用于检测内燃发动机中的燃烧室压力的装置的制造方法
【专利说明】用于检测内燃发动机中的燃烧室压力的装置现有技术
[0001]一般通过燃烧室压力传感器检测内燃发动机气缸中的压力变化。由此可以评价在气缸中发生的燃烧过程。通常区分直接与间接测量的燃烧室压力传感器。在直接测量的燃烧室压力传感器中传感元件直接处于燃烧室氛围下。为此这样设计燃烧室压力传感器，使它在600°C的温度下还发挥功能。
[0002]在间接测量的燃烧室压力传感器中这个传感器组合在点火塞或者预热塞或者燃料喷射器里面，其中传感元件位于远离燃烧室，由此减小作用于间接测量的燃烧室压力传感器上的温度负荷。
[0003]DE 196 80 912 C2公开了一种用于检测自点火的内燃发动机里面的气缸压力的装置。该装置包括压力传感器，具有预热塞的加热段，该预热段面对自点火内燃发动机气缸的内室并且可以通过气缸压力加载。此外设有用于固定加热段在预热塞基体里面的固定体。压力传感器设置在预热塞中的加热段与固定体之间。加热段设计成传递气缸压力到压力传感器上。预热塞的电流输入末端可以与电流源为了加热加热段连接，如果电流输入末端与电流源分开，可以通过电流输入末端取出压力传感器的输出信号。
[0004]DE 10 2005 026 074 A1涉及一种具有组合的燃烧室压力传感器的预热塞。为了实现高效且低有害物的发动机控制，需要关于内燃发动机燃烧室里面燃烧压力的信息。因此按照DE 10 2005 026 074 A1对于自点火的内燃发动机建议一种预热塞形式的组合的燃烧室压力传感器。预热塞具有加热体和塞壳体，此外预热塞具有至少一个测力膜元件，其中至少一测力膜元件这样与加热体连接，通过加热体可以传递力到至少一测力膜元件。至少一测力膜元件尤其可以具有至少一压电膜、例如由高度极化的聚偏氟乙烯(PVDF)制成的压电膜。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是，组合燃烧室压力传感器的传感元件以及从属的评价电路到预热塞、燃料喷射器或者点火塞里面并且通过无接触的评价实现燃烧室与压力传感元件的按照温度的去耦联。
[0006]按照本发明建议一种用于检测在内燃发动机气缸里面的燃烧室压力的装置，在该装置中，一个涡流传感器定位在用作密封元件的薄膜后面，其中该薄膜在位于气缸里面的燃烧室压力影响下变形。由此得到例如涡流传感器与内燃发动机燃烧室中存在的温度水平的热去耦联。此外与另一些借助于低溶点的气体钎焊涂覆硅延展测量带在特种钢薄膜上的解决方案相比，可以省去复杂的结构和连接工艺。
[0007]通过按照本发明建议的解决方案能够无接触地通过涡流测量检测在燃烧室压力影响下的薄膜变形。
[0008]如果按照本发明建议的组合的燃烧室压力传感器例如组合到预热塞里面，该预热塞附属于自点火的内燃发动机的气缸，对于用于检测压力的线圈设计不同的线圈形状可以是适宜的。在此关于线圈理解为产生磁场的线圈。按照本发明所述线圈形状的特征例如在于圆形或矩形的几何形状；但是也能够有利地使用复杂的线圈形状。例如所述线圈可以具有平面的形状。在本发明的优选实施例中花环式地设置许多线圈。此外在本发明的优选实施例中至少一第一线圈也可以在多个位于上下的平面里面构成。
[0009]在本发明的优选实施例中，层式地构造薄膜，其中至少所述薄膜的侧面导电地构成，该侧面面对至少一线圈。这种构造允许，在面对线圈的一侧上测量技术地利用产生的涡流效应，同时减小电感。此外所述薄膜具有最小厚度，用于在评价频率时考虑集肤效应。
[0010]可以选择由铁磁材料制成薄膜，该材料具有高的磁导率μ -在以高磁导率的铁磁材料制成的薄膜接近至少一线圈时所述磁场聚焦，这导致增加的电感。
[0011]在基于本发明思想的另一可能的扩展结构中，组合的燃烧室传感器，它例如组合到自点火的内燃发动机的预热塞里面，具有用于检测距离的第一和第二线圈。第二线圈用于检测金属基体的距离，并由此用于补偿干扰影响，它们例如可能由于温度变化引起的距离变化产生。此外存在可能性，代替只一个线圈设置多个面对薄膜的线圈，由此可以同时读出多个磁线圈的薄膜偏转，由此得到冗余的传感器信号。
[0012]按照本发明建议的燃烧室压力传感器可以直接在电路板上建立，也可以选择地，设想微机械的硅加工工艺。在使用电路板时与微机械的硅加工工艺相比能够实现成本优势。在直接在电路板上加工燃烧室压力传感器单元时也可以实现这种加工工艺，以更大的形状、即直到厘米且更大的直径加工线圈。在线圈形状造型中可以适宜地使用不同的线圈形状，例如圆形或矩形的几何形状；也可以设想复杂的线圈形状。
[0013]所述至少一线圈也可以涂覆在陶瓷衬底上，这种衬底的特征在于高度耐腐蚀性和耐高温。
[0014]本发明的优点
按照本发明的解决方案的主要优点是，可以放弃在薄膜(薄膜的位置被检测)上的导电面与线圈支架的接通。所述导电面被在燃烧室里面存在的压力和温度加载，而通过放弃电接通可以实现在线圈与薄膜之间的热和机械的去耦联。按照本发明的燃烧室压力传感器是特别简单的并且允许高效且成本有利的加工。
[0015]此外按照本发明的燃烧室压力传感器可以通过简单的方式配有许多线圈。由此按照本发明的燃烧室压力传感器冗余地敷设，由此以简单的方式可以并行地执行许多测量。执行多个并联的测量能够实现可靠精确的测量结果。此外冗余的结构保证按照本发明的燃烧室压力传感器的大的错误和失效允差。许多线圈中的一个线圈失效不会导致燃烧室压力传感器失效。
【附图说明】
[0016]下面利用附图信息描述本发明。附图示出:
图1具有按照本发明的燃烧室压力传感器的发动机附件；
图2按照本发明的燃烧室压力传感器的第一实施例的示意横剖面；
图3磁线圈第一实施例的俯视图；
图4磁线圈第二实施例的俯视图；
图5.1按照本发明的燃烧室压力传感器的第二实施例的示意横剖面；
图5.2压力传感元件的细节示意横剖面； 图6.1按照本发明的燃烧室压力传感器的第三实施例的横剖面；
图6.2磁线圈结构的示意俯视图；
图7按照本发明的燃烧室压力传感器的第四实施例的磁线圈结构；
图8.1多个第一线圈的按照本发明的第一布置；
图8.2多个第一线圈的按照本发明的第二布置。
【具体实施方式】
[0017]图1示出发动机附件10的横剖面，它配有按照本发明的燃烧室压力传感器11。在基本圆柱形的外壳12里面中心地沿着主轴线20容纳套18，在其中设置加热元件16。加热元件16在燃烧室40里面延伸。此外在外壳12里面容纳传感器支架14，在其燃烧室一侧的端部上设置压力传感元件21，它包括环绕的薄膜22。此外，外壳12具有锥体13形式的面对燃烧室的端部，穿过它基本中心地延伸具有加热元件16的套18，。在套18与锥体13之间构成环绕的开孔17，它保证燃烧室40里面的气体穿过到薄膜22。薄膜22保证在套18与外壳12之间的密封。通过按照本发明的燃烧室压力传感器11 (它设置在通过虚线框住的部位60里面)实现燃烧室40里面的压力测量。在图2中详细示出通过虚线框住的部位
60 ο
[0018]在图2中详细示出按照本发明的燃烧室压力传感器11的第一实施例。按照本发明的燃烧室压力传感器11安置在发动机附件10里面，该附件包括基本圆柱形的外壳12。在外壳12里面沿着主轴线20容纳套18，在套里面安置加热元件16。此外在外壳12与套18之间容纳传感器支架14。在面对燃烧室的传感器支架14端部上固定环绕的薄膜22，它具有基本U形的横截面。薄膜22的横截面包括测量段24，它定位在两个固定段26之间。固定段26夹紧在套18与传感器支架14之间或者传感器支架14与外壳12之间。在此测量段24弧形地包围面对燃烧室的传感器支架14端部。通过在传感器支架14与套18之间的压配合固定段26在套18的外壳面上形成环绕的第一密封面28。此外薄膜22的径向位于外部的固定段26通过压配合在外壳12的内侧面上形成环绕的第二密封面30。第一和第二密封面28，30分别是压力密封的连接，它通过激光焊接建立。
[0019]外壳12在面对燃烧室的一端上具有锥体13，通过它沿着主轴线20延伸套18。在套18与锥体13之间构成环绕的开孔17，它允许气体从燃烧室40通到环绕的薄膜22。
[0020]在面对燃烧室的传感器支架14端部上还容纳由陶瓷材料制成的衬底38，在其上固定涡流传感器32，该传感器包括第一线圈34。U形的薄膜22弧形地包括第一线圈34，其中在第一线圈34与薄膜22的测量段24之间构成空心空间37。空心空间37具有允许测量段24变形的净高度39。
[0021]此外燃烧室40处于压力下，因此压力42作用于薄膜22的测量段24上。由于压力42产生在第一线圈34与薄膜22之间的净高度39变化，该变化通过第一线圈检测。薄膜22这样构成，使测量段24的运动引起与磁场36的交互作用，该磁场通过第一线圈34产生。在此产生涡流，该涡流被检测，以便无接触地测量在第一线圈34与测量段24之间的距离。总体上第一线圈34与薄膜22的布置实现涡流传感器的原理。
[0022]此外第一线圈34设置在陶瓷的衬底38上，它保证在传感器支架14与涡流传感器32之间的热去耦联。
[0023]图3简示出第一线圈34的第一实施例的俯视图，该线圈设置在衬底38上。在此第一线圈34基本矩形地构成。按照图3的许多第一线圈34例如可以花环形地围绕未示出的套18设置。此外在图4中示出第一线圈34的第二实施例。该线圈基本圆形或螺旋形地构成。按照图4的第一线圈可以环绕未示出的套18，或者可以设置许多在这种第一磁线圈34处花环形或环绕地围绕套18设置。
[0024]在图5.1中简示出按照本发明建议的燃烧室压力传感器11第二实施例的横剖面。按照本发明的燃烧室压力传感器11安置在发动机附件10里面，该部件包括基本圆柱形的外壳12。在外壳12里面沿着主轴线20容纳套18，在其中安置加热元件16。在外壳12与套18之间还容纳传感器支架14。此外在面对燃烧室的传感器支架14端部上固定薄膜22，它具有基本