JPWO2014050999A1 - 内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニット - Google Patents

Abstract

内燃機関の燃焼室に付設された機能部品の先端部外周面に、リング形の燃焼圧センサを装着して、外筒部及び内筒部からなるハウジングユニットと、受圧リングブロック部と、受圧リングブロック部からの圧力を検出する圧電素子と、ハウジングユニットの後方で圧電素子を支持する支持リングブロック部とを備え、燃焼圧センサが機能部品の先端部外周面に装着された状態で、機能部品に接する燃焼圧センサの外周面及び内周面にそれぞれシーリング手段を設けるように構成した。

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付設される機能部品に燃焼圧センサを装着することにより、燃焼室内の圧力を検出する内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニットに関する。

内燃機関の燃焼室に付設されて燃焼室内の圧力を検出する装置として、圧電素子を圧力検出部に使用した燃焼圧センサが提案されている。この種の燃焼圧センサにはシリンダヘッドの所定位置に形成した貫通穴に単独で付設する構成のものと、内燃機関に付設する機能部品であるインジェクタや点火プラグなどに装着したものをシリンダヘッドに付設するように構成したものが知られている。

ここで、内燃機関に付設する機能部品である点火プラグなどに装着するように構成した燃焼圧センサの一例として特許文献１を挙げる。特許文献１に開示される圧力センサ内臓スパークプラグは、リング形に構成した燃焼圧センサを点火プラグの外周に装着し、燃焼圧センサをシリンダヘッドの外側に点火プラグとともに締め付けることにより、燃焼圧を検出し、燃焼圧に対応して内燃機関の制御をおこなうように構成したものである。特許文献１の（図２）に示す従来の燃焼圧センサ付き点火プラグの断面図を図１３に示す。以下に、図１３を用いて、その構成を説明する。なお、理解し易いように発明の主旨を外さない範囲において、部品名称を本願にそろえている。

図１３において、燃焼圧センサ付き点火クプラグユニット３００における燃焼圧センサ４５は、点火プラグ４６の主体金具４６ａの外周にリング形に形成されている。点火プラグ４６の外周に形成された燃焼圧センサ４５は、シリンダヘッド４８に設けられた点火プラグの装着孔４８ａに点火プラグ４６を挿入し締め付けることで、ガスケット３０と共にシリンダヘッドの外側に固定される。この燃焼圧センサ４５において、燃焼室Ｃ内に発生する燃焼圧はガスケット３０を介してセンサケース３１の底面から板パッキン３２を経て圧電素子３３に伝達する。この圧電素子３３から発生する電気信号は、電極板３４から電極板３４の端子部３４ａと、端子部３４ａと信号線４７との接合部を経由して、点火プラグユニット３００の外部に取り出すことができる。さらに、電気信号は信号処理部を経由して制御装置に送られ、内燃機関の制御をおこなう構成になっている。また、点火プラグ４６を締め付けることなどが原因で、燃焼圧センサ４５内の電極板３４による圧電素子３３への応力集中により圧電素子が破損することを防止するために、電極板３４、収容部材３５、絶縁板３６の形状を工夫した構成になっている。

特開２０００−２７７２３３号公報

特許文献１に記載された従来の燃焼圧センサ付き点火プラグユニットは、点火プラグの締め付けにより、燃焼圧センサ部がシリンダヘッドの外側面４８ｂに固定される構成であるため、圧電素子から発生した電気信号はシリンダヘッドを通さないで直接シリンダヘッドの外側へ取り出すことができる。そのため、信号線部を封止しなくても信号線部を通じて混合ガスや燃焼ガスがシリンダヘッドの外部に漏れる懸念はない。しかしながら、燃焼圧センサ４５がシリンダヘッドの外側に点火プラグ４６により共締めされる構成になっているため、締め付け荷重の変動により、検出する信号が影響され変動する懸念がある。

一般に、圧電素子を用いた圧力検出装置においては、その組立時に、圧電素子の感度と直線性を高めるために、予め定められた荷重（予荷重）をかける必要がある。従来例では、燃焼圧センサ４５は点火プラグ４６を構成する主体金具４６ａの外周に固定された状態でシリンダヘッド４８の外側面４８ｂに締め付け、固定され予荷重がかけられている。従来例では、燃焼室において混合気の燃焼に伴う圧力は点火プラグ４５の先端部に作用し、点火プラグを締め付ける荷重と逆の方向に作用する。燃焼圧センサ４５は、この点火プラグの締め付け荷重の変動を燃焼圧として検出する構成になっている。

しかしながら、点火プラグは消耗品であり、電極部が放電により消耗し性能が劣化するため交換が必要であり、消費者や業者など不特定の作業者により行われる。そのため、従来例に示す燃焼圧センサ付き点火プラグユニットでは、点火プラグユニットを交換する毎に締め付け荷重が変動する懸念がある。その場合、圧電素子にかける予荷重が変動し、検出信号が影響を受け、燃焼室内の圧力を検出する手段としては、信頼性が低下するという問題がある。また、締め付け過ぎによって、圧力検出部が破損する懸念もある。

本発明の目的は、上記問題点を解決しようとするものであり、内燃機関に付設される燃焼圧センサ付き機能部品ユニットであって、機能部品の締め付け荷重に性能が影響され難く検出部内部やシリンダヘッド外部へ混合ガスや燃焼ガスが漏れることを防止する手段を備えた信頼性に優れた内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニットを提供することにある。

本発明に係る内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニットは、上述した課題を解決するため、内燃機関の燃焼室に付設された機能部品の先端部外周面に、リング形に構成した燃焼圧センサを装着することにより燃焼室の内圧を検出する機能部品ユニットにおいて、燃焼圧センサの外周面を構成する外筒部及び内周面を構成する内筒部からなるハウジングユニットと、このハウジングユニットの燃焼室側の前方に設けられ、前面が受圧面となる受圧リングブロック部と、ハウジングユニット内に配置され、受圧リングブロック部からの圧力を検出する圧電素子と、ハウジングユニットの後方に設けられ、圧電素子を支持する支持リングブロック部とを備えた燃焼圧センサであって、燃焼圧センサが機能部品の先端部外周面に装着された状態において、機能部品に接する燃焼圧センサの外周面及び内周面にそれぞれシーリング手段を設けたことを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、圧電素子は、ハウジングユニットの内部の周方向に沿って一又は複数配置するとともに、この圧電素子は、スペーサを介して当該スペーサと交互に配置することができる。一方、機能部品に接する燃焼圧センサの外周面及び内周面にそれぞれ設けられたシーリング手段には溶接を用いることができる。この際、溶接としてレーザ溶接を用いるとともに、一周にわたって連続的に溶接することが望ましい。なお、溶接を行う燃焼圧センサの外周面及び内周面には、当該外周面及び内周面の端縁部を含ませることができる。また、燃焼圧センサの内周面から中心方向に突出したリング状の突起部を形成することにより機能部品の外周面と燃焼圧センサの内周面との間に段差部を設け、当該突起部の先端と機能部品の外周面を溶接することができる。他方、機能部品に接する燃焼圧センサの外周面及び内周面にそれぞれ設けられたシーリング手段は、一方を溶接とし、他方にガスケットを用いることができる。この際、ガスケットは、所定の厚さ及び弾性を有する金属製又は非金属製であって、全体をリング状に形成することができる。また、ガスケットを装着するに際しては、機能部品の外周面に段差部を形成し、この段差部と燃焼圧センサの端面間にガスケットを介在させてもよいし、或いは燃焼圧センサの内周面に段差部を形成し、この段差部と機能部品の外周面に形成した第二の段差部間にガスケットを介在させてもよい。なお、機能部品には、燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタ又は燃焼室内にて混合気に点火する点火プラグの適用が好適である。

このような構成を有する本発明に係る内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニットによれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） 本発明によれば、内燃機関の燃焼室内に付設される機能部品の先端部外周面にリング形に構成した燃焼圧センサを装着した機能部品ユニットにおいて、機能部品に接する燃焼圧センサの外周面及び内周面にそれぞれシーリング手段を設けたことにより、機能部品と燃焼圧センサとの間を封止することができ、信号線の導孔を通じて、検出素子部やシリンダヘッド外部への混合ガスや燃焼ガスが漏れることを防止することができる。また、機能部品の先端部に燃焼圧センサを装着する構成により、機能部品の締め付け荷重によって検出性能が影響されない。この結果、ガス漏れがなく締め付け荷重に影響されない信頼性に優れた内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニットを提供することができる。

（２） 好適な態様により、圧電素子を、ハウジングユニットの内部の周方向に沿って複数配置するとともに、この圧電素子を、スペーサを介して当該スペーサと交互に配置すれば、圧力をバランス良く均一に検出でき、高精度の圧力検出が可能になる。一方、圧電素子が一個の場合であっても、Ｃ形状に形成されるスペーサと共に配置することにより、その配置位置を正確かつ容易に組み込むことが可能になるとともに、圧電素子に対して損失のない圧力伝達が可能となる。さらに、応力バランスをとることで圧電素子のカケや割れが発生せず、圧電素子の数量削減によるコストダウンが可能となる。

（３） 好適な態様により、機能部品に接する燃焼圧センサの外周面及び内周面にそれぞれ設けられたシーリング手段として溶接を用いれば、機能部品と燃焼圧センサ間のシーリングに加え、燃焼圧センサを機能部品に対して確実に取付（固定）できる。

（４） 好適な態様により、溶接としてレーザ溶接を用いるとともに、一周にわたって連続的に溶接するようにすれば、確実に封止できるとともに、シーリング性能及び取付強度を高めることができる。

（５） 好適な態様により、溶接を行う燃焼圧センサの外周面及び内周面に、当該外周面及び内周面の端縁部を含ませれば、例えば、機能部品の外周面の先端が燃焼圧センサの内周面の先端よりも前方に位置するような形態であっても、燃焼圧センサにおける内周面の端縁部と端面が組合わさることにより確実に固定することができる。

（６） 好適な態様により、燃焼圧センサの内周面から中心方向に突出したリング状の突起部を形成することにより機能部品の外周面と燃焼圧センサの内周面との間に段差部を設け、当該突起部の先端と機能部品の外周面を溶接するようにすれば、検出部から離れた位置で機能部品との溶接を行うことができるため、溶接熱による燃焼圧センサの内周面における熱歪の発生を抑制し、高精度の圧力信号を保つことができる。

（７） 好適な態様により、機能部品に接する燃焼圧センサの外周面及び内周面にそれぞれ設けられたシーリング手段として、一方を溶接とし、他方にガスケットを用いれば、溶接工程を削減でき、組立工数を削減できる。

（８） 好適な態様により、ガスケットは、機能部品の外周面に段差部を形成し、この段差部と燃焼圧センサの端面間に介在させてもよいし、燃焼圧センサの内周面に段差部を形成し、この段差部と機能部品の外周面に形成した第二の段差部間に介在させてもよい。このように、ガスケットは、燃焼圧センサの外周面と内周面のいずれの面側においても使用可能であり、柔軟に対応できるとともに、設計自由度を高めることができる。

本発明に係る第１実施形態におけるインジェクタユニットを内燃機関に付設した状態を示す概念図である。 図１のＳ部拡大図である。 図１の燃焼圧センサの装着構成を示す斜視図である。 図１の燃焼圧センサの装着構成を示す断面図である。 図３に示す燃焼圧センサの分解斜視図である。 図２に示すインジェクタユニットの部分断面図である。 図６のＴ部詳細図及びＵ部詳細図である。 図６のＶ−Ｖ断面図である。 本発明に係る第２実施形態におけるインジェクタユニットの部分断面図である。 本発明に係る第３実施形態におけるインジェクタユニットの部分断面図である。 本発明に係る第４実施形態におけるインジェクタユニットの部分断面図である。 本発明に係る第５実施形態における点火プラグユニットの部分断面図である。 背景技術に係る燃焼圧センサ付き点火プラグユニットの構成を示す断面図である。

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，Ｃ：燃焼室，Ｐ、Ｑ：機能部品の外周角部，ｈ：機能部品の外周面，ｉ：燃焼圧センサの外周面，ｊ：燃焼圧センサの内周面，ｐ：燃焼圧センサの外周角部，５：点火プラグ（機能部品），５Ａ：点火プラグユニット（機能部品ユニット），６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ：インジェクタユニット（機能部品ユニット），７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ：インジェクタ（機能部品），８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ：燃焼圧センサ，１０：圧力検出部，１０ａ：開口部，１１：フロント外側筐体（外筒部），１２：フロント内側筐体（内筒部），１３：リア筐体（支持リングブロック），１４：受圧リング（受圧リングブロック），１５：圧力伝達リング，１６：圧電素子（圧電素子群），１７：スペーサ（スペーサ群），５０：伝送部，５１：伝送電線，５２：接続端子，５３：接続パイプ，５５、５５ａ、５５ｂ：位置決めチューブ，５６：コイルスプリング，５７、５７ａ、５７ｂ：封止部，６０、６１、６２：ガスケット，７０：電気コネクタ部，８０：燃料コネクタ部，１００：信号処理部，２００：制御装置，３００：従来の燃焼圧センサ付き点火プラグユニット

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。

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。また、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。また、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。

まず、本発明の各実施形態の特徴を説明する。
内燃機関の燃焼室に付設される機能部品としては、一般にインジェクタ、点火プラグ、グロープラグなどが想定されるが、本発明の各実施形態では、便宜上、機能部品としてインジェクタ又は点火プラグを想定して燃焼圧センサを装着したインジェクタユニット又は点火プラグユニットとして以下に説明する。

第１実施形態の特徴は、本発明の基本的な構成例であり、インジェクタに接する燃焼圧センサの外周面及び内周面のシール部をそれぞれ溶接により封止して信号線の導孔からの燃焼ガス漏れを防止したインジェクタユニットである。第２実施形態の特徴は、シール部の一方にガスケットを設けて燃焼ガス漏れを防止したインジェクタユニットである。第３の実施形態の特徴は、燃焼圧センサの内周面との間に段差部を設け、段差部にガスケットを配設することで燃焼ガス漏れを防止したインジェクタユニットである。第４実施形態の特徴は、燃焼圧センサの内周面にリング状の突起部を設けて溶接熱による歪を抑制したインジェクタユニットである。第５実施形態の特徴は、燃焼圧センサを点火プラグの先端部外周面に取り付けた点火プラグユニットである。

第１実施形態

まず、本発明の第１実施形態として、インジェクタユニットを一般的な内燃機関に付設した概略構成について、図１〜図２を用いて説明する。図１は内燃機関１の概略構成図であり、図２は図１のＳ部拡大図である。

図１中、符号１は本発明の内燃機関用燃焼圧センサ付きインジェクタユニット６Ａ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とシリンダヘッド４とが締結されたシリンダブロック２と、シリンダブロック２内を往復動するピストン３などから構成され、シリンダブロック２とピストン３などにより燃焼室Ｃを構成している。

また、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に付設されて燃焼室Ｃ内の混合気を燃焼させるための点火プラグ５（一点鎖線にて図示）と、シリンダヘッド４に付設されて燃焼室Ｃ内に燃料を噴射するインジェクタユニット６Ａとを備えている。インジェクタユニット６Ａはインジェクタ７Ａの先端部にリング形に構成した燃焼圧センサ８Ａが装着されて一体化されている。また、インジェクタユニット６Ａはセンサ部が燃焼室Ｃの近くに位置するように装着されている。

次に、インジェクタユニット６Ａをシリンダヘッド４に付設する構成について図２を用いて説明する。図２において、シリンダヘッド４には、インジェクタユニット６Ａを付設するための燃焼室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の孔径よりも大きい第２の孔部４ｃと、第２の孔部４ｃの孔径よりも大きい第３の孔部４ｄとを有している。インジェクタユニット６Ａは連通孔４ａに貫通した状態で取り付けられ、第１の孔部４ｂの燃焼室Ｃの近くに燃焼圧センサ８が位置するように構成されていて、第１の孔部４ｂの孔径よりも燃焼圧センサ８の外径は少し小さくなっている。

また、第２の孔部４ｃにはインジェクタユニット６Ａの胴体部６ａがガスケット６０とともに挿入され、すきまばめで嵌合している。また、第３の孔部４ｄにはインジェクタユニット６Ａのフランジ部６ｂが挿入されている。インジェクタユニット６Ａはシリンダヘッド４の外側に設けられたクランプ部（図示なし）によってフランジ部６ｂ部をクランプし、ガスケット６０とともに固定される。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。

また、図１において、インジェクタユニット６Ａは、先端部外周に取り付けられた燃焼圧センサ８Ａが検出した圧力信号を外部に伝送し接続するための電気コネクタ部７０と、インジェクタ７Ａ部に燃料を供給するための燃料コネクタ部８０を備えている。また、内燃機関１は圧電素子から得られる微弱な電荷である電気信号を受けて増幅処理する信号処理部１００を備え、さらに、処理した信号を受け取りインジェクタ７Ａに所定の制御を指示するための制御装置２００を備えている。これにより、インジェクタユニット６Ａは燃焼圧に応じて制御装置からの指示により所定の燃料噴射を行う構成になっている。

次に、インジェクタユニット６Ａの構成について図３〜図８を用いて説明する。図３は図２における機能部品の一つであるインジェクタ７Ａに燃焼圧センサ８Ａを装着する構成を示す斜視図であり、図４は同構成を示す断面図である。図５は燃焼圧センサ８Ａの分解斜視図であり、図６は燃焼圧センサ８Ａをインジェクタ７Ａに装着した状態（インジェクタユニット６Ａ）の断面図であり、図７は燃焼圧センサ８ＡのＴ部詳細図及びＵ部詳細図であり、図８は図６のＶ−Ｖ断面図である。

次に、図３及び図４を用いて燃焼圧センサ８Ａと、インジェクタ７Ａとを好適に装着するための構成について説明する。図３は、インジェクタ７Ａの先端部外周に燃焼圧センサ８Ａを装着する様子を示す斜視図であり、図４は、燃焼圧センサ８Ａとインジェクタ７Ａとを組立てる際に、燃焼圧センサ８Ａとインジェクタ７Ａがどのように接するかを示す断面図である。

図３において、インジェクタ７Ａの先端部には段差が設けられていて、その段差部に対して燃焼圧センサ８Ａの開口部１０ａが嵌合する構成になっている。また、燃焼圧センサ８Ａの圧力検出部１０から信号を伝送する伝送部５０が後端面に向けて延出していて、インジェクタ７に設けられた信号線の導孔内を通過させる。このとき、後述する封止部５７ａ、５７ｂにより信号線の導孔部が封止される。

次に、図４において、前述のインジェクタ７Ａの先端部外周面に対して燃焼圧センサ８Ａの内周面と外周面が接する状況について詳しく説明する。インジェクタ７Ａの先端部に示す一点鎖線はその外周面ｈを示し、燃焼圧センサ８Ａの外側と内側に示す一点鎖線はそれぞれ、外周面ｉと内周面ｊを示している。したがって、外周面ｉと内周面ｊ間における両側に位置する面は、燃焼圧センサの端面となる。また、インジェクタ７Ａの外周面ｈにおける点Ｐ、Ｑはそれぞれ段差部の角部を示し、燃焼圧センサ８Ａの外周面ｉにおける点ｐは燃焼圧センサ８Ａの筐体の角部を示している。インジェクタ７Ａの先端部に燃焼圧センサ８Ａが嵌合したとき、インジェクタ７Ａの角部Ｐと燃焼圧センサ８の角部ｐは接し、インジェクタ７Ａの角部Ｑは燃焼圧センサ８Ａの内周面ｊに接している。この２か所の接する点がシール部である。通常、信号線の導孔内で信号線を封止部材にて封止するが完全な封止は難しい。しかし、この２ヶ所にシール部を設けることによって、信号線の導孔部へ混合気や燃焼ガスが漏れないように封止することができる。これにより、燃焼圧センサ８Ａをインジェクタ７Ａに装着し封止することができる。

なお、上述した、「接する」とは、シーリング手段（溶接やガスケットなど）によるシールが可能な範囲の接触を言い、例えば、径方向や中心線方向に少し位置がズレていてもシールが可能であれば問題ない。また、以下の説明では、シーリング手段として、レーザ溶接などを用いた「溶接部」には便宜状「●」印を付してい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。また、以下の説明において、図３又は図４の左端に位置する燃焼圧センサ８Ａ側を先端面側と呼び、右端側を後端面側と呼ぶ。また、図３又は図４に示す中心線に沿った方向を中心線方向と呼ぶ。

次に、圧力検出部１０の構成について、図５〜図８を用いて説明する。燃焼圧センサ８Ａは、圧力を検出する機能を備えた圧力検出部１０と、圧力検出部１０で検出した圧力を電気信号として外部に伝送する伝送ユニット５０とを備える。圧力検出部１０は、全体として円筒形状を呈しており、前端面側から後端面側に貫通し、インジェクタ７の先端部を収容する開口部１０ａが設けられている。伝送ユニット５０は、中心線方向に沿って延びるとともに、前端面側の端部が圧力検出部１０内に収容され、後端面側は伝送電線５１としてインジェクタ７に設けられた信号線の導孔を通りインジェクタ７の電気コネクタ部７０に接続されている（図２参照）。

圧力検出部１０は、円筒状の形状を有するフロント外側筐体１１と、円筒状の形状を有し且つフロント外側筐体１１の内側にフロント外側筐体１１と同心状に配置されるフロント内側筐体１２と、円筒状の形状を有し、フロント外側筐体１１およびフロント内側筐体１２の背面側に取り付けられるリア筐体１３と、環状の形状を有するとともにフロント外側筐体１１およびフロント内側筐体１２の前端面側に取り付けられ、外部からの圧力を受ける受圧リング１４とを備えている。これにより、フロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体１３および受圧リング１４を組み立てたものが、圧力検出部全体の筐体としての機能を有している。

また、この圧力検出部１０には、これらフロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体１３および受圧リング１４によって囲まれた内部空間１０ｂが形成されている。そして、この圧力検出部１０は、この内部空間１０ｂに、リング状の形状を有するとともに受圧リング１４の後端面側に配置され、受圧リング１４からの圧力をさらに後端面側に伝達する圧力伝達リング１５と、圧力伝達リング１５の後端面とリア筐体１３の前端面との間に配置され、圧力伝達リング１５から伝達した圧力を電荷信号に変換する圧電素子群１６とをさらに備えている。本実施形態では圧電素子群１６は、圧力伝達リング１５の後端面側において円周方向に６０°間隔で設けられた、第１の圧電素子１６〜第６の圧電素子１６が配設されている。なお、本実施形態では、６個の圧電素子１６〜１６が略等間隔で配置されているが、圧電素子群１６の数は６個より少なくてもよいし、多くてもよい。したがって、１個であってもよい。

なお、本実施形態では、各圧電素子１６はそれぞれが圧力を受けて電荷を発生する圧電機能を有するが、複数の圧電素子群１６として加算された圧電機能を有している。また、圧力検出部１０には上述した各圧電素子１６の間にスペーサ群１７が円周方向に６０°間隔で配設されている。このように、各圧電素子１６の間を埋めるように各スペーサ１７〜１７を配設することにより、圧力検出部の組立時に圧電素子群１６のアライメント調整を補助してアライメント調整を容易にし、且つ、正確に行うことができる。

次に、各筐体の構成について、図５〜図８を用いて説明する。フロント外側筐体１１は、円筒状の形状を有しており、その前端面側の端部内側には、受圧リング１４の受圧部１４ａの外側端部をはめ込むための切り欠きが形成されている。フロント内側筐体１２は、同様に円筒状の形状を有しており、その外径は、フロント外側筐体１１の内径よりも小さい。また、フロント内側筐体１２の前端面側の端部外側には、受圧リング１４の受圧部１４ａの内側端部をはめ込むための切り欠きが形成され、フロント内側筐体１２の後端面側の端部外側には、リア筐体１３の前端面側の端部内側をはめ込むための切り欠きが形成されている。

リア筐体１３は、全体として円筒状の形状を有するリア筐体本体１３ａと、リア筐体本体１３ａの前端面側となる端面に設けられ、圧電素子群１６の接地電極として機能する接地電極層１３ｂとを備えている。ここで、リア筐体本体１３ａは、前端面側においてフロント外側筐体１１の内径より少し大きい径に設定された前段部１３１と、前段部１３１の背面側においてフロント外側筐体１１の外径とほぼ同じ外径に設定された後段部１３２とを有している。そして、上述した接地電極層１３ｂは、リア筐体本体１３ａの前段部１３１における前面側の端面に、ほぼ一周にわたって形成されている。これにより、リア筐体本体１３ａの前段部１３１は、フロント外側筐体１１とフロント内側筐体１２の後端面側に形成された凹部に嵌めこむことができる。また、リア筐体本体１３ａの前段部１３１および後段部１３２には、中心線方向に平行でリア筐体本体１３ａを貫通する貫通孔１３ｃが１つ形成されている。

リア筐体１３に設けられた接地電極層１３ｂは、導電性の高い金属薄膜を、リア筐体本体１３ａに対し単層あるいは複数層積層して構成されている。このような接地電極層１３ｂとしては、リア筐体本体１３ａ上に例えば密着強化層としてＴｉを用いた内層を積層し、内層の上に例えば拡散防止層としてＰｔを用いた中間層を積層し、中間層の上となる最上層に、例えばＡｕを用いた接合層を積層して構成するとよい。

ここで、フロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２およびリア筐体１３は、燃焼室Ｃに面する位置又は燃焼室Ｃの近傍に位置し高温になるため、少なくとも、−４０℃〜３５０℃の使用温度環境に耐える材料を用いることが望ましい。また、本実施形態では、後述するように、圧力検出部１０を構成する圧電素子群１６の接地電極となる。この場合、インジェクタなどの機能部品と溶接されることから導電性を有する金属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。

次に、フロント外側筐体１１の後端面側の端部は、リア筐体本体１３ａの前端面側の端部外側に設けられた切り欠きにはめ込まれた状態で、一周にわたってレーザ溶接が施され固定される。また、フロント内側筐体１２の後端面側の端部は、リア筐体本体１３ａの前端面側の端部内側に設けられた突出部がはめ込まれた状態で、一周にわたってレーザ溶接が施され固定される。なお、レーザ溶接では、一周にわたって連続的に溶接を行うことにより溶接面を確実に封止できるとともに、シーリング性能及び取付強度を高めることができる。

受圧リング１４は、図５及び図６に示すように、同心状に配設したフロント外側筐体１１およびフロント内側筐体１２によって前端面側に形成されるリング状の空間を塞ぐように設けられる。この受圧リング１４は、燃焼室Ｃ側に露出することで燃焼室からの燃焼圧を受ける受圧部１４ａと、受圧部１４ａの背面側において受圧部１４ａが受けた圧力を圧力伝達リング１５に伝達する伝達部１４ｂとが一体化して構成されている。

また、受圧リング１４の受圧部１４ａの外側端部は、フロント外側筐体１１の前端面側の端部内側に設けられた切り欠きに嵌め込まれた状態で、一周にわたってレーザ溶接が施されて固定される。また、受圧リング１４の受圧部１４ａの内側端部は、フロント内側筐体１２の前面側の端部外側に設けられた切り欠きに嵌め込まれた状態で、一周にわたってレーザ溶接が施されて固定される。なお、レーザ溶接では、一周にわたって連続的に溶接を行うことにより、溶接面を封止することができる。これにより、フロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２、リア筐体１３および受圧リング１４によって囲まれた内部空間１０ｂは貫通孔１３ｃ部を除いてすべての接合部を封止することができる。

また、受圧リング１４に設けられた伝達部１４ｂは、フロント外側筐体１１の内周面およびフロント内側筐体１２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る。なお、受圧リング１４を構成する材料としては、高温、且つ、高圧となる燃焼室Ｃ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、耐食性に優れる合金製であることが望ましく、例えばＳＵＨ６６０等を用いるとよい。

上述した圧力伝達リング１５は、図６〜図８に示すように、環状の形状を有する圧力伝達リング本体１５ａと、圧力伝達リング本体１５ａにおいて後端面側となる端面に設けられ、圧電素子群１６からの電荷信号を出力するための出力電極として機能する出力電極層１５ｂとを備える。そして、出力電極層１５ｂは、圧力伝達リング本体１５ａにおける後端面側の端面に、一周にわたって形成されている。

ここで、圧力伝達リング本体１５ａの断面は矩形であり、圧力伝達リング本体１５ａの外径はフロント外側筐体１１の内径よりも小さく、圧力伝達リング本体１５ａの内径はフロント内側筐体１２の外径よりも大きい。なお、本実施形態において、圧力伝達リング本体１５ａ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されている。

また、圧力伝達リング１５に設けられる出力電極層１５ｂは、導電性の高い金属薄膜を、圧力伝達リング本体１５ａに対し単層あるいは複数層積層して構成されている。このような出力電極層１５ｂとしては、圧力伝達リング本体１５ａ上に例えば密着強化層としてＴｉを用いた内層を積層し、内層の上に例えば拡散防止層としてＰｔを用いた中間層を積層し、中間層の上となる最上層に、例えばＡｕを用いた接合層を積層して構成するとよい。また、出力電極層１５ｂとして、接合層の上にさらに例えばＡｕ−Ｓｎを含んだ、圧電素子群１６のアライメントを調整するためのアライメント調整層を形成してもよい。

次に、図７（ａ），（ｂ）及び図８を用いて圧電素子群１６について説明する。図７（ａ）は、図６のＴ部拡大図、図７（ｂ）は図６のＵ部拡大図であり、図８は図６のＶ−Ｖ断面図である。図７及び図８において、圧電素子群１６は、第１圧電素子１６〜第６圧電素子１６を備える。ここで、第１圧電素子６１〜第６圧電素子１６は共通の構成を有しており、それぞれが、直方体状に加工された圧電体１６ａと、圧電体１６ａにおける前端面側の端面に形成されたフロント側電極１６ｂと、圧電体１６ａにおける後端面側の端面に形成されたリア側電極１６ｃとを備えている。

圧電素子１６は、圧電縦効果の圧電作用を示す圧電体を用いている。圧電縦効果とは、圧電体の電荷発生軸と同一方向の応力印加軸に外力を作用させると、電荷発生軸方向の圧電体の表面に電荷が発生する作用をいう。本実施形態に係る圧電素子１６は、中心線方向が応力印加軸の方向となるように各筐体の内部空間１０ｂ内に収納されている。なお、圧電素子１６に圧電横効果を用いて構成してもよい。圧電横効果とは、圧電体の電荷発生軸に対して直交する位置にある応力印加軸に外力を作用させると、電荷発生軸方向の圧電体の表面に電荷が発生する作用をいう。薄板状に形成した圧電体を複数枚積層して構成しても良く、このように積層することで、圧電体に発生する電荷を効率的に集めてセンサの感度を上げることができる。

また、圧電体としては、圧電縦効果及び圧電横効果を有するランガサイト系結晶（ランガサイト、ランガテイト、ランガナイト、ＬＧＴＡ）や水晶、ガリウムリン酸塩などを用いるとよい。なお、本実施形態の圧電素子１０には、圧電体としてランガサイト単結晶を用いている。

一方、フロント側電極１６ｂおよびリア側電極１６ｃは、圧電体１６ａの前端面側の端面および後端面側の端面に対し、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されている。このようなフロント側電極１６ｂおよびリア側電極１６ｃとしては、圧電体１６ａ上に例えば密着強化層としてＴｉを用いた内層を積層し、内層の上に例えば拡散防止層としてＰｔを用いた中間層を積層し、中間層の上となる最上層に、例えばＡｕを用いた接合層を積層して構成するとよい。

第１圧電素子１６〜第６圧電素子１６のそれぞれにおいて、各フロント側電極１６ｂは、圧力伝達リング１５に設けられた出力電極層１５ｂと接触し、各リア側電極１６ｃは、リア筐体１３に設けられた接地電極層１３ｂと接触する。また、本実施形態では、第１圧電素子１６〜第６圧電素子１６が、各フロント側電極１６ｂを介して、出力電極層１５ｂに接合されており、圧力伝達リング１５と圧電素子群１６とが一体化された構成になっている。さらに、複数の圧電素子群１６として加算された圧電機能を有している。

次に、伝送ユニット５０の構成について、図６、図７（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図７（ｂ）において、伝送ユニット５０は、圧力検出部１０からインジェクタ７に向けて電荷信号を伝送する伝送電線５１と、伝送電線５１よりも前面側に設けられ、圧力検出部１０の圧力伝達リング１５に設けられた出力電極層１５ｂと電気的に接続される接続端子５２と、伝送電線５１よりも前端面側で、且つ接続端子５２よりも後端面側に設けられ、伝送電線５１および接続端子５２を電気的に接続する接続パイプ５３とを備えている。また、伝送ユニット５０は、伝送電線５１の外周及び接続パイプ５３の外周面がＯリング５７ａ及びＯリング５７ｂによって覆われている。Ｏリング５７ａは圧力検出部１０側で接続端子５２側を封止し、Ｏリング５７ｂはインジェクタ７側で伝送電線５１を封止する構成になっている。さらに、伝送電線５１の後端面側は、インジェクタ７の電気コネクタ部７０に接続される。

接続端子５２は、耐熱性および導電性を有する金属製の棒状体で構成されており、前端面側の端部が圧力伝達リング１５に設けられた出力電極層１５ｂに突き当たる突き当て部５２ａと、突き当て部５２ａの後側に位置する柱状部５２ｂと、柱状部５２ｂのさらに後側に位置する接続部５２ｃとからなり一体化して構成されている。そして、接続端子５２の突き当て部５２ａの外径は、筐体の内部空間１０ｂにおける径方向の隙間よりも小さく、柱状部５２ｂの外径は、突き当て部５２ａの外径よりも小さく、接続部５２ｃの外径は、柱状部５２ｂの外径よりも小さい。

接続パイプ５３は、耐熱性および導電性を有する金属製の筒状体で構成されており、接続パイプ５３に設けられた貫通孔の内径は、伝送電線５１における導体部５１ａの外径および接続端子５２における接続部５２ｃの外径よりも大きい。接続パイプ５３には、信号線の導孔の後端面側から伝送電線５１の導体部５１ａの端部が、また、貫通孔１３ｃの前端面側から接続端子５２の接続部５２ｃの後側の端部が、それぞれ挿入されている、そして、この状態で、接続パイプ５３を外周面側からかしめることで、接続パイプ５３が、導体部５１ａと接続端子５２とを、電気的に接続するとともに固定する。

位置決めチューブ５５は、アルミナセラミック製の筒状体で構成されており、前端面側に位置するフロント側筒状部５５ａと、フロント側筒状部５５ａの後側に位置するリア側筒状部５５ｂとを有している。ここで、位置決めチューブ５５におけるフロント側筒状部５５ａの外径は、リア側筒状部５５ｂの外径よりも大きく、内部空間１０ｂにおける径方向の長さよりも小さい。また、位置決めチューブ５５の内径は、接続端子５２の柱状部５２ｂの外径よりも大きい。

コイルスプリング５６は、接続端子５２の突き当て部５２ａの後側端面と、位置決めチューブ５５のフロント側筒状部５５ａの前側の端面との間に配設される。ここで、コイルスプリング５６は耐熱性を有する金属で構成されており、前端面側の端部が接続端子５２における突き当て部５２ａの後側端面に突き当たり、後端面側の端部が位置決めチューブ５５のフロント側筒状部５５ａの前側の端面に突き当たる。また、コイルスプリング５６の内径は、接続端子５２における柱状部５２ｂの外径より少し大きい。

また、コイルスプリング５６は、元の状態よりも圧縮された状態に設定される。ここで、位置決めチューブ５５は、リア筐体１３によって後端面側への移動が規制されるので、接続端子５２は、コイルスプリング５６によって前端面側に押しつけられる。その結果、接続端子５２の突き当て部５２ａの前端面側の端面が、圧力伝達リング１５に設けられた出力電極層１５ｂに圧接する。

封止部５７は、リア筐体１３の貫通穴１３ｃの後端面側出口に位置するフロント側Ｏリング５７ａと、インジェクタ７側の導孔入口に位置するリア側Ｏリング５７ｂとを備える。なお、フロント側Ｏリング５７ａおよびリア側Ｏリング５７ｂは、ともにＰＦＡ（フッ素系樹脂）で構成されている。また、フロント側Ｏリング５７ａおよびリア側Ｏリング５７ｂの外径は、リア筐体１３に設けられた貫通孔１３ｃ、又は、インジェクタに設けられた信号線の導孔の内径よりも大きく設定され、フロント側Ｏリング５７ａおよびリア側Ｏリング５７ｂの内径は、接続端子５２の柱状部５２ｂ、又は、伝送電線５１の被覆部外径よりも小さく設定されている。

これにより、装着後のフロント側Ｏリング５７ａおよびリア側Ｏリング５７ｂは、ともに径方向に圧縮された状態となり、フロント側Ｏリング５７ａは接続端子５２の柱状部５２ｂとリア筐体１３の貫通穴１３ｃの間を封止し、また、リア側Ｏリング５７ｂは伝送電線５１の被覆外径とインジェクタ７に設けられた信号線の導孔の間が封止される。なお、Ｏリング５７ａ及びＯリング５７ｂの材質にＰＦＡを用いることにより、接続端子５２及び伝送電線５１は封止部５７（リング５７ａ及びＯリング５７ｂ）に対して摺動性が確保されるので、接続端子５２の突き当て部５２ａの前端面側の端面が圧力伝達リング１５に設けられた出力電極層１５ｂに圧接し電気的接続がなされる。

次に、図６を用いて本実施形態における燃焼圧センサ８Ａと、インジェクタ７Ａとを装着した構成について説明する。図６において、インジェクタ７Ａの先端部外周面に燃焼圧センサ８Ａを装着した状態を示している。インジェクタ７Ａの先端部には段差が設けられていて、その段差部に対して燃焼圧センサ８Ａの内周面が嵌合している。また、燃焼圧センサ８Ａの圧力検出部１０から信号を伝送する伝送ユニット５０が後端面に向けて延出していて、インジェクタ７Ａに設けられた信号線の導孔内を通過し、インジェクタ７Ａの電気コネクタ部７０に接続する構成になっている。このとき、封止部５７ａ、５７ｂにより信号線と導孔とが封止される構成になっている。

次に、図４を参照して、前述したインジェクタ７Ａの先端部外周面に対して燃焼圧センサ８Ａの内周面と外周面が接する状況について説明する。インジェクタ７Ａの先端部に示す一点鎖線はその外周面ｈを示し、燃焼圧センサ８Ａの外側と内側に示す一点鎖線はそれぞれ、外周面ｉと内周面ｊを示している。また、インジェクタ７Ａの外周面ｈにおける点Ｐ、Ｑはそれぞれ外周面の段差部の角部を示し、燃焼圧センサ８Ａの外周面ｉにおける点ｐは外周面の角部を示している。インジェクタ７Ａの先端部に燃焼圧センサ８Ａを挿入したとき、インジェクタ７Ａの角部Ｐと燃焼圧センサ８の外周部の角部ｐは接した状態になる。同時に、インジェクタ７Ａの外周部の角部Ｑは燃焼圧センサ８の内周面ｊに接している。

図６において、この２か所の接する点がシシール部であり、シール部は「●」印によって示す。この２ヶ所のシール部を一周にわたってレーザ溶接する（溶接１、溶接２）。レーザ溶接では、一周にわたって連続的に溶接を行うことにより、溶接面を封止することができる。これにより、インジェクタ７Ａに燃焼圧センサ８Ａが装着された状態において、燃焼室Ｃ内で発生する高圧の混合ガスや燃焼ガスが、２ヶ所の溶接部から内部へ漏れることを防止でき、信号線の導孔や圧力検出部の内部空間１０ｂに漏出することを防止できる。以上説明した構成により、焼圧センサが一体化されたインジェクタユニット６Ａを得ることができる。

次に、インジェクタユニット６Ａの電気的な構成および動作について、図１、図６〜図８を用いて説明する。まず、圧電素子群１６を構成する第１圧電素子１６〜第６圧電素子１６に設けられた各圧電体１６ａの後端面側の端面は、それぞれに設けられたリア側電極１６ｃを介して、リア筐体１３に設けられた接地電極層１３ｂと電気的に接続される。これにより、圧電素子群１６のリア側電極１６ｃは、リア筐体１３を構成するリア筐体本体１３ａと電気的に接続され接地される。

一方、圧電素子群１６を構成する第１圧電素子１６〜第６圧電素子１６の前端面側に設けられた各圧電体１６ａの端面は、それぞれに設けられたフロント側電極１６ｂを介して、圧力伝達リング１５に設けられた出力電極層１５ｂと電気的に接続される。これにより、圧電素子群１６の各フロント側電極１６ｂは、圧力伝達リング１５の後端面側の面にリング状に形成された出力電極層１５ｂ上で電気的に接続される。

また、圧力伝達リング１５に設けられた出力電極層１５ｂは、接続端子５２の突き当て部５２ａを介して、コイルスプリング５６のバネ圧により接続端子５２と電気的に接続される。さらに、接続端子５２は、その接続部５２ｃから接続パイプ５３を介して、伝送電線５１における導体部５１ａと電気的に接続される。

そして、接続端子５２から接続パイプ５３を介して導体部５１ａへと至る電荷信号の伝送経路、及び、導体部５１ａから伝送電線５１を経由してインジェクタ７の電気コネクタ部７０の接続部（図示なし）に至るまでの経路は、それぞれが絶縁体で構成された位置決めチューブ５５、封止部５７、及び、伝送電線５１における樹脂絶縁層５１ｂによって、金属にて構成されたフロント外側筐体１１、フロント内側筐体１２およびリア筐体１３と電気的に絶縁される。

以上のように構成されたインジェクタユニット６Ａは、図１に示す内燃機関１のシリンダヘッド４にインジェクタユニット７Ａを取り付けた際、少なくともシリンダヘッド４に設けられた連通孔４ａにおいて、インジェクタ７Ａの外周部に設けられたフランジ部６Ｃが連通孔４ｅに設けられた第３の孔部４ｃの端面にクランプされ固定されることにより、シリンダヘッド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８Ａの先端の受圧リング１４に作用し、圧力伝達リング１５を介してそれぞれの圧電素子群１６に作用し、燃焼圧に応じた電荷が生じる。第１圧電素子１６〜第６圧電素子１６を構成する各圧電体１６ａに発生した電荷は、各圧電体１６ａにおける前端面側の端面から、各フロント側電極１６ｂを介して、圧力伝達リング１５に設けられた出力電極層１５ｂに伝送される。そして、出力電極層１５ｂに伝送された電荷信号は、圧接された接続端子５２から接続パイプ５３を介して、伝送電線５１の導体部５１ａに伝送される。そして、導体部５１ａに伝送された電荷信号は、インジェクタ７Ａの電気コネクタ部７０を経由し、信号処理部１００に供給される。信号処理部１００に供給された電荷信号は増幅処理がなされ、その電荷に応じた電圧が制御装置２００に供給される。これにより、制御装置２００はインジェクタ６Ａを構成するインジェクタ７Ａなどの機能部品に対して燃焼圧に応じた所定の制御をおこなう。

本発明の第１実施形態によれば、次に示す効果が得られる。

第一に、リング形の燃焼圧センサをインジェクタの先端部外周面に装着した状態において、インジェクタに接する燃焼圧センサの外周面及び内周面に設けた２ヶ所のシール部を溶接により封止することにより、機能部品と燃焼圧センサとの間を封止できるとともに、加えて、燃焼圧センサをインジェクタに対して確実に取付（固定）することができる。これにより、信号線の導孔を通じて検出素子部やシリンダヘッド外部への混合ガスや燃焼ガスが漏れることを防止し、信頼性に優れた内燃機関用燃焼圧センサ付きインジェクタユニットを提供することができる。

第二に、燃焼圧センサはインジェクタの先端部に溶接固定されるので、インジェクタの締め付け荷重が変動しても、その検出性能は影響を受けない。また、締め付け過ぎによりセンサ部が破損する懸念もない。

なお、本実施形態では、燃焼圧センサ８Ａに設けられる圧電素子群１６を、６個の圧電素子で構成していたが、かかる形態に限定されず、複数個であればよい。また、本実施形態では、圧電素子群１６を構成する複数個の圧電素子を、周方向に等間隔で配置していたが、かかる形態に限定されず、非等間隔であってもよい。さらに、本実施形態では、各圧電素子群１６の間にスペーサ群１７を配設したが、かかる形態に限定されず、スペーサ群１７はなくてもよい。また、本実施形態では信号処理部２００をインジェクタユニット６Ａの外部に設けたが、係る形態に限定されず内部に設けてもよい。さらに、インジェクタユニット６Ａのシリンダヘッドへの取り付け方法において、インジェクタユニット６Ａのフランジ部６ｂ部をクランプするとしたが係る形態に限定されず、他の部分をクランプしてもよい。

第２実施形態

次に、第２実施形態のインジェクタユニット６Ｂの構成について、図９を用いて説明する。図９は第２実施形態の燃焼圧センサ８Ｂをインジェクタ７Ｂに装着したインジェクタユニット６Ｂの断面図である。第２実施形態の燃焼圧センサ８Ｂは、第１実施形態の燃焼圧センサ８Ａにおいて、２ヶ所のシール部のうち、一方のシール部をガスケットとすることにより信号線の導孔からの燃焼ガスの漏れを防止したものであるが、他の基本的な構成は、第１実施形態と同様であるので同一要素、同一行程には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。

図９において、燃焼圧センサ８Ｂをインジェクタ７Ｂの先端部外周に装着した状態において、インジェクタ７Ｂと燃焼圧センサ８Ｂの接触面Ｘには隙間が設けられている。燃焼圧センサ８Ｂをインジェクタ７Ｂに対して後端面方向に押しつけた時に、燃焼圧センサ８Ｂは内周面に設けた段差部Ｙにおいて係止されることで、接触面Ｘに所定の隙間ができるように構成されている。そして、接触面Ｘの隙間より少し厚い全体がリング状のガスケット６１を挿入することにより、ガスケット６１は所定量圧縮されて、接触面Ｘは封止される。一方、燃焼圧センサ８Ｂの内周面と、インジェクタ７Ｂの先端部外周面との接触部はレーザ溶接によって固定（溶接１）する。これにより、インジェクタ７Ｂと燃焼圧センサ８Ｂが接する２ヶ所のシール部の内、一方はガスケットによって封止され、他方は溶接により封止される。以上の構成により、インジェクタユニット６Ｂを得る。

本発明の第２実施形態によれば、次に示す効果が得られる。

第一に、リング形の燃焼圧センサをインジェクタの先端部外周面に装着した状態において、インジェクタに接する燃焼圧センサの外周面及び内周面に設けた２ヶ所のシール部のうち、一方は溶接により、他方はガスケットにより、それぞれシールする構成においても、インジェクタと燃焼圧センサとの間を封止することができ、信号線の導孔を通じて、検出素子部やシリンダヘッド外部への混合ガスや燃焼ガスの漏れを防止した信頼性に優れたインジェクタユニットを提供ことができる。

第二に、シーリング手段として、一方は溶接を用い、他方はガスケット用いることにより、溶接工程の工数を削減することができる。これにより、製造コストを抑制できる。

なお、ガスケット６１の材質は金属製でも非金属製でもよく、必要とする封止レベルに合わせて選択し、且つ、所定の耐熱性を備えた材質であればよい。また、ガスケット６１の断面形状は所定の弾性を有し、所定量を圧縮することによって所定の封止効果が得られるものであればよい。

第３実施形態

次に、第３実施形態の燃焼圧センサ８Ｃの構成について、図１０を用いて説明する。図１０は第３実施形態の燃焼圧センサ８Ｃをインジェクタ７Ｃに装着したインジェクタユニット６Ｃの断面図である。第３実施形態の燃焼圧センサ８Ｃは、第２実施形態の燃焼圧センサ８Ｂと同様に、２ヶ所のシール部のうち、一方のシール部をガスケットとすることにより信号線の導孔からの燃焼ガスの漏れを防止したものであるが、他の基本的な構成は、第２実施形態と同様であるので同一要素、同一行程には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。

図１０において、燃焼圧センサ８Ｃをインジェクタ７Ｃの先端部外周に装着した状態において、燃焼圧センサ８Ｃの内周面に設けた段差部Ｙに隙間が設けられている。燃焼圧センサ８Ｃをインジェクタ７Ｃに対して後端面方向に押しつけた時に、段差部Ｙに所定の隙間ができるように構成されている。そして、段差部Ｙの隙間より少し厚いリング状のガスケット６２を挿入することにより、ガスケット６２は所定量圧縮されて、段差部Ｙは封止される。即ち、燃焼圧センサ８Ｃの内周面に段差部（Ｙ）を形成し、この段差部（Ｙ）とインジェクタ７Ｃの外周面に形成した段差部（第二の段差部）（Ｙ）間にガスケット６２を介在させる。一方、燃焼圧センサ８Ｃの外周面と、インジェクタ７Ｃの先端部外周面との接触部は、レーザ溶接によって封止する（溶接１）。これにより、インジェクタ７Ｃと燃焼圧センサ８Ｃが接する２ヶ所のシール部の内、段差部はガスケット６２によって封止され、他方は溶接により封止される。以上の構成により、インジェクタユニット６Ｃを得る。

本発明の第３実施形態に示すシーリング構造によれば、第２実施形態に示したシーリング構造と同様の効果が得られる。このように、ガスケットは、インジェクタユニットの外周面に段差部を形成し、この段差部と燃焼圧センサの端面間に介在させる形態（第２実施形態）であってもよいし、燃焼圧センサの内周面側に段差部（Ｙ）を形成し、この段差部（Ｙ）とインジェクタユニットの外周面に形成した第二の段差部（Ｙ）間に介在させてもよい。このように、ガスケットは、燃焼圧センサの外周面と内周面のいずれの面側においても使用可能であり、柔軟に対応できるとともに、設計自由度を高めることができる。

第４実施形態

次に、第４実施形態の燃焼圧センサ８Ｄの構成について、図１１を用いて説明する。図１１は第４実施形態の燃焼圧センサ８Ｄをインジェクタ７Ｄに装着したインジェクタユニット６Ｄの断面図である。第４実施形態の燃焼圧センサ８Ｄは、第１実施形態の燃焼圧センサ８Ａにおいて２ヶ所の溶接部のうち燃焼室Ｃ側に位置する溶接部の位置を変えて、圧力検出部から離れた位置を溶接することにより、フロント内側筐体１２（内筒部）の溶接熱による熱歪の発生を抑制したものである。他の基本的な構成は、第１実施形態と同様であるので同一要素、同一行程には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。

図１１において、燃焼圧センサ８Ｄをインジェクタ７Ｄの先端部外周に装着した状態において、燃焼圧センサ８Ｄの外周面とインジェクタ７Ｄの先端部外周面の接触部は溶接により固定されている（溶接１）。また、燃焼圧センサ８Ｄのフロント内側筐体１２には、内周面にリング状の突起部１２ａが設けられ、インジェクタ７Ｄの先端部にはリング状の突起部１２ａに合わせて段差が設けられている。このリング状の突起部１２ａの先端部と、インジェクタ７Ｄとの係合部を溶接する（溶接２）。これにより、２ヶ所のシール部が溶接により封止される。これにより、インジェクタと燃焼圧センサとの間を封止することができ、信号線の導孔を通じて、検出素子部やシリンダヘッド外部への混合ガスや燃焼ガスの漏れを防止することができる。また、フロント内側筐体１２の溶接熱による熱歪の発生を抑制できる。以上の構成により、インジェクタユニット６Ｄを得る。

本発明の第４実施形態によれば、次に示す効果が得られる。

リング形の燃焼圧センサをインジェクタの先端部外周面に装着した状態において、インジェクタに接する燃焼圧センサの外周面及び内周面に設けた２ヶ所のシール部を溶接により封止し、先端面側の溶接部はリング状の突起を設けて溶接位置を検出部から離れた位置にすることにより、信号線の導孔を通じて、検出素子部やシリンダヘッド外部への混合ガスや燃焼ガスの漏れを防止すると同時に、フロント内側筐体１２（内筒部）の溶接熱による熱歪の発生を抑制し、圧力検出部１０の歪による検出性能劣化を防止し、信頼性に優れたインジェクタユニットを提供ことができる。

なお、燃焼圧センサ８Ｄのフロント内側筐体１２の内周面に設けた、リング状の突起部１２ａは、その断面形状を矩形としたが、係る形態に限定されない。断面形状は台形形状でもよく、インジェクタユニットとの溶接が容易な形状で有ればよい。さらに、第２実施形態に示したシーリング構成と同様にどちらか一方のシール部にガスケットを用いてもよい。

第５実施形態

次に、第５実施形態として、機能部品の一つである点火プラグ５に燃焼圧センサ８Ａを装着した点火プラグユニット５Ａの構成について、図１２を用いて説明する。図１２は点火プラグユニット５Ａの断面図である。第５実施形態において、点火プラグ５の先端部外周面に燃焼圧センサ８Ａを装着する基本的な構成は、第１実施形態のインジェクタ７に装着する場合と同様であるので、同一要素、同一行程には同一番号を付し、重複する説明は省略する。これにより、点火プラグユニット５Ａを得る。

本発明の第５実施形態によれば、次に示す効果が得られる。

第一に、リング形に構成した燃焼圧センサを点火プラグに適用した構成において、点火プラグの先端部外周面と接する燃焼圧センサの外周面及び内周面に設けた２ヶ所のシール部を溶接することにより（溶接１、溶接２）、点火プラグと燃焼圧センサとの間を封止することができ、信号線の導孔を通じて、検出素子部やシリンダヘッド外部への混合ガスや燃焼ガスの漏れを防止し、信頼性に優れた点火プラグユニットを提供できる。

第二に、燃焼圧センサは点火プラグの先端部に溶接固定されるので、点火プラグの締め付け荷重が変動しても、その検出性能は影響を受けない。また、締め付け過ぎによりセンサ部が破損する懸念もない。

なお、本実施形態では、燃焼圧センサと点火プラグの２ヶ所のシール部を溶接するとしたが、かかる形態に限定されない。第２、第３実施形態に示した構成と同様のシーリング構成にして、一方は溶接を用い、他方はガスケット用いてもよい。

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、本発明における各実施形態では機能部品として、インジェクタ又は点火プラグを対象にした構成を説明したが、係る形態に限定されない。内燃機関に付設されるインジェクタや点火プラグ以外の機能部品に取り付けて構成してもよい。また、本発明の各実施形態における燃焼圧センサの取り付け位置では、機能部品の先端面と燃焼圧センサの先端面をほぼ一致させているが、係る形態に限定されない。機能部品及び燃焼圧センサの先端面は一致していなくてもよい。したがって、溶接を行う燃焼圧センサの外周面及び内周面には、当該外周面及び内周面の端縁部（端面との境界部分）も含まれる。このように、溶接を行う燃焼圧センサの外周面及び内周面に、当該外周面及び内周面の端縁部を含ませれば、機能部品の外周面の先端が燃焼圧センサの内周面の先端よりも前方に位置するような形態（図１２参照）であっても、燃焼圧センサにおける内周面の端縁部と端面が組合わさることにより確実に固定することができる。

本発明に係る内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニットは、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 (12)

1. 内燃機関の燃焼室に付設された機能部品の先端部外周面に、リング形に構成した燃焼圧センサを装着することにより燃焼室の内圧を検出する機能部品ユニットにおいて、
   前記燃焼圧センサの外周面を構成する外筒部及び内周面を構成する内筒部からなるハウジングユニットと、前記ハウジングユニットの燃焼室側の前方に設けられ、前面が受圧面となる受圧リングブロック部と、前記ハウジングユニット内に配置され前記受圧リングブロック部からの圧力を検出する圧電素子と、前記ハウジングユニットの後方に設けられ、前記圧電素子を支持する支持リングブロック部とを備えた燃焼圧センサであって、
   前記燃焼圧センサが前記機能部品の先端部外周面に装着された状態において、前記機能部品に接する前記燃焼圧センサの外周面及び内周面にそれぞれシーリング手段を設けたことを特徴とする内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニット。
2. 前記圧電素子は、前記ハウジングユニットの内部の周方向に沿って一又は複数配置するとともに、この圧電素子は、スペーサを介して当該スペーサと交互に配置することを特徴とする請求項１記載の内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニット。
3. 前記機能部品に接する前記燃焼圧センサの外周面及び内周面にそれぞれ設けられたシーリング手段は溶接であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニット。
4. 前記溶接は、レーザ溶接を用いるとともに、一周にわたって連続的に溶接することを特徴とする請求項３記載の内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニット。
5. 前記溶接を行う前記燃焼圧センサの外周面及び内周面には、当該外周面及び内周面の端縁部を含むことを特徴とする請求項３又は４記載の内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニット。
6. 前記燃焼圧センサの内周面から中心方向に突出したリング状の突起部を形成することにより前記機能部品の外周面と前記燃焼圧センサの内周面との間に段差部を設け、前記突起部の先端と前記機能部品の外周面を溶接することを特徴とする請求項３，４又は５記載の内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニット。
7. 前記機能部品に接する前記燃焼圧センサの外周面及び内周面にそれぞれ設けられたシーリング手段は一方が溶接であり、他方はガスケットであることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニット。
8. 前記ガスケットは、所定の厚さ及び弾性を有する金属製又は非金属製であって、全体をリング状に形成することを特徴とする請求項７記載の内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニット。
9. 前記機能部品の外周面に段差部を形成し、この段差部と前記燃焼圧センサの端面間に前記ガスケットを介在させることを特徴とする請求項７又は８記載の内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニット。
10. 前記燃焼圧センサの内周面に段差部を形成し、この段差部と前記機能部品の外周面に形成した第二の段差部間に前記ガスケットを介在させることを特徴とする請求項７又は８記載の内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニット。
11. 前記機能部品は燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニット。
12. 前記機能部品は燃焼室内にて混合気に点火する点火プラグであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニット。

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