JPWO2014034640A1

JPWO2014034640A1 - 燃焼圧センサ

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Publication number: JPWO2014034640A1
Application number: JP2014533010A
Authority: JP
Inventors: 和生高橋; 貴之林
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd; Citizen Fine Device Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd; Citizen Fine Device Co Ltd
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2013-08-27
Publication date: 2016-08-08
Anticipated expiration: 2033-08-27
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Abstract

エンジンの燃焼室に装着した機能部品の先端外周部に装着することにより燃焼室の燃焼圧を検出するリング形状の筒体より成る燃焼圧センサにおいて、筒体は、同心の外筒部材と内筒部材により形成された空間の一方がリング状のダイヤフラムで封止され、他方がリング状支持部材で封止された封止空間を形成し、ダイヤフラムは、燃焼室側に外部からの圧力を受けるリング状の受圧部と、裏面側にリング状の伝達部とを有し、封止空間に圧力伝達部材と圧力検出素子とを備え、ダイヤフラムの伝達部と圧力伝達部材と圧力検出素子と支持部材が順に当接密着している。

Description

本発明は、エンジンの燃焼室内の圧力を測定する燃焼圧センサに関し、特に、エンジンの燃焼室に装着した機能部品、例えば、点火プラグ、インジェクタ等、の先端外周部に装着して燃焼室の燃焼圧を検出する燃焼圧センサに関する。

近年、エンジンの高性能化に伴い、燃焼室内の燃焼状態を正確に制御するため、燃焼室内の燃焼圧を検出する燃焼圧センサが多数提案されている。

従来の燃焼圧センサとして、ディーゼルエンジンに用いられるグロー・プラグに燃焼圧センサを組み込んだ圧力測定グロー・プラグにあって、ディーゼルエンジンのシリンダ内に取り付け可能な筒状のプラグ本体と、通電により発熱する発熱体を収納した加熱ロッドと、シリンダ内の圧力を受けて移動する加熱ロッドの荷重に応じて電気信号を出力する燃焼圧センサ等とで構成されている。加熱ロッドは、燃焼圧センサおよびベローズに機械的に堅固に連結され、ベローズが加熱ロッドとプラグ本体との間のシーリング要素として配置され、このベローズによって、加熱ロッド５１がプラグ本体内で軸方向に弾性的に支持され、摩擦を生じることなく移動することができる圧力測定グロー・プラグが提案されている（例えば特許文献１参照）。

また、他の従来技術の燃焼圧センサとして、ダイヤフラム部の被測定圧力作用面に高温流体の圧力が作用すると、ダイヤフラム部が撓み、この撓みは圧力伝達部材を通じて感歪素子に伝達され、感歪素子は受容する圧力に応じた電気信号を出力する高温用圧力センサであって、そのダイヤフラム部の中央部が高温流体と反対側へ窪んでいるので、熱による出力誤差が生ぜず測定精度が良好な燃焼圧センサが提案されている（例えば特許文献２参照）。

さらに、他の従来技術の燃焼圧センサは、点火プラグに内蔵された燃焼圧センサであって、中心電極の周囲に形成された絶縁体と、側方電極と電気的に接続され、絶縁体の周囲に形成された座金部材とを有する点火プラグの絶縁体及び座金部材の間であり、かつ中心電極および側方電極の間の点火ギャップ近傍に設置されたニオブ酸リチウムからなる圧電素子を備えて構成される燃焼圧センサが提案されている（例えば特許文献３参照）。

特開２００６−８４４６８号公報特開平７−１９９８１号公報特開平４−３４３２７号公報

しかしながら、特許文献１に示す従来の燃焼圧センサは、燃焼圧を検知する加熱ロッドがベローズで保持されているため、エンジン燃焼室内の燃焼残渣がベローズの谷の部分に付着蓄積し、ベローズとしての機能が鈍り、ひいてはベローズの収縮を妨げ燃焼圧の検知が不可能になる問題があった。

また、特許文献２に示す従来の燃焼圧センサは、機能部品である点火プラグやインジェクタに装着するのではなく、燃焼圧だけを測定する単機能タイプであり、エンジン燃焼室の所定位置に貫通穴を追加し、高い気密性構造を保持することにより独立して取付ける必要があった。しかも、単個の圧力検出素子で構成されており、より高感度を達成し得る複数個の圧力検出素子を搭載する構成が不可能であった。

さらに、特許文献３に示す従来の燃焼圧センサは、エンジンの燃焼圧を検出するための圧力検出素子が単結晶材料の細いリング形状である。したがって、この圧力検出素子を切り出すには高度の加工技術が要求されるなど、製造は容易でなく量産性に問題があった。しかも、圧力検知素子は、ダイヤフラムに接合されているものの、その反対側はオープンで剛体支持でないため、ダイヤフラムで受けた燃焼圧を正確に効率良く電気信号に変換することが難しかった。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した燃焼圧センサ、特に、エンジンの機能部品の先端に取付可能なリング形状の筒体より成る燃焼圧センサであって、燃焼残渣の付着による影響を受けない、高温流体にさらされても測定精度が良好な、そして、高感度の燃焼圧センサの提供を目的とするものである。

本発明に係る燃焼圧センサは、上述した課題を解決するため、エンジンの燃焼室に装着した機能部品の先端外周部に装着することにより燃焼室の燃焼圧を検出するリング形状の筒体より成る燃焼圧センサにおいて、筒体は、同心の外筒部材と内筒部材により形成された空間の一方がリング状のダイヤフラムで封止され、他方がリング状支持部材で封止された封止空間を形成し、ダイヤフラムは、燃焼室側に外部からの圧力を受けるリング状の受圧部と、裏面側にリング状の伝達部とを有し、封止空間に圧力伝達部材と圧力検出素子とを備え、ダイヤフラムの伝達部と圧力伝達部材と圧力検出素子と支持部材が順に当接密着していることを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、伝達部と受圧部は一体化して形成するとともに、伝達部におけるリング厚は、受圧部におけるリング厚よりも薄く形成し、かつ伝達部は、受圧部の厚さ方向中央部に設けることにより、断面をＴ字形状に形成することができる。この際、伝達部のリング厚は、圧力伝達部材側から受圧部側へ行くに従って漸次薄くなるように形成するとともに、受圧部のリング幅は、厚さ方向両側に対して中央側を漸次薄くなるように形成することが望ましい。また、受圧部は、厚さ方向両側を外筒部材と内筒部材の端部に固定することができる。一方、受圧部は、受圧面を平坦に形成してもよいし、或いは受圧面を平坦に形成するとともに、当該受圧面の厚さ方向中央部に、全周にわたって形成した溝を設けてもよい。他方、圧力伝達部材と圧力検出素子との間には電極支持部材を設け、電極支持部材に複数の圧電検出素子を設けることができる。この電極支持部材には、圧力伝達部材の表面に形成した電極層を用いることができる。さらに、圧力検出素子は、直方体状に形成し、封止空間の周方向に沿って間隔をおいて配置することができるとともに、この際、圧力検出素子同士の間隔にはスペーサを配設することができる。

このような構成を有する本発明に係る燃焼圧センサによれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１）エンジン燃焼室内の機能部品の先端部に取付け可能な、リング形状の筒体の燃焼圧センサに形成したので、エンジン燃焼室に追加の貫通孔を形成することなく、燃焼室内で燃焼圧を直接測定することによって、正確な燃焼圧の測定が可能となる。また、リング状の燃焼圧の受圧部をダイヤフラムで形成することにより、表面に燃焼残渣が付着したとしても、何らダイヤフラムの剛性に影響することなく、正確な燃焼圧の測定が可能となる。

（２）好適な態様により、伝達部と受圧部を一体化して形成するとともに、伝達部におけるリング厚を、受圧部におけるリング厚よりも薄く形成し、かつ伝達部を、受圧部の厚さ方向中央部に設けることにより、断面をＴ字形状に形成すれば、受圧部の受圧による最大変位量を伝達部に伝達できるため、検出感度，検出精度及び検出効率を高めることができる。

（３）好適な態様により、伝達部のリング厚を、圧力伝達部材側から受圧部側へ行くに従って漸次薄くなるように形成すれば、圧力伝達部材に対する伝達部の接触面積を相対的に大きくできるため、安定性及び確実性の高い伝達機能を実現できる。

（４）好適な態様により、受圧部のリング幅を、厚さ方向両側に対して中央側を漸次薄くなるように形成すれば、取付強度（機械的強度）を確保しつつ検出感度を確保できるため、強度及び感度の観点からバランスのとれた良好なダイヤフラム（受圧部）を構成できる

（５）好適な態様により、受圧部の受圧面を平坦に形成するとともに、当該受圧面の厚さ方向中央部に、全周にわたって形成した溝を設ければ、ダイヤフラムが、燃焼室内の燃焼による高温流体にさらされても、そのダイヤフラムの中央部に形成した溝により、熱による出力誤差が生じないため、正確な燃焼圧の測定が可能となり、測定精度の良好な燃焼圧センサを提供できる。

（６）好適な態様により、圧力伝達部材と圧力検出素子との間に電極支持部材を設け、電極支持部材に複数の圧電検出素子を設ければ、電極支持部材に複数の圧電検出素子を設けることが可能となるため、燃焼圧の検出感度を向上させることが可能となる。

（７）好適な態様により、電極支持部材に、圧力伝達部材の表面に形成した電極層を用いれば、圧力伝達部材と圧力検出素子が直接的に当接するため、圧力の伝達損失を排除し、検出感度を更に向上させることができる。

（８）好適な態様により、圧力検出素子を、直方体状に形成し、封止空間の周方向に沿って間隔をおいて配置すれば、圧力検出素子が、耐熱性の優れた難加工の単結晶タイプの材質であっても、加工の容易な直方体の形状であるため、電極支持部材の円周上に複数の圧力検出素子を間隔をおいて配置することが可能となる。この結果、歩留まり及び量産性の向上、更にはコストダウンに寄与できるとともに、割れ等の不具合が発生しにくく、信頼性向上にも寄与できる。

（９）好適な態様により、圧力検出素子同士の間隔にスペーサを配設すれば、スペーサと圧力検出素子を封止空間の全周にわたって隙間なく並べて配置できるため、組立が容易で正確に行うことが可能となる。

本発明の実施形態１における燃焼圧センサの外観を示す斜視図である。本発明の実施形態１における燃焼圧センサの構成を説明するための分解斜視図である。本発明の実施形態１における燃焼圧センサの構成を説明するための図１におけるＡ−Ａ断面図である。本発明の実施形態１における燃焼圧センサの図３のＢ部の部分拡大断面図である。本発明の実施形態１における燃焼圧センサの圧力検出素子の配置を説明するための図３のＣ−Ｃ断面図である。本発明の実施形態２における燃焼圧センサの外観を示す斜視図である。本発明の実施形態２における燃焼圧センサの図４と同様の部分拡大断面図である。本発明の実施形態３における燃焼圧センサの図４と同様の部分拡大断面図である。本発明の実施形態４における燃焼圧センサの圧力検出素子の配置を説明するための図５と同様の断面図である。

１：燃焼圧センサ，２：燃焼圧センサ，１１：支持部材，１２：外筒部材，１３：内筒部材，１４ａ：ダイヤフラム，１４ｂ：ダイヤフラム，１５：圧力伝達部材，１６：圧力検出素子，１７：スペーサ，１８ａ：電極層，１８ｂ：電極部材，１９：封止空間，２０：接続端子，１１１：接地電極，１４０：溝，１４１：受圧部，１４２：伝達部，１８１：絶縁部，１８２：電極，２０１：先端，Ｅｃ：燃焼室

次に、本発明に係る最良実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

なお、以下に説明する実施形態における燃焼圧センサは、エンジンの機能部品であるインジェクタに取り付けられた例で説明する。

実施形態１

図１は、本発明の実施形態１の燃焼圧センサの外観を示す斜視図であり、図２は、この燃焼圧センサの分解斜視図であり、図３は、図１のＡ−Ａ断面の断面図であり、機能部品であるインジェクタを仮想線（２点鎖線）で示す、図４は、図３のＢ部の部分拡大断面図であり、図５は、図３のＣ−Ｃ断面の断面図である。なお、各図において同一の構成部材には同一の番号を付して、重複する説明は省略する。

以下、実施形態１の燃焼圧センサの全体構成について、図１〜図５で説明する。

図１に示すように、本発明の実施形態１における燃焼圧センサ１は、軸Ｘ−Ｘを中心軸とする円筒形状であって、外観は支持部材１１と外筒部材１２と内筒部材１３とダイヤフラム１４ａでハウジングを形成し、燃焼圧の検出信号の出力端子は、接地対象としての支持部材１１と接続端子２０で構成されている。そして、燃焼圧センサ１は、機能部品にダイヤフラム１４ａが燃焼室側に面するように取り付けられる。

図２に示すように、燃焼圧センサ１は、支持部材１１と外筒部材１２と内筒部材１３とダイヤフラム１４ａで形成したハウジングの内部に、圧力伝達部材１５と圧力検出素子１６とスペーサ１７を内蔵している。

支持部材１１は、自身と電気的に導通している接地電極１１１と、自身と電気的に絶縁し保持する接続端子２０を有し、燃焼圧センサ１の出力端子を形成している。

従って、支持部材１１については、導電性を有する材料が望ましく、具体的には、支持部材１１と外筒部材１２及び内筒部材１３を、耐熱性が高く且つ導電性があるステンレス鋼材、例えばＪＩＳ規格のＳＵＳ６３０、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ４３０等を用いて構成するとよい。

リング状の圧力伝達部材１５は、圧力検出素子１６とスペーサ１７がリング状に配置されている側の面に、後述する電極層が形成されている。

図３は、図１の燃焼圧センサ１のＡ−Ａ断面に、仮想線（二点鎖線）で示す機能部品のインジェクタＩｎに組付けられた状態を示す。そして、インジェクタＩｎの先端方向の燃焼室Ｅｃ側に、ダイヤフラム１４ａが面して配置されていることを示している。

図３に示すように、Ｘ−Ｘ軸を中心軸として同心状に支持部材１１の外側と内側それぞれに外筒部材１２と内筒部材１３が一周にわたってレーザ溶接で封止され、その反対側の燃焼室Ｅｃ側にはリング状のダイヤフラム１４ａが同様に一周にわたって外筒部材１２と内筒部材１３にレーザ溶接にて封止され、円筒形状の封止空間１９を形成している。そして、この円筒形状の封止空間１９の内部に、断面が矩形のリング状の圧力伝達部材１５と圧力伝達部材１５の片側の面に形成されたリング状の電極層１８ａと圧力検出素子１６が配置されている。

接続端子２０は、スペーサ１７に設けられた孔を貫通して、その先端２０１が電極層１８ａに当接して、圧力検出素子１６の電極層１８ａと導通するように形成されている。

図４に示すように、ダイヤフラム１４ａは、その表面側に、燃焼室Ｅｃの燃焼室側から燃焼圧を受けるリング状の受圧部１４１と、裏面側にその圧力を圧力伝達部材１５に伝達するリング状の伝達部１４２が一体化して形成されている。ダイヤフラム１４ａの伝達部１４２は、外筒部材１２の内周面および内筒部材１３の外周面の両者に接触しないように、これら両者に対する位置決めがなされている。

具体的には、伝達部１４２におけるリング厚は、受圧部１４１におけるリング厚よりも薄く形成し、かつ伝達部１４２は、受圧部１４１の厚さ方向中央部に設けることにより、断面をＴ字形状に形成する。なお、ダイヤフラム１４ａにおけるリング厚（厚さ方向）とは全体形状の径方向におけるリング部分の厚さを意味し、かつリング幅（幅方向）とは全体形状の軸方向におけるリング部分の幅を意味する。即ち、上述したＴ字形状におけるＴ字の横幅がリング厚となり、Ｔ字の縦幅がリング幅となる。また、伝達部１４２のリング厚は、圧力伝達部材１５側から受圧部１４１側へ行くに従って漸次薄くなるように形成するとともに、受圧部１４１のリング幅は、厚さ方向両側に対して中央側を漸次薄くなるように形成する。この場合、受圧部１４１の受圧面（表面）は平坦に形成する。さらに、ダイヤフラム１４ａを外筒部材１２と内筒部材１３に組付けた際には、受圧部１４１の厚さ方向両側を、外筒部材１２と内筒部材１３の端部に固定する。

ダイヤフラム１４ａの材質は、高温であり且つ高圧となる燃焼室内に露出することを考慮し、弾性が高く、且つ、耐久性、耐熱性、耐食性に優れた、例えばＳＵＨ６６０等を用いることが望ましい。

上述したように、ダイヤフラム１４ａと外筒部材１２と内筒部材１３と支持部材１１で形成された封止空間１９の内部において、圧力伝達部材１５と圧力検出素子１６が、ダイヤフラムの伝達部１４２と支持部材１１で挟みつけられて、ダイヤフラムの受圧部１４１を撓ませることで生ずる圧縮荷重によって、それぞれが当接密着して組み込まれている。それによって、ダイヤフラム１４ａで受けた燃焼圧が圧力検出素子１６に損失なく伝達することを可能にしている。そして、圧力検出素子１６の一方の側と当接密着する支持部材１１が機能部品のインジェクタに剛体支持されることで圧力を受け止め、燃焼圧の正確な検知を更に可能にしている。

圧力検出素子１６は、直方体状に形成し、支持部材１１と圧力伝達部材１５の間で円周方向に複数個を配置することが可能である。そして、支持部材１１と圧力伝達部材１５に当接密着する両面に導電性の高い金属薄膜を複数層積層する。これにより、金属薄膜を複数層積層した電極が構成される。

そして、圧力検出素子１６の一方の電極は支持部材１１の接地電極１１１に当接密着し接続し、他方の電極は圧力伝達部材１５の電極層１８ａに当接密着し接続して、燃焼圧を検知する圧力検出素子１６の出力信号を支持部材１１と接続端子２０から出力することが可能となる。

圧力検出素子１６の材質は、耐熱性に優れ、広い温度範囲においても安定した圧電変換特性が得られるキュリー点の無い自発分極を有する単結晶材料、具体的には、ＬＴＧ（Ｌａ₃Ｔａ_0.5Ｇａ_5.5Ｏ₁₄），ＬＴＧＡ（Ｌａ₃Ｔａ_0.5Ｇａ_4.8Ａｌ_0.2Ｏ₁₄），ＬＧＳ（Ｌａ₃Ｇａ₅ＳｉＯ₁₄）の単結晶材料をはじめ、ＬＮＧ，ＬＧＳＡ，ＬＮＧＡ，ＣＡＡＳ，ＣＴＧＳ等の単結晶材料が望ましい。

圧力伝達部材１５は、断面が矩形のリング状の形状であって、圧力検出素子１６と当接密着する面に全周にわたって電極層１８ａが形成されている。そして、圧力伝達部材１５の材質は、耐熱性および絶縁性を有する、アルミナ等のセラミック材料で構成するのが望ましい。

圧力伝達部材１５の電極層１８ａは、導電性の高い金属薄膜を単層あるいは複数層積層して構成している。例えば密着強化層としてＴｉ、拡散防止層としてＰｔ、最上層にＡｕを用いた接合層を積層したものを使用することが望ましいとともに、更に、接合層の上に、例えばＡｕ−Ｓｎを含んだ、圧力検出素子１６の位置を調整するためのアライメント調整層を形成することが望ましい。

図５に示すように、複数個の直方体状の圧力検出素子１６は、スペーサ１７と交互に、電極層１８ａ上で、外筒部材１２と内筒部材１３で形成された円筒の周方向に沿って複数個が配置されている。

スペーサ１７は、リングを分割した形状であって、外筒部材１２と内筒部材１３で形成された円筒のリング厚、すなわち、圧力伝達部材１５のリング厚にほぼ一致すると共に、圧力検出素子１６の幅（Ｘ軸方向）に対して僅かに薄く形成されることが好ましく、その材質は、耐熱性および絶縁性を有するアルミナ等のセラミック材料で構成することが望ましい。そして、スペーサ１７を、圧力検出素子１６の間隔を埋める形状寸法とすることで、圧力検出素子１６のアライメント調整を補助し、その配置位置に正確かつ容易な組み込みを可能としている。

そして、スペーサ１７の内の一つには、接続端子２０が挿通可能な孔１７１が形成されている。それは、図３の断面図の右側に示すように、接続端子２０の先端２０１が電極層１８ａに当接し、接触するようにして、圧力検出素子１６の電気信号を出力することを可能にしている。

すなわち、リング形状の筒体に燃焼圧センサ１を形成し、エンジン燃焼室内の機能部品の先端部に取付け可能にしたので、エンジン燃焼室に追加の貫通孔を形成することなく、そして、燃焼圧の受圧部をリング状のダイヤフラム１４ａで形成することにより表面に燃焼残渣が付着したとしても何らダイヤフラム１４ａの剛性に影響することなく、更に、加工の容易な直方体状の圧力検出素子１６を複数個配設することが可能なので、ローコストで感度がよく、測定精度良好な燃焼圧センサの提供が可能となる。

実施形態２

実施形態２は、実施形態１と同様に、エンジン燃焼室内の機能部品の先端部に取付け可能なリング形状の筒体よりなる燃焼圧センサであって、実施形態１と異なる点は、ダイヤフラムの形状だけであって、その他の構成部材に関しては全く同じである。

図６は、本発明の実施形態２の燃焼圧センサ２の外観を示す斜視図であり、図７は、実施形態１の図４と同様の部分拡大断面図である。なお、各図において同一の構成部材には同一の番号を付して、重複する説明は省略する。

以下、実施形態２の燃焼圧センサの全体構成について、図６、図７で説明する。

図６に示すように、本発明の実施形態２における燃焼圧センサ２は、実施形態１と同様に、軸Ｘ−Ｘを中心軸とする円筒形状であって、異なるのは、ダイヤフラム１４ｂのリング厚の中央部に全周にわたって溝１４０が形成されていることである。

図７に示すように、ダイヤフラム１４ｂは、リング状の受圧部１４１と、リング状の伝達部１４２が一体化して形成される。この際、受圧部１４１の受圧面（表面）は、平坦に形成するとともに、当該受圧面の厚さ方向中央部に、全周にわたって凹形状の溝１４０を設ける。

実施形態１と同様に、ダイヤフラム１４ｂと外筒部材１２と内筒部材１３と支持部材１１で形成された封止空間１９の内部において、圧力伝達部材１５と圧力検出素子１６が、ダイヤフラムの伝達部１４２と支持部材１１で挟みつけられて、ダイヤフラム１４ｂを撓ませることで生ずる圧縮荷重によって、それぞれが当接密着して組み込まれている。それによって、ダイヤフラム１４ｂで受けた燃焼圧が圧力検出素子１６に損失なく伝達することを可能にしている。

ダイヤフラム１４ｂは、燃焼室Ｅｃで高温流体にさらされ、その熱により変形しようとするが、その変形方向は、溝１４０が形成されているため、ダイヤフラム１４ｂの圧縮荷重が圧力検出素子１６に対して増加する方向である。したがって、ダイヤフラムの伝達部１４２と圧力伝達部材１５と圧力検出素子１６そして支持部材１１のそれぞれの当接密着が強化される方向であり圧力伝達損失の生ずることがなく、正確な燃焼圧の測定が可能である。

実施形態３

実施形態３は、実施形態２と同様の形状の燃焼圧センサであって、実施形態２と異なる点は、電極層の部分を電極部材に置き換えただけであって、その他の構成部材に関しては全く同じである。

図８は、実施形態２の図７と同様の部分拡大断面図である。なお、各図において同一の構成部材には同一の番号を付して、重複する説明は省略する。

以下、実施形態３の燃焼圧センサの全体構成について、図８で説明する。

図８に示すように、実施形態２と異なるところは、電極層１８ａを電極部材１８ｂに置き換えたことである。すなわち、電極部材１８ｂは、絶縁部１８１と絶縁部１８１の一方の面に形成された電極１８２からなり、例えば、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅｐｒｉｎｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｓ）であって、ポリイミドベースフィルムの絶縁部１８１と銅箔に金メッキの電極１８２で構成されている。

従って、圧力伝達部材１５は、電気的には電極部材１８ｂで圧力検出素子１６と絶縁されているから、導電材料であってもよく、絶縁材のセラミクスのそれより安価なＳＵＳ材質を用いることが可能である。そして、圧力伝達部材１５は、導電性のある支持部材１１と同様の材質でもよく、更には、ダイヤフラムの伝達部１４２と一体化しても良い。

従って、電極部材１８ｂを用いることで、難加工の圧力伝達部材１５に電極層１８ａを形成する工程が不要で、より廉価にすることが可能となる。

実施形態４

実施形態４の実施形態１と異なる点は、圧力検出素子１６の配置が複数個でなく単個であることであって、その他の構成部材に関しては全く同じである。

図９は、本発明の実施形態４の燃焼圧センサの圧力検出素子の配置を説明するための図であり、実施形態１の図５と同様に圧力検出素子１６とスペーサ１７の配置を示す断面図である。なお、各図において同一の構成部材には同一の番号を付し、重複する説明は省略する。

以下、実施形態４の燃焼圧センサの全体構成について、図９で説明する。

圧力伝達部材の電極層上の圧力検出素子１６は、図９に示すように、直方体状の単個の圧力検出素子１６がＣ形状に形成されたスペーサ１７と共に、外筒部材１２と内筒部材１３で形成された円筒形状の封止空間に配置されている。

単個の圧力検出素子１６を配する燃焼圧センサであっても、圧力検出素子１６に対して損失のない圧力伝達を達成するため、ダイヤフラムで圧縮荷重をかけるから、偏荷重がかからないように応力バランスを取るスペーサ１７を用いることが肝要である。そして、圧力検出素子１６の配置の調整を容易にするためスペーサ１７の形状は、Ｃ形状であることが望ましい。

すなわち、単個の圧力検出素子１６であっても、スペーサ１７を用いることで、その配置位置に正確かつ容易に組み込むことが可能で、応力バランスをとることで圧力検出素子１６のカケや割れが発生せず、圧力検出素子１６の数量削減によるコストダウンが可能となる。

以上、各種実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量等において、本発明の精神を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。例えば、燃焼圧センサを装着する機能部材は、インジェクタの他に点火プラグでもよく、更に、電極部材は、ＦＰＣの他に、ＰＷＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄｗｉｒｉｎg ｂｏｒｄ）であってもよい。その他、上述した燃焼圧センサの実施形態に限定されることなく、それらの全てを行う必要もなく、特許請求の範囲の各請求項に記載した内容の範囲で種々に変更や省略が可能である。

本発明に係る燃焼圧センサは、エンジンの燃焼室内の圧力測定、特に、点火プラグ，インジェクタ等の先端外周部に装着して燃焼圧を検出する際に利用することができる。

Claims

エンジンの燃焼室に装着した機能部品の先端外周部に装着することにより燃焼室の燃焼圧を検出するリング形状の筒体より成る燃焼圧センサにおいて、
前記筒体は、同心の外筒部材と内筒部材により形成された空間の一方がリング状のダイヤフラムで封止され、他方がリング状支持部材で封止された封止空間を形成し、
前記ダイヤフラムは、前記燃焼室側に外部からの圧力を受けるリング状の受圧部と、裏面側にリング状の伝達部とを有し、
前記封止空間に圧力伝達部材と圧力検出素子とを備え、
前記ダイヤフラムの伝達部と前記圧力伝達部材と前記圧力検出素子と前記支持部材が順に当接密着していることを特徴とする燃焼圧センサ。
前記伝達部と前記受圧部は一体化して形成するとともに、前記伝達部におけるリング厚は、前記受圧部におけるリング厚よりも薄く形成し、かつ前記伝達部は、前記受圧部の厚さ方向中央部に設けることにより、断面をＴ字形状に形成することを特徴とする請求項１記載の燃焼圧センサ。
前記伝達部は、前記リング厚を、前記圧力伝達部材側から前記受圧部側へ行くに従って漸次薄くなるように形成することを特徴とする請求項１又は２記載の燃焼圧センサ。
前記受圧部は、リング幅を、厚さ方向両側に対して中央側を漸次薄くなるように形成することを特徴とする請求項１，２又は３記載の燃焼圧センサ。
前記受圧部は、厚さ方向両側を前記外筒部材と前記内筒部材の端部に固定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃焼圧センサ。
前記受圧部は、受圧面を平坦に形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の燃焼圧センサ。
前記受圧部は、受圧面を平坦に形成するとともに、当該受圧面の厚さ方向中央部に、全周にわたって形成した溝を設けることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の燃焼圧センサ。
前記圧力伝達部材と前記圧力検出素子との間に電極支持部材を設け、前記電極支持部材に複数の圧電検出素子を設けることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の燃焼圧センサ。
前記電極支持部材は、前記圧力伝達部材の表面に形成した電極層であることを特徴とする請求項８に記載の燃焼圧センサ。
前記圧力検出素子は、直方体状に形成し、前記封止空間の周方向に沿って間隔をおいて配置することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の燃焼圧センサ。
前記圧力検出素子同士の間隔にスペーサを配設することを特徴とする請求項１０に記載の燃焼圧センサ。