WO2013147260A1

WO2013147260A1 - 圧力検出装置、圧力検出装置付き内燃機関

Info

Publication number: WO2013147260A1
Application number: PCT/JP2013/059740
Authority: WO
Inventors: 嘉彦曽我; 和生高橋; 貴之鉢村
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
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2013-10-03

Abstract

　筒状のハウジング３０と、ハウジング３０の先端側に設けられるダイアフラム４０と、ハウジング３０内の軸方向であってダイアフラム４０の後端側に配置され、ダイアフラム４０を介して作用する圧力を検知する圧電素子１０と、ハウジング３０内の軸方向であってダイアフラム４０と圧電素子１０との間にて圧電素子１０に当接して設けられ、ダイアフラム４０を介して作用する圧力を圧電素子１０に伝達する第１の電極部５０と、圧電素子１０の後端を支持する支持部材６５と、第１の電極部５０をハウジング３０の軸方向に向けて加圧するようにハウジング３０または支持部材６５に固定されることで圧電素子１０に荷重を作用させる加圧部材８０と、を備える圧力検出装置。

Description

圧力検出装置、圧力検出装置付き内燃機関

　本発明は、圧力検出装置および圧力検出装置付き内燃機関に関する。

　従来、内燃機関に装着されて燃焼室内の圧力を検出する装置として、圧電素子を圧力検出部に使用した装置が提案されている。
　例えば、特許文献１に記載された従来の圧力センサ（圧力検出装置）について説明する。尚、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。燃焼圧センサは、中空筒状に形成したハウジングの前端部にダイアフラムを封着し、ダイアフラムの後端に圧電素子を挟んで圧力伝達部材と後部電極とが配設され、そして、支持部材に支持され、所定の予圧がかけられた状態で固定されている。燃焼圧センサは燃焼室内の圧力をダイアフラムにて受圧し、圧力伝達部材を介して圧電素子に伝達し、圧電素子に発生した電荷信号をリードピン及びレセプタクルを介して検知器により検知するように構成されている。

　また、特許文献２に記載の燃焼圧センサは、ハウジングの先端部に、球状突起を有する金属性のダイアフラムを配設し、ダイアフラムの球状突起と圧力検出部との間に、セラミックス製などの応力集中を緩和させる圧力伝達部材を入れて検出部の変形や破壊を防ぐ構成となっている。

　また、特許文献３に記載の燃焼圧センサは、筒状のハウジングの前端面にダイアフラムが固定され、ダイアフラムはハウジングの前端面に固定されるフランジ部と、フランジの内周縁に沿って設けられたダイアフラム部と、ダイアフラムに連結する圧力伝達部とから構成されている。また、圧力伝達部はダイアフラムに連結する側の面が、圧力検出部に当接する側の面よりも縮径して形成されていて、圧電素子の破損を防止し燃焼圧を的確に圧力検出部に伝達する構成になっている。

特開２００５－２２７００１号公報特開２００１－７４５８２号公報特開２００９－１１５６７４公報

　ダイアフラムは、燃焼室内の圧力を受け、その圧力を圧電素子に伝達する機能を有する。このダイアフラムに、装置組立て時に後端部より圧電素子に加えられる予荷重を支持する予荷重支持機能をも持たせると、ダイアフラムの剛性を高くする必要が生じる。その結果、ダイアフラムの剛性が、燃焼圧力の受圧と圧電素子への圧力伝達機能を満足するのに必要な剛性以上に高くなり、燃焼圧力の受圧と圧電素子への圧力伝達が確度高く行われないおそれがあり、また、精度が悪化するおそれがある。

　特許文献１に記載された従来の燃焼圧センサの構造において、ダイアフラムは燃焼室内の圧力を受け、その圧力を圧電素子に伝達する機能を有する。一方、燃焼圧センサは組立時に、圧電素子に予め定められた荷重（予荷重）を加える必要がある。しかしながら従来例では、ダイアフラムが予荷重を与える機能を有している。そのため、ダイアフラムにとって燃焼圧を受圧するために必要な剛性以上の剛性を必要とし、燃焼圧の受圧と圧電素子への圧力伝達において、精度が低下してしまう恐れがあり、高精度の圧力信号を得られないという懸念があった。

　内燃機関の燃焼工程において、ノッキングなどが発生した場合に、異常燃焼とともに過大な圧力変動が発生する。しかしながら、特許文献１に記載された従来の燃焼圧センサでは、過大な圧力変動が発生したときに、ダイアフラムの球状先端を有する突起部と圧力伝達部材との当接部でバウンスが発生し、当接部が摩耗し、信頼性のある圧力信号を得られなくなるという懸念がある。又、検出素子には感度および直線性を高めるために予め定められた荷重（予荷重）をかけておく必要があるが、従来例では、ダイアフラムが予荷重を与える機能を有している。そのため、ダイアフラムにとって燃焼圧を受圧するために必要な剛性以上の剛性を必要とし、高精度の圧力信号を得られないという懸念があった。

　また、特許文献２に記載された従来の燃焼圧センサの構造において、ダイアフラムはダイアフラム部と圧力伝達部が一体構成になっていて圧力伝達部が広い面積で圧電素子に当接する構成になっている。しかしながら従来例は、ダイアフラムが予荷重を与える機能を有している。そのため、ダイアフラムにとって燃焼圧を受圧するために必要な剛性以上の剛性を必要とし、高精度の圧力信号を得られないという懸念があった。

　本発明は、燃焼圧力の受圧と圧電素子への圧力伝達を、より高確度かつ高精度に行うことができる装置を提供することを目的とする。
　また、本発明は、ダイアフラムの受圧感度を向上させ、かつ、圧電素子に高精度の予荷重を与え、高精度の圧力信号を得られる装置を提供することを目的とする。
　また、本発明は、ダイアフラムの受圧感度を向上させ、且つ、ダイアフラムと圧力伝達部材との当接部におけるバウンスと摩耗を防止し、高精度で高信頼性の圧力信号を得られる装置を提供することを目的とする。

　かかる目的のもと、本発明は、筒状のハウジングと、前記ハウジングの先端側に設けられるダイアフラムと、前記ハウジング内の軸方向であって前記ダイアフラムの後端側に配置され、当該ダイアフラムを介して作用する圧力を検知する圧電素子と、前記ハウジング内の軸方向であって前記ダイアフラムと前記圧電素子との間にて当該圧電素子に当接して設けられ、当該ダイアフラムを介して作用する圧力を当該圧電素子に伝達する圧力伝達部と、前記圧電素子の後端を支持する支持部材と、前記圧力伝達部を前記ハウジングの軸方向に向けて加圧するように前記ハウジングまたは前記支持部材に固定されることで前記圧電素子に荷重を作用させる加圧部材と、を備えることを特徴とする圧力検出装置である。

　ここで、前記ダイアフラムは中央領域にて後端側へ突出した突出部を有し、前記加圧部材は、前記圧力伝達部、前記圧電素子の外周を覆う筒状の部位と、当該筒状の部位における先端側の端部から内側へ延出するとともに中央部には前記ダイアフラムの前記突出部を通す孔が形成された延出部と、を有するとよい。これにより、圧電素子を加圧することができるとともに、ダイアフラムに燃焼圧力の受圧と圧電素子への圧力伝達機能を発揮させることができる。

　また、前記圧力伝達部が前記圧電素子に当接する部位の前記軸方向に交差する方向の面積は、前記ダイアフラムの前記突出部が当該圧力伝達部に当接する部位の当該軸方向に交差する方向の面積よりも大きいとよい。圧電素子を大きくすることなく圧電素子を破損し難くすることができる。

　そして、前記加圧部材は、一端が前記圧力伝達部に固定され他端は前記支持部材に固定され、前記二つの固定部間は筒状部よりなり、当該筒状部が荷重調整部となっているとよい。圧電素子に加える予荷重は、一端を圧力伝達部材に固定し、他端を支持部材に固定した加圧部材に予荷重を与える機能を持たせるようにしたので、ダイアフラムに予荷重を与える機能を持たせる必要がない。このため、ダイアフラムは燃焼圧を受圧し、圧力伝達部材に伝達するために必要な剛性のみを持てばよく、燃焼圧の受圧感度を向上させ、高精度の圧力信号を得ることができる。

　ここで、前記加圧部材に設けられた前記荷重調整部は薄肉状のバネ部であるとよい。加圧部材に設けられた荷重調整部を薄肉状のバネ部とすることで、高精度の予荷重を圧電素子に与えることができ、高精度の圧力信号を得ることができる。

　さらに、前記加圧部材に設けられた前記荷重調整部は蛇腹状のバネ部であるとよい。加圧部材に設けられた荷重調整部を蛇腹状のバネ部とすることで、高精度の予荷重を圧電素子に与えることができ、高精度の圧力信号を得ることができる。

　また、前記加圧部材に設けられた前記荷重調整部は複数の切り欠きと前記切り欠きの間に位置する複数の板部とからなるバネ部であるとよい。加圧部材に設けられた荷重調整部を複数の切り欠きと、切り欠きの間に位置する複数の板部とからなるバネ部とすることで、高精度の予荷重を圧電素子に与えることができ、高精度の圧力信号を得ることができる。

　そして、前記加圧部材に設けられた前記荷重調整部はコイル状のバネ部であるとよい。加圧部材に設けられた荷重調整部をコイル状のバネ部とすることで、高精度の予荷重を圧電素子に与えることができ、高精度の圧力信号を得ることができる。

　さらに、前記加圧部材に設けた前記荷重調整部が前記筒状部の中央より前記支持部材側に設けられるとよい。これにより、加圧部材に設けたバネ部が受圧部から離れた位置になるので、燃焼室の温度がバネ部に伝わり難くなる。そのため、バネ特性の熱による影響を抑制し、サイクル間温度ドリフトのような短期の温度ドリフトを抑制する効果があり、高精度の圧力信号を得ることができる。

　また、前記ダイアフラムと前記圧力伝達部は一体に構成されているとよい。ダイアフラムと圧力伝達部材を一体に構成することで、ダイアフラムと圧力伝達部材との当接部のバウンス及び摩耗を防止でき、高精度で高信頼性の圧力信号を得ることができる。

　そして、前記加圧部材は、一端が前記圧力伝達部に固定され他端は前記支持部材に固定され、当該二つの固定部間は筒状部よりなり、前記ダイアフラムと前記圧力伝達部は一体に構成されているとよい。圧電素子に加える予荷重は、一端を圧力伝達部材に固定し他端を支持部材に固定した加圧部材に予荷重を与える機能を持たせるようにしたので、ダイアフラムに予荷重を与える機能を持たせる必要がない。このため、ダイアフラムは燃焼圧を受圧し、圧力伝達部材に伝達するために必要な剛性のみを持てばよく、燃焼圧の受圧感度を向上させ、高精度の圧力信号を得ることができる。又、ダイアフラムと圧力伝達部材を一体構成としたので、ダイアフラムと圧力伝達部材との当接部のバウンスと摩耗を防止することができ、高精度で高信頼性の圧力信号を得ることができる。

　ここで、前記加圧部材に設けられた前記筒状部が荷重調整部となっているとよい。加圧部材に設けられた筒状部を荷重調整部とすることにより、より高精度の予荷重を圧電素子に与えることができ、高精度の圧力信号を得ることができる。

　また、前記加圧部材に設けられた前記荷重調整部は前記筒状部の中央より前記支持部材側に設けるとよい。加圧部材に設けたバネ部が受圧部から離れた位置になるので、燃焼室の温度がバネ部に伝わり難くなる。そのため、バネ特性への熱による影響を抑制し、サイクル間温度ドリフトのような短期の温度ドリフトを抑制することができる。これにより、高精度の圧力信号を得ることができる。

　また、他の観点から捉えると、本発明は、燃焼室内と外部とを連通する連通孔が形成されたシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドの前記連通孔に挿入可能な筒状のハウジングと、当該ハウジングの挿入方向先端側に設けられるダイアフラムと、当該ハウジングの軸方向であって当該ダイアフラムの後端側に配置され当該ダイアフラムを介して作用する圧力を検知する圧電素子と、当該ハウジング内の軸方向であって当該ダイアフラムと当該圧電素子との間にて当該圧電素子に当接して設けられ、当該ダイアフラムを介して作用する圧力を当該圧電素子に伝達する圧力伝達部と、当該圧電素子の後端を支持する支持部材と、当該圧力伝達部を当該ハウジングの軸方向に向けて加圧するように当該ハウジングまたは当該支持部材に固定されることで当該圧電素子に荷重を作用させる加圧部材とを有する圧力検出装置と、を有することを特徴とする圧力検出装置付き内燃機関である。

　本発明によれば、燃焼圧力の受圧と圧電素子への圧力伝達を、より高確度かつ高精度に行うことができる。
　また、本発明によれば、ダイアフラムの受圧感度を向上させることができる。又、加圧部材の筒状部を荷重調整部としたので、圧電素子に対して高精度に予荷重を設定でき、感度および直線性を高めることができる。この結果、高精度の圧力信号を得ることができる。
　また、ダイアフラムと圧力伝達部材を一体構成としたので、ダイアフラムと圧力伝達部材との当接部におけるバウンスと摩耗を防止することができる。これにより、高精度で高信頼性の圧力信号を得ることができる。

実施の形態に係る内燃機関の概略構成図である。図１のＡ部の拡大図である。本発明の各実施形態を適用する燃焼圧センサの分解斜視図であり、各部を要素ごとに分解している。第１の実施形態による燃焼圧センサの断面図である。図４の燃焼圧センサの圧力検出部の拡大断面図である。第２の実施形態による燃焼圧センサの断面図である。図６の燃焼圧センサの圧力検出部の拡大断面図である。図７の圧力検出部の組立手順を示す断面図である。第３の実施形態による燃焼圧センサの圧力検出部の拡大断面図である。図９の圧力検出部の組立手順を示す断面図である。第４の実施形態による燃焼圧センサの圧力検出部の拡大断面図である。第５の実施形態による燃焼圧センサの圧力検出部の拡大断面図である。第６の実施形態による燃焼圧センサの圧力検出部の拡大断面図である。第７の実施形態による燃焼圧センサの圧力検出部の拡大断面図である。第８の実施形態による燃焼圧センサの圧力検出部の拡大断面図である。第９の実施形態による燃焼圧センサの圧力検出部の拡大断面図である。第１０の実施形態による燃焼圧センサの断面図である。図１７の燃焼圧センサの圧力検出部の拡大断面図である。図１８の圧力検出部の組立手順を示す断面図である。第１１の実施形態による燃焼圧センサの圧力検出部の拡大断面図である。第１２の実施形態による燃焼圧センサの圧力検出部の拡大断面図である。第１３の実施形態による燃焼圧センサの圧力検出部の拡大断面図である。図２２の圧力検出部の組立手順を示す断面図である。

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

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

　又、内燃機関１はガソリンエンジンなどの場合、通常、シリンダヘッド４に装着されて燃焼室Ｃ内の混合気を爆発させるための点火プラグ（図示なし）と、シリンダヘッド４に装着されて燃焼室Ｃ内に燃料を噴射するインジェクタ（図示なし）とを備えているが、ここではそれらの説明を省略する。内燃機関１には燃焼室内の圧力を検出するために備えられた圧力検出装置の一例としての燃焼圧センサ５が装着されている。シリンダヘッド４には、燃焼圧センサ５を装着するための燃焼室Ｃと外部とを連通する連通孔４ａが設けられており、燃焼圧センサ５が貫通した状態で取り付けられている。

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

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

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

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

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

　本発明の各実施形態を適用する燃焼圧センサ５は燃焼室Ｃ内に発生する燃焼圧を電気信号に変える圧電素子を有する圧力検出部１００と、圧力検出部１００からの信号を処理する信号処理部２００とを備えている。尚、各部の詳細な構成については後述する実施形態の中で説明する。又、以下の説明において、図３の左端に位置するダイアフラム４０側を燃焼圧センサ５の先端側、右端側の信号処理部２００側を燃焼圧センサ５の後端側と呼び、又、ダイアフラムの中心線方向を単に中心線方向と呼ぶ。

〔第１の実施形態〕
　以下に、燃焼圧センサ５について詳述する。
　燃焼圧センサ５は、燃焼室Ｃ内の圧力を電気信号に変換する圧電素子１０を有する圧力検出部１００と、圧力検出部１００からの電気信号を処理する信号処理部２００と、信号処理部２００を保持する保持部材３００と、を備えている。この燃焼圧センサ５をシリンダヘッド４に装着する際には、圧力検出部１００の後述するダイアフラム４０の方から先に、シリンダヘッド４に形成された連通孔４ａに挿入していく。

　図４は第１の実施形態の燃焼圧センサ５の断面図であり、図５は図４の圧力検出部１００の拡大断面図である。
　先ずは、圧力検出部１００について説明する。
　圧力検出部１００は、受けた圧力を電気信号に変換する圧電素子１０と、筒状であってその内部に圧電素子１０などを収納する円柱状の孔が形成されたハウジング３０と、を備えている。以下では、ハウジング３０に形成された円柱状の孔の中心線方向を、単に中心線方向と称す。
　また、圧力検出部１００は、ハウジング３０における先端側の開口部を塞ぐように設けられて、燃焼室Ｃ内の圧力が作用するダイアフラム４０と、ダイアフラム４０と圧電素子１０との間に設けられた第１の電極部５０と、圧電素子１０に対して第１の電極部５０とは反対側に配置された第２の電極部５５と、を備えている。

　また、圧力検出部１００は、第２の電極部５５を電気的に絶縁するアルミナセラミック製の絶縁リング６０と、絶縁リング６０よりも後端側に設けられて、信号処理部２００の後述する絶縁部材２３の端部を支持する支持部材６５と、第２の電極部５５と後述する伝導部材２２との間に介在するコイルスプリング７０と、を備えている。
　また、圧力検出部１００は、第１の電極部５０、圧電素子１０、第２の電極部５５、絶縁リング６０および支持部材６５などの外周を覆うとともに、第１の電極部５０の先端側の面と接触して第１の電極部５０を加圧する加圧部材８０を備えている。

　圧電素子１０は、圧電縦効果の圧電作用を示す圧電体を有している。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１０は、中心線方向が応力印加軸の方向となるようにハウジング３０内に収納されている。

　次に、圧電素子１０に圧電横効果を利用した場合を例示する。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。薄板状に薄く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。圧電単結晶としては、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使用することを例示することができる。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。

　ハウジング３０は、先端側に設けられた第１のハウジング３１と、後端側に設けられた第２のハウジング３２と、を有する。
　第１のハウジング３１は、基本的に円筒状の部材であり、外周面には、中心線方向の中央部に、外周面から突出する突出部３１５が周方向の全域に渡って設けられている。突出部３１５は、先端部に、先端側から後端側にかけて徐々に径が大きくなる傾斜面３１５ａを有し、後端部に、中心線方向に垂直な垂直面３１５ｂを有している。第１のハウジング３１の内周面は、加圧部材８０の外周面がしまりばめで嵌合（圧入）されるように、その内径が加圧部材８０の外周面の径以下となるように設定されている。

　第２のハウジング３２は、内部に、先端側から後端側にかけて段階的に径が異なるように形成された円柱状の孔３２０が形成された筒状の部材であり、外部に、先端側から後端側にかけて段階的に径が異なるように形成された外周面３３０が設けられている。
　孔３２０は、先端側から後端側にかけて順に形成された、第１の孔３２１と、第１の孔３２１の孔径よりも小さな孔径の第２の孔３２２と、第２の孔３２２の孔径よりも大きな孔径の第３の孔３２３と、第３の孔３２３の孔径よりも大きな孔径の第４の孔３２４と、第４の孔３２４の孔径よりも大きな孔径の第５の孔３２５と、から構成される。
　第２のハウジング３２における先端部は、第１のハウジング３１における後端部にしまりばめで嵌合（圧入）されるように、第１の孔３２１の孔径は、第１のハウジング３１の外周面の径以下となるように設定されている。

　外周面３３０は、先端側から後端側にかけて、第１の外周面３３１と、第１の外周面３３１の外径よりも大きな外径の第２の外周面３３２と、第２の外周面３３２の外径よりも大きな外径の第３の外周面３３３と、第３の外周面３３３の外径よりも大きな外径の第４の外周面３３４と、第４の外周面３３４の外径よりも小さな外径の第５の外周面３３５と、から構成される。第２の外周面３３２における先端部には、シリンダヘッド４の雌ねじ４ｅにねじ込まれる雄ねじ３３２ａが形成されている。第３の外周面３３３には、後述する第１のシール部材７１がすきまばめで嵌め込まれ、第３の外周面３３３の外径と第１のシール部材７１の内径との寸法公差は、例えば零から０．２ｍｍとなるように設定される。第４の外周面３３４における後端部は、周方向に等間隔に６つの面取りを有する正六角柱に形成されている。この正六角柱に形成された部位が、燃焼圧センサ５をシリンダヘッド４に締め付ける際に、締付用の工具が嵌め込まれ、工具に付与された回転力が伝達される部位となる。第５の外周面３３５における中心線方向の中央部には、外周面から凹んだ凹部３３５ａが全周に渡って形成されている。

　また、第２のハウジング３２は、第４の孔３２４から第５の孔３２５への移行部分であり、第５の孔３２５における先端部には、信号処理部２００の後述する絶縁部材２３の基板被覆部における先端側の端面が突き当たる突当面３４０が設けられている。突当面３４０には、後述する信号処理部２００のプリント配線基板の接続ピンが差し込まれるピン用凹部３４０ａが形成されている。

　第１のハウジング３１および第２のハウジング３２は、燃焼室Ｃに近い位置に存在するため、少なくとも、－４０～３５０〔℃〕の使用温度環境に耐える材料を用いて製作することが望ましい。具体的には、耐熱性の高いステンレス鋼材、例えば、ＪＩＳ規格のＳＵＳ６３０、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ４３０等を用いることが望ましい。
　また、第１のハウジング３１と第２のハウジング３２とは、嵌合された後、さらに、溶接により強固に固定される。

　ダイアフラム４０は、円筒状の円筒状部４１と、円筒状部４１の内側に形成された内側部４２と、を有している。
　円筒状部４１における後端部は、ハウジング３０の第１のハウジング３１における先端部としまりばめで嵌合（圧入）されて、この先端部の内部に入り込む進入部４１ａと、この先端部における端面３１ａと同形状に形成され、嵌合された際にこの端面３１ａが突き当たる突当面４１ｂと、を有している。
　内側部４２は、円筒状部４１における先端側の開口を塞ぐように設けられた円盤状の部材であり、後端側の面における中央部にはこの面から圧電素子１０側に突出する突出部４２ａが設けられている。また、内側部４２の、先端側の面における中央部にはこの面から圧電素子１０側に凹んだ凹部４２ｂが設けられている。
　ダイアフラム４０の材料としては、高温でありかつ高圧となる燃焼室Ｃ内に存在するため、弾性が高く、かつ耐久性、耐熱性、耐触性等に優れた合金製であることが望ましく、例えばＳＵＨ６６０であることを例示することができる。
　また、ダイアフラム４０と第１のハウジング３１とは、嵌合された後、さらに、溶接により強固に固定される。

　第１の電極部５０は、基本的には円柱状の部材であり、先端側の外周には面取りが施されている。そして、先端側の端面がダイアフラム４０の内側部４２の突出部４２ａと、後端側の端面が圧電素子１０における先端側の面とに接触するように配置される。外周面が加圧部材８０の内周面と接触すること、および／または先端側の端面がダイアフラム４０と接触することによって、圧電素子１０における先端部は、ハウジング３０と電気的に接続される。
　第１の電極部５０は、燃焼室Ｃ内の圧力を圧電素子１０に作用させるものであり、圧電素子１０側の端面である後端側の端面が圧電素子１０の端面の全面を押すことが可能な大きさに形成される。また、第１の電極部５０は、ダイアフラム４０から受ける圧力を均等に圧電素子１０に作用させることができるように、中心線方向の両端面が平行（中心線方向に直交）かつ平滑面に形成されている。
　第１の電極部５０の材質としては、ステンレスであることを例示することができる。

　第２の電極部５５は、円柱状の部材であり、先端側の端面が圧電素子１０における後端側の端面に接触し、一方の端部側の端面が絶縁リング６０に接触するように配置される。第２の電極部５５における後端側の端面には、この端面から後端側に突出する円柱状の突出部５５ａが設けられている。突出部５５ａは、端面側の基端部と、この基端部の外径よりも小さな外径の先端部と、を有する。突出部５５ａの外径は絶縁リング６０の内径よりも小さく設定されるとともに、突出部５５ａの長さは絶縁リング６０の幅（中心線方向の長さ）よりも長く設定され、突出部５５ａの先端が絶縁リング６０から露出している。この第２の電極部５５は、第１の電極部５０との間で圧電素子１０に対して一定の荷重を加えるように作用する部材であり、圧電素子１０側の端面は、圧電素子１０の端面の全面を押すことが可能な大きさに形成されるとともに平行かつ平滑面に形成されている。第２の電極部５５の外径は第１のハウジング３１の第２の孔３１２の孔径よりも小さくなるように設定されており、第２の電極部５５の外周面と第１のハウジング３１の内周面との間には隙間がある。
　第２の電極部５５の材質としては、ステンレスであることを例示することができる。

　絶縁リング６０は、アルミナセラミックス等により形成された円筒状の部材であり、内径（中央部の孔径）は、第２の電極部５５の突出部５５ａの基端部の外径よりもやや大きく、外径は、第１のハウジング３１の第２の孔３１２の孔径と略同じに設定されている。第２の電極部５５は、突出部５５ａが絶縁リング６０の中央部の孔に挿入されて配置されることで、中心位置と第１のハウジング３１の第２の孔３１２の中心とが同じになるように配置される。

　支持部材６５は、先端側から後端側にかけて、内部に、径が異なる複数の円柱状の孔６５０が形成され、外周面が同一の、筒状の部材である。
　孔６５０は、先端側から後端側にかけて順に形成された、第１の孔６５１と、第１の孔６５１の孔径よりも大きな孔径の第２の孔６５２と、第２の孔６５２の孔径よりも大きな孔径の第３の孔６５３と、から構成される。第１の孔６５１の孔径は、第２の電極部５５の突出部５５ａの基端部の外径よりも大きく、この突出部５５ａが支持部材６５の内部まで露出する。第２の孔６５２の孔径は、後述する信号処理部２００の伝導部材２２における先端部の外径よりも大きい。第３の孔６５３の孔径は、後述する信号処理部２００の絶縁部材２３の端部の外径よりも小さく、この絶縁部材２３が第３の孔６５３を形成する周囲の壁にしまりばめで嵌合される。これにより、支持部材６５は、絶縁部材２３の端部を支持する部材として機能する。
　また、支持部材６５の外周面には、加圧部材８０に形成された後述する雌ねじ８１ａにねじ込まれる雄ねじ６５ａが形成されている。

　コイルスプリング７０は、内径が、第２の電極部５５の突出部５５ａの先端部の外径以上で基端部の外径より小さく、外径が、後述する伝導部材２２の挿入孔２２ａの径よりも小さい。コイルスプリング７０の内側に第２の電極部５５の突出部５５ａの先端部が挿入されるとともに、コイルスプリング７０は、後述する伝導部材２２の挿入孔２２ａに挿入される。コイルスプリング７０の長さは、第２の電極部５５と伝導部材２２との間に圧縮した状態で介在することができる長さに設定されている。コイルスプリング７０の材質としては、弾性が高く、かつ耐久性、耐熱性、耐触性等に優れた合金を用いるとよい。また、コイルスプリング７０の表面に金メッキを施すことで、電気伝導を高めるとよい。

　加圧部材８０は、第１の電極部５０、圧電素子１０、第２の電極部５５、絶縁リング６０および支持部材６５などの外周を覆う筒状の部位である筒状部８１と、この筒状部８１における先端部から内側へ延出する延出部８２とを有する。筒状部８１における後端側の内周面には、支持部材６５の外周面に形成された雄ねじ６５ａがねじ込まれる雌ねじ８１ａが形成されている。また、延出部８２には、ダイアフラム４０の内側部４２の突出部４２ａを通す貫通孔８２ａが形成されている。なお、筒状部８１は、円筒（丸筒）であっても角筒であってもよい。
　なお、加圧部材８０の筒状部８１における後端部が円筒状である場合、その外周面が第１のハウジング３１の内周面に対してしまりばめで嵌合（圧入）されるように、その外径が第１のハウジング３１の内周面の径以上となるように設定されている。そして、加圧部材８０と第１のハウジング３１とは、嵌合された後、さらに、溶接により強固に固定される。

　次に、信号処理部２００について説明する。
　信号処理部２００は、圧力検出部１００の圧電素子１０から得られる微弱な電荷である電気信号を少なくとも増幅処理する回路基板部２１と、圧電素子１０に生じた電荷を回路基板部２１まで導く棒状の伝導部材２２と、これら回路基板部２１、伝導部材２２などを覆う絶縁部材２３と、回路基板部２１などを密封するＯリング２４と、を備えている。

　以上のように構成された燃焼圧センサ５は、以下に示すように組み立てられる。
　先ず、第１のハウジング３１の端面３１ａとダイアフラム４０の突当面４１ｂとが接触するまで、第１のハウジング３１とダイアフラム４０とを嵌合（圧入）する。その後、第１のハウジング３１の端面３１ａとダイアフラム４０の突当面４１ｂとが接触している部位に、中心線方向に交差する方向（例えば中心線方向に直交する方向）からレーザビームを照射して、第１のハウジング３１とダイアフラム４０とを溶接する。

　その後、第１のハウジング３１における後端側の開口部から、加圧部材８０を、ダイアフラム４０の内側部４２の突出部４２ａにおける後端側の端面である後端面４２ｃと、加圧部材８０の延出部８２における後端側の端面８２ｂとが同一面上となるまで挿入する。その位置で、第１のハウジング３１と加圧部材８０とを固定する。固定方法としては、第１のハウジング３１の外部から、中心線方向に交差する方向（例えば中心線方向に直交する方向）から、レーザビームを照射することを例示することができる。レーザビームは、円周方向の全周に照射してもよいし、円周方向に等間隔に部分的に照射してもよい。

　その後、加圧部材８０における後端側の開口部から、第１の電極部５０および圧電素子１０を挿入する。その後、第２の電極部５５の突出部５５ａの先端部にコイルスプリング７０を装着するとともに、第２の電極部５５の突出部５５ａに絶縁リング６０を挿入した状態の物を、第１のハウジング３１における後端側の開口部から挿入する。その後、支持部材６５を第１のハウジング３１における後端側の開口部から挿入する。

　その後、圧電素子１０の感度および直線性を高めるべく、第１のハウジング３１内の圧電素子１０に、予め定められた荷重（予荷重）を作用させる。すなわち、支持部材６５の外周面に形成された雄ねじ６５ａを、加圧部材８０に形成された雌ねじ８１ａに対してねじ込んでいき、支持部材６５にて、絶縁リング６０、第２の電極部５５、圧電素子１０、第１の電極部５０を、後端側から先端側に向けて中心線方向に加圧する。そして、ダイアフラム４０の内側部４２における先端側の端面の中心線方向の変位量が、支持部材６５にて加圧する前から予め定められた長さとなるまで加圧する。そして、ダイアフラム４０の内側部４２の先端側の端面が予め定められた長さ変位したところで、支持部材６５と加圧部材８０とを固定する。固定方法としては、第１のハウジング３１の外部から、中心線方向に交差する方向（例えば中心線方向に直交する方向）に、レーザビームを照射することを例示することができる。レーザビームは、円周方向の全周に照射してもよいし、円周方向に等間隔にスポット的に照射してもよい。支持部材６５と加圧部材８０とを固定すると、第１のハウジング３１内の圧電素子１０に予荷重が作用した状態となる。

　その後、第１のハウジング３１の突出部３１５の垂直面３１５ｂと第２のハウジング３２における先端側の端面とが接触するまで、第１のハウジング３１と第２のハウジング３２とを嵌合（圧入）する。その後、第１のハウジング３１の垂直面３１５ｂと第２のハウジング３２の端面とが接触している部位に、中心線方向に交差する方向（例えば中心線方向に直交する方向）からレーザビームを照射して、第１のハウジング３１と第２のハウジング３２とを溶接する。

　以上のように構成された燃焼圧センサ５をシリンダヘッド４に装着する際には、圧力検出部１００のダイアフラム４０の方から先にシリンダヘッド４に形成された連通孔４ａに挿入していき、ハウジング３０の第２のハウジング３２に形成された雄ねじ３３２ａをシリンダヘッド４の連通孔４ａに形成された雌ねじ４ｅにねじ込む。
　燃焼圧センサ５をシリンダヘッド４に装着することにより、ハウジング３０は、金属製のシリンダヘッド４と電気的に接続される。このシリンダヘッド４は、電気的に接地された状態にあるため、燃焼圧センサ５では、ハウジング３０を介して、圧電素子１０における先端部が接地される。ここで、この例では、圧電素子１０の側面とハウジング３０の内壁面とが接触し得る構造になっているが、圧電素子１０が絶縁体で構成されていることにより抵抗値が極めて大きいことと、圧力変化に伴って発生する電荷が、圧電素子１０における中心線方向の両端部に発生することとにより、特に問題とはならない。

　そして、内燃機関１の作動時には、圧力検出部１００のダイアフラム４０の内側部４２に燃焼圧が付与する。ダイアフラム４０に付与された燃焼圧が、第１の電極部５０と第２の電極部５５とによって挟まれた圧電素子１０に作用することにより、この圧電素子１０に燃焼圧に応じた電荷が生じる。そして、圧電素子１０に生じた電荷は、第２の電極部５５、コイルスプリング７０、伝導部材２２を介して回路基板部２１に付与される。回路基板部２１に付与された電荷は、回路基板部２１にて増幅処理がなされた後、その電荷に応じた電圧が、回路基板部２１に接続された接続ピン、伝送ケーブル８を介して制御装置６に供給される。

　次に、シール部材７について説明する。
　シール部材７は、シリンダヘッド４における連通孔４ａを形成する周囲の壁の圧力検出部１００締め付け方向の端面と、燃焼圧センサ５のハウジング３０の第３の外周面３３３と第４の外周面３３４とを接続する接続面との間に配置された第１のシール部材７１を有している。また、シール部材７は、シリンダヘッド４の連通孔４ａの傾斜部４ｃと、燃焼圧センサ５のハウジング３０の第１のハウジング３１の傾斜面３１５ａとの間に配置された第２のシール部材７２を有している。

　次に、本実施の形態に係る燃焼圧センサ５の圧電素子１０、ダイアフラム４０および第１の電極部５０について詳述する。
　先ずは、圧電素子１０と第１の電極部５０との関係について説明する。
　燃焼室Ｃ内で、例えばノッキングが発生した場合には、ダイアフラム４０および第１の電極部５０を介して、圧電素子１０には過大な力が生じるおそれがある。圧電素子１０の材質は、ランガサイト系結晶あるいは水晶などの、圧電効果によって外力に比例した電荷を発生する材質であり、その許容面圧は、例えば金属の許容面圧よりも小さい。そのため、圧電素子１０に生じる面圧を小さくすることが重要となる。圧電素子１０に生じる面圧を小さくするには、圧電素子１０自体を大きくすることも考えられるが、圧電素子１０を大きくすると、圧電素子１０を収納するハウジング３０も大きくなってしまい、シリンダヘッド４に形成する連通孔４ａも大きくなってしまう。

　そこで、本実施の形態に係る燃焼圧センサ５においては、圧電素子１０と第１の電極部５０とが接触する面積を大きくするべく、圧電素子１０における先端側（第１の電極部５０側）の端面である第１電極部側端面１０ａの大きさをできる限り大きくするとともに、第１の電極部５０における後端側（圧電素子１０側）の端面をできる限り大きくする。そのために、圧電素子１０を円柱状とし、その外径を、第１のハウジング３１の第１の孔３１１の孔径と略同じとする。あるいは、圧電素子１０を直方体状とし、第１電極部側端面１０ａの対角線の長さを第１のハウジング３１の孔径と略同じとする。他方、第１の電極部５０の形状を、後端側の端面の面積が圧電素子１０の第１電極部側端面１０ａの面積以上となる形状とする。つまり、圧電素子１０が、外径が第１のハウジング３１の孔径と略同じである円柱状、または第１電極部側端面１０ａの対角線の長さが第１のハウジング３１の孔径と略同じである直方体状であることを考慮し、本実施の形態に係る第１の電極部５０の形状を、外径が第１のハウジング３１の孔径と略同じである円柱状とする。

　次に、ダイアフラム４０と第１の電極部５０との関係について説明する。
　上述したように、ダイアフラム４０と第１のハウジング３１とをレーザ溶接するが、レーザ溶接が適切に行われなかった場合には、ダイアフラム４０の突当面４１ｂと第１のハウジング３１の端面３１ａとの隙間から燃焼ガスがハウジング３０内に流入してしまうおそれがある。そこで、本実施の形態に係るダイアフラム４０においては、第１のハウジング３１における先端部と圧入する進入部４１ａを設け、ダイアフラム４０と第１のハウジング３１との隙間から燃焼ガスがハウジング３０内に流入することを抑制する。

　ダイアフラム４０の内側部４２は、中央部に突出部４２ａと凹部４２ｂとが設けられた円盤状の部材である。かかる形状とすることにより、燃焼ガスによりダイアフラム４０が高温になったとしても、熱膨張により中央部が先端側に変移し難くなり、予荷重が初期値（組み立て時の値）より小さくなることが抑制される。そして、ダイアフラム４０を介して伝達された燃焼室Ｃ内の圧力をより精度高く圧電素子１０に伝達するべく、突出部４２ａの後端面４２ｃの全面を、第１の電極部５０における先端側の端面に接触させるようにする。すなわち、ダイアフラム４０の突出部４２ａの後端面４２ｃの面積よりも第１の電極部５０の先端側の端面の面積の方を大きくする。

　上述したことを言い換えれば、本実施の形態に係る燃焼圧センサ５においては、ダイアフラム４０および第１の電極部５０を以下の形状とする。すなわち、第１の電極部５０が圧電素子１０に当接（接触）する圧電素子側当接部の一例としての後端部の中心線方向（軸方向）に交差する方向の面積、例えば、後端側の端面の面積は、ダイアフラム４０が第１の電極部５０に当接（接触）する凹み部側当接部の一例としての突出部４２ａの中心線方向に交差する方向の面積、例えば、後端面４２ｃの面積よりも大きい。かかる形状とすることにより、ハウジング３０やシリンダヘッド４の連通孔４ａを大きくすることなく、圧電素子１０に生じる面圧を低減することができ、圧電素子１０を破損し難くすることが可能となる。言い換えれば、ハウジング３０やシリンダヘッド４の連通孔４ａを小さくしたとしても、圧電素子１０に生じる面圧が高くならないようにすることが可能となる。

　そして、第１の電極部５０がダイアフラム４０の後端面４２ｃに当接する先端部の中心線方向に交差する方向の面積、例えば先端側の端面の面積は、ダイアフラム４０の後端側端面４２ｃの面積以上である。かかる形状とすることにより、ダイアフラム４０から受ける力を、均等に、かつより精度高く圧電素子１０に作用させることができる。

　また、第１の電極部５０の後端側の端面の面積は、圧電素子１０におけるこの後端側の端面に当接する部位の中心線方向に交差する方向の面積、例えば圧電素子１０の第１電極部側の端面の面積以上である。かかる形状とすることにより、ハウジング３０の外形を大きくすることなく圧電素子１０に生じる面圧を低減することが可能となる。また、第１の電極部５０は、ダイアフラム４０から受ける力を均等に圧電素子１０に作用させることができる。

　また、以上のように構成された燃焼圧センサ５においては、圧電素子１０に作用させる予荷重を、先端側は加圧部材８０とダイアフラム４０とで与えている。それゆえ、加圧部材８０を備えずに先端側はダイアフラム４０のみで予荷重を与える構成である場合と比べて、ダイアフラム４０の剛性を低下させることができる。その結果、ダイアフラム４０は、燃焼圧力の受圧と圧電素子１０への圧力伝達を、より高確度かつ高精度に行うことができる。

　なお、上述した実施の形態においては、加圧部材８０を、ダイアフラム４０の内側部４２の突出部４２ａにおける後端面４２ｃと、加圧部材８０の延出部８２における後端側の端面８２ｂとが同一面上となるまで挿入した状態で、第１のハウジング３１と加圧部材８０とを固定しているが特にかかる態様に限定されない。ダイアフラム４０の内側部４２の突出部４２ａにおける後端面４２ｃが、加圧部材８０の延出部８２における後端側の端面８２ｂよりも先端側に所定量ずれた位置で第１のハウジング３１と加圧部材８０とを固定してもよい。この所定量は、燃焼圧を受ける環境下においては、熱歪により、ダイアフラム４０の内側部４２の突出部４２ａにおける後端面４２ｃが圧電素子１０に接触する量である。かかる構成により、圧電素子１０に作用させる予荷重を、先端側は加圧部材８０のみで与えることとなる。その結果、圧電素子１０に作用させる予荷重を、加圧部材８０とダイアフラム４０とで与える構成と比べて、ダイアフラム４０の剛性を低下させることができる。その結果、ダイアフラム４０は、燃焼圧力の受圧と圧電素子１０への圧力伝達を、より高確度かつ高精度に行うことができる。

〔第２の実施形態～第９の実施形態〕
　第２の実施形態の特徴は、内燃機関等で使用される燃焼圧センサの圧力検出部において、一端を圧力伝達部材に固定し、他端を支持部材に固定した筒状の加圧部材に予荷重を与える機能を持たせ、ダイアフラムには予荷重を与える機能を持たせない構成にした燃焼圧センサである。第３の実施形態はそのダイアフラムと圧力伝達部材を一体化し、当接部のバウンスと摩耗を防止した燃焼圧センサである。第４の実施形態～第９の実施形態は加圧部材に各種のバネ構造を構成した燃焼圧センサである。

〔第２の実施形態〕
　第２の実施形態の燃焼圧センサ５ｓの構成および組立手順について、図６、図７、図８を用いて説明する。図６は第２の実施形態の燃焼圧センサ５ｓの断面図であり、図７は図６の圧力検出部１００の拡大断面図であり、図８は圧力検出部１００の組立手順を示す断面図である。
［圧力検出部１００の説明：図６、図７］
　まず、圧力検出部１００の構成について説明する。圧力検出部１００は圧力検出部の枠体となる第１のハウジング３１（以下の説明では単に「ハウジング３１」と称す。）と、ハウジング３１の先端側の開口部を塞ぐように設けられ燃焼室Ｃの圧力が作用するダイアフラム４０と、ダイアフラム４０の中心線方向に形成された突出部４２ａの後端面が接しダイアフラム４０から圧力を伝達する圧力伝達部材５０と、圧力伝達部材５０に接し圧力伝達部材５０から圧力を受けて電荷を発生する圧電素子１０と、圧電素子１０を支持し発生した電荷を電気信号として受ける第２の電極部５５と（第１の電極部については後述する）、第２の電極部５５を支持し絶縁する絶縁リング６０と、絶縁リング６０を支持する支持部材６５と、一端を圧力伝達部材５０に固定し他端を支持部材６５に固定し固定部間が筒状よりなる加圧部材８０Ａとから構成されている。

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

　又、一端を圧力伝達部材５０に、他端を支持部材６５に加圧部材８０Ａを固定する際に、加圧部材の内部に収納された圧電素子１０には、先端側に配置された圧力伝達部材５０と、後端側に配置された第２の電極部５５および絶縁リング６０とに挟まれた状態で所定の予荷重をかけた状態で固定する。又、前述した支持部材６５をハウジング３１の後端側の内周に固定する際は、ダイアフラム４０に形成された突出部４２ａの後端面４２ｃに対して、圧力伝達部材５０の当接面を所定の位置に位置決めしてから固定する。この構成によって、圧力検出部１００はユニット化される。次に、ユニット化された圧力検出部１００の外周部が第２のハウジング３２（以下の説明では「筐体３２」と称す。）の先端部の孔３２１にしまりばめで嵌合（圧入）され、溶接によってさらに強固に固定される。このとき、圧力検出部１００を構成するハウジング３１の外周部に形成されたリング状の突出部３１５の後端側の垂直面３１５ｂは筐体３２の先端側の端面に付き当てられ位置決めされる。

［ダイアフラム４０の説明：図７］
　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とを有している。円筒状部４１の後端部は、ハウジング３１の先端部の孔としまりばめで嵌合（圧入）されて、この先端部の孔に入り込む進入部４１ａと、ハウジング３１の端面３１ａに突き当たる突当面４１ｂとを有している。内側部４２は、円筒状部４１における先端側の開口を塞ぐように設けられた円盤状の薄肉部材であり、後端面の中央部にはこの面から圧電素子１０側に突出する突出部４２ａが設けられている。

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

［ハウジング３１の説明：図７］
　ハウジング３１は、円筒状の部材であり、外周面には、突出部３１５がリング状に設けられている。突出部３１５は、先端側から後端側にかけて徐々に径が大きくなる傾斜面３１５ａを有し、その後端部に、垂直面３１５ｂを有している。ハウジング３１の先端側の内周面は、圧電素子部が収納され、後端側の内周面は支持部材６５の外周面がしまりばめで嵌合（圧入）され、さらに、溶接により強固に固定される。又、ハウジング３１の中央部の外周面は後述する筐体３２の先端側の孔３２１にしまりばめで嵌合（圧入）され、さらに、溶接により強固に固定される。

［筐体３２の説明：図３、図６、図７］
　筐体３２は、内部に、先端側から後端側にかけて段階的に径が異なるように形成された筒状の孔３２０が形成され、外部には先端側から後端側にかけて段階的に径が異なるように形成された外周面３３０が形成されている。筐体３２における先端部の孔３２１は、ハウジング３１の中央部の外周面にしまりばめで嵌合（圧入）できるようにハウジング３１の外周面の径以下となるように設定されている。

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

　また、筐体３２に段階的に形成された孔３２０には、後述する絶縁部材２３に形成された先端側から後端側にかけて段階的に径が異なるように形成された外周面２４０がそれぞれ対応するようになっている。また、筐体３２の後端側の孔３２５には、絶縁部材２３の基板被覆部の先端側の端面が当接する突当面３４０が設けられている。突当面３４０には、信号処理部２００のプリント配線基板の接続ピンが差し込まれるピン用孔部３４０ａが形成されている。

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

［圧力伝達部材５０の説明：図７］
　圧力伝達部材５０は、円柱状の部材であり、先端側の外周には面取部が形成されている。その先端側の端面５０ａがダイアフラム４０の突出部４２ａに当接し、後端側の端面が圧電素子１０の圧力伝達部材５０側の端面１０ａに当接するように配置されている。外周面は加圧部材８０Ａの内周面と接し、先端側の端面がダイアフラム４０の突出部４２ａに当接することによって、圧電素子１０の先端部は、ハウジング３１と電気的に接続される。このため圧力伝達部材５０は第１の電極部を兼ねている。圧力伝達部材５０は、燃焼室Ｃ内の圧力を圧電素子１０に作用させるものであり、圧力伝達部材５０の後端側の端面が圧電素子１０の全面を押すことが可能な大きさに形成されている。又、圧力伝達部材５０は、ダイアフラム４０から伝達する圧力を均等に圧電素子１０に作用させるように、両端面が平行（中心線方向に直交）かつ平滑面に形成されている。圧力伝達部材５０の材質としては、ステンレスを用いて構成するとよい。

［圧電素子１０の説明：図７］
　圧電素子１０は、圧電縦効果の圧電作用を示す圧電体を有している。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１０は、中心線方向が応力印加軸の方向となるようにハウジング３１内に収納されている。

　尚、圧電素子１０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。薄板状に薄く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。圧電単結晶としては、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て構成するとよい。尚、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。

［第２の電極部５５の説明：図７］
　第２の電極部５５は、円柱状の部材であり、先端側の端面が圧電素子１０における後端側の端面に当接し、後端側の端面が絶縁リング６０に当接するように配置されている。第２の電極部５５における後端側の端面には、この端面から後端側に突出する円柱状の突出部５５ａが設けられている。突出部５５ａは、端面側の基端部と、この基端部の外径よりも小さな外径の先端部とを有する。突出部５５ａの基端部の外径は絶縁リング６０の内径よりも小さく設定されるとともに、突出部５５ａの長さは絶縁リング６０の幅よりも長く突出部５５ａが絶縁リング６０から露出している。

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

［絶縁リング６０の説明：図７］
　絶縁リング６０は、アルミナセラミックス等により形成された円筒状の部材であり、内径（中央部の孔径）は、第２の電極部５５の突出部５５ａの基端部の外径よりもやや大きく、外径は、加圧部材８０Ａの内周の孔径より少し小さい径に設定されている。第２の電極部５５は、突出部５５ａが絶縁リング６０の中央部の孔に挿入されて配置されることで、加圧部材８０Ａの内周と同心に構成される。

［支持部材６５の説明：図７］
　支持部材６５は、先端側から後端側にかけて、内部に、径が異なる複数の孔が形成され、外周面も複数の外周を持つ筒状の部材である。孔は、先端側から後端側にかけて順に形成された、第１の孔と、第１の孔の孔径よりも大きな孔径の第２の孔とから構成される。第１の孔の孔径は、第２の電極部５５の突出部５５ａの基端部の外径よりも大きく、この突出部５５ａの先端部が支持部材６５の第２の孔まで露出する。第２の孔の孔径は、後述する信号処理部２００の伝導部材２２において、コイルスプリング７０の挿入孔２２ａを有する先端部の外径よりも大きい。また、第２の孔の孔径は、信号処理部２００の絶縁部材２３の端部２３ａの外径よりも小さく、この絶縁部材２３の端部２３ａが第２の孔にしまりばめで嵌合（圧入）される。これにより、支持部材６５は、絶縁部材２３の先端部を支持する部材として機能する。

　又、支持部材６５の外周面には、径の異なる外周面が３つあり、先端側の第１の外周面は加圧部材８０Ａを固定したときの逃げ部である。又、第２の外周面はリング状の突起６５ａを形成し、その外周は加圧部材８０Ａを嵌めこむためのものであり、加圧部材８０Ａの内周面より大きく、加圧部材８０Ａがしまりばめで嵌合（圧入）される。このとき、支持部材６５のリング状の突起６５ａにより加圧部材８０Ａの後端側のリング状の突起部８０ｄが掛止され位置決めされる。又、第３の外周面はハウジング３１の後端側の内周に嵌合し溶接により固定される。支持部材６５の材質はステンレスを用いて構成するとよい。

［加圧部材８０Ａの説明：図７（ａ）、（ｂ）］
　加圧部材８０Ａは、圧力伝達部材５０、圧電素子１０、第２の電極部５５、絶縁リング６０および支持部材６５などの外周を覆う筒状の部材であり、先端側から筒状部８０ａ、筒状部８０ｂ、筒状部８０ｃと、後端側のリング状の突起部８０ｄより構成される。筒状部８０ａは圧力伝達部材５０の外周部に嵌合し、溶接により固定される。又、筒状部８０ｂは圧電素子１０に予荷重をかけるための薄肉状のバネ部である。又、筒状部８０ｃはその一部が支持部材６５に形成されたリング状の突起６５ａと嵌合する。又、加圧部材８０Ａの筒状部８０ｄは支持部材６５のリング状の突起６５ａに対して掛止させて位置決めする。加圧部材の材質はステンレスを用いて構成するとよい。

［コイルスプリング７０の説明：図７］
　コイルスプリング７０は、内径が第２の電極部５５の突出部５５ａの先端部の外径より少し小さく、外径は、後述する伝導部材２２の挿入孔２２ａの径よりも小さい。コイルスプリング７０の内側に第２の電極部５５の突出部５５ａの先端部が軽圧入で挿入されるとともに、コイルスプリング７０は、伝導部材２２の挿入孔２２ａに挿入される。コイルスプリング７０の長さは、第２の電極部５５と挿入孔２２ａとの間に圧縮した状態になるように設定され、圧電素子１０からの圧力信号を伝導部材２２に伝導する。コイルスプリング７０の材質は、弾性が高く、かつ耐久性、耐熱性、耐触性等に優れた合金を用い、また表面に金メッキを施し、電気伝導性を高める構成とするとよい。

［燃焼圧センサ５ｓの組立手順の説明：図６、図７、図８］
　以上のように構成された燃焼圧センサ５ｓの組立手順について、図６、図７、図８を用いて説明する。ここで、図８（ａ）は圧力検出部１００の内部の圧電素子部の組立手順を示し、図８（ｂ）は圧力検出部１００の組立手順を示し、図８（ｃ）は筐体３２に圧力検出部１００を組立てる手順を示す。尚、図８において、溶接部には便宜上「●」印を付してあるが、実際の形状を示すものではなく単に、「溶接部」を示す印である。又、以下の説明においても同様である。

［圧力検出部１００の組立手順の説明：図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）］
　まず、図８（ａ）工程において、支持部材６５に加圧部材８０Ａを取り付ける。支持部材６５の後端側から加圧部材８０Ａの筒状部を通す。この時、支持部材６５の外周に形成されたリング状の突起６５ａに対して加圧部材８０Ａの内周に形成されたリング状の突起８０ｄが掛止するまで押し込む。支持部材６５に形成されたリング状の突起６５ａの外径は対応する加圧部材８０Ａの内径よりも大きく、しまりばめで嵌合（圧入）される。次に、加圧部材８０Ａ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。

　次に、圧電素子１０の感度および直線性を高めるために、予荷重を作用させる。この場合、組立治具（図示なし）を用いるとよい。組立治具に前述の組立体をセットする。次に、支持部材６５と圧力伝達部材５０とに、中心線方向に互いに押しあう方向に所定の荷重をかけると同時に、加圧部材８０Ａの中央部に形成された薄肉バネ部８０ｂ（図７（ｂ）参照）の段差を利用して、加圧部材８０Ａを引き延ばす方向（中心線方向）に荷重を加える。そして加圧部材８０Ａの中心線方向の変位量が予め定められた長さとなったところで、加圧部材８０Ａの筒状部８０ａと圧力伝達部材５０との係合部を固定する（溶接１）。これにより、圧電素子部が組立られる。

　尚、固定方法としては加圧部材８０Ａの外部から中心線方向に向けて一周にわたってレーザビームを照射する方法を採用するとよい。尚、レーザビームは全周を照射してもよいし、円周方向に等間隔にスポット照射してもよい。以降の溶接部の説明についても同様である。又、加圧部材８０Ａを引き延ばす方向（中心線方向）に荷重を加える方法として、加圧部材８０Ａに形成された薄肉バネ部８０ｂの段差を利用するとしたが、筒状部８０ａに専用の溝又は切り欠を設けて利用してもよい。これにより、圧電素子１０に予荷重が作用し、固定された状態となる。

　次に、図８（ｂ）工程において、ハウジング３１に前述の圧電素子部を組立てる。ハウジング３１の先端側から圧電素子部を最奥まで挿入しておく。次に、ハウジング３１の端面３１ａに対し、ダイアフラム４０を進入部４１ａをガイドにしてしまりばめで嵌合（圧入）させる。次に、ハウジング３１の端面３１ａとダイアフラムの突当面４１ｂが当接した状態で係合部を固定する（溶接２）。次に、ハウジング３１内に仮組立されていた圧電素子部を、支持部材６５の後端面側から先端面側に向けて押す（Ｄ方向）。ダイアフラム４０の内側部４２の変位量を測定し、ダイアフラム４０の突出部４２ａと圧力伝達部材５０の突当て面が当接したところでハウジング３１と支持部材６５を固定する（溶接３）。これにより、圧力検出部が組立られる。

　次に、図８（ｃ）工程において、（ｂ）工程で組立られた圧力検出部を筐体３２に組立てる。尚、ここで、予めコイルスプリング７０を第２の電極部に形成された突出部５５ａに組み付けておく。次に、筐体３２の孔部３２１に対して（ｂ）工程で組立られた圧力検出部のハウジング３１の第２の外周部を挿入し、しまりばめで嵌合（圧入）させる。筐体３２の先端面にハウジング３１の突出部３１５の垂直面３１５ｂが当接した状態で（ｂ）工程の組立体を固定する（溶接４）。これにより圧力検出部１００が完成する。

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

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

［燃焼圧センサ５ｓの効果］
　以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、次に示す効果が得られる。
（効果１）
　圧電素子に加える予荷重は、一端を圧力伝達部材に固定し、他端を支持部材に固定し、二つの固定部間が筒状部よりなる加圧部材に予荷重を与える機能を持たせるようにしたので、ダイアフラムに予荷重を与える機能を持たせる必要がない。これにより、ダイアフラムは燃焼圧を受圧し、圧力伝達部材に伝達するために必要な剛性のみを持てばよく、燃焼圧の受圧感度を向上させ、高精度の圧力信号を得ることができる。
（効果２）
　加圧部材は一端が圧力伝達部材に固定され他端は支持部材に固定され、固定部間が筒状部よりなり、筒状部を荷重調整部としたため、固定部間をバネ部として広く使用できる。それにより、長さの変化に対して荷重変化の小さいバネを設計できる。つまり、圧力伝達部材、圧電素子、第２の電極、絶縁リング、支持部材の中心線方向の寸法バラツキに対して荷重変動が少ないバネ構成を得られる。これにより、圧電素子に対して精度の高い予荷重を与えることができ、感度および直線性を高め、高精度の圧力信号を得ることができる。
（効果３）
　加圧部材は一端を圧力伝達部材に固定し、他端を支持部材に固定し、固定部間が筒状部よりなり、中空筒状のハウジングと協働して２重構造になるため、燃焼室の温度を圧電素子に対して伝え難くなり、温度変化による圧電素子の特性変化を抑制する。これにより、サイクル間温度ドリフトのような短期の温度ドリフトを抑制する効果があり、高精度の圧力信号を得ることができる。

　尚、加圧部材８０Ａの筒状部８０ｂを圧電素子１０に予荷重をかけるための薄肉バネ部としたが、かかる形態に限定されない。加圧部材の固定部間において、筒状部８０ｂの幅や薄肉部の中心線方向の位置や厚さは自由に構成することができる。又、圧電素子に予荷重を与える組立方法の説明において、「薄肉バネ部８０ｂの段差を利用して、加圧部材８０Ａを引き延ばす方向に荷重を加える」としたが、かかる形態に限定されない。例えば、加圧部材８０Ａの筒状部８０ａに、リング状の溝を設け、その溝を利用して引き延ばす方向に荷重を加えてもよい。又、同様に、筒状部８０ａに切り欠きを設けてその切り欠きを利用して引き延ばす方向に荷重を加えてもよい。

〔第３の実施形態〕
　次に、第３の実施形態の燃焼圧センサ５Ａの構成および組立手順について、図９、図１０を用いて説明する。第３の実施形態の燃焼圧センサ５Ａは、前述した第２の実施形態の燃焼圧センサ５ｓにおいて、ダイアフラムと圧力伝達部材の当接部のバウンスおよび摩耗を防止することを目的として、ダイアフラムと圧力伝達部材を一体構成にしたものであるが、他の基本的な構成は第２の実施形態と同様であるので同一要素、同じ組立工程には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。

　図９（ａ）はダイアフラム４５を使用した燃焼圧センサ５Ａの圧力検出部１００の拡大断面図であり、図９（ｂ）はダイアフラム４５の拡大断面図である。図９（ａ）、（ｂ）において、第３の実施形態の燃焼圧センサ５Ａのダイアフラム４５は第２の実施形態におけるダイアフラム４０と圧力伝達部材５０を一体構成にしたものである。第２の実施形態においてはダイアフラム４０の突出部４２ａと圧力伝達部材５０とが当接していた部分を境にして別体構成となっていたが、その部分を一体構成としたものである。

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

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

　次に、図１０（ｂ）工程において、組立手順の異なるところを説明する。第２の実施形態において、ハウジング３１に圧電素子部を組立てる際、先にハウジング３１の先端側から前述の圧電素子部を最奥まで挿入しておく。次に、ハウジング３１の端面３１ａにダイアフラム４０を進入部４１ａをガイドにしてしまりばめで嵌合（圧入）させる工程になっている。しかし、第３の実施形態では、ハウジング３１の端面３１ａにダイアフラム４５を進入部４１ａをガイドにしてしまりばめで嵌合（圧入）させると同時に、圧電素子部は自動的に位置決めされる。そのため、ダイアフラム４０と圧力伝達部材５０との当接を測定する工程は不要となり、溶接２と溶接３は同時に行うことができる。次に図１０（ｃ）工程では、圧力検出部１００の組立工程以降は第２の実施形態の工程と同じであるため詳細な説明は省略する。以上により、第３の実施形態による燃焼圧センサ５Ａを得る。

［第３の実施形態の効果］
（効果１）
　以上の構成によって、燃焼圧センサ５Ａは、ダイアフラム４５のダイアフラム部（４０）と圧力伝達部（５０）が一体構成になっているため、ダイアフラム部と圧力伝達部の組立工程において、当接する位置を測定しながら位置決めする工程が不要となる。これにより、ダイアフラム部と圧力伝達部の位置のバラツキがなくなり、高精度に圧力が伝達される。
（効果２）
　内燃機関の燃焼工程において、ノッキングなどが発生した場合に、異常燃焼とともに過大な圧力変動が発生する。そのとき、燃焼圧センサの検出部において、ダイアフラムと圧力伝達部材の当接面でバウンスが発生し、ダイアフラムと圧力伝達部材の間で圧力が正確に伝達されず、さらには当接部が摩耗するような現象が起きる。しかし、第３の実施形態においては、ダイアフラム部（４０）と圧力伝達部（５０）が一体に構成されているため、当接部にバウンスが発生せず、摩耗も発生しない。これにより、高精度で高信頼性の圧力信号を得ることができる。

〔第４の実施形態〕
　次に、第４の実施形態の燃焼圧センサ５Ｂの構成および組立手順について、図１１を用いて説明する。第４の実施形態の燃焼圧センサ５Ｂは、前述した第３の実施形態の燃焼圧センサ５Ａにおいて、加圧部材８０Ａの荷重調整部である薄肉バネ部８０ｂ（図７（ｂ）参照）の範囲が中央部にあったものを固定部間全体に広げたものである。他の基本的な構成は第３の実施形態と同様であるので同一要素には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。

　図１１（ａ）は加圧部材８０Ｂを使用した燃焼圧センサ５Ｂの圧力検出部１００の拡大断面図であり、図１１（ｂ）は加圧部材８０Ｂの部分断面図である。図１１（ａ）、（ｂ）において、本実施形態が第３の実施形態の燃焼圧センサ５Ａと異なるところは、加圧部材８０Ｂの構造が異なる点であり、それにともない薄肉バネ部８１ｂの形状と加圧部材８０Ｂと支持部材６５との固定方法が異なる。加圧部材８０Ａの荷重調整部では、薄肉バネ部８０ｂ（図７（ｂ）参照）が中央部にあったが、本実施形態では、固定部間全体に広げた構成になっている。

　圧力検出部１００において、支持部材６５の後端側から加圧部材８０Ｂの筒状部を通し、支持部材６５の外周に形成されたリング状の突起６５ａに対して加圧部材８０Ｂの筒状部８０ｃを固定（溶接）する。次に、加圧部材８０Ｂの先端側から絶縁リング６０、第２の電極部５５、圧電素子１０、ダイアフラム４５の順で挿入する。

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

　尚、固定方法としては、第２、第３の実施形態と同様に中心線方向に向けて一周にわたってレーザビームを照射する方法を採用するとよい。又、加圧部材８０Ｂを引き延ばす方向（中心線方向）に荷重を加える方法として、加圧部材８０Ｂに形成された薄肉バネ部８０ｂに、溶接部を避けた位置に段差部を設けて利用する構成としてもよいし、筒状部８０ａに専用の切り欠を設けて利用してもよい。これにより、圧電素子１０に予荷重が作用した状態となる。次に、圧力検出部１００の組立工程以降は第２、第３の実施形態の工程と同じであるため詳細な説明は省略する。以上により、第４の実施形態による燃焼圧センサ５Ｂを得る。

［第４の実施形態の効果］
（効果１）
　以上の構成によって、燃焼圧センサ５Ｂは、受圧部と圧力伝達部が一体構成となったダイアフラムと、一端が圧力伝達部材に固定され他端は支持部材に固定され固定部間が筒状部よりなり筒状部を荷重調整部とした加圧部材との構成において、固定部間全てをバネ部として利用できるようにした。これにより、長さの変化に対して、より荷重変化の小さいバネを設計できる。つまり、圧力伝達部材、圧電素子、第２の電極、絶縁リング、支持部材の中心線方向の寸法バラツキに対して荷重変動がより少ないバネ手段を得られる。これにより、圧電素子に対して精度の高い予荷重を与えることができ、感度および直線性を高め高精度の圧力信号を得ることができる。
（効果２）
　加圧部材は一端を圧力伝達部材に固定し、他端を支持部材に固定し、固定部間が筒状部よりなる構成において、支持部材側は溶接又は掛止によるいずれかの固定方法を選択できる。これにともない、加圧部材の形状は掛止部が不要な単純な筒形状（パイプ）を採用することができる。これにより、低コストの加圧部材を採用した構成とすることができる。

　尚、第４の実施形態では、ダイアフラムは受圧部と圧力伝達部が一体となった構成としたが、かかる形態に限定されない。初期はダイアフラム４０と圧力伝達部材５０の別体構成（図７）においても可能である。まず、圧力伝達部材５０の外周部に掛止用段差を設け、加圧部材８０Ｂの先端面側の内周にリング状の突起を設けてそれらを掛止させることができる。その構成では、支持部材側の固定は溶接を採用する。次に、加圧部材の両端の固定が行われた後に、ダイアフラム４０と圧力伝達部材５０の当接部を溶接により接合することができる。これにより、最終的に一体構成のダイアフラムであっても掛止と溶接の組合せを自由に選べて、しかも一体構成のダイアフラムの効果が得られる。

〔第５～第９の実施形態〕
　次に、第５～第９の実施形態の燃焼圧センサ（５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆ、５Ｇ）の構成、組立手順および効果について、図１２～図１６を用いて説明する。第５～第９の実施形態の燃焼圧センサ（５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆ、５Ｇ）の各構成では、一端が圧力伝達部材に固定され他端は支持部材に固定され固定部間が筒状部よりなり筒状部を荷重調整部とした構成において、加圧部材のバネ構造、バネ部位置、固定部の溶接方法、及び、その組み合わせにおいて代表的な構成例を示す。

［第５の実施形態］
　まず、第５の実施形態について、図１２を用いて説明する。図１２（ａ）は加圧部材８０Ｃを使用した燃焼圧センサ５Ｃの圧力検出部１００の拡大断面図であり、図１２（ｂ）は加圧部材８０Ｃの部分断面図である。第５の実施形態において、第３の実施形態による燃焼圧センサ５Ａと異なる点は、加圧部材８０Ｃの構造において、中央部のバネ部が蛇腹状のバネ構造になっている点であり、固定方法は第３の実施形態と同様で、支持部材６５側は掛止、ダイアフラム４５側は溶接による固定方法である。他の構成は第３の実施形態と同様であるので同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。これにより、第５の実施形態による燃焼圧センサ５Ｃを得る。

［第６の実施形態］
　次に、第６の実施形態について、図１３を用いて説明する。図１３（ａ）は加圧部材８０Ｄを使用した燃焼圧センサ５Ｄの圧力検出部１００の拡大断面図であり、図１３（ｂ）は加圧部材８０Ｄの平面図である。第６の実施形態において、第３の実施形態による燃焼圧センサ５Ａと異なる点は、加圧部材８０Ｄの構造において、中央部のバネ部が複数の切欠きと複数の板部によるバネ構造になっている点であり、固定方法は第３の実施形態と同様で、支持部材６５側は掛止、ダイアフラム４５側は溶接による固定方法である。他の構成は第３の実施形態と同様であるので同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。これにより、第６の実施形態による燃焼圧センサ５Ｄを得る。

［第７の実施形態］
　次に、第７の実施形態について、図１４を用いて説明する。図１４（ａ）は加圧部材８０Ｅを使用した燃焼圧センサ５Ｅの圧力検出部１００の拡大断面図であり、図１４（ｂ）は加圧部材８０Ｅの部分断面図である。第７の実施形態において、第３の実施形態による燃焼圧センサ５Ａと異なる点は、加圧部材８０Ｅの構造において、中央部のバネ部がコイル状のバネ構造になっている点であり、固定方法は第３の実施形態と同様で、支持部材６５側は掛止、ダイアフラム４５側は溶接による固定方法である。他の構成は第３の実施形態と同様であるので同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。これにより、第７の実施形態による燃焼圧センサ５Ｅを得る。

［第８の実施形態］
　次に、第８の実施形態について、図１５を用いて説明する。図１５（ａ）は加圧部材８０Ｆを使用した燃焼圧センサ５Ｆの圧力検出部１００の拡大断面図であり、図１５（ｂ）は加圧部材８０Ｆの部分断面図である。第８の実施形態において、第３の実施形態による燃焼圧センサ５Ａと異なる点は、加圧部材８０Ｆの構造において、バネ部が薄板状のバネ構造になっていて、そのバネ部が支持部材６５側に設けられている点であり、固定方法は第３の実施形態と同様で、支持部材６５側は掛止、ダイアフラム４５側は溶接による固定方法である。他の構成は第３の実施形態と同様であるので同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。これにより、第８の実施形態による燃焼圧センサ５Ｆを得る。

　［第９の実施形態］
　次に、第９の実施形態について、図１６を用いて説明する。図１６（ａ）は加圧部材８０Ｇを使用した燃焼圧センサ５Ｇの圧力検出部１００の拡大断面図であり、図１６（ｂ）は加圧部材８０Ｇの部分断面図である。第９の実施形態において、第３の実施形態による燃焼圧センサ５Ａと異なる点は、加圧部材８０Ｇの構造において、バネ部が薄板状のバネ構造になっていて、そのバネ部が支持部材６５側に位置している点であり、また、固定方法は第４の実施形態と同様で、支持部材６５側、ダイアフラム４５側ともに溶接による固定方法である。他の構成は第３の実施形態と同様であるので同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。これにより、第９の実施形態による燃焼圧センサ５Ｇを得る。

［第５～第９の実施形態の効果］
　第５～第９の実施形態では、加圧部材の荷重調整部は、薄板状のバネ部、蛇腹状のバネ部、複数の切欠きと複数の板部からなるバネ部、コイル状のバネ部の何れかを設けているため、長さの変化に対して、荷重変化の小さいバネ手段を得られる。このため、ダイアフラム４５と支持部材６５との間の各部材の中心線方向の寸法バラツキに対して荷重変動の少ないバネ構成を得られる。これにより、圧電素子に対して高精度の予荷重を与えることができ、感度および直線性を高め、高精度の圧力信号を得ることができる。
　また、加圧部材の２か所の固定部において、ダイアフラム側の固定部は溶接による固定方法を採用し、支持部材側の固定部は掛止による固定方法、又は、溶接による固定方法とした。これにより、組立方法に応じて加圧部材の固定方法を選べるので製造コストを抑制することができる。

　尚、加圧部材の荷重調整部において、バネ部の位置は中央部または支持部材側としたが、かかる形態に限定されない。バネ部の位置はダイアフラム側でも良い。
　また、加圧部材のバネ部の肉厚を薄くして段差を設けたが、かかる形態に限定されない。バネ部と固定部は同じ肉厚でもよいし、逆にバネ部の肉厚を厚くしてもよい。また、加圧部材の２か所の固定部において、ダイアフラム側の固定部は溶接による固定方法を採用し、支持部材側の固定部は掛止による固定方法、又は、溶接による固定方法としたが、かかる形態に限定されない。ダイアフラム側の固定を掛止による構成としてもよい。

〔第１０の実施形態～第１３の実施形態〕
　第１０の実施形態の特徴は、本発明の基本的な構成例であり、内燃機関等で使用される燃焼圧センサの圧力検出部において、一端を圧力伝達部材に固定し、他端を支持部材に固定した筒状の加圧部材に予荷重を与える機能を持たせる構成とし、ダイアフラムはダイアフラム部と圧力伝達部を一体に構成し予荷重を与える機能を持たせない構成にした燃焼圧センサである。第１１の実施形態の特徴は加圧部材に設けられた荷重調整部を支持部材側に設け、バネ特性の熱による影響を抑制した構成の燃焼圧センサである。第１２の実施形態の特徴は、加圧部材に設けられた荷重調整部を複数の切り欠きと、切り欠きの間に位置する複数の板部とからなるバネ部とし、高精度の予荷重を圧電素子に与えることができる構成にした燃焼圧センサである。第１３の実施形態の特徴は、加圧部材の両端の固定方法において掛止による固定と溶接による固定を選択できるようにした燃焼圧センサである。

〔第１０の実施形態〕
　第１０の実施形態の燃焼圧センサ５Ｈの構成および組立手順について、図１７、図１８、図１９を用いて説明する。図１７は第１０の実施形態の燃焼圧センサ５Ｈの断面図であり、図１８は図１７の圧力検出部１００の拡大断面図であり、図１９は圧力検出部１００の組立手順を示す断面図である。
［圧力検出部１００の説明：図１７、図１８］
　まず、圧力検出部１００の構成について説明する。圧力検出部１００は圧力検出部の枠体となるハウジング３１と、ハウジング３１の先端側の開口部を塞ぐように設けられ燃焼室Ｃの圧力が作用するダイアフラム４５と、ダイアフラム４５の圧力伝達部（５０）に接し圧力伝達部（５０）から圧力を受けて電荷を発生する圧電素子１０と、圧電素子１０を支持し発生した電荷を電気信号として受ける第２の電極部５５と（第１の電極部については後述する）、第２の電極部５５を支持し絶縁する絶縁リング６０と、絶縁リング６０を支持する支持部材６５と、一端をダイアフラム４５の圧力伝達部（５０）に固定し他端を支持部材６５に固定し固定部間が筒状よりなる加圧部材８０Ａとから構成されている。尚、ダイアフラム４５は燃焼室Ｃの圧力が作用するダイアフラム部（４０）と圧力伝達部（５０）が縮径部により接続され一体構成になっている。

　又、支持部材６５はその先端側の外周にて加圧部材８０Ａを固定し、後端側の外周にてハウジング３１の後端側の内周にしまりばめで嵌合（圧入）され、後述する溶接によってさらに強固に固定される。又、ダイアフラム４５は進入部４１ａがハウジング３１の先端側内周部にしまりばめで嵌合（圧入）され、溶接によってさらに強固に固定される。

　又、一端を圧力伝達部（５０）に、他端を支持部材６５に加圧部材８０Ａを固定する際に、加圧部材の内部に収納された圧電素子１０には、先端側に配置されたダイアフラム４５の圧力伝達部（５０）と、後端側に配置された第２の電極部５５および絶縁リング６０とに挟まれた状態で所定の予荷重をかけた状態で固定する。この構成によって、圧力検出部１００はユニット化される。次に、ユニット化された圧力検出部１００の外周部が筐体３２の先端部の孔３２１にしまりばめで嵌合（圧入）され、溶接によってさらに強固に固定される。このとき、圧力検出部１００を構成するハウジング３１の外周部に形成されたリング状の突出部３１５の後端側の垂直面３１５ｂは筐体３２の先端側の端面に付き当てられ位置決めされる。

［ダイアフラム４５の説明：図１８］
　ダイアフラム４５は、円筒状の円筒状部４１と、その内側に形成された内側部４２とを有している。円筒状部４１の後端部は、ハウジング３１の先端部の孔としまりばめで嵌合（圧入）されて、この先端部の孔に入り込む進入部４１ａと、ハウジング３１の端面３１ａに突き当たる突当面４１ｂとを有している。内側部４２は、円筒状部４１における先端側の開口を塞ぐように設けられた円盤状の薄肉部材であり、後端面の中央部にはこの面から圧電素子１０側に突出した縮径部と、圧力伝達部（５０）とからなり、一体に構成されている。

　ダイアフラム４５の圧力伝達部（５０）は、外周面が加圧部材８０Ａの内周面と接し、後端側の端面が圧電素子１０に当接する。これにより、圧電素子１０は、ハウジング３１と電気的に接続される。このため圧力伝達部（５０）は第１の電極部を兼ねている。又、圧力伝達部（５０）は、燃焼室Ｃ内の圧力を圧電素子１０に作用させるものであり、圧力伝達部（５０）の後端側の端面が圧電素子１０の全面を押すことが可能な大きさに形成されている。又、圧力伝達部（５０）は、ダイアフラム４５から伝達する圧力を均等に圧電素子１０に作用させるように、後端面が平行（中心線方向に直交）かつ平滑面に形成されている。

　又、内側部４２の、先端面の中央部には凹部４２ｂが設けられている。ダイアフラム４０の材料としては、高温でありかつ高圧となる燃焼室Ｃ内に存在するため、弾性が高く、かつ耐久性、耐熱性、耐触性等に優れた合金製であることが望ましく、例えばＳＵＨ６６０を用いて構成するとよい。又、ダイアフラム４５とハウジング３１とは、嵌合された後、さらに、溶接により強固に固定される。

［ハウジング３１の説明：図１８］
　ハウジング３１は、円筒状の部材であり、外周面には、突出部３１５がリング状に設けられている。突出部３１５は、先端側から後端側にかけて徐々に径が大きくなる傾斜面３１５ａを有し、その後端部に、垂直面３１５ｂを有している。ハウジング３１の先端側の内周面は、圧電素子部が収納され、後端側の内周面は支持部材６５の外周面がしまりばめで嵌合（圧入）され、さらに、溶接により強固に固定される。又、ハウジング３１の中央部の外周面は後述する筐体３２の先端側の孔３２１にしまりばめで嵌合（圧入）され、さらに、溶接により強固に固定される。

［筐体３２の説明：図３、図１７、図１８］
　筐体３２は、内部に、先端側から後端側にかけて段階的に径が異なるように形成された筒状の孔３２０が形成され、外部には先端側から後端側にかけて段階的に径が異なるように形成された外周面３３０が形成されている。筐体３２における先端部の孔３２１は、ハウジング３１の中央部の外周面にしまりばめで嵌合（圧入）できるようにハウジング３１の外周面の径以下となるように設定されている。

　又、筐体３２に段階的に形成された孔３２０には、後述する絶縁部材２３に形成された先端側から後端側にかけて段階的に径が異なるように形成された外周面２４０がそれぞれ対応するようになっている。また、筐体３２の後端側の孔３２５には、絶縁部材２３の基板被覆部の先端側の端面が当接する突当面３４０が設けられている。突当面３４０には、信号処理部２００のプリント配線基板の接続ピンが差し込まれるピン用孔部３４０ａが形成されている。

［圧電素子１０の説明：図１８］
　圧電素子１０は、圧電縦効果の圧電作用を示す圧電体を有している。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１０は、中心線方向が応力印加軸の方向となるようにハウジング３１内に収納されている。

　尚、圧電素子１０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。薄肉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。圧電単結晶としては、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て構成するとよい。尚、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。

［支持部材６５の説明：図１８］
　支持部材６５は、先端側から後端側にかけて、内部に、径が異なる複数の孔が形成され、外周面も複数の外周を持つ筒状の部材である。孔は、先端側から後端側にかけて順に形成された、第１の孔と、第１の孔の孔径よりも大きな孔径の第２の孔とから構成される。第１の孔の孔径は、第２の電極部５５の突出部５５ａの基端部の外径よりも大きく、この突出部５５ａの先端部が支持部材６５の第２の孔まで露出する。第２の孔の孔径は、後述する信号処理部２００の伝導部材２２において、コイルスプリング７０の挿入孔２２ａを有する先端部の外径よりも大きい。また、第２の孔の孔径は、後述する信号処理部２００の絶縁部材２３の端部２３ａの外径よりも小さく、この絶縁部材２３の端部２３ａが第２の孔にしまりばめで嵌合（圧入）される。これにより、支持部材６５は、絶縁部材２３の先端部を支持する部材として機能する。

［加圧部材８０Ａの説明：図１８（ａ）、（ｂ）］
　加圧部材８０Ａは、圧力伝達部材５０、圧電素子１０、第２の電極部５５、絶縁リング６０および支持部材６５などの外周を覆う筒状の部材であり、先端側から筒状部８０ａ、筒状部８０ｂ、筒状部８０ｃと、後端側のリング状の突起部８０ｄより構成される。筒状部８０ａは圧力伝達部材５０の外周部に嵌合し、溶接により固定される。又、筒状部８０ｂは圧電素子１０に予荷重をかけるための薄肉状のバネ部である。又、筒状部８０ｃはその一部が支持部材６５に形成されたリング状の突起６５ａと嵌合する。又、加圧部材８０Ａの筒状部８０ｄは支持部材６５のリング状の突起６５ａに対して掛止させて位置決めする。加圧部材の材質はステンレスを用いて構成するとよい。

［コイルスプリング７０の説明：図１８］
　コイルスプリング７０は、内径が第２の電極部５５の突出部５５ａの先端部の外径より少し小さく、外径は、後述する伝導部材２２の挿入孔２２ａの径よりも小さい。コイルスプリング７０の内側に第２の電極部５５の突出部５５ａの先端部が軽圧入で挿入されるとともに、コイルスプリング７０は、伝導部材２２の挿入孔２２ａに挿入される。コイルスプリング７０の長さは、第２の電極部５５と挿入孔２２ａとの間に圧縮した状態になるように設定され、圧電素子１０からの圧力信号を伝導部材２２に伝導する。コイルスプリング７０の材質は、弾性が高く、かつ耐久性、耐熱性、耐触性等に優れた合金を用い、また表面に金メッキを施し、電気伝導性を高める構成とするとよい。

［保持部材３００の説明：図３、図１７］
　次に、保持部材３００について説明する。保持部材３００は、薄肉円筒状の部材であり、後端部に内周面から内側に突出した突出部３００ａが設けられている。保持部材３００は、筐体３２に装着された後、外部から、第５の外周面３３５に設けられた凹部３３５ａに対応する部位が加圧されることでかしめられる。これにより、保持部材３００は、筐体３２に対して固定され、信号処理部２００が筐体３２に対して緩むことを抑制することができる。又、同時に電気的にも接続（ＧＮＤ）され、回路基板部２１を保護する。

［燃焼圧センサ５Ｈの組立手順の説明：図１７、図１８、図１９］
　以上のように構成された燃焼圧センサ５Ｈの組立手順について、図１７、図１８、図１９を用いて説明する。ここで、図１９（ａ）は圧力検出部１００の内部の圧電素子部の組立手順を示し、図１９（ｂ）は圧力検出部１００の組立手順を示し、図１９（ｃ）は筐体３２に圧力検出部１００を組立てる手順を示す。尚、図１９において、溶接部には便宜上「●」印を付してあるが、実際の形状を示すものではなく単に、「溶接部」を示す印である。又、以下の説明においても同様である。

［圧力検出部１００の組立手順の説明：図１９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）］
　まず、図１９（ａ）工程において、支持部材６５に加圧部材８０Ａを取り付ける。支持部材６５の後端側から加圧部材８０Ａの筒状部を通す。この時、支持部材６５の外周に形成されたリング状の突起６５ａに対して加圧部材８０Ａの内周に形成されたリング状の突起８０ｄが掛止するまで押し込む。支持部材６５に形成されたリング状の突起６５ａの外径は対応する加圧部材８０Ａの内径よりも大きく、しまりばめで嵌合（圧入）される。次に、加圧部材８０Ａの先端側から絶縁リング６０、第２の電極部５５、圧電素子１０、ダイアフラム４５の圧力伝達部（５０）の順で挿入する。

　次に、圧電素子１０の感度および直線性を高めるために、予荷重を作用させる。この場合、組立治具（図示なし）を用いるとよい。組立治具に前述の組立体をセットする。次に、支持部材６５と圧力伝達部材５０とに、中心線方向に互いに押しあう方向に所定の荷重をかけると同時に、加圧部材８０Ａの中央部に形成された薄肉バネ部８０ｂ（図１８（ｂ）参照）の段差を利用して、加圧部材８０Ａを引き延ばす方向（中心線方向）に荷重を加える。そして加圧部材８０Ａの中心線方向の変位量が予め定められた長さとなったところで、加圧部材８０Ａの筒状部８０ａとダイアフラム４５の圧力伝達部（５０）の外周部との係合部を固定する（溶接１）。これにより、圧電素子部が組立られる。

　次に、図１９（ｂ）工程において、ハウジング３１に前述の圧電素子部を組立てる。ハウジング３１の先端側から圧電素子部を挿入する。同時に、ハウジング３１の端面３１ａに対し、ダイアフラム４５を進入部４１ａをガイドにしてしまりばめで嵌合（圧入）させる。次に、ハウジング３１の端面３１ａとダイアフラムの突当面４１ｂが当接した状態で係合部を固定する（溶接２）。次に、ハウジング３１と支持部材６５を固定する（溶接３）。これにより、圧力検出部が組立られる。

　次に、図１９（ｃ）工程において、（ｂ）工程で組立られた圧力検出部を筐体３２に組立てる。尚、ここで、予めコイルスプリング７０を第２の電極部に形成された突出部５５ａに組み付けておく。次に、筐体３２の孔部３２１に対して（ｂ）工程で組立られた圧力検出部のハウジング３１の第２の外周部を挿入し、しまりばめで嵌合（圧入）させる。筐体３２の先端面にハウジング３１の突出部３１５の垂直面３１５ｂが当接した状態で（ｂ）工程の組立体を固定する（溶接４）。これにより圧力検出部１００が完成する。

［燃焼圧センサ５Ｈの電気的な接続構成および動作：図１７、図１８］
　次に、燃焼圧センサ５Ｈにおいて、電気的な接続構成及び動作について説明する。圧電素子１０の先端側の端面は金属製のダイアフラム４５を介して（又は、金属製の加圧部材８０Ａおよび支持部材６５を介して）金属製のハウジング３１と電気的に接続される。又、信号処理部２００においては、金属製のハウジング３１と溶接により電気的に接続された筐体３２の当接面３４０に設けられたピン用穴部３４０ａに信号処理部２００のプリント配線基板の接続ピンがしまりばめで嵌合（圧入）されるため、プリント配線基板のＧＮＤが筐体３２に接地される。

　以上のように構成された燃焼圧センサ５Ｈはシリンダヘッド４に装着されることにより（図２参照）、筐体３２はその雄ネジ部３３２ａからシリンダヘッドの連通孔４ａに設けられた雌ネジ部４ｅを介してシリンダヘッド４に電気的に接続され、車体に接地される。そして、内燃機関１が作動すると、燃焼室Ｃに発生する燃焼圧が燃焼圧センサ５Ｈの先端のダイアフラム４５に作用し、圧力伝達部（５０）を介して圧電素子１０に作用し、燃焼圧に応じた電荷が生じる。圧電素子１０に生じた電荷は回路基板部２１に供給され、回路基板部２１にて増幅処理がなされ、その電荷に応じた電圧が接続ピン、伝送ケーブル８を介して制御装置６に供給される。

［燃焼圧センサ５Ｈの効果］
　以上説明した本発明の第１０の実施形態によれば、次に示す効果が得られる。
（効果１）
　圧電素子に加える予荷重は、一端を圧力伝達部材に固定し、他端を支持部材に固定し、二つの固定部間が筒状部よりなる加圧部材に予荷重を与える機能を持たせるようにしたので、ダイアフラムに予荷重を与える機能を持たせる必要がない。これにより、ダイアフラムは燃焼圧を受圧し、圧力伝達部材に伝達するために必要な剛性のみを持てばよく、燃焼圧の受圧感度を向上させ、高精度の圧力信号を得ることができる。又、ダイアフラムと圧力伝達部材を一体構成としたので、ダイアフラムと圧力伝達部材との当接部のバウンスと摩耗を防止することができ、高精度で高信頼性の圧力信号を得ることができる。
（効果２）
　加圧部材は一端が圧力伝達部材に固定され他端は支持部材に固定され、固定部間が筒状部よりなり、筒状部を荷重調整部としたため、固定部間をバネ部として広く使用できる。それにより、長さの変化に対して荷重変化の小さいバネを設計できる。つまり、圧力伝達部材、圧電素子、第２の電極、絶縁リング、支持部材の中心線方向の寸法バラツキに対して荷重変動が少ないバネ構成を得られる。これにより、圧電素子１０の感度および直線性を高めるために、予荷重を作用させる工程において、圧電素子に対して精度の高い予荷重を与えることができ、感度および直線性を高め、高精度の圧力信号を得ることができる。
（効果３）
　加圧部材は一端を圧力伝達部材に固定し、他端を支持部材に固定し、固定部間が筒状部よりなり、中空筒状のハウジングと協働して２重構造になるため、燃焼室の温度を圧電素子に対して伝え難くなり、温度変化による圧電素子の特性変化を抑制する。これにより、サイクル間温度ドリフトのような短期の温度ドリフトを抑制する効果があり、高精度の圧力信号を得ることができる。

　尚、加圧部材８０Ａの筒状部８０ｂを圧電素子１０に予荷重をかけるための薄肉バネ部としたが、かかる形態に限定されない。加圧部材の固定部間において、筒状部８０ｂの幅や薄肉部の中心線方向の位置や厚さは自由に構成することができる。又、圧電素子に予荷重を与える組立方法の説明において、「薄肉状バネ部８０ｂの段差を利用して、加圧部材８０Ａを引き延ばす方向に荷重を加える」としたが、かかる形態に限定されない。例えば、加圧部材８０Ａの筒状部８０ａに、リング状の溝を設け、その溝を利用して引き延ばす方向に荷重を加えてもよい。又、同様に、筒状部８０ａに切り欠きを設けてその切り欠きを利用して引き延ばす方向に荷重を加えてもよい。

〔第１１の実施形態〕
　次に、第１１の実施形態の燃焼圧センサ５Ｉの構成および組立手順について、図２０を用いて説明する。図２０（ａ）は加圧部材８０Ｂを使用した燃焼圧センサ５Ｉの圧力検出部１００の拡大断面図であり、図２０（ｂ）は加圧部材８０Ｂの部分断面図である。第１１の実施形態の燃焼圧センサ５Ｉが、第１０の実施形態の燃焼圧センサ５Ｈと異なる点は、加圧部材８０Ｂにおいて、荷重調整部である薄肉状バネ部が筒状部８０ｂの位置（中央部）にあったものを筒状部８０ｃの位置（支持部材６５側）に配設した点である。これにより、バネ部の位置が燃焼室Ｃから少し離れた位置になっている。他の基本的な構成は第１０の実施形態と同様であるので同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。

　また、組立手順も第１０の実施形態の基本的な組立手順は同様であるので、第１０の実施形態の図１９を用いて簡略に説明する。第１１の実施形態の組立手順は、図１９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の加圧部材８０Ｂの荷重調整部の位置のみが異なる。図１９（ａ）において、支持部材６５の後端側から加圧部材８０Ｂの筒状部を通す。この時、支持部材６５の外周に形成されたリング状の突起６５ａに対して加圧部材８０Ｂの内周に形成されたリング状の突起８０ｄが掛止するまで押し込む。支持部材６５に形成されたリング状の突起６５ａの外径は加圧部材８０Ｂの内周に形成されたリング状の突起８０ｄの孔径よりも大きくしまりばめで嵌合（圧入）される。次に、加圧部材８０Ｂの先端側から絶縁リング６０、第２の電極部５５、圧電素子１０、ダイアフラム４５の順で挿入する。次に、圧電素子１０の感度および直線性を高めるために、予荷重を作用させる工程において、治具による加圧部材を引き延ばす工程では、段差の位置が異なるので治具の変更が必要である。その他の組立手順では図１９（ｂ）、（ｃ）と同様であるがので重複する説明は省略する。これにより第１１の実施形態による燃焼圧センサ５Ｉを得る。

［燃焼圧センサ５Ｉの効果］
　上記構成によれば、加圧部材に設けたバネ部が受圧部から離れた位置になるので、燃焼室の温度がバネ部に伝わり難くなる。そのため、バネ特性への熱による影響を抑制し、サイクル間温度ドリフトのような短期の温度ドリフトを抑制することができる。これにより、高精度の圧力信号を得ることができる。

〔第１２の実施形態〕
　次に、第１２の実施形態の燃焼圧センサ５Ｊの構成について、図２１を用いて説明する。図２１（ａ）は加圧部材８０Ｃを使用した燃焼圧センサ５Ｊの圧力検出部１００の拡大断面図であり、図２１（ｂ）は加圧部材８０Ｃの正面図である。図２１（ａ）において、第１２の実施形態の燃焼圧センサ５Ｊが、第１０の実施形態の燃焼圧センサ５Ｈと異なる点は、加圧部材８０Ｂの荷重調整部である薄肉状バネ部が筒状部８０ｂの位置（中央部）にあったものを筒状部８０ｃの位置（支持部材６５側）に設け、且つ、バネ部の構造を変えたものである。図２１（ｂ）において、加圧部材８０Ｃの荷重調整部は筒状部８０ｃの位置に設けられ、複数の切欠きと複数の板部からなるバネ構造となっている。このバネ構成によれば、薄肉状のバネ構造に比べて、よりバネ定数を小さく（変位量に対して荷重変化が小さい）することが可能になる。他の基本的な構成及び組立手順は第１０の実施形態と同様であるので同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。これにより、第１２の実施形態による燃焼圧センサ５Ｊを得る。

〔燃焼圧センサ５Ｊの効果〕
　上記構成によれば、加圧部材の荷重調整部が変位量に対して、より荷重変化の小さいバネを設計できる。つまり、圧力伝達部材、圧電素子、第２の電極、絶縁リング、支持部材の中心線方向の寸法バラツキに対して荷重変動がより少ないバネ手段を得られる。これにより、圧電素子に対して予荷重を作用させる工程において、より精度の高い予荷重を与えることができ、感度および直線性を高め高精度の圧力信号を得ることができる。又、同時に、加圧部材に設けたバネ部が受圧部から離れた位置になるので、燃焼室の温度がバネ部に伝わり難くなる。そのため、バネ特性への熱による影響を抑制し、サイクル間温度ドリフトのような短期の温度ドリフトを抑制することができる。これにより、高精度の圧力信号を得ることができる。

［第１３の実施形態］
　次に、第１３の実施形態について、図２２及び図２３を用いて説明する。図２２（ａ）は加圧部材８０Ｄを使用した燃焼圧センサ５Ｋの圧力検出部１００の拡大断面図であり、図２２（ｂ）は加圧部材８０Ｄの部分断面図である。又、図２３は燃焼圧センサ５Ｋの圧力検出部１００の組立手順を示す断面図である。図２２（ａ）において、第１３の実施形態の燃焼圧センサ５Ｋが、第１１の実施形態による燃焼圧センサ５Ｉ（図２０）と異なる点は、加圧部材８０Ｄの構造において、圧力伝達部材（５０）との固定部は掛止により固定し、支持部材６５との固定部は溶接により固定する構成になって点にある。他の基本的な構成及び組立手順は第１１の実施形態と同様であるので同一要素には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。

　ダイアフラム４５は、初期は圧力伝達部材（５０）とダイアフラム（４０）は別体で構成しておく。圧力伝達部材（５０）にはその一部に加圧部材を掛止するための掛止用の段差を設けておく。その段差には加圧部材８０Ｄの先端側に設けられたリング状の突起８０ｄが掛止できるようになっている。また、加圧部材８０Ｄの後端側には、支持部材６５との掛止用のリング状の突起はなく、溶接による固定ができるように構成されている。

　次に、図２３を用いて、第１３の実施形態の組立手順が第１１の実施形態の組立手順と異なるところを説明する。まず、図２３（ａ）工程において、加圧部材８０Ｄの先端側に向けて、後端側から圧力伝達部材（５０）、圧電素子１０、第２の電極部５５、絶縁リング６０、支持部材６５の順に挿入する。次に、圧電素子１０の感度および直線性を高めるために、予荷重を作用させる。この場合、組立治具（図示なし）を用いるとよい。組立治具に前述の組立体をセットする。次に、圧力伝達部材（５０）と支持部材６５に中心線方向に互いに押しあう方向に所定の荷重をかけると同時に、加圧部材８０Ｄの支持部材６５側に形成された筒状部８０ｃの段差を利用して、加圧部材８０Ｄを引き延ばす方向（中心線方向）に荷重を加える。そして加圧部材８０Ｄの中心線方向の変位量が予め定められた長さとなったところで、加圧部材８０Ｄの筒状部と支持部材６５との係合部を固定する（溶接１）。これにより、圧電素子部が組立られる。次に、ダイアフラム（４０）の中央部の突出部と圧力伝達部材（５０）の中央部の突出部を同心にして固定する（溶接２）。これにより、ダイアフラムは一体構成となり、且つ、圧電素子１０に予荷重が作用し、固定された状態となる。

　次に、図２３（ｂ）工程において、ハウジング３１に前述の圧電素子部を組立てる。ハウジング３１の先端側から圧電素子部を挿入する。同時に、ハウジング３１の端面３１ａに対し、ダイアフラム４５を進入部４１ａをガイドにしてしまりばめで嵌合（圧入）させる。次に、ハウジング３１の端面３１ａとダイアフラムの突当面４１ｂが当接した状態で係合部を固定する（溶接３）。次に、ハウジング３１と支持部材６５を固定する（溶接４）。これにより、圧力検出部が組立られる。

　次に、図２３（ｃ）工程において、（ｂ）工程で組立られた圧力検出部を筐体３２に組立てる。尚、ここで、予めコイルスプリング７０を第２の電極部に形成された突出部５５ａに組み付けておく。次に、筐体３２の孔部３２１に対して（ｂ）工程で組立られた圧力検出部のハウジング３１の第２の外周部を挿入し、しまりばめで嵌合（圧入）させる。筐体３２の先端面にハウジング３１の突出部３１５の垂直面３１５ｂが当接した状態で（ｂ）工程の組立体を固定する（溶接５）。これにより圧力検出部１００が完成し、第１３の実施形態による燃焼圧センサ５Ｋを得る。

［第１３の実施形態の効果］
　第１３の実施形態の別の形態によれば、加圧部材の固定方法において、ダイアフラム４５側、または支持部材６５側それぞれにおいて、掛止による固定方法と溶接による固定方法のどちらの方法も選ぶことができる。これにより、ダイアフラムの構成において、一体型であっても、加圧部材の構成（掛止又は溶接）に応じて固定方法を選ぶことが可能となり、製造方法を選択できるのでコストを抑制できる。これにより、コストを抑制し、且つ、圧電素子に対して精度の高い予荷重を与えることができ、感度および直線性を高め、高精度の圧力信号を得ることができる燃焼圧センサを提供することができる。

　尚、各実施形態では、加圧部材の荷重調整部において、バネ部の位置は中央部または支持部材側としたが、かかる形態に限定されない。バネ部の位置はダイアフラム側でも良い。また、加圧部材のバネ部は薄肉状バネ部または複数の切欠きと複数の板部からなるバネ部としたがかかる形態に限定されない。バネ部はコイル状のバネ構造、蛇腹状のバネ構造、その他いかなる構造のバネ構造でもよい。また、バネ部は肉厚を薄くして段差を設けたが、かかる形態に限定されない。バネ部と固定部は同じ肉厚でもよいし、逆にバネ部の肉厚を厚くしてもよい。また、加圧部材の２か所の固定部において、ダイアフラム側の固定部および支持部材側の固定部は掛止による固定方法または溶接による固定方法のどちらを採用してもよい。

１…内燃機関、２…シリンダブロック、２ａ…シリンダ、３…ピストン、４…シリンダヘッド、４ａ…連通孔、５、５ｓ、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆ、５Ｇ、５Ｈ、５Ｉ、５Ｊ、５Ｋ…燃焼圧センサ、６…制御装置、７…シール部材、８…伝送ケーブル、８ａ…コネクタ、１０…圧電素子、１０ａ…第１の電極部側端面、２１…回路基板部、２２…伝導部材、２３…絶縁部材、２４…Ｏリング、３０…ハウジング、３１…第１のハウジング（ハウジング）、３２…第２のハウジング（筐体）、４０…ダイアフラム、４５…一体型ダイアフラム、５０…第１の電極部、圧力伝達部材、５５…第２の電極部、６０…絶縁リング、６５…支持部材、７０…コイルスプリング、７１…第１のシール部材、７２…第２のシール部材、８０、８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃ、８０Ｄ、８０Ｅ、８０Ｆ、８０Ｇ…加圧部材、１００…圧力検出部、２００…信号処理部、３００…保持部材

Claims

　筒状のハウジングと、
　前記ハウジングの先端側に設けられるダイアフラムと、
　前記ハウジング内の軸方向であって前記ダイアフラムの後端側に配置され、当該ダイアフラムを介して作用する圧力を検知する圧電素子と、
　前記ハウジング内の軸方向であって前記ダイアフラムと前記圧電素子との間にて当該圧電素子に当接して設けられ、当該ダイアフラムを介して作用する圧力を当該圧電素子に伝達する圧力伝達部と、
　前記圧電素子の後端を支持する支持部材と、
　前記圧力伝達部を前記ハウジングの軸方向に向けて加圧するように前記ハウジングまたは前記支持部材に固定されることで前記圧電素子に荷重を作用させる加圧部材と、を備えることを特徴とする圧力検出装置。
　前記ダイアフラムは中央領域にて後端側へ突出した突出部を有し、
　前記加圧部材は、前記圧力伝達部、前記圧電素子の外周を覆う筒状の部位と、当該筒状の部位における先端側の端部から内側へ延出するとともに中央部には前記ダイアフラムの前記突出部を通す孔が形成された延出部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
　前記圧力伝達部が前記圧電素子に当接する部位の前記軸方向に交差する方向の面積は、前記ダイアフラムの前記突出部が当該圧力伝達部に当接する部位の当該軸方向に交差する方向の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の圧力検出装置。
　前記加圧部材は、一端が前記圧力伝達部に固定され他端は前記支持部材に固定され、前記二つの固定部間は筒状部よりなり、当該筒状部が荷重調整部となっていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の圧力検出装置。
　前記加圧部材に設けられた前記荷重調整部は薄肉状のバネ部であることを特徴とする請求項４に記載の圧力検出装置。
　前記加圧部材に設けられた前記荷重調整部は蛇腹状のバネ部であることを特徴とする請求項４に記載の圧力検出装置。
　前記加圧部材に設けられた前記荷重調整部は複数の切り欠きと前記切り欠きの間に位置する複数の板部とからなるバネ部であることを特徴とする請求項４に記載の圧力検出装置。
　前記加圧部材に設けられた前記荷重調整部はコイル状のバネ部であることを特徴とする請求項４に記載の圧力検出装置。
　前記加圧部材に設けられた前記荷重調整部が前記筒状部の中央より前記支持部材側に設けられたことを特徴とする請求項４から８の何れか１項に記載の圧力検出装置。
　前記ダイアフラムと前記圧力伝達部は一体に構成されていることを特徴とする請求項４から９の何れか１項に記載の圧力検出装置。
　前記加圧部材は、一端が前記圧力伝達部に固定され他端は前記支持部材に固定され、当該二つの固定部間は筒状部よりなり、
　前記ダイアフラムと前記圧力伝達部は一体に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
　前記加圧部材に設けられた前記筒状部が荷重調整部となっていることを特徴とする請求項１１に記載の圧力検出装置。
　前記加圧部材に設けられた前記荷重調整部は前記筒状部の中央より前記支持部材側に設けたことを特徴とする請求項１２に記載の圧力検出装置。
　燃焼室内と外部とを連通する連通孔が形成されたシリンダヘッドと、
　前記シリンダヘッドの前記連通孔に挿入可能な筒状のハウジングと、当該ハウジングの挿入方向先端側に設けられるダイアフラムと、当該ハウジングの軸方向であって当該ダイアフラムの後端側に配置され当該ダイアフラムを介して作用する圧力を検知する圧電素子と、当該ハウジング内の軸方向であって当該ダイアフラムと当該圧電素子との間にて当該圧電素子に当接して設けられ、当該ダイアフラムを介して作用する圧力を当該圧電素子に伝達する圧力伝達部と、当該圧電素子の後端を支持する支持部材と、当該圧力伝達部を当該ハウジングの軸方向に向けて加圧するように当該ハウジングまたは当該支持部材に固定されることで当該圧電素子に荷重を作用させる加圧部材とを有する圧力検出装置と、を有することを特徴とする圧力検出装置付き内燃機関。