特許 6605449 燃焼圧センサ及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6605449

(24)【登録日】2019年10月25日

(45)【発行日】2019年11月13日

(54)【発明の名称】燃焼圧センサ及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01L 23/10 20060101AFI20191031BHJP

【ＦＩ】

   G01L23/10

【請求項の数】11

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2016-510428(P2016-510428)

(86)(22)【出願日】2015年3月25日

(86)【国際出願番号】JP2015059137

(87)【国際公開番号】WO2015147061

(87)【国際公開日】20151001

【審査請求日】2018年2月5日

(31)【優先権主張番号】特願2014-67066(P2014-67066)

(32)【優先日】2014年3月27日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000166948

【氏名又は名称】シチズンファインデバイス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088579

【弁理士】

【氏名又は名称】下田 茂

(72)【発明者】

【氏名】高橋 和生

(72)【発明者】

【氏名】曽我 嘉彦

【審査官】 山下 雅人

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／００３９６５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭６２−１６８６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３０８２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１４７２６０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ ２３／１０

Ｇ０１Ｌ １９／０６

Ｂ２３Ｋ ２６／２１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも、先端側に接合面を有する開口部を設けたケース部材と、このケース部材の接合面に面接触することにより当該開口部を閉塞する接合面を有し、かつ燃焼圧が作用する受圧部材と、前記接合面同士を接合する溶接部と、前記ケース部材に収容し、前記受圧部材から伝達される燃焼圧に基づく加圧力を信号に変換する圧電素子とを備えてなる燃焼圧センサにおいて、少なくとも前記一方の接合面における一方の縁辺側に、当該一方の接合面を他方の縁辺から一定の溶接深さに限定し、かつ対向する前記他方の接合面に対して所定の隙間を形成する所定の逃げ部を設けるとともに、前記一方の接合面における前記他方の縁辺から、少なくとも前記限定した接合面を全て含む溶接部を設け、前記逃げ部に接した前記接合面における前記溶接部の幅は、前記逃げ部の前記隙間よりも大きく設定してなることを特徴とする燃焼圧センサ。

【請求項2】

前記逃げ部は、前記受圧部材又は前記ケース部材の少なくとも一方に形成した段差部により設けることを特徴とする請求項１に記載の燃焼圧センサ。

【請求項3】

前記段差部と前記接合面との間に曲面を設けることを特徴とする請求項２に記載の燃焼圧センサ。

【請求項4】

前記段差部は、前記ケース部材及び前記受圧部材に設け、かつ各段差部に前記曲面を設けるとともに、前記受圧部材に設ける当該曲面は、前記ケース部材に設ける当該曲面に対して曲率を大きく設定することを特徴とする請求項３に記載の燃焼圧センサ。

【請求項5】

前記受圧部材又は前記ケース部材の少なくとも一方に、前記一方の縁辺から突出形成することにより前記逃げ部を覆う突起部を設けることを特徴とする請求項１又は２記載の燃焼圧センサ。

【請求項6】

前記突起部は、前記受圧部材又は前記ケース部材の他方の縁辺より内側に位置させることを特徴とする請求項５記載の燃焼圧センサ。

【請求項7】

前記受圧部材には、燃焼圧が作用するダイアフラムを用いるとともに、前記ケース部材には、当該ダイアフラムの外周に沿った接合面に対して接合する接合面を有する円筒形状のハウジングを用いることを特徴とする請求項１記載の燃焼圧センサ。

【請求項8】

ケース部材の先端側に有する開口部に設けた接合面に、燃焼圧が作用する受圧部材に設けた接合面を面接触させ、前記接合面同士を、溶接部を介して接合することにより前記開口部を閉塞するとともに、前記ケース部材に、前記受圧部材から伝達される燃焼圧に基づく加圧力を信号に変換して出力する圧電素子を収容することにより、燃焼圧センサを製造する燃焼圧センサの製造方法において、予め、少なくとも前記一方の接合面における一方の縁辺側に、当該一方の接合面を他方の縁辺から一定の溶接深さに限定し、かつ対向する前記他方の接合面に対して所定の隙間を形成する所定の逃げ部を設けるとともに、溶接時に、少なくとも前記限定した接合面を全て含み、かつ前記逃げ部に接した前記接合面における溶接部の幅が前記隙間より大きくなるように、前記一方の接合面における前記他方の縁辺から溶接を行うことを特徴とする燃焼圧センサの製造方法。

【請求項9】

前記受圧部材又は前記ケース部材の少なくとも一方に、前記一方の縁辺から突出する突起部を形成し、接合時に、当該突起部により前記逃げ部を覆うことを特徴とする請求項８記載の燃焼圧センサの製造方法。

【請求項10】

前記溶接には、レーザ溶接方式に基づく溶接ビームを用いることを特徴とする請求項８記載の燃焼圧センサの製造方法。

【請求項11】

前記溶接ビームの強さを設定するに際し、少なくとも前記溶接部の深さが、設定した前記溶接深さを超える強さを設定することを特徴とする請求項１０記載の燃焼圧センサの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の燃焼室内における燃焼圧を検出する際に用いて好適な燃焼圧センサ及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、内燃機関の燃焼室内における燃焼圧を検出する燃焼圧センサとしては、特許文献１で開示される圧力センサが知られている。

【0003】

この圧力センサは、一面が被測定圧力を受ける受圧面となっており、この受圧面に被測定圧力を受けて歪む円形状の受圧用ダイアフラムと、一端部が受圧用ダイアフラムの受圧画とは反対側の他面に接触している圧力伝達部材と、圧力伝達部材の一端部とは反対の他端部側に設けられ、受圧用ダイアフラムが受けた被測定圧力に応じた力が圧力伝達部材を介して加えられることで、それに応じた信号を発生する感歪素子が形成されたセンサチップと、圧力伝達部材を囲む円筒状部材とを備え、特に、基本構造として、円筒状部材にて構成されたケースの前端部と受圧用ダイアフラムを溶接により接合するとともに、この受圧用ダイアフラムの中心部後端に位置する圧力伝達部と圧力伝達部材を当接させることにより、圧力伝達部材からの圧力を後端側の感歪素子が形成されたセンサチップに伝達する構造を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−９６６５６号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上述した特許文献１に開示される圧力センサをはじめ、従来の燃焼圧センサは、次のような問題点があった。

【0006】

即ち、通常、内燃機関の燃焼室内における燃焼圧を検出する圧力検出装置（燃焼圧センサ）は、燃焼室内の高温及び高圧の環境に晒されるとともに、他方、検出精度を高め、受圧部材に予荷重をかける場合もあることから、受圧部材側とケース部材側の溶接による接合部に、燃焼圧及びこれとは逆方向となる予荷重がかかる環境で使用される。したがって、この接合部における接合深さは、全周にわたってムラのない均一性の高い深さが求められるが、従来の燃焼圧センサでは、均一性の確保が容易でなく、結果的に、ダイアフラムの有効受圧半径、更には有効感度にバラツキを生じ、検出精度の高い燃焼圧センサを得にくい問題があった。

【0007】

以下、この問題点について、図２３及び図２４を参照して具体的に説明する。なお、図２３は特許文献１に記載される圧力センサを概要図により示し、また、図２４（ａ）は、図２３中の円Ｌ部の部分抽出拡大図、図２４（ｂ）〜（ｄ）は図２４（ａ）中の円Ｘ部の部分抽出拡大図をそれぞれ示したものである。

【0008】

図２３に示す圧力センサ５ｊは、中空筒状をなすハウジング３１ｊの前端部に溶接されたダイアフラム４０ｊを備える。これにより、ダイアフラム４０ｊの変位は、この中心部後端に位置する圧力伝達部に当接する圧力伝達部材５０ｊ及び金属ステム６５ｊを介して後端側の感歪素子１０ｊの形成されたセンサチップに伝達される。また、ハウジング３１ｊは筐体３２ｊに固定され、筐体３２ｊはネジ部３２ｎｊによりシリンダヘッド４ｊに装着される。これにより、燃焼室Ｃに発生する燃焼圧はダイアフラム４０ｊにて受圧し、圧力伝達部材５０ｊを介して感歪素子１０ｊに伝達される。感歪素子１０ｊでは、歪みによる抵抗値の変化が信号として変換され、制御装置６ｊに付与される。

【0009】

他方、図２４（ａ）において、１０ａはダイアフラム４０ｊの圧力伝達部、１０ｂは薄肉の歪み部、１０ｃは内側の凹部、１０ｄは外周壁（溶接部）をそれぞれ示す。また、ｙには、熱歪みによりダイアフラム４０ｊの全体が変形した位置を一点鎖線で示すとともに、ｍは、受圧部の有効受圧半径を示している。

【0010】

この場合、ダイアフラム４０ｊとハウジング３１ｊは、一周にわたって溶接することにより全周に沿った接合部を設けるが、一周にわたって溶接する場合、ダイアフラムとハウジングの熱慣性等の問題により、開始時、中間時、終了時により条件が異なり、溶接深さを一定にすることは容易でない。この結果、図２４（ｂ）〜（ｄ）に示すようなバラツキを生じる。図２４（ｂ）は、溶接深さが不足している場合であり溶接深さをｔ１で示す。このときのダイアフラムの有効受圧半径はｉである。図２４（ｃ）は、理想的な溶接深さの場合であり溶接深さをｔ２で示す。このときのダイアフラムの有効受圧半径はｍである。図２４（ｄ）は、溶接深さが過剰な場合であり溶接深さをｔ３で示す。このときのダイアフラムの有効受圧半径はｎである。このように、一周を溶接する間に、溶接深さ、更にはダイアフラムの有効受圧半径（ｉ，ｍ，ｎ）にバラツキを生じ、結果的に、燃焼圧の感度にバラツキを生じる懸念があった。

【0011】

このため、特許文献１では、ＳＩＭ解析を用いることにより受圧部における各部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの寸法の最適値を求め、熱歪みによる感度のバラツキを低減することを企図しているが、基本的な原因は、溶接工程にあるため、有効感度のバラツキを解消し、検出精度の高い燃焼圧センサを実現する観点から、特許文献１の手法に頼るのは限界がある。

【0012】

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した燃焼圧センサ及びその製造方法の提供を目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明に係る燃焼圧センサ（５，５Ａ…）は、上述した課題を解決するため、少なくとも、先端側に接合面（３１ａ…）を有する開口部を設けたケース部材（３１…）と、ケース部材（３１…）の接合面（３１ａ…）に面接触することにより当該開口部を閉塞する接合面（４１ａ…）を有し、かつ燃焼圧が作用する受圧部材（４０…）と、接合面（３１ａと４１ａ…）同士を接合する溶接部（Ｊ２…）と、ケース部材（３１…）に収容し、受圧部材（４０…）から伝達される燃焼圧に基づく加圧力を信号に変換する圧電素子（１０…）とを備えてなる燃焼圧センサ（５，５Ａ…）を構成するに際し、少なくとも一方の接合面（４１ａ…）における一方の縁辺側に、当該一方の接合面（４１ａ…）を他方の縁辺から一定の溶接深さｔ…に限定し、かつ対向する他方の接合面（３１ａ…）に対して所定の隙間を形成する所定の逃げ部（９０…）を設けるとともに、一方の接合面（４１ａ…）における他方の縁辺から、少なくとも限定した接合面（４１ａ…）を全て含む溶接部（Ｊ２…）を設け、逃げ部（９０…）に接した接合面（４１ａ…）における溶接部（Ｊ２…）の幅は、逃げ部（９０…）の隙間よりも大きく設定してなることを特徴とする。

【0014】

この場合、発明の好適な態様により、逃げ部（９０…）は、受圧部材（４０…）又はケース部材（３１…）の少なくとも一方に形成した段差部（４１ｂ…）により設けることができる。また、段差部（４１ｂ…）と接合面（４１ａ…）との間には、曲面を設けることができる。この際、段差部（４１ｂ…）は、ケース部材（３１…）及び受圧部材（４０…）に設け、かつ各段差部（４１ｂ…）に曲面を設けるとともに、受圧部材（４０…）に設ける当該曲面は、ケース部材（３１…）に設ける当該曲面に対して曲率を大きく設定することが望ましい。さらに、受圧部材（４０…）又はケース部材（３１…）の少なくとも一方に、一方の縁辺から突出形成することにより逃げ部（９０…）を覆う突起部（３１ｂ…）を設けることができるとともに、この突起部（３１ｂ…）は、受圧部材（４０…）又はケース部材（３１…）の他方の縁辺より内側に位置させることができる。なお、受圧部材（４０…）には、燃焼圧が作用するダイアフラム４０を用いるとともに、ケース部材（３１…）には、当該ダイアフラム４０の外周に沿った接合面４１ａに対して接合する接合面３１ａを有する円筒形状のハウジング３１を用いることができる。

【0015】

一方、本発明に係る燃焼圧センサの製造方法は、上述した課題を解決するため、ケース部材（３１…）の先端側に有する開口部に設けた接合面（３１ａ…）に、燃焼圧が作用する受圧部材（４０…）に設けた接合面（４１ａ…）を面接触させ、接合面（３１ａと４１ａ…）同士を、溶接部（Ｊ２…）を介して接合することにより開口部を閉塞するとともに、ケース部材（３１…）に、受圧部材（４０…）から伝達される燃焼圧に基づく加圧力を信号に変換して出力する圧電素子（１０…）を収容することにより、燃焼圧センサを製造するに際し、予め、少なくとも一方の接合面（４１ａ…）における一方の縁辺側に、当該一方の接合面（４１ａ…）を他方の縁辺から一定の溶接深さ（ｔ…）に限定し、かつ対向する他方の接合面（３１ａ…）に対して所定の隙間を形成する所定の逃げ部（９０…）を設けるとともに、溶接時に、少なくとも限定した接合面（４１ａ…）を全て含み、かつ逃げ部（９０…）に接した接合面（４１ａ…）における溶接部（Ｊ２…）の幅が隙間より大きくなるように、一方の接合面（４１ａ…）における他方の縁辺から溶接を行うことを特徴とする。

【0016】

この場合、発明の好適な態様により、受圧部材（４０…）又はケース部材（３１…）の少なくとも一方には、一方の縁辺から突出する突起部（３１ｂ…）を形成し、接合時に、当該突起部（３１ｂ…）により逃げ部（９０…）を覆うことができる。また、溶接には、溶接ビーム４００…を用いることができる。この際、溶接ビーム４００…の強さを設定するに際しては、少なくとも溶接部（Ｊ２…）の深さが、設定した溶接深さｔ…を超える強さを設定することが望ましい。

【発明の効果】

【0017】

このような本発明に係る燃焼圧センサ（５，５Ａ…）及びその製造方法によれば、次のような顕著な効果を奏する。

【0018】

（１） 本発明に係る燃焼圧センサ（５，５Ａ…）は、少なくとも一方の接合面（４１ａ…）における一方の縁辺側に、当該一方の接合面（４１ａ…）を他方の縁辺から一定の溶接深さｔ…に限定し、かつ対向する他方の接合面（３１ａ…）に対して所定の隙間を形成する所定の逃げ部（９０…）を設けるとともに、一方の接合面（４１ａ…）における他方の縁辺から、少なくとも限定した接合面（４１ａ…）を全て含む溶接部（Ｊ２…）を設けてなるため、溶接深さｔ…を全ての溶接位置において一定にすることができる。この結果、受圧部材（４０…）の有効受圧径を一定にすることが可能となり、感度ズレや有効感度のバラツキを抑制した高精度の圧力信号を得ることができ、検出精度及び信頼性の高い燃焼圧センサ（５，５Ａ…）を提供できる。

【0019】

（２） 本発明に係る燃焼圧センサの製造方法は、予め、少なくとも一方の接合面（４１ａ…）における一方の縁辺側に、当該一方の接合面（４１ａ…）を他方の縁辺から一定の溶接深さｔ…に限定し、かつ対向する他方の接合面（３１ａ…）に対して所定の隙間を形成する所定の逃げ部（９０…）を設けるとともに、溶接時に、一方の接合面（４１ａ…）における他方の縁辺から溶接することにより、少なくとも限定した接合面（４１ａ…）を全て含む溶接部（Ｊ２…）を設けるようにしたため、上述した燃焼圧センサ（５，５Ａ…）を容易かつ確実に製造することができる。

【0020】

（３） 好適な態様により、逃げ部（９０…）を、受圧部材（４０…）又はケース部材（３１…）の少なくとも一方に形成した段差部（４１ｂ…）により設ければ、一定の溶接深さｔ…を確保するに際し、切削等の少ない製造工数により容易に実施できる。

【0021】

（４） 好適な態様により、受圧部材（４０…）又はケース部材（３１…）の少なくとも一方に、一方の縁辺から突出形成することにより逃げ部（９０…）を覆う突起部（３１ｂ…）を設ければ、溶接スパッタの飛散を逃げ部（９０…）内のみに留めることができるため、圧力検出部内に飛散した溶接スパッタによる活電部の絶縁不良など、溶接スパッタに起因して発生する不良を排除できる。

【0022】

（５） 好適な態様により、本発明に係る燃焼圧センサ（５，５Ａ…）は、受圧部材（４０…）に、燃焼圧が作用するダイアフラム４０を用いるとともに、ケース部材（３１…）に、当該ダイアフラム４０の外周に沿った接合面４１ａに対して接合する接合面３１ａを有する円筒形状のハウジング３１を用いることができる。即ち、本発明に係る燃焼圧センサ（５，５Ａ…）は、内燃機関の燃焼室に単独で装着できる形態の燃焼圧センサとして構成できるなど、汎用性及び応用性の高い燃焼圧センサ（５，５Ａ…）及びその製造方法として提供できる。

【0023】

（６） 好適な態様により、溶接に、溶接ビーム４００…を用いれば、本発明における溶接部（Ｊ２…）を設けるに際し、最適な形態として実施できる。

【0024】

（７） 好適な態様により、溶接に、溶接ビーム４００…を用いれば、溶接深さｔ…を超える強さ（溶接能力）に設定する条件などにも柔軟に対応でき、溶接工程の最適化を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の第１実施形態を適用する内燃機関の概略構成図、

【図2】図１中のＡ領域の拡大図、

【図3】第１実施形態に係る燃焼圧センサの分解斜視図、

【図4】第１実施形態に係る燃焼圧センサの断面図、

【図5】第１実施形態に係る実施例１の燃焼圧センサの一部を示す断面図、

【図6】図５中のＤ領域の抽出拡大図、

【図7】第１実施形態に係る実施例２の燃焼圧センサの一部を示す断面図、

【図8】図７中のＦ領域の抽出拡大図、

【図9】第１実施形態に係る実施例３の燃焼圧センサを示す部分断面図、

【図10】図９中のＧ領域の抽出拡大図、

【図11】第１実施形態に係る実施例４の燃焼圧センサの部分断面図、

【図12】図１１中のＨ領域の抽出拡大図、

【図13】本発明の第２実施形態を適用する内燃機関の概略構成図、

【図14】図１３中のＢ領域の抽出拡大図、

【図15】図１４に示す圧力検出部を機能部品（インジェクタ）に装着する際の説明用斜視図、

【図16】図１５に示す圧力検出部の分解斜視図、

【図17】第２実施形態に係る実施例５の燃焼圧センサの部分断面図、

【図18】図１７中のＩ領域の抽出拡大図、

【図19】第２実施形態に係る実施例６の燃焼圧センサの部分断面図、

【図20】図１９中のＭ領域の抽出拡大図、

【図21】第２実施形態に係る実施例７の燃焼圧センサの部分断面図、

【図22】図２１中のＫ領域の抽出拡大図、

【図23】背景技術に係る圧力センサの構成を示す概要断面図、

【図24】図２３に示すＬ領域の拡大図、

【符号の説明】

【0026】

（５，５Ａ…）：燃焼圧センサ，（１０…）：圧電素子，（３１…）：ケース部材，３１：ハウジング，（３１ａ…）：ケース部材の接合面，３１ａ：ハウジングの接合面，（３１ｂ…）：突起部，（４０…）：受圧部材，４０：ダイアフラム，（４１ａ…）：受圧部材の接合面，４１ａ：ダイアフラムの接合面，（４１ｂ…）：段差部，（９０…）：逃げ部，（Ｊ２…）：溶接部，ｔ…：溶接深さ，５０１：内燃機関，５１１Ａ：外側筺体，５１１ａ：外側筺体の接合面，５１２Ａ：内側筺体，５１２ａ：内側筺体の接合面，５１４Ａ：受圧リングブロック，５１４ａ：受圧リングブロックの接合面，４００…：溶接ビーム

【発明を実施するための最良の形態】

【0027】

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、例示する実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための燃焼圧センサの例示であり、例示の構成に限定されるものではない。特に各実施形態に記載する寸法、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限定する趣旨ではなく単なる説明例である。また、同一部品（同一構成要素）には同一の名称，符号を付すことにより適宜詳細な説明は省略する。

【0028】

最初に、本実施形態の概要について説明する。本実施形態に係る燃焼圧センサは、燃焼圧を受圧する受圧部材と受圧部材及び圧力検出部を保持するケース部材との接合の改良に関するものである。本実施形態に係る溶接構造によれば、溶接深さを一定にすることができるとともに、溶接スパッタの飛散を防止して圧力検出部の活電部への絶縁不良などの不具合を排除できる。例示する第１実施形態は、内燃機関の燃焼室に単独で付設する形態、所謂シリンダ型の燃焼圧センサにおける溶接部を対象とするものであり、他方、例示する第２実施形態は、インジェクタや点火プラグ等の機能部品に装着して燃焼室に付設する形態、所謂リング型の燃焼圧センサにおける溶接部を対象とするものである。

【第１実施形態】

【0029】

まず、第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る燃焼圧センサ５を一例として示す一般的な内燃機関１に組み込んだ状態を示すとともに、図２は、図１のＡ領域の拡大図を示す。

【0030】

内燃機関１は、シリンダ２ａを含むシリンダブロック２と、このシリンダ２ａ内を往復動するピストン３と、シリンダヘッド４とから構成され、燃焼室Ｃが形成されている。また、内燃機関１は、ガソリンエンジンの場合、通常、シリンダヘッド４に装着されて燃焼室Ｃ内の混合気を爆発させるための点火プラグ（図示なし）と、シリンダヘッド４に装着されて燃焼室Ｃ内に燃料を噴射するインジェクタ（図示なし）とを備えている。

【0031】

シリンダヘッド４には、本実施形態に係る燃焼圧センサ５を装着する燃焼室Ｃと外部とを連通する連通孔４ａを有し、この連通孔４ａに燃焼圧センサ５を取り付ける。この場合、燃焼圧センサ５は、シリンダヘッド４との間に介在し、燃焼室Ｃ内の気密を保つためのシール部材７とともに、連通孔４ａに形成したネジによって固定する。また、内燃機関１には、燃焼圧センサ５が検出した圧力信号を伝送するための伝送ケーブル８と、送られた圧力信号を処理し、内燃機関１に所定の制御信号を送る制御装置６を備えている。

【0032】

次に、燃焼圧センサ５をシリンダヘッド４に取り付ける際の具体的な構造について、図２を参照して説明する。図２中、４ａは、シリンダヘッド４に形成した燃焼室Ｃと外部とを連通する前述した連通孔を示す。連通孔４ａの形状は、燃焼室Ｃ側から、第１の孔部４ｂと、第１の孔部４ｂの孔径から徐々に径が拡大している傾斜部４ｃと、第１の孔部４ｂの孔径よりも大きい第２の孔部４ｄとを有する。第２の孔部４ｄを形成する周囲の孔壁には雌ネジ部４ｅを形成し、燃焼圧センサ５の筐体に形成した雄ネジをネジ込むことにより、第１のシール部材７１を介して締め付け固定する。

【0033】

燃焼圧センサ５は、その先端の圧力検出部１００が受圧部となり、燃焼室Ｃに臨む位置にダイアフラム４０を配する。この際、燃焼圧センサ５の圧力検出部１００の突き当て部とシリンダヘッド４に形成した連通孔４ａの傾斜部４ｃとの間には、第２のシール部材７２を介在させている。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、シリンダヘッド４の外側部には、信号処理部２００を配したコネクタ部２３３を備える。コネクタ部２３３は、コネクタ８ａ及び圧力信号を伝送する伝送ケーブル８を介して制御装置６に接続する。なお、コネクタ８ａに設けたフックをコネクタ部２２３に形成した孔２３３ａに係合しロックする。

【0034】

次に、第１実施形態に係る燃焼圧センサの構成について、図３及び図４を参照して具体的に説明する。なお、図３中、左側に位置するダイアフラム４０側が燃焼圧センサ５の先端側となり、右側に位置する信号処理部２００側が燃焼圧センサ５の後端側となる。

【0035】

燃焼圧センサ５は、燃焼室Ｃ内に発生する燃焼圧を電気信号に変える圧電素子を有する圧力検出部１００と、この圧力検出部１００からの信号を伝達し処理する信号処理部２００を備える。図３中、ダイアフラム４０を有する圧力検出部１００を保持する部材は筐体３２となる。この筐体３２は、外部に、シリンダヘッド４に固定するためのネジ部及び六角ナット部を有するとともに、他方、内部には、貫通孔を有し、回路基板部２１を収容する絶縁部材２３の先端部を収容する。また、絶縁部材２３の内部に形成した貫通孔には圧力検出部１００との電気的接続を行う伝導部材２２を収容する。さらに、筐体３２の先端側の孔には圧力検出部１００を挿入し、筐体３２に対して溶接により固定する。後端側の孔には回路基板部２１を収容する絶縁部材２３の先端側を、回路基板部２１とともに挿入した保持部材３００を挿入し、筐体３２の後端側の溝に加締めることにより固定する。この際、Ｏリング２４を絶縁部材２３の溝部に挿入することにより回路基板部２１の密閉を保つことができる。

【0036】

一方、図４に示すように、伝導部材２２の先端側は、後述するコイルスプリングにより圧力検出部１００と電気的に接続するとともに、後端側では伝導部材２２の接続部２２ｂを回路基板部２１のパターン部にハンダ付けすることにより電気的に接続し、かつ固定する。また、第１の接続ピン２１ｂを回路基板部２１に接続し、回路基板部２１を筐体３２に接地する。さらに、３つの第２の接続ピン２１ｃを回路基板部２１のパターン部にハンダ付けし、この接続ピン２１ｃをコネクタ８に挿入する（図２参照）。これにより、基板回路部２１と制御装置６を電気的に接続する。

【実施例1】

【0037】

次に、第１実施形態の実施例１に係る燃焼圧センサ５Ａの構成について、図５及び図６を参照して説明する。

【0038】

図５は、図４の圧力検出部１００の拡大図を示す。圧力検出部１００は、この圧力検出部１００の枠体となるハウジング３１と、このハウジング３１の先端側の開口部を塞ぐように設けて燃焼室Ｃの圧力（燃焼圧）を受けるダイアフラム４０と、このダイアフラム４０に形成した突出部４２ａの後端面４２ｃが接することにより圧力によるダイアフラム４０の変位を伝達する圧力伝達部材５０と、圧力伝達部材５０に接することにより圧力伝達部材５０から圧力（加圧力）を受けて電荷を発生する圧電素子１０と、この圧電素子１０を支持し、かつ発生した電荷を電気信号として受ける第２の電極部５５と、この第２の電極部５５を支持し、かつ絶縁する絶縁リング６０と、この絶縁リング６０を支持する支持部材６５と、一端を圧力伝達部材５０に固定するとともに、他端を支持部材６５に固定することにより、固定部間が筒状部よりなる加圧部材８０とから構成する。

【0039】

また、ハウジング３１の先端側には端面３１ａを形成するとともに、この端面３１ａの内周面側には、図６（ｂ）に示すように、周方向に沿ったリング状の突起部３１ｂを当該端面３１ａから突出形成する。一方、ダイアフラム４０は、円筒状の円筒状部４１と、その内側に形成された内側部４２とを有する。円筒状部４１の後端側に形成された端面（接合面）４１ａは、ハウジング３１の先端側に形成した端面（接合面）３１ａに当接する。この端面４１ａの中心側には、図６（ｂ）に示すように、先端側に凹んだ切欠状となり、かつ周方向に沿ったリング状の段差部４１ｂを形成する。これにより、端面４１ａの径方向における実質的な幅寸法、即ち、溶接距離はｔとなる。なお、内側部４２は、円筒状部４１における先端側の開口を塞ぐように設けた円盤状の薄肉部材となり、中央部に後端面から圧電素子１０側に突出する突出部４２ａを設ける。また、内側部４２の、先端側の中央部には凹部４２ｂを有する。

【0040】

次に、圧力検出部１００を製造する際における溶接方法について、図５及び図６を参照して説明する。なお、図６（ａ）は図５のＤ領域の拡大図、図６（ｂ）、（ｃ）は、図６（ａ）のＥ領域の拡大図を示す。

【0041】

圧力検出部１００は、各溶接部を所定の順番により、かつ所定の方法により溶接し、固定することにより、所定の性能を得ることができる。図５において、各溶接部Ｊ１…を●印により示す。この●印は溶接の形を表すものではなく、単に溶接の位置を示すものである。また、溶接は、レーザ溶接方式を用いることにより、一周（全周）にわたって連続的に溶接し、溶接面を封止する。この溶接方法については、後述する他の実施例においても同様に適用できる。

【0042】

まず、溶接部Ｊ１の溶接を行う。この場合、支持部材６５の後端側から加圧部材８０の筒状部を通す。この際、支持部材６５の外周に形成したリング状の突起６５ａに対して、加圧部材８０の内周に形成したリング状の突起８０ａが掛止するまで押し込む。支持部材６５に形成した突起６５ａの外径は対応する加圧部材８０の内径よりも大きく形成し、所謂しまりばめにより嵌合（圧入）する。次に、加圧部材８０の先端側から絶縁リング６０、第２の電極部５５、圧電素子１０、圧力伝達部材５０の順で挿入する。次いで、圧電素子１０の感度及び直線性を高めるために、予荷重を作用させる。この場合、加圧部材８０の突起部８０ａと圧力伝達部材５０とに、圧電素子１０を挟み込む方向に所定の荷重を加え、加圧部材８０の先端側を圧力伝達部材５０との係合部（周面）に溶接して固定する。これにより、溶接部Ｊ１を設けることができ、圧電素子部を得ることができる。

【0043】

次に、溶接部Ｊ２，Ｊ３の溶接を行う。上述した圧電素子部は、ハウジング３１に対して組付ける。この場合、圧電素子部は、ハウジング３１の先端側から挿入し、最奥まで仮挿入しておく。次いで、ハウジング３１の接合面３１ａとダイアフラム４０の接合面４１ａを当接させる。この際、図６（ａ）に示すように、ハウジング３１の接合面３１ａに形成した突起部３１ｂに対し、ダイアフラム４０をガイドにして、所謂すきまばめにより嵌合する。そして、この状態において、接合面に対して溶接部Ｊ２の溶接を溶接ビーム４００により行う。

【0044】

図６（ｂ）に、ダイアフラム４０の接合面４１ａとハウジング３１の接合面３１ａが当接し、溶接部Ｊ２を設けた状態を示している。なお、４００は外周側からの溶接ビームを示している。溶接ビーム４００は、溶接距離ｔを少し超える深さまで到達するように設定している。この場合、ダイアフラム４０の接合面４１ａには、段差部４１ｂを形成したため、ダイアフラム４０とハウジング３１を当接させた際には、接合面３１ａと段差部４１ｂにより、逃げ部９０の隙間が形成される。これにより、ダイアフラム４０とハウジング３１の溶接部Ｊ２は、溶接距離ｔ以上には進行しない。

【0045】

また、図６（ｃ）は溶接ビーム４００が、さらに深く到達した状態を示している。この場合であっも、逃げ部９０の存在により、溶接部Ｊ２は溶接距離ｔ以上は進まないことを示している。

【0046】

このように、溶接深さを設定するに際し、熱慣性などの影響を考慮し、最低でも溶接距離ｔ以上になるように選定すれば、溶接深さとなる溶接距離ｔを一定に保つことが可能となる。しかも、ハウジング３１の接合面３１ａに設けた突起部３１ｂはダイアフラム４０に設けられた段差部４１ｂを挟み溶接部Ｊ２に対向するように形成してあるため、溶接時に発生する溶接スパッタ９５の飛散を阻止し、逃げ部９０内に保持する機能を発揮するため、圧電素子のある空間に飛散する不具合を回避できる副次的効果もある。

【0047】

次いで、ハウジング３１内に仮挿入されていた圧電素子部を、図５に示すように、支持部材６５の後端面側から先端面側に向けて所定の荷重をかける。そのとき、ダイアフラム４０の内側部４２の変位量を測定することにより、ダイアフラム４０の突出部４２ｃと圧力伝達部材５０の突当て面５０ａが当接し、所定量変位したところでハウジング３１と支持部材６５の溶接を前述した溶接ビーム４００により行う。これにより、溶接部Ｊ３を設けることができ、圧力検出部１００を得ることができる。

【0048】

次に、溶接部Ｊ４の溶接を行う。圧力検出部１００は、図５に示すように、筐体３２の先端側の内周部に嵌合するが、この際、第２の電極部５５の突出部５５ａにコイルスプリング７０を係合することにより、伝導部材２２の孔部２２ａに圧縮した状態で組み込む。なお、伝導部材２２は、絶縁部材２３の孔に嵌合した状態で絶縁部材２３の先端部２３ａが支持部材６５の後端側の孔に嵌合する。この状態で、圧力検出部１００のリング状の突起部と筐体３２の先端側の端面の溶接を前述した溶接ビーム４００により行う。これにより、溶接部Ｊ４を設けることができ、圧力検出部１００と信号処理部２００とが電気的に接続され、燃焼圧センサ５Ａが完成する。

【0049】

このように、実施例１に係る燃焼圧センサ５Ａは、基本構造として、少なくとも、先端側に接合面３１ａを有する開口部を設けたハウジング３１と、ハウジング３１の接合面３１ａに面接触することにより当該開口部を閉塞する接合面４１ａを有し、かつ燃焼圧が作用するダイアフラム４０と、接合面３１ａと４１ａ同士を接合する溶接部Ｊ２と、ハウジング３１に収容し、ダイアフラム４０から伝達される燃焼圧に基づく加圧力を信号に変換する圧電素子１０とを備えるとともに、本発明に従って、少なくとも一方の接合面４１ａにおける一方の縁辺側に、当該一方の接合面４１ａを他方の縁辺から一定の溶接深さｔに限定し、かつ対向する他方の接合面３１ａに対して所定の隙間を形成する所定の逃げ部９０を有するとともに、一方の接合面４１ａにおける他方の縁辺から、少なくとも限定した接合面４１ａを全て含む溶接部Ｊ２を設けたものである。

【0050】

次に、燃焼圧センサ５Ａにおける、電気的な接続構成及び動作について、図４及び図５を参照して説明する。

【0051】

図５において、圧電素子１０の先端側の端面１０ａは、金属製の圧力伝達部材５０及び金属製のダイアフラム４０を介して金属製のハウジング３１に対して電気的に接続される。また、図４の信号処理部２００において、第１の接続ピン２１ｂの一方は、回路基板部２１にハンダ付けされるとともに、他方は、金属製の筐体３２に設けられたピン用孔部に圧入される。これにより、回路基板部２１のＧＮＤは筐体３２に接地される。なお、筐体３２とハウジング３１は、前述した溶接部Ｊ４を介して接合したため、電気的に接続されている。

【0052】

一方、圧電素子１０の後端側の端面は、金属製の第２電極部５５及びその突出部５５ａからコイルスプリング７０、金属製の伝導部材２２を介して回路基板部２１に半田付けされ、電気的に接続される。また、第２電極部５５及び突出部５５ａは絶縁体よりなる絶縁リング６０により、周囲の支持部材６５からは電気的に絶縁されるとともに、加圧部材８０の内周面からも離れているため、電気的に絶縁される。そして、燃焼圧センサ５Ａをシリンダヘッド４に装着した際は、筐体３２はシリンダヘッド４の連通孔４ａに形成した雌ネジ部４ｅを通してシリンダヘッド４に電気的に接続され、更に車体に接地される。

【0053】

これにより、内燃機関１が運転状態となり、燃焼室Ｃ内に燃焼圧が発生すれば、この燃焼圧は、燃焼圧センサ５Ａの先端のダイアフラム４０に作用し、この作用に基づく変位が圧力伝達部材５０を介して圧電素子１０に伝達される。この結果、燃焼圧に応じた電荷が発生する。そして、圧電素子１０に発生した電荷は回路基板部２１に供給され、回路基板部２１にて増幅処理がなされ、その電荷に応じた電圧が第２の接続ピン２１ｃ、伝送ケーブル８を介して制御装置６に供給される。

【0054】

よって、第１実施形態としての実施例１に基づく燃焼圧センサ５Ａによれば、燃焼室Ｃに単独で装着する形態の燃焼圧センサにおいて、ダイアフラム４０の接合面４１ａ上に段差部４１ｂを設けたため、ダイアフラム４０とハウジング３１が当接しない逃げ部９０を設けることができる。この結果、逃げ部９０により溶接深さ（溶接距離ｔ）を周方向に沿って一定にすることができるため、ダイアフラム４０の有効受圧径を一定にすることができ、感度ズレを抑制した高精度の圧力信号を確保できる燃焼圧センサ５Ａを提供できる。

【0055】

また、ハウジング３１の逃げ部９０を挟み、溶接部Ｊ２と対向した位置に突起部３１ｂが存在するため、溶接スパッタ９５の飛散を阻止し、圧力検出部内の活電部への絶縁不良などの不具合を排除できるとともに、加えて、ダイアフラム４０と圧力伝達部材５０の当接部に対する溶接スパッタ９５の飛散を防止し、当該当接部の摩耗劣化を抑制できるなど、信頼性の高い燃焼圧センサ５Ａとして提供できる。

【0056】

なお、レーザ等の溶接ビーム４００の強さは、熱慣性等の影響を考慮し、最低でも溶接深さがハウジング３１とダイアフラム４０の溶接距離ｔを越えるように設定することが望ましい。実施例１では、ハウジング３１に突起部３１ｂを設け、ダイアフラム４０に段差部４１ｂを設けた場合を示したが、次に示すように、突起部３１ｂをダイアフラム４０に設け、段差部４１ｂをハウジング３１に設けてもよい。さらに、突起部３１ｂと段差部４１ｂの双方をハウジング３１とダイアフラム４０の一方のみ或いは双方に設けることも可能である。

【実施例2】

【0057】

次に、第１実施形態の実施例２に係る燃焼圧センサ５Ｂについて、図７及び図８を参照して説明する。

【0058】

図７は燃焼圧センサ５Ｂの圧力検出部１００の断面図、図８は図７中のＦ領域の拡大図をそれぞれ示す。図７に示す燃焼圧センサ５Ｂは、上述した実施例１に係る燃焼圧センサ５Ａに示すダイアフラム４０側の接合面の構成に加え、ハウジング３１の接合面３１ａにも段差部４１ｂと同様の段差部３１ｃを設けた点が異なる。なお、その他の基本的な構成及び組立手順は実施例１と同じになるため、同一部品（同一構成要素）には同一番号を付し、重複する説明の一部は省略する。なお、同一番号は、同一部品，同一構成要素に付したものであり、番号に添えたアルファベット「Ｂ」は実施例２を示している。因に、実施例１では「Ａ」を付している。

【0059】

これにより、図８に示すように、ハウジング３１側の接合部３１ａにも段差部３１ｃが形成されるため、ダイアフラム４０に形成した前述の段差部４１ｂと組合わさることにより、ダイアフラム４０とハウジング３１間に、図８に示すような逃げ部９０を形成できる。したがって、実施例２の燃焼圧センサ５Ｂでは、実施例１の逃げ部９０に対して略２倍に拡大できるため、逃げ部９０による溶接深さ（溶接距離ｔ）を一定にする効果をより確実にすることができる。

【実施例3】

【0060】

次に、第１実施形態の実施例３に係る燃焼圧センサ５Ｃについて、図９及び図１０を参照して説明する。

【0061】

図９は燃焼圧センサ５Ｃの圧力検出部１００の断面図、図１０は図９中のＧ領域の拡大図をそれぞれ示す。燃焼圧センサ５Ｃは、前述した実施例１に係る燃焼圧センサ５Ａに対して、前述した突起部３１ｂと同様の突起部４１ｃをダイアフラム４０側に設けた点が異なる。その他の基本的な構成は、実施例１と同じになるため、同一部品（同一構成要素）には同一番号を付し、重複する説明の一部は省略する。なお、同一番号は、同一部品，同一構成要素に付したものであり、番号に添えたアルファベット「Ｃ」は実施例３を示している。

【0062】

これにより、図１０に示すように、ダイアフラム４０の円筒状部４１は、ハウジング３１への当接面４１ａ及び段差部４１ｂに加えて突起部４１ｃを備える。一方、この突起部４１ｃに対応して、ハウジング３１の内径側には切り欠き部３１ｄを設け、ダイアフラム４０の突起部４１ｃがオーバーラップするように構成している。したがって、実施例３に係る燃焼圧センサ５Ｃも前述した実施例１に係る燃焼圧センサ５Ａと同様の効果を得ることができる。

【実施例4】

【0063】

次に、第１実施形態の実施例４に係る燃焼圧センサ５Ｄについて、図１１及び図１２を参照して説明する。

【0064】

図１１は燃焼圧センサ５Ｄの圧力検出部１００の断面図、図１２は図１１中のＨ領域の拡大図をそれぞれ示す。図１１に示す燃焼圧センサ５Ｄは、前述した実施例１に係る燃焼圧センサ５Ａに対して、ダイアフラム４０と圧力伝達部材５０を一体化し、この２つの部材の機能が一つとなったダイアフラム４５を用いた点が異なる。

【0065】

したがって、図１２に示すように、ダイアフラム４５の円筒状部４１の接合面４１ａ、段差部４１ｂの構成、ハウジング３１の接合面３１ａ及び突起部３１ｂの構成は、実施例１と同じになる。また、溶接方法についても同様であり、逃げ部９０及び突起部３１ｂを有すため、実施例１に係る燃焼圧センサ５Ａの場合と同様の効果を得ることができる。燃焼圧センサ５Ｄにおける基本的な構成及び組立手順は実施例１と同じになるため、同一部品（同一構成要素）には同一番号を付し、重複する説明の一部は省略する。なお、同一番号は、同一部品，同一構成要素に付したものであり、番号に添えたアルファベット「Ｄ」は実施例４を示している。

【第２実施形態】

【0066】

次に、第２実施形態について説明する。図１３は、第２実施形態に係る燃焼圧センサ５を一例として示す一般的な内燃機関１に組み込んだ状態を示すとともに、図１４〜図１６は、第２実施形態に係る燃焼圧センサ５０８の構造を示す。

【0067】

図１３は、内燃機関５０１の概略構成図、図１４は、図１０中Ｂ領域の部拡大図をそれぞれ示す。第２実施形態に係る燃焼圧センサ５０８は、燃焼室Ｃに付設されるインジェクタや点火プラグなどの機能部品と一体に組合わせた形態の燃焼圧センサである。

【0068】

図１３は、第２実施形態に係る燃焼圧センサ５０８を備えるインジェクタユニット５０６を装着した内燃機関５０１を示す。この内燃機関５０１は、シリンダ５０２ａを有するシリンダブロック５０２と、ピストン５０３と、シリンダヘッド５０４とから構成し、内部に燃焼室Ｃを備えている。内燃機関５０１は、ガソリンエンジンの場合、シリンダヘッド５０４に付設することにより、燃焼室Ｃ内に燃料を噴射するインジェクタユニット５０６と、シリンダヘッド５０４に付設して燃焼室Ｃ内の混合気を燃焼させる一点鎖線により略記した点火プラグ５０５を備える。また、インジェクタユニット５０６は、インジェクタ５０７の先端部に一体的に設けた燃焼圧センサ５０８を備えている。

【0069】

次に、インジェクタユニット５０６をシリンダヘッド５０４に付設する構造について、図１４を参照して説明する。図１４において、シリンダヘッド５０４には、インジェクタユニット５０６を付設するための燃焼室Ｃと外部とに連通する連通孔５０４ａを有する。この連通孔５０４ａは、燃焼室Ｃ側から第１の孔部５０４ｂと、第１の孔部５０４ｂの孔径よりも大きい第２の孔部５０４ｃと、第２の孔部５０４ｃの孔径よりも大きい第３の孔部５０４ｄとを有する。そして、インジェクタユニット５０６は、連通孔５０４ａに貫通した状態で取り付け、第１の孔部５０４ｂの燃焼室Ｃの近くに燃焼圧センサ５０８が位置するように構成し、燃焼圧センサ５０８の外径は、第１の孔部５０４ｂの孔径よりも少し小さくしている。

【0070】

また、第２の孔部５０４ｃにはインジェクタユニット５０６の胴体部５０６ａがガスケット５６０を介して挿入し、所謂すきまばめにより嵌合する。この際、第３の孔部５０４ｄにはインジェクタユニット５０６のフランジ部５０６ｂが配される。インジェクタユニット５０６は、シリンダヘッド５０４の外側に設けたクランプ装置（図示なし）によりフランジ部５０６ｂの上面がクランプされ、ガスケット５６０は圧縮される。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性が保たれる。さらに、インジェクタユニット５０６は、図１４に示すように、先端部外周に取り付けた燃焼圧センサ５０８により検出された圧力信号を外部に伝送するための、接続用の電気コネクタ部５７０と、インジェクタ５０７に燃料を供給するための燃料コネクタ部５８０を備える。

【0071】

他方、内燃機関５０１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７００と、処理した信号を受け取り、内燃機関に所定の制御信号を送るための制御装置６００を備える。

【0072】

次に、第２実施形態に係る燃焼圧センサ５０８の構成について、図１５及び図１６を参照して説明する。なお、図１５は燃焼圧センサ５０８をインジェクタ５０７に装着する構成を示し、図１６は燃焼圧センサ５０８の分解斜視図を示す。

【0073】

図１５は、インジェクタ５０７の先端部にリング型の燃焼圧センサ５０８が装着する様子を示しているが、装着後は、両者の接合部が溶接されることにより、一体化されたインジェクタユニット５０６として構成される。一方、図１６において、第２実施形態に係る燃焼圧センサ５０８は、燃焼室Ｃ内に発生する燃焼圧を電気信号に変える圧電素子を有する圧力検出部５１０と、圧力検出部５１０からの信号を伝達する伝送ユニット５５０を備える。なお、以下の説明において、図１６の図中左に位置する受圧リングブロック５１４側は、燃焼圧センサ５０８の先端側となり、図中右側の伝送ユニット５５０側は、燃焼圧センサ５０８の後端側となる。

【実施例5】

【0074】

次に、第２実施形態となる実施例５に係る燃焼圧センサ５０８Ａ及びこの燃焼圧センサ５０８Ａを装着したインジェクタユニット５０６Ａの構成について、図１７及び図１８を参照して説明する。

【0075】

図１７は燃焼圧センサ５０８Ａをインジェクタ５０７に組込んだインジェクタユニット５０６Ａの断面図、図１８は、図１７中のＩ領域の拡大図をそれぞれ示す。

【0076】

燃焼圧センサ５０８Ａは、図１７に示すように、圧力を検出する機能を備えた圧力検出部５１０Ａと、圧力検出部５１０Ａにより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５５０を備える。圧力検出部５１０Ａは、全体として円筒形状を有し、内側の開口部５１０ａには、インジェクタ５０７の先端部を収容する。これにより、インジェクタ５０７の先端部は、圧力検出部５１０Ａの開口部５１０ａを前端面側から後端面側に貫通する（図１６参照）。

【0077】

また、伝送ユニット５５０は、前端面側における接続端子５５２の端部を圧力検出部５１０Ａ内に収容するとともに、後端面側における伝送電線５５１をインジェクタ５０７に設けた信号線用の導孔を通してインジェクタ５０７の電気コネクタ部５７０に接続する（図１４参照）。そして、接続端子５５２の後端部と伝送電線５５１の先端面側の導体部は、接続パイプ５５３を加締めることにより電気的に接続する。伝送ユニット５５０は、さらに、接続端子５５２を押圧して電気的に接続するコイルスプリング５５６と、接続端子５５２をガイドして絶縁する位置決めチューブ５５５と、接続パイプ５５３周辺を封止するＯリング５５７とを備える。

【0078】

一方、圧力検出部５１０Ａは、円筒形状を有するフロント外側筐体５１１Ａと、円筒状の形状を有するフロント内側筐体５１２Ａと、円筒形状を有するリア筐体５１３と、環状の形状を有する受圧リングブロック５１４Ａとを備える。これにより、フロント外側筐体５１１Ａ、フロント内側筐体５１２Ａ、リア筐体５１３及び受圧リングブロック５１４Ａを組み立てた後に、各溶接部を介して結合することにより、圧力検出部５１０Ａにおける全体としての筐体機能を有する。さらに、受圧リングブロック５１４Ａは、図１８に示すように、燃焼室Ｃ側に露出することにより燃焼室からの燃焼圧を受ける受圧部５１４ｄと、受圧部の背面側において受圧部５１４ｄが受けた圧力（変位）を圧力伝達リング５１５に伝達する伝達部５１４ｅとを一体化して構成する。

【0079】

また、圧力検出部５１０Ａには、これらフロント外側筐体５１１Ａ、フロント内側筐体５１２Ａ、リア筐体５１３及び受圧リングブロック５１４Ａによって囲まれる内部空間５１０ｂを形成する。そして、この内部空間５１０ｂに、受圧リングブロック５１４Ａからの圧力を後端面側に伝達する圧力伝達リング５１５と、圧力伝達リング５１５から伝達した圧力を電荷信号に変換する圧電素子群とを配設する。なお、圧電素子群は、圧力伝達リング５１５の後端面側において円周方向に６０°間隔で配し、第１の圧電素子５１６〜第６の圧電素子５１６を備えている（図１６参照）。さらに、各圧電素子５１６…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ため、各圧電素子５１６…の電荷は加算されて出力する。また、図１６において圧力検出部５１０Ａには、上述した各圧電素子５１６…の間にスペーサ５１７…が円周方向に６０°間隔により配設する。

【0080】

次に、実施例５に係る圧力検出部５１０Ａを製造する際における溶接方法について、図１７及び図１８を参照して説明する。

【0081】

圧力検出部５１０Ａは、各溶接部を所定の順番により、かつ所定の方法により溶接し、固定することにより、所定の性能を得ることができる。

【0082】

まず、圧力検出部５１０Ａの予荷重の付与と溶接構造について、図１７を参照して説明する。図１７において、フロント外側筐体５１１Ａとフロント内側筐体５１２Ａからなるハウジングユニット（以下の説明において、フロント外側筐体５１１Ａとフロント内側筐体５１２Ａをユニットとして扱う場合はハウジングユニットと呼ぶ）に対して受圧リングブロック５１４Ａを嵌め合わせ、それぞれの接合面を外側及び内側から溶接する。この場合、外側から溶接することにより溶接部Ｊ１設けるとともに、内側から溶接することにより溶接部Ｊ２を設ける。溶接するに際しては、フロント外側筐体５１１Ａとフロント内側筐体５１２Ａからなるハウジングユニットを、治具により位置決めしておくことが望ましい。これにより、圧力検出部５１０Ａの筐体の前段部を得ることができる。

【0083】

この場合、図１８に示すように、円筒形状を有するフロント外側筐体５１１Ａの前端面には、受圧リングブロック５１４Ａを接合する接合面５１１ａを有するとともに、内部空間５１０ｂ側には、突起部５１１ｂを有する。また、同様の円筒形状を有するフロント内側筐体５１２Ａは、外径を、フロント外側筐体５１１Ａの内径よりも小さい。フロント内側筐体５１２Ａの前端面には、受圧リングブロック５１４Ａを接合する接合面５１２ａを有するとともに、内部空間５１０ｂ側には突起部５１２ｂを有する。

【0084】

さらに、受圧リングブロック５１４Ａの端部には接合面５１４ａ…と段差部５１４ｂ…を形成する。これにより、フロント外側筐体５１１Ａとフロント内側筐体５１２Ａに対して、受圧リングブロック５１４Ａを嵌め合わせた際には、フロント外側筐体５１１Ａとフロント内側筐体５１２Ａのそれぞれの接合面５１１ａと５１２ａが、受圧リングブロック５１４Ａとの接合面５１４ａ…に当接する。そして、前述した溶接ビーム４００により溶接を行うことにより、溶接部Ｊ１及び溶接部Ｊ２を設けることができる。この際、段差部５１４ｂ…により、実施例１と同様の逃げ部９０が形成されるため、実施例１の場合と同様の機能を発揮するとともに、突起部５１１ｂ及び５１２ｂも、実施例１の突起部３１ｂと同様の機能を発揮する。

【0085】

一方、前述した筐体の前段部に対しては、予め組み立てた素子ユニット５３０（図１６参照）を後端面側から組み込むとともに、更に、接続端子５５２、コイルスプリング５５６、位置決めチューブ５５５を組み込む。そして、最後に、リア筐体５１３を組み込む。この後、仮組みされた圧力検出部５１０Ａに対して、リア筐体５１３側から荷重をかけ、フロント外側筐体５１１Ａとリア筐体５１３との隙間ｓ（図１７）を監視し、所定の距離になった位置で溶接する。この場合、外側から溶接することにより溶接部Ｊ３を設けるとともに、内側から溶接することにより溶接部Ｊ４を設ける。これにより、各圧電素子５１６…は所定の予荷重を加えられた状態で溶接（固定）され、図１７に示す圧力検出部５１０Ａを得ることができる。

【0086】

次いで、インジェクタ５０７と燃焼圧センサ５０８Ａとが互いに接する２か所に溶接を行うことにより、図１７に示すように、溶接部Ｊ５を設けるとともに、溶接部Ｊ６設ける。この２ヶ所はシール部でもあり、燃焼圧センサ５０８Ａとインジェクタが一周にわたって接している。この２ヶ所を全周に沿って溶接する。これにより、接する部分が封止されるとともに、燃焼圧センサ５０８Ａとインジェクタ５０７が一体化され、図１７に示すインジェクタユニット５０６Ａが完成する。

【0087】

なお、インジェクタ５０７と燃焼圧センサ５０８Ａが溶接により封止されることにより、燃焼室Ｃ内で発生する高圧の混合ガスや燃焼ガスが、２ヶ所の溶接部から燃焼圧センサの内部へ漏れることを防止できるとともに、圧力検出部の内部空間５１０ｂに漏出することを防止できる。同時に、インジェクタ５０７に形成された信号線の導孔を経由してシリンダヘッド５０４の外側に漏れることを防ぐことができる。

【0088】

次に、インジェクタユニット５０６Ａの電気的な接続構成及び検出動作について、図１７を参照して説明する。

【0089】

図１７において、各圧電素子５１６…における後端面側の端面は、それぞれに設けたリア側電極（図示なし）を介して、リア筐体５１３に設けた接地電極層（図示なし）と電気的に接続され、接地される。他方、各圧電素子５１６…における前端面側の端面は、それぞれに設けたフロント側電極（図示なし）を介して、圧力伝達リング５１５の後端面にリング状に形成した出力電極層（図示なし）と電気的に接続される。また、圧力伝達リング５１５に設けた出力電極層は、接続端子５５２の突き当て部を介して、コイルスプリング５５６のバネ圧により接続端子５５２と電気的に接続される。さらに、接続端子５５２は、その後端面側の接続部から接続パイプ５５３を介して、伝送電線５５１における導体部と電気的に接続される。

【0090】

一方、接続端子５５２から接続パイプ５５３に至る電荷信号の伝送経路と、伝送電線５５１の導体部からインジェクタ５０７の電気コネクタ部５７０に至るまでの経路は、絶縁体で構成した位置決めチューブ５５５、封止部５５７、伝送電線５５１の樹脂絶縁層により、フロント外側筐体５１１Ａ、フロント内側筐体５１２Ａ、リア筐体５１３及びインジェクタ５０７等の金属部に対して電気的に絶縁される。また、インジェクタユニット５０６Ａは、図１３に示す内燃機関５０１のシリンダヘッド５０４における連通孔５０４ａに取り付けることにより、インジェクタ５０７の外周部に設けたフランジ部５０６ｂがクランプ（図示なし）により固定され、シリンダヘッド５０４に対して電気的に接続され、かつ車体に接地される。

【0091】

これにより、内燃機関５０１が運転状態となり、燃焼室Ｃに燃焼圧が発生すれば、この燃焼圧は燃焼圧センサ５０８Ａの先端に溶接された受圧リングブロック５１４Ａに作用し、この作用（変位）は、圧力伝達リング５１５を介して各圧電素子５１６…に伝達され、各圧電素子５１６…においては燃焼圧に応じた電荷が生じる。各圧電素子５１６…により発生した電荷は、各圧電素子５１６…における前端面側の端面から、各フロント側電極を介して、圧力伝達リング５１５に設けた出力電極層に伝送される。そして、出力電極層に伝送された電荷信号は、圧接された接続端子５５２から接続パイプ５５３を介して、伝送電線５５１の導体部に伝送される。また、導体部に伝送された電荷信号は、インジェクタ５０７の電気コネクタ部５７０を経由し、信号処理部７００に供給される。さらに、信号処理部７００に供給された電荷信号は信号処理がなされ、その電荷に応じた電圧が制御装置６００に供給される。これにより、制御装置６００は、インジェクタユニット５０６Ａを構成するインジェクタ５０７等の機能部品を含む内燃機関の各部に対する燃焼圧に応じた所定の制御を行うことができる。

【0092】

よって、第２実施形態となる実施例５に基づく燃焼圧センサ５０８Ａによれば、燃焼室Ｃに付設する機能部品であるインジェクタ５０７に装着する燃焼圧センサ５０８Ａであっても、受圧リングブロック５１４Ａと、ハウジングユニット（フロント外側筐体５１１Ａ及びフロント内側筐体５１２Ａ）が当接する接合面に、段差部５１４ｂ…による逃げ部９０…が設けられるため、溶接時における溶接深さ（溶接距離ｔ）を周方向に沿って一定、即ち、有効受圧面積を一定にすることができる。これにより、感度ズレを抑制した高精度の圧力信号を確保できる燃焼圧センサ５０８Ａ及びインジェクタユニット５０６Ａを提供できる。

【0093】

また、ハウジングユニット（フロント外側筐体５１１Ａ及びフロント内側筐体５１２Ａ）の逃げ部５１４ｂ（９０）…を挟み、溶接部Ｊ１，Ｊ２と対向した位置に突起部５１１ｂ，５１２ｂを設けたため、溶接スパッタの飛散を阻止し、圧力検出部内の活電部への絶縁不良などの不具合を排除できるとともに、加えて、受圧リングブロック５１４Ａと圧力伝達リング５１５の当接部に対する溶接スパッタの飛散を防止し、当該当接部の摩耗劣化を抑制できるなど、信頼性の高い燃焼圧センサ５０８Ａ及びインジェクタユニット５０６Ａとして提供できる。

【0094】

なお、レーザ等の溶接ビーム４００の強さは、熱慣性等の影響を考慮し、最低でも溶接深さがハウジングユニットと受圧リングブロック５１４Ａの溶接距離ｔを越えるように設定することが望ましい。

【実施例6】

【0095】

次に、第２実施形態の実施例６に係る燃焼圧センサ５０８Ｂについて、図１９及び図２０を参照して説明する。

【0096】

図１９は燃焼圧センサ５０８Ｂを装着したインジェクタユニット５０６Ｂの断面図、図２０は図１９中のＭ領域の拡大図をそれぞれ示す。実施例６に係る燃焼圧センサ５０８Ｂと前述した実施例５に係る燃焼圧センサ５０８Ａ（図１７，図１８）と異なる点は、燃焼圧センサ５０８Ｂの場合、突起部５１４ｃ…を受圧リングブロック５１４Ｂ側に設けた点にある。

【0097】

即ち、図２０に示すように、受圧リングブロック５１４Ｂとフロント外側筐体５１１Ｂ、及び受圧リングブロック５１４Ｂとフロント内側筐体５１２Ｂの各接合部において、受圧リングブロック５１４Ｂ側に、それぞれ突起部５１４ｃ…を設けたものである。

【0098】

したがって、実施例６に係る燃焼圧センサ５０８Ｂも上述した実施例５に係る燃焼圧センサ５０８Ａと同様の逃げ部９０…を設けたため、実施例５に係る燃焼圧センサ５０８Ａと同様の効果を得ることができる。その他の基本的な構成は実施例５と同じであるため、同一部品、同一構成要素には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。なお、同一番号は、同一部品，同一構成要素に付したものであり、番号に添えたアルファベット「Ｂ」は実施例６を示している。因に、実施例５では「Ａ」を付している。

【実施例7】

【0099】

次に、第２実施形態の実施例７に係る燃焼圧センサ５０８Ａについて、図２１及び図２２を参照して説明する。

【0100】

図２１は燃焼圧センサ５０８Ａを装着した点火プラグ５０５（点火プラグユニット５０９Ａ）の断面図、図２２は図２１中のＫ領域の拡大図をそれぞれ示す。実施例７に係る燃焼圧センサ５０８Ａと前述した実施例５に係る燃焼圧センサ５０８Ａ（図１７，図１８）と異なる点は、実施例７は、燃焼圧センサ５０８Ａを、点火プラグ５０５に設けたものである。即ち、図２１に示すように、機能部品としてインジェクタ５０７の替わりに点火プラグ５０５を用いたものであり、点火プラグ５０５の形状に合わせて、圧力検出部５１０Ａとの接合部の形状は異なるものの、基本の構成は同様となる。

【0101】

したがって、実施例７に係る燃焼圧センサ５０８Ａも前述した実施例５に係る燃焼圧センサ５０８Ａと同様の逃げ部９０…を設けたため、燃焼圧センサ５０８Ａを装着する対象が異なる場合であっても、実施例５に係る燃焼圧センサ５０８Ａと同様の効果を得ることができる。その他の基本的な構成は実施例５と同じであるため、同一部品、同一構成要素には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。

【0102】

第２実施形態（実施例５〜実施例７）においては、燃焼圧センサ５０８Ａ，５０８Ｂをインジェクタ５０７、点火プラグ５０６にそれぞれ装着することにより、インジェクタユニット５０６Ａ、点火プラグユニット５０９Ａを構成したが、その他、燃焼圧センサ５０８Ａ…を、グロープラグ等の様々な機能部品に装着する場合であっても、同様の逃げ部９０…を設けることにより同様に実施することができる。なお、突起部５１１ｂ，５１２ｂは、受圧リングブロック５１４Ａ側に設けてもよい。

【0103】

以上、第１実施形態（実施例１〜実施例４）及び第２実施形態（実施例５〜実施例７）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，手法等において、本発明の要旨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。

【0104】

例えば、逃げ部（９０…）は、受圧部材（４０…）又はケース部材（３１…）の少なくとも一方に形成した段差部（４１ｂ…）により設けた場合を例示したが、この段差部（４１ｂ…）の断面形状は、実施例に限定されるものではなく、本発明に係る作用効果を奏するものであれば、各種形状を適用することができる。同様に、突起部（３１ｂ…）の形状や大きさも、本発明に係る作用効果を奏するものであれば、各種形態を適用できる。また、溶接品質を確保する観点から、受圧部材（４０…）又はケース部材（３１…）の溶接のみならず、他の溶接部Ｊ１…Ｊ６に対しても同様に適用又は応用することができ、広義の技術的思想の観点からは、これらも本発明に含む概念である。溶接方式として、レーザ溶接方式を用いる例を示したが、本発明を実現できる限りにおいて、他の各種溶接方式を利用可能である。

【産業上の利用可能性】

【0105】

本発明に係る燃焼圧センサ及びその製造方法は、内燃機関における燃焼圧をはじめ、様々な燃焼圧を検出する用途に幅広く利用できる。また、燃焼圧センサは単体で利用してもよいし、インジェクタ，点火プラグ，グロープラグ等の様々な機能部品に装着して利用してもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】