(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に自動車の内燃機関の燃焼室内の圧力を検出するための圧力変換器であって、圧力変換器のケーシング（10）内に形成された孔（12）内に、プランジャ（18）が配置されていて、該プランジャ（18）が一端で、孔（12）を閉鎖するダイヤフラム（14）に接触しかつ他端で、測定エレメント（19）に作用していて、これにより、規定すべき圧力に比例した測定信号が生ぜしめられる形式のものにおいて、ケーシング（10）とプランジャ（18）との間にギャップ（23）が設けられており、ケーシング（10）及びプランジャ（18）が異なる材料から形成されており、この場合、ケーシング（10）の材料用の
【数１】
0003609829.tif 000003
の商が、プランジャ（18）の材料用の
【数２】
0003609829.tif 000004
の商に等しいことを特徴とする、内燃機関の燃焼室内の圧力を検出するための圧力変換器。
【請求項２】
ケーシング（10）の材料の熱膨張係数とプランジャ（18）の材料の熱膨張係数とが異なっている、請求項１記載の圧力変換器。
【請求項３】
ギャップ（23）が熱伝導性の良い媒体で充填されている、請求項１又は２記載の圧力変換器。
【請求項４】
孔（12）の開口（13）内に切欠き（21）が形成されていて、該切欠き（21）が熱伝導性の良い媒体で充填されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の圧力変換器。
【請求項５】
媒体が高温度に対して抵抗力がありかつ長時間安定的である、請求項３又は４記載の圧力変換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に記載の形式の圧力変換器に関する。
【０００２】
背景技術
このような形式の公知の圧力変換器においては、ケーシング内に形成された孔内にプランジャが配置されていて、この孔は一方の側でダイヤフラムによって閉鎖されている。ダイヤフラムにはプランジャの一端が接触し、かつ、プランジャの他端は測定エレメントに作用結合されている。内燃機関の燃焼室内の圧力を検出するために前記圧力変換器は内燃機関のシリンダヘッド内に配置される。この場合、圧力変換器は激しく変化する高温にさらされる。この場合、ダイヤフラムは、直接燃焼室内に突入しているため、ほぼ600℃までの温度にさらされる。これに対して、測定エレメントが配置されるプランジャの他端では最大ほぼ150℃の温度が生ずる。測定エレメントが燃焼室内の温度にさらされないようにするために、温度降下が必要である。他面、適当な周囲温度の場合機関停止状態で温度はほぼマイナス40゜に達する。一般に、上記温度降下ひいては燃焼室内で支配する温度から測定エレメントを熱的に分離するために、ケーシング及びプランジャのために異なる材料が使用される。しかし他面、異なる熱負荷に基づいてケーシング及びプランジャは著しく異なって変形する。これにより、ダイヤフラムの剛性に基づいて外乱信号が生ぜしめられ、この外乱信号は発生する測定信号内でゼロ誤差として現われひいては測定信号を誤らせる。
【０００３】
ケーシング及びプランジャの異なる熱膨張を補償するために、アメリカ合衆国特許第5068635号明細書から、ダイヤフラムとプランジャとの間に補償ディスクを配置することが公知である。この場合、補償ディスクの熱膨張係数はケーシング及びプランジャの異なる熱膨張に適合されている。
【０００４】
更にヨーロッパ特許公開第145146号明細書では力伝達手段として、即ち、プランジャの代わりに熱導電性の良い非圧縮性の液体が使用される。ドイツ国特許出願公開第3727221号明細書では、プランジャの温度を降下させるために、圧電セラミックスのプランジャと金属性のケーシングとの間に、銅製導体接着層が使用される。この導体接着層は、圧電セラミックスのキューリ・温度を上回らないようにするために、プランジャの高温度を減少させねばならない。しかしながら上記すべての提案は、比較的不経済にしかも複雑に構成されかつこれにも拘らず十分なゼロオフセット補償を保証できない。
【０００５】
発明の開示
請求の範囲第１項の特徴部分に記載の特徴を有する本発明による圧力変換器の利点は、熱的なゼロドリフトが最早生じないということにある。しかも、圧力変換器は比較的簡単にかつ安価に構成される。付加的な水冷手段は不要である。これによって、圧力変換器は使用場所及び熱負荷形式とは無関係に使用可能である。ケーシングとプランジャとの間のギャップ内に付加的に熱伝導性の良い媒体が充填される場合には、半径方向の温度補償が可能になり、ケーシングとプランジャとの間の微量摩擦が減少される。これによって、付加的にセンサのヒステリシスも改善される。これによって、プランジャガイドを極めて安価に形成できる。ケーシング及びプランジャのために金属材料を使用できるために、例えばセラミックスに比して製作及び加工が極めて簡単になる。圧力変換器は静的な圧力測定をも可能にし、これによって、内燃機関のために別の制御及び調整機能が得られる。
【０００６】
その他の請求項に記載の構成によって、請求項１に記載の圧力変換器の有利な構成が得られる。
【０００７】
発明を実施するための最良の形態
次に、図示の実施例につき本発明を説明する。
【０００８】
第１図では符号10で、内燃機関の燃焼室内の圧力を規定する圧力変換器11のケーシングが図示されている。ケーシング10は中央の一貫した段状の孔12を有している。燃焼室に面したケーシング10の開口13はダイヤフラム14によって閉鎖されていて、このダイヤフラム14は縁部範囲でケーシング10の端面15に溶接されている。ダイヤフラム14の中央範囲には、即ち、ダイヤフラムの撓み範囲には、プランジャ18の一端が接触しており、プランジャの他端は測定エレメント19に作用している。測定エレメントとしては、例えば圧電抵抗素子又は圧電素子が使用される。圧電抵抗素子とは、その抵抗値が圧力作用を受けて変化するエレメントである。このために例えば、厚膜抵抗を使用することができる。このために材料として、サーメット、導電性プラスチック又は金属等が使用される。測定エレメント19は同様に対応支承体20に接触していて、この対応支承体は孔12内に差し込まれていてかつケーシングに不動に結合されている。測定エレメント19又は測定エレメントの支持体には、評価装置の電気的な構成部材（図示せず）を設けることができる。対応支承体20内の孔（図示せず）を介して、圧力変換器11のケーシング10から、評価回路又は測定エレメント19の引出線が案内されていてかつ内燃機関の制御装置及び評価回路（図示せず）に導かれている。開口13の範囲には切欠き21が形成されているので、開口13は段状の形状を有する。
【０００９】
孔12の壁とプランジャ18との間には狭いギャップ23が形成されていて、このギャップ23は、ケーシング10とプランジャ18との間で良好な熱伝達を可能にするために、できるだけ狭く維持されている。更に、熱伝達を一層改善するために、ギャップ23を熱伝導性の良い媒体で充填することもできる。更に、この媒体は高温度に対して抵抗力がありしかも長時間安定的でなければならない。熱伝導率を一層改善するために、開口13の範囲でケーシング10とダイヤフラム14との間に形成された環状の切欠き21を、同様に熱伝導性の良い媒体で充填することもできる。
【００１０】
本発明によればケーシング10及びプランジャ18、即ち、力伝達部材は、それぞれ
【００１１】
【数３】
0003609829.tif 000002
【００１２】
の商が等しい異なる材料から形成される。
【００１３】
ケーシング壁に形成されたねじ山28を介して圧力変換器11は燃焼室壁29にねじ込み可能である。燃焼室から圧力変換器11のケーシング10内に流れる熱は大部分が、ケーシング10、燃焼室壁29に接触するセンサシート並びにねじ山フランクを介して、燃焼室壁29内に流れかつ燃焼室壁からヒートシンクに、即ち、熱導出部に流れる。僅かな熱流部分はダイヤフラム14、プランジャ18、対応支承体20、ケーシング10を介して流れかつねじ山28の範囲で同様に燃焼室壁29内にひいては同様に上述のヒートシンクに流れる。簡単な形式でケーシング10用の材料及びプランジャ18用の材料の前記３つの材料特性値から、要求された同じ商を得るために、材料はそれぞれ同一の材料ファミリーから得られねばならない。更に、ケーシング10及びプランジャ18用のそれぞれの材料の膨張係数は、例えば測定エレメント10及び対応支承体20の異なる膨張係数を補償するために、容易に互いに異なわせることができる。
【００１４】
更に、ダイヤフラム14が比較的薄く形成されかつ切欠きに基づき良好な運動性を有することによって、測定効果を改善することができる。それ故、僅かな軸方向の剛性を有することができるようにするために、ダイヤフラム14は薄く形成されねばならない。更に同時にダイヤフラムは従来のように、ダイヤフラムと、プランジャと、測定エレメントとの間の伝力接続部に付勢力を及ぼすプレロードばねの機能を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧力変換器を概略的な断面図で図示している。
0003609829.tif 000005