KR0184012B1 - 내연기관의 연소실내의 압력 탐지용 압력센서 - Google Patents

내연기관의 연소실내의 압력 탐지용 압력센서 Download PDF

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클라우스 포스; 디터 비트마이어
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Abstract

압력 센서(11)에 있어서, 다이어프램(14)과 펀치(18)를 경유하여 압전저항 측정 소자(19)위에 힘이 도입된다.
측정 소자(19)는 하이브리드(22)의 기부상에 인쇄되며, 층 형태로 다른 런의 상부에 한 런이 배치되고, 특히 피라미드 형태로 다른 런의 상부에 한 런이 배치되는 다수의 저항기 런 (38,39)을 구비한다.
이는 단순한 방법으로 규정된 힘 도입을 가능하게 한다.
또한 펀치(18)의 카운터 베어링의 단부면상에 하이브리드가 배치된다.
하이브리드(22)와 압전저항 측정 소자(19)의 공간적으로 조밀한 배치로 인해 소형 및 경제적 설계가 가능하며 중대하고 상대적으로 에러가 없는 측정 신호가 가능하다.

Description

[발명의 명칭]
내연기관의 연소실내의 압력탐지용 압력센서]
[종래기술]
본 발명은 독립항의 전제부의 압력 센서에 근거한다.
독일연방공화국 공개공보 제31 25 640.6 호로 공지된 압력 센서의 경우에, 서멧, 접촉성 플라스틱 또는 금속의 후막저항기 같은 압전저항 측정 소자는 기부상에 인쇄된다.
저항 소자 및 기부는 주압력을 결정할 수 있도록 압력실에 가능한 밀접 배치된다.
또한 측정신호는 전선의 도움으로 압력센서의 하우징 외부에 배치된 전자 평가 회로로 통과한다.
그 결과 압전저항 소자와 전자 부품은 외장 도선의 도움으로 서로 정교하게 접속되도록 하여야 한다.
압전저항 측정 소자가 직접 압력에 노출되기 때문에 연소실내의 우세한 고온에도 노출된다.
화염이 약 2000℃에서 퍼짐으로서 하우징에 응력이 발생된다.
그결과 압력신호는 고온에 의해 왜곡된다.
또한 유럽 공개공보 명세서 제 85 111 895.0호는 박막 저항기가 기부의 하부상에 배치된 압력센서가 설명되었다.
그러나 상기 압력 센서는 단지 분배기 펌프의 압력을 결정하기 위한 것이다.
연소실의 우세한 고온은 설계의 경우에도 측정 신호를 왜곡할 수 있다.
[발명의 잇점]
독립항의 특징을 가지는 본 발명에 따른 압력 센서를 비교해 보면은 펀치를 경유하여 압전저항 측정 소자위에 될 수 있는대로 균일한 힘 도입이 가능하다는 잇점을 가진다.
펀치의 단부에서 발생하는 거칠기를 보정할 수 있다.
펀지를 위한 연화 재료의 사용에 의해, 특히 압전저항 소자를 마주하는 펀치의 단부를 위한 연화재료의 사용에 의해 전접촉 영역을 지나 균일 힘 도입이 가능하다.
이 경우에 연질팁을 가지는 펀치가 결정할 압력을 초과하는 압력하에서 압전저항 소자를 둘러싸는 유리층 위에 가압된다면, 펀치 단부와 압전저항 소자의 이중 덧칠간에 연속형 맞춤이 성취된다.
특히 그결과 균일한 힘 도입이 가능하다.
또한 펀치 단부 직경은 저항기 소자보다 작게 설계될 수 있다.
특히 반구형 힘-전달 소자가 펀치와 압전 저항 소자간에 사용되면, 압전저항 소자위에 균일힘 도입이 단순한 방법으로 성취된다.
펀치 팁이나 힘-도입부가 연질재료로 구성될 수 있다.
그결과 펀치의 다중부 설계가 피해질 수 있다.
상기 설계는 부분의 가입이나 가압없이 펀치, 힘-도입부 및 압전 소자의 이중 덧칠이 가능하다.
왜냐하면 압전 소자위에 균일한 힘 도입은 대략 펀치상의 힘-도입부의 펑티폼(punctiform) 베어링으로만 가능하기 때문이다.
펀치로 다이어프램을 용접함으로써 비한정력 도입으로 인한 측정 에러를 피할 수 있다.
0.01mm ≤ 펀치 직경 ≤ 0.1mm의 별로 움직이지 않는 펀치 안내도 이에 공헌한다.
압전저항 소자가 다른 층을 가진 다수 저항막의 상부에 한층을 가진 다수 저항막을 구비한다면 그 두께가 증가된다.
상기 겹친 저항막이 피라미드 형태라면 에지는 중첩되지 않으며, 저항막의 부정확 조정 또는 에지 영역의 측정 에러, 저항막의 에지의 중첩으로 인한 발생이 방지된다.
또한 한정된 식으로 최상부 막의 영역안으로 배제적으로 힘 도입이 가능하다.
왜냐하면 다수층으로 축적되는 저항기의 큰 두께가 형성되며 저항기와 나란한 영역에 놓이는 방법으로 인한 균일치 못한 펀치를 방지하며, 이에 전개될 수 있는 힘이 무시되는 것을 방지하기 때문이다.
또한 압저저항 측정 소자의 온도 보정은 휘트스톤 브리지 회로의 다수 저항을 배선함으로써 수행된다.
그 경우에 일부의 브리지의 저항기 소자만이 압력에 노출되며 다른 저항기 소자는 다른 저항막의 바로 근처에 배치된 압력으로부터 보호된다.
그와같은 배치는 후막 기술에 의해 단순한 방법으로 실현된다.
이는 온도 보정용 전자 부품이 전자 평가 회로의 정교한 전체 크기를 요구하기 있기 때문에 감축된다.
그결과 압력센서는 구조가 상대적으로 작다.
따라서 경제적으로 제조될 수 있는 단순하고 신뢰할 만한 설계를 가질 수 있다.
독립항에 특정된 센서의 다른 잇점 전개는 종속항에 나타난 것으로서 가능하게 된다.
[도면]
본 발명의 실시예는 도면에 도시되었으며 하기의 상세한 설명으로 더 구체화된다.
제 1도는 압력 센서를 통한 단면도이다.
제 2 도는 상세도이며, 제 3 도는 제 2 실시예도이다.
[실시예의 상세한 설명]
제 1도에서는 내연기관의 연소실의 압력을 결정하기 위한 압력센서(11)의 하우징(10)을 나타내었다.
하우징은 중앙 연속 스텝 보어(12)를 가진다.
연소실을 마주하는 하우징(10)의 개구(13)는 다이어프램(14)에 의해 차단된다.
다이어프램(14)은 소위 캡 다이어프램으로서 설계되며, 다이어프램(14)의 에지는 주위를 굽히며 하우징(10)의 섕크(15)의 단부를 지나 밀쳐진다.
그결과 다이어프램(14)은 하우징(10)에 확고히 놓이나, 다이어프램(14)의 이동을 위하여 섕크(15)의 단부면(16)에 바로 지지되지 않는다.
그결과 다이어프램(14)의 굽힘 영역은 자유로이 이동된다.
다이어프램(14)은 에지의 영역에서 섕크(5)위에 용접된다.
다이어프램(14)은 50% Ni, 20% Cr 20% Fe 의 합금인 슈퍼알로이로 형성된다.
다이어프램(14)의 중간 영역에 대항하여 한 단부로는 펀치(18)를, 다른 단부로는 압전저항 측정 소자(19)를 지지한다.
펀치(18)단부는 정확한 힘의 도입을 허용하기 위하여 다이어프램(14)위에 용접된다.
그러나 단지 펀치(18)를 다이어프램(14)위에 가압할 수도 있다.
또한 펀치(18)는 보어(12)내의 0.01mm≤ 펀치직경 ≤0.1mm 로 별로 이동없이 안내될 수 있다.
압전저항 측정 소자(19)를 마주하는 펀치 (18)단부는 원추형 설계될 수 있다.
펀치(18) 단부의 원추형 설계는 압전저항 측정 소자(19)와 대략 서로에 대해 펀치(18)단부의 합동면과 조화시키기 위해 필요할 수 있다.
다른 한편, 전체 펀치가 그 직경이 감축하게 된다면 압력 전달시에 펀치가 파괴된다.
압전 저항 측정 소자(19)위에 펀치로부터 가능한 규정된 힘 도입을 위하여 (18)는 적어도 단부(20)내에 연질재료로 제조된다.
이렇게되면 펀치 단부의 표면 거칠기와 비균질성은 펀치 단부의 단부면과 압전저항 측정 소자의 표면간의 정상 결합을 성취함으로써, 압전저항 측정 소자(19)에서 측정 오차 효과를 갖게 되는 것을 방지할 수 있다.
또한 연질재료로부터 전체 펀치(18)를 제조할 수도 있다.
그러나 이는 차례로 펀치(18)의 경고성에 악영향을 줄 수 있다.
펀치(18)용 재료가 선택될 때 펀치는 가능한 열전도도가 낮은 것이 고려되므로, 화염 전방의 온도로 인한 다이어프램에서의 온도 변화에 의해 측정 신호가 왜곡되지 않는다.
유리 세라믹은 양호한 낮은 열도도도를 가진다.
상대적으로 Al 황동 Cu 플라스틱 등의 연질재료가 펀치(18)의 영역(20)을 위한 재료로서 사용될 수 있다.
영역(20)을 위한 재료는 저열전도도를 가질 필요는 없다.
압전저항 소자는 카운터 베어링(23)을 지지하는 하이브리드(22)상에 배치되며 보어(12)만으로 가압된다.
하이브리드(22)의 기부는 카운터 베어링(23)의 단부면 위에 부착 결합된 Al2O3기판으로 구성된다.
하이브리드(22)의 기부의 동일측상의 압전저항 측정 소자(19)도 저항기, 트랜지스터 등과 같은 평가 회로의 전자 부품(25)이다. 전자 반도체 부품(25)과 압전저항 측정 소자(19)는 배선(26)과 후막 도체 트랙(27)의 도움으로 접속된다.
예비 처리회로 출력은 도선(28)을 경유하여 내연기관의 평가회로와 제어장치(도시않음)로 인도된다.
이를 위해 카운터 베어링(23)은 보어(12)에 대략 축방향으로 평행하게 연속되며 개시 도선(28)이 안내된 연속 보어(29)를 가진다.
도선(28)은 보어(12)를 차단하는 커버부(31)의 그로멧(grommet)에 고정된다.
습기같은 해로운 환경에 대한 보호를 위하여 압전저항 측정 소자(19)와 전자부품(25)의 영역과 카운터 베어링(23)과 주조화합물(32)을 가지는 커버부(31)간의 영역에서 충전된다.
보어(29)대신에 안내를 위해 도선(28)을 거쳐 카운터 베이렁(23)상에 세그먼트가 절단될 수도 있다.
그러나 카운터 베어링(23)은 하우징(10)의 보어(12)안으로 나사 결합될 수 있다.
제 2 도에서는 압전저항 측정 소자의 본 발명에 따른 설계가 도시되었다.
제 1 및 제2 도체 트랙(36,37)은 Al2O3기판의 하이브리드(22)의 기부상에 인쇄된다.
전기 접촉을 설정하기 위하여 제1저항막(38), 제1 및 제2도체 트랙 (36, 37)의 단부와 중첩되는 저항기 런(38)이 제1 및 제2도체 트랙(36,37)상에 인쇄된다.
다수의 다른 저항기 런(39)이 증형 방법으로 제1 저항기 런(38)위에 인쇄된다.
다른 저항기 런은 일정한 종류의 피라미드가 발생되는 식으로 배치되는데 이는 저항기가 간단한 설계의 각 경우에 층의 순서를 향상시키며 그 결과 에지 영역에 조화 또는 중첩되지 않는다는 것을 뜻한다.
저항기 런(38,39)의 피라미드형 배치와 적어도 도체 트랙의 단부는 전기 및 기계적 절연을 성취하기 위해 유리판으로부터 발생된 유리층(40)에 이해 커버된다.
펀치(18)의 단부는 펀치(18)가 단지 저항기 런상의 바로 중앙에 배치되는 식으로 유치층(40)과 마지막 저항기 런(39)상의 영역(20)에 놓인다.
이는 힘이 최상부 저항막의 영역에 배제적으로 도입되며 그리하여 힘이 무시되는 것을 피할 수 있다는 것을 의미한다.
그러나 피라미드형 설계의 단일 압전저항 측정소자 대신에 하이브리드(22)상에 다른 압전저항 측정 소자 또는 4개의 측정 소자를 부가적으로 배치할 수 있다.
이 경우에 상기 저항기 소자는 휘스톤 절반 브리지 또는 전체 브리지 회로로 서로 배선된다.
이때 압전저항 측정 소자 둘중 하나 또는 4개중 1개나 2개가 펀치(18)에 의해 압력을 받게 되고, 다른 압전저항 측정 소자 또는 4개중 나머지 돌 또는 세 개의 다른 측정 소자는 최초 한 개 혹은 2개의 압전저항 측정 소자의 영역과 밀접하게 배치될 수 있으나 압력에는 영향을 받지 않는다.
이는 평가회로의 온도 변화의 보정을 위해 추가적 전자 부품을 제공함이 없이 온도 보정을 수행할 수 있다.
저항기 런(38, 39)은 저항기 런을 통하여 전류 흐름의 방향 또는 횡방향으로 인쇄될 수 있다.
압전저항 소자(19)위에 특별히 균일 힘 도입을 위하여, 펀치(18)는 연질팀으로 압전저항 소자위와 특히 본원에서는 유리층(40)위에 가압된다.
이에 대한 압력은 결정할 나중 압력보다 커야 한다.
이를 위해 다중 최대 압력은 다이어프램과 펀치에 적용되거나 그렇지 않으면 카운터베어링(23)에 가압될 때 의도된 위치에 천천히 가압된다.
이는 펀치의 연질 단부(20)의 가압을 발생한다.
특히 양호한 측정값은 본 발명에 따른 압전저항 소자(19)의 배치에 의해 가능하다.
또한 특히 압력 센서(11)의 단순 조립은 하이브리드(22)상에 부품(25)의 배치에 의해 가능하다.
압전저항 소자(19), 전자부품(25) 및 카운터 베어링(23)은 이미 하우징 외부의 구조적 장치로서 개시 도선(28)에 예비 조립된다.
그결과 부품(25)과 압전저항 측정 소자(19)는 압력센서(11)의 하우징(10) 외부에 있을 때 이미 사용가능성을 체크할 수 있다.
따라서 최종 조립시에는 예비조립된 검사 완료된 장치를 펀치(18)를 지지하고 후에 다이어프램(14)을 지지할 때까지 보어(12)의 개구로부터 이미 삽입된 펀치(18)를 가지는 하우징(10)내측으로 밀기만 하면 된다.
카운터 베어링(23)은 하우징 안으로 가압되기 때문에 장치는 하우징(10)내에 쉽게 중심을 맞추고 고정된다.
제3도에 따른 실시예에서, 부가적 힘 도입부(45)는 펀치(18)와 압전저항 소자(19)사이에 배치된다.
상기 힘 도입부(45)는 펀치(18)를 마주하는 측상에 만족면을 가지며 특히 만곡면은 반구형으로 설계된다.
펀치팁(20)이나 힘 도입부(45)는 상대적으로 연질 재료로 구성되어야 한다.
힘 도입부(45)의 만곡면 때문에 펀치(18)에 대항한 힘 도입부의 수직 펑티폼 베어링과 압전저항 소자(19)위의 균일 힘 도입이 성취된다.
제3도에 따른 실시예는 조립시에 가압이나 가압 없이 형성 및 이용될 수 있다.
압전저항 소자(19)상의 광대한 조정이 필요치 않다.
펀치(18)와 압전저항 소자(19)에 대해 조립시에 힘 도입부(45)의 미끄럼을 방지하기 위하여 상기 접촉면중의 적어도 하나가 부착 결합되거나 끼워질 수 있다.

Claims (17)

  1. 하우징(10)내에 압전저항 재료로 구성되는 센서 소자(19)가 배치된 내연기관 특히 차량 연소실내의 압력탐지용 압력센서에 있어서, 다이어프램(14)과 상기 센서 소자(19)사이에서 소자(19)위에 결정할 압력을 도입하는 펀치(18)가 배치되며, 적어도 압전저항 소자(19)를 마주하는 펀치(18) 단부는 연질 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 압력 탐지용 압력센서.
  2. 하우징(10)내에 압전저항 재료로 구성되는 센서 소자(19)가 배치된 내연기관 특히 차량 연소실내의 압력탐지용 압력센서에 있어서, 다이어프램(14)과 상기 센서 소자(19)사이에서 결정할 압력을 도입하는 펀치(18)와, 펀치(18)를 향하여 만곡면을 가지는 힘전달부(45)가 차례로 배치되며, 적어도 힘 전달부(45) 또는 힘 전달부(45)를 마주하는 펀치(18)단부는 연질재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 압력 탐지용 압력센서.
  3. 제2항에 있어서, 상기 힘 전달부(45)는 반구형인 것을 특징으로 하는 압력 탐지용 압력센서.
  4. 제 1항에 있어서, 조립시에 상기 소자(19)가 측정할 압력을 초과하는 압력의 도움으로 펀치(18)로 가압되어 조립후에 펀치(18)의 단부나 소자(19)를 가지는 압력 전달부(45)가 정상 끼움 상태로 되는 것을 특징으로 하는 압력 탐지용 압력 센서.
  5. 제2항에 있어서, 조립시에 상기 소자(19)가 측정할 압력을 초과하는 압력의 도움으로 펀치(18)로 가압되어 조립후에 펀치(18)의 단부나 소자(19)를 가지는 압력 전달부(45)가 정상 끼움 상태로 되는 것을 특징으로 하는 압력 탐지용 압력 센서.
  6. 제1항에 있어서, 상기 압전저항 소자(19)는 다른 저항막의 상부에 한 저항막이 인쇄된 다수의 저항막(38,39)을 구비하는 것을 특징으로 하는 압력 탐지용 압력 센서.
  7. 제2항에 있어서, 상기 압전저항 소자(19)는 다른 저항막의 상부에 한 저항막이 인쇄된 다수의 저항막(38,39)을 구비하는 것을 특징으로 하는 압력 탐지용 압력 센서.
  8. 제6항에 있어서, 상기 저항막(38,39)은 피라미드식으로 다른 저항막의 상부에 한 저항막이 배치되는 것을 특징으로 하는 압력 탐지용 압력 센서.
  9. 제8항에 있어서, 상기 저항막(38,39)은 전기 절연 유리층(40)에 의해 덮혀있는 것을 특징으로 하는 압력 탐지용 압력 센서.
  10. 제9항에 있어서, 상기 힘 전달부(45)와 유리층은 서로에 대해 끼인 것을 특징으로 하는 압력 탐지용 압력 센서.
  11. 제1항에 있어서, 상기 펀치(18)와 다이어프램(14)은 서로에 대해 용접된 것을 특징으로 하는 압력 탐지용 압력 센서.
  12. 제2항에 있어서, 상기 펀치(18)와 다이어프램(14)은 서로에 대해 용접된 것을 특징으로 하는 압력 탐지용 압력 센서.
  13. 제11항에 있어서, 상기 펀치(18)은 유리 세라믹으로 구성된 것을 특징으로 하는 압력 탐지용 압력 센서.
  14. 제13항에 있어서, 상기 펀치(18)는 금속으로 구성된 것을 특징으로 하는 압력 탐지용 압력센서.
  15. 제14항에 있어서, 상기 펀치(18)는 하우징(10)내에 미끄럼 방식으로 안내되는 것을 특징으로 하는 압력 탐지용 압력 센서.
  16. 제15항에 있어서, 상기 압전저항 소자(19)를 마주하는 펀치(18)의 단부는 다이어프램(14)을 마주하는 펀치(18) 단부보다 작은 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 압력 탐지용 압력 센서.
  17. 제16항에 있어서, 상기 압전저항 소자(19)를 마주하는 펀치(18)의 단부(20)는 소자(19)의 최상부 저항기 런(39)보다 작은 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 압력 탐지용 압력 센서.
KR1019920700303A 1990-07-18 1991-06-27 내연기관의 연소실내의 압력 탐지용 압력센서 KR0184012B1 (ko)

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