形態の燃焼圧センサ５ｓの断面図であり、図５は図４の圧力検出部１００の拡大断面図であり、図６は圧力検出部１００の組立手順を示す断面図である。

［圧力検出部１００の説明：図４、図５］
まず、圧力検出部１００の構成について説明する。圧力検出部１００は圧力検出部の枠体となるハウジング３１と、ハウジング３１の先端側の開口部を塞ぐように設けられ燃焼室Ｃの圧力が作用するダイヤフラム４０と、ダイヤフラムの中心線方向に形成された突出部４２ａの後端面が接しダイアフムから圧力を伝達する圧力伝達部材５０と、圧力伝達部材５０に接し圧力伝達部材５０から圧力を受けて電荷を発生する水晶圧電体１０と、水晶圧電体１０を支持し発生した電荷を電気信号として受ける第２の電極部５５と（第１の電極部については後述する）、第２の電極５５を支持し絶縁する絶縁リング６０と、絶縁リング６０を支持する支持部材６５と、一端を圧力伝達部材５０に固定し他端を支持部材６５に固定し固定部間が筒状よりなる加圧部材である内部ケース部材８０Ａとから構成されている。

又、支持部材６５はその先端側の外周にて内部ケース部材８０Ａを固定し、後端側の外周にてハウジング３１の後端側の内周にしまりばめで嵌合（圧入）され、後述する溶接によってさらに強固に固定される。又、ダイヤフラム４０は進入部４１ａがハウジング３１の先端側内周部にしまりばめで嵌合（圧入）され、溶接によってさらに強固に固定される。

又、一端を圧力伝達部材５０に、他端を支持部材６５に加圧部材である内部ケース部材８０Ａを固定する際に、内部ケース部材の内部に収納された水晶圧電体１０には、先端側に配置された圧力伝達部材５０と、後端側に配置された第２の電極５５および絶縁リング６０とに挟まれた状態で所定の予荷重をかけた状態で固定する。又、前述した支持部材６５をハウジング３１の後端側の内周に固定する際は、ダイヤフラム４０に形成された突出部４２ａの後端面４２ｃに対して、圧力伝達部材５０の当接面を所定の位置に位置決めしてから固定する。この構成によって、圧力検出部１００はユニット化される。

次に、ユニット化された圧力検出部１００の外周部が筐体３２の先端部の孔３２１にしまりばめで嵌合（圧入）され、溶接によってさらに強固に固定される。このとき、圧力検出部１００を構成するハウジング３１の外周部に形成されたリング状の突起３１５の後端側の面３１５ｂは筐体３２の先端側の端面に付き当てられ位置決めされる。

［ダイヤフラム４０の説明：図５］
ダイヤフラム４０は、円筒状の円筒状部４１と、その内側に形成された内側部４２とを有している。円筒状部４１の後端部は、ハウジング３１の先端部の孔としまりばめで嵌合（圧入）されて、この先端部の孔の孔に入り込む進入部４１ａと、ハウジング端面３１ａに突き当たる突当面４１ｂとを有している。内側部４２は、円筒状部４１における先端側の開口を塞ぐように設けられた円盤状の薄肉部材であり、後端面の中央部にはこの面から水晶圧電体１０側に突出する突出部４２ａが設けられている。

又、内側部４２の、先端面の中央部には凹部４２ｂが設けられている。ダイヤフラム４０の材料としては、高温でありかつ高圧となる燃焼室Ｃ内に存在するため、弾性が高く、かつ耐久性、耐熱性、耐触性等に優れた合金製であることが望ましく、例えばＳＵＨ６６０を用いて構成するとよい。又、ダイヤフラム４０とハウジング３１とは、嵌合された後、さらに、溶接により強固に固定される。

［ハウジング３１の説明：図５］
ハウジング３１は、円筒状の部材であり、外周面には、突出部３１５がリング状に設けられている。突出部３１５は、先端側から後端側にかけて徐々に径が大きくなる傾斜面３１５ａを有し、その後端部に、垂直面３１５ｂを有している。ハウジング３１の先端側の内周面は、水晶圧電体１０が収納され、後端側の内周面は支持部材６５の外周面がしまりばめで嵌合（圧入）され、さらに、溶接により強固に固定される。又、ハウジング３１の中央部の外周面は後述する筐体３２の先端側の孔３２１にしまりばめで嵌合（圧入）され、さらに、溶接により強固に固定される。

［筐体３２の説明：図３、図４、図５］
筐体３２は、内部に、先端側から後端側にかけて段階的に径が異なるように形成された筒状の孔３２０が形成され、外部には先端側から後端側にかけて段階的に径が異なるように形成された外周面３３０が形成されている。筐体３２における先端部の孔３２１は、ハウジング３１の中央部の外周面にしまりばめで嵌合（圧入）できるようにハウジング３１の外周面の径以下となるように設定されている。

外周面３３０は、先端側から後端側にかけて、５つの外周面から構成される。第１の外周面３３１はハウジング３１の突出部３１５に対応し、第２の外周面３３２の先端部には、シリンダヘッド４の雌ねじ４ｅにねじ込まれる雄ねじ３３２ａが形成されている。第３の外周面３３３には、後述する第１のシール部材７１が嵌め込まれ、第４の外周面３３４の後端側には、６角のナット部が形成され、圧力検出装置５をシリンダヘッド４に締めつける際に用いられる。第５の外周面３３５には溝部３３５ａが全周に渡って形成されている。

また、筐体３２に段階的に形成された孔３２０には、後述する絶縁部材２３に形成された先端側から後端側にかけて段階的に径が異なるように形成された外周面２４０がそれぞれ対応するようになっている。また、筐体３２の後端側の孔３２５には、絶縁部材２３の基板被覆部の先端側の端面が当接する突当面３４０が設けられている。突当面３４０には、後述する第１の接続ピン２１ｂが差し込まれるピン用孔部３４０ａが形成されている。

ハウジング３１および筐体３２は、燃焼室Ｃ近辺に配置されるため、少なくとも、−４０〜３５０〔℃〕の使用温度環境に耐える材料を用いて製作することが望ましい。具体的には、耐熱性の高いステンレス鋼材、例えば、ＪＩＳ規格のＳＵＳ６３０、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ４３０等を用いて構成するとよい。

［圧力伝達部材５０の説明：図５］
圧力伝達部材５０は、円柱状の部材であり、先端側の外周には面取部が形成されている。その先端側の端面５０ａがダイヤフラム４０の突出部４２ａに当接し、後端側の端面が水晶圧電体１０の先端側の端面１０ａに当接するように配置されている。外周面は内部ケース部材８０Ａの内周面と接し、先端側の端面がダイヤフラム４０の突出部４２ａに当接することによって、水晶圧電体１０の先端部は、ハウジング３１と電気的に接続される。このため圧力伝達部材５０は第１の電極部を兼ねている。

圧力伝達部材５０は、燃焼室Ｃ内の圧力を水晶圧電体１０に作用させるものであり、圧力伝達部材５０の後端側の端面が水晶圧電体１０の全面を押すことが可能な大きさに形成されている。又、圧力伝達部材５０は、ダイヤフラム４０から伝達する圧力を均等に水晶圧電体１０に作用させるように、両端面が平行（中心線方向に直交）かつ平滑面に形成されている。圧力伝達部材５０の材質としては、ステンレスを用いて構成するとよい。

［水晶圧電体１０の説明：図５］
水晶圧電体１０は、電気軸方向の圧力に対し電荷を発生する圧電性を有している。本実施形態に係る水晶圧電体１０は、電気軸方向が圧力印加軸の方向となるようにハウジング３１内に収納されている。水晶圧電体は高い耐衝撃性を有しているのでエンジンルーム内に配設した燃焼圧センサに用いても長期に亘って安定的に燃焼室の圧力を検出することが可能である。

尚、水晶圧電体は、圧力に対する圧電効果以外にも特性インピーダンスの変化による周波数偏倚効果を用いることも可能である。この場合はチャージアンプの代わりに周波数計数回路を用いて、発信周波数の変化から圧力を検出する。

［第２の電極部５５の説明：図５］
第２の電極部５５は、円柱状の部材であり、先端側の端面が水晶圧電体１０における後端側の端面に当接し、後端側の端面が絶縁リング６０に当接するように配置されている。

第２の電極部５５における後端側の端面には、この端面から後端側に突出する円柱状の突出部５５ａが設けられている。突出部５５ａは、端面側の基端部と、この基端部の外径よりも小さな外径の先端部とを有する。突出部５５ａの基端部の外径は絶縁リング６０の内径よりも小さく設定されるとともに、突出部５５ａの長さは絶縁リング６０の幅よりも長く突出部５５ａが絶縁リング６０から露出している。

この第２の電極部５５は、圧力伝達部材５０との間で水晶圧電体１０に対して一定の荷重を加えるように作用する部材であり、水晶圧電体１０側の端面は、水晶圧電体１０の端面の全面を押すことが可能な大きさに形成されるとともに平行かつ平滑面に形成されている。第２の電極部５５の外径は後述する内部ケース部材８０Ａの内周の孔径よりも小さくなるように設定されており、第２の電極部５５の外周面と内部ケース部材８０Ａの内周面との間には隙間があり、電気的に接触しないようになっている。第２の電極部５５の材質としては、ステンレスを用いて構成するとよい。

［絶縁リング６０の説明：図５］
絶縁リング６０は、アルミナセラミックス等により形成された円筒状の部材であり、内径（中央部の孔径）は、第２の電極部５５の突出部５５ａの基端部の外径よりもやや大きく、外径は、内部ケース部材８０Ａの内周の孔径より少し小さい径に設定されている。第２の電極部５５は、突出部５５ａが絶縁リング６０の中央部の孔に挿入されて配置されることで、内部ケース部材８０Ａの内周と同心に構成される。

［支持部材６５の説明：図５］
支持部材６５は、先端側から後端側にかけて、内部に、径が異なる複数の孔が形成され、外周面も複数の外周を持つ筒状の部材である。孔は、先端側から後端側にかけて順に形成された、第１の孔と、第１の孔の孔径よりも大きな孔径の第２の孔とから構成される。第１の孔の孔径は、第２の電極部５５の突出部５５ａの基端部の外径よりも大きく、この突出部５５ａの先端部が支持部材６５の第２の孔まで露出する。

第２の孔の孔径は、後述する信号処理部２００の伝導部材２２において、後述するコイルスプリング７０の挿入孔２２ａを有する先端部の外径よりも大きい。また、第２の孔の孔径は、後述する信号処理部２００の絶縁部材２３の端部２３ａの外径よりも小さく、この絶縁部材２３の端部２３ａが第２の孔にしまりばめで嵌合（圧入）される。これにより、支持部材６５は、絶縁部材２３の後端部を支持する部材として機能する。

又、支持部材６５の外周面には、径の異なる外周面が３つあり、先端側の第１の外周面は内部ケース部材８０Ａを固定したときの逃げ部である。又、第２の外周面はリング状の突起６５ａを形成し、その外周は内部ケース部材８０Ａを嵌めこむためのものであり、内部ケース部材８０Ａの内周面より大きく、内部ケース部材８０Ａがしまりばめで嵌合（圧入）される。

このとき、支持部材６５のリング状の突起６５ａにより内部ケース部材８０Ａの後端側のリング状の突起部８０ｄが掛止され位置決めされる。又、第３の外周面はハウジング３１の後端側の内周に嵌合する。支持部材６５の材質はステンレスを用いて構成するとよい。

［内部ケース部材８０Ａの説明：図５（ａ）、（ｂ）］
内部ケース部材８０Ａは、圧力伝達部材５０、水晶圧電体１０、第２の電極部５５、絶縁リング６０および支持部材６５などの外周を覆う筒状の部材であり、先端側から筒状部８０ａ、筒状部８０ｂ、筒状部８０ｃと、後端側のリング状の突起部８０ｄより構成される。筒状部８０ａは圧力伝達部材５０の外周部に嵌合し、溶接により固定される。

又、筒状部８０ｂは水晶圧電体１０に予荷重をかけるための薄肉状のバネ部である。又、筒状部８０ｃはその一部が支持部材６５に形成されたリング状の突起６５ａと嵌合する。又、内部ケース部材８０Ａの筒状部８０ｄは支持部材６５のリング状の突起６５ａに対して掛止させて位置決めする。内部ケース部材８０Ａの材質はステンレスを用いて構成するとよい。

［コイルスプリング７０の説明：図５］
コイルスプリング７０は、内径が第２の電極部５５の突出部５５ａの先端部の外径より少し小さく、外径は、後述する伝導部材２２の挿入孔２２ａの径よりも小さい。コイルスプリング７０の内側に第２の電極部５５の突出部５５ａの先端部が軽圧入で挿入されるとともに、コイルスプリング７０は、伝導部材２２の挿入孔２２ａに挿入される。

コイルスプリング７０の長さは、第２の電極部５５と挿入孔２２ａとの間に圧縮した状態になるように設定され、水晶圧電体１０からの圧力信号を伝導部材２２に伝導する。コイルスプリング７０の材質は、弾性が高く、かつ耐久性、耐熱性、耐触性等に優れた合金を用い、また表面に金メッキを施し、電気伝導性を高める構成とするとよい。

［信号処理部２００の説明：図４］
次に、信号処理部２００について説明する。信号処理部２００は、圧力検出部１００の水晶圧電体１０から得られる微弱な電気信号である電荷を電圧に変換するチャージアンプで構成された回路基板部２１と、水晶圧電体１０に生じた電荷を回路基板部２１まで導く棒状の伝導部材２２と、これら回路基板部２１、伝導部材２２などを覆う絶縁部材２３と、回路基板部２１などを密封するＯリング２４とを備えている。

［回路基板部２１の説明：図４］
回路基板部２１は、圧力検出部１００の水晶圧電体１０から得られる微弱な電荷をチャージアンプ手法により電圧に変換する回路を構成する電子部品などが実装されたプリント配線基板２１０を有する。プリント配線基板２１０の先端側には、伝導部材２２の後端部２２ｂを電気的に接続するために、半田付けなどにより接続されている。

又、接地用の第１の接続ピン２１ｂが半田付けなどにより接続されている。又、プリント配線基板２１０における後端部には、伝送ケーブル８の先端部のコネクタ８ａを介して制御装置６と電気的に接続する第２の接続ピン２１ｃが３つ、半田付けなどにより接続されている。３つの第２の接続ピン２１ｃは、それぞれ、制御装置６からプリント配線基板２１０への電源電圧およびＧＮＤ電圧の供給、プリント配線基板２１０から制御装置６への出力電圧の供給に用いられる。

［伝導部材２２の説明：図４］
伝導部材２２は、棒状の部材であり、先端部には、第２の電極部５５の突出部５５ａの先端部に挿入されたコイルスプリング７０が挿入される挿入孔２２ａが形成されている。伝導部材２２における後端部２２ｂは、回路基板部２１のプリント配線基板２１０に、直接電気的に接続される。伝導部材２２の材質としては、真鍮及びベリリウム銅等を用いて構成するとよい。この場合、加工性およびコストの観点からは、真鍮が望ましい。これに対して、電気伝導性、高温強度、信頼性の観点からは、ベリリウム銅が望ましい。

［絶縁部材２３の説明：図４］
絶縁部材２３は、伝導部材２２の外周を覆う伝導部材被覆部２３１と、回路基板部２１のプリント配線基板２１０の側面および下面を覆う基板被覆部２３２と、プリント配線基板２１０に接続された第２の接続ピン２１ｃの周囲を覆うとともに伝送ケーブル８の先端部のコネクタ８ａが嵌め込まれるコネクタ部２３３と、を有している。（図２）

伝導部材被覆部２３１は、中心線方向には、伝導部材２２における先端部を露出するように覆っており、先端側から後端側にかけて段階的に径が異なるように形成された外周面２４０が設けられている。外周面２４０は、先端側から後端側にかけて、第１の外周面２４１と、第１の外周面２４１の外径よりも大きな外径の第２の外周面２４２と、第２の外周面２４２の外径よりも大きな外径の第３の外周面２４３と、第３の外周面２４３の外径よりも大きな外径の第４の外周面２４４と、から構成される。

第１の外周面２４１の径は、支持部材６５の第２の孔の孔径よりも大きく、伝導部材被覆部２３１における先端部が、支持部材６５の第２の孔を形成する周囲の壁にしまりばめで嵌合（圧入）される。第２の外周面２４２の径は、対する筐体３２の第２の孔の孔径よりも小さく形成され、第３の外周面２４３の径は、対する筐体３２の第３の孔の孔径よりも小さく形成されている。又、第４の外周面２４４の径は、対する筐体３２の第４の孔の孔径よりも大きく、伝導部材被覆部２３１における後端部が、対する筐体３２の第４の孔を形成する周囲の壁にしまりばめで嵌合（圧入）される。

これにより、伝導部材被覆部２３１は、少なくとも中心線方向の両端部が、それぞれ支持部材６５、筐体３２にしまりばめで嵌合（圧入）し支持されているので、劣悪な振動環境であっても、伝導部材２２に与える悪影響を抑制することができ、振動に起因して伝導部材２２の接続部の断線や接触不良等を回避することができる。

基板被覆部２３２は、円筒状の部位であり、その側面には、プリント配線基板２１０を内部に設置するための矩形の開口部２３２ａが設けられている。又、基板被覆部２３２における後端側には、筐体３２内およびプリント配線基板２１０設置部を密封するためのＯリング２４用のリング状の溝２３２ｂが形成されている。

コネクタ部２３３は、基板被覆部２３２における後端側の端面から突出し、プリント配線基板２１０に接続された３つの第２の接続ピン２１ｃの周囲を覆うように形成された薄肉部である。コネクタ部２３３における後端部は開口しており、内部に伝送ケーブル８の先端部に設けられたコネクタ８ａを受け入れることができる構成になっている。

又、コネクタ部２３３における後端側には、孔２３３ａが形成されており、伝送ケーブル８のコネクタ８ａに設けられたフックがこの孔２３３ａに掛止することで、伝送ケーブル８のコネクタ８ａがコネクタ部２３３から脱落することを防止できる。（図２、図４）

以上のように構成された絶縁部材２３は、樹脂などの絶縁性を有する材料にて成形されている。又、絶縁部材２３は、伝導部材２２、第１の接続ピン２１ｂ、３つの第２の接続ピン２１ｃが一体に構成されている。絶縁部材２３は、これら伝導部材２２、第１の接続ピン２１ｂ、３つの第２の接続ピン２１ｃをセットした金型に加熱した樹脂が押し込まれることで成形（インサートモールド）する方法でもよい。

信号処理部２００をユニット化するにあたっては、成形された絶縁部材２３の開口部２３２ａから、回路基板部２１に回路部品を実装したプリント配線基板２１０を前述した各接続ピンの下側に挿入し、基板被覆部２３２の所定位置にネジなどで固定する（図示なし）。次に、プリント配線基板２１０のパターン部に第１の接続ピン２１ｂ、３つの第２の接続ピン２１ｃの先端および伝導部材２２の先端を半田付けなどで固定する。又、絶縁部材２３の基板被覆部２３２のリング状の溝２３２ｂにＯリング２４を装着する。Ｏリング２４は、フッ素系ゴムを用いて構成するとよい。

［保持部材３００の説明：図３、図４］
次に、保持部材３００について説明する。保持部材３００は、薄肉円筒状の部材であり、後端部に内周面から内側に突出した突出部３００ａが設けられている。保持部材３００は、筐体３２に装着された後、外部から、第５の外周面３３５に設けられた凹部３３５ａに対応する部位が加圧されることでかしめられる。これにより、保持部材３００は、筐体３２に対して固定され、信号処理部２００が筐体３２に対して緩むことを抑制することができる。又、同時に電気的にも接続され、回路基板部２１を保護する。

［燃焼圧センサ５ｓの組立手順の説明：図４、図５、図６］
以上のように構成された燃焼圧センサ５ｓの組立手順について、図４、図５、図６を用いて説明する。ここで、図６（ａ）は圧力検出部１００内部の水晶圧電体部の組立手順を示し、図６（ｂ）は圧力検出部１００の組立手順を示し、図６（ｃ）は筐体３２に圧力検出部１００を組立てる手順を示す。尚、図６において、溶接部には便宜上「●」印を付してあるが、実際の形状を示すものではなく単に、「溶接部」を示す印である。又、以下の説明においても同様である。

［圧力検出部１００の組立手順の説明：図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）］
まず、図６（ａ）工程において、支持部材６５に内部ケース部材８０Ａを取り付ける。支持部材６５の後端側から内部ケース部材８０Ａの筒状部を通す。この時、支持部材６５の外周に形成されたリング状の突起６５ａに対して内部ケース部材８０Ａの内周に形成されたリング状の突起８０ｄが掛止するまで押し込む。支持部材６５に形成されたリング状の突起６５ａの外径は対応する内部ケース部材８０Ａの内径よりも大きく、しまりばめで嵌合（圧入）される。次に、内部ケース部材８０Ａの先端側から絶縁リング６０、第２の電極部５５、水晶圧電体１０、圧力伝達部材５０の順で挿入する。

次に、水晶圧電体１０の感度および直線性を高めるために、予め定められた荷重（予荷重）を作用させる。この場合、組立治具（図示なし）を用いるとよい。組立治具に前述の組立体をセットする。次に、支持部材６５と圧力伝達部材５０とに、中心線方向に互いに押しあう方向に所定の荷重をかけると同時に、内部ケース部材８０Ａの中央部に形成された薄肉状のバネ部８０ｂ（図５（ｂ）参照）の段差を利用して、内部ケース部材８０Ａを引き延ばす方向（中心線方向）に荷重を加える。そして内部ケース部材８０Ａの中心線方向の変位量が予め定められた長さとなったところで、内部ケース部材８０Ａの筒状部８０ａと圧力伝達部材５０との係合部を固定する（溶接１）。これにより、水晶圧電体部が組立られる。

尚、固定方法としては内部ケース部材８０Ａの外部から中心線方向に向けて一周にわたってレーザビームを照射する方法を採用するとよい。尚、レーザビームは全周を照射してもよいし、円周方向に等間隔にスポット照射してもよい。以降の溶接部の説明についても同様である。

又、内部ケース部材８０Ａを引き延ばす方向（中心線方向）に荷重を加える方法として、内部ケース部材８０Ａに形成された薄板状のバネ部８０ｂの段差を利用するとしたが、筒状部８０ａに専用の溝又は切り欠を設けてこれを薄肉状のバネ部と同等の効果を生じるバネとして利用してもよい。これにより、水晶圧電体１０に予め定められた予荷重が作用し、固定された状態となる。

次に、図６（ｂ）工程において、ハウジング３１に前述の水晶圧電体部を組立てる。ハウジング３１の先端側から水晶圧電体部を最奥まで挿入しておく。次に、ハウジング３１の前端部３１ａに対し、ダイヤフラム４０を、進入部４１ａをガイドにしてしまりばめで嵌合（圧入）させる。次に、ハウジング３１の前端部３１ａとダイヤフラムの突当て面４１ｂが当接した状態で係合部を固定する（溶接２）。次に、ハウジング３１内に仮組立されていた水晶圧電体部を、支持部材６５の後端面側から先端面側に向けて押す（Ｄ方向）。ダイヤフラム４０の内側部４２の変位量を測定し、ダイヤフラム４０の突出部４２ｃと圧力伝達部材５０の突当て面が当接したところでハウジン３１と支持部材６５を固定する（溶接３）。これにより、圧力検出部が組立られる。

次に、図６（ｃ）工程において、（ｂ）工程で組立られた圧力検出部を筐体３２に組立てる。尚、ここで、予めコイルスプリング７０を第２の電極部に形成された突出部５５ａに組み付けておく。次に、筐体３２の孔部３２１に対して（ｂ）工程で組立られた圧力検出部のハウジング３１の第２の外周部を挿入し、しまりばめで嵌合（圧入）させる。筐体３２の先端面にハウジング３１の突起部３１５の後端面３１５ｂが当接した状態で（ｂ）工程の組立体を固定する（溶接４）。これにより圧力検出部１００が完成する。

［信号処理部２００の組立手順の説明：図４、図５］
次に、信号処理部２００を筐体３２に挿入する。絶縁部材２３の先端部２３ａが支持部材６５の第２の孔にしまりばめで嵌合（圧入）され、同時に第２の電極部に形成された突出部５５ａに組み付けられたコイルスプリング７０が伝導部材２２に設けられた穴部２２ａに挿入される。一方で筐体３２の突当面３４０ａに形成されたピン用穴部３４０ａに第１の接続ピン２１ｂがしまりばめで嵌合（圧入）される。

次に、保持部材３００を後端面側から絶縁部材２３を嵌めこむ。保持部材３００の後端面３００ａが基板被覆部２３２の端面２３２ｃに突当った状態で止める。次に、筐体３２の後端部に形成された凹部３３５ａに対して保持部材３００の対応部をリング状にかしめる。これにより、筐体３２に対して信号処理部２００が固定され、振動等により緩むことのない燃焼圧センサ５ｓが完成する。

［燃焼圧センサ５ｓの電気的な接続構成および動作：図４、図５］
次に、燃焼圧センサ５ｓにおいて、電気的な接続構成及び動作について説明する。水晶圧電体１０の先端側の端面１０ａは金属製の圧力伝達部材５０、および、金属製のダイヤフラム４０を介して（又は、金属製の内部ケース部材８０Ａおよび支持部材６５を介して）金属製のハウジング３１と電気的に接続される。又、信号処理部２００においては、金属製のハウジング３１と溶接により電気的に接続された筐体３２の当接面３４０ａに設けられたピン用穴部３４０ａに第１の接続ピン２１ｂがしまりばめで嵌合（圧入）されるため、プリント配線基板２１０のＧＮＤが筐体３２に接地される。

一方、水晶圧電体１０の後端側の端面は金属製の第２電極部５５および突出部５５ａからコイルスプリング７０、金属製の伝導部材２２、を介してプリント配線基板２１０に半田付けされ、電気的に接続される。又、第２の電極部５５および突出部５５ａは絶縁体よりなる絶縁リング６０により、周囲の支持部材６５からは電気的に絶縁されており、又、内部ケース部材８０Ａの内周面からも離れていて電気的に絶縁されている。尚、この例では、水晶圧電体１０の側面とハウジング３０の内壁面とが接触し得る構造になっているが、水晶圧電体１０が絶縁体で構成されていることにより抵抗値が極めて大きいことと、圧力変化に伴って発生する電荷が、水晶圧電体１０における中心線方向の両端部に発生することとにより、特に問題とはならない。

以上のように構成された燃焼圧センサ５ｓはシリンダヘッド４に装着されることにより（図２参照）、筐体３２はその雄ネジ部３３２ａからシリンダヘッドの連通孔４ａに設けられた雌ネジ部４ｅを介してシリンダヘッド４に電気的に接続され、車体に接地される。そして、内燃機関１が作動すると、燃焼室Ｃに発生する燃焼圧が燃焼圧センサ５ｓの先端のダイヤフラム４０に作用し、圧力伝達部材５０を介して水晶圧電体１０に作用し、燃焼圧に応じた電荷が生じる。水晶圧電体１０に生じた電荷は回路基板部２１に供給され、回路基板部２１にて電圧変換がなされ、圧力応じた電圧が第２の接続ピン２１ｃ、伝送ケーブル８を介して制御装置６に供給される。

［燃焼圧センサ５ｓの効果］
以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、次に示す効果が得られる。
（効果１）
第1に、水晶圧電体を内部ケース部材の内部に配設し、さらに外側に中空筒状のハウジングを設け２重構造にすることで、燃焼室の温度を水晶圧電体に対して伝え難くなり、温度変化による水晶圧電体の特性変化を抑制する。これにより、サイクル間温度ドリフトのような短期の温度ドリフトを抑制する効果があり、高精度の圧力信号を得ることができる。

（効果２）
また、水晶圧電体に加える予荷重は、一端を圧力伝達部材に固定し、他端を支持部材に固定し、二つの固定部間が筒状部よりなる内部ケース部材８０Ａに予荷重を与える機能を持たせるようにしたので、この予荷重をダイヤフラムに予荷重を与える機能を持たせる必要がない。これにより、ダイヤフラムは燃焼圧を受圧し、圧力伝達部材に伝達するために必要な剛性のみを持てばよい。すなわちダイヤフラムの機能分離が図られ、燃焼圧の受圧感度を向上させ、高精度の圧力信号を得ることができる。

（効果３）
さらに、内部ケース部材は一端が圧力伝達部材に固定され他端は支持部材に固定され、固定部間が筒状部よりなり、筒状部を荷重調整部としたため、固定部間に薄肉状のバネ部を形成することができる。それにより、長さの変化に対して荷重変化の小さいバネを設計できる。つまり、圧力伝達部材、水晶圧電体、第２の電極、絶縁リング、内部ケース部材の中心線方向の寸法バラツキに対して荷重変動が少ないバネ構成を得られる。これにより、水晶圧電体に対して精度の高い予荷重を与えることができ、感度および直線性を高め、高精度の圧力信号を得ることができる。そしてこの様な構造とすることによって、水晶圧電体の本来の特長である高耐衝撃性を活かした高精度かつ高耐久の燃焼圧センサの実現が可能となる。

なお内部ケース部材８０Ａの筒状部８０ｂを水晶圧電体１０に予荷重をかけるための薄肉バネ部としたが、かかる形態に限定されない。すなわち薄肉状のバネ部８０ｂの構造は自由に構成することができる。又、水晶圧電体に予荷重を与える組立方法の説明において、「薄肉状バネ部８０ｂの段差を利用して、内部ケース部材８０Ａを引き延ばす方向に荷重を加える」としたが、かかる形態に限定されない。例えば、内部ケース部材８０Ａの筒状部８０ａに、リング状の溝を設け、その溝を利用して引き延ばす方向に荷重を加えてもよい。又、同様に、筒状部８０ａに切り欠きを設けてその切り欠きを利用して引き延ばす方向に荷重を加えてもよい。

〔第２の実施形態〕
次に、第２の実施形態の燃焼圧センサ５Ａの構成および組立手順について、図７、図８を用いて説明する。第２の実施形態の燃焼圧センサ５Ａは、前述した第１の実施形態の燃焼圧センサ５ｓにおいて、ダイヤフラムと圧力伝達部材の当接部のバウンスおよび摩耗を防止することを目的として、ダイヤフラムと圧力伝達部材を一体構成にしたものであるが、他の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるので同一要素、同じ組立工程には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。

図７（ａ）はダイヤフラム４５を使用した燃焼圧センサ５Ａの圧力検出部１００の拡大断面図であり、図７（ｂ）はダイヤフラム４５の拡大断面図である。図７（ａ）、（ｂ）において、第２の実施形態の燃焼圧センサ５Ａのダイヤフラム４５は第１の実施形態におけるダイヤフラム４０と圧力伝達部材５０を一体構成にしたものである。第１の実施形態においてはダイヤフラム４０の突出部４２ａと圧力伝達部材５０とが当接していた部分を境にして別体構成となっていたが、その部分を一体構成としたものである。

圧力検出部１００において、ダイヤフラム４５の受圧部であるダイヤフラム部（４０）は、第１の実施形態におけるダイヤフラム４０と同じ構成になっていて、ハウジング３１の先端面３１ａにダイヤフラム４５の当接面４１ｂが接触するまで嵌合（圧入）し、その後、突当て面を溶接する構成になっている。また、圧力伝達部（５０）の円柱状の外周面は内部ケース部材８０Ａと固定され、後端面は水晶圧電体１０に当接する構成になっている。次に、水晶圧電体１０に接する第２の電極部５５、第２の電極部５５に接する絶縁リング６０、絶縁リング６０を支持する支持部材６５、支持部材６５及び内部ケース部材８０Ａから構成される水晶圧電体部は、第１の実施形態と同様なので詳細な説明は省略する。又、信号処理部２００についても、構成と機能は第１の実施形態と同様なので詳細な説明は省略する。

一方、図８に示す圧力検出部１００の組立方法において、一部手順が異なるところがあるので詳細に説明する。図８（ａ）工程において、第１の実施形態の圧力伝達部材５０が本実施形態ではダイヤフラム４５（一体構成）に変わっている。ここでの組立手順は同じであるが、ダイヤフラム４５の形状が大きくなっているので、支持部材６５に内部ケース部材８０Ａを取り付け、絶縁リング６０、第２の電極部５５、水晶圧電体１０、圧力伝達部（５０）の順で挿入し固定する工程では、予荷重を与えて溶接するときにダイヤフラム４５の形状に合わせて治具の形状を変える必要がある。

次に、図８（ｂ）工程において、組立手順の異なるところを説明する。第１の実施形態において、ハウジング３１に水晶圧電体部を組立てる際、先にハウジング３１の先端側から前述の水晶圧電体部を最奥まで挿入しておく。次にハウジング３１の前端部３１ａにダイヤフラム４０を、進入部４１ａをガイドにしてしまりばめで嵌合（圧入）させる工程になっている。

しかし、第２の実施形態では、ハウジング３１の前端部３１ａにダイヤフラム４５を、進入部４１ａをガイドにしてしまりばめで嵌合（圧入）させると同時に、水晶圧電体部は自動的に位置決めされる。そのため、ダイヤフラム４０と圧力伝達部材５０との当接を測定する工程は不要となり、溶接２と溶接３は同時に行うことができる。次に図８（ｃ）工程では、圧力検出部１００の組立工程以降は第１の実施形態の工程と同じであるため詳細な説明は省略する。以上により、第２の実施形態による燃焼圧センサ５Ａを得る。

［第２の実施形態の効果］
（効果１）
以上の構成によって、燃焼圧センサ５Ａは、ダイヤフラム４５のダイヤフラム部（４０）と圧力伝達部（５０）が一体構成になっているため、ダイヤフラム部と圧力伝達部の組立工程において、当接する位置を測定しながら位置決めする工程が不要となる。これにより、ダイヤフラム部と圧力伝達部の位置のバラツキがなくなり、高精度に圧力が伝達される。

（効果２）
内燃機関の燃焼工程において、ノッキングなどが発生した場合に、異常燃焼とともに過大な圧力変動が発生する。そのとき、燃焼圧センサの検出部において、ダイヤフラムと圧力伝達部材の当接面でバウンスが発生し、ダイヤフラムと圧力伝達部材の間で圧力が正確に伝達されず、さらには当接部が摩耗するような現象が起きる。しかし、第２の実施形態においては、ダイヤフラム部（４０）と圧力伝達部（５０）が一体に構成されているため、当接部にバウンスが発生せず、摩耗も発生しない。これにより、高精度で高信頼性の圧力信号を得ることができる。なお水晶圧電体の優れた高耐衝撃性による利点は、第１の実施形態の効果と同じであり、重複する説明は省略する。

〔第３の実施形態〕
次に、第３の実施形態の燃焼圧センサの構成および組立手順について、図９を用いて説明する。第３の実施形態の燃焼圧センサ５Ｂは、前述した第２の実施形態の燃焼圧センサ５Ａにおいて、内部ケース部材８０Ａの荷重調整部である薄肉状のバネ部８０ｂ（図５（ｂ）参照）の範囲が中央部にあったものを固定部間全体に広げたものである。他の基本的な構成は第２の実施形態と同様であるので同一要素には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。

図９（ａ）は内部ケース部材８０Ｂを使用した燃焼圧センサ５Ｂの圧力検出部１００の拡大断面図であり、図９（ｂ）は内部ケース部材８０Ｂの部分断面図である。図９（ａ）、（ｂ）において、本実施形態が第２の実施形態の燃焼圧センサ５Ａと異なるところは、内部ケース部材の構造が異なる点であり、それにともない薄肉バネ部の形状と内部ケース部材と支持部材６５との固定方法が異なる。本実施形態における内部ケース部材８０Ｂの荷重調整部では、第２の実施形態において薄肉バネ部８０ｂ（図５（ｂ）参照）が中央部にあったが、本実施形態では、図９（ｂ）の薄肉状のバネ部８０ｂｂとして示す様に、内部ケース部材８０Ｂの固定部間全体に広げた構成になっている。

圧力検出部１００において、支持部材６５の後端側から内部ケース部材８０Ｂの筒状部を通し、支持部材６５の外周に形成されたリング状の突起６５ａに対して内部ケース部材８０Ｂの端部を固定（溶接）する。次に、内部ケース部材８０Ｂの先端側から絶縁リング６０、第２の電極部５５、水晶圧電体１０、ダイヤフラム４５の順で挿入する。

次に、水晶圧電体１０の感度および直線性を高めるために、予め定められた荷重（予荷重）を作用させる。この場合、組立治具（図示なし）を用いるとよい。組立治具に前述の組立体をセットする。次に、支持部材６５と圧力伝達部材５０は中心線方向に互いに押しあう方向に所定の荷重をかけると同時に、内部ケース部材８０Ｂを引き延ばす方向（中心線方向）に荷重を加える。そして内部ケース部材８０Ｂの中心線方向の変位量が予め定められた長さとなったところで、内部ケース部材８０Ｂの筒状部８０ｂｂとダイヤフラム４５の圧力伝達部（５０）との係合部を固定する（溶接）。これによりダイヤフラム４５側と支持部材６５側の両方の固定部が溶接された構成となる。

尚、固定方法としては、第１、第２の実施形態と同様に中心線方向に向けて一周にわたってレーザビームを照射する方法を採用するとよい。又、内部ケース部材８０Ｂを引き延ばす方向（中心線方向）に荷重を加える方法として、内部ケース部材８０Ｂに形成された薄肉状のバネ部８０ｂｂに、溶接部を避けた位置に段差部を設けて利用する構成としてもよいし、筒状部８０ｂｂに専用の切り欠を設けて利用してもよい。これにより、水晶圧電体１０に予め定められた予荷重が作用した状態となる。次に、圧力検出部１００の組立工程以降は第１、第２の実施形態の工程と同じであるため詳細な説明は省略する。以上により、第３の実施形態による燃焼圧センサ５Ｂを得る。

［第３の実施形態の効果］
（効果１）
以上の構成によって、燃焼圧センサ５Ｂは、受圧部と圧力伝達部が一体構成となったダイヤフラムと、一端が圧力伝達部材に固定され他端は支持部材に固定され固定部間が筒状部よりなり筒状部を荷重調整部とした内部ケース部材８０Ｂとの構成において、固定部間全てをバネ部として利用できるようにした。これにより、長さの変化に対して、より荷重変化の小さいバネを設計できる。つまり、圧力伝達部材、水晶圧電体、第２の電極、絶縁リング、支持部材の中心線方向の寸法バラツキに対して荷重変動がより少ないバネ手段を得られる。これにより、水晶圧電体に対して精度の高い予荷重を与えることができ、水晶圧電体の高い耐衝撃性と相まって感度および直線性の高い圧力信号を、長期に亘って安定的に得ることができる。

（効果２）
内部ケース部材８０Ｂは一端を圧力伝達部材に固定し、他端を支持部材に固定し、固定部間が筒状部よりなる構成において、支持部材側は溶接又は掛止によるいずれかの固定方法を選択できる。これにともない、内部ケース部材８０Ｂの形状は掛止部が不要な単純な筒形状（パイプ）を採用することができる。これにより、低コストの内部ケース部材８０Ｂを採用した構成とすることができる。なお水晶圧電体の優れた高耐衝撃性による他の利点は、第１の実施形態の効果と同じであり、重複する説明は省略する。

なお、第３の実施形態では、ダイヤフラムは受圧部と圧力伝達部が一体となった構成としたが、かかる形態に限定されない。初期はダイヤフラム４０と圧力伝達部材５０の別体構成（図５）においても可能である。まず、圧力伝達部材５０の外周部に掛止用段差を設け、内部ケース部材８０Ｂの先端面側の内周にリング状の突起を設けてそれらを掛止させることができる。その構成では、支持部材側の固定は溶接を採用する。次に、内部ケース部材８０Ｂの両端の固定が行われた後に、ダイヤフラム４０と圧力伝達部材５０の当接部を溶接により接合することができる。これにより、最終的に一体構成のダイヤフラムであっても掛止と溶接の組合せを自由に選べて、しかも一体構成のダイヤフラムの効果が得られる。

１ 内燃機関
２ シリンダブロック
２ａ シリンダ
３ ピストン
４ シリンダヘッド
４ａ 連通孔
５、５ｓ、５Ａ、５Ｂ 燃焼圧センサ
６ 制御装置
７ シール部材
８ 伝送ケーブル
８ａ コネクタ
１０ 水晶圧電体
１０ａ 水晶圧電体の電極側端面
２１ 回路基板部
２１ｂ 第１の接続ピン
２１ｃ 第２の接続ピン
２２ 伝導部材
２３ 絶縁部材
２４ Ｏリング
３１ ハウジング
３２ 筐体
４０ ダイヤフラム
４１ 円筒状部
４２ 内側部
４２ａ 突出部
４２ｂ 凹部
４５ 一体型ダイヤフラム
５０ 圧力伝達部材（第１の電極部）
５５ 第２の電極部
５５ａ 突出部
６０ 絶縁リング
６５ 支持部材
７０ コイルスプリング
８０Ａ、８０Ｂ 内部ケース部材（加圧部材）
８０ａ、８０ｃ 筒状部
８０ｂ、８０ｂｂ 薄肉状のバネ部
８０ｄ 突起部
１００ 圧力検出部
２００ 信号処理部
２１０ プリント配線基板
２４０、２４１、２４２、２４３、２４４ 外周面
３００ 保持部材
３１５ 突出部
３１５ａ 傾斜面
３１５ｂ 垂直面
３２０、３２１、３２５ 孔
３３０、３３１ 外周面
４ｅ、３３２ａ 雄ねじ
３３５ａ 溝部
３４０ 突当面
３４０ａ 孔部
５０７ 圧力センサ・トランスミッタ
５１２ 点火プラグ
５１３ 燃料噴射ノズル
５１４ 空気量調節バルブ
５１５ 燃焼室
５１６ 演算ユニット
Ｃ 燃焼室

Claims (3)

1. 燃焼室内の燃焼圧を受けて電気信号を発生させる圧力検出部と、検出信号を処理する信号処理部と、検出信号を信号処理部へ伝送する伝送部とを有する燃焼圧センサにおいて、
   前記圧力検出部は中空筒状のハウジングと、前記中空筒状のハウジングの受圧側先端に配設されたダイヤフラムと、前記ハウジング内の軸方向であって、前記ダイヤフラムの後端に当接する圧力伝達部材と、前記圧力伝達部材の後端に当接する水晶圧電体と、前記水晶圧電体の後端を支持する支持部材と、一端が前記圧力伝達部材に固定され他端は前記支持部材に固定された中空筒状の内部ケース部材とを備え、前記水晶圧電体は前記内部ケース部材の内部に配設されていることを特徴とする燃焼圧センサ。
2. 前記内部ケース部材は、前記水晶圧電体に予荷重を付加するための加圧部材であることを特徴とする請求項１記載の燃焼圧センサ。
3. 前記加圧部材は、薄肉状のバネ部よりなる荷重調整部を有することを特徴とする請求項２に記載の燃焼圧センサ。

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