DE102005051775A1

DE102005051775A1 - Brennkammerdrucksensor ausgestattet mit einem Dämpferkörper zum Abschwächen übertragener Verbrennungsmotorschwingungen

Info

Publication number: DE102005051775A1
Application number: DE102005051775A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Nishio Yorita; Tetsuya Kariya Miwa; Hiromi Kariya Hiramatsu
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2004-11-02
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2025-10-29
Also published as: JP2006132356A; JP4316474B2; US7313949B2; US20060090544A1; DE102005051775B4

Abstract

Ein Brennkammerdrucksensor für eine Brennkraftmaschine weist ein längliches Druckübertragungselement auf, von dem ein Ende zu dem Innenraum eines Verbrennungsmotorzylinders freigelegt ist und das entgegengesetzte Ende ein Druckmesselement berührt, das ein Druckmessungssignal erzeugt, wobei das Druckübertragungselement und das Druckmesselement innerhalb eines länglichen Gehäuses enthalten sind. Ein Dämpfungskörper, der aus einem viskoelastischen Werkstoff ausgebildet ist, ist an einer äußeren oder einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses angeordnet, um einen Betrag einer Verbrennungsmotorschwingung, die auf das Druckmesselement übertragen wird, zu verringern und dadurch Rauschen in dem Druckmessungssignal zu verringern.

Description

Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-319735, die am 2. November 2004 eingereicht wurde, und bezieht diese mit ein.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drucksensor zum Messen des Drucks innerhalb einer Brennkammer einer Brennkraftmaschine.

Durch Messen des Drucks innerhalb einer Brennkammer einer Brennkraftmaschine wird es beispielsweise möglich, das Auftreten von Verbrennungsmotorklopfen zu erfassen, um dadurch zu ermöglichen, dass der Verbrennungsmotorbetrieb genauer gesteuert wird. Ein Brennkammerdrucksensor, der für eine solche Druckmessfunktion verwendet wird, kann eine unabhängige Vorrichtung sein oder kann in einer anderen Vorrichtung integriert sein, die in einer Brennkammer eingebaut ist. Ein Brennkammerdrucksensor kann beispielsweise integral mit einer Verbrennungsmotorzündkerze oder mit einer Kombination aus Zündspule und Zündkerze kombiniert sein. Das ist beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-277232 offenbart. Jedoch gibt es ein grundlegendes Problem bei dem Stand der Technik, der dem Druck der Brennkammer ausgesetzt ist und entsprechend ein Druckmesssignal erzeugt. In diesem Stand der Technik wird ein wesentliches Niveau der Verbrennungsmotorschwingung durch den Verbrennungsmotorblock übertragen und erreicht das Druckmesselement, und ergibt sich so Rauschen in dem Druckmesssignal. Dieses Rauschen ergibt eine Absenkung der Druckmessgenauigkeit. Insbesondere macht es die Existenz eines solchen Rauschens schwierig, das Auftreten von Verbrennungsmotorklopfen durch Überwachen von Pulsationen in dem Druckmesssignal genau zu erfassen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Brennkammerdrucksensor zu schaffen, der die vorstehend genannten Probleme des Stands der Technik bewältigt.

Zum Lösen dieser Aufgabe stellt gemäß einem ersten Gesichtspunkt die Erfindung einen Brennkammerdrucksensor zum Messen eines Drucks innerhalb einer Brennkammer bereit, die in einem Verbrennungsmotorblock einer Brennkraftmaschine eingeschlossen ist, wobei der Drucksensor ein Gehäuse aufweist, das an dem Verbrennungsmotorblock angebracht ist, wobei ein vorderes Ende des Gehäuses zu dem Inneren der Brennkammer offen ist und ein Druckmesselement in dem Gehäuse gehalten ist. Ein Druckübertragungselement ist innerhalb des Gehäuses gehalten, wobei dessen vorderes Ende an dem vorderen Ende des Gehäuses gelegen ist und zu dem Inneren der Brennkammer freigelegt ist, während das hintere Ende des Druckübertragungselements in Kontakt mit dem Druckmesselement steht. Ein derartiger Brennkammerdrucksensor ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Dämpfungskörper an dem Gehäuse zum Abschwächen einer Schwingung angeordnet ist, die auf das Gehäuse von dem Verbrennungsmotorblock übertragen wird.

Als Ergebnis der Bereitstellung des Dämpfungskörpers wird eine Schwingung (verursacht durch den Lauf des Verbrennungsmotors), die auf das Gehäuse von dem Verbrennungsmotorblock übertragen wird, wirksam abgeschwächt, um dadurch das Niveau einer solchen Schwingung, die auf das Druckmesselement direkt von dem Gehäuse übertragen wird oder die von dem Gehäuse auf das Druckübertragungselement und somit zu dem Druckmesselement übertragen wird, zu verringern. Das Niveau des Rauschens, das sich aus einer derartigen Schwingung ergibt, das in dem Druckmesssignal enthalten ist, das durch das Druckmesselement erzeugt wird, kann dadurch im Vergleich mit dem Stand der Technik wesentlich verringert werden, und die Druckmessgenauigkeit kann dementsprechend erhöht werden.

Der Dämpfungskörper ist an dem Gehäuse angeordnet, ohne dass er in Kontakt mit dem Druckmesselement oder dem Druckübertragungselement steht. Es wird dadurch sichergestellt, dass Druckschwingungen, die innerhalb der Brennkammer auftreten, auf das Druckmesselement übertragen werden, ohne dass sie durch den Dämpfungskörper abgeschwächt werden, so dass keine Verschlechterung der Druckmessgenauigkeit aufgrund einer derartigen Abschwächung auftreten kann.

Der Dämpfungskörper kann in Kontakt mit einer Außenfläche oder einer Außenumfangsfläche des Gehäuses angeordnet sein. Ein großer Flächeninhalt des Gehäuses kann dadurch in direktem Kontakt mit dem Dämpfungskörper gehalten werden, so dass eine wirksame Abschwächung der Schwingung erzielt werden kann.

Der Dämpfungskörper ist vorzugsweise aus einem viskoelastischen Werkstoff ausgebildet, der einen größeren Viskositätsmodul und einen kleineren Elastizitätsmodul als diejenigen des Werkstoffs hat, der das Gehäuse des Brennkammersensors bildet, um eine wirksame Schwingungsabschwächung sicherzustellen.

Insbesondere beträgt das Viskositätsmodul des Dämpfungskörpers vorzugsweise zumindest 10² PaS und beträgt der Elastizitätsmodul des Dämpfungskörpers vorzugsweise nicht mehr als 3 × 10¹⁰ N/m². Wenn der Viskositätsmodul des Dämpfungskörpers geringer als 10² PaS ist, wird es einen unzureichenden Absorptionsgrad der Schwingung durch den Dämpfungskörper geben, während dann, wenn der Elastizitätsmodul 3 × 10¹⁰ N/m² übersteigt, eine wirksame Abschwächung der Schwingung bei Frequenzen, die niedriger als 6 kHz sind, nicht erzielt werden kann.

Der Dämpfungskörper kann in vorteilhafter Art und Weise aus einem synthetischen Kunststoffwerkstoff, wie zum Beispiel Polyphenylensulfid, Phenol, Epoxid, Alkyd und Polyester ausgebildet werden. Alternativ kann der Dämpfungskörper in vorteilhafter Art und Weise aus Silikongummi oder Fluoringummi ausgebildet sein. Jeder dieser Werkstoffe ist viskoelastisch und besitzt insbesondere sowohl Viskosität als auch Elastizität. Ein derartiger Werkstoff wird einfach durch eine aufgebrachte Kraft verformt, aber stellt sich nur graduell auf seine Ursprungsgestalt zurück, nachdem die aufgebrachte Kraft weggenommen wird. Diese Charakteristik stellt einen wirksamen Dämpfungsbetrieb sicher. In diesem Fall kann der Dämpfungskörper als ein separates Element ausgebildet werden, bevor er an dem Brennkammerdrucksensor montiert wird, oder kann aus einer Ablagerungsschicht aus einem viskoelastischen Werkstoff bestehen, die an einer Außenumfangsfläche oder einer Innenumfangsfläche (oder beiden dieser Flächen) des Gehäuses ausgebildet ist.

Alternativ kann der Dämpfungskörper durch eine Flüssigkeit ausgebildet werden, die eine hohe Viskosität hat, wie zum Beispiel Silikonöl. In diesem Fall ist das Gehäuse des Brennkammerdrucksensors so ausgebildet, dass es eine eingeschlossene Kammer enthält, die als Dämpfergehäuse dient, die mit einer derartigen Viskosenflüssigkeit gefüllt ist. Die Viskosität der Flüssigkeit beträgt vorzugsweise zumindest 10^–3 PaS, während unter Berücksichtigung der Vereinfachung der Befüllung der eingeschlossenen Kammer mit der viskosen Flüssigkeit die Viskosität nicht größer als 4 PaS sein sollte.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt kann ein Brennkammerdrucksensor gemäß der vorliegenden Erfindung integral in einer Kombination einer Zündspule, einer Zündkerze und eines Drucksensors ausgebildet werden. Die Zündspulen- und Zündkerzenbauteile einer derartigen Kombinationsvorrichtung weisen eine Primärspule und eine Sekundärspule der Zündspule, eine Zentralelektrode, eine Masseelektrode und einen Isolator auf, der eine verlängerte rohrförmige Form hat und die Sekundärspule und die Zentralelektrode einschließt und von der Primärspule eingeschlossen ist. Die Primärspule ist in das Gehäuse gesteckt und die Masseelektrode ist an dem vorderen Ende des Gehäuses angebracht, wobei ein vorderes Ende des Isolators angrenzend an der Masseelektrode angeordnet ist, die zu dem Inneren der Brennkammer freigelegt ist. Die Spitze des hinteren Endes des Isolators ist in Kontakt mit dem Druckmesselement angeordnet, so dass das Druckmesselement zwischen dem hinteren Ende des Isolators und einem Halteelement an dem hinteren Ende des Gehäuses gehalten wird. Somit hat der Isolator (zusätzlich zu seiner elektrischen Isolationsfunktion) die Funktion des vorstehend erwähnten Druckübertragungselements des Brennkammerdrucksensors. Das Gehäuse der Kombination aus Zündkerze und Drucksensor ist mit einem Dämpfungskörper versehen, wie vorstehend beschrieben ist, so dass der Vorteil einer erhöhten Genauigkeit des Druckmesssignals ebenso mit einer derartigen Kombination aus Zündkerze und Drucksensor erhalten werden kann.

In dem Fall kann die Primärspule der Zündspule in einen synthetischen Plastikwerkstoff gekapselt werden, der viskoelastisch ist, wie zum Beispiel Epoxidharz, das geformt wird, um ein rohrförmiges Element auszubilden. Das rohrförmige Element kann innerhalb des Gehäuses den Isolator einschließend angeordnet sein, wobei die äußere Umfangsfläche des rohrförmigen Elements in Kontakt mit der Innenumfangsfläche des Gehäuses steht, und wobei ein Spalt zwischen der Innenumfangsfläche des rohrförmigen Elements und der Außenumfangsfläche des Isolators vorhanden ist. Der rohrförmige Körper, der die Primärspule enthält, dient dadurch als wirksamer Dämpfungskörper.

Alternativ kann ein Brennkammerdrucksensor gemäß der vorliegenden Erfindung integral in einer Kombination aus Glühkerze und Drucksensor ausgebildet werden, insbesondere zur Verwendung, wenn die Brennkraftmaschine ein Dieselverbrennungsmotor ist. Die Glühkerzenbauteile einer solchen Kombinationsvorrichtung umfassen eine Heizeinrichtung und ein axial zentral angeordnetes Leiterelement zum Zuführen von elektrischer Leistung zu der Heizeinrichtung. Das Leiterelement besteht aus einer verlängerten Form und ist innerhalb des Gehäuses gehalten, wobei es sich entlang einer Mittelachse des Gehäuses erstreckt, während die Heizeinrichtung fixiert an einem vorderen Ende des Leiterelements angebracht ist und zu dem Inneren der Brennkammer freigelegt ist. Die Spitze des hinteren Endes des Leiterelements ist in Kontakt mit dem Druckmesselement angeordnet, so dass das Druckmesselement zwischen dem hinteren Ende des Leiterelements und dem Halteelement an dem hinteren Ende des Gehäuses gehalten wird. Daher wird das Druckübertragungselement des Brennkammerdrucksensors durch das Heizelement und das Leiterelement in Kombination gebildet.

Das Gehäuse der Kombination aus Glühkerze und Drucksensor ist mit einem Dämpfungskörper versehen, wie vorstehend beschrieben ist, so dass der Vorteil der erhöhten Genauigkeit des Druckmesssignals ebenso mit einer solchen Kombination aus Glühkerze und Drucksensor erhalten werden kann.

1 ist eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Brennkammerdrucksensors, der mit einer Zündspule und einer Zündkerze integriert ist;

2 ist eine Querschnittsansicht eines Gehäuses in einem ersten Ausführungsbeispiel;

3 ist eine Querschnittsansicht eines Isolators in dem ersten Ausführungsbeispiel;

4 ist eine Querschnittsansicht, die die Zentralelektrode und einen Schaft der Zündkerze in dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;

5 ist eine Querschnittsansicht einer Spindel in dem ersten Ausführungsbeispiel;

6 ist eine Querschnittsansicht einer Kombination eines Stützelements und eines Verbinders in dem ersten Ausführungsbeispiel;

7 ist eine Graphik, die die Veränderung eines Druckmesssignals mit dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;

8 ist eine Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Brennkammerdrucksensors, der mit einer Glühkerze integriert ist;

9 ist eine Querschnittsansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Brennkammerdrucksensors;

10 ist eine Teilquerschnittsansicht, die eine Oberflächenrauhigkeit eines Gehäuses in dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt;

11 ist eine Teilquerschnittsansicht, die kombinierte Bauteile eines vierten Ausführungsbeispiels eines Brennkammersensors zeigt;

12 ist eine Querschnittsexplosionsansicht zum Beschreiben von Bauteilen eines fünften Ausführungsbeispiels eines Brennkammerdrucksensors, der mit einer Zündspule und einer Zündkerze integriert ist;

13 ist eine Querschnittsexplosionsansicht zum Beschreiben von Bauteilen eines sechsten Ausführungsbeispiels eines Brennkammerdrucksensors, der mit einer Zündspule und einer Zündkerze integriert ist;

14 ist eine Querschnittsansicht eines siebten Ausführungsbeispiels eines Brennkammerdrucksensors, der mit einer Zündspule und einer Zündkerze integriert ist;

15 ist eine Querschnittsansicht eines achten Ausführungsbeispiels eines Brennkammerdrucksensors, der mit einer Zündspule und einer Zündkerze integriert ist;

16 ist eine Querschnittsansicht eines neunten Ausführungsbeispiels eines Brennkammerdrucksensors, der mit einer Zündspule und einer Zündkerze integriert ist; und

17 ist eine Graphik, die die Beziehung zwischen einem Grad einer Schwingungsrauschabschwächung (als Verlustkoeffizient ausgedrückt) und dem Verhältnis von jeweiligen Dicken eines Dämpfungskörpers und eines Gehäuses eines Brennkammerdrucksensors zeigt.

Erstes Ausführungsbeispiel
Ein erstes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben. Wie in der Querschnittsansicht in 1 gezeigt ist, ist dieses Ausführungsbeispiel ein Brennkammerdrucksensor, der integral mit einer Zündspule und einer Zündkerze kombiniert ist. Die Kombinationsvorrichtung, die mit dem Bezugszeichen 1 in 1 bezeichnet ist, wird im Folgenden einfach als Kombination aus Zündkerze und Sensor bezeichnet. Die Kombination aus Zündkerze und Sensor 1 weist ein Gehäuse 10 auf, das fixiert an einem Verbrennungsmotorblock 210 einer Brennkraftmaschine (nur ein Teil des Verbrennungsmotorblocks 210 von der Brennkraftmaschine ist in 1 gezeigt) angebracht ist, wobei der Verbrennungsmotorblock 210 eine Brennkammer 200 einschließt. Ein Druckmesselement 4, das eine ringförmige Gestalt hat, ist in dem Gehäuse 10 gehalten, wobei gegenüberliegende ringförmige Wände des Druckmesselements mit rechten Winkeln zu der Zentralachse der Kombination aus Zündkerze und Sensor orientiert sind. Ein Isolator 50 dient zusätzlich zur Funktion einer elektrischen Isolation ebenso als Druckübertragungselement zum Übertragen des Drucks innerhalb der Brennkammer 200 auf das Druckmesselement 4. Die Kombination aus Zündkerze und Sensor 1 hat grundsätzlich eine zylindrische Gestalt, die entlang der vorstehend erwähnten Zentralachse verlängert ist. Zur Klarheit der Beschreibung wird im Folgenden das Ende der Kombination aus Zündkerze und Sensor 1, die in 1 das unterste ist, als das vordere Ende bezeichnet, während das Ende, das in 1 das oberste ist, als das hintere Ende bezeichnet wird. Diese Bezeichnungen von „vorne" und „hinten" werden ebenso auf Bauteile der Kombination aus Zündkerze und Sensor 1 angewandt, die entlang ihrer Zentralachse verlängert ist. Der Isolator 50 ist in dem Gehäuse 10 gehalten, wobei ein Abschnitt des vorderen Endes des Isolators 50 in die Brennkammer 200 vorsteht, wobei er dem Druck innerhalb der Brennkammer 200 ausgesetzt wird. Das Druckmesselement 4 steht in Kontakt mit dem Isolator 50 an der Spitze des hinteren Endes des Isolators 50. Ein Dämpfungskörper 15, der in Kontakt mit dem äußeren Umfang des Gehäuses 10 angeordnet ist, dient dazu, die Schwingung, die von dem Verbrennungsmotorblock 210 auf das Gehäuse 10 übertragen wird, abzuschwächen.
Wie in 1 angedeutet ist, ist die Kombination aus Zündkerze und Sensor 1 eine integrale Kombination aus einer Zündkerze 2 und einer Zündspule 3. Die Zündspule 3 weist eine Primärspule 31 und eine Sekundärspule 32 auf, während die Zündkerze 2 eine Zentralelektrode 22 und eine Masseelektrode 23 aufweist. Der Isolator 50 hat eine rohrförmige Gestalt und umgibt die Primärspule 31 und ist innerhalb des Gehäuses 10 eingeschlossen. Das Gehäuse 10 ist aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff ausgebildet und die Spitze seines vorderen Endes hat die Masseelektrode 23, die fixiert daran angebracht und elektrisch damit verbunden ist, die in die Brennkammer 200 vorsteht.
Somit wird deutlich, dass die Kombination aus Zündkerze und Sensor 1 so angeordnet ist, dass das vordere Ende davon in die Brennkammer 200 eingesetzt ist und das hintere Ende davon außerhalb der Brennkammer 200 angeordnet ist.
Ein Halteelement 8, das eine Grenzposition des Isolators 50 entlang der axialen Richtung der Kombination aus Zündkerze und Sensor 1 bestimmt, wird dadurch angebracht, dass es in das hintere Ende des Gehäuses 10 geschraubt wird. Das Druckmesselement 4 ist in Position zwischen dem vorderen Ende des Halteelements 8 und einer ringförmigen Wand an dem hinteren Ende des Isolators 50 gehalten. Ein überwiegender Teil der Außenumfangsfläche des Gehäuses 10 ist in dem Dämpfungskörper 15 eingesteckt, der eine verlängerte rohrförmige Gestalt hat.
Die Kombination aus Zündkerze und Sensor 1 ist so aufgebaut, dass sie an der Brennkraftmaschine dadurch angebracht wird, dass sie in ein Kerzenloch 211 geschraubt wird, das in dem Verbrennungsmotorblock 210 ausgebildet ist, wobei die Zentralelektrode 22 und die Masseelektrode 23, die die Zündkerze 2 bilden, dadurch dem Inneren der Brennkammer 200 ausgesetzt werden.
Wie in 2 gezeigt ist, hat das Gehäuse 10 eine im Wesentlichen verlängerte rohrförmige Gestalt, die ein zentrales zylindrisches Durchgangsloch hat, das eine Kombination aus einem Spulenaufnahmeabschnitt 130, der die Zündspule 3 aufnimmt, und einem Zündkerzenaufnahmeabschnitt 120 ist, der einen kleineren Durchmesser als der Spulenaufnahmeabschnitt 130 hat und der die Zündkerze 2 aufnimmt. Zusätzlich ist das Gehäuse 10 mit einem Abschnitt ausgebildet, der eine Innenumfangskonuswand 123 hat, die sich zwischen dem vorderen Ende des Spulenaufnahmeabschnitts 130 und dem hinteren Ende des Zündkerzenaufnahmeabschnitts 120 erstreckt, wobei insbesondere der Durchmesser der Konuswand 123 sich von hinten nach vorne entlang der axialen Richtung verringert.
Bei der Zündspule 3 und der Zündkerze 2 ist der Isolator 50 aus einem keramischen Werkstoff, wie zum Beispiel Aluminiumoxid ausgebildet, während übrige Bauteile (andere Bauteile als die Primärspule und die Sekundärspule) aus Stahl ausgebildet sind, insbesondere elektrisch leitfähig sind.
Wie in 2 gezeigt ist, ist die Innenumfangswand des Zündkerzenaufnahmeabschnitts 120 mit einem gestuften Abschnitt 121 ausgebildet, der einen kleineren Durchmesser als andere Abschnitte von der Innenumfangswand hat. Bei diesem Stufenabschnitt 121 ist ein hinterer Wandabschnitt 125, der in Richtung auf den Spulenaufnahmeabschnitt 130 orientiert ist, so gestaltet, dass er einen ringförmigen Absatz bildet, der einen entsprechend gestalteten Wandabschnitt 523 des Isolators 50 (in 3 gezeigt) berührt, wie im Folgenden beschrieben wird.
Ein Abschnitt 134 der Innenumfangswand des Gehäuses 10, der sich von dem hinteren Ende des Gehäuses 10 erstreckt, ist mit einem Innengewinde zum Eingreifen mit einem Außengewinde des Halteelements 8 ausgebildet, wie in 6 gezeigt ist und im Folgenden beschrieben wird.
Wie ebenso in 2 gezeigt ist, ist der Außendurchmesser des Abschnitts des Gehäuses 10, der den Spulenaufnahmeabschnitt 130 bildet, größer als der Außendurchmesser des Abschnitts des Gehäuses 10, der den Zündkerzenaufnahmeabschnitt 120 bildet. Ein Außengewindeabschnitt 122 ist an dem äußeren Umfang des Zündkerzenaufnahmeabschnitts 120 des Gehäuses 10 ausgebildet, während ein Mutterabschnitt 132 (so gestaltet, dass er mit einem geeigneten Werkzeug eingreift, wie zum Beispiel einem Gabelschlüssel) an einem Teil der Außenumfangswand des Gehäuses 10 ausgebildet ist, der sich von dem hinteren Ende des Gehäuses 10 erstreckt. Das Gehäuse 10 kann dadurch um seine Zentralachse durch Eingreifen eines geeigneten Werkzeugs mit dem Mutterabschnitt 132 gedreht werden, so dass dann, wenn der Außengewindeabschnitt 122 mit dem Innengewindeabschnitt an dem Kerzenloch 211 eingreift, das Gehäuse 10 in das Kerzenloch 211 geschraubt werden kann und die Kombination aus Zündkerze und Sensor 1 dadurch an dem Verbrennungsmotorblock 10 angebracht wird.
Ein Zentralabschnitt 135 der Außenumfangsfläche des Gehäuses 10 ist in den Dämpfungskörper 15 eingesteckt, wie im Folgenden beschrieben wird. Die Masseelektrode 23 ist an der Spitze des Außengewindeabschnitts 122 geschweißt, wobei sie mit einer vorbestimmten Trennung von der Spitze des vorderen Endes der Zentralelektrode 22 angeordnet ist.
Wie in 3 gezeigt ist, besteht der Isolator 50 aus einem kerzenseitigen rohrförmigen Abschnitt 52, der innerhalb des Zündkerzenaufnahmeabschnitts 120 des Gehäuses 10 untergebracht ist, und bildet einen Teil der Zündkerze 2, und ein spulenseitiger rohrförmiger Abschnitt 53, der innerhalb des Spulenaufnahmeabschnitts 130 des Gehäuses 10 untergebracht ist, der einen Teil der Zündspule 3 bildet.
Wie ebenso in 3 gezeigt ist, ist die Außenumfangswand des kerzenseitigen rohrförmigen Abschnitts 52 mit einem gestuften Abschnitt 521 ausgebildet (insbesondere an dem entgegengesetzten Ende des Isolators 50 von dem spulenseitigen rohrförmigen Abschnitt 53 gelegen), der eine gestufte Verringerung des Außendurchmesser des kerzenseitigen rohrförmigen Abschnitts 52 bildet. Wenn der Isolator 50 in das Gehäuse 10 eingesetzt wird (insbesondere axial nach unten bewegt, wie in den Zeichnungen gezeigt ist), stößt die Wand 523 des Stufenabschnitts 521 gegen die Aufnahmewand 125 des Stufenabschnitts 121 des Gehäuses 10 (in 2 gezeigt).
Die axiale Einsteckposition des Isolators 50 innerhalb des Gehäuses 10 wird dadurch durch einen Kontakt zwischen diesen Wänden 125 und 523 begrenzt. Wenn diese Wände in Kontakt stehen, steht die Spitze des kerzenseitigen rohrförmigen Abschnitts 52 des Isolators 50 nach außen von der Spitze des vorderen Endes des Gehäuses 10 mit der vorstehend erwähnten vorbestimmten Beabstandung zwischen dieser Spitze des kerzenseitigen rohrförmigen Abschnitts 52 und der Masseelektrode 23 vor. Zusätzlich kann aufgrund des Kontakts zwischen den Wänden 125 und 523 eine wirksame hermetische Abdichtung zwischen dem Gehäuse 10 und dem Isolator 50 erzielt werden.
Ein Teil der Umfangswand des Isolators 50 ist mit einem Spulenhalteabschnitt 531 ausgebildet, der in 3 gezeigt ist, der in der Primärspule 31 eingeschlossen ist. Die Enden der Primärspule 31 sind elektrisch über Anschlussstifte 61 mit externen Anschlüssen verbunden (in den Zeichnungen nicht gezeigt), von denen elektrische Energie der Primärspule 31 von einer externen Quelle zugeführt wird, wie im Folgenden beschrieben wird.
Unter erneuter Bezugnahme auf 3 wird das vorstehend erwähnte axiale zentrale Durchgangsloch des Isolators 50 mit einem Zündspulenlochabschnitt 530 innerhalb des spulenseitigen rohrförmigen Abschnitts 53 ausgebildet, das einen größeren Durchmesser als der Kerzenlochabschnitt 520 hat.
Der Kerzenlochabschnitt 520 ist so gestaltet, dass er einen Teil der Zündkerze 2 aufnimmt (wie in 1 gezeigt ist), während der Zündspulenlochabschnitt 530 so gestaltet ist, dass er einen Teil der Zündspule 3 aufnimmt.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 4 besteht die Zündkerze 2 aus dem Schaft 21, der Zentralelektrode 22 und der Masseelektrode 23, von denen jedes aus Stahl, insbesondere einem elektrisch leitfähigen Metall ausgebildet ist. Die Zentralelektrode 22 und der Schaft 21 sind innerhalb des Kerzenlochabschnitts 520 des Isolators 50 untergebracht. Die Spitze der Zentralelektrode 22 ist an einer vorbestimmten Beabstandung von der Masseelektrode 23 gelegen und ist dem Inneren der Brennkammer 200 der Brennkraftmaschine ausgesetzt.
Wie in 1 gezeigt ist, ist die Zündspule 3 aus einer Kombination der Primärspule 31, (der elektrische Energie von der Zündenergiezufuhr 91 und dem Zündtransistor 92 in Kombination zugeführt wird), der Sekundärspule 32 (die innerhalb des inneren Umfangs der Primärspule 31 eingeschlossen ist) und des zylindrischen Zentralkerns 33 ausgebildet (der innerhalb des inneren Umfangs der Sekundärspule 32 eingeschlossen ist). Die Zündspule 3 ist so konfiguriert, dass sie eine Hochspannung zwischen den Enden der Sekundärspule 32 durch eine elektrische Induktion gemäß der elektrischen Energie erzeugt, die der Primärspule 31 zugeführt wird.
Der Hochspannungsanschluss der Sekundärspule 32 ist elektrisch über den Schaft 21 mit der Zentralelektrode 22 der Zündkerze 2 verbunden. Der Niederspannungsanschluss der Sekundärspule 32 ist elektrisch mit einem Anschluss (in den Zeichnungen nicht gezeigt) mit dem Gehäuse 10 verbunden. Das Gehäuse 10 ist über den Verbrennungsmotor 210 usw. mit der Karosserie des Fahrzeugs geerdet, in dem die Brennkraftmaschine eingebaut ist.
Wie in 1 gezeigt ist, ist die Primärspule 31 an dem Spulenhalteabschnitt 531 des Isolators 50 gewickelt. Die Primärspule 31 dieses Ausführungsbeispiels ist aus einem Draht mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet, an dem eine Schicht aus elektrisch isoliertem Werkstoff ausgebildet ist, und ist als Einzelschichtwicklung an dem äußeren Umfang des Spulenhalteabschnitts 531 ausgebildet. Mit diesem Ausführungsbeispiel wurde die Primärspule 31 in verflüssigtem Epoxidharz getränkt, der ausgehärtet wurde und dadurch die Primärspule 31 fest an dem Spulenhalteabschnitt 531 anbringt.
Wie ebenso in 1 gezeigt ist, hat der Zentralkern 33 eine rohrförmige Gestalt und ist aus einem flexiblen Werkstoff ausgebildet. Der Zentralkern 33 ist so aufgebaut, dass er innerhalb eines zylindrischen Hohlraums 340 untergebracht wird, der in einer Spindel 34 ausgebildet ist. Der zylindrische Hohlraum 340 erstreckt sich entlang der axialen Richtung von dem hinteren Ende der Spindel 34. Die Spindel 34 ist innerhalb der Sekundärspule 32 eingeschlossen, insbesondere ist die Sekundärspule 32 daran gewickelt.
Insbesondere ist unter Bezugnahme auf 5 die Spindel 34 eines Spulenaufnahmerohrabschnitts 341, an dem die Sekundärspule 32 gewickelt ist (wie in 1 gezeigt), und einem Vorsprungrohrabschnitt 342 ausgebildet, der sich von dem Spulenaufnahmerohrabschnitt 341 zu dem hinteren Ende der Spindel 34 erstreckt.
Der Zentralkern 33 ist in den sich axial erstreckenden Zentralhohlraum 340 der Spindel 34 eingesetzt (insbesondere so dass er das vordere Ende des Zentralhohlraums 340 erreicht), wobei der Zentralkern 33 eine geringere Länge als der Zentralhohlraum 340 hat.
Wie ebenso 1 entnehmbar ist, ist dann, wenn der Zentralkern 33 in den Zentralhohlraum 340 eingesetzt ist, ein verbleibender Abschnitt des Innenraums des Vorsprungrohrabschnitts 342 (insbesondere die Öffnung des hinteren Endes des rohrförmigen Abschnitts 341) mit einem Kernstopfen 35 gefüllt, der aus einem geeigneten elastischen Werkstoff, wie zum Beispiel Gummi oder Schaumgummi ausgebildet ist.
Die Spindel 34 ist innerhalb des Zündspulenlochabschnitts 530 des Isolators 50 durch ein elektrisch isolierendes Material, Epoxidharz, fixiert, das den Zündspulenlochabschnitt 530 ausfüllt. Auf diesem Weg werden der Hochspannungsabschnitt dieses Ausführungsbeispiels einschließlich der Sekundärspule 32, dem Schaft 21 und der Zentralelektrode 22 und ebenso der Niederspannungsabschnitt, der die Primärspule 31 und das Gehäuse 10 aufweist, elektrisch insgesamt durch den Isolator 50 isoliert. Aus diesem Grund hat die Kombination aus Zündkerze und Sensor 1 dieses Ausführungsbeispiels eine hohe elektrische Zuverlässigkeit und eine hervorragende Zündfähigkeit.
Unter Bezugnahme auf die 1, 3 und 6 wird das Druckmesselement 4 zwischen der hinteren Endwand 510 des Isolators 50 und der vorderen Wand 810 des Halteelements 8 gehalten. Das Halteelement 8 hat eine rohrförmige Gestalt mit einem sich axial erstreckenden Durchgangsloch 80, dessen Durchmesser im Wesentlichen identisch zu dem Innendurchmesser des Druckmesselements 4 ist. Ein Verbinder 6 greift mit dem Durchgangsloch 80 ein, wie im Folgenden beschrieben wird.
Der Abschnitt der Außenumfangswand des Halteelements 8, der in dem Gehäuse 10 untergebracht ist, ist mit einem Außengewindeabschnitt 84 ausgebildet, um mit dem Innengewindeabschnitt 134 an dem Gehäuse 10 einzugreifen, wie in 2 gezeigt ist.
Der Abschnitt der Außenumfangswand des Halteelements 8, der nicht in dem Gehäuse 10 untergebracht ist (insbesondere der hintere ausgesetzte Abschnitt), ist mir einem Mutterkopfabschnitt 85 ausgebildet, um mit einem Werkzeug, wie zum Beispiel einem Gabelschlüssel einzugreifen (in den Zeichnungen nicht gezeigt), um zu ermöglichen, dass das Halteelement 8 gedreht wird, um die axiale Position des Halteelements 8 in die Richtung nach vorne oder nach hinten einzustellen.
Das vordere Ende des Halteelements hat die vorstehend erwähnte ringförmige Endwand 810, die daran ausgebildet ist, und das Druckmesselement 4 wird zwischen der Endwand 810 und der ringförmigen hinteren Endwand 510 des Isolators 50 gehalten, so dass ein geeignetes Niveau einer axial ausgerichteten Belastungskraft auf. das Druckmesselement 4 durch das Halteelement 8 aufgebracht werden kann, nämlich durch die vorstehend erwähnte Einstellung der axialen Position des Halteelements 8. Die geeignete Vorbelastung des Druckmesselements 4 kann dadurch erzielt werden.
Die vordere ringförmige Wand des Druckmesselements 4 (insbesondere angrenzend an den Isolator 50) steht elektrisch in Kontakt mit einem ringförmigen Anschluss (nicht in den Zeichnungen gezeigt), der elektrisch mit dem Anschlussstift 62 verbunden ist, der in 1 gezeigt ist. Das Halteelement 8 ist vorzugsweise aus Kohlenstoffstahl ausgebildet, der elektrisch leitfähig ist, und ist in das Gehäuse 10 eingeschraubt, das ebenso aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff ausgebildet ist. Ein Druckmessungssignal, das durch das Druckmesselement 4 erzeugt wird, wird somit zwischen dem Anschlussstift 62 und dem Gehäuse 10 abgegeben.
Das Druckmesselement 4 ist als eine ringförmige dünne Platte gestaltet, die aus Bleititanat ausgebildet ist, und zeigt große Änderungen eines elektrischen Widerstands gemäß dem Niveau einer aufgebrachten Last (insbesondere eines aufgebrachten Flächendrucks). Die ringförmige Gestalt des Druckmesselements 4 ist im Wesentlichen identisch zu derjenigen der vorstehend erwähnten ringförmigen Endwand 510 des Isolators 50.
Änderungen des Innenwiderstands des Druckmesselements 4 werden als Änderungen eines Potentials zwischen dem Gehäuse 10 und dem Anschlussstift 62 abgegeben, um insbesondere das Druckmessungssignal zu bilden.
Der Verbinder 6 ist aus einem Kunststoffmaterial mit im Wesentlichen einer zylindrischen Gestalt ausgebildet, die konfiguriert ist, um in das Durchgangsloch 80 des Halteelements 8 einzugreifen. Wie in 6 gezeigt ist, ist der Verbinder 6 mit einer inneren Unterteilung 65 ausgebildet, die rechtwinklig zu der Zentralachse des Gehäuses 10 orientiert ist, die einen hinteren eingeschnittenen Abschnitt und einen vorderen eingeschnittenen Abschnitt des Verbinders 6 definiert, die insbesondere wechselseitig durch die Unterteilung 65 getrennt sind.
Der hintere (insbesondere nach außen weisende) eingeschnittene Abschnitt nimmt einen Verbindersockel auf (in den Zeichnungen nicht gezeigt), der mit einer externen Ausstattung (einem Zündtransistor 62, einer Zündenergiezufuhr 91, einem Verstärker 93, die in dem oberen Abschnitt von 1 gezeigt sind) verbunden werden kann (insbesondere durch Einstecken des entsprechenden Verbindungssteckers). Die Unterteilung 65 ist mit Durchgangslöchern zum Halten des Anschlussstifts 62, der elektrisch mit dem Druckmesselement 4 verbunden ist, und der Anschlussstifte 61 versehen, die elektrisch mit der Primärspule 61 verbunden sind, wobei die Anschlussstifte 61 und die Anschlussstifte 62 durch jeweilige dieser Durchgangslöcher in der Unterteilung 65 treten und mit dem vorstehend erwähnten Verbindersockel verbunden werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Dämpfungskörper 15 ein rohrförmiges Element, das aus Polyethylenkunststoff ausgebildet ist (ein viskoelastischer Werkstoff), mit einer Dicke von 0,3 mm, und ist so gestaltet, dass er einen geringfügig größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser des Zentralabschnitts 135 des Gehäuses 10 hat. Beim Herstellungsprozess wird der Dämpfungskörper 15 über den Zentralabschnitt 135 gezogen, um einen Teil des Gehäuses 10 abzudecken, wird dann mit einer Temperatur von über 90°C erwärmt, um dadurch den Dämpfungskörper 10 um den äußeren Umfang des Gehäuses 10 durch thermisches Schrumpfen aufzuschrumpfen. Der Dämpfungskörper 10 wird dadurch in engem Kontakt mit einem Hauptabschnitt der Außenumfangsfläche des Gehäuses 10 gehalten.
Der Betrieb dieses Ausführungsbeispiels ist wie folgt. Eine Hochspannung wird durch die Zündspule 10 erzeugt, die durch den Zündtransistor 92 (von einem Zündsteuerabschnitt 89 gesteuert) und einer Zündenergiezufuhr 91 betrieben wird. Diese Hochspannung wird der Zündkerze 2 zugeführt, wodurch eine elektrische Entladung in dem Spalt zwischen der Masseelektrode 23 und der Spitze der Zentralelektrode 23 auftritt. Ein Gemisch aus Luft und Kraftstoffdampf innerhalb der Brennkammer 200 wird dadurch gezündet.
Der Druck innerhalb der Brennkammer 200 wird durch den Isolator 50 auf das Druckmesselement 4 übertragen, welches dadurch ein Druckmessungssignal gemäß dem Druck innerhalb der Brennkammer 200 erzeugt, wobei das Signal über den Anschlussstift 62 zu dem Verstärker 93 abgegeben wird. Das Druckmessungssignal wird durch den Verstärker 93 verstärkt und das sich ergebende Signal wird durch den Bandpassfilter 94 für eine Rauschentfernung übertragen. In diesem Ausführungsbeispiel hat der Bandpassfilter 94 ein Passband von 6 kHz bis 8 kHz.
Wenn Verbrennungsmotorklopfen bei der Brennkraftmaschine, wie es in der Graphik von 7 dargestellt ist, dann während eines Intervalls einer Dauer von ungefähr 0,5 ms bis 2,5 ms auftritt, das ungefähr 0,5 ms nach der Zündung beginnt, wenn sich der Druck in der Brennkammer 200 von einem Spitzenwert verringert, enthält die Wellenform des Druckmessungssignals eine Komponente bei einer Frequenz von ungefähr 7 kHz. Das ist die Klopffrequenz. Der Bandpassfilter 94 extrahiert diese Klopffrequenzkomponente von 7 kHz aus dem Druckmessungssignal als eine Druckvariationskomponente. In 7 wird die Zeit entlang der horizontalen Achse aufgetragen, wobei der Punkt der Zündung der Ursprungspunkt ist, und wird die Amplitude des Druckmessungssignals von dem Druckmesselement 4 entlang der vertikalen Achse aufgetragen. Die Signalwerte sind in 7 so normiert, dass Null einen Druck von Null darstellt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel, wie es vorstehend beschrieben ist, ist der Dämpfungskörper 15 in direktem Kontakt mit einem Hauptabschnitt der Außenumfangsfläche des Gehäuses 10 angeordnet, so dass der Betrag einer Verbrennungsmotorschwingung, die zu dem Druckmesselement 4 übertragen wird, wesentlich abgeschwächt wird. Rauschen in dem Druckmessungssignal wird dadurch verringert, so dass die Genauigkeit der Erfassung von Verbrennungsmotorklopfen erhöht wird. Während nämlich die Brennkraftmaschine betrieben wird, wobei die sich ergebende Schwingung direkt von dem Verbrennungsmotorblock 210 zu dem vorderen Ende des Gehäuses 10 übertragen wird (das in den Verbrennungsmotorblock 210 geschraubt ist), dient der Dämpfungskörper 15, der um das Gehäuse 10 angeordnet ist, zum wesentlichen Absorbieren der Schwingung des Gehäuses 10. Daher kann der Betrag des Rauschens, das in dem Druckmessungssignal von dem Druckmesselement 4 aufgrund einer Schwingung vorhanden ist, die von dem Gehäuse 10 zu dem Druckmesselement 4 übertragen wird, im Wesentlichen verringert werden.
Wie in 1 gezeigt ist, ist der Dämpfungskörper 15 innerhalb des Gehäuses 10 enthalten und ist nicht in Kontakt mit dem Isolator 50, der als Druckübertragungselement in diesem Ausführungsbeispiel dient, oder mit dem Druckmesselement 4. Aus dem Grund werden der Druck und die Druckpulsationen, die auf den Isolator 50 von dem Innenraum der Brennkammer 200 aufgebracht werden, auf das Druckmesselement 4 übertragen, ohne dass sie durch den Dämpfungskörper 15 abgeschwächt werden, so dass der Druck innerhalb der Brennkammer 200 genau gemessen werden kann. Das Verbrennungsmotorklopfen kann dadurch genau erfasst werden.
Das vorstehende Ausführungsbeispiel wurde für die Verwendung bei der Erfassung des Verbrennungsmotorklopfens beschrieben. Jedoch ist es in gleichem Maße möglich, dieses Ausführungsbeispiel zum Erfassen der Druckveränderungen heranzuziehen, die sich aus der Verbrennung innerhalb der Brennkammer 200 ergeben. In diesem Fall könnte der Bandpassfilter 94 weggelassen werden. Ebenso würden in diesem Fall die Schwingungen, die von dem Verbrennungsmotorblock 200 übertragen werden, wirksam durch die Wirkung des Dämpfungskörpers 15 abgeschwächt werden, so dass Schwankungen des Druckerfassungssignals von dem Druckmesselement 4 aufgrund einer derartigen Schwingung beseitigt würden, wodurch es unnötig wird, eine Durchschnittsbildung oder einen Glättungsprozess des Druckerfassungssignals durchzuführen, um Rauschen zu entfernen, das sich aus der Schwingung ergibt.
Zweites Ausführungsbeispiel
8 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, das eine Kombination aus Glühkerze und Drucksensor 102 ist, die mit einer Glühkerze eines Dieselverbrennungsmotors integriert ist. Zur Verkürzung der Beschreibung werden Bauteile, die identische Funktionen und im Wesentlichen ähnliche Konfigurationen wie die entsprechenden Bauteile des ersten Ausführungsbeispiels haben, mit identischen Bezugszeichen wie diejenige des ersten Ausführungsbeispiels bezeichnet. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel schließt das Gehäuse 10 einen sich axial erstreckenden Leiterstab 72 ein, der elektrisch mit der Heizeinrichtung 71 der Glühkerze verbunden ist, um elektrische Energie zu der Heizeinrichtung 71 zuzuführen. Die Heizeinrichtung 71 ist fest an dem vorderen Ende des Leiterstabs 72 angebracht. Die Heizeinrichtung 71 und der Leiterstab 72 in Kombination bilden ein zentrales axiales Element 70, das als Druckübertragungselement dieses Ausführungsbeispiels funktioniert, um den Druck innerhalb einer Brennkammer zu dem Druckmesselement 4 zu übertragen.
Ein Halteelement 8 dieses Ausführungsbeispiels ist innerhalb des inneren Umfangs des hinteren Endabschnitts des Gehäuses 10 fixiert, um die Position des zentralen axialen Elements 70 entlang der axialen Richtung zu begrenzen. Das Druckmesselement 4 ist zwischen einer hinteren (Spitzen-) Wand des zentralen axialen Elements 70 und dem Halteelement 8 gehalten. Der Leiterstab 72 ist mit einer Heizeinrichtungszufuhrleitung 732 verbunden, um einen elektrischen Strom zu der Heizeinrichtung 71 zuzuführen. Das Ausgangssignal (Druckmessungssignal) von dem Druckmesselement 4 wird über eine Drucksensorsignalleitung 731 abgegeben. Auf dieselbe Art und Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel fasst ein Dämpfungskörper 15 einen Teil der äußeren Umfangsfläche des Gehäuses 10 ein. Jedoch berührt anders als bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Dämpfungskörper 15 einen Hauptabschnitt der Umfangsfläche nicht.
Ein Außengewindeabschnitt 122 des Gehäuses 10 ist in ein Gewindekerzenloch an einem Verbrennungsmotorblock (in den Zeichnungen nicht gezeigt) des Dieselverbrennungsmotors geschraubt, wobei die Heizeinrichtung 71 zu dem Innenraum einer Brennkammer des Dieselverbrennungsmotors freigelegt ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Druck in der Brennkammer, der auf die Heizeinrichtung 71 aufgebracht wird, zu dem Druckmesselement 4 über den Leiterstab 72 übertragen. Eine Verbrennungsmotorschwingung wird durch den Außengewindeabschnitt 122 auf das Gehäuse 10 übertragen, jedoch wird diese Schwingung durch den Dämpfungskörper 15 abgeschwächt, bevor sie das Druckmesselement 4 erreicht. Daher kann auf die gleiche Art und Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Brennkammerdruck genau gemessen werden, ohne dass er durch Rauschen beeinträchtigt wird, der sich aus der Schwingung von dem Verbrennungsmotorblock ergibt.
Drittes Ausführungsbeispiel
Ein drittes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. Das ist ein Brennkammerdrucksensor 103, der als Drucksensor vorgesehen ist, der nicht mit anderen Vorrichtungen integriert ist. Der Brennkammerdrucksensor 103 weist eine Druckaufnahmemembran 74, die in der Nähe der Spitze des vorderen Endes des Gehäuses 10 gelegen ist, innerhalb des Gehäuses 10 auf. Das Gehäuse 10 ist an einem Verbrennungsmotorblock 210 fixiert, wobei die Druckaufnahmemembran 74 zu dem Innenraum der Brennkammer einer Brennkraftmaschine freigelegt ist. Ein äußerer Umfangsabschnitt der Druckaufnahmemembran 74 ist an dem Gehäuse 10 verschweißt (die Schweißung ist in den Zeichnungen nicht gezeigt), um die Druckaufnahmemembran 74 an dem Gehäuse 10 anzubringen. Die Druckaufnahmemembran 74 ist ebenso an der Spitze des vorderen Endes eines Druckübertragungsstabs 75 angebracht, der als Druckübertragungselement in diesem Ausführungsbeispiel funktioniert, wobei die Endwand des hinteren Endes des Druckübertragungsstabs 75 in Kontakt mit der vorderen Wand des Druckmesselements 4 steht. Genauer gesagt bilden der Druckübertragungsstab 75 und die Druckaufnahmemembran 74 in Kombination in diesem Fall das Druckübertragungselement.
Bei diesem Ausführungsbeispiel hat das Druckmesselement 4 eine zylindrische Form, die eine Zentralachse hat, die entlang der Zentralachse des Brennkammerdrucksensors 103 orientiert ist.
Ein Halteelement 83 ist um das hintere Ende des Gehäuses 10 angeordnet und ein Klemmelement 762 sowie eine Elektrodenplatte 761 sind aufeinander folgend zwischen dem vorderen Ende des Halteelements 83 und der hinteren Wand des Druckmesselements 4 angeordnet. Das Halteelement 83 drückt nach vorn gegen das Klemmelement 762 in die axiale Richtung, so dass das Druckmesselement 4 zwischen dem Druckübertragungsstab 75 und der Elektrodenplatte 761 festgehalten wird, wie in 9 gezeigt ist.
Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel fasst ein Dämpfungskörper 15 einen Teil der äußeren Umfangsfläche des Gehäuses 10 ein. Jedoch fasst der Dämpfungskörper 15 dieses Ausführungsbeispiels, anders als bei dem ersten Ausführungsbeispiel, einen Hauptabschnitt der Umfangsfläche nicht ein.
Der Brennkammerdruck, der auf die Druckaufnahmemembran 74 aufgebracht wird, wird über den Druckübertragungsstab 75 auf das Druckmesselement 4 übertragen. Eine Verbrennungsmotorschwingung, die durch den Verbrennungsmotorblock 210 auf das Gehäuse 10 übertragen wird, wird durch den Dämpfungskörper 15 aufgenommen und wird dadurch mit auf einen ausreichenden Grad abgeschwächt, bevor sie auf das Druckmesselement 4 übertragen wird. Der Brennkammerdrucksensor 103 kann dadurch den Brennkammerdruck messen, ohne dass er durch Rauschen beeinträchtigt wird, das durch eine Schwingung verursacht wird, die von dem Verbrennungsmotorblock 210 übertragen wird.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel, das vorstehend beschrieben ist, fasst der Dämpfungskörper 15 im Wesentlichen die gesamte Umfangsfläche des Gehäuses 10 ein. Wie durch das zweite und das dritte Ausführungsbeispiel dargestellt ist, ist es jedoch nicht notwendigerweise wesentlich, dass eine solche große Oberfläche durch den Dämpfungskörper 15 (nämlich in Kontakt mit diesem) abgedeckt ist. Es kann auch möglich sein, einen ausreichenden Grad einer Abschwächung der Schwingung zu erzielen, die auf das Druckmesselement 4 übertragen wird, auch wenn der Dämpfungskörper 15 nur einen sich axial erstreckenden geringeren Abschnitt der Umfangsfläche des Gehäuses 10 einfasst.
Ebenso wie bei dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel, die vorstehend beschrieben sind, wird ein synthetisches Kunststoffmaterial eingesetzt, um den Dämpfungskörper 15 auszubilden. Jedoch wäre es in gleichem Maße möglich, eine andere Art eines viskoelastischen Werkstoffs einzusetzen, wie zum Beispiel Gewebe, Gummi, Blei und dergleichen.
Ferner ist bei jedem von dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel, die vorstehend beschrieben sind, der Dämpfungskörper 15 als separates Element ausgebildet, das aus einem viskoelastischen Werkstoff ausgebildet ist, das in engen Kontakt mit der Umfangsfläche des Gehäuses 10 angebracht ist. Jedoch wäre es in gleichem Maße möglich, ähnliche Wirkungen dadurch zu erzielen, dass eine Beschichtung aus einem Dämpfungswerkstoff an dieser Umfangsfläche des Gehäuses 10 ausgebildet wird oder ein Bogen aus einem viskoelastischen Werkstoff um das Gehäuse 10 gewickelt wird. In diesem Fall kann, wie in 10 dargestellt ist, die Kontaktfläche zwischen dem Gehäuse 10 und dem Dämpfungskörper 15 durch Ausbilden der äußeren Umfangsfläche des Gehäuses 10 als eine raue Oberfläche 109 vergrößert werden. Die Schwingungsabschwächungseffektivität des Dämpfungskörpers 15 kann dadurch vergrößert werden.
Die Zehnpunktdurchschnittsrauhigkeit der Fläche des Gehäuses 10 liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 25 μm bis 100 μm. Wenn die Rauhigkeit innerhalb dieses Bereichs liegt, wird dann, wenn der Dämpfungskörper 15 ein gewickelter dünner Bogen aus viskoelastischem Werkstoff ist oder eine abgelagerte Beschichtung aus viskoelastischem Material ist, die Kontaktfläche zwischen der Fläche des Gehäuses 10 und dem Dämpfungskörper 15 im Wesentlichen im Vergleich mit dem Fall vergrößert, in dem die Fläche des Gehäuses 10 glatt ist.
Viertes Ausführungsbeispiel
Bei jedem der ersten bis dritten Ausführungsbeispiele, wie vorstehend beschrieben ist, fasst der Dämpfungskörper 15 zumindest einen Teil der äußeren Umfangsfläche des Gehäuses 10 ein. Bei einem vierten Ausführungsbeispiel ist ein Dämpfungskörper 16 innerhalb des Gehäuses 10 zwischen dem Druckmesselement 4 und dem Halteelement 8 angeordnet, wie in der Teilquerschnittsansicht von 11 dargestellt ist. Die Kombination aus Zündkerze und Drucksensor 104 dieses Ausführungsbeispiels hat eine ähnliche Konfiguration wie diejenige des ersten Ausführungsbeispiels, ist nämlich insbesondere integral mit einer Zündspule und einer Zündkerze kombiniert. Der Dämpfungskörper 16 ist aus Polyphenylensulfid mit einer flachen ringförmigen Gestalt ausgebildet. Eine Masseelektrodenplatte 168, die ebenso eine flache ringförmige Gestalt hat, ist zwischen dem Dämpfungskörper 16 und dem Druckmesselement 4 angeordnet, wobei der äußere Umfang der Masseelektrodenplatte 168 in elektrischem Kontakt mit dem Gehäuse 10 steht.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Verbrennungsmotorschwingung auf das Druckmesselement 4 entlang dem Pfad [Gehäuse 10] → [Halteelement 8] → [Dämpfungskörper 16] → [Masseelektrodenplatte 168] übertragen. Aufgrund des Dämpfungskörpers 16, der einen hohen Grad einer Viskoelastizität hat, wird die Schwingung, die das Druckmesselement 4 beeinträchtigt, wesentlich abgeschwächt. Als Folge kann auf die gleiche Art und Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Brennkammerdruck genau gemessen werden, ohne dass er durch Rauschen beeinträchtigt wird, das sich aus einer Schwingung von dem Verbrennungsmotorblock ergibt.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Ein fünftes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Querschnittsexplosionsansicht beschrieben, die in 12 gezeigt ist, bei dem ein Dämpfungskörper innerhalb des inneren Umfangs des Gehäuses 10 anstelle um den äußeren Umfang des Gehäuses 10 angeordnet ist.
Die Kombination aus Zündkerze und Drucksensor 105 dieses Ausführungsbeispiels hat im Wesentlichen einen ähnlichen Aufbau wie das erste Ausführungsbeispiel, das in 1 gezeigt ist, ist insbesondere integral mit einer Zündspule und einer Zündkerze kombiniert. Jedoch ist bei dem fünften Ausführungsbeispiel die Primärspule 31 so konfiguriert, dass sie als vorstehend erwähnter Dämpfungskörper funktioniert, der innerhalb des Gehäuses 10 gelegen ist. Insbesondere wird bei dem Herstellungsprozess (wie in 12 dargestellt ist) die Primärspule 31 innerhalb eines zylindrischen Hohlraums angeordnet, der in einer Form 950 ausgebildet ist, und wird Epoxidharz 170 in die Form 950 eingespritzt. Die Primärspule wird dadurch mit Epoxidharz überzogen, wobei die Epoxid überzogene Primärspule durch das Bezugszeichen 17 in 12 bezeichnet ist. Die Epoxid überzogene Primärspule 17 wird zu der Kombination aus Zündkerze und Drucksensor 105 auf die gleiche Art und Weise wie bei der Primärspule 31 des ersten Ausführungsbeispiels zusammengebaut, wobei sie dadurch um den äußeren Umfang des Isolators 50 innerhalb des Innenraums des Gehäuses 10 angeordnet wird. Der Isolator 50 wird an der Stelle durch das Halteelement 8 gehalten, das in das hintere Ende des Gehäuses 10 auf die gleiche Art und Weise wie für das erste Ausführungsbeispiel beschrieben geschraubt ist.
Da Epoxidharz ein viskoelastischer Werkstoff ist, funktioniert die überzogene Primärspule 17 wirksam als Dämpfungskörper bei diesem Ausführungsbeispiel.
Der Außendurchmesser der Epoxid überzogenen Primärspule 17 ist identisch oder etwas größer als der Innendurchmesser des Gehäuses 10 ausgeführt, während der Innendurchmesser der Epoxid überzogenen Primärspule 17 größer als der Außendurchmesser des Isolators 50 ausgeführt ist. Als Folge wird die Epoxid überzogene Primärspule 17 fest in engen Kontakt mit dem Gehäuse 10 gehalten, wobei ein Spalt zwischen der Epoxid überzogenen Primärspule 17 und dem Isolator 50 nur ausreichend ist, um sicherzustellen, dass die Bewegung des Isolators 50 entlang der axialen Richtung unbehindert ist. Daher wird die Schwingung, die durch das Gehäuse 10 übertragen wird, wirksam durch die Viskoelastizität des Epoxidharzes der mit Epoxid überzogenen Primärspule 17 abgeschwächt.
Sechstes Ausführungsbeispiel
Ein sechstes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Querschnittsexplosionsansicht beschrieben, die in 13 gezeigt ist. Hier wird eine Kombination aus Zündkerze und Drucksensor 106 mit einer Zündspule und einer Zündkerze wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel integral kombiniert, wie in 1 gezeigt ist, ist jedoch ein Dämpfungskörper innerhalb des Gehäuses 10 wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel enthalten.
Bei diesem Ausführungsbeispiel bildet einen Bogen (Folie) aus Polyolyphenkunststoff einen Dämpfungskörper 18, der zwischen der Primärspule 31 und dem Gehäuse 10 innerhalb des inneren Umfangs des Gehäuses 10 angeordnet ist. Die Dicke des Dämpfungskörpers 18 ist geringfügig größer als der Spalt zwischen dem inneren Umfang des Gehäuses 10 und der Primärspule 31 ausgeführt. Bei dem Herstellungsprozess werden alle Bauteile außer dem Gehäuse 10 und den Bauteilen des hinteren Endes (bestehend aus dem Druckmesselement 4, dem Halteelement 8 usw., wie in dem oberen Teil von 13 gezeigt ist) zuerst zusammengebaut, wird dann die Baugruppe durch das hintere Ende des Gehäuses 10 eingesteckt, wobei eine Kraft auf den Dämpfungskörper 18 in die radial nach innen weisende Richtung aufgebracht ist, wenn er in das Gehäuse 10 eingesteckt ist, um dadurch zu gestatten, dass der Dämpfungskörper 18 in das Gehäuse 10 eintritt.
Als Alternative zu den Verfahren zum Anordnen eines Dämpfungskörpers an dem inneren Umfang des Gehäuses 10 mit den fünften und sechsten Ausführungsbeispielen, wie vorstehend beschrieben ist, wäre es möglich, eine Schicht aus viskoelastischem Werkstoff an der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 10 durch Aufsprühen abzulagern.
Darüber hinaus wäre es in gleichem Maße möglich, Dämpferkörper an sowohl dem Außenumfang des Gehäuses 10 (wie bei dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel, wie vorstehend beschrieben ist) als auch innerhalb des inneren Umfangs des Gehäuses 10 vorzusehen (wie bei den fünften und sechsten Ausführungsbeispielen, wie vorstehend beschrieben ist). Das könnte beispielsweise durch Tränken eines Teils des Gehäuses 10 in einem viskoelastischen Material erzielt werden, das in der flüssigen Form vorliegt.
Siebtes Ausführungsbeispiel
Ein siebtes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die in 14 gezeigte Querschnittsansicht beschrieben, bei dem eine Kombination aus Zündkerze und Drucksensor 107 integral mit einer Zündspule und einer Zündkerze wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel integral kombiniert ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Kerzenloch 211 eines geeigneten Durchmessers im Voraus an dem Verbrennungsmotorblock 210 ausgebildet und wird ein Dämpfungskörper 19 in einem Spalt zwischen dem äußeren Umfang des Gehäuses 10 der Kombination aus Zündkerze und Drucksensor 107 und einem inneren Umfang des Kerzenlochs 211 angeordnet, um den Spalt hermetisch abzudichten.
Der Dämpfungskörper 19 hat eine rohrförmige Gestalt und ist aus Silikongummi ausgebildet. Die innere Umfangsfläche des Dämpfungskörpers 19 ist so aufgebaut, dass sie einen engen Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Gehäuses 10 bildet, und in ähnlicher Weise ist die äußere Umfangsfläche des Dämpfungskörpers 19 so aufgebaut, dass sie einen engen Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des Kerzenlochs 211 bildet. Zusätzlich ist das hintere Ende des Dämpfungskörpers 19 mit einem Flansch 191 ausgebildet, der nicht gezeigt ist, der so konfiguriert ist, dass er eng gegen die Fläche des Verbrennungsmotorblocks 210 gepasst wird.
Ein Verbinder 199 ist innerhalb des inneren Umfangs des hinteren Endes des Dämpfungskörpers 19 angeordnet. Der Verbinder 199 enthält Anschlüsse, die das Verbrennungsmotorzündsignal und das Druckerfassungssignal, das durch das Druckmesselement 4 erzeugt wird, befördern, wobei das hintere Ende des Dämpfungskörpers 19 hermetisch durch den Verbinder 199 abgedichtet ist.
Da Silikongummi ein viskoelastischer Werkstoff ist, dient der Dämpfungskörper 19 dazu, die Schwingung abzuschwächen, die von dem Verbrennungsmotorblock 210 übertragen wird, und verhindert daher, dass sich ergebendes Rauschen in dem Druckerfassungssignal von dem Druckmesselement 4 auftritt. Da ferner der Dämpfungskörper 19 den oberen Abschnitt der Zündspule stützt, dient er dazu, eine Beschädigung der Zündspule zu verhindern, die durch die Schwingung verursacht wird, auch wenn die Zündspule eine dünne längliche Gestalt hat.
Zusätzlich dient der Dämpfungskörper 19 in Verbindung mit dem Verbinder 199 dazu, das Kerzenloch 211 abzudichten und somit dazu, den Eintritt von Wasser und anderen äußeren Stoffen zu verhindern.
Achtes Ausführungsbeispiel
Ein achtes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die in 15 gezeigte Querschnittsansicht beschrieben, bei dem eine Kombination aus Zündkerze und Drucksensor 108 integral mit einer Zündspule und einer Zündkerze wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel kombiniert ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel dient wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ein äußeres rohrförmiges Element, das sich zu der äußeren Fläche des Verbrennungsmotorblocks 210 erstreckt, als Dämpfungskörper 14 und dient ebenso dazu, den Spalt zwischen dem Gehäuse 10 der Kombination aus Zündkerze und Drucksensor 108 und dem Kerzenloch 211, das in dem Verbrennungsmotorblock 210 ausgebildet ist, abzudichten. Der Dämpfungskörper 14 dieses Ausführungsbeispiels ist als Rohr ausgebildet, das von dem hinteren Ende zu dem vorderen Ende (insbesondere von oben nach unten mit Sicht in 15) abgeschrägt ist. Beim Einbauen der Kombination aus Zündkerze und Drucksensor 108 an dem Verbrennungsmotorblock 210 wird, nachdem die Kombination aus Zündkerze und Drucksensor 108 (außer dem Dämpfungskörper 14) an dem Verbrennungsmotorblock dadurch angebracht wurde, dass sie in den Gewindeabschnitt des Kerzenlochs 211 geschraubt wird, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, der Dämpfungskörper 14 in den Spalt zwischen dem Gehäuse 10 und der Umfangsfläche des Kerzenlochs 211 geschoben, so dass er mit dieser Fläche und dem Gehäuse 10 verkeilt wird, wie in 15 dargestellt ist.
Die mit diesem Ausführungsbeispiel erhaltenen Wirkungen sind denjenigen ähnlich, die vorstehend für das siebte Ausführungsbeispiel beschrieben sind.
Bei jedem der vorstehend genannten Ausführungsbeispiele ist der Dämpfungskörper aus einem viskoelastischen Werkstoff ausgebildet, der ein größeres Viskositätsmodul und ein kleineren Elastizitätsmodul als der Werkstoff hat, der das Gehäuse des Brennkammerdrucksensors bildet, um eine wirksame Schwingungsabschwächung sicherzustellen. Vorzugsweise liegt der Viskositätsmodul des Dämpfungskörpers zumindest bei 102 PaS und liegt der Elastizitätsmodul des Dämpfungskörpers nicht über 3 × 10¹⁰ N/m². Wenn der Viskositätsmodul des Dämpfungskörpers geringer als 10² PaS ist, kann dann das Ausmaß der Absorption der Schwingung durch den Dämpfungskörper unzureichend sein, während dann, wenn der Elastizitätsmodul 3 × 10¹⁰ N/m² übersteigt, der Dämpfungskörper nicht wirksam die Schwingung unterdrücken kann, die bei Frequenzen von weniger als 6 kHz auftritt.
Vorzugsweise ist der Dämpfungskörper aus einem synthetischen Kunststoffwerkstoff, wie zum Beispiel Polyphenylensulfid, Phenol, Epoxid, Alkyd oder Polyester oder aus Silikongummi oder Fluoringummi ausgebildet. Jeder dieser Werkstoffe ist viskoelastisch, hat insbesondere sowohl eine Viskosität als auch eine Elastizität. Ein derartiger Werkstoff wird durch eine aufgebrachte Kraft einfach verformt, wobei er sich nur allmählich auf seine ursprüngliche Gestalt zurückstellt, nachdem die aufgebrachte Kraft entfernt wird, und stellt so eine wirksame Schwingungsdämpfung sicher.
Neuntes Ausführungsbeispiel
Ein neuntes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die in 16 gezeigte Querschnittsansicht beschrieben, bei dem eine Kombination aus Zündkerze und Drucksensor 109 integral mit einer Zündspule und einer Zündkerze wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel kombiniert ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine Flüssigkeit mit einem hohen Viskositätsgrad als Dämpfungskörper 13 eingesetzt. Insbesondere ist das Gehäuse 10 dieses Ausführungsbeispiels so ausgebildet, dass es eine äußere sich in Umfangsrichtung erstreckende geschlossene Kammer einer rohrförmigen Gestalt aufweist, die als Dämpfergehäuse 130 dient. Vor dem vollständigen Abdichten des Dämpfergehäuses 130 zum Zeitpunkt der Herstellung wird sie mit einer Flüssigkeit gefüllt, die eine hohe Viskosität hat und die als Dämpfungskörper dient, die durch das Bezugszeichen 13 in 16 bezeichnet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Schwingung, die auf das Gehäuse 10 übertragen wird, wirksam dadurch abgeschwächt, dass sie durch den Dämpfungskörper 13 absorbiert wird.
Die Viskosität der Flüssigkeit, die den Dämpfungskörper 13 bildet, sollte zumindest 10^–3 PaS betragen. Unter Betrachtungen hinsichtlich der Vereinfachung der Befüllung der eingeschlossenen Kammer mit der viskosen Flüssigkeit sollte jedoch die Viskosität nicht größer als 4 PaS sein. Vorzugsweise ist die Flüssigkeit Silikonöl.
Wenn der Dämpfungskörper ein fester Körper ist, der aus viskoelastischem Werkstoff ausgebildet wird, wird dann die Wirksamkeit der Rauschabschwächung umso größer, je größer die Dicke des Dämpfungskörpers ist. Jedoch ergeben sich Nachteile, wenn der Dämpfungskörper übermäßig dick gemacht wird, wenn beispielsweise der Außendurchmesser des Sensors übermäßig groß wird. Das kann Probleme beim Einbauen einer derartigen Drucksensorvorrichtung an einer Brennkraftmaschine ergeben. Aus diesem Grund wurden Versuche durchgeführt, um die Beziehung zwischen der Dämpfungskörperdicke und der Rauschabschwächungswirksamkeit zu bestimmen (ausgedrückt als ein Wert eines Verlustkoeffizienten). Die Versuchsergebnisse, die erhalten wurden, sind in der Graphik von 17 gezeigt. In 17 sind Werte des Verhältnisses der Dämpfungskörperdicke (unter Bezugnahme auf 1 gemessen entlang einer radialen Richtung von dem äußeren Umfang des Gehäuses 10) zu der Dicke des Gehäuses 10 (genauer gesagt der Wanddicke des Abschnitts des Gehäuses 10, das in Kontakt mit dem Dämpfungskörper steht) entlang der horizontalen Achse aufgetragen, während die Werte eines Verlustkoeffizienten entlang der vertikalen Achse aufgetragen sind, wobei die ansteigende Größe des Verlustkoeffizienten einem ansteigenden Grad einer Rauschabschwächung entspricht. Die Konfiguration der Vorrichtung, die beim Erhalten der Versuchsergebnisse verwendet wird, war derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich, wobei der Dämpfungskörper aus Polyolyphenkunststoff wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist. Im Wesentlichen identische Ergebnisse wurden für die anderen Ausführungsbeispiele erhalten (außer bei dem neunten Ausführungsbeispiel von 16, bei dem der Dämpfungskörper eine viskose Flüssigkeit ist).
Wie 17 entnehmbar ist, ist, wenn das Verhältnis der Dämpfungskörperdicke zu der Gehäusedicke geringer als ungefähr 0,3 ist, der Verlustkoeffizient im Wesentlichen identisch zu demjenigen für den Fall, bei dem kein Dämpfungskörper vorgesehen ist. Wenn das Verhältnis der Dämpfungskörperdicke zu der Gehäusedicke auf über 0,3 vergrößert wird, vergrößert sich der Verlustkoeffizient entsprechend, aber hört auf signifikant anzusteigen, wenn das Verhältnis der Dämpfungskörperdicke zu der Gehäusedicke auf über ungefähr 1,2 erhöht wird.
Daher liegt für eine optimale Rauschabschwächung das Verhältnis der Dämpfungskörperdicke zu der Gehäusedicke vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 0,3 bis 1,2.
Es ist verständlich, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele beschränkt ist und dass verschiedenartige Abwandlungen an diesen Ausführungsbeispielen oder Kombinationen von jeweiligen Merkmalen der Ausführungsbeispiele berücksichtigt werden können, die innerhalb des Anwendungsbereichs liegen, der für die Erfindung in den beigefügten Ansprüchen beansprucht ist. Wie beispielsweise vorstehend beschrieben ist, wäre es möglich, Dämpfungskörper (insbesondere diskrete Elemente, die aus einem viskoelastischen Werkstoff ausgebildet sind, oder abgelagerte Schichten eines viskoelastischen Werkstoffs) an sowohl der inneren als auch der äußeren Umfangsfläche des Gehäuses des Brennkammerdrucksensors anzuordnen. Alternativ wäre es beispielsweise möglich, den inneren ringförmigen Dämpfungskörper 16 des vierten Ausführungsbeispiels zusätzlich zu einem Dämpfungskörper einzubauen, der an einer Umfangsfläche des Gehäuses angeordnet ist.
Es ist anzumerken, dass in den beigefügten Ansprüchen die Ausdrücke „vorne" und „hinten" mit der Bedeutung verwendet werden, die vorstehend zur Bezugnahme auf relative Positionen von Bauteilen eines Brennkammerdrucksensors definiert sind.
Somit weist der Brennkammerdrucksensor für eine Brennkraftmaschine weist ein längliches Druckübertragungselement auf, von dem ein Ende zu dem Innenraum eines Verbrennungsmotorzylinders freigelegt ist und das entgegengesetzte Ende ein Druckmesselement berührt, das ein Druckmessungssignal erzeugt, wobei das Druckübertragungselement und das Druckmesselement innerhalb eines länglichen Gehäuses enthalten sind. Ein Dämpfungskörper, der aus einem viskoelastischen Werkstoff ausgebildet ist, ist an einer äußeren oder einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses angeordnet, um einen Betrag einer Verbrennungsmotorschwingung, die auf das Druckmesselement übertragen wird, zu verringern und dadurch Rauschen in dem Druckmessungssignal zu verringern.

Claims

Brennkammerdrucksensor zum Messen eines Drucks innerhalb einer Brennkammer, die in einem Verbrennungsmotorblock einer Brennkraftmaschine eingeschlossen ist, mit einem Gehäuse, das an dem Verbrennungsmotorblock angebracht ist, wobei ein vorderes Ende des Gehäuses zu einem Innenraum der Brennkammer offen ist, einem Druckmesselement, das innerhalb des Gehäuses gehalten wird, einem Druckübertragungselement, das innerhalb des Gehäuses gehalten wird, wobei ein vorderes Ende des Druckübertragungselements an dem vorderen Ende des Gehäuses gelegen ist und zu dem Innenraum der Brennkammer freigelegt ist, und wobei ein hinteres Ende des Druckübertragungselements in Kontakt mit dem Druckmesselement steht; wobei der Brennkammerdrucksensor einen Dämpfungskörper aufweist, der an dem Gehäuse angeordnet ist, um eine Schwingung abzuschwächen, die auf das Gehäuse von dem Verbrennungsmotorblock übertragen wird.
Brennkammerdrucksensor gemäß Anspruch 1, wobei der Dämpfungskörper in Kontakt mit zumindest einer der äußeren Umfangsfläche des Gehäuses und der inneren Umfangsfläche des Gehäuses angeordnet ist.
Brennkammerdrucksensor gemäß Anspruch 1, wobei der Dämpfungskörper aus einem viskoelastischen Werkstoff ausgebildet ist, der einen größeren Viskositätsmodul als ein Werkstoff hat, der das Gehäuse bildet, und der einen kleineren Elastizitätsmodul als der Werkstoff hat, der das Gehäuse bildet.
Brennkammerdrucksensor gemäß Anspruch 3, wobei der Viskositätsmodul des Dämpfungskörpers zumindest 10² PaS beträgt und wobei der Elastizitätsmodul des Dämpfungskörpers nicht größer als 3 × 10¹⁰ N/m² ist.
Brennkammerdrucksensor gemäß Anspruch 4, wobei der Dämpfungskörper aus einem aus einer Gruppe synthetischer Kunststoffwerkstoffe ausgebildet ist, die Polyphenylensulfid, Phenol, Epoxid, Alkyd und Polyester umfasst.
Brennkammerdrucksensor gemäß Anspruch 4, wobei der Dämpfungskörper aus Silikongummi oder Fluoringummi ausgebildet ist.
Brennkammerdrucksensor gemäß Anspruch 1, wobei ein Verhältnis einer Dicke des Dämpfungskörpers zu einer Dicke einer Wand des Gehäuses innerhalb eines Bereichs von 0,3 bis 1,2 liegt.
Brennkammerdrucksensor gemäß Anspruch 1, wobei das Gehäuse eine eingeschlossene Kammer aufweist und die Kammer mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllt ist, wobei die Flüssigkeit den Dämpfungskörper bildet.
Brennkammerdrucksensor gemäß Anspruch 8, wobei die Flüssigkeit Silikonöl ist.
Brennkammerdrucksensor gemäß Anspruch 1, wobei das Gehäuse aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff ausgebildet ist und ein Halteelement hat, das an einem hinteren Ende des Gehäuses angebracht ist; wobei der Dämpfungskörper innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und wobei der Brennkammerdrucksensor eine Masseelektrodenplatte aufweist, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und elektrisch mit dem Gehäuse gekoppelt ist; und wobei eine vordere Wand der Masseelektrodenplatte in Kontakt mit einer hinteren Wand des Druckmesselements steht, wobei eine hintere Wand der Masseelektrodenplatte in Kontakt mit einer vorderen Wand des Dämpfungskörpers angeordnet ist und wobei eine hintere Wand des Dämpfungskörpers in Kontakt mit einer vorderen Wand des Halteelements angeordnet ist.
Brennkammerdrucksensor gemäß Anspruch 10, wobei die Masseelektrodenplatte eine ringförmige Gestalt hat, wobei der Dämpfungskörper und das Druckmesselement jeweils ringförmige Elemente aufweisen und wobei jeweilige ringförmige Wände des Dämpfungskörpers, des Druckmesselements und der Masseelektrodenplatte im Wesentlichen identisch zueinander sind.
Brennkammerdrucksensor gemäß Anspruch 1, wobei der Brennkammerdrucksensor integral in einer Vorrichtung ausgebildet ist, die eine Kombination aus einer Zündspule, einer Zündkerze und einem Drucksensor ist, wobei die Vorrichtung eine Primärspule und eine Sekundärspule der Zündspule, eine Zentralelektrode, eine Masseelektrode der Zündkerze und einen Isolator aufweist, der eine längliche Form hat und die Sekundärspule sowie die Zentralelektrode einschließt und in Umfangsrichtung durch die Primärspule eingeschlossen ist, wobei die Primärspule innerhalb des Gehäuses überzogen ist und die Masseelektrode fest an dem vorderen Ende des Gehäuses angebracht ist, wobei ein vorderes Ende des Isolators angrenzend an die Masseelektrode freigelegt zu dem Innenraum der Brennkammer angeordnet ist; wobei ein hinteres Ende des Isolators in Kontakt mit dem Druckmesselement angeordnet ist und wobei das Druckübertragungselement durch den Isolator gebildet wird.
Brennkammerdrucksensor gemäß Anspruch 1, wobei der Brennkammerdrucksensor integral in einer Vorrichtung ausgebildet ist, die eine Kombination aus einer Glühkerze und einem Drucksensor ist, wobei die Vorrichtung eine Heizeinrichtung und ein axial zentral angeordnetes Leiterelement zum Zuführen von elektrischer Energie zu der Heizeinrichtung aufweist, wobei das Leiterelement eine längliche Form hat und innerhalb des Gehäuses gehalten ist, und wobei die Heizeinrichtung fest an einem vorderen Ende des Leiterelements angebracht ist, das zu dem Innenraum der Brennkammer freigelegt ist; wobei ein hinteres Ende des Leiterelements in Kontakt mit dem Druckmesselement angeordnet ist und wobei das Druckübertragungselement durch das Heizelement und das Leiterelement in Kombination gebildet wird.
Brennkammerdrucksensor gemäß Anspruch 1, wobei der Dämpfungskörper eine Schicht aus viskoelastischem Werkstoff aufweist, die auf zumindest eine von der äußeren Umfangsfläche und der inneren Umfangsfläche des Gehäuses durch einen Ablagerungsprozess ausgebildet wird.
Brennkammerdrucksensor gemäß Anspruch 14, wobei zumindest eine der äußeren Umfangsfläche und der inneren Umfangsfläche des Gehäuses einen vorbestimmten Oberflächenrauhigkeitsgrad hat.
Brennkammerdrucksensor gemäß Anspruch 1, wobei der Dämpfungskörper einen Bogen aus viskoelastischem Werkstoff aufweist, der über die äußere Umfangsfläche des Gehäuses gewickelt ist.
Brennkammerdrucksensor gemäß Anspruch 16, wobei die äußere Umfangsfläche des Gehäuses einen vorbestimmten Oberflächenrauhigkeitsgrad hat.
Brennkammerdrucksensor gemäß Anspruch 12, wobei der Dämpfungskörper ein rohrförmiges Element aufweist, das durch Formen der Primärspule der Zündspule in einem Kunstharzwerkstoff ausgebildet ist, und wobei das rohrförmige Element angeordnet ist, wobei eine äußere Umfangsfläche von diesem in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des Gehäuses steht und wobei eine innere Umfangsfläche des rohrförmigen Elements von einer äußeren Umfangsfläche des Isolators durch einen Spalt einer vorbestimmten Größe beabstandet ist.