WO2014050999A1 - 内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニット - Google Patents

内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニット Download PDF

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WO2014050999A1
WO2014050999A1 PCT/JP2013/076132 JP2013076132W WO2014050999A1 WO 2014050999 A1 WO2014050999 A1 WO 2014050999A1 JP 2013076132 W JP2013076132 W JP 2013076132W WO 2014050999 A1 WO2014050999 A1 WO 2014050999A1
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WO
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pressure sensor
peripheral surface
combustion pressure
combustion
functional component
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PCT/JP2013/076132
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English (en)
French (fr)
Inventor
高橋和生
Original Assignee
シチズンファインテックミヨタ株式会社
シチズンホールディングス株式会社
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/22—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines
    • G01L23/221—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines
    • G01L23/222—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines using piezoelectric devices

Definitions

  • the present invention relates to a pressure sensor, and more particularly to a functional component unit with a combustion pressure sensor for an internal combustion engine that detects the pressure in the combustion chamber by mounting the combustion pressure sensor on a functional component attached to the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • combustion pressure sensor using a piezoelectric element as a pressure detection unit.
  • This type of combustion pressure sensor has a configuration in which a cylinder head is individually attached to a through hole formed in a predetermined position of the cylinder head, and a device attached to an injector, a spark plug, or the like that is a functional component attached to an internal combustion engine. What was comprised so that it might be attached was known.
  • Patent Document 1 is cited as an example of a combustion pressure sensor configured to be mounted on a spark plug or the like, which is a functional component attached to an internal combustion engine.
  • the spark plug with a built-in pressure sensor disclosed in Patent Document 1 is provided with a ring-shaped combustion pressure sensor attached to the outer periphery of the ignition plug, and the combustion pressure sensor is tightened together with the ignition plug on the outside of the cylinder head. It is configured to detect and control the internal combustion engine in accordance with the combustion pressure.
  • FIG. 13 shows a cross-sectional view of a conventional ignition plug with a combustion pressure sensor shown in FIG. The configuration will be described below with reference to FIG.
  • the names of the parts are arranged in the present application within a range not departing from the gist of the invention.
  • the combustion pressure sensor 45 in the ignition plug unit 300 with the combustion pressure sensor is formed in a ring shape on the outer periphery of the metal shell 46a of the ignition plug 46.
  • the combustion pressure sensor 45 formed on the outer periphery of the spark plug 46 is fixed to the outside of the cylinder head together with the gasket 30 by inserting and tightening the spark plug 46 in a spark plug mounting hole 48 a provided in the cylinder head 48. .
  • the combustion pressure generated in the combustion chamber C is transmitted from the bottom surface of the sensor case 31 to the piezoelectric element 33 through the plate packing 32 via the gasket 30.
  • the electric signal generated from the piezoelectric element 33 is taken out from the spark plug unit 300 from the electrode plate 34 via the terminal portion 34a of the electrode plate 34 and the joint portion of the terminal portion 34a and the signal line 47. it can. Further, the electric signal is sent to the control device via the signal processing unit, and the internal combustion engine is controlled. Further, in order to prevent the piezoelectric element from being damaged due to stress concentration on the piezoelectric element 33 by the electrode plate 34 in the combustion pressure sensor 45 due to tightening of the spark plug 46, the electrode plate 34 and the housing member 35 are prevented.
  • the configuration of the insulating plate 36 is devised.
  • the conventional ignition plug unit with a combustion pressure sensor described in Patent Document 1 has a configuration in which the combustion pressure sensor portion is fixed to the outer surface 48b of the cylinder head by tightening the ignition plug.
  • the signal can be taken directly outside the cylinder head without passing through the cylinder head. Therefore, even if the signal line portion is not sealed, there is no concern that the mixed gas or the combustion gas leaks outside the cylinder head through the signal line portion.
  • the combustion pressure sensor 45 is configured to be fastened together with the ignition plug 46 on the outside of the cylinder head, there is a concern that the signal to be detected may be affected and fluctuate due to fluctuations in the tightening load.
  • the combustion pressure sensor 45 is fastened and fixed to the outer surface 48b of the cylinder head 48 while being fixed to the outer periphery of the metal shell 46a constituting the spark plug 46, and is preloaded.
  • the pressure accompanying the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber acts on the tip of the spark plug 45 and acts in the direction opposite to the load for tightening the spark plug.
  • the combustion pressure sensor 45 is configured to detect a variation in the tightening load of the spark plug as a combustion pressure.
  • the spark plug is a consumable item, and the electrode part is consumed due to discharge and the performance deteriorates, so it needs to be replaced, and is performed by an unspecified worker such as a consumer or a trader. Therefore, in the spark plug unit with a combustion pressure sensor shown in the conventional example, there is a concern that the tightening load varies every time the spark plug unit is replaced. In that case, the preload applied to the piezoelectric element fluctuates, the detection signal is affected, and there is a problem that the reliability decreases as a means for detecting the pressure in the combustion chamber. Further, there is a concern that the pressure detection unit may be damaged due to excessive tightening.
  • An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and is a functional part unit with a combustion pressure sensor attached to an internal combustion engine, and the performance is hardly affected by the tightening load of the functional part.
  • An object of the present invention is to provide a functional part unit with a combustion pressure sensor for an internal combustion engine that is provided with a means for preventing the mixed gas and combustion gas from leaking outside the cylinder head.
  • a functional component unit with a combustion pressure sensor for an internal combustion engine has a ring-shaped combustion pressure sensor formed on the outer peripheral surface of the tip of the functional component attached to the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • a housing unit comprising an outer cylinder part constituting the outer peripheral surface of the combustion pressure sensor and an inner cylinder part constituting the inner peripheral surface, and combustion of the housing unit
  • a pressure receiving ring block portion provided in front of the chamber side, the front surface of which is a pressure receiving surface, a piezoelectric element disposed in the housing unit for detecting pressure from the pressure receiving ring block portion, and provided in the rear of the housing unit;
  • a combustion pressure sensor having a support ring block portion for supporting the element, wherein the combustion pressure sensor is mounted on the outer peripheral surface of the tip of the functional component Oite, characterized in the outer peripheral surface and inner peripheral surface of the combustion pressure sensor in contact with the functional parts to the provision of the sealing means, respectively.
  • one or a plurality of piezoelectric elements are arranged along the circumferential direction inside the housing unit, and the piezoelectric elements can be alternately arranged with the spacers via the spacers.
  • welding can be used for the sealing means provided on the outer peripheral surface and inner peripheral surface of the combustion pressure sensor in contact with the functional component. At this time, it is desirable to use laser welding as welding and continuously weld over one round.
  • the outer peripheral surface and inner peripheral surface of the combustion pressure sensor which performs welding can include the edge part of the said outer peripheral surface and inner peripheral surface.
  • a step is provided between the outer peripheral surface of the functional component and the inner peripheral surface of the combustion pressure sensor, and the protrusion
  • the outer periphery of the functional part can be welded.
  • one of the sealing means provided on the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the combustion pressure sensor in contact with the functional component can be welded and a gasket can be used for the other.
  • the gasket is made of metal or non-metal having a predetermined thickness and elasticity, and can be formed in a ring shape as a whole.
  • a stepped portion may be formed on the outer peripheral surface of the functional component, and a gasket may be interposed between the stepped portion and the end surface of the combustion pressure sensor, or on the inner peripheral surface of the combustion pressure sensor.
  • a step portion may be formed, and a gasket may be interposed between the step portion and the second step portion formed on the outer peripheral surface of the functional component.
  • an injector that injects fuel into the combustion chamber or an ignition plug that ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber.
  • the combustion pressure sensor in contact with the functional component
  • the combustion pressure sensor in contact with the functional component
  • sealing means on the outer peripheral surface and inner peripheral surface respectively, it is possible to seal between the functional component and the combustion pressure sensor, and mixing to the outside of the detection element unit and cylinder head through the signal wire guide hole Gas and combustion gas can be prevented from leaking.
  • the detection performance is not affected by the tightening load of the functional component due to the configuration in which the combustion pressure sensor is attached to the tip of the functional component.
  • the combustion pressure sensor can be securely attached (fixed) to functional parts.
  • sealing when laser welding is used as welding and continuous welding is performed over one round, sealing can be performed reliably, and sealing performance and mounting strength can be improved.
  • the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the combustion pressure sensor to be welded include the edge portions of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface, for example, the tip of the outer peripheral surface of the functional component burns. Even if the configuration is such that it is positioned forward of the tip of the inner peripheral surface of the pressure sensor, it can be reliably fixed by combining the end edge portion and the end surface of the inner peripheral surface of the combustion pressure sensor.
  • a stepped portion is formed between the outer peripheral surface of the functional component and the inner peripheral surface of the combustion pressure sensor by forming a ring-shaped protrusion protruding in the center direction from the inner peripheral surface of the combustion pressure sensor. If the tip of the projection and the outer peripheral surface of the functional part are welded, the functional part can be welded at a position away from the detection part. The occurrence of thermal strain on the surface can be suppressed, and a highly accurate pressure signal can be maintained.
  • the gasket may be formed with a stepped portion on the outer peripheral surface of the functional component and interposed between the stepped portion and the end surface of the combustion pressure sensor, or a stepped portion on the inner peripheral surface of the combustion pressure sensor. May be interposed between the stepped portion and the second stepped portion formed on the outer peripheral surface of the functional component.
  • the gasket can be used on either the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the combustion pressure sensor, can flexibly cope with it, and can increase the degree of freedom in design.
  • FIG. 7 is a detailed view of a T portion and a detailed view of a U portion in FIG. 6.
  • FIG. 7 is a VV cross-sectional view of FIG. 6. It is a fragmentary sectional view of an injector unit in a 2nd embodiment concerning the present invention.
  • combustion pressure sensor in the embodiment described below will be described with an example attached to an injector that is a functional component of the engine.
  • an injector, a spark plug, a glow plug, and the like are assumed as a functional component attached to a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • an injector or a spark plug is assumed as a functional component for convenience.
  • An injector unit or spark plug unit equipped with a combustion pressure sensor will be described below.
  • the feature of the first embodiment is a basic configuration example of the present invention, in which the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the combustion pressure sensor in contact with the injector are sealed by welding, respectively, and the signal lines are guided through the guide holes.
  • This is an injector unit that prevents combustion gas leakage.
  • the feature of 2nd Embodiment is the injector unit which provided the gasket in one side of the seal part and prevented combustion gas leak.
  • a feature of the third embodiment is an injector unit that prevents a combustion gas leak by providing a step portion between the inner peripheral surface of the combustion pressure sensor and disposing a gasket at the step portion.
  • the feature of 4th Embodiment is the injector unit which provided the ring-shaped projection part in the internal peripheral surface of a combustion pressure sensor, and suppressed the distortion by welding heat.
  • a feature of the fifth embodiment is an ignition plug unit in which a combustion pressure sensor is attached to the outer peripheral surface of the tip end portion of the ignition plug.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the internal combustion engine 1
  • FIG. 2 is an enlarged view of a portion S in FIG.
  • reference numeral 1 denotes an internal combustion engine in which an injector unit 6A with a combustion pressure sensor for an internal combustion engine of the present invention is incorporated.
  • the internal combustion engine 1 includes a cylinder block 2 in which a cylinder 2 a and a cylinder head 4 are fastened, a piston 3 that reciprocates in the cylinder block 2, and the like, and a combustion chamber C is configured by the cylinder block 2 and the piston 3. is doing.
  • the internal combustion engine 1 When the internal combustion engine 1 is a gasoline engine or the like, it is usually attached to the cylinder head 4 and attached to the cylinder head 4 and an ignition plug 5 (shown by a one-dot chain line) for burning the air-fuel mixture in the combustion chamber C. And an injector unit 6A for injecting fuel into the combustion chamber C.
  • the injector unit 6A is integrated with a combustion pressure sensor 8A configured in a ring shape at the tip of the injector 7A.
  • the injector unit 6A is mounted such that the sensor portion is located near the combustion chamber C.
  • the cylinder head 4 is provided with a communication hole 4a for communicating the combustion chamber C for attaching the injector unit 6A with the outside.
  • the shape of the communication hole 4a is larger than the hole diameter of the first hole 4b, the second hole 4c larger than the hole diameter of the first hole 4b, and the second hole 4c from the combustion chamber C side.
  • a third hole 4d is provided.
  • the injector unit 6A is attached in a state of penetrating the communication hole 4a, and is configured such that the combustion pressure sensor 8 is positioned near the combustion chamber C of the first hole 4b, and the hole diameter of the first hole 4b.
  • the outer diameter of the combustion pressure sensor 8 is slightly smaller.
  • the body 6a of the injector unit 6A is inserted into the second hole 4c together with the gasket 60, and is fitted with a clearance fit. Further, the flange portion 6b of the injector unit 6A is inserted into the third hole portion 4d. The injector unit 6A clamps the flange portion 6b by a clamp portion (not shown) provided outside the cylinder head 4 and is fixed together with the gasket 60. Thereby, airtightness can be maintained so that air-fuel mixture and combustion gas do not leak from the combustion chamber C side.
  • an injector unit 6A supplies fuel to an electric connector portion 70 for transmitting and connecting a pressure signal detected by a combustion pressure sensor 8A attached to the outer periphery of the tip portion to the outside, and the injector 7A portion.
  • a fuel connector portion 80 is provided.
  • the internal combustion engine 1 includes a signal processing unit 100 that receives and amplifies an electric signal that is a weak charge obtained from the piezoelectric element, and further receives control of the processed signal and instructs the injector 7A to perform predetermined control.
  • a device 200 is provided.
  • the injector unit 6A is configured to perform predetermined fuel injection according to an instruction from the control device in accordance with the combustion pressure.
  • FIGS. 3 is a perspective view showing a configuration in which a combustion pressure sensor 8A is mounted on an injector 7A, which is one of the functional components in FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the combustion pressure sensor 8A
  • FIG. 6 is a sectional view of the combustion pressure sensor 8A mounted on the injector 7A (injector unit 6A)
  • FIG. 8 is a detailed view of the U portion
  • FIG. 8 is a VV cross-sectional view of FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the combustion pressure sensor 8A is mounted on the outer periphery of the tip end portion of the injector 7A.
  • FIG. 4 shows the combustion pressure sensor 8A and the injector 7A when the combustion pressure sensor 8A and the injector 7A are assembled. It is sectional drawing which shows how is touched.
  • a step is provided at the tip of the injector 7A, and the opening 10a of the combustion pressure sensor 8A is fitted to the step.
  • a transmission unit 50 that transmits a signal from the pressure detection unit 10 of the combustion pressure sensor 8 ⁇ / b> A extends toward the rear end surface, and passes through a guide hole of a signal line provided in the injector 7. At this time, the signal hole hole is sealed by sealing portions 57a and 57b described later.
  • points P and Q on the outer peripheral surface h of the injector 7A indicate corner portions of the stepped portion
  • a point p on the outer peripheral surface i of the combustion pressure sensor 8A indicates the corner portion of the casing of the combustion pressure sensor 8A.
  • the above-mentioned “contact” means contact within a range that can be sealed by a sealing means (welding, gasket, etc.). For example, sealing is possible even if the position is slightly shifted in the radial direction or the center line direction. If there is no problem.
  • a sealing means a “welded part” using laser welding or the like is given a convenience “ ⁇ ” mark, but does not indicate an actual shape, but simply indicates a “welded part”. It is a mark.
  • the combustion pressure sensor 8A side located at the left end in FIG. 3 or FIG. 4 is referred to as the front end surface side, and the right end side is referred to as the rear end surface side. Further, a direction along the center line shown in FIG. 3 or FIG. 4 is referred to as a center line direction.
  • the combustion pressure sensor 8A includes a pressure detection unit 10 having a function of detecting pressure, and a transmission unit 50 that transmits the pressure detected by the pressure detection unit 10 to the outside as an electrical signal.
  • the pressure detection unit 10 has a cylindrical shape as a whole, and is provided with an opening 10 a that penetrates from the front end surface side to the rear end surface side and accommodates the distal end portion of the injector 7.
  • the transmission unit 50 extends along the direction of the center line, the end on the front end face side is accommodated in the pressure detection unit 10, and the rear end face side has a signal wire guide hole provided in the injector 7 as the transmission wire 51. It is connected to the electric connector part 70 of the street injector 7 (refer FIG. 2).
  • the pressure detection unit 10 includes a front outer casing 11 having a cylindrical shape, and a front inner casing having a cylindrical shape and disposed concentrically with the front outer casing 11 inside the front outer casing 11.
  • a pressure receiving ring 14 attached to the front end surface side of the body 12 and receiving pressure from the outside is provided.
  • the assembly of the front outer casing 11, the front inner casing 12, the rear casing 13, and the pressure receiving ring 14 has a function as a casing of the entire pressure detection unit.
  • the pressure detection unit 10 is formed with an inner space 10b surrounded by the front outer casing 11, the front inner casing 12, the rear casing 13, and the pressure receiving ring 14.
  • the pressure detection unit 10 has a ring shape in the internal space 10b and is disposed on the rear end face side of the pressure receiving ring 14, and further transmits the pressure from the pressure receiving ring 14 to the rear end face side.
  • 15 and a piezoelectric element group 16 that is disposed between the rear end surface of the pressure transmission ring 15 and the front end surface of the rear housing 13 and converts the pressure transmitted from the pressure transmission ring 15 into a charge signal.
  • the piezoelectric element group 16 is provided with first to sixth piezoelectric elements 16 that are provided at intervals of 60 ° in the circumferential direction on the rear end face side of the pressure transmission ring 15. .
  • the six piezoelectric elements 16 to 16 are arranged at substantially equal intervals.
  • the number of the piezoelectric element groups 16 may be smaller or larger than six. Therefore, the number may be one.
  • each piezoelectric element 16 has a piezoelectric function of generating electric charge under pressure, but has a piezoelectric function added as a plurality of piezoelectric element groups 16.
  • spacer groups 17 are arranged between the piezoelectric elements 16 described above at intervals of 60 ° in the circumferential direction. In this way, by arranging the spacers 17 to 17 so as to fill the space between the piezoelectric elements 16, the alignment adjustment of the piezoelectric element group 16 is assisted during the assembly of the pressure detection unit, and the alignment adjustment is facilitated. Can be done accurately.
  • the front outer casing 11 has a cylindrical shape, and a notch for fitting the outer end portion of the pressure receiving portion 14a of the pressure receiving ring 14 is formed inside the end portion on the front end face side.
  • the front inner casing 12 has a cylindrical shape, and the outer diameter thereof is smaller than the inner diameter of the front outer casing 11.
  • a notch for fitting the inner end portion of the pressure receiving portion 14a of the pressure receiving ring 14 is formed on the outer side of the front end surface side of the front inner housing 12, and an end on the rear end surface side of the front inner housing 12 is formed.
  • a cutout for fitting the inside of the end portion of the rear casing 13 on the front end face side is formed on the outer side.
  • the rear housing 13 is provided with a rear housing body 13a having a cylindrical shape as a whole, and an end surface on the front end surface side of the rear housing body 13a, and functions as a ground electrode layer of the piezoelectric element group 16 13b.
  • the rear casing body 13a has a front stage 131 that is set to have a diameter slightly larger than the inner diameter of the front outer casing 11 on the front end face side, and an outer diameter of the front outer casing 11 on the back side of the front stage 131.
  • a rear stage 132 set to have substantially the same outer diameter.
  • the ground electrode layer 13b described above is formed on the front side end face of the front stage 131 of the rear casing body 13a over substantially the entire circumference.
  • the front stage part 131 of the rear housing body 13a can be fitted into a recess formed on the rear end face side of the front outer housing 11 and the front inner housing 12.
  • the front stage portion 131 and the rear stage portion 132 of the rear housing body 13a are formed with one through hole 13c that is parallel to the center line direction and penetrates the rear housing body 13a.
  • the ground electrode layer 13b provided in the rear casing 13 is configured by laminating a single layer or a plurality of layers of a highly conductive metal thin film on the rear casing main body 13a.
  • a ground electrode layer 13b an inner layer using, for example, Ti as an adhesion reinforcing layer is laminated on the rear casing body 13a, and an intermediate layer using, for example, Pt as a diffusion preventing layer is laminated on the inner layer,
  • a bonding layer using Au may be laminated on the uppermost layer above the intermediate layer.
  • the front outer casing 11, the front inner casing 12, and the rear casing 13 are located at a position facing the combustion chamber C or in the vicinity of the combustion chamber C and become high temperature, at least ⁇ 40 ° C. to 350 ° C. It is desirable to use a material that can withstand the operating temperature environment.
  • the ground electrode of the piezoelectric element group 16 constituting the pressure detection unit 10 is used.
  • a conductive metal material since it is welded to a functional component such as an injector, it is desirable to manufacture using a conductive metal material.
  • a stainless steel material having high heat resistance and conductivity for example, JIS standard SUS630, SUS316, SUS430, or the like may be used.
  • laser welding is performed over the entire circumference in a state where the end portion on the rear end face side of the front outer casing 11 is fitted into a notch provided on the outer end section on the front end face side of the rear casing main body 13a. Fixed.
  • the end on the rear end surface side of the front inner housing 12 is fixed by laser welding over the entire circumference with a protrusion provided on the inner side of the front end surface side of the rear housing body 13a. Is done.
  • the welding surface can be reliably sealed by performing welding continuously over one round, and the sealing performance and mounting strength can be enhanced.
  • the pressure receiving ring 14 is provided so as to close a ring-shaped space formed on the front end face side by the front outer casing 11 and the front inner casing 12 that are concentrically arranged. .
  • the pressure receiving ring 14 is exposed to the combustion chamber C to transmit the pressure received by the pressure receiving portion 14a receiving the combustion pressure from the combustion chamber and the pressure receiving portion 14a on the back side of the pressure receiving portion 14a to the pressure transmission ring 15.
  • the transmission part 14b is integrated and configured.
  • the outer end portion of the pressure receiving portion 14a of the pressure receiving ring 14 is fixed by being laser-welded over the entire circumference in a state where the outer end portion of the pressure receiving portion 14 is fitted into a notch provided inside the front end surface side of the front outer casing 11. Is done. Further, the inner end portion of the pressure receiving portion 14a of the pressure receiving ring 14 is fixed by being laser welded over the entire circumference in a state where the inner end portion of the pressure receiving portion 14 is fitted in a notch provided outside the front end portion of the front inner housing 12. The In laser welding, the welding surface can be sealed by performing welding continuously over one round. As a result, the inner space 10b surrounded by the front outer casing 11, the front inner casing 12, the rear casing 13, and the pressure receiving ring 14 can seal all the joints except the through hole 13c.
  • the transmission portion 14b provided in the pressure receiving ring 14 is positioned with respect to both of the inner peripheral surface of the front outer casing 11 and the outer peripheral surface of the front inner casing 12 so as not to contact both.
  • the material constituting the pressure receiving ring 14 is made of an alloy having high elasticity and excellent durability, heat resistance, and corrosion resistance in consideration of exposure to the combustion chamber C at a high temperature and a high pressure.
  • SUH660 or the like may be used.
  • the pressure transmission ring 15 described above is provided on the pressure transmission ring body 15a having an annular shape and the end face on the rear end face side of the pressure transmission ring body 15a.
  • Output electrode layer 15b functioning as an output electrode for outputting a charge signal from the output electrode layer 15b.
  • the output electrode layer 15b is formed over the entire end surface of the pressure transmission ring body 15a on the rear end surface side.
  • the cross section of the pressure transmission ring main body 15a is rectangular, the outer diameter of the pressure transmission ring main body 15a is smaller than the inner diameter of the front outer casing 11, and the inner diameter of the pressure transmission ring main body 15a is outside the front inner casing 12. It is larger than the diameter.
  • the pressure transmission ring body 15a is made of a ceramic material such as alumina having heat resistance and insulation.
  • the output electrode layer 15b provided in the pressure transmission ring 15 is configured by laminating a single layer or a plurality of layers of a highly conductive metal thin film on the pressure transmission ring body 15a.
  • an output electrode layer 15b for example, an inner layer using Ti as an adhesion strengthening layer is stacked on the pressure transmission ring body 15a, and an intermediate layer using, for example, Pt as a diffusion preventing layer is stacked on the inner layer, for example, a bonding layer using Au, for example, may be laminated on the uppermost layer above the intermediate layer.
  • an alignment adjustment layer for adjusting the alignment of the piezoelectric element group 16 that further includes, for example, Au—Sn may be formed on the bonding layer.
  • FIG. 7A is an enlarged view of a T portion in FIG. 6,
  • FIG. 7B is an enlarged view of a U portion in FIG. 6,
  • FIG. 8 is a VV cross-sectional view in FIG. 7 and 8
  • the piezoelectric element group 16 includes a first piezoelectric element 16 to a sixth piezoelectric element 16.
  • the first piezoelectric element 61 to the sixth piezoelectric element 16 have a common configuration, and each is formed on a piezoelectric body 16a processed into a rectangular parallelepiped shape and an end face on the front end face side of the piezoelectric body 16a.
  • the front side electrode 16b and the rear side electrode 16c formed on the end face on the rear end face side of the piezoelectric body 16a are provided.
  • the piezoelectric element 16 uses a piezoelectric body that exhibits a piezoelectric action of the piezoelectric longitudinal effect.
  • the piezoelectric longitudinal effect refers to the action of generating charges on the surface of the piezoelectric body in the direction of the charge generation axis when an external force is applied to the stress application axis in the same direction as the charge generation axis of the piezoelectric body.
  • the piezoelectric element 16 according to the present embodiment is housed in the internal space 10b of each housing so that the center line direction is the direction of the stress application axis.
  • the piezoelectric element 16 may be configured using a piezoelectric lateral effect.
  • the piezoelectric transverse effect is an action in which charges are generated on the surface of the piezoelectric body in the direction of the charge generation axis when an external force is applied to the stress application axis at a position orthogonal to the charge generation axis of the piezoelectric body.
  • a plurality of piezoelectric bodies formed in a thin plate shape may be laminated, and by laminating in this way, it is possible to efficiently collect charges generated in the piezoelectric bodies and increase the sensitivity of the sensor.
  • a langasite crystal (a langasite, a langagate, a langanite, LGTA) having a piezoelectric longitudinal effect and a piezoelectric transverse effect, quartz, gallium phosphate, or the like may be used.
  • a langasite single crystal is used as the piezoelectric body.
  • the front-side electrode 16b and the rear-side electrode 16c are configured by laminating a single layer or a plurality of layers of highly conductive metal thin films on the end face on the front end face side and the end face on the rear end face side of the piezoelectric body 16a.
  • an inner layer using, for example, Ti as an adhesion reinforcing layer is laminated on the piezoelectric body 16a, and an intermediate layer using, for example, Pt as a diffusion preventing layer is formed on the inner layer.
  • a bonding layer using Au may be stacked on the uppermost layer that is above the intermediate layer.
  • each front-side electrode 16 b is in contact with an output electrode layer 15 b provided on the pressure transmission ring 15, and each rear-side electrode 16 c is connected to the rear housing 13. It contacts with the provided ground electrode layer 13b.
  • the first to sixth piezoelectric elements 16 to 16 are joined to the output electrode layer 15b via the front electrodes 16b, and the pressure transmission ring 15 and the piezoelectric element group 16 are connected to each other. It has an integrated configuration. Furthermore, the piezoelectric function added as the plurality of piezoelectric element groups 16 is provided.
  • the transmission unit 50 is provided with a transmission wire 51 that transmits a charge signal from the pressure detection unit 10 toward the injector 7, a front side of the transmission wire 51, and the pressure transmission of the pressure detection unit 10.
  • a connection terminal 52 electrically connected to the output electrode layer 15b provided on the ring 15, and a front end face side of the transmission wire 51 and a rear end face side of the connection terminal 52.
  • a connection pipe 53 that electrically connects the terminal 52.
  • the outer periphery of the transmission wire 51 and the outer peripheral surface of the connection pipe 53 are covered with an O-ring 57a and an O-ring 57b.
  • the O-ring 57a is configured to seal the connection terminal 52 side on the pressure detection unit 10 side, and the O-ring 57b is configured to seal the transmission wire 51 on the injector 7 side. Furthermore, the rear end surface side of the transmission wire 51 is connected to the electrical connector portion 70 of the injector 7.
  • the connection terminal 52 is formed of a metal rod-like body having heat resistance and conductivity, and an abutting portion 52a in which an end portion on the front end face side abuts against the output electrode layer 15b provided on the pressure transmission ring 15,
  • the columnar part 52b located on the rear side of the abutting part 52a and the connection part 52c located further on the rear side of the columnar part 52b are integrally formed.
  • the outer diameter of the abutting portion 52a of the connection terminal 52 is smaller than the radial gap in the internal space 10b of the housing, and the outer diameter of the columnar portion 52b is smaller than the outer diameter of the abutting portion 52a.
  • the outer diameter of the part 52c is smaller than the outer diameter of the columnar part 52b.
  • connection pipe 53 is formed of a metal cylindrical body having heat resistance and conductivity, and the inner diameter of the through hole provided in the connection pipe 53 is the outer diameter of the conductor portion 51a in the transmission wire 51 and the connection terminal. 52 is larger than the outer diameter of the connecting portion 52c.
  • the connection pipe 53 includes an end portion of the conductor portion 51a of the transmission wire 51 from the rear end surface side of the signal hole and a rear end of the connection portion 52c of the connection terminal 52 from the front end surface side of the through hole 13c. In this state, the connection pipe 53 is caulked from the outer peripheral surface side, so that the connection pipe 53 electrically connects the conductor 51a and the connection terminal 52 and is fixed. To do.
  • the positioning tube 55 is composed of a cylindrical body made of alumina ceramic, and includes a front side cylindrical part 55a located on the front end surface side and a rear side cylindrical part 55b located on the rear side of the front side cylindrical part 55a. And have.
  • the outer diameter of the front side cylindrical part 55a in the positioning tube 55 is larger than the outer diameter of the rear side cylindrical part 55b, and smaller than the length of the inner space 10b in the radial direction.
  • the inner diameter of the positioning tube 55 is larger than the outer diameter of the columnar portion 52 b of the connection terminal 52.
  • the coil spring 56 is disposed between the rear end surface of the abutting portion 52 a of the connection terminal 52 and the front end surface of the front cylindrical portion 55 a of the positioning tube 55.
  • the coil spring 56 is made of a metal having heat resistance, the end portion on the front end surface side abuts on the rear end surface of the abutting portion 52a of the connection terminal 52, and the end portion on the rear end surface side is positioned on the positioning tube 55. It abuts against the front end face of the front cylindrical portion 55a.
  • the inner diameter of the coil spring 56 is slightly larger than the outer diameter of the columnar portion 52 b in the connection terminal 52.
  • the coil spring 56 is set in a compressed state as compared with the original state.
  • the connection terminal 52 is pressed against the front end surface by the coil spring 56.
  • the end surface on the front end surface side of the abutting portion 52 a of the connection terminal 52 is in pressure contact with the output electrode layer 15 b provided on the pressure transmission ring 15.
  • the sealing portion 57 includes a front side O-ring 57a located at the rear end face side outlet of the through hole 13c of the rear housing 13 and a rear side O-ring 57b located at the inlet hole entrance on the injector 7 side. Both the front-side O-ring 57a and the rear-side O-ring 57b are made of PFA (fluorine resin).
  • the outer diameters of the front-side O-ring 57a and the rear-side O-ring 57b are set larger than the inner diameters of the through holes 13c provided in the rear housing 13 or the signal wire guide holes provided in the injector,
  • the inner diameters of the front-side O-ring 57 a and the rear-side O-ring 57 b are set smaller than the columnar portion 52 b of the connection terminal 52 or the outer diameter of the covering portion of the transmission wire 51.
  • both the front-side O-ring 57a and the rear-side O-ring 57b after being mounted are compressed in the radial direction, and the front-side O-ring 57a is connected to the columnar portion 52b of the connection terminal 52 and the through hole of the rear housing 13. 13 c is sealed, and the rear O-ring 57 b is sealed between the outer diameter of the transmission wire 51 and the signal wire guide hole provided in the injector 7.
  • PFA the material of the O-ring 57a and the O-ring 57b
  • the connection terminal 52 and the transmission wire 51 are ensured to be slidable with respect to the sealing portion 57 (ring 57a and O-ring 57b).
  • the end face on the front end face side of the abutting portion 52 a of the connection terminal 52 is in pressure contact with the output electrode layer 15 b provided on the pressure transmission ring 15 to be electrically connected.
  • FIG. 6 shows a state where the combustion pressure sensor 8A is mounted on the outer peripheral surface of the tip end portion of the injector 7A.
  • a step is provided at the tip of the injector 7A, and the inner peripheral surface of the combustion pressure sensor 8A is fitted to the step.
  • a transmission unit 50 that transmits a signal from the pressure detection unit 10 of the combustion pressure sensor 8A extends toward the rear end surface, passes through a signal wire guide hole provided in the injector 7A, and the electric power of the injector 7A. It is configured to connect to the connector unit 70. At this time, the signal lines and the conductive holes are sealed by the sealing portions 57a and 57b.
  • An alternate long and short dash line at the tip of the injector 7A indicates the outer peripheral surface h
  • alternate long and short dash lines at the outer side and the inner side of the combustion pressure sensor 8A indicate the outer peripheral surface i and the inner peripheral surface j, respectively.
  • points P and Q on the outer peripheral surface h of the injector 7A indicate corners of the stepped portion on the outer peripheral surface
  • points p on the outer peripheral surface i of the combustion pressure sensor 8A indicate corners of the outer peripheral surface.
  • the corner portion P of the injector 7A and the corner portion p of the outer peripheral portion of the combustion pressure sensor 8 are in contact with each other.
  • the corner Q of the outer peripheral portion of the injector 7 ⁇ / b> A is in contact with the inner peripheral surface j of the combustion pressure sensor 8.
  • the point where these two points come into contact is the seal portion, and the seal portion is indicated by “ ⁇ ”.
  • These two seal portions are laser-welded over one circumference (welding 1, welding 2).
  • a welding surface can be sealed by performing welding continuously over one round.
  • FIG. 1 end surfaces on the rear end surface side of the respective piezoelectric bodies 16a provided in the first to sixth piezoelectric elements 16 to 16 constituting the piezoelectric element group 16 are arranged on the rear side via the rear-side electrodes 16c provided therein. It is electrically connected to a ground electrode layer 13 b provided in the housing 13. Thereby, the rear side electrode 16c of the piezoelectric element group 16 is electrically connected to the rear casing body 13a constituting the rear casing 13 and grounded.
  • the end faces of the piezoelectric bodies 16a provided on the front end face sides of the first to sixth piezoelectric elements 16 to 16 constituting the piezoelectric element group 16 are pressure-adjusted via front-side electrodes 16b provided respectively. It is electrically connected to the output electrode layer 15 b provided on the transmission ring 15. Thereby, each front side electrode 16b of the piezoelectric element group 16 is electrically connected on the output electrode layer 15b formed in a ring shape on the surface on the rear end face side of the pressure transmission ring 15.
  • the output electrode layer 15 b provided on the pressure transmission ring 15 is electrically connected to the connection terminal 52 by the spring pressure of the coil spring 56 through the abutting portion 52 a of the connection terminal 52. Furthermore, the connection terminal 52 is electrically connected to the conductor portion 51a in the transmission wire 51 through the connection pipe 53 from the connection portion 52c.
  • the front outer case 11 made of metal, the front tube 11 made of metal by the positioning tube 55, the sealing portion 57, and the resin insulation layer 51b of the transmission wire 51, each made of an insulator. It is electrically insulated from the inner casing 12 and the rear casing 13.
  • the injector unit 6A configured as described above has an outer peripheral portion of the injector 7A at least in the communication hole 4a provided in the cylinder head 4 when the injector unit 7A is attached to the cylinder head 4 of the internal combustion engine 1 shown in FIG.
  • the flange portion 6C provided in the cylinder is clamped and fixed to the end face of the third hole portion 4c provided in the communication hole 4e, thereby being electrically connected to the cylinder head and grounded to the vehicle body.
  • the combustion pressure generated in the combustion chamber C acts on the pressure receiving ring 14 at the tip of the combustion pressure sensor 8A, acts on each piezoelectric element group 16 via the pressure transmission ring 15, and burns. A charge corresponding to the pressure is generated.
  • the electric charges generated in the piezoelectric bodies 16a constituting the first piezoelectric element 16 to the sixth piezoelectric element 16 are transferred from the end face on the front end face side of each piezoelectric body 16a to the pressure transmission ring 15 via the front side electrodes 16b. It is transmitted to the provided output electrode layer 15b.
  • the charge signal transmitted to the output electrode layer 15 b is transmitted from the press-connecting connection terminal 52 to the conductor portion 51 a of the transmission wire 51 through the connection pipe 53.
  • the charge signal transmitted to the conductor part 51a is supplied to the signal processing part 100 via the electrical connector part 70 of the injector 7A.
  • the charge signal supplied to the signal processing unit 100 is amplified and a voltage corresponding to the charge is supplied to the control device 200.
  • the control apparatus 200 performs predetermined control according to a combustion pressure with respect to functional components, such as the injector 7A which comprises the injector 6A.
  • the combustion pressure sensor is welded and fixed to the tip of the injector, its detection performance is not affected even if the tightening load of the injector fluctuates. In addition, there is no concern that the sensor unit is damaged due to excessive tightening.
  • the piezoelectric element group 16 provided in the combustion pressure sensor 8A is composed of six piezoelectric elements.
  • the present invention is not limited to this configuration, and a plurality of piezoelectric elements may be used.
  • the plurality of piezoelectric elements constituting the piezoelectric element group 16 are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • the present invention is not limited to this configuration, and may be non-equal intervals.
  • the spacer group 17 is disposed between the piezoelectric element groups 16, but the present invention is not limited to this configuration, and the spacer group 17 may not be provided.
  • the signal processing unit 200 is provided outside the injector unit 6A.
  • the signal processing unit 200 is not limited to such a form and may be provided inside. Furthermore, in the method of attaching the injector unit 6A to the cylinder head, the flange portion 6b of the injector unit 6A is clamped. However, the present invention is not limited to this configuration, and other portions may be clamped.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of an injector unit 6B in which the combustion pressure sensor 8B of the second embodiment is mounted on the injector 7B.
  • the combustion pressure sensor 8B according to the second embodiment is the same as the combustion pressure sensor 8A according to the first embodiment, in which one of the two seal portions is used as a gasket so that the combustion gas from the guide hole of the signal line can be obtained.
  • the other basic configuration is the same as that of the first embodiment, so the same elements and the same steps are denoted by the same reference numerals, and a part of overlapping description is omitted.
  • the contact portion between the inner peripheral surface of the combustion pressure sensor 8B and the outer peripheral surface of the tip end portion of the injector 7B is fixed (welding 1) by laser welding.
  • welding 1 welding 1
  • the number of welding steps can be reduced by using welding as one sealing means and using a gasket as the other. Thereby, manufacturing cost can be suppressed.
  • the material of the gasket 61 may be made of metal or non-metal, and may be selected according to a required sealing level and provided with a predetermined heat resistance.
  • the cross-sectional shape of the gasket 61 should just have predetermined
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of an injector unit 6C in which the combustion pressure sensor 8C of the third embodiment is mounted on the injector 7C.
  • the combustion pressure sensor 8C of the third embodiment uses one of the two seal portions as a gasket to burn from the signal wire guide hole. Although gas leakage is prevented, the other basic configuration is the same as that of the second embodiment, and therefore, the same elements and the same steps are denoted by the same reference numerals, and a duplicate description is partially omitted.
  • a step (Y) is formed on the inner peripheral surface of the combustion pressure sensor 8C, and a gasket is provided between the step (Y) and the step (second step) (Y) formed on the outer peripheral surface of the injector 7C. 62 is interposed.
  • the contact portion between the outer peripheral surface of the combustion pressure sensor 8C and the outer peripheral surface of the tip end portion of the injector 7C is sealed by laser welding (welding 1).
  • the stepped portion is sealed by the gasket 62, and the other is sealed by welding.
  • the gasket may have a configuration in which a step portion is formed on the outer peripheral surface of the injector unit and is interposed between the step portion and the end surface of the combustion pressure sensor (second embodiment).
  • a stepped portion (Y) may be formed on the inner peripheral surface side and interposed between the stepped portion (Y) and the second stepped portion (Y) formed on the outer peripheral surface of the injector unit.
  • the gasket can be used on either the outer peripheral surface or the inner peripheral surface of the combustion pressure sensor, can flexibly cope with it, and can increase the degree of freedom in design.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of an injector unit 6D in which the combustion pressure sensor 8D of the fourth embodiment is mounted on the injector 7D.
  • the combustion pressure sensor 8D of the fourth embodiment is a position separated from the pressure detection unit by changing the position of the welding part located on the combustion chamber C side among the two welding parts in the combustion pressure sensor 8A of the first embodiment. , The generation of thermal distortion due to the welding heat of the front inner casing 12 (inner cylinder part) is suppressed. Since the other basic configuration is the same as that of the first embodiment, the same elements and steps are denoted by the same reference numerals, and a part of overlapping description is omitted.
  • FIG. 11 in a state where the combustion pressure sensor 8D is mounted on the outer periphery of the distal end portion of the injector 7D, the contact portion between the outer peripheral surface of the combustion pressure sensor 8D and the outer peripheral surface of the distal end portion of the injector 7D is fixed by welding (welding 1). .
  • the front inner housing 12 of the combustion pressure sensor 8D is provided with a ring-shaped protrusion 12a on the inner peripheral surface, and a step is provided at the tip of the injector 7D in accordance with the ring-shaped protrusion 12a. Yes.
  • the engaging portion between the tip of the ring-shaped protrusion 12a and the injector 7D is welded (welding 2). Thereby, two seal parts are sealed by welding.
  • the ring-shaped combustion pressure sensor When the ring-shaped combustion pressure sensor is mounted on the outer peripheral surface of the tip of the injector, the two seal portions provided on the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the combustion pressure sensor in contact with the injector are sealed by welding, and the tip surface side
  • the welded part of the ring is provided with a ring-shaped projection to place the welding position away from the detection part, thereby preventing leakage of mixed gas and combustion gas to the outside of the detection element part and the cylinder head through the lead hole of the signal line
  • it is possible to suppress the occurrence of thermal strain due to welding heat of the front inner housing 12 (inner cylinder portion), prevent deterioration of detection performance due to strain of the pressure detection portion 10, and provide an injector unit with excellent reliability. it can.
  • casing 12 of the combustion pressure sensor 8D made the cross-sectional shape rectangular, it is not limited to the form which concerns.
  • the cross-sectional shape may be a trapezoidal shape as long as it can be easily welded to the injector unit.
  • a gasket may be used for either one of the sealing portions as in the sealing configuration shown in the second embodiment.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the spark plug unit 5A.
  • the basic configuration for mounting the combustion pressure sensor 8A on the outer peripheral surface of the tip of the spark plug 5 is the same as that for mounting on the injector 7 of the first embodiment.
  • the spark plug unit 5A is obtained.
  • the combustion pressure sensor is fixed by welding to the tip of the spark plug, its detection performance is not affected even if the tightening load of the spark plug fluctuates. In addition, there is no concern that the sensor unit is damaged due to excessive tightening.
  • the two seal portions of the combustion pressure sensor and the spark plug are welded.
  • the present invention is not limited to such a form.
  • a sealing configuration similar to that shown in the second and third embodiments may be used, one using welding and the other using a gasket.
  • the present invention is not limited to such embodiments, and the detailed configuration, shape, material, quantity, and the like are within the scope that does not depart from the spirit of the present invention. , Can be changed, added and deleted arbitrarily.
  • the configuration targeting an injector or a spark plug as a functional component has been described, but the present invention is not limited to such a configuration.
  • the front end surface of a functional component and the front end surface of a combustion pressure sensor are substantially corresponded, it is not limited to the form which concerns.
  • the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the combustion pressure sensor for performing welding also include the edge portions (boundary portions with the end surfaces) of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface.
  • the tip of the outer peripheral surface of the functional component is the inner peripheral surface of the combustion pressure sensor. Even if it is a form (refer FIG. 12) located ahead of the front-end
  • the functional component unit with a combustion pressure sensor for an internal combustion engine can be used for measuring the pressure in the combustion chamber of the engine, particularly when detecting the combustion pressure by attaching it to the outer periphery of the tip of a spark plug, an injector or the like. it can.

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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

内燃機関用燃焼圧センサ付き機能部品ユニット
　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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