[发明专利]探测内燃机的燃烧室内压力的燃烧室压力传感器

说明书

背景技术

从现有技术已知多种压力传感器，它们能够使用在奥托发动机或狄赛尔发动机中，用于探测内燃机燃烧室的压力。这种装置是构成现代发动机自动控制的基本部件，因为为了减小燃料消耗和排放量，必须非常精确地探测燃烧室的压力。

例如，从本发明的申请人同一地址的德国专利申请DE 102009026436.1已知一种用于探测内燃机燃烧室压力的不同装置。在这个燃烧室压力传感器中，传感器壳体在燃烧室侧具有至少一个用至少一个膜封闭的开口。在所述传感器壳体内部容纳至少一个机电转换元件，其中，至少一个由传感器壳体分开地构成的传递膜的变形的传递元件设置在机电转换上。

为了针对燃烧室环境密封燃烧室压力传感器中的传感器壳体，还例如DE 102009026436.1中，一般使用一种柔性膜，例如金属膜。因为柔性膜虽然小，但是所谓力的路径或者力的传递路径的部分的可用刚度一般仍然存在，通过力的路径或力的传递路径，或者在存在多个可用力的路径或传递路径的情况下，通过它们将因燃烧室压力产生的力传递到真实的传感器元件，例如所述机电转换元件。现在如果在燃烧过程期间，火焰正面至少部分地达到膜上表面，然而在膜中得到在燃烧室分配的前侧和相对布置的后侧之间具有一定梯度的过热温度。因此对火焰正面同步调整温度曲线。然而，该温度曲线一般引起所述膜变形，作为反应力影响力的路径，并且因此作为误差信号叠加期望的压力信号。它具有出现误差信号的燃烧循环的时间常数，也表示为热冲击或瞬时漂移。为了避免或者减小这种效应，能够采用间接措施。例如屏蔽火焰正面。然而，这种间接措施总是发现该措施对所述膜上的压力曲线的反作用的危险，该压力曲线同样能够产生信号误差。

因此，值得期望的，燃烧室压力传感器尽可能地避免上述效应。特别地，所述效应的避免应以直接措施为基础，尽可能小地影响测量的压力曲线，并且通过所述膜的几何造型优选至少尽可能地减小上述热冲击效应。

发明内容

因此，本发明提出一种探测内燃机燃烧室的压力的燃烧室压力传感器，本发明至少尽可能地完成这个任务。本发明以下述发现为基础，即通过膜的适应性造型和优选通过一个或多个所述膜的定位器的适当定位，所述膜中温度梯度的作用力能够具有最小轴向分量，即影响信号的分量。在不避免温度梯度的作用力的径向分量的情况下，一般是不严重的，这是因为它大部分不作用在力的路径方向上。

本发明提出的燃烧室压力传感器具有壳体，所述壳体具有由所述壳体至少部分地包围的内部空间。例如，该壳体适当布置，以便引入到所述内燃机的汽缸头中。例如，该壳体能够整体地或部分地由金属材料制造，然而，替代地或附加地，原则上也能够使用其他材料，例如陶瓷材料和/或塑料材料。在这里，在所述壳体下面一般设置一个元件，所述元件至少尽可能地给予所述燃烧室压力传感器它的外部形状，并且所述燃烧室压力传感器的内部防护机械载荷，优选也防护化学载荷。所述壳体能够具有例如圆柱形造型，其中，优选在所述壳体的燃烧室分配的侧表面上设置倒角边缘和/或一个或多个另外类型的密封面，在所述壳体引入所述汽缸头中时实现密封效果。所述内部空间至少部分地由所述壳体包围，从而所述内部空间至少尽可能地通过所述壳体限定，其中也能够设置多个内部空间。在所述壳体中，优选在所述内部空间中接收至少一个用于探测压力的机电转换元件。在这里，所述机电转换元件原则上可以是任意元件，布置成将机械信号转换为电信号，例如压力和/或力转换成电压和/或电流。在后面没有对这样的机电转换元件的进一步可能的设计方案进行限制，所述机电转换元件包括至少一个压电元件，例如至少一个压电陶瓷。

所述壳体具有至少一个壳体开口。所述壳体开口能够特别地分配所述燃烧室，例如在分配燃烧室的所述壳体的侧面上。例如，如上所述，所述壳体能够具有大致圆柱形的造型，其中，在所述边缘能够设置不同于圆柱形的形状，其中，所述壳体开口能够例如布置在所述气缸的燃烧室分配的侧面中。所述壳体开口能够原则上布置成将所述燃烧室压力传递到所述机电转换元件上或者实现这种压力的传递。所述壳体开口能够具有基本上任意的造型，例如多边形的造型或环形的造型，优选圆形造型。

所述壳体开口通过至少一个膜进行密封。所述密封优选整体地进行，以使燃烧室气体能够不通过所述壳体开口流入所述内部空间中。为此，所述膜能够单独设置或者能够如下面所详细说明的，例如也利用一个或多个另外的元件共同起作用，例如压力传递元件，所述压力传递元件优选引入所述壳体开口中或者穿过所述壳体开口。例如，所述膜和压力传递元件一起密封所述壳体开口，从而所述燃烧室气体不能够流入到所述内部空间中。