JPH08511100A - 内燃機関の燃焼室内の圧力を検出するための圧力変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 内燃機関の燃焼室内の圧力を検出するための圧力変換器において、ケーシング（１０）の孔（１２）内にプランジャ（１８）が配置されていて、該プランジャ（１８）が一端で、孔（１２）の開口（１３）を閉鎖するダイヤフラム（１４）に接触している。前記プランジャ（１８）が他端で測定エレメント（１９）に作用していて、これにより、燃焼室内の圧力に比例した測定信号が生ぜしめられる。ケーシング（１０）及びプランジャ（１８）がそれぞれ、同じ熱時定数を有する材料から形成されている。これによって、ケーシング（１０）及びプランジャ（１８）内で同じ方向の熱伝搬が得られる。これによって、測定信号を誤らせる発生する加熱ひずみが阻止される。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃機関の燃焼室内の圧力を検出するための 圧力変換器 【技術分野】 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に記載の形式の圧力変換器に関する。 【背景技術】 このような形式の公知の圧力変換器においては、ケーシング内に形成された孔 内にプランジャが配置されていて、この孔は一方の側でダイヤフラムによって閉 鎖されている。ダイヤフラムにはプランジャの一端が接触し、かつ、プランジャ の他端は測定エレメントに作用結合されている。内燃機関の燃焼室内の圧力を検 出するために前記圧力変換器は内燃機関のシリンダヘッド内に配置される。この 場合、圧力変換器は激しく変化する高温にさらされる。この場合、ダイヤフラム は、直接燃焼室内に突入しているため、ほぼ６００℃までの温度にさらされる。 これに対して、測定エレメントが配置されるプランジャの他端では最大ほぼ１５ ０℃の温度が生ずる。測定エレメントが燃焼室内の温度にさらされないようにす るために、温度降下が必要である。他面、適当な周囲温度の場合機関停止状態で 温度はほぼマイナス４０°に達する。一般に、上記温 度降下ひいては燃焼室内で支配する温度から測定エレメントを熱的に分離するた めに、ケーシング及びプランジャのために異なる材料が使用される。しかし他面 、異なる熱負荷に基づいてケーシング及びプランジャは著しく異なって変形する 。これにより、ダイヤフラムの剛性に基づいて外乱信号が生ぜしめられ、この外 乱信号は発生する測定信号内でゼロ誤差として現われひいては測定信号を誤らせ る。 ケーシング及びプランジャの異なる熱膨張を補償するために、アメリカ合衆国 特許第５０６８６３５号明細書から、ダイヤフラムとプランジャとの間に補償デ ィスクを配置することが公知である。この場合、補償ディスクの熱膨張係数はケ ーシング及びプランジャの異なる熱膨張に適合されている。 更にヨーロッパ特許公開第１４５１４６号明細書では力伝達手段として、即ち 、プランジャの代わりに熱導電性の良い非圧縮性の液体が使用される。ドイツ国 特許出願公開第３７２７２２１号明細書では、プランジャの温度を降下させるた めに、圧電セラミックスのプランジャと金属性のケーシングとの間に、銅製導体 接着層が使用される。この導体接着層は、圧電セラミックスのキューリ・温度を 上回らないようにするために、プランジャの高温度を減少させねばならない。し かしながら上記すべての提案は、比較的不経済にしかも複雑に構成されかつこれ にも拘らず十分なゼロオフ セット補償を保証できない。 【発明の開示】 請求の範囲第１項の特徴部分に記載の特徴を有する本発明による圧力変換器の 利点は、熱的なゼロドリフトが最早生じないということにある。しかも、圧力変 換器は比較的簡単にかつ安価に構成される。付加的な水冷手段は不要である。こ れによって、圧力変換器は使用場所及び熱負荷形式とは無関係に使用可能である 。ケーシングとプランジャとの間のギャップ内に付加的に熱伝導性の良い媒体が 充填される場合には、半径方向の温度補償が可能になり、ケーシングとプランジ ャとの間の微量摩擦が減少される。これによって、付加的にセンサのヒステリシ スも改善される。これによって、プランジャガイドを極めて安価に形成できる。 ケーシング及びプランジャのために金属材料を使用できるために、例えばセラミ ックスに比して製作及び加工が極めて簡単になる。圧力変換器は静的な圧力測定 をも可能にし、これによって、内燃機関のために別の制御及び調整機能が得られ る。 その他の請求項に記載の構成によって、請求項１に記載の圧力変換器の有利な 構成が得られる。 【図面の簡単な説明】 次ぎに図示の実施例につき本発明を説明する。この場合図面では、圧力変換器 を概略的な断面図で図示している。 【発明を実施するための最良の形態】 第１図では符号１０で、内燃機関の燃焼室内の圧力を規定する圧力変換器１１ のケーシングが図示されている。ケーシング１０は中央の一貫した段状の孔１２ を有している。燃焼室に面したケーシング１０の開口１３はダイヤフラム１４に よって閉鎖されていて、このダイヤフラム１４は縁部範囲でケーシング１０の端 面１５に溶接されている。ダイヤフラム１４の中央範囲には、即ち、ダイヤフラ ムの撓み範囲には、プランジャ１８の一端が接触しており、プランジャの他端は 測定エレメント１９に作用している。測定エレメントとしては、例えば圧電抵抗 素子又は圧電素子が使用される。圧電抵抗素子とは、その抵抗値が圧力作用を受 けて変化するエレメントである。このために例えば、厚膜抵抗を使用することが できる。このために材料として、サーメット、導電性プラスチック又は金属等が 使用される。測定エレメント１９は同様に対応支承体２０に接触していて、この 対応支承体は孔１２内に差し込まれていてかつケーシングに不動に結合されてい る。測定エレメント１９又は測定エレメントの支持体には、評価装置の電気的な 構成部材（図示せず）を設けることができる。対応支承体２０内の孔（図示せず ）を介して、圧力変換器１１のケーシング１０から、評価回路又は測定エレメン ト１９の引出線が案内されていてかつ内燃機関の制御装置及び評価回路（図示せ ず） に導かれている。開口１３の範囲には切欠き２１が形成されているので、開口１ ３は段状の形状を有する。 孔１２の壁とプランジャ１８との間には狭いギャップ２３が形成されていて、 このギャップ２３は、ケーシング１０とプランジャ１８との間で良好な熱伝達を 可能にするために、できるだけ狭く維持されている。更に、熱伝達を一層改善す るために、ギャップ２３を熱伝導性の良い媒体で充填することもできる。更に、 この媒体は高温度に対して抵抗力がありしかも長時間安定的でなければならない 。熱伝導率を一層改善するために、開口１３の範囲でケーシング１０とダイヤフ ラム１４との間に形成された環状の切欠き２１を、同様に熱伝導性の良い媒体で 充填することもできる。 本発明によればケーシング１０及びプランジャ１８、即ち、力伝達部材は、同 じ熱時定数を有する材料から形成される。熱時定数の主要要素は の商である。 ケーシング１０の材料及びプランジャ１８の材料用の前記３つの材料特性値の 商は同じでなければならない。 ケーシング壁に形成されたねじ山２８を介して圧力変換器１１は燃焼室壁２９ にねじ込み可能である。燃焼室から圧力変換器１１のケーシング１０内に流れる 熱は大部分が、ケーシング１０、燃焼室壁２９に接触するセンサシート並びにね じ山フランクを介して、燃焼室壁２９内に流れかつ燃焼室壁からヒートシンクに 、即ち、熱導出部に流れる。僅かな熱流部分はダイヤフラム１４、プランジャ１ ８、対応支承体２０、ケーシング１０を介して流れかつねじ山２８の範囲で同様 に燃焼室壁２９内にひいては同様に上述のヒートシンクに流れる。簡単な形式で ケーシング１０及びプランジャ１８用の材料の要求された同じ熱時定数を得るた めに、材料はそれぞれ同一の材料ファミリーから得られねばならない。更に、ケ ーシング１０及びプランジャ１８用のそれぞれの材料の膨張係数は、例えば測定 エレメント１０及び対応支承体２０の異なる膨張係数を補償するために、容易に 互いに異なわせることができる。 更に、ダイヤフラム１４が比較的薄く形成されかつ切欠きに基づき良好な運動 性を有することによって、測定効果を改善することができる。それ故、僅かな軸 方向の剛性を有することができるようにするために、ダイヤフラム１４は薄く形 成されねばならない。更に同時にダイヤフラムは従来のように、ダイヤフラムと 、プランジャと、測定エレメントとの間の伝力接続部に付勢力を及ぼすプレロー ドばねの機能を有する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フィリッピ， アンドレアス ドイツ連邦共和国 71563 アファルター バッハ ホーホドルファー シュトラーセ 13

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．特に自動車の内燃機関の燃焼室内の圧力を検出するための圧力変換器であっ て、圧力変換器のケーシング（１０）内に形成された孔（１２）内に、プランジ ャ（１８）が配置されていて、該プランジャ（１８）が一端で、孔（１２）を閉 鎖するダイヤフラム（１４）に接触しかつ他端で、測定エレメント（１９）に作 用していて、これにより、規定すべき圧力に比例した測定信号が生ぜしめられる 形式のものにおいて、ケーシング（１０）及びプランジャ（１８）が同じ熱時定 数を有する材料から形成されており、ケーシング（１０）とプランジャ（１８） との間にギャップ（２３）が設けられていることを特徴とする、内燃機関の燃焼 室内の圧力を検出するための圧力変換器。 ２．ケーシング（１０）の材料用の の商が、プランジャ（１８）の材料用の の商に等しい、請求項１記載の圧力変換器。 ３．ケーシング（１０）の材料用の熱膨張係数とプランジャ（１８）の材料用の 熱膨張係数とが同じであ る、請求項１又は２記載の圧力変換器。 ４．ケーシング（１０）の材料用の熱膨張係数とプランジャ（１８）の材料用の 熱膨張係数とが異なっている、請求項１又は２記載の圧力変換器。 ５．ギャップ（２３）が熱伝導性の良い媒体で充填されている、請求項１から４ までのいずれか１項記載の圧力変換器。 ６．孔（１２）の開口（１３）内に切欠き（２１）が形成されていて、該切欠き （２１）が熱伝導性の良い媒体で充填されている、請求項１から５までのいずれ か１項記載の圧力変換器。 ７．媒体が高温度に対して抵抗力がありかつ長時間安定的である、請求項５又は ６記載の圧力変換器。