(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料直噴式内燃機関の燃焼室（１４）に燃料噴射孔（３３ｂ）から燃料を噴射するインジェクタ（２０）の先端部に、前記燃料噴射孔（３３ｂ）を囲むとともに先端部が該燃料噴射孔（３３ｂ）の軸線方向に圧縮変形可能な圧力検出素子（３４）を設け、前記圧力検出素子（３４）の先端面および外周面を前記燃焼室（１４）に臨ませたことを特徴とする燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置。
【請求項２】
前記インジェクタ（２０）の外周と、シリンダヘッド（１２）のインジェクタ取付孔（１２ｄ）の内周との間にて燃焼ガスをシールするシール部材（３６）を、前記圧力検出素子（３４）よりも基端側で前記インジェクタ（２０）に設け、前記圧力検出素子（３４）から延びる出力信号伝達部材（４８）を前記インジェクタ（２０）の外面と前記シール部材（３６）の内面との間に配置することを特徴とする、請求項１に記載の燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置。
【請求項３】
前記圧力検出素子（３４）よりも基端側で、前記インジェクタ（２０）に前記シール部材（３６）を支持するカラー構造体（３５）を設け、前記カラー構造体（３５）は前記シール部材（３６）と前記出力信号伝達部材（４８）との間に位置することを特徴とする、請求項２に記載の燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置。
【請求項４】
前記カラー構造体（３５）の外径は、前記圧力検出素子（３４）の外径よりも大きいことを特徴とする、請求項３に記載の燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置。
【請求項５】
前記インジェクタ（２０）の外面に、前記出力信号伝達部材（４８）を配置する出力信号伝達部材収納溝（３１ｆ）を形成することを特徴とする、請求項３または請求項４に記載の燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置。
【請求項６】
前記インジェクタ（２０）の外周と、シリンダヘッド（１２）のインジェクタ取付孔（１２ｄ）の内周との間にて燃焼ガスをシールするシール部材（３６）を、前記圧力検出素子（３４）よりも基端側で前記インジェクタ（２０）に形成した環状溝（３５ａ）に設け、前記圧力検出素子（３４）から延びる前記出力信号伝達部材（４８）を前記インジェクタ（２０）の内部に配置することを特徴とする、請求項１に記載の燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置。
【請求項７】
前記インジェクタ（２０）の内部に、前記出力信号伝達部材（４８）を配置する出力信号伝達部材収納孔（３１ｇ）を形成することを特徴とする、請求項６に記載の燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置。
【請求項８】
前記インジェクタ（２０）の先端部に、前記圧力検出素子（３４）を一体に溶接する溶接代（３１ｅ）を設けることを特徴とする、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置。
【請求項９】
前記溶接代（３１ｅ）は、前記インジェクタ（２０）の先端部の内周に配置されて前記燃料噴射孔（３３ｂ）が形成された弁座部材（３３）と前記圧力検出素子（３４）との間に挟まれており、かつ前記弁座部材（３３）よりも溶接性の高い材料で構成されることを特徴とする、請求項８に記載の燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置。
【請求項１０】
前記インジェクタ（２０）の先端部に、前記圧力検出素子（３４）の基端部を締まり嵌め（Ａ）するとともに、前記圧力検出素子（３４）の先端部を隙間嵌め（Ｂ）することを特徴とする、請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置。
【請求項１１】
前記圧力検出素子（３４）は、前記インジェクタ（２０）の先端部の内周に配置されて前記燃料噴射孔（３３ｂ）が形成された弁座部材（３３）と一体に形成されることを特徴とする、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置。
【請求項１２】
前記インジェクタ（２０）の外周と、シリンダヘッド（１２）のインジェクタ取付孔（１２ｄ）の内周との間にて燃焼ガスをシールするガスケット（５３）を、前記インジェクタ（２０）の軸線方向中間部に設けることを特徴とする、請求項１に記載の燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置。
【請求項１３】
前記圧力検出素子（３４）から延びる出力信号伝達部材（４８）を、前記インジェクタ（２０）の内部に配置することを特徴とする、請求項１２に記載の燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置。
【請求項１４】
前記圧力検出素子（３４）から延びる出力信号伝達部材（４８）を、前記ガスケット（５３）の内面と前記インジェクタ（２０）の外面との間に配置することを特徴とする、請求項１２に記載の燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置。
【請求項１５】
前記インジェクタ（２０）の最先端に前記圧力検出素子（３４）を配置することを特徴とする、請求項１に記載の燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室に燃料を噴射するインジェクタを備えた燃料直噴式内燃機関の筒内圧を圧力検出素子を用いて検出する燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃焼室に臨む筒内圧センサの先端に設けた金属ダイヤフラムの裏面に突起を設け、この突起を介して金属ダイヤフラムの変形による荷重を圧力検出素子に伝達する筒内圧検出装置が、下記特許文献１により公知である。
【０００３】
また内燃機関の燃焼室に臨むシリンダヘッドの内壁面、前記燃焼室に臨むグロープラグや点火プラグの先端部、あるいは前記燃焼室に臨むインジェクタの先端部に圧電素子を設け、この圧電素子の変形により発生する電圧に基づいて筒内圧を検出する筒内圧検出装置が、下記特許文献２により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本特開２０００−１８０２８６号公報
【特許文献２】国際公開公報ＷＯ２００４／０１５３８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで上記特許文献１に記載されたものは、筒内圧センサが燃焼室の高温に直接さらされるため、その熱によって圧力検出素子が温度上昇して圧力検出精度が低下したり耐久性が低下したりする可能性がある。
【０００６】
また上記特許文献２に記載されたもののうち、燃焼室に臨むインジェクタの先端部に圧電素子を設けたものは、インジェクタを通過する燃料で圧電素子を冷却して温度上昇を防止することが可能であるが、インジェクタの細い先端部の外面に圧電素子を設けた場合には、その圧電素子の寸法が小さくなって圧力検出精度が低下する問題があり、またインジェクタの先端部の燃料通路の内面や該燃料通路に嵌合するニードルの外面に圧電素子を設けた場合には、やはり圧電素子の寸法が小さくなって圧力検出精度が低下するだけでなく、圧電素子によって燃料通路内の燃料の流れに悪影響が及ぶ問題がある。
【０００７】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、筒内圧を簡単な構造で精度良く検出することができ、しかも耐久性に優れた燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明によれば、燃料直噴式内燃機関の燃焼室に燃料噴射孔から燃料を噴射するインジェクタの先端部に、前記燃料噴射孔を囲むとともに先端部が該燃料噴射孔の軸線方向に圧縮変形可能な圧力検出素子を設け、前記圧力検出素子の先端面および外周面を前記燃焼室に臨ませたことを第１の特徴とする燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置が提案される。
【０００９】
また本発明によれば、前記第１の特徴に加えて、前記インジェクタの外周と、シリンダヘッドのインジェクタ取付孔の内周との間にて燃焼ガスをシールするシール部材を、前記圧力検出素子よりも基端側で前記インジェクタに設け、前記圧力検出素子から延びる出力信号伝達部材を前記インジェクタの外面と前記シール部材の内面との間に配置することを第２の特徴とする燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置が提案される。
【００１０】
また本発明によれば、前記第２の特徴に加えて、前記圧力検出素子よりも基端側で、前記インジェクタに前記シール部材を支持するカラー構造体を設け、前記カラー構造体は前記シール部材と前記出力信号伝達部材との間に位置することを第３の特徴とする燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置が提案される。
【００１１】
また本発明によれば、前記第３の特徴に加えて、前記カラー構造体の外径は、前記圧力検出素子の外径よりも大きいことを第４の特徴とする燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置が提案される。
【００１２】
また本発明によれば、前記第３または第４の特徴に加えて、前記インジェクタの外面に、前記出力信号伝達部材を配置する出力信号伝達部材収納溝を形成することを第５の特徴とする燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置が提案される。
【００１３】
また本発明によれば、前記第１の特徴に加えて、前記インジェクタの外周と、シリンダヘッドのインジェクタ取付孔の内周との間にて燃焼ガスをシールするシール部材を、前記圧力検出素子よりも基端側で前記インジェクタに形成した環状溝に設け、前記圧力検出素子から延びる前記出力信号伝達部材を前記インジェクタの内部に配置することを第６の特徴とする燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置が提案される。
【００１４】
また本発明によれば、前記第６の特徴に加えて、前記インジェクタの内部に、前記出力信号伝達部材を配置する出力信号伝達部材収納孔を形成することを第７の特徴とする燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置が提案される。
【００１５】
また本発明によれば、前記第１〜第７の何れか１つの特徴に加えて、前記インジェクタの先端部に、前記圧力検出素子を一体に溶接する溶接代を設けることを第８の特徴とする燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置が提案される。
【００１６】
また本発明によれば、前記第８の特徴に加えて、前記溶接代は、前記インジェクタの先端部の内周に配置されて前記燃料噴射孔が形成された弁座部材と前記圧力検出素子との間に挟まれており、かつ前記弁座部材よりも溶接性の高い材料で構成されることを第９の特徴とする燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置が提案される。
【００１７】
また本発明によれば、前記第１〜第９の何れか１つの特徴に加えて、前記インジェクタの先端部に、前記圧力検出素子の基端部を締まり嵌めするとともに、前記圧力検出素子の先端部を隙間嵌めすることを第１０の特徴とする燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置が提案される。
【００１８】
また本発明によれば、前記第１〜第７の何れか１つの特徴に加えて、前記圧力検出素子は、前記インジェクタの先端部の内周に配置されて前記燃料噴射孔が形成された弁座部材と一体に形成されることを第１１の特徴とする燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置が提案される。
【００１９】
また本発明によれば、前記第１の特徴に加えて、前記インジェクタの外周と、シリンダヘッドのインジェクタ取付孔の内周との間にて燃焼ガスをシールするガスケットを、前記インジェクタの軸線方向中央部に設けることを第１２の特徴とする燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置が提案される。
【００２０】
また本発明によれば、前記第１２の特徴に加えて、前記圧力検出素子から延びる出力信号伝達部材を、前記インジェクタの内部に配置することを第１３の特徴とする燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置が提案される。
【００２１】
また本発明によれば、前記第１２の特徴に加えて、前記圧力検出素子から延びる出力信号伝達部材を、前記ガスケットの内面と前記インジェクタの外面との間に配置することを第１４の特徴とする燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置が提案される。
【００２２】
また本発明によれば、前記第１の特徴に加えて、前記インジェクタの最先端に前記圧力検出素子を配置することを第１５の特徴とする燃料直噴式内燃機関の筒内圧検出装置が提案される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の第１の特徴によれば、燃料直噴式内燃機関の燃焼室に燃料噴射孔から燃料を噴射するインジェクタの先端部に、該燃料噴射孔の周囲を囲むとともに先端部が該燃料噴射孔の軸線方向に圧縮変形可能な圧力検出素子を設けたので、その圧力検出素子を燃焼室に臨ませることで筒内圧を検出することができる。圧力検出素子がインジェクタに設けられているため、圧力検出素子を設けるためにシリンダヘッドや燃焼室の形状・構造を変更する必要がないだけでなく、シリンダヘッドを通して伝達される他気筒の振動、動弁機構の振動、ヘッドカバーの振動等を遮断して圧力検出素子に伝わり難くすることができる。また燃料の通過により冷却されるインジェクタに圧力検出素子を設けることで、圧力検出素子の過熱を抑制して圧力検出精度および耐久性を高めることができる。また、先端部が燃料噴射孔の軸線方向に圧縮変形可能な圧力検出素子の先端面および外周面を燃焼室に臨ませることで、先端面に作用する筒内圧で圧力検出素子を自由に変形させて圧力検出精度を高めることができる。
【００２４】
また本発明の第２の特徴によれば、圧力検出素子よりも基端側でインジェクタの外周にシール部材を設けたので、シリンダヘッドのインジェクタ取付孔の内周との間をシールして圧力漏れを防止することができる。また圧力検出素子から延びる出力信号伝達部材をインジェクタの外面とシール部材の内面との間に配置したので、出力信号伝達部材によってシール部材のシール性が損なわれるのを防止できる。
【００２５】
また本発明の第３の特徴によれば、シール部材と出力信号伝達部材との間に配置されるカラー構造体を設けたので、シール部材を確実に固定でき、シール性がより一層向上するとともに、カラー構造体の内周面に出力信号伝達部材を配置することが可能になり、出力信号伝達部材を配置する空間を容易に加工することができる。
【００２６】
また本発明の第４の特徴によれば、カラー構造体の外径は圧力検出素子の外径よりも大きいので、インジェクタの先端部に対する圧力検出素子の取付位置に若干の誤差が存在しても、圧力検出素子がシリンダヘッドのインジェクタ取付孔の内周と干渉して取り付けが困難になったり、圧力検出素子の自由な変形が阻害されて圧力検出精度が低下したりするのを防止することができる。
【００２７】
また本発明の第５の特徴によれば、インジェクタの外面に出力信号伝達部材を配置する出力信号伝達部材収納溝を形成したので、出力信号伝達部材を容易に配置するとともに出力信号伝達部材の保護を図ることができる。
【００２８】
また本発明の第６の特徴によれば、インジェクタの外周とシリンダヘッドのインジェクタ取付孔の内周との間にて燃焼ガスをシールするシール部材を、圧力検出素子よりも基端側でインジェクタに形成した環状溝に設け、圧力検出素子から延びる出力信号伝達部材をインジェクタの内部に配置したので、シール部材で燃焼ガスをシールして圧力漏れを防止できるだけでなく、出力信号伝達部材によってシール部材のシール性が損なわれるのを防止でき、しかもインジェクタに直接シール部材を支持するので構造が簡素化される。
【００２９】
また本発明の第７の特徴によれば、インジェクタの内部に出力信号伝達部材を配置する出力信号伝達部材収納孔を形成したので、出力信号伝達部材を容易に配置するとともに出力信号伝達部材の保護を図ることができる。
【００３０】
また本発明の第８の特徴によれば、インジェクタの先端部に圧力検出素子を一体に溶接する溶接代を設けたので、溶接の熱が圧力検出素子に悪影響を及ぼすのを最小限に抑えることができる。
【００３１】
また本発明の第９の特徴によれば、インジェクタの先端部の内周に燃料噴射孔が形成された弁座部材を配置すると、弁座部材の材質によっては圧力検出素子の溶接が困難になる場合があるが、弁座部材および圧力検出素子の間に挟まれた溶接代を該弁座部材よりも溶接性の高い材料で構成したので、溶接代を介してインジェクタの先端部に圧力検出素子を強固に溶接することができる。
【００３２】
また本発明の第１０の特徴によれば、インジェクタの先端部に圧力検出素子の基端部を締まり嵌めするとともに圧力検出素子の先端部を隙間嵌めしたので、締まり嵌めによってインジェクタの先端部に対する圧力検出素子の位置決め精度を高めるとともに、隙間嵌めによって筒内圧による圧力検出素子の自由な変形を可能にして圧力検出精度を高めることができる。
【００３３】
また本発明の第１１の特徴によれば、圧力検出素子をインジェクタの先端部の内周に配置されて前記燃料噴射孔が形成された弁座部材と一体に形成したので、部品点数の削減および構造の簡素化が可能になる。
【００３４】
また本発明の第１２の特徴によれば、インジェクタの外周とシリンダヘッドのインジェクタ取付孔の内周との間にて燃焼ガスをシールするガスケットを、インジェクタの軸線方向中間部に設けたので、インジェクタをディーゼルエンジンに適用したときにも燃焼ガスのシール性を確保することができる。
【００３５】
また本発明の第１３の特徴によれば、圧力検出素子から延びる出力信号伝達部材をインジェクタの内部に配置したので、出力信号伝達部材によってシール部材のシール性が損なわれるのを防止でき、しかも出力信号伝達部材の保護を図ることができる。
【００３６】
また本発明の第１４の特徴によれば、圧力検出素子から延びる出力信号伝達部材をガスケットの内面とインジェクタの外面との間に配置したので、出力信号伝達部材によってシール部材のシール性が損なわれるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は燃料直噴式内燃機関のシリンダヘッドの縦断面図である。（第１の実施の形態）
【図２】図２は図１の２−２線矢視図である。（第１の実施の形態）
【図３】図３は図１の３部拡大図である。（第１の実施の形態）
【図４】図４は図３の４部拡大図である。（第１の実施の形態）
【図５】図５は図３の５方向矢視図である。（第１の実施の形態）
【図６】図６は前記図４に対応する図である。（第２の実施の形態）
【図７】図７は前記図４に対応する図である。（第３の実施の形態）
【図８】図８は前記図４に対応する図である。（第４の実施の形態）
【図９】図９は前記図４に対応する図である。（第５の実施の形態）
【図１０】図１０は前記図４に対応する図である。（第６の実施の形態）
【図１１】図１１は前記図４に対応する図である。（第７の実施の形態）
【符号の説明】
【００３８】
１２        シリンダヘッド
１２ｄ      インジェクタ取付孔
１４        燃焼室
２０        インジェクタ
３１ｅ      溶接代
３１ｆ      出力信号伝達部材収納溝
３１ｇ      出力信号伝達部材収納孔
３３        弁座部材
３３ｂ      燃料噴射孔
３４        圧力検出素子
３５        カラー構造体
３５ａ      環状溝
３６        シール部材
４８        出力信号伝達部材
５３        ガスケット
Ａ          締まり嵌め
Ｂ          隙間嵌め
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、図１〜図５に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。
【第１の実施の形態】
【００４０】
図１および図２に示すように、燃料直噴式内燃機関のシリンダブロック１１の上面にシリンダヘッド１２が結合されており、シリンダボア１１ａに摺動自在に嵌合するピストン１３の上面とシリンダヘッド１２の下面との間に燃焼室１４が形成される。吸気ポート１５に連なる２個の吸気弁孔１２ａ，１２ａと、排気ポート１６に連なる２個の排気弁孔１２ｂ，１２ｂとが燃焼室１４に開口しており、２個の吸気弁孔１２ａ，１２ａがそれぞれ吸気弁１７，１７で開閉され、２個の排気弁孔１２ｂ，１２ｂがそれぞれ排気弁１８，１８で開閉される。
【００４１】
燃焼室１４の中央部に形成された点火プラグ取付孔１２ｃに点火プラグ１９が取り付けられる。また燃焼室１４の２個の吸気弁孔１２ａ，１２ａに挟まれた位置に凹部１４ａが形成されており、この凹部１４ａに開口するインジェクタ取付孔１２ｄにインジェクタ２０が取り付けられる。シリンダヘッド１２の吸気側の側面に沿って配置されたデリバリパイプ２１にインジェクタ２０が接続されており、インジェクタ２０はデリバリパイプ２１から供給された燃料を燃焼室１４の内部に噴射する。
【００４２】
次に、図３に基づいてインジェクタ２０の先端部の構造を説明する。尚、本明細書において、インジェクタ２０の基端側とはデリバリパイプ２１側を指し、インジェクタ２０の先端側とは燃焼室１４側を指すものと定義する。
【００４３】
バルブハウジング３１の先端部内周にカップ状の弁座部材３３が溶接される。更に、バルブハウジング３１の外周に、圧電素子よりなるリング状の圧力検出素子３４が溶接される。またバルブハウジング３１の外周であって圧力検出素子３４よりも基端側に筒状のカラー構造体３５が溶接されており、このカラー構造体３５の外周に形成した環状溝３５ａにシリンダヘッド１２のインジェクタ取付孔１２ｄとの間をシールするシール部材３６が装着される。弁座部材３３の内面に着座可能な弁体３７に溶接されたステム３８は、図示せぬアクチュエータに接続されて電磁的に往復駆動される。デリバリパイプ２１からの燃料は、バルブハウジング３１およびステム３８間の隙間４６を通過して弁座部材３３の内部に供給される。
【００４４】
弁座部材３３の先端部内面に形成された弁座３３ａの近傍には燃料噴射孔３３ｂが開口する。弁座３３ａに着座して燃料噴射孔３３ｂを閉塞する弁体３７は球状の部材であって、弁座部材３３の内周面に摺動自在に案内される外周面に、燃料の通過を許容する複数の切欠き３７ａ…が形成される。
【００４５】
図４に示すように、バルブハウジング３１の先端部外周面には大径部３１ｂおよび小径部３１ｃが形成されており、圧力検出素子３４の内周面の大径部３４ａがバルブハウジング３１の大径部３１ｂに締まり嵌めＡされ、圧力検出素子３４の内周面の小径部３４ｂがバルブハウジング３１の小径部３１ｃに隙間嵌めＢされる。前記締まり嵌めＡによってバルブハウジング３１に対して圧力検出素子３４を精度良く位置決めしながら、前記隙間嵌めＢによって筒内圧による圧力検出素子３４の先端部の自由な圧縮変形を許容して圧力検出精度を高めることができる。
【００４６】
バルブハウジング３１の大径部３１ｂの外周に嵌合するカラー構造体３５は、前記大径部３１ｂの基端側に連設された段部３１ｄと、圧力検出素子３４の基端側の端面との間に挟持される。そしてカラー構造体３５に対する圧力検出素子３４およびバルブハウジング３１の段部３１ｄの当接部が溶接されるとともに、バルブハウジング３１の小径部３４ｂの先端部に対する圧力検出素子３４の先端部内周の当接部が溶接され、これによりバルブハウジング３１に圧力検出素子３４およびカラー構造体３５が一体に固定される。
【００４７】
図４に示すように、カラー構造体３５の外径に対して圧力検出素子３４の外径は僅かに小さく形成されているため、バルブハウジング３１に対する圧力検出素子３４の取付位置が径方向にずれた場合でも、圧力検出素子３４の外周面がカラー構造体３５の外周面から突出しないようにすることができる。これにより、圧力検出素子３４がインジェクタ取付孔１２ｄの内周面に強く接触しないようにし、インジェクタ取付孔１２ｄに対するインジェクタ２０の挿入が困難になったり、筒内圧による圧力検出素子３４の自由な変形が阻害されて圧力検出精度が低下したりするのを防止することができる。
【００４８】
図４に示すように、バルブハウジング３１の小径部３１ｃの先端部に圧力検出素子３４の先端部内周を溶接するとき、バルブハウジング３１の小径部３１ｃの先端を溶接代３１ｅとして突出させ、この溶接代３１ｅにレーザービーム４７を照射して溶接することで、レーザー溶接の熱の影響が圧力検出素子３４に及ぶのを最小限に抑えて圧力検出精度の低下を防止することができる。このとき、弁座部材３３の先端部外周に面取り３３ｃを施すことにより、溶接代３１ｅに照射されるレーザービーム４７が弁座部材３３と干渉するのを防止するので、弁座部材３３の破損の虞がなくなるとともに作業効率を高めることができる。
【００４９】
ところで、圧力検出素子３４およびカラー構造体３５の材質は溶接性が良いＳＵＳ３０４であり、バルブハウジング３１の材質は溶接性が良いＳＵＳ４３０であるが、弁座部材３３の材質は溶接性が悪いＳＵＳ４４０Ｃである。従って、仮に弁座部材３３の外周に圧力検出素子３４の内周を直接溶接しようとすると、溶接性が高い圧力検出素子３４の溶け込みを多くする必要があるため、圧力検出素子３４の圧力検出精度に悪影響が及ぶことが懸念される。
【００５０】
しかしながら本実施の形態によれば、弁座部材３３および圧力検出素子３４の間に溶接性が良いバルブハウジング３１の溶接代３１ｅを介在させ、この溶接代３１ｅの溶け込みにより圧力検出素子３４およびバルブハウジング３１を溶接するので、圧力検出素子３４の圧力検出精度に悪影響が及ぼすことなく強固な溶接が可能となる。
【００５１】
図３および図５に示すように、バルブハウジング３１の外周面には、大径部３１ｂから筒状部３１ａにかけて軸線方向に延びる１本の出力信号伝達部材収納溝３１ｆが形成されており、この出力信号伝達部材収納溝３１ｆに圧力検出素子３４から延びる出力信号伝達部材４８が収納される。従って、バルブハウジング３１の大径部３１ｂの外周にカラー構造体３５が嵌合する部分において、出力信号伝達部材収納溝３１ｆに収納された出力信号伝達部材４８はカラー構造体３５の内周側を通過してインジェクタ２０の外部に引き出される。
【００５２】
このように、圧力検出素子３４の出力信号伝達部材４８がカラー構造体３５の内周側において出力信号伝達部材収納溝３１ｆにより構成されるトンネル状の通路を通過することで、カラー構造体３５の外周に設けたシール部材３６が出力信号伝達部材４８と干渉することが防止され、シール部材３６のシール性が損なわれることがなく、さらに、カラー構造体３５をバルブハウジング３１と別部材で構成したことにより、バルブハウジング３１の外周面に出力信号伝達部材収納溝３１ｆを形成するだけの簡単な加工でトンネル状の通路を構成することが可能になる。
【００５３】
燃焼室１４の圧力は、シリンダヘッド１２のインジェクタ取付孔１２ｄの内周面と圧力検出素子３４およびカラー構造体３５の外周面との間の隙間を通って逃げようとするが、カラー構造体３５の外周に装着したシール部材３６によって前記圧力漏れが阻止される。また燃焼室１４の圧力は、バルブハウジング３１の小径部３１ｃの外周面と圧力検出素子３４の内周面との間の隙間から出力信号伝達部材収納溝３１ｆを通って逃げようとするが、バルブハウジング３１の溶接代３１ｅの溶接により前記圧力漏れが阻止される。
【００５４】
次に、上記構成を備えたインジェクタ２０の燃料噴射の作用を説明する。
【００５５】
図３において、ステム３８に溶接した弁体３７が弁座部材３３の弁座３３ａから離反すると、図示せぬ燃料ポンプから供給された高圧の燃料が、バルブハウジング３１およびステム３８間の隙間４６と、弁体３７の外周の切欠き３７ａ…とを通過し、弁座部材３３の燃料噴射孔３３ｂから燃焼室１４内に噴射される。
【００５６】
次に、圧力検出素子３４による筒内圧の検出の作用を説明する。
【００５７】
図１に示すように、インジェクタ２０の先端に設けられた圧力検出素子３４は燃焼室１４の凹部１４ａに臨んでいるため、筒内圧が圧力検出素子３４の先端面に作用することで該圧力検出素子３４が燃料噴射孔３３ｂの軸線方向に圧縮され、その歪み量に応じた電圧を出力する。圧力検出素子３４の出力電圧は出力信号伝達部材４８を介して図示せぬＥＣＵに伝達され、そこで前記電圧から筒内圧が算出される。
【００５８】
このように、インジェクタ２０の先端に弁座部材３３の燃料噴射孔３３ｂの周囲を囲むリング状の圧力検出素子３４を設けたので、圧力検出素子３４を設けるためにシリンダヘッド１２や燃焼室１４の形状・構造を変更することなく、既存の内燃機関に対してインジェクタ２０を交換するだけで筒内圧を検出することが可能になるため、コストの上昇を極めて低く抑えることができる。またインジェクタ２０に圧力検出素子３４を設けたので、シリンダヘッド１２を通して伝達される他気筒の振動、動弁機構の振動、ヘッドカバーの振動等を遮断して圧力検出素子３４に伝わり難くすることができる。
【００５９】
また内部を燃料が通過するインジェクタ２０の先端の温度は燃焼室１４の温度に比べて低温に保たれるため、そこに設けられた圧力検出素子３４の過熱を抑制して圧力検出精度および耐久性を高めることができる。このとき、圧力検出素子３４は燃焼室１４の一部を構成する凹部１４ａに臨んでいるので、燃焼室１４の火炎が圧力検出素子３４に直接作用するのを防止して耐久性を更に高めることができる。
【００６０】
またリング状に形成された圧力検出素子３４は燃料噴射孔３３ｂの周囲を囲むため、燃料噴射孔３３ｂから噴射された燃料との干渉を回避することができるだけでなく、圧力検出素子３４をできるだけ大型化して筒内圧を受ける受圧面積を最大限に確保することで圧力検出精度を高めることができる。しかもインジェクタ２０を新気が導入される一対の吸気弁１７，１７の間に設けたので、吸気弁１７，１７の近傍の筒内圧を検出してノッキングの発生を高い精度で予知することが可能となる。
【００６１】
次に、図６に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。
【第２の実施の形態】
【００６２】
第１の実施の形態では、圧力検出素子３４およびカラー構造体３５が別部材で構成されているが、第２の実施の形態では、圧力検出素子３４およびカラー構造体３５が一部材で構成されている。この第２の実施の形態により、部品点数の削減および構造の簡素化が可能になる。
【００６３】
次に、図７に基づいて本発明の第３の実施の形態を説明する。
【第３の実施の形態】
【００６４】
第１の実施の形態では、バルブハウジング３１およびカラー構造体３５が別部材で構成されているが、第３の実施の形態では、バルブハウジング３１に対してカラー構造体３５が一体に構成されている。従って、第１の実施の形態では、バルブハウジング３１の外面に形成されていた圧力検出素子収納溝３１ｆが、第３の実施の形態では、一体に構成されたバルブハウジング３１およびカラー構造体３５の内部を貫通するトンネル状の出力信号伝達部材収納孔３１ｇで構成される。この第３の実施の形態により、部品点数の削減および構造の簡素化が可能になる。
【００６５】
次に、図８に基づいて本発明の第４の実施の形態を説明する。
【第４の実施の形態】
【００６６】
第１の実施の形態では、圧力検出素子３４および弁座部材３３が別部材で構成されているが、第４の実施の形態では、圧力検出素子３４および弁座部材３３が一部材で構成されている。この第４の実施の形態により、部品点数の削減および構造の簡素化が可能になる。
【００６７】
次に、図９に基づいて本発明の第５の実施の形態を説明する。
【第５の実施の形態】
【００６８】
第５の実施の形態は、図７で説明した第３の実施の形態の変形であって、バルブハウジング３１に対してカラー構造体３５が一体に構成されるとともに、圧力検出素子３４および弁座部材３３が一部材で構成されている。この第５の実施の形態により、部品点数の更なる削減および構造の更なる簡素化が可能になる。
【００６９】
次に、図１０に基づいて本発明の第６の実施の形態を説明する。
【第６の実施の形態】
【００７０】
第６の実施の形態はディーゼルエンジン用のインジェクタ２０を示すものである。インジェクタ２０は、筒状のアウタケース５１および筒状のボディ５２の内部に嵌合するバルブハウジング３１を備えており、バルブハウジング３１の下部には、弁座３３ａおよび燃料噴射孔３３ｂ…を有する弁座部材３３が一体に形成される。バルブハウジング３１の内部には、下端に前記弁座３３ａに着座可能な弁体３７を一体に有するステム３８が上下動自在に配置される。
【００７１】
バルブハウジング３１の先端部の外周にリング状の圧力検出素子３４が配置されており、圧力検出素子３４から延びる出力信号伝達部材４８は、バルブハウジング３１の外面に形成した出力信号伝達部材収納溝３１ｆとボディ５２の内面との間に収納される。アウタケース５１の先端にはボディ５２の周囲を囲むガスケット５３が配置されており、このガスケット５３でシリンダヘッドのインジェクタ取付孔との間がシールされる。ガスケット５３からインジェクタ２０の先端までの距離は、第１〜第５の実施の形態で説明したガソリンエンジン用のインジェクタ２０よりも大きくなっており、燃料噴射孔３３ｂ…をディーセルエンジンのピストンの頂面に形成したキャビティ内に配置可能である。
【００７２】
この第６の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。
【００７３】
次に、図１１に基づいて本発明の第７の実施の形態を説明する。
【第７の実施の形態】
【００７４】
第６の実施の形態では、バルブハウジング３１およびボディ５２が別部材で構成されているが、第７の実施の形態では、バルブハウジング３１およびボディ５２が一部材で構成されており、そのために圧力検出素子３４から延びる出力信号伝達部材４８は、一体に構成されたバルブハウジング３１およびボディ５２の内部を貫通するトンネル状の出力信号伝達部材収納孔３１ｇに収納される。この第７の実施の形態により、部品点数の削減および構造の簡素化が可能になる。
【００７５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００７６】
例えば、実施の形態では圧力検出素子３４を圧電素子で構成しているが、歪みによって電気抵抗値が変化する歪みゲージで圧力検出素子３４を構成することも可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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