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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine multifunktionale Dichtung oder Mehrfunktionsdichtung,
die zwischen zwei Objekten angeordnet ist, die einen abzudichtenden
Raum haben, etwa zwischen einem Zylinderkopf und einem Zylirderblock
eines Motors, um dadurch Zwischenräume abzudichten, wobei die
Dichtung imstande ist, solche Räume
abzudichten und Temperatur, Druck, Verbrennungsbedingungen (Verbrennungszeitpunkt),
Vibrationen, ferner die Dichte, die Konzentration, die Komponente
eines Gases oder einer Flüssigkeit
in einem solchen Raum in elektrische Signale umzuwandeln, die herausgeführt werden können; dabei
ist die Dichtung außerdem
imstande, eine zusätzliche
Energie für
die Verbrennung zu liefern.
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Stand der
Technik
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Es
ist bereits eine Dichtung bekannt, in der ein mantel- oder sondenartiger
Detektierkörper
isoliert und darin eingebettet ist, und eine solche Dichtung ist
unter Druck zwischen einem Zylinderkopf und einem Zylinderblock
angeordnet, um die Ausbreitung der Zündung in der Brennkammer eines
Kraftfahrzeugmotors und dergleichen direkt zu detektieren. (Beispielsweise
wird eine solche Dichtung in der JP-A-63-66431 und der JP-A-04-308
339 vorgeschlagen und beschrieben.) Diese Art von Dichtung, und
zwar eine Dichtung, in die ein Ionensensor eingebettet ist, wird
unter Druck zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock angeordnet,
um als Dichtung eine inhärente
Abdichtfunktion zu erzielen.
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Das
vorderste Ende der Elektrode des Ionensensors ist der Brennkammer
zugewandt, und der Sensor ist so ausgebildet, daß er Verbrennungsbedingungen
in der Brennkammer dadurch detektiert, daß er die Änderung des Stroms in dem Augenblick mißt, in dem
eine in der Brennkammer erzeugte Flamme das Ende der Elektrode erreicht, wenn
zwischen der Elektrode und dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock,
die jeweils geerdet sind, eine Spannung angelegt wird.
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Ein
solcher Ionensensor ist in die Dichtung eingebettet, die unter Druck
zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock angeordnet ist,
so daß die
Einbauposition des Ionensensors nicht beschränkt ist und die Verbrennungsbedingungen
in einem bestimmten Bereich präzise
detektiert werden können.
Daher ist zu erwarten, daß eine
solche Dichtung auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugmotoren usw. in
Zukunft realisiert und verwendet wird.
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Die
in der JP-B-06-84785 angegebene Dichtung ist keine Dichtung, in
die ein Ionensensor eingebettet ist, sondern ist so aufgebaut, daß auf die
Oberfläche
einer Metallplatte eine Verbundschicht aufgebracht ist, die ein
Basisfasermaterial, ein Kautschukmaterial, an anorganisches Füllmaterial
oder dergleichen aufweist. Diese Dichtung wird für eine Brennkraftmaschine in
großem
Umfang und in verschiedenen Ausführungsarten
verwendet, weil sie einen überlegenen
Dichtungswirkungsgrad und Wärmewiderstand
zeigt, die erreicht werden durch eine Verstärkungsfunktion der Metallplatte,
ein Verschieben des Kautschukmaterials durch das Basisfasermaterial,
eine Ablösehemmfunktion
usw.
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Wenn
eine solche Dichtung, in die ein Ionensensor eingebettet ist, wie
oben beschrieben, unter Druck zwischen dem Zylinderkopf und dem
Zylinderblock angeordnet wird, ist es notwendig, die Abdichtfunktion
für ein
Gas um eine Zylinderbohrung herum dadurch aufrechtzuhalten, daß der Einstelldruck
an der oberen und der unteren Oberfläche der Dichtung erhöht wird.
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Wenn
man jedoch versucht, den Einstelldruck der herkömmlichen Dichtung zu erhöhen, tritt ein
Riß und
dergleichen in der Dichtung (der Dichtungsisolierschicht) auf, die
mit der oberen Oberfläche
und der unteren Oberfläche
einer mantel- oder sondenartigen Elektrode des Ionensensors, der
in die Dichtung eingebettet ist, in Kontakt ist, und zwar wegen
der Dicke der Elektrode, was zu dem Problem führt, daß die erforderliche Abdichtfähigkeit
für den Ionensensor
nicht sichergestellt ist.
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Ein
solcher Riß kann
also dadurch verhindert werden, daß die Elektrode des Ionensensors
möglichst
schmal oder dünn
gemacht wird. Bei einer solchen schmalen Elektrode kann deren vorderstes Ende
auf der Seite der Brennkammer durch Entzünden zum Schmelzen kommen,
und der Motor kann zerstört
werden aufgrund von Vor- oder Frühzündungserscheinungen,
die dadurch verursacht werden, daß das vorderste Ende sich in
eine Zündquelle verwandelt.
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Eine
Dichtung, in die ein Ionensensor eingebettet ist (Durchgangstüllentyp),
wobei die mantel- oder sondenartige Elektrode, wie oben erwähnt, als Ionensensor
verwendet wird, weist ferner das Problem auf, daß ihre Herstellungskosten hoch
sind, weil der Ionensensor als Teil gefertigt wird, das fakultativ an
einer Dichtung angebracht wird.
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Eine
Dichtung, die eine Metallplatte verwendet, wie in der JP-B-06-084785
angegeben ist, hat gute Abdichtfähigkeit
und guten Wärmewiderstand, und
es gibt aufgrund der Verstärkungsfunktion
von einem Basisfasermaterial kein Problem des Auftretens eines Risses
in der Verbundschicht. Dabei ist jedoch die elektrische Leitfähigkeit
des Metallflächenkörpers und
die elektrische Isolierfähigkeit
der Verbundschicht nicht berücksichtigt,
so daß eine
solche Dichtung bisher nicht als Dichtung mit Ionensensorfunktion
verwendet wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wird vorgeschlagen, um die angesprochenen
Probleme zu lösen,
und es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Mehrfunktionsdichtung
anzugeben, deren Abdichtfähigkeit
bevorzugt erhalten bleibt, bei der die erwähnten Risse und dergleichen
nicht verursacht werden, bei der die elektrische Information in
dem abzudichtenden Raum bevorzugt in Form elektrischer Signale herausführbar ist,
eine elektrische Operation in dem abzudichtenden Raum möglich ist,
und bei der eine weitere Universalfunktion zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
und anderer Vorrichtungen, die mehrere Arten von Abdichtung erfordern,
erzielbar ist.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Mehrfunktionsdichtung
angegeben, die zwischen zwei Objekten angeordnet ist, die einen
abzudichtenden Raum einschließen;
die Dichtung weist folgendes auf: eine leitfähige Metallgrundplattenschicht,
eine Isolierschicht, die integral auf die obere und die untere Oberfläche der
leitfähigen
Metallgrundplattenschicht laminiert ist, und eine Mikrodichtungsüberzugsschicht,
die auf die äußere Oberfläche der
Isolierschicht aufgebracht ist.
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Um
eine Öffnung
herum, die dem Raum entsprechend geformt ist, wird eine ringförmige Wulstausbildung
vorgesehen, und wenn die Dichtung zwischen den beiden zu integrierenden
Objekten angeordnet ist, weist ein Ende der leitfähigen Metallgrundplattenschicht
zur Innenseite des Raums, und ihr anderes Ende ist nach außen exponiert.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die leitfähige Metallgrundplattenschicht
aus einem von einem Metallflächenkörper bzw.
-blech mit einer Dicke von 0,1 bis 0,5 mm gebildet, ausgewählt aus
einem Stahlblech mit geringem Kohlenstoffgehalt, einem rostfreien
Stahlblech, einem Aluminiumblech und einem Kupferblech.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung hat die leitfähige Metallgrundplattenschicht
eine Dicke von 1 μm
bis 0,5 mm und ist gebildet aus einer von einer Grundstoffschicht,
ausgewählt
aus einer Kunststoffschicht, einer Keramikschicht, einer Keramikfaserschicht,
einer Asbestschicht, einer Klebstoffschicht, oder aus einer leitfähigen Metallgrundplattenschicht,
deren Oberfläche
mit einem Metalloberflächen-Bearbeitungsmittel
bearbeitet ist. Die Isolierschicht ist an beiden Seiten der leitfähigen Metallschicht
integral gebildet.
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Das
Metalloberflächen-Bearbeitungsmittel ist
ein Rosthemmer, ein Oberflächenhärtungsmittel, ein
Oberflächenschmiermittel,
ein Reibungs-/Abriebverringerungsmittel oder ein Galvanisiermittel
für den Einsatz
zum Schutz der leitfähigen
Metallgrundplatte oder zur Gewährleistung
ihrer Brauchbarkeit, und die mit diesen Bearbeitungsmitteln bearbeitete
Grundstoffschicht bildet eine elektrische Isolierschicht.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der Erfindung hat die Mikrodichtungs-Überzugsschicht
eine Dicke von 1 μm
bis 0,5 mm und ist aus einer solchen Schicht gebildet, daß jede von
einer Schicht, die ausgewählt
ist aus einem ein anorganisches Pulvermaterial aufweisenden Kautschukmaterial,
einem Kunststoffmaterial oder einem Klebstoff, die leitfähige Metallgrundplattenschicht
integral bedeckt.
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Dabei
wird folgendes aufgebracht: eine Schicht, in die ein Kunstharz als
Bindemittel in Graphit eingemischt ist, eine Kunstharzschicht, in
der Silika, Kalziumkarbonat, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid oder dergleichen
als Füllstoff
verwendet ist, oder eine Kautschukschicht, wie etwa Silikon.
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Wenn
bei der oben erwähnten
Konstruktion eine Dichtung verschraubt wird, während sie zwischen zwei Objekten
angeordnet ist, wirkt die Rückstellelastizität, die eine
elastische Formänderung durch
die zusammengepreßte
Wulstausbildung begleitet, auf die einander zugewandten Oberflächen zwischen
zwei Objekten, und deren gegenseitiger Einstelldruck, der die Dichtung
hält, bleibt
vollständig erhalten.
Daher bleibt die Abdichtung des abzudichtenden Raums bevorzugt außerordentlich
gut erhalten.
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Ferner
ist zwischen der leitfähigen
Metallgrundplattenschicht und der Endoberfläche der beiden Objekte eine
Mikrodichtungs-Überzugsschicht angeordnet,
so daß kleine
konvex-konkave Teile an der Oberfläche des Endes und der leitfähigen Metallgrundplattenschicht
ausgefüllt
werden, um dadurch die Abdichtfähigkeit
weiter zu verbessern.
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Wenn
die Mehrfunktionsdichtung der Erfindung zwischen zwei zu integrierenden
Objekten angeordnet wird, ist das seitliche Ende an der Raumseite
der leitfähigen
Metallgrundplattenschicht dem Raum zugewandt, und das andere Ende
ist nach außen
exponiert, so daß die
elektrische Information in dem Raum in Form von elektrischen Signalen
von der leitfähigen
Metallgrundplattenschicht eingeleitet wird.
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Oder
wenn etwa eine Heizeinrichtung usw. mit dem an der Raumseite der
leitfähigen
Metallgrundplattenschicht befindlichen Ende verbunden ist und eine
Speisespannung an das andere Ende angelegt wird, dann wird in dem
Raum eine elektrische Last wirksam.
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Ferner
ist die leitfähige
Metallgrundplattenschicht so aufgebaut, daß die elektrische Isolierschicht
an ihren beiden Seiten angebracht und damit integriert ist, so daß die leitfähige Metallgrundplattenschicht
zwischen den Enden der beiden Objekte elektrisch isoliert ist und
kein Problem eines Austritts der elektrischen Signale auf der Basis
von elektrischer Information von den Enden besteht, was es ermöglicht,
elektrische Signale mit hoher Präzision
abzunehmen und als elektrische Last wirksam zu sein.
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Wenn
die gemäß dem dritten
Aspekt der Erfindung angegebenen Materialien als elektrische Isolierschicht
verwendet werden, wird die elektrische Isolierfähigkeit bevorzugt beibehalten,
und die aus der Formänderung
der leitfähigen
Metallgrundplattenschicht folgende Elastizität wird erreicht, wenn die Wulstausbildung
bearbeitet wird. Daher gibt es kein Problem einer Rißbildung
in der elektrischen Isolierschicht im Fall eines Verschraubens,
wenn eine Mantel- oder Sondenelektrode vorgesehen ist.
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Gemäß einem
fünften
Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die beiden in den vorhergehenden
Aspekten angegebenen Objekte ein Zylinderblock und ein Zylinderkopf,
und der Raum ist eine Zylinderbohrung. Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung
wird ferner die Information, welche die elektrische Streuung in
der Zylinderbohrung betrifft, in Form eines elektrischen Signals
von der leitfähigen Metallgrundplattenschicht
herausgeführt,
und gemäß einem
siebten Aspekt der Erfindung betrifft das elektrische Signal ferner
Informationen bezüglich
einer Verbrennungscharakteristik in der Zylinderbohrung.
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Bei
den genannten Aspekten soll die vorliegende Erfindung als Dichtung
eines Fahrzeugmotors angewandt werden. Wenn die Dichtung der Erfindung
zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderkopf angeordnet ist und
durch Verschrauben integriert werden soll, weist der Teil an der
Raumseite der leitfähigen
Metallgrundplattenschicht, d. h. das Ende an der Seite der Zylinderbohrung,
zu der Zylinderbohrung (der Brennkammer), und das andere Ende ist
außerhalb
des Motors exponiert.
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Wenn
also der Zylinderkopf und/oder der Zylinderblock geerdet sind, wird
eine Energieversorgung mit dem exponierten Teil verbunden, und eine elektrische
Spannung (z. B. 90 V) wird zwischen beiden angelegt, ein Stromkreis
wird über
einen Zündbereich
unter ionischen Bedingungen in dein Moment gebildet, in dem die
Zündung
das Ende der leitfähigen
Metallgrundplattenschicht erreicht, die eine Elektrode und so vorgesehen
ist, daß sie
der Brennkammer des Motors zugewandt ist.
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Der
Stromwert in dem jeweiligen Moment wird von einem Verstärker verstärkt und
in einer Informationsverarbeitungseinheit verarbeitet, um dadurch die
Verbrennungscharakteristik in der Brennkammer (die Verbrennungsdauer,
d. h. die Dauer, während der
die Verbrennung abläuft)
zu detektieren.
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Außer der
Detektierung der Verbrennungscharakteristik (Verbrennungsdauer usw.)
in der Brennkammer des Motors können
auch die Temperatur, der Druck, Vibrationen, die Gaskonzentration, Gaskomponenten,
die Kraftstoffkonzentration, die Kraftstoffdichte in der Brennkammer
in elektrische Signale umgewandelt werden und diese durch Anschließen eines
geeigneten Sensors (der noch erläutert
wird) an die leitfähige
Metallgrundplattenschicht entnommen werden. Ferner kann die Erfindung
angewandt werden, um die oben angesprochenen Bedingungen in dem
Raum einer Vorrichtung, die einen abzudichtenden Raum hat und kein
Motor ist, zu detektieren.
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Gemäß einem
achten Aspekt der Erfindung ist die Zylinderbohrungsseite der leitfähigen Metallgrundplattenschicht
mit einer Vorheizeinrichtung für einen
Motor verbunden, und die andere Seite der leitfähigen Metallgrundplattenschicht
ist mit einer Energieversorgung verbunden.
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Die
Vorheizeinrichtung für
den Motor ist somit an die leitfähige
Metallgrundplattenschicht angeschlossen, und eine Versorgungsspannung
wird von dem anderen Ende her, das nach außen exponiert ist, zugeführt, so
daß die
Temperatur des Motorzylinders und des Zylinderkopfs erhöht und der
Kraftstoff oder das Ansauggas direkt erhöht werden, um dadurch den Wirkungsgrad
zum Antreiben des Motors beim Starten des Motors oder in einer kalten
Gegend zu verbessern.
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Gemäß einem
neunten Aspekt der Erfindung ist ferner eine zusätzliche Entladungselektrode
für einen
Motor an der Zylinderbohrungsseite der leitfähigen Metallgrundplattenschicht
gebildet, und ihre andere Seite ist mit einer Energieversorgung
verbunden.
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Somit
ist die zusätzliche
Entladungselektrode für
einen Motor an der leitfähigen
Metallgrundplattenschicht gebildet, und eine Speisespannung wird von
dem nach außen
exponierten anderen Ende angelegt, was eine zusätzliche Entladung in der Brennkammer
ermöglicht,
um Klopfen zu verhindern und den Verbrennungs-Wirkungsgrad zu verbessern.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist eine teilweise ausgeschnittene
vergrößerte Schnittansicht,
die eine Ausführungsform einer
Mehrfunktionsdichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist ein Vertikalschnitt,
der einen wesentlichen Teil eines Motors zeigt, der mit einer Mehrfunktionsdichtung
der Erfindung zusammengebaut ist;
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3 zeigt eine vergrößerte Ansicht
eines Teils "X" in 2;
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4 zeigt eine vergrößerte Ansicht
des Teils "X" bei einer modifizierten
Ausführungsform;
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5 zeigt eine vergrößerte Ansicht
des Teils "X", wobei eine Ausführungsform
zu sehen ist, bei der ein Sensor in die Innenwand einer Brennkammer
eines Motors eingebettet ist;
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6 zeigt eine vergrößerte Ansicht
des Teils "X" einer modifizierten
Ausführungsform;
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7 zeigt eine vergrößerte Ansicht
des Teils "X" einer anderen Ausführungsform;
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8 zeigt eine vergrößerte Ansicht
des Teils "X" noch einer anderen
Ausführungsform.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
erläutert. 1 ist eine teilweise ausgeschnittene
vergrößerte Schnittansicht,
die eine Ausführungsform
einer Mehrfunktionsdichtung der Erfindung zeigt. 2 ist eine vertikale Schnittansicht,
die einen wesentlichen Teil eines Motors zeigt, der mit einer Mehrfunktionsdichtung
der Erfindung zusammengebaut ist. 3 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Teils "X" in 2.
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In 1 ist eine Mehrfunktionsdichtung 1 der Erfindung
mit einer dreilagigen Struktur, die folgendes aufweist: eine leitfähige Metallgrundplattenschicht 2 aus
dem oben erwähnten
Metallflächenkörper bzw.
-blech, elektrische Isolierschichten 3 aus dem oben erwähnten Material,
die integral an der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche der leitfähigen Metallgrundplattenschicht 2 gebildet
sind, und Mikrodichtungs-Überzugsschichten 4 aus
dem oben erwähnten
Material, die als Überzug
auf die Oberflächen
der elektrischen Isolierschichten 3 aufgebracht und damit
integriert sind.
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Die
oben genannte Mehrfunktionsdichtung 1 hat eine Öffnung 11,
die in Übereinstimmung
mit einem abzudichtenden Raum (einer Zylinderbohrung im Fall eines
Motors) gebildet ist, und um die Öffnung 11 herum ist eine ringförmige Wulstausbildung 12 geformt.
Die leitfähige
Metallgrundplattenschicht 2 ragt geringfügig in den
Innenumfang der Öffnung 11 unter Bildung
eines vorspringenden Bereichs (raumseitiges Ende) 21, und
ein freiliegender bzw. exponierter Bereich (das andere Ende) 22 ist
so geformt, daß die leitfähige Metallgrundplattenschicht 2 an
dem Außenumfang
der Mehrfunktionsdichtung 1 teilweise exponiert ist bzw.
freiliegt.
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Die
Mehrfunktionsdichtung 1 ist so geformt, daß an dem
Metallblech für
die leitfähige
Metallgrundplattenschicht 2 eine Blechbearbeitung erfolgt, um
eine vorbestimmte Gestalt zu formen, die eine der Öffnung 11 entsprechende
Bohrung hat, woraufhin die elektrischen Isolierschichten 3 und
die Mikrodichtungs-Überzugsschichten 4 zur
Integration miteinander auflaminiert und so profiliert werden, daß die erwähnte Wulstausbildung 12 durch
Preßformen
erhalten wird.
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Die
elektrische Isolierschicht 3 besteht aus den oben angegebenen
Materialien, so daß im
Fall der Bearbeitung der Wulstausbildung 12 keine Verlagerung
verursacht wird, so daß ein
Ablösen
verhindert wird, das die Isolierfähigkeit, die mit der leitfähigen Metallgrundplattenschicht 2 einhergeht,
verschlechtern würde.
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Unter
Bezugnahme auf die 2 und 3 wird der Fall beschrieben,
daß die
genannte Mehrfunktionsdichtung 1 in eine Brennkraftmaschine
eingebaut wird. Das Bezugszeichen "E" bezeichnet
einen Motor, der so zusammengebaut ist, daß die Mehrfunktionsdichtung 1 an
einem Zylinderblock 5 vorgesehen und ein Zylinderkopf 6 daran
so angebracht ist, daß die
Dichtung 1 zwischen beiden angeordnet ist.
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Das
Bezugszeichen 51 bezeichnet einen Kolben, der in einer
Zylinderbohrung (einem abzudichtenden Raum) 52 des Zylinderblocks 5 auf-
und abbewegt wird, und der durch das obere Ende des Kolbens 51 und
das untere Ende des Zylinderkopfs 6 gebildete Raum ist
als Brennkammer 54 definiert.
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53 ist
eine in dem Zylinderblock 5 gebildete Kühlmittelverbindungsbohrung
und mündet
an der oberen Endoberfläche
des Zylinderblocks 5. Wasser, Frostschutzflüssigkeit
oder Öl
wird der Kühlmittelverbindungsbohrung 53 zugeführt.
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Bei
einem so zusammengebauten Motor E sind die einander zugewandten
Oberflächen
des Zylinderblocks 5 und des Zylinderkopfs 6 mit
der Mehrfunktionsdichtung 1 vollständig abgedichtet, so daß kein Verbrennungsgas
aus der Brennkammer 54 austritt.
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Insbesondere
wird die Wulstausbildung 12 elastisch verformt, wie 3 zeigt, wenn sie festgezogen
wird, und der Einstelldruck der einander zugewandten Oberflächen des
Zylinderblocks 5 und des Zylinderkopfs 6 wird
durch die zwischen beiden angeordnete Mehrfunktionsdichtung aufgrund
der Rückstellkraft
der elastischen Formänderung
vollständig
aufrechterhalten.
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Wenn
außerdem
die erwähnte
elektrische Isolierschicht 3 aufgebracht ist, wird im Fall
des Festziehens keine Verlagerung beim Anziehen verursacht, so daß jede Verringerung
der Festspannkraft verhindert wird.
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Da
ferner die Mikrodichtungs-Überzugsschichten 4 unter
Druck an den einander zugewandten Oberflächen angebracht sind, tritt
die Mikrodichtungs-Überzugsschicht 4 in
kleine Vertiefungen und Erhebungen an den einander zugewandten Oberflächen ein
und füllt
sie aus, so daß die
Abdichtungsfähigkeit
verbessert wird.
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Eine
Oberflächenbearbeitung
erfolgt an der elektrischen Isolierschicht 3 während des
Formvorgangs, und in ihrer Oberfläche werden Mikrovertiefungen
und Mikroerhebungen erzeugt. Die Mikrodichtungs-Uberzugsschicht 4 füllt jedoch
diese Mikrovertiefungen und Mikroerhebungen ebenfalls aus, so daß die Schicht
eng anliegend an der elektrischen Isolierschicht 3 angebracht
und damit integriert ist.
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Die
Mikrodichtungs-Überzugsschicht 4 füllt nicht
nur die Mikrovertiefungen und Mikroerhebungen aus, sondern hat auch
eine Isolierfunktion. Die leitfähige
Metallgrundplattenschicht 2 ist durch die elektrischen
Isolierschichten 3, die an ihren beiden Oberflächen angebracht
sind, gegenüber
den ihr zugewandten Oberflächen
elektrisch isoliert.
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Der
vorspringende Bereich 21 der leitfähigen Metallgrundplattenschicht 2 ist
der Brennkammer 54 zugewandt und dient als Elektrode zum
Detektieren eines Ionenstroms auf der Verbrennungsgasseite. Der
Bereich 21, der als Elektrode an der Verbrennungsgasseite
in die Brennkammer 54 vorspringt, kann entweder vollständig um
den Innenumfang der Öffnung 11 herum
verlaufen oder ein Teil davon sein.
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Wie 2 zeigt, sind eine Energiequelle 7, ein
Verstärker 8 und
eine Signalverarbeitungseinheit 9 mit dem exponierten Bereich 22 der
leitfähigen
Metallgrundplattenschicht 2 verbunden, wenn der Motor E
zusammengebaut ist. Der Zylinderblock und der Zylinderkopf 6 sind
geerdet, wie die Bezugszeichen 50 und 60 zeigen.
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Wenn
eine Spannung von beispielsweise 90 V von der Energiequelle 7 zwischen
den exponierten Bereich 22 und den Zylinderblock 5 und
den Zylinderkopf 6, die geerdete Elektroden sind, angelegt
wird, dann wird über
einen Zündbereich
unter ionischen Bedingungen in dem Moment ein Schaltkreis gebildet,
wenn die Zündung
den vorspringenden Bereich 21 erreicht, der als Elektrode
wirkt, die in die Brennkammer 54 ragt.
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Der
momentane Stromwert wird mit dem Verstärker 8 verstärkt und
in der Signalverarbeitungseinheit 9 verarbeitet, so daß das Verbrennungsverhalten (Verbrennungsdauer
usw.) in der Brennkammer 54 detektiert wird. Die leitfähige Metallgrundplattenschicht 2 wirkt
als Kernmaterial der Mehrfunktionsdichtung 2 und wirkt
außerdem
als Ionensensor für die
Zündung
in der Brennkammer 54.
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Bei
der in 4 gezeigten Ausführungsform ist
in dem Zylinderkopf 6 eine Kühlmittelverbindungsbohrung 61 geformt,
die der Kühlmittelverbindungsbohrung 53 entspricht,
und ein Kühlmittel
wird durch die beiden Kühlmittelverbindungsbohrungen 53, 61 geleitet
und zum Kühlen
des Motors genutzt.
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Eine
Verbindungsbohrung 13 ist für die Mehrfunktionsdichtung 1 in
einer Position vorgesehen, die den Öffnungen der beiden Kühlmittelverbindungsbohrungen 53, 61 entspricht.
Die elektrische Isolierschicht 3 und die Mikrodichtungs-Uberzugsschicht 4 sind
so ausgebildet, daß sie
den Öffnungsrand
der leitfähigen
Metallgrundplattenschicht 2 bedecken, wo die Verbindungsbohrung 13 gebildet
ist.
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Während also
einerseits eine Verbindung des Kühlmittels
durch die beiden Kühlmittelverbindungsbohrungen 53, 61 erhalten
bleibt, wird gleichzeitig die Leckageverhinderungsfunktion erzielt,
wie oben ausgeführt
wird. Die übrige
Konstruktion entspricht der oben beschriebenen, und gleiche Teile
haben gleiche Bezugszeichen, so daß keine weitere Erläuterung
notwendig ist.
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In
den 5 und 6 sind in die Innenwand der Brennkammer 54 mehrere
Arten von Sensoren S eingebettet, und der Sensor S und die leitfähige Metallgrundplattenschicht 2 sind
elektrisch miteinander verbunden, so daß die elektrische Information
des Sensors S in elektrische Signale umgewandelt wird, die herausgeführt werden.
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Beispiele
für einen
solchen Sensor S sind ein Drucksensor vom Piezowiderstandstyp, der
die Änderung
eines spezifischen Widerstands durch Druck nutzt, ein Titanoxid-Halbleitersensor
zum Detektieren eines Kraftstoff-/Luft-Verhältnisses, ein Sensor, der einen
Perowskit-Halbleiter vom Yttriumoxidtyp zur Messung von Temperatur
und Widerstandswert nutzt, ein Silikon-Dehnungsmesser als Druck-/Spannungs-Wandlerelement,
ein Klopfsensor zum Detektieren von Vibrationen usw.
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Der
exponierte Bereich 22 der leitfähigen Metallgrundplattenschicht 2 und
des geerdeten Zylinderkopfs 6 sind über ein Amperemeter 10 miteinander
verbunden, so daß die
Charakteristikänderung
in jedem Sensor S durch Ändern
des Stroms in dem Amperemeter 10 abgelesen wird.
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6 zeigt eine Ausführungsform,
die einen Zweidrahtsystem-Sensor als Sensor S verwendet, und zu
diesem Zweck ist die Mehrfunktionsdichtung 1 der vorliegenden
Ausführungsform
eine Laminatkonstruktion, die zwei Lagen von leitfähigen Metallgrundplattenschichten 2 aufweist.
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Dabei
ist eine in der Mitte befindliche elektrische Isolierschicht 3 zwischen
den beiden geschichteten leitfähigen
Metallgrundplattenschichten 2 eingeschlossen, elektrische
Isolierschichten 3 sind jeweils auf deren Außenseiten
laminiert, und weitere Mikrodichtungs-Überzugsschichten 4 sind
jeweils auf den äußersten
Schichten gebildet.
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Zwei
Zuleitungen von dem Sensor S sind jeweils mit den beiden geschichteten
leitfähigen
Metallgrundplattenschichten 2 elektrisch verbunden. 10a bezeichnet
eine Gleichstromversorgung.
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Die 5 und 6 zeigen zwar keine Wulstausbildung 12,
es versteht sich jedoch, daß eine Wulstausbildung 12 wie
oben erwähnt
vorhanden ist. Die übrige
Ausbildung ist die gleiche wie oben, so daß gleiche Teile mit den gleichen
Bezugszeichen versehen sind und nicht nochmals erläutert werden.
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7 zeigt eine Ausführungsform,
bei welcher der Kraftstoff oder das Ansauggas im Zylinderblock 5,
im Zylinderkopf 6 und in der Brennkammer 54 des
Motors E vorgeheizt werden können.
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Eine
Heizeinrichtung 23 ist mit den seitlichen Enden 21 an
den auf der Seite der Zylinderbohrung 52 befindlichen leitfähigen Metallgrundplattenschichten 2,
die die Dichtung 1 wie in 6 aufweisen,
verbunden, und eine Energieversorgung 10b ist mit den anderen
Enden 22 verbunden, so daß der Heizeinrichtung 23 über die
leitfähigen
Metallgrundplattenschichten 2 eine Spannung zugeführt werden
kann.
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Die
angelegte Spannung bewirkt, daß die Heizeinrichtung 23 Wärme erzeugt,
so daß die
Temperatur des Kraftstoffs oder des Ansauggases im Zylinderblock 5,
im Zylinderkopf 6 und in der Brennkammer 54 des
Motors E erhöht
und somit ein guter Wirkungsgrad beim Antreiben des Motors in kalten
Gegenden erzielt wird.
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8 zeigt eine Ausführungsform,
bei der eine zusätzliche
Verbrennungsentladung in der Brennkammer 54 bei dem oben
genannten Motor E möglich
ist.
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Entladungselektroden 24a, 24b sind
an den auf der Seite der Zylinderbohrung 52 befindlichen seitlichen
Enden 21 der leitfähigen
Metallgrundplattenschichten 2, die die Dichtung 1 wie
in 6 aufweisen, vorgesehen,
eine Energieversorgung 10c ist mit den anderen Enden 22 verbunden,
so daß eine Spannung
zwischen die Elektroden 24a, 24b über die leitfähigen Metallgrundplattenschichten 2 angelegt werden
kann.
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Infolgedessen
wird zwischen den beiden Elektroden 24a, 24b eine
elektrische Entladung erreicht, um die Verbrennung in der Brennkammer 54 zu
fördern
und somit Klopfen zu vermeiden, was zu dem Verbrennungs-Wirkungsgrad
beiträgt.
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Was
die Heizeinrichtung 23 und die Entladungselektroden 24a, 24b der
in den 7 und 8 gezeigten Ausführungsformen
betrifft, so sind entlang dem Umfang der Zylinderbohrung 52 eine
Vielzahl von Heizeinrichtungen und eine Vielzahl von Entladungselektroden
im Abstand voneinander vorgesehen, und ihre Anzahl ist nicht vorgegeben.
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Ferner
ist auch in den 7 und 8 keine Wulstausbildung 12 gezeigt,
es versteht sich jedoch, daß diese
vorhanden ist, wie oben erläutert.
Die übrige
Ausbildung dieser Ausführungsform
entspricht den oben angegebenen Ausführungsformen, wobei gleiche
Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und nicht erneut
beschrieben werden.
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Bei
den oben angegebenen Ausführungsbeispielen
wird die vorliegende Erfindung bei einem Kraftfahrzeugmotor und
dergleichen angewandt, die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Sie kann
im weitesten Sinn auf eine Dichtung angewandt werden, die zwischen
zwei Objekten angeordnet ist, die einen abzudichtenden Raum aufweisen.
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Bei
Verwendung in einem Fahrzeugmotor ist der Motor nicht auf einen
einzigen Zylinder beschränkt,
und die Erfindung ist auch bei einem Motor mit einer Vielzahl von
Zylindern anwendbar. In diesem Fall ist es fakultativ möglich zu
wählen,
ob für
jeden Zylinder eine Mehrfunktionsdichtung 1 vorgesehen
wird oder ob eine Mehr funktionsdichtung 1 vorgesehen wird,
die für
mehrere Zylinder gemeinsam geeignet ist.