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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsdrucksensor,
der den Verbrennungsdruck eines Verbrennungsgases in einer Brennkammer
einer Brennkraftmaschine, wie z. B. einer Dieselmaschine, erfasst.
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Beschreibung des Stands der
Technik
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Eine
Brennkraftmaschine, wie z. B. eine Dieselmaschine, ist mit einem
Verbrennungsdrucksensor versehen, um einen Verbrennungsdruck eines Verbrennungsgases
in jeder von Brennkammern der Maschine zu erfassen. Dieser Sensor
ist beispielsweise in
JP-Nr.
2005-90954 offenbart.
1 ist eine Längsschnittansicht
eines Verbrennungsdrucksensors
9, der in diesem Dokument
offenbart ist.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, hat der Verbrennungsdrucksensor
ein Übertragungsbauteil 91 zum Aufnehmen eines
Verbrennungsdrucks eines Verbrennungsgases in einer Brennkammer,
ein Gehäuse 92 zum Halten des Bauteils 91,
so dass dieses entlang einer axialen Richtung bewegbar ist, und
einen Drucksensor 93 zum Erfassen des von dem Bauteil 91 aufgenommenen
Drucks. Wenn das Bauteil 91 einen Verbrennungsdruck des
Verbrennungsgases aufnimmt, wird das Bauteil 91 relativ
zu dem Gehäuse 92 entlang der axialen Richtung
bewegt, um diesen Druck an den Sensor 93 zu übertragen,
der auf der proximalen Seite des Sensors 9 angeordnet ist. Daher
erfasst bzw. misst der Sensor 93 den Verbrennungsdruck.
Der Sensor 9 weist des Weiteren einen O-Ring 94 und
eine elastische Schicht bzw. Folie 95 auf, die angeordnet
ist, um einen Innenraum zwischen dem Bauteil 91 und dem
Gehäuse 92 zu dem Verbrennungsgas der Brennkammer
hin abzuschließen. Jedes von dem O-Ring 94 und
der elastischen Schicht 95 verhindert, dass das Verbrennungsgas, das
eine hohe Temperatur hat, in den Innenraum eindringt. Die Schicht 95 ist
an das Bauteil 91 und das Gehäuse 92 geschweißt
und an diesen befestigt, um das Gas von dem Innenraum abzuschirmen.
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Um
den Sensor 9 an der Brennkraftmaschine anzubringen, wird
ein Befestigungsabschnitt 97 des Gehäuses 92 in
ein Innengewinde der Maschine eingeschraubt und angezogen, während
ein abgeschrägter Abschnitt 96 des Gehäuses 92,
der auf der distalen Seite des Sensors 9 platziert ist,
in Kontakt mit einem vorstehenden Abschnitt der Maschine gebracht
wird. Daher wird dann, wenn der Sensor 9 an der Maschine
angebracht ist, ein Abschnitt 98 zwischen den Abschnitten 96 und 97 in
der axialen Richtung geringfügig verkürzt. Da
das Bauteil 91 durch die Schicht 95 an dem Abschnitt 98 des
Gehäuses 92 befestigt ist, wird das Bauteil 91 in
Antwort auf diese Verkürzung des Abschnitts 98 unerwünschterweise mit
dem Gehäuse 92 in der axialen Richtung bewegt.
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Daher überträgt
das Bauteil 91 in Antwort auf diese Bewegung des Bauteils 91,
die durch die Verkürzung des Abschnitts 98 verursacht
wird, immer eine durch die Bewegung verursachte Belastung an den
Sensor 93, auch wenn das Bauteil 91 keinen Verwendungsdruck
empfängt. Diese durch die Bewegung verursachte Belastung
verursacht unnötigerweise eine Veränderung in
der Ausgabe des Sensors 93. Als ein Ergebnis wird ein Anfangswert
des Sensors 9 verändert und die Genauigkeit der
Druckerfassung des Sensors 9 wird unerwünschterweise
herabgesetzt.
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Um
den Sensor 9 angemessen für die Maschinensteuerung
zu verwenden, ist es erforderlich, den Ausgabewert des Sensors 9 unter
Verwendung eines weiteren Sensors zu korrigieren. Dieser Korrekturaufwand
erhöht die Herstellungskosten des Sensors 9. Des
Weiteren wird es manchmal schwierig, die Maschine unter Verwendung
des Sensors 9 zu steuern.
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Des
Weiteren wird jedes Mal dann, wenn das Bauteil 91 den Verbrennungsdruck
aufnimmt, eine Last auf die Schicht 95, auf eine Anbringfläche
zwischen dem Bauteil 91 und der Schicht 95 und
auf eine Anbringfläche zwischen dem Gehäuse 92 und der
Schicht 95 aufgebracht. Daher tritt eine Beschädigung
oder Zerstörung der Schicht 95 leicht auf, so dass
die Haltbarkeit des Sensors 9 verschlechtert wird. Um die
Haltbarkeit zu verbessern, ist es erforderlich, die Stärke
der Schicht 95 und die Stärke an den Anbringflächen
zu erhöhen.
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Um
zu verhindern, dass der Sensor durch die auf die Schicht und die
Anbringflächen aufgebrachte Last zerstört wird,
ist ein weiterer Verbrennungsdrucksensor beispielsweise in
JP-Nr. 2006-84468 offenbart.
2 ist
eine Längsschnittansicht eines in der
JP-Nr. 2006-84468 offenbarten Verbrennungsdrucksensors
90.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, weist der Verbrennungsdrucksensor 90 eine
elastische Schicht bzw. Folie 99 auf, die in einer Faltenbalgform
ausgebildet ist. Diese Schicht 99 kann sich in der axialen Richtung
ausdehnen und zusammenziehen. Jedes Mal, wenn das Bauteil 91,
das einen Verbrennungsdruck empfängt, relativ zu dem Gehäuse 92 bewegt wird,
dehnt sich die Schicht 99 in der axialen Richtung aus oder
zieht sich in der axialen Richtung zusammen, um die auf die Schicht 99 aufgebrachte Last
zu absorbieren. Des Weiteren dehnt sich die Schicht 99 in
der axialen Richtung aus oder zieht sich zusammen, wenn das Gehäuse 92 in
Antwort auf die Anbringbearbeitung zum Anbringen des Gehäuses 92 an
der Maschine verkürzt wird, so dass die Schicht 99 in
der axialen Richtung bewegt wird, um zu verhindern, dass das Bauteil 91 in
Antwort auf die Verkürzung des Gehäuses 92 bewegt
wird.
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Die
in der Faltenbalgform ausgebildete Schicht 99 erhöht
jedoch die Herstellkosten des Sensors 90, so dass es schwierig
ist, den Sensor 90 mit niedrigen Kosten herzustellen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, nach gebührender
Betrachtung der Nachteile der bekannten Technik, einen Verbrennungsdrucksensor bereitzustellen,
der mit niedrigen Kosten hergestellt wird, eine erhöhte
Haltbarkeit aufweist und einen Verbrennungsdruck mit hoher Genauigkeit
erfasst.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der Erfindung wird die Aufgabe durch die Bereitstellung
eines Verbrennungsdrucksensors gelöst, der ein Gehäuse
aufweist, das im Wesentlichen eine zylindrische Gestalt hat, sowie
ein Übertragungsbauteil, das in der radialen Richtung des
Sensors anhand einer Aussparung an der Innenseite des Gehäuses
angeordnet ist, um in Antwort auf einen Verbrennungsdruck eines
Verbrennungsgases entlang der axialen Richtung des Sensors bewegbar
zu sein, eine Erfassungseinheit zum Erfassen des Verbrennungsdrucks
in Antwort auf die Bewegung des Übertragungsbauteils und
ein Dichtungsbauteil zum Abschirmen der Aussparung zwischen dem
Gehäuse und dem Übertragungsbauteil von einer
Brennkammer einer Brennkraftmaschine. Das Gehäuse hat ein
Befestigungsfunktionsbauteil und ein Dichtungsfunktionsbauteil,
das an der Innenseite des Befestigungsfunktionsbauteils angeordnet
ist. Das Befestigungsfunktionsbauteil hat einen Befestigungsabschnitt,
der an der Maschine befestigt ist. Das Befestigungsfunktionsbauteil
und das Dichtungsfunktionsbauteil sind in einem Verbindungsbereich
miteinander verbunden, so dass ein Ausdehnen und ein Zusammenziehen
in der axialen Richtung in dem Dichtungsfunktionsbauteil von dem
Befestigungsfunktionsbauteil unabhängig sind. Das Übertragungsbauteil
ist an der Innenseite des Dichtungsfunktionsbauteils angeordnet,
um dem Dichtungsfunktionsbauteil über die Aussparung hinweg
zugewandt zu sein und um einem Verbrennungsgas der Brennkammer auf
der ersten Seite in der axialen Richtung ausgesetzt zu sein. Die
Erfassungseinheit ist zwischen dem Dichtungsfunktionsbauteil des
Gehäuses und dem Übertragungsbauteil auf der zweiten
Seite in der axialen Richtung entgegengesetzt zu der ersten Seite
angeordnet, um der Aussparung zugewandt zu sein. Das Dichtungsbauteil
ist an dem Dichtungsfunktionsbauteil des Gehäuses und dem Übertragungsbauteil
auf der ersten Seite angebracht, um die Aussparung von der Brennkammer
abzuschirmen.
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Mit
diesem Aufbau des Sensors erfasst die Erfassungseinheit jedes Mal,
wenn das Übertragungsbauteil in Antwort auf den Verbrennungsdruck in
der Brennkammer entlang der axialen Richtung des Sensors bewegt
wird, den Verbrennungsdruck in Antwort auf die Bewegung des Übertragungsbauteils.
Daher kann der Sensor den Verbrennungsdruck erfassen bzw. messen.
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Das
Dichtungsbauteil schirmt die Aussparung von der Brennkammer ab.
Daher verhindert das Dichtungsbauteil, dass das Verbrennungsgas,
das eine hohe Temperatur aufweist, in die Aussparung zwischen dem Übertragungsbauteil
und dem Dichtungsfunktionsbauteil eindringt. Das bedeutet, dass das
Dichtungsbauteil eine Wärmelast verringern kann, die von
dem Verbrennungsgas durch die Aussparung in der Erfassungseinheit
empfangen wird. Demnach kann die Haltbarkeit des Verbrennungsdrucksensors
erhöht werden.
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Des
Weiteren nimmt das Befestigungsfunktionsbauteil dann, wenn der Befestigungsabschnitt des
Befestigungsfunktionsbauteils des Gehäuses an der Maschine
befestigt ist, eine Belastung von der Maschine auf, so dass das
Befestigungsfunktionsbauteil in der axialen Richtung zusammengedrückt oder
verkürzt wird. Die Funktionsbauteile sind jedoch in dem
Verbindungsbereich miteinander verbunden, so dass ein Ausdehnen
und ein Zusammenziehen des Dichtungsfunktionsbauteils in der axialen
Richtung unabhängig von dem Befestigungsfunktionsbauteil
ist. Das bedeutet, dass auch dann, wenn das Befestigungsfunktionsbauteil
die Belastung von der Maschine aufnimmt, das Dichtungsfunktionsbauteil keine
Belastung von dem Befestigungsfunktionsbauteil durch den Verbindungsbereich
aufnimmt. Daher kann die Positionsbeziehung zwischen dem Dichtungsfunktionsbauteil
und dem Übertragungsbauteil verlässlich aufrecht
erhalten werden. Als ein Ergebnis bringt auch dann, wenn das Befestigungsfunktionsbauteil
eine Belastung von der Maschine aufnimmt, das Übertragungsbauteil
keine Last auf die Erfassungseinheit auf.
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Da
keine Belastung auf das Übertragungsbauteil aufgebracht
wird, wenn der Sensor an der Maschine angebracht wird, kann demnach
die Erfassungseinheit den Verbrennungsdruck mit hoher Genauigkeit
erfassen bzw. messen. Das bedeutet, dass der Sensor den Verbrennungsdruck
mit hoher Genauigkeit erfassen kann. Da es nicht erforderlich ist, die
Ausgabe der Erfassungseinheit unter Verwendung eines weiteren Sensors
zu kalibrieren, kann der Verbrennungsdrucksensor des Weiteren mit
niedrigen Kosten hergestellt werden.
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Da
die Positionsbeziehung zwischen dem Dichtungsfunktionsbauteil und
dem Übertragungsbauteil aufrecht erhalten wird, wenn der
Sensor an die Maschine angebracht wird, kann des Weiteren eine Belastung,
die auf das Dichtungsbauteil aufgebracht wird, beträchtlich
verringert werden. Daher ist es nicht erforderlich, die Stärke
des Dichtungsbauteils, die Anschlussstärke zwischen dem
Dichtungsbauteil und dem Dichtungsfunktionsbauteil oder die Anschlussstärke
zwischen dem Dichtungsbauteil und dem Übertragungsbauteil
zu erhöhen. Des Weiteren kann das Dichtungsbauteil verlässlich
an das Dichtungsfunktionsbauteil und das Übertragungsbauteil angebracht
werden, während ein angemessenes Dichtungsvermögen
aufrecht erhalten wird.
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Demnach
kann der Verbrennungsdrucksensor, der eine erhöhte Haltbarkeit
aufweist, einfach mit niedrigen Kosten hergestellt werden.
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Vorzugsweise
weist das Befestigungsfunktionsbauteil einen Belastungsaufnahmeabschnitt
auf, der sich von einem Ende des Befestigungsabschnitts zu der ersten
Seite hin erstreckt, und der Verbindungsbereich ist in der axialen
Richtung in derselben Position wie das Ende des Befestigungsabschnitts platziert
oder ist auf der zweiten Seite des Endes des Befestigungsabschnitts
platziert.
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Mit
diesem Aufbau ist das Dichtungsfunktionsbauteil angeordnet, um von
dem Belastungsaufnahmeabschnitt getrennt zu sein, so dass das Dichtungsfunktionsbauteil
die Belastung von dem Belastungsaufnahmeabschnitt nicht direkt aufnimmt.
Des Weiteren nimmt der an der Maschine befestigte Befestigungsabschnitt
die Belastung von dem Belastungsaufnahmeabschnitt auf und gibt die
Belastung an die Maschine ab. Daher wird die Belastung nicht durch
den Befestigungsabschnitt an das Dichtungsfunktionsbauteil übertragen.
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Demnach
kann die Positionsbeziehung zwischen dem Dichtungsfunktionsbauteil
und dem Übertragungsbauteil verlässlich aufrecht
erhalten werden, so dass der Sensor den Verbrennungsdruck mit hoher
Genauigkeit erfassen kann.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Längsschnittansicht eines Verbrennungsdrucksensors,
der in
JP-Nr. 2005-90954 offenbart
ist;
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2 ist
eine Längsschnittansicht eines Verbrennungsdrucksensors,
der in
JP-Nr. 2006-84468 offenbart
ist;
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3 ist
eine Längsschnittansicht eines Verbrennungsdrucksensors
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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4 ist
eine Schnittansicht, im Wesentlichen entlang einer Linie A-A von 3;
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5 ist
eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einem Federkonstantenverhältnis
K1/K2 und einem absolutem Wert eines Hysteresefehlers zeigt;
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6 ist
eine Längsschnittansicht eines Verbrennungsdrucksensors
gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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7 ist
eine Schnittansicht im Wesentlichen entlang einer Linie B-B von 6;
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8 ist
eine Längsschnittansicht eines Verbrennungsdrucksensors
gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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9 ist
eine Längsschnittansicht eines Verbrennungsdrucksensors
gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und
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10 ist
eine Längsschnittansicht eines Verbrennungsdrucksensors
gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind nachfolgend in Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen durch die
Beschreibung hindurch gleiche Teile, Bauteile oder Elemente angeben,
sofern nicht etwas anderes angegeben ist.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1
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3 ist
eine Längsschnittansicht eines Verbrennungsdrucksensors
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
während 4 eine Schnittansicht im Wesentlichen
entlang einer Linie A-A von 3 ist.
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Eine
Brennkraftmaschine, wie z. B. eine Dieselmaschine, hat eine Vielzahl
von Zylinderköpfen. Wie es in 3 und 4 gezeigt
ist, wird ein Verbrennungsdrucksensor 1, der annähernd
in einer säulenartigen Gestalt ausgebildet ist, in ein
Anbringloch 621 eines Zylinderkopfs 62 der Maschine
eingebracht, so dass ein Abschnitt des Sensors 1 in der axialen
Richtung auf der distalen Seite (oder ersten Seite) des Sensors 1 in
eine Brennkammer 61 der Maschine vorsteht. Ein weiterer
Abschnitt des Sensors 1 auf der proximalen Seite (oder
zweiten Seite) in der axialen Richtung ist an dem Zylinderkopf 62 fest
angebracht, um einen Verbrennungsdruck eines Verbrennungsgases in
der Brennkammer 61 der Maschine zu erfassen.
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Der
Sensor 1 hat ein Gehäuse 2, das annähernd
in einer zylindrischen Form ausgebildet ist, so dass ein axiales
Loch 22 in dessen Mitte vorliegt, ein Übertragungsbauteil 3,
das in dem Loch 22 des Gehäuses 2 angeordnet
ist, um in einer axialen Richtung des Sensors 1 in Antwort
auf den Verbrennungsdruck in der Kammer 61 bewegbar zu
sein und um die Bewegung als den Verbrennungsdruck zu übertragen,
eine Lasterfassungseinheit 4, die zwischen dem Gehäuse 2 und
dem Übertragungsbauteil 3 auf der proximalen Seite
des Sensors 1 angeordnet ist, um eine Veränderung
einer auf die Einheit 4 wirkenden Last in Antwort auf die
Bewegung des Übertragungsbauteils zu erfassen und um den
Verbrennungsdruck aus der erfassten Veränderung zu erfassen,
und ein Dichtungsbauteil 5, das an dem Gehäuse 2 und
dem Übertragungsbauteil 3 auf der distalen Seite
des Sensors 1 angebracht ist, um eine Aussparung 11,
die zwischen dem Gehäuse 2 und dem Übertragungsbauteil 3 ausgebildet
ist, von der Kammer 61 abzuschirmen. Die Aussparung 11 ist
in dem Loch 22 zwischen dem Gehäuse 2 und
dem Übertragungsbauteil 3 ausgebildet und das
Dichtungsbauteil 5 schließt die Aussparung 11 von
dem Verbrennungsgas der Kammer 61 ab. Das Dichtungsbauteil 5 ist
beispielsweise aus einer flexiblen Schicht bzw. einer flexiblen
Folie ausgebildet.
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Das Übertragungsbauteil 3 hat
einen Druckaufnahmeabschnitt 31, der von dem Gehäuse 2 in
die Kammer 61 vorsteht, um zu dem Verbrennungsgas hin freizuliegen.
Der Abschnitt 31 ist entlang der axialen Richtung des Sensors 1 in
Antwort auf den Verbrennungsdruck bewegbar.
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Das
Gehäuse 2 hat ein Befestigungsfunktionsbauteil 24,
das annähernd in einer zylindrischen Gestalt ausgebildet
ist, und ein Dichtungsfunktionsbauteil 25, das annähernd
in einer zylindrischen Gestalt an der Innenseite des Funktionsbauteils 24 in der
radialen Richtung des Sensors 1 ausgebildet ist. Die Bauteile 24 und 25 sind
separat ausgebildet. Jedes von den Funktionsbauteilen 24 und 25 ist
unabhängig von dem anderen angeordnet. Die Bauteile 24 und 25 sind
koaxial platziert. Die Bauteile 24 und 25 sind
in einem Verbindungsbereich 26 miteinander verbunden, so
dass ein Ausdehnen und ein Zusammenziehen eines jeden von den Funktionsbauteilen 24 und 25 in
der axialen Richtung unabhängig von dem anderen Funktionsbauteil
ist. Anders gesagt ist ein Ausdehnen und ein Zusammenziehen des
Dichtungsfunktionsbauteils 25 in der axialen Richtung unabhängig
von dem Befestigungsfunktionsbauteil 24, so dass das Dichtungsfunktionsbauteil 25 durch
den Verbindungsbereich 26 keine Belastung von dem Befestigungsfunktionsbauteil 24 empfängt,
auch wenn das Funktionsbauteil 24 eine Belastung in der
axialen Richtung empfängt. Der Verbindungsbereich 26 ist an
einem proximalen Ende des Funktionsbauteils 24 auf der
proximalen Seite platziert. Die Bauteile 24 und 25 sind
beispielsweise durch Schweißen oder dergleichen in dem
Verbindungsbereich 26 aneinander befestigt.
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Das
Befestigungsfunktionsbauteil 24 hat einen Befestigungsabschnitt 241 und
einen Stauchungsabschnitt (oder einen Belastungsaufnahmeabschnitt) 243,
die entlang der axialen Richtung angeordnet sind. Der Abschnitt 241 hat
ein Außengewinde an seiner Außenumfangsfläche
und ein oberes Ende 242 auf der distalen Seite. Der Abschnitt 243 erstreckt
sich von dem oberen Ende 242 des Abschnitts 241 zu
der distalen Seite hin. Der Befestigungsabschnitt 241 ist
in den Zylinderkopf 62 geschraubt und an diesem befestigt,
um den Sensor 1 an den Zylinderkopf 62 zu befestigen.
Der Stauchungsabschnitt 243 hat eine Fase 211,
die auf der distalen Seite des Abschnitts 243 mit einem
abgeschrägten Abschnitt 622 des Zylinderkopfs 62 in
Kontakt steht. Der Befestigungsabschnitt 241 ist in den Zylinderkopf 62 geschraubt
und an diesen befestigt, während die Fase 211 mit
dem abgeschrägten Abschnitt 622 des Zylinderkopfs 62 in
Kontakt steht. Daher empfängt der Stauchungsabschnitt 243 von
dem Kopf 62 eine Belastung, wie z. B. eine Stauchungskraft,
die in die axiale Richtung gerichtet ist. Der Verbindungsbereich 26 ist
auf der proximalen Seite des Befestigungsabschnitts 241 platziert,
um den Abschnitt 241 zwischen dem Bereich 26 und
dem Stauchungsabschnitt 243 festzulegen. Obwohl der Befestigungsabschnitt 241 die
Stauchungskraft von dem Abschnitt 243 empfängt,
da der Befestigungsabschnitt 241 an dem Kopf 62 befestigt
ist, wird die Stauchungskraft nicht durch den Verbindungsbereich 26 auf
das Dichtungsfunktionsbauteil 25 übertragen. Obwohl
das Dichtungsfunktionsbauteil 25 an dem Befestigungsfunktionsbauteil 24 angebracht
ist, nimmt daher das Dichtungsfunktionsbauteil 25 keine Belastung
von dem Befestigungsfunktionsbauteil 24 auf.
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Das
Dichtungsfunktionsbauteil 25 hat einen Montierabschnitt 251 auf
der proximalen Seite und die Lasterfassungseinheit 4 ist
an dem Montierabschnitt 251 fest montiert. Das Bauteil 25 ist
dem Übertragungsbauteil 3 über die Aussparung 11 hinweg
zugewandt. Das Bauteil 25 hat ein oberes Ende 225 auf
der distalen Seite und das Dichtungsbauteil 5 ist an dem
Ende 252 und einer Außenumfangsfläche
des Abschnitts 31 angebracht, um die Aussparung 11 von
der Kammer 61 abzuschirmen.
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Ein
Zwischenraum 27, der mit der Kammer 61 in Verbindung
steht, ist zwischen den Funktionsbauteilen 24 und 25 ausgebildet
und der Zwischenraum 27 reicht bis zu einem proximalen
Ende 253 des Dichtungsfunktionsbauteils 25. Das
proximale Ende 253 ist annähernd in derselben
Position in der axialen Richtung wie der Kontaktbereich 26 platziert. Der
Zwischenraum 27 ist an dem proximalen Ende 253 geschlossen.
Wie es in 4 gezeigt ist, hat der Zwischenraum 27 eine
Breite T1 in der radialen Richtung und die Breite T1 des Zwischenraums 27 ist
entlang der axialen Richtung konstant. Des Weiteren hat die Aussparung 11 eine
Breite T2 in der radialen Richtung und die Breite T2 der Aussparung 11 ist
entlang der axialen Richtung konstant. Die Breite T1 des Zwischenraums 27 ist
festgesetzt, so dass sie kleiner als die Breite T2 der Aussparung 11 ist.
Die Breite T1 des Zwischenraums 27 ist auf einen Wert festgesetzt, der
von 5 bis 10 μm reicht.
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Der
Grund, dass die Beziehung T1 < T2
erfüllt ist, ist wie folgt. Wenn das Übertragungsbauteil 3 und
das Dichtungsfunktionsbauteil 25 mechanisch aufeinander
einwirken, hat das Funktionsbauteil 25 einen ungünstigen
Einfluss auf die Gleitbewegung des Übertragungsbauteils 3 entlang
der axialen Richtung. Als ein Ergebnis tritt ein Fehler bei der
Erfassung des Verbrennungsdrucks auf. Um die Beeinträchtigung
zwischen dem Übertragungsbauteil 3 und dem Funktionsbauteil 25 zu
verhindern, ist es erforderlich, die Breite T2 der Aussparung 11 auf
einen ausreichend großen Wert festzusetzen. Des Weiteren,
wenn das Befestigungsfunktionsbauteil 24 an dem Zylinderkopf 62 befestigt
ist, empfängt der Stauchungsabschnitt 243, der
mit dem abgeschrägten Abschnitt 622 des Kopfs 62 in
Kontakt steht, eine Stauchungskraft entlang der axialen Richtung.
Daher ist das Funktionsbauteil 24 manchmal zu der Innenseite
hin gebogen, so dass es sich dem Funktionsbauteil 25 annähert.
Um zu verhindern, dass die Funktionsbauteile 24 und 25 einander
mechanisch beeinträchtigen oder um zu verhindern, dass
das gebogene Bauteil 24 auf das Funktionsbauteil 25 drückend
einwirkt, ist es angebracht, den Zwischenraum 27 zwischen
den Funktionsbauteilen 24 und 25 auszubilden.
Demgegenüber, wenn die Breite T1 des Zwischenraums 27 übermäßig
groß ist, wird ein Volumen des Verbrennungsgases, das in
den Zwischenraum 27 eintritt, außerordentlich
vergrößert, so dass die Lasterfassungseinheit 4 die
Wärmelast übermäßig empfängt,
die durch die Hitze des Verbrennungsgases verursacht wird, das in
den Zwischenraum 27 eintritt. In diesem Fall tritt ein
Fehler bei der Erfassung des Verbrennungsdrucks auf. Um die von
der Einheit 4 empfangene Wärmelast angemessen
zu verringern, sollte die Breite T1 des Zwischenraums 27 klein
sein. Aus den vorherig genannten Gründen ist es vorzuziehen,
dass die Breite T1 des Zwischenraums 27 kleiner als die
Breite T2 der Aussparung 11 ist.
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Das
Dichtungsbauteil 5 hat einen rohrförmigen Abschnitt 51 und
einen Randabschnitt 52. Der rohrförmige Abschnitt 51 ist
an einer Außenumfangsfläche des Übertragungsbauteils 3 angebracht,
so dass er das Übertragungsbauteil 3 entlang der
Umfangsrichtung des Sensors 1 umgibt. Der Randabschnitt 52 erstreckt
sich in der radialen Richtung von einem Endabschnitt des Abschnitts 51 zu der
Außenseite hin und ist an dem oberen Ende 252 des
Dichtungsfunktionsbauteils 25 angebracht, um die Aussparung 11 zu
oder von der Brennkammer 61 abzuschließen oder
abzuschirmen.
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Die
Lasterfassungseinheit 4 hat sowohl einen Dehnungserzeugungsabschnitt 42 zum
Erzeugen einer Dehnung oder einer Verformung in Antwort auf den
Versatz des Übertragungsbauteils 3 als auch eine
Dehnungsmesseinrichtung 41 mit einer Vielzahl von Erfassungselementen 41a zum
Erfassen der Dehnung des Abschnitts 42. Der Dehnungserzeugungsabschnitt 42 ist
sowohl an dem Montierabschnitt 251 des Dichtungsfunktionsbauteils 25 als auch
an dem proximalen Ende des Übertragungsbauteils 3 angebracht,
um einen Raum zwischen dem Funktionsbauteil 25 und dem Übertragungsbauteil 3 zu überbrücken.
Daher wird dann, wenn das Übertragungsbauteil 3 relativ
zu dem Funktionsbauteil 25 des Gehäuses 2 in
der axialen Richtung in Antwort auf den Verbrennungsdruck des Verbrennungsgases
bewegt oder geglitten wird, der Abschnitt 42 verformt,
um eine Dehnung zu erzeugen. Der Grad dieser Dehnung ist von dem
Versatz des Übertragungsbauteils 3 in der axialen
Richtung abhängig. In Antwort auf die in dem Abschnitt 42 erzeugte
Dehnung wird der elektrische Widerstand des Abschnitts 42 zwischen
jedem Paar von Erfassungselementen 41a verändert.
Die Dehnungsmesseinrichtung 41 misst die Dehnung des Abschnitts 42 aus
diesen Veränderungen, um den Verbrennungsdruck des Verbrennungsgases
zu erfassen. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Dehnungsmesseinrichtung 41 als
die Einheit 4 verwendet. Eine andere Vorrichtung, wie z.
B. eine piezoelektrische Vorrichtung oder dergleichen kann jedoch
als die Einheit 4 verwendet werden.
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In
einem Innenraum des Druckaufnahmeabschnitts 31 des Übertragungsbauteils 3 ist
eine Glühkerze (nicht gezeigt) angeordnet, um die Temperatur von
Luft zu erhöhen, die sich in der Kammer 61 ansammelt.
Die Glühkerze hat sowohl eine Wärmeerzeugungsspule
(oder ein Heizbauteil) als auch eine Stromübertragungsleitung
(oder ein Leitungsbauteil), wie z. B. eine Führungsleitung.
Ein elektrischer Strom wird durch die Übertragungsleitung
zu der Spule zugeführt und die Spule erzeugt Wärme.
Da die Mischung aus Kraftstoff und Luft eine hohe Temperatur in
der Kammer 61 aufweisen kann, kann daher die Mischung leicht
verbrannt werden.
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Als
nächstes ist ein Betrieb des Sensors 1 nachfolgend
beschrieben.
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Wenn
der Verbrennungsdruck des Verbrennungsgases auf den Druckaufnahmeabschnitt 31 des Übertragungsbauteils 3 aufgebracht
wird, wird das Bauteil 3 bewegt oder verschoben, um in
der axialen Richtung versetzt zu werden. Der Dehnungserzeugungsabschnitt 42 der Lasterfassungseinheit 4 nimmt
einen Versatz des Übertragungsbauteils 3 in der
axialen Richtung auf. In Antwort auf diesen Versatz wird der Abschnitt 42 verformt,
um eine Dehnung zu verursachen. Die Dehnungsmesseinrichtung 41 der
Einheit 4 misst diese Dehnung, um den Verbrennungsdruck
zu erfassen. Daher kann der Sensor 1 den Verbrennungsdruck
des Verbrennungsgases erfassen.
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Während
des Betriebs des Sensors 1 wird der Verbrennungsdruck des
Verbrennungsgases zudem auf einen Dichtungsbereich aufgebracht,
der aus dem Dichtungsbauteil 5 und dem Dichtungsfunktionsbauteil 25 besteht,
die entlang der axialen Richtung in Reihe angeordnet sind. In diesem
Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 2 in
das Befestigungsfunktionsbauteil 24 und das Dichtungsfunktionsbauteil 25 aufgeteilt,
so dass die Härte oder Steifigkeit des Gehäuses 2 in
der axialen Richtung herabgesetzt ist. In diesem Fall wird jedes
von den Bauteilen 5 und 25 in Antwort auf den
Verbrennungsdruck in leichtem Maße in der axialen Richtung
versetzt und der Dehnungserzeugungsabschnitt 42 wird aufgrund des
Versatzes des Dichtungsbereichs in der axialen Richtung verformt.
Die Dehnungsmesseinrichtung 41 misst die Dehnung des Abschnitts 42,
die durch den Versatz des Dichtungsbereichs verursacht wird, als auch
den Versatz des Übertragungsbauteils 3. Insbesondere
neigt der Versatz des Dichtungsbauteils 5 dazu, größer
als der des Dichtungsfunktionsbauteils 25 zu sein, so dass
die Dehnungsmesseinrichtung 41 die Dehnung des Abschnitts 42 verlässlich
misst, die durch den Versatz des Dichtungsbauteils 5 verursacht
wird. Als ein Ergebnis gibt es eine Wahrscheinlichkeit, dass der
in dem Sensor 1 erfasste Verbrennungsdruck aufgrund des
Versatzes des Dichtungsbereichs schwankt, so dass es herbeigeführt
wird, dass der Sensor 1 den Verbrennungsdruck nicht korrekt
erfasst.
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Um
den ungünstigen Einfluss des Versatzes des Dichtungsbereichs
auf die Erfassung des Verbrennungsdrucks zu verringern, ist es wirkungsvoll, den
Versatz des Dichtungsbereichs zu verringern. Des Weiteren ist es
wirkungsvoll, dass der Versatz des Dichtungsbereichs derart festgesetzt
ist, dass er wesentlich geringer als der Versatz des Übertragungsbauteils 3 ist.
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In
diesem Ausführungsbeispiel sind die elastische Verformung
des Dichtungsbauteils 5 und des Dichtungsfunktionsbauteils 25 in
der axialen Richtung angemessen festgesetzt, um den Versatz des Dichtungsbereichs
zu verringern. Wenn der Verbrennungsdruck auf die Bauteile 5 und 25 aufgebracht wird,
werden die Bauteile 5 und 25 in der axialen Richtung
elastisch verformt, um den Versatz des Bauteils 5 und den
Versatz des Bauteils 25 zu verringern. Genauer gesagt sind
die Materialien der Bauteile 5 und 25 so ausgewählt,
dass sie innerhalb eines zulässigen Bereichs des Verbrennungsdrucks elastisch
verformt werden. Des Weiteren ist eine Federkonstante (oder ein
Federmodul) K1 des Dichtungsfunktionsbauteils 25 festgesetzt,
so dass es gleich oder höher als eine Federkonstante K2
des Dichtungsbauteils 5 ist. Das bedeutet, dass das Verhältnis
K1/K2 gleich oder größer als 1 (K1/K2 ≥ 1)
ist. Die Federkonstante K eines Bauteils wird durch folgende Gleichung:
K = ΔF/ΔX ausgedrückt (ΔF bezeichnet
eine Veränderung der Kraft, die auf das Bauteil aufgebracht
wird, und ΔX bezeichnet eine Verformung des Bauteils).
-
Da
die Federkonstante K2 des Dichtungsbauteils 5 kleiner als
die Federkonstante K1 des Dichtungsfunktionsbauteils 25 ist,
ist die Verformung des Dichtungsbauteils 5 größer
als die Verformung des Dichtungsfunktionsbauteils 25. Daher kann
der Versatz des Dichtungsbauteils 5 so festgesetzt sein, dass
er kleiner als der Versatz des Dichtungsfunktionsbauteils 25 ist,
und der Einfluss des Versatzes des Dichtungsbauteils 5 auf
den Versatz des Dichtungsbereichs kann verringert werden. Das bedeutet, dass
der Versatz des Dichtungsbereichs ausreichend geringer als der Versatz
des Übertragungsbauteils 3 festgesetzt werden
kann.
-
Das
Verhältnis K1/K2 ist vorzugweise gleich oder größer
als 1,5 festgesetzt (K1/K2 ≥ 1,5). In diesem Fall ist die
Verformung des Dichtungsbauteils 5 weiterhin größer
als die Verformung des Dichtungsfunktionsbauteils 25. Daher
kann der Versatz des Dichtungsbauteils 5 verlässlicher
festgesetzt sein, so dass er kleiner als der Versatz des Dichtungsfunktionsbauteils 25 ist,
und der Einfluss des Versatzes des Dichtungsbauteils 5 auf
den Versatz des Dichtungsbereichs kann verringert werden. Das bedeutet, dass
der Versatz des Dichtungsbereichs verlässlich festgesetzt
werden kann, um ausreichend kleiner als der Versatz des Übertragungsbauteils 3 zu
sein.
-
Um
den Versatz des Dichtungsbereichs zu erhalten, der kleiner als der
Versatz des Übertragungsbauteils 3 ist, ist es
vorzuziehen, dass eine Federkonstante K3 des Dichtungsbereichs größer
als eine Federkonstante K4 des Übertragungsbauteils 3 festgesetzt
ist. Das bedeutet, dass das Verhältnis K3/K4 gleich oder
größer als 1 ist (K3/K4 1). Die Federkonstante
K3 des Dichtungsbereichs wird durch eine Gleichung: K3 = K1·K2/(K1
+ K2) ausgedrückt.
-
In
diesem Fall ist die Verformung des Dichtungsbereichs größer
als die Verformung des Übertragungsbauteils 3.
Daher kann der Versatz des Dichtungsbereichs weiter verlässlich festgesetzt
werden, um kleiner als der Versatz des Übertragungsbauteils 3 zu
sein.
-
Die
Erfinder dieser Anmeldung haben die Beziehung zwischen dem Federkonstantenverhältnis K1/K2
und der Erfassungsgenauigkeit des Verbrennungsdrucks in der Tat
untersucht. Bei dieser Untersuchung wurde eine Vielzahl von Sensoren,
die auf jeweilige Federkonstantenverhältnisse K1/K2 festgesetzt
sind, als Proben vorbereitet. Anschließend misst jede Probe
den Verbrennungsdruck eines Verbrennungsgases, das experimentell
vorbereitet worden ist. Dieser Verbrennungsdruck ist den Erfindern bekannt
und wird gesteuert, um sich mit der Zeit zu verändern.
Während der Messung tritt Hysterese in dem Verbrennungsdruck
auf, der von der Probe erfasst wird. Das bedeutet, dass dann, wenn
der Verbrennungsdruck gemessen wird, der auf einen vorbestimmten
Wert festgesetzt ist, das erste Messergebnis, das erhalten wird,
während der Verbrennungsdruck auf den vorbestimmten Wert
herabgesetzt wird, sich von dem zweiten Messwert unterscheidet,
der erhalten wird, während der Verbrennungsdruck auf den
vorbestimmten Wert erhöht wird. Ein Hysteresefehler wird
aus einem Verhältnis des Unterschieds zwischen dem ersten
und dem zweiten Messwert zu dem ersten oder dem zweiten Messwert berechnet.
-
Wenn
eine Probe einen großen Fehler aufgrund eines Hysteresefehlers
aufweist, ist der ungünstige Einfluss des Versatzes des
Dichtungsbereichs auf die Erfassung des Verbrennungsdrucks bei der
Probe groß. Daher kann die Probe den Verbrennungsdruck
nicht mit hoher Genauigkeit erfassen. Demgegenüber, wenn
eine Probe einen Hysteresefehler mit einem niedrigen absoluten Wert
erzielt, ist der ungünstige Einfluss des Versatzes des
Dichtungsbereichs bei der Probe niedrig. Daher kann die Probe den
Verbrennungsdruck mit hoher Genauigkeit erfassen.
-
5 ist
eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Federkonstantenverhältnis
K1/K2 und dem absoluten Wert des Hysteresefehlers (%) bei jeder
der Proben zeigt.
-
Wie
es in 5 gezeigt ist, sind die absoluten Werte des Hysteresefehlers
bei den Proben, die auf das Verhältnis K1/K2 niedriger
als 1 festgesetzt sind, hoch in einem breiten Bereich von 3% bis
7%. Daher können diese Proben den Verbrennungsdruck nicht
mit hoher Genauigkeit erfassen und der erfasste Verbrennungsdruck
schwankt. Demgegenüber sind die absoluten Werte des Hysteresefehlers
bei den Proben, die auf ein Verhältnis K1/K2 gleich oder größer
als 1 festgesetzt sind, niedrig in einem engen Bereich unter 5%.
Daher können die Proben, die auf ein Verhältnis
K1/K2 gleich oder größer als 1 festgesetzt sind,
den Verbrennungsdruck mit hoher Genauigkeit erfassen. Demnach wird
es umgesetzt, dass der Sensor 1, der auf das Verhältnis
K1/K2 gleich oder größer als 1 festgesetzt ist,
den Verbrennungsdruck mit hoher Genauigkeit erfassen kann.
-
Des
Weiteren sind die absoluten Werte des Hysteresefehlers bei den Proben,
die auf das Verhältnis K1/K2 gleich oder größer
als 1,5 festgesetzt sind, in einem unteren Bereich stabil. Daher
können die Proben, die auf die Verhältnisse K1/K2
gleich oder größer als 1,5 festgesetzt sind, den
Verbrennungsdruck mit hoher Genauigkeit stabil erfassen. Demnach
wird es umgesetzt, dass der Sensor 1, der auf das Verhältnis
K1/K2 gleich oder größer als 1,5 festgesetzt ist,
den Verbrennungsdruck mit hoher Genauigkeit verlässlich
und stabil erfassen kann.
-
Als
nächstes sind nachfolgend Wirkungen beschrieben, die bei
dem Sensor 1 erzielt werden.
-
Während
des Betriebs des Sensors 1 schirmt das Dichtungsbauteil 5 die
Aussparung 11 zwischen dem Dichtungsfunktionsbauteil 25 des
Gehäuses 2 und dem Übertragungsbauteil 3 von
der Brennkammer 61 ab. Daher verhindert das Dichtungsbauteil 5, dass
das Verbrennungsgas in die Aussparung 11 eindringt. Unter
der Annahme, dass das Verbrennungsgas, das eine hohe Temperatur
aufweist, in die Aussparung 11 eindringt, wird das Funktionsbauteil 25 durch
die Wärme des Verbrennungsgases erwärmt und die
Lasterfassungseinheit 4 nimmt eine Wärmelast von
dem Verbrennungsgas der Aussparung 11 durch das Funktionsbauteil 25 auf.
In diesem Ausführungsbeispiel kann jedoch die Wärmelast,
die auf die Einheit 4 aufgebracht wird, verringert werden,
da das Dichtungsbauteil 5 den Temperaturanstieg des Funktionsbauteils 25 unterdrückt.
Demnach kann der Sensor 1 eine erhöhte Haltbarkeit
aufweisen und kann den Verbrennungsdruck mit hoher Genauigkeit erfassen.
-
Des
Weiteren ist das Gehäuse 2 in das Befestigungsfunktionsbauteil 24 und
das Dichtungsfunktionsbauteil 25 aufgeteilt. Wenn der Sensor 1 an den
Zylinderkopf 62 angebracht ist, ist der Befestigungsabschnitt 241 des
Funktionsbauteils 24 an dem Zylinderkopf 62 befestigt,
während der Stauchungsabschnitt 243 des Funktionsbauteils 24 in
Kontakt mit dem abgeschrägten Abschnitt 622 des
Kopfs 62 steht. Daher nimmt der Abschnitt 243 einen
mechanischen Druck oder eine mechanische Belastung in der axialen
Richtung von dem Kopf 62 auf, so dass der Abschnitt 243 in
der axialen Richtung gestaucht wird. In diesem Ausführungsbeispiel
sind die funktionalen Bauteile 24 und 25 in dem
Verbindungsbereich 26 derart aneinander angebracht, dass
ein Ausdehnen und ein Zusammendrücken eines jeden der Funktionsbauteile 24 und 25 in
der axialen Richtung unabhängig von dem anderen Funktionsbauteil
ist. Obwohl der Abschnitt 243 des Funktionsbauteils 24 verformt
wird, um in der axialen Richtung gestaucht zu werden, wird das Dichtungsfunktionsbauteil 25 daher nicht
verformt. Das bedeutet, dass die Positionsbeziehung zwischen dem Übertragungsbauteil 3 und dem
Funktionsbauteil 25 wie in der ursprünglichen Gestaltung
aufrecht erhalten werden kann. Demnach kann das Dichtungsbauteil 5 fest
an den Bauteilen 3 und 25 angebracht werden, während
die Anbringstärke aufrecht erhalten wird.
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Obwohl
der Sensor 1 die Belastung von dem Zylinderkopf 62 aufnimmt,
wenn dieser an dem Zylinderkopf 62 angebracht wird, nimmt
des Weiteren das Dichtungsfunktionsbauteil 25 des Gehäuses 2 keine Belastung
von dem Befestigungsfunktionsbauteil 24 auf. Daher nimmt
die Lasterfassungseinheit 4, die an dem Funktionsbauteil 25 und
dem Übertragungsbauteil 3 angebracht ist, keine
Last von dem Funktionsbauteil 24 auf. Demnach können
unnötige Veränderungen der Ausgabe des Sensors 1 unterdrückt
werden, so dass der Sensor 1 den Verbrennungsdruck mit
hoher Genauigkeit erfassen kann. Darüber hinaus ist es
nicht erforderlich, die Ausgabe des Sensors 1 unter Verwendung
eines weiteren Sensors zu kalibrieren. Demnach kann der Sensor 1,
der für die Maschinensteuerung verwendet wird, mit niedrigen Kosten
hergestellt werden.
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Des
Weiteren, auch wenn das Befestigungsfunktionsbauteil 24 gestaucht
oder verformt wird, wenn es an den Kopf 62 angebracht wird,
wird die Positionsbeziehung zwischen dem Dichtungsfunktionsbauteil 25 und
dem Übertragungsbauteil 3 aufrecht erhalten. Daher
wird das Dichtungsbauteil 5 nicht relativ zu dem Dichtungsfunktionsbauteil 25 oder
dem Übertragungsbauteil 3 bewegt, so dass keine
Belastung auf das Dichtungsbauteil 5 aufgebracht wird.
Demnach ist es nicht erforderlich, die mechanische Stärke
des Dichtungsbauteils 5, die Anschlussstärke des
Dichtungsbauteils 5, das an dem Funktionsbauteil 25 angebracht
ist, und die Anschlussstärke des Funktionsbauteils 25,
das an dem Übertragungsbauteil 3 angebracht ist,
wesentlich zu erhöhen. Das bedeutet, dass das Dichtungsbauteil 5 auf leichte
Weise mit niedrigen Kosten an dem Funktionsbauteil 25 und
dem Übertragungsbauteil 3 angebracht werden kann.
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Des
Weiteren ist der Zwischenraum 27 zwischen den Funktionsbauteilen 24 und 25 ausgebildet.
Demnach kann der Zwischenraum 27 verlässlich verhindern,
dass die Funktionsbauteile 24 und 25 einander
mechanisch beeinträchtigen. Beispielsweise dann, wenn das
Funktionsbauteil 24 von dem Kopf 62 eine Stauchungskraft
in der axialen Richtung aufnimmt, wird das Funktionsbauteil 24 manchmal
oder kaum zu der Innenseite in der radialen Richtung hin verformt.
In diesem Fall, unter der Annahme dass im Wesentlichen kein Zwischenraum
zwischen den Funktionsbauteilen 24 und 25 ausgebildet
ist, drückt das verformte Bauteil 24 unerwünschterweise
auf das Funktionsbauteil 25. In diesem Ausführungsbeispiel
kann jedoch der Zwischenraum 27 verhindern, dass die Funktionsbauteile 24 und 25 einander
mechanisch beeinträchtigen.
-
Des
Weiteren empfängt dann, wenn der Sensor 1 an dem
Zylinderkopf 62 angebracht ist, nur der Stauchungsabschnitt 243,
der auf der distalen Seite des oberen Endes 242 des Abschnitts 241 platziert ist,
direkt die Stauchungskraft. Die Funktionsbauteile 24 und 25 sind
jedoch an dem Verbindungsbereich 26 miteinander verbunden
und der Verbindungsbereich 26 und der Stauchungsabschnitt 243 sind
einander zugewandt, wobei der Befestigungsabschnitt 241 zwischen
dem Bereich 26 und dem Abschnitt 243 vorgesehen
ist. Das bedeutet, dass der Verbindungsbereich 26 auf der
proximalen Seite des oberen Endes 242 des Abschnitts 241 platziert
ist. Obwohl der Stauchungsabschnitt 243 die Stauchungskraft
von dem Zylinderkopf 62 empfängt, da der zwischen
dem Verbindungsbereich 26 und dem Stauchungsabschnitt 243 platzierte
Befestigungsabschnitt 241 an dem Zylinderkopf 62 befestigt
ist, wird demnach keine Stauchungskraft zu dem Funktionsbauteil 25,
dem Dichtungsbauteil 5 oder dem Übertragungsbauteil 3 übertragen.
-
Da
in diesem Ausführungsbeispiel der Verbindungsbereich 26 an
dem Ende des Befestigungsfunktionsbauteils 24 auf der proximalen
Seite platziert ist, wird insbesondere keinerlei Stauchungskraft,
die auf das Funktionsbauteil 24 wirkt, durch das Dichtungsfunktionsbauteil 25 zu
dem Dichtungsbauteil 5 und dem Übertragungsbauteil 3 übertragen.
Genauer gesagt, wenn der Sensor 1 an dem Zylinderkopf 62 angebracht
ist, wird der Befestigungsabschnitt 241, der an dem Zylinderkopf 62 befestigt
ist, kaum in der axialen Richtung verformt. Da in diesem Ausführungsbeispiel
der Verbindungsbereich 26 an dem Ende des Funktionsbauteils 24 auf
der proximalen Seite platziert ist, empfängt das Funktionsbauteil 25 jedoch
keinen ungünstigen Einfluss aus der Verformung in dem Befestigungsabschnitt 241.
Da das Funktionsbauteil 24 mit dem Funktionsbauteil 25 an dem
Verbindungsbereich 26 verbunden ist, wird demnach keinerlei
Stauchungskraft, die auf das Funktionsbauteil 24 wirkt,
durch das Funktionsbauteil 25 zu dem Dichtungsbauteil 5 oder
dem Übertragungsbauteil 3 übertragen.
-
Des
Weiteren ist jedes von den Funktionsbauteilen 24 und 25 des
Gehäuses 2 unabhängig von dem anderen
angeordnet. Daher kann der Zwischenraum 27 leicht zwischen
den Funktionsbauteilen 24 und 25 ausgebildet sein.
Demnach kann der Sensor 1 leicht hergestellt werden.
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Des
Weiteren weist der Druckaufnahmeabschnitt 31 des Übertragungsbauteils 3 in
sich die Glühkerze auf und die Glühkerze erwärmt
Luft, die in der Kammer 61 angesammelt ist. Daher kann
der Abschnitt 31 sowohl die Verbrennungsdruckaufnahmefunktion
als auch die Funktion der Glühkerze aufweisen. Demnach,
im Vergleich zu sowohl einem Verbrennungsdrucksensor als auch einer
Glühkerze, die separat an dem Zylinderkopf 62 angebracht
ist, kann der Sensor 1 mit der Glühkerze mit niedrigen
Kosten hergestellt werden und kann leicht in die Maschine eingebaut
werden, während er nur einen kleinen Raum benötigt.
-
Das
Verhältnis K1/K2 der Federkonstanten K1 des Dichtungsfunktionsbauteils 25 zu
der Federkonstanten K2 des Dichtungsbauteils 5 ist vorzugsweise
festgesetzt, um gleich oder größer als 1 zu sein (K1/K2 ≥ 1).
Daher kann der Einfluss des Versatzes des Dichtungsbauteils 5 auf
den Versatz des Dichtungsbereichs verringert werden. Des Weiteren
kann der Versatz des Dichtungsbauteils 5 verringert werden,
um kleiner als der Versatz des Übertragungsbauteils 3 zu
sein. Demnach kann der Sensor 1 den Verbrennungsdruck präzise
erfassen.
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Das
Verhältnis K1/K2 ist des Weiteren vorzugsweise festgesetzt,
um gleich oder größer als 1,5 zu sein (K1/K2 1,5).
Daher kann der Versatz des Dichtungsbauteils 5 weiter verringert
werden, um kleiner als der Versatz des Übertragungsbauteils 3 zu sein.
Demnach kann der Sensor 1 den Verbrennungsdruck präzise
erfassen.
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Des
Weiteren ist das Verhältnis K3/K4 der Federkonstante K3
des Dichtungsbereichs zu der Federkonstanten K4 des Übertragungsbauteils 3 festgesetzt,
um gleich oder größer als 1 zu sein (K3/K4 ≥ 1).
Daher kann der Versatz des Dichtungsbereichs verlässlich
kleiner als der Versatz des Übertragungsbauteils 3 festgesetzt
sein. Demnach kann der Sensor 1 den Verbrennungsdruck präzise
erfassen.
-
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2
-
6 ist
eine Längsschnittansicht eines Verbrennungsdrucksensors
gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, während 7 eine Schnittansicht
im Wesentlichen entlang einer Linie B-B von 6 ist. Wie
es in 6 und 7 gezeigt ist, unterscheidet
sich ein Verbrennungsdrucksensor 81 gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel von dem Sensor 1 gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel darin, dass der Sensor 81 ein Füllelement 271 aufweist,
das in den Zwischenraum 27 gefüllt ist. Der Zwischenraum 27 ist
mit Kohlenstoffgraphit, einem Metallnetz, das aus einem Metall hergestellt
ist, welches zu einer Netzform ausgebildet ist, oder dergleichen
gefüllt, so dass das Füllelement 271 in
den Zwischenraum 27 gefüllt ist. Das Füllelement 271 ist
flexibel in den Zwischenraum 27 gefüllt, so dass
die Stauchungskraft, die in dem Funktionsbauteil 24 aufgenommen
wird, nicht durch das Füllelement 271 zu dem Funktionsbauteil 25 übertragen wird.
-
Mit
diesem Aufbau des Sensors 81 verhindert das Füllelement 271,
dass Verbrennungsgas 61 in den Zwischenraum 27 eindringt.
Daher verhindert das Füllelement 271, dass das
Gehäuse 2 durch das Verbrennungsgas erwärmt
wird, das auf eine hohe Temperatur festgesetzt ist.
-
Demnach
kann das Füllelement 271 verhindern, dass die
Lasterfassungseinheit 4, die zwischen dem Gehäuse 2 und
dem Übertragungsbauteil 3 angeordnet ist, eine
Wärmelast von dem Verbrennungsgas durch das Gehäuse 2 empfängt.
-
Des
Weiteren wird Wärme des Verbrennungsgases in dem Druckaufnahmeabschnitt 31 des Übertragungsbauteils 3 aufgenommen
und die Wärme wird durch das Dichtungsbauteil 5,
das Dichtungsfunktionsbauteil 25, das Füllelement 271 und das
Befestigungsfunktionsbauteil 24 zu dem Zylinderkopf 62 abgeleitet.
Demgegenüber ist bei dem Sensor 1 gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel Wärme, die von dem
Dichtungsfunktionsbauteil 25 durch den Zwischenraum 27 zu
dem Befestigungsfunktionsbauteil 24 übertragen
wird, sehr gering. Daher kann bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
ein Wärmeableitungsweg von dem Druckaufnahmeabschnitt 31 zu
dem Zylinderkopf 62 verkürzt werden. Demnach kann
ein Überhitzen des Abschnitts 31 verhindert werden
und eine Wärmelast, die durch das Übertragungsbauteil 3 in
der Lasterfassungseinheit 4 aufgenommen wird, kann verhindert
werden.
-
Darüber
hinaus kann das Füllelement 271 natürliche
Vibrationen in dem Übertragungsbauteil 3 und dem
Funktionsbauteil 25 unterdrücken, die im Inneren
des Funktionsbauteils 24 angeordnet sind.
-
In
diesem Ausführungsbeispiel ist der gesamte Zwischenraum 27 mit
dem Füllelement 271 gefüllt. Das Füllelement 271 kann
jedoch nur in einem Teil des Zwischenraums 27 angeordnet
sein, wie z. B. einem distalen Bereich des Zwischenraums 27.
-
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3
-
8 ist
eine Längsschnittansicht eines Verbrennungsdrucksensors
gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
-
Wie
es in 8 gezeigt ist unterscheidet sich ein Verbrennungsdrucksensor 82 gemäß dem
dritten Ausführungsbeispiel von dem Sensor 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel darin, dass der Kontaktbereich 26 nicht
nur an dem Ende des an der proximalen Seite angeordneten Befestigungsfunktionsbauteils 24 platziert
ist, sondern dass sich dieser auch zu der distalen Seite hin erstreckt,
um in derselben Position wie der Position des Befestigungsabschnitts 241 in
der axialen Richtung platziert zu sein. Der Befestigungsabschnitt 241 hat
ein proximales Ende 249 auf der proximalen Seite. Das Ende 253 des
Dichtungsfunktionsbauteils 25, das dem Zwischenraum 27 zugewandt
ist, ist zwischen den Enden 242 und 249 des Befestigungsabschnitts 241 in der
axialen Richtung platziert. Der Kontaktbereich 26 reicht
bis zu dem Ende 253 des Funktionsbauteils 25.
-
Mit
diesem Aufbau des Sensors 82 ist der Kontaktbereich 26 an
der Oberfläche des Befestigungsabschnitts 241 platziert,
ist aber nicht an dem Stauchungsabschnitt 243 platziert,
der auf der distalen Seite des Befestigungsabschnitt 241 angeordnet ist.
Der Stauchungsabschnitt 243 empfängt von dem Zylinderkopf 62 die
Stauchungskraft, die in die axiale Richtung gerichtet ist. Da der
Zwischenraum 27 ausgebildet ist, um den Stauchungsabschnitt 243 von dem
Dichtungsfunktionsbauteil 25 zu trennen, wird keine Stauchungskraft
von dem Stauchungsabschnitt 243 auf das Dichtungsfunktionsbauteil 25 direkt
aufgebracht. Obwohl der Befestigungsabschnitt 241, der
an dem Zylinderkopf 62 befestigt ist, die Stauchungskraft
von dem Stauchungsabschnitt 243 aufnimmt, da der Befestigungsabschnitt 241 an
dem Zylinderkopf 62 befestigt ist, wird des Weiteren die Stauchungskraft
nicht durch den Befestigungsabschnitt 241 und den Kontaktbereich 26 zu
dem Dichtungsfunktionsbauteil 25 übertragen.
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Das
Ende 253 des Funktionsbauteils 25 kann in derselben
Position wie das obere Ende 242 des Befestigungsabschnitts 241 in
der axialen Richtung platziert sein, so dass sich der Kontaktbereich 26 in
dieselbe Position wie das obere Ende 242 in der axialen
Richtung erstreckt.
-
Demnach,
auch wenn sich der Kontaktbereich 26 zu der distalen Seite
hin erstreckt, um auf der proximalen Seite des oberen Endes 242 des
Befestigungsabschnitts 241 platziert zu sein oder um in derselben
Position wie das obere Ende 242 in der axialen Richtung
platziert zu sein, wird die Belastung, die auf der Stauchung und
Verformung des Befestigungsfunktionsbauteils 24 basiert,
nicht durch den Zwischenraum 27 oder den Befestigungsabschnitt 241 zu
dem Dichtungsbauteil 5 oder dem Übertragungsbauteil 3 übertragen.
-
Da
sich des Weiteren der Kontaktbereich 26 zu der distalen
Seite hin erstreckt, um in derselben Position wie die Position des
Befestigungsabschnitts 241 in der axialen Richtung platziert
zu sein, können die Funktionsbauteile 24 und 25 fest
aneinander angebracht sein.
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In
diesem Ausführungsbeispiel kann der Zwischenraum 27 mit
dem Füllelement 271 gefüllt sein (siehe 6).
Da das Füllelement 271 flexibel in den Zwischenraum 27 gefüllt
ist, wird keine Stauchungskraft durch das Füllelement 271 an
das Funktionsbauteil 25 übertragen.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 4
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9 ist
eine Längsschnittansicht eines Verbrennungsdrucksensors
gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
-
Wie
es in 9 gezeigt ist, unterscheidet sich ein Verbrennungsdrucksensor 83 gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel von dem Sensor 1 gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel darin, dass eine Außenumfangsfläche 254 des
Dichtungsfunktionsbauteils 25 eine Innenumfangsfläche 244 des
Befestigungsfunktionsbauteils 24 berührt oder
mit dieser direkt in Kontakt steht. Die Oberflächen 244 und 254 der
Funktionsbauteile 24 und 25 sind nicht miteinander
verbunden, oder jedes von den Funktionsbauteilen 24 und 25 ist
in der axialen Richtung ausdehnbar und stauchbar, ungeachtet der
Ausdehnung oder Stauchung des anderen in der axialen Richtung. Die
Bauteile 24 und 25 sind nur an dem Kontaktbereich 26 miteinander
verbunden.
-
Mit
diesem Aufbau des Sensors 83 dringt kein Verbrennungsgas
in einen Raum zwischen den Funktionsbauteilen 24 und 25 ein.
Daher verhindert der direkte Kontakt zwischen den Funktionsbauteilen 24 und 25 im
Wesentlichen, dass eine Wärme des Verbrennungsgases durch
das Gehäuse 2 an die Lasterfassungseinheit 4 übertragen
wird, so dass die Lastübertragungseinheit 4 die
Wärmelast kaum aufnimmt, die auf der Wärme des
Verbrennungsgases basiert.
-
Demgemäß kann
die auf die Einheit 4 aufgebrachte Wärmelast beträchtlich
verringert werden und der Sensor 83 kann eine weitere Verbesserung der
Haltbarkeit erfahren und kann den Verbrennungsdruck mit höherer
Genauigkeit erfassen.
-
Des
Weiteren ist es nicht erforderlich, einen Zwischenraum zwischen
den Funktionsbauteilen 24 und 25 mit einem Füllelement
zu versehen, so dass der Sensor 83 mit niedrigen Kosten
hergestellt werden kann.
-
Darüber
hinaus verkürzt der direkte Kontakt zwischen den Funktionsbauteilen 24 und 25 den Wärmeableitungsweg
von dem Druckaufnahmeabschnitt 31 zu dem Zylinderkopf 62.
Demnach kann die Wärme, die in dem Druckaufnahmeabschnitt 31 aufgenommen
wird, effizient zu dem Zylinderkopf 62 abgeleitet werden,
so dass die auf die Einheit 4 aufgebrachte Wärmelast
weiter verringert werden kann.
-
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 5
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10 ist
eine Längsschnittansicht eines Verbrennungsdrucksensors
gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
-
Wie
es in 10 gezeigt ist, unterscheidet sich
ein Verbrennungsdrucksensor 84 gemäß dem fünften
Ausführungsbeispiel von dem Sensor 1 gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel darin, dass das Ende 253 des
Dichtungsfunktionsbauteils 25, das dem Zwischenraum 27 zugewandt
ist, auf der proximalen Seite des oberen Endes 242 des
Befestigungsabschnitts 241 platziert ist und auf der distalen Seite
des proximalen Endes 249 des Befestigungsabschnitts 241 platziert
ist. Die Oberflächen 244 und 254 der
Funktionsbauteile 24 und 25 berühren
sich auf der proximalen Seite des Endes 253 des Funktionsbauteils 25 oder
stehen miteinander direkt in Kontakt, ohne miteinander verbunden
zu sein. Daher erreicht der Zwischenraum 27, der mit der
Kammer 61 in Verbindung steht, eine Position, die auf der
proximalen Seite des oberen Endes 242 des Befestigungsabschnitts 241 und
auf der distalen Seite des proximalen Endes 249 des Befestigungsabschnitts 241 platziert
ist. Der Kontaktbereicht 26 ist nur an dem proximalen Ende
des Funktionsbauteils 24 platziert.
-
Da
sich der Zwischenraum 27 zu der proximalen Seite des oberen
Endes 242 des Befestigungsabschnitts 241 erstreckt,
liegt der Zwischenraum 27 mit diesem Aufbau des Sensors 84 auf
der Innenseite des Stauchungsabschnitts 243 in der radialen
Richtung vor.
-
Demnach
kann auch dann, wenn der Stauchungsabschnitt 243, der die
Stauchungskraft von dem Zylinderkopf 62 empfängt,
zu der Innenseite hin verformt oder gebogen ist, der Zwischenraum 27 verhindern,
dass die Funktionsbauteile 24 und 25 einander
mechanisch beeinträchtigen.
-
Des
Weiteren ist im Vergleich zu dem Sensor 1 (siehe 3)
der Zwischenraum 27 so angeordnet, dass er von der Lasterfassungseinheit 4 weiter
weg ist. Demnach kann die Wärme des Verbrennungsgases,
die zu der Einheit 4 durch das Dichtungsfunktionsbauteil 25 übertragen
wird, beträchtlich verringert werden, so dass die auf die
Einheit 4 aufgebrachte Wärmelast weiter verringert
werden kann.
-
Darüber
hinaus wird die Wärme, die in dem Druckaufnahmeabschnitt 31 des Übertragungsbauteils 3 aufgenommen
wird, durch die Funktionsbauteile 24 und 25, die
direkt miteinander in Kontakt stehen, zu dem Zylinderkopf 62 übertragen.
Daher kann die in dem Abschnitt 31 aufgenommene Wärme
effizient zu dem Zylinderkopf 62 abgeleitet werden.
-
Des
Weiteren ist das Volumen des Zwischenraums 27 kleiner als
das gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Demnach, wenn ein Füllelement in den Zwischenraum 27 gefüllt
ist, kann das Volumen des Füllelements verringert werden.
-
In
dem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel sind
die Funktionsbauteile 24 und 25 separat ausgebildet.
Die Funktionsbauteile 24 und 25 können jedoch
einstückig miteinander ausgebildet sein.
-
Diese
Ausführungsbeispiele sollten nicht derart ausgelegt werden,
dass sie die vorliegende Erfindung auf die Strukturen dieser Ausführungsbeispiele
begrenzen und die erfindungsgemäße Struktur kann
mit der auf dem Stand der Technik basierenden Struktur kombiniert
werden.
-
Ein
Verbrennungsdrucksensor hat ein zylindrisches Gehäuse,
das ein an einem Zylinderkopf befestigtes Befestigungsfunktionsbauteil
und ein an der Innenseite des Befestigungsbauteils angeordnetes Dichtungsfunktionsbauteil
aufweist, ein Übertragungsbauteil, das an der Innenseite
des Dichtungsbauteils über eine Aussparung hinweg angeordnet ist,
um einer Brennkammer zugewandt zu sein und um entlang der axialen
Richtung bewegbar zu sein, eine Erfassungseinheit, die zwischen
dem Dichtungsbauteil und dem Übertragungsbauteil angeordnet
ist, um einen Verbrennungsdruck in der Brennkammer in Antwort auf
die Bewegung des Übertragungsbauteils zu erfassen, und
ein Dichtungsbauteil zum Abschirmen der Aussparung von der Brennkammer.
Die Bauteile sind an einem Verbindungsbereich derart miteinander
verbunden, das ein Ausdehnen und ein Stauchen in der axialen Richtung
in jedem der Funktionsbauteile unabhängig von dem anderen ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2005-90954 [0002, 0022]
- - JP 2006-84468 [0008, 0008, 0023]