JP2003269218A - Device for operating internal combustion engine - Google Patents
Device for operating internal combustion engineInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関を運転す
るための装置であって、ケーシングが設けられており、
該ケーシングは、内燃機関を運転するための機能ユニッ
トの他に付加的に1つのセンサエレメントを支持してい
る形式のものに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for operating an internal combustion engine, which is provided with a casing,
In addition to the functional unit for operating the internal combustion engine, the housing is of the type that additionally supports one sensor element.
【0002】[0002]
【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許出願公開第324
3743号明細書により既に、内燃機関の燃焼室内の圧
力を、圧力作用下で変化する、点火プラグに取り付けら
れた電気的な導体の抵抗値を利用して検出するセンサが
公知である。電気的な導体は、この場合、点火プラグの
絶縁脚部に取り付けられている。2. Description of the Related Art German Patent Publication No. 324
A sensor is already known from 3743 specification which detects the pressure in the combustion chamber of an internal combustion engine by means of the resistance value of an electrical conductor mounted on the spark plug, which changes under pressure. The electrical conductors are in this case attached to the insulating legs of the spark plug.
【0003】[0003]
【特許文献1】ドイツ連邦共和国特許出願公開第324
3743号明細書[Patent Document 1] German Patent Application Publication No. 324
3743 Specification
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた形式の内燃機関を運転するための装置を改良し
て、種々様々な形式のセンサを装置にモジュールとして
組み込むことができるようにし、これにより製造の手間
とコストとを減じることである。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to improve an apparatus for operating an internal combustion engine of the type mentioned at the outset so that a wide variety of sensors can be integrated into the apparatus as modules. This reduces manufacturing effort and cost.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、センサエレメントを収容するため
のセンサケーシングが設けられており、装置の前記ケー
シングがセンサケーシングを支持しているようにした。In order to solve this problem, in the configuration of the present invention, a sensor casing for accommodating the sensor element is provided, and the casing of the device supports the sensor casing. I chose
【0006】[0006]
【発明の効果】請求項1の特徴を備えた本発明による、
内燃機関を運転するための装置は、センサエレメントを
収容するためのセンサケーシングが設けられていて、こ
のセンサケーシングを装置のケーシングが支持している
という利点を有している。このようにして種々の形式の
センサを装置にモジュールとして組み込むことができ
る。従ってこの装置には、例えば、このようなセンサケ
ーシングのための規格化された組み込みスペースを設け
ることができる。使用されるセンサの形式に応じて、そ
の都度のセンサを取り付けるために装置の種々異なるジ
オメトリを設ける必要はない。従って、本発明による装
置は、多数において統一性があるので、手間がかからず
安価に製造できる。According to the present invention having the features of claim 1,
The device for operating an internal combustion engine has the advantage that a sensor casing for accommodating the sensor element is provided, which sensor casing is supported by the casing of the device. In this way various types of sensors can be integrated into the device as modules. The device can thus be provided, for example, with a standardized mounting space for such a sensor casing. Depending on the type of sensor used, it is not necessary to provide different device geometries for mounting the respective sensor. Therefore, the device according to the present invention is uniform in a large number and is inexpensive and can be manufactured at low cost.
【0007】さらに、センサケーシングを使用すること
により、周囲の影響、電気的なフィールド、電磁的な外
乱放射物に対して簡単にシールドを実現でき、センサエ
レメントはこのような影響から保護されている。Furthermore, by using the sensor casing, it is possible to easily realize a shield against environmental influences, electric fields and electromagnetic disturbance radiation, and the sensor element is protected from such influences. .
【0008】請求項2以下に記載された手段により、請
求項1に記載された装置の有利な別の構成および改良形
が得られる。Claims 2 and the following provide advantageous further developments and improvements of the device according to claim 1.
【0009】特に有利には、センサケーシングが、支持
部の領域、特に、機能ユニットの肩部またはフランジ肩
部の領域に、装置のケーシングに固定するために配置さ
れている。このようにして、機能ユニットを装置のケー
シングに固定する際に、センサケーシングを機能ユニッ
トと装置のケーシングとの間に堅固にクランプすること
ができ、これにより安定的に装置に支承することができ
る。センサケーシングは、支持部の代わりに、機能ユニ
ットをケーシングに固定するための機能を果たす。この
ために装置のケーシングは、センサケーシングを収容す
るために幾分延長されていればよく、その他の点では構
造的な装置の変更は不要である。Particularly advantageously, the sensor housing is arranged in the region of the support, in particular in the region of the shoulder or flange shoulder of the functional unit, for fixing to the casing of the device. In this way, when fixing the functional unit to the casing of the device, the sensor casing can be firmly clamped between the functional unit and the casing of the device, so that it can be stably supported on the device. . Instead of a support, the sensor casing serves for fixing the functional unit to the casing. For this purpose, the casing of the device need only be somewhat extended to accommodate the sensor casing, otherwise no structural modification of the device is necessary.
【0010】このような利点は、特に、センサケーシン
グが機能ユニットの支持部に載置されている場合に実現
される。Such an advantage is realized especially when the sensor casing is mounted on the support of the functional unit.
【0011】特に有利には、少なくともセンサエレメン
トが、プレロードをかけられてセンサケーシングに取り
付けられている。このようにして、圧力センサでは、負
圧も測定できる。さらに、センサエレメントの反応特性
が改善される。センサエレメントと接続コンタクトと
が、プレロードをかけられてセンサケーシングに配置さ
れていると、センサエレメントと接続コンタクトとの間
の接触はプレロードにより保証される。Particularly preferably, at least the sensor element is preloaded and mounted on the sensor housing. In this way, the pressure sensor can also measure negative pressure. Moreover, the reaction characteristics of the sensor element are improved. If the sensor element and the connecting contact are preloaded and arranged in the sensor housing, the contact between the sensor element and the connecting contact is ensured by the preload.
【0012】センサケーシングが金属によって形成され
ているとさらなる利点が得られる。このようにしてセン
サエレメントは、電気的な領域および電磁的な外乱放射
物から保護される。A further advantage is obtained if the sensor casing is made of metal. In this way, the sensor element is protected from electrical fields and electromagnetic disturbance radiation.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】次に図面につき本発明の実施の形
態を詳しく説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
【0014】図面において符号1は、本発明による装置
を示していて、この装置は、内燃機関の運転のために設
けられている。この場合、この装置1は例えば内燃機関
のシリンダヘッドに配置されていてよい。この装置1
は、この場合、例えば点火プラグ、グロープラグ、流入
弁、流出弁または燃料噴射弁であってよい。装置1はケ
ーシング5を有している。このケーシング5は、シリン
ダヘッド内に固定されていて、このためにねじ山を有し
ているが、ねじ山は図示されていない。ケーシング5
は、内燃機関の運転のために設けられている機能ユニッ
ト10を支持している。機能ユニット10のうち、図面
にはその一部しか示されていない。ケーシング5は、さ
らにセンサケーシング20を有しており、このセンサケ
ーシング20内にはセンサエレメント15が配置されて
いる。このセンサケーシング20は例えば、規格化され
たジオメトリックな寸法を有していてよく、このように
して、種々様々な形式のセンサエレメントを装置1に、
装置1のジオメトリックな寸法を、センサエレメントの
個々の形式に適合させる必要はなしにモジュールとして
組み込むことができる。従って、センサケーシング20
内に配置されるセンサエレメント15は、装置1のジオ
メトリに影響を与えることなく、種々様々に実現でき
る。何故ならばセンサエレメント15は、不変に規定さ
れたジオメトリックの寸法を有したセンサケーシング2
0に組み込まれているからである。従ってセンサエレメ
ント15は、例えば、ピエゾセラミック的に、又はピエ
ゾエレクトリック的に、又は誘導的に、又は容量的に、
又はひずみケージとして、又はこれに類似のものとして
形成されていてよい。In the drawings, reference numeral 1 designates a device according to the invention, which device is provided for the operation of an internal combustion engine. In this case, the device 1 may be arranged, for example, in the cylinder head of an internal combustion engine. This device 1
May in this case be, for example, a spark plug, a glow plug, an inflow valve, an outflow valve or a fuel injection valve. The device 1 has a casing 5. The casing 5 is fixed in the cylinder head and has threads for this purpose, which threads are not shown. Casing 5
Supports a functional unit 10 provided for operating the internal combustion engine. Only a part of the functional unit 10 is shown in the drawing. The casing 5 further has a sensor casing 20, in which the sensor element 15 is arranged. The sensor housing 20 may have, for example, standardized geometric dimensions, and thus various different types of sensor elements may be provided in the device 1.
The geometrical dimensions of the device 1 can be incorporated as a module without having to be adapted to the particular type of sensor element. Therefore, the sensor casing 20
The sensor element 15 arranged therein can be realized in various ways without affecting the geometry of the device 1. Because the sensor element 15 is a sensor housing 2 having an invariably defined geometrical dimension.
This is because it is incorporated into 0. The sensor element 15 can thus be, for example, piezoceramic or piezoelectrically or inductively or capacitively.
Alternatively, it may be designed as a strain cage or the like.
【0015】センサエレメント15とともに、センサケ
ーシング20内には、接続コンタクト30,35が配置
されている。接続コンタクト30,35は、センサエレ
メント15の測定信号を外部に伝えるために、それぞれ
センサエレメントに接触されている。センサケーシング
20によってセンサエレメント15と接続コンタクト3
0,35とは、例えば内燃機関のシリンダの燃焼室から
の燃焼ガスのような周囲の影響から保護されている。セ
ンサケーシング20は、有利には金属的に形成されてい
るので、センサエレメント15はさらに電気的なフィー
ルドと電磁的な外乱放射とから保護されている。従って
センサケーシング20によって、センサエレメント15
から送られた測定結果が、周囲の影響や電気的なフィー
ルドまたは電磁的な外乱放射によって影響されるのが防
止される。In the sensor casing 20, together with the sensor element 15, connection contacts 30, 35 are arranged. The connection contacts 30 and 35 are respectively in contact with the sensor element 15 in order to transmit the measurement signal of the sensor element 15 to the outside. The sensor casing 20 connects the sensor element 15 to the contact 3
0, 35 are protected from the influence of the environment such as combustion gases from the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine. Since the sensor housing 20 is preferably made of metal, the sensor element 15 is further protected from electrical fields and electromagnetic disturbance radiation. Therefore, the sensor casing 15 allows the sensor element 15
The measurement results sent from the instrument are prevented from being influenced by ambient influences, electric fields or electromagnetic disturbance radiation.
【0016】センサケーシング20が金属的に形成され
ている場合に、センサケーシング20を、両接続コンタ
クト30,35のうちの一方に接続するための基準電位
としても使用することができる。従って、センサケーシ
ング20を、シリンダヘッドにねじ込まれている、装置
のケーシング5と結合させることにより、センサケーシ
ング20は車両アース上に位置する。If the sensor housing 20 is made of metal, it can also be used as a reference potential for connecting one of the two connecting contacts 30, 35. Therefore, by coupling the sensor casing 20 with the casing 5 of the device, which is screwed into the cylinder head, the sensor casing 20 is located on the vehicle ground.
【0017】両接続コンタクト30,35のうちの、セ
ンサケーシング20と接続されていない他方の接続コン
タクトは、図示されていない接続ケーブルを介してセン
サケーシング20から導出され、同様に図示されていな
い評価回路に接続される。この評価回路は、センサエレ
メント15から送られた測定値を評価する。測定結果を
伝達するためにもちろん、センサエレメント15は両接
続コンタクト30,35にそれぞれ導電的に接続されて
いなければならない。このために、図示したように、接
続コンタクト30,35は、それぞれセンサエレメント
15内に突入している。この場合、第1の接続コンタク
ト30は上方から、第2の接続コンタクト35は下方か
らセンサエレメント15内に突入している。Of the two connecting contacts 30, 35, the other connecting contact which is not connected to the sensor casing 20 is led out of the sensor casing 20 via a connecting cable (not shown) and is likewise not shown. Connected to the circuit. This evaluation circuit evaluates the measured value sent from the sensor element 15. In order to transmit the measurement result, of course, the sensor element 15 must be electrically conductively connected to both connection contacts 30, 35, respectively. For this purpose, the connecting contacts 30, 35 project into the sensor element 15, respectively, as shown. In this case, the first connecting contact 30 projects into the sensor element 15 from above and the second connecting contact 35 projects from below into the sensor element 15.
【0018】外部との接触は、コンタクト層40,45
を介して行われる。従って、センサエレメント15は、
上方のコンタクト層40と下方のコンタクト層45との
間に埋め込まれている。上方のコンタクト層40は、第
1の接続コンタクト30に接触していて、下方のコンタ
クト層45は第2の接続コンタクト35に接触してい
る。両コンタクト層40,45は、それぞれ1つの絶縁
層50,55によってガルバニック的にセンサケーシン
グ20から分離されていて、従って電気的にセンサケー
シング20から絶縁されている。この場合、両コンタク
ト層40,45の内の一方、例えば下方のコンタクト層
45が、第2の接続コンタクト35と基準電位との間の
接続を保証するために、センサケーシング20に直接に
載置されていても良い。上方のコンタクト層40は、第
1の接続コンタクト30が、センサケーシング20と接
することにより導電的に接続されることのないように、
上方の絶縁層50によってセンサケーシング20から絶
縁されなければならない。上方の絶縁層50とセンサケ
ーシング20とに設けられた切欠を介して、センサケー
シング20に対して絶縁された接続ケーブルを、上方の
コンタクト層40から評価回路へと案内することができ
る。For contact with the outside, contact layers 40 and 45 are used.
Done through. Therefore, the sensor element 15
It is embedded between the upper contact layer 40 and the lower contact layer 45. The upper contact layer 40 is in contact with the first connecting contact 30 and the lower contact layer 45 is in contact with the second connecting contact 35. Both contact layers 40, 45 are galvanically separated from the sensor casing 20 by an insulating layer 50, 55, respectively, and are therefore electrically insulated from the sensor casing 20. In this case, one of the two contact layers 40, 45, for example the lower contact layer 45, is placed directly on the sensor casing 20 in order to ensure the connection between the second connection contact 35 and the reference potential. It may be done. The upper contact layer 40 ensures that the first connecting contact 30 is not conductively connected by contact with the sensor casing 20.
It must be insulated from the sensor casing 20 by the upper insulating layer 50. The connection cable insulated from the sensor casing 20 can be guided from the upper contact layer 40 to the evaluation circuit via the notches provided in the upper insulating layer 50 and the sensor casing 20.
【0019】下方の絶縁層55も設けられているなら
ば、下方のコンタクト層45と基準電位もしくはセンサ
ケーシング20との接触も、センサケーシング20内を
延びる接続ケーブルを介して行われる。If the lower insulating layer 55 is also provided, the contact between the lower contact layer 45 and the reference potential or the sensor casing 20 is also made via the connecting cable extending in the sensor casing 20.
【0020】本発明の有利な構成では、センサの構成部
分が、図面において両方向の太い矢印で示したようにプ
レロードをかけられてセンサケーシング20内に取り付
けられる。このことは、絶縁層50,55と、コンタク
ト層40,45と、センサエレメント15とをセンサケ
ーシング20に取り付けた後、カバー60が圧力をかけ
られてセンサケーシング20に、例えば押し込み機によ
り載着されることにより実現される。これにより、構成
部分15,30,35,40,45,50,55はセン
サケーシング20内でプレロードをかけられる。センサ
エレメント15にプレロードをかけることにより、セン
サエレメント15は、例えば、吸気過程で生じるよう
な、内燃機関の燃焼室における負圧も検出することがで
きる。さらに、センサエレメント15の、反応特性は改
善される。特にコンタクト層40,45、接続コンタク
ト30,35、センサエレメント15が、プレロードを
かけられてセンサケーシング20内に取り付けられる
と、接続コンタクト30,35とコンタクト層40,4
5とを介してセンサエレメント15が良好に、殆どエラ
ーのなく接触することが保証される。In an advantageous configuration of the invention, the components of the sensor are preloaded and mounted in the sensor casing 20 as indicated by the double-headed arrows in the drawing. This means that, after the insulating layers 50 and 55, the contact layers 40 and 45, and the sensor element 15 are attached to the sensor casing 20, the cover 60 is pressed and mounted on the sensor casing 20 by, for example, a pusher. It is realized by doing. Thereby, the component parts 15, 30, 35, 40, 45, 50, 55 are preloaded in the sensor casing 20. By preloading the sensor element 15, the sensor element 15 can also detect a negative pressure in the combustion chamber of the internal combustion engine, for example, which occurs in the intake stroke. Furthermore, the reaction characteristics of the sensor element 15 are improved. In particular, when the contact layers 40, 45, the connecting contacts 30, 35, the sensor element 15 are preloaded and mounted in the sensor casing 20, the connecting contacts 30, 35 and the contact layers 40, 4
It is ensured via 5 and 5 that the sensor element 15 makes a good, almost error-free contact.
【0021】カバー60は、記載したように、圧力をか
けてセンサケーシング20に載着することができ、次い
でこのセンサケーシング20に例えば溶接される。この
場合、カバー60も、例えば金属により形成されてい
る。The cover 60 can be applied to the sensor casing 20 under pressure as described, and is then welded to the sensor casing 20, for example. In this case, the cover 60 is also made of metal, for example.
【0022】図示したように、センサケーシング20は
例えば、機能ユニット10とケーシング5との間に配置
することができる。図面によると、この場合、センサケ
ーシング20は、機能ユニット10の支持部25の領域
に配置されている。この場合、支持部25は、機能ユニ
ット10を装置1のケーシング5に固定するために働
く。支持部25は、例えば、機能ユニット10の肩部ま
たはいわゆる「フランジ肩部」であって良い。この場
合、有利な構成では、センサケーシング20は図示した
ように、機能ユニット10の支持部25に載置されてい
る。この場合、通常は、装置1のケーシング5は、機能
ユニット10の支持部25に固定するために縁曲げされ
る。センサケーシング20を取り付けるために、ケーシ
ング5は延長され、支持部25上ではなくて、センサケ
ーシング20の上方の支持部70上へと縁曲げされてい
てもよい。センサケーシング20が、不変に規定された
ジオメトリック的な寸法を有しているならば、ケーシン
グ5も不変に規定された長さだけ延長され、センサケー
シング20を装置1に組み付けることができる。この場
合、装置1のケーシング5は、センサエレメント15の
タイプとは無関係にジオメトリを適合させなければなら
ない。機能ユニット10は今や直接的にではなく、セン
サケーシング20を介して、装置1のケーシング5に固
定されている。As shown, the sensor casing 20 can be arranged, for example, between the functional unit 10 and the casing 5. According to the drawing, in this case the sensor casing 20 is arranged in the region of the support 25 of the functional unit 10. In this case, the support 25 serves to fix the functional unit 10 to the casing 5 of the device 1. The support 25 may be, for example, a shoulder of the functional unit 10 or a so-called “flange shoulder”. In this case, in an advantageous configuration, the sensor housing 20 is mounted on the support 25 of the functional unit 10 as shown. In this case, the casing 5 of the device 1 is usually bent to secure it to the support 25 of the functional unit 10. In order to mount the sensor casing 20, the casing 5 may be extended and curled onto the support 70 above the sensor casing 20 instead of on the support 25. If the sensor casing 20 has an invariably defined geometrical dimension, the casing 5 is also extended by an invariably defined length and the sensor casing 20 can be assembled to the device 1. In this case, the casing 5 of the device 1 must be geometrically adapted regardless of the type of sensor element 15. The functional unit 10 is now fixed to the casing 5 of the device 1 not directly but via the sensor casing 20.
【0023】機能ユニット10の、センサケーシング2
0とは異なる側で、機能ユニット10は、装置1のケー
シング5の支持部75上に載置されていて、これにより
装置1のケーシング5に堅固に固定されている。センサ
ケーシング20の支持部70上にある、装置1のケーシ
ング5の縁曲げ部は、図面では符号75で示されてい
る。Sensor casing 2 of functional unit 10
On the side different from 0, the functional unit 10 is mounted on the support 75 of the casing 5 of the device 1 and is thereby firmly fixed to the casing 5 of the device 1. The edging of the casing 5 of the device 1 on the support 70 of the sensor casing 20 is designated by the numeral 75 in the drawing.
【0024】センサエレメント15は例えば圧力センサ
として形成されていてよい。従ってセンサエレメント1
5は、内燃機関の燃焼室内のガス圧を検出し、このガス
圧を示す信号を測定値として評価ユニットに送ることが
できる。燃焼室内のガス圧により、ガス力65が燃焼室
側から、図面では下側から機能ユニット10へと加えら
れる。このガス力65は、センサエレメント15をも押
圧し、燃焼室内のガス圧に比例する電気的な信号に変換
される。この信号は、評価回路にさらに送られる。縁曲
げ部75は、ガス力65とは反対方向の対抗力を加え
る。この対抗力は、機能ユニット10とセンサケーシン
グ20とを、シリンダヘッドにねじ込まれた、装置1の
ケーシング5内に堅固に保持する。The sensor element 15 may be embodied as a pressure sensor, for example. Therefore, the sensor element 1
5 is able to detect the gas pressure in the combustion chamber of the internal combustion engine and send a signal indicative of this gas pressure as a measurement value to the evaluation unit. Due to the gas pressure in the combustion chamber, a gas force 65 is applied to the functional unit 10 from the combustion chamber side, in the drawing from below. The gas force 65 also presses the sensor element 15 and is converted into an electrical signal proportional to the gas pressure in the combustion chamber. This signal is further sent to the evaluation circuit. The edging portion 75 applies a counter force in the direction opposite to the gas force 65. This counterforce firmly holds the functional unit 10 and the sensor casing 20 in the casing 5 of the device 1 screwed into the cylinder head.
【0025】縁曲げ部75によりセンサケーシング20
に加えられた対抗力は、図面では符号80で示されてい
る。The edging portion 75 allows the sensor casing 20.
The counter-force applied to is designated by the numeral 80 in the drawings.
【0026】センサエレメント15は例えばピエゾセラ
ミックとして形成されていて良い。ガス力65は、燃焼
室のガス圧に比例しており、摺動力として、ピエゾセラ
ミックのセンサエレメントのセラミックに作用する。セ
ラミックへの摺動力は、これに比例する電気的な信号に
変換され、これにより電気的な信号も、燃焼室のガス圧
に比例している。電気的な信号は、測定信号として評価
回路に供給される。接続ラインが評価回路に通じるよう
に、さらに適当な切欠が縁曲げ部75に設けられなけれ
ばならない。接続ケーブルには、例えばプラスチック絶
縁体が設けられていて、従って、センサケーシング20
および装置1のケーシング5から電気的に絶縁されてい
る。装置1のケーシング5は有利には同様に金属的に形
成されていて、上述したように、基準電位もしくは車両
アース上に位置している。圧力センサとしてのセンサエ
レメント15は、即ち、記載したように、力測定の原
理、ここではガス力65の測定の原理に基づいている。The sensor element 15 can be designed, for example, as a piezoceramic. The gas force 65 is proportional to the gas pressure in the combustion chamber and acts on the ceramic of the piezoelectric ceramic sensor element as a sliding force. The sliding force on the ceramic is converted into an electric signal proportional thereto, so that the electric signal is also proportional to the gas pressure in the combustion chamber. The electrical signal is supplied to the evaluation circuit as a measurement signal. Further suitable cutouts must be provided in the bend 75 so that the connecting line leads to the evaluation circuit. The connecting cable is provided, for example, with a plastic insulator and therefore the sensor casing 20.
And electrically isolated from the casing 5 of the device 1. The casing 5 of the device 1 is likewise preferably made of metal and, as mentioned above, lies above the reference potential or the vehicle ground. The sensor element 15 as a pressure sensor is thus based on the principle of force measurement, as described, here of the gas force 65.
【0027】センサエレメント15は選択的には記載し
たように、ピエゾエレクトリック的に、又は誘導的に、
又は容量型に、又はひずみケージとして、又はこれに類
似のものとして形成されていてよい。The sensor element 15 is optionally piezoelectrically or inductively as described.
Alternatively, it may be formed capacitively, as a strain cage, or the like.
【0028】図示したように、センサケーシング20は
例えばリング状に形成することができる。この場合、リ
ングの内径は、支持部25の上方の機能ユニット10の
外径よりも大きい。従ってセンサケーシング20は上方
から機能ユニット10を介して支持部25まで押し込む
ことができ、こうして機能ユニット10を取り囲む。従
って機能ユニット10は、図示したように、上方および
下方でセンサケーシング20から突出している。As shown, the sensor casing 20 can be formed in a ring shape, for example. In this case, the inner diameter of the ring is larger than the outer diameter of the functional unit 10 above the support portion 25. Therefore, the sensor casing 20 can be pushed from above into the support 25 via the functional unit 10 and thus surround the functional unit 10. The functional unit 10 thus projects above and below the sensor casing 20 as shown.
【0029】しかしながら、機能ユニット10が上方に
対して支持部25によって閉鎖されていて、センサケー
シング20が上方で機能ユニット10に載置されていて
もよい。この場合、センサケーシング20の内径は、殆
ど0であってもよい。図示したようにセンサケーシング
20をリング状に形成した場合も、機能ユニット10が
上方に向かってセンサケーシング20を越えて突出して
いる必要はない。However, the functional unit 10 may be closed upward by the support portion 25, and the sensor casing 20 may be mounted on the functional unit 10 upward. In this case, the inner diameter of the sensor casing 20 may be almost zero. Even when the sensor casing 20 is formed in a ring shape as shown in the drawing, the functional unit 10 does not need to project upward beyond the sensor casing 20.
【0030】記載したように、装置1は点火プラグ、グ
ロープラグ、流入弁、流出弁、または噴射弁として形成
されていてよい。装置1を点火プラグとして形成する場
合、機能ユニット10が絶縁体として形成されていてよ
く、これによりセンサケーシング20は、点火プラグの
ケーシング5と絶縁体10との間に配置されている。絶
縁体はこの場合、有利にはセラミックにより形成されて
いて、接続ピンと、中心電極とを収容するために働く。
この中心電極は、燃焼室における燃料空気混合物に点火
するために必要である。As mentioned, the device 1 may be designed as a spark plug, a glow plug, an inlet valve, an outlet valve or an injection valve. If the device 1 is formed as a spark plug, the functional unit 10 may be formed as an insulator, whereby the sensor casing 20 is arranged between the casing 5 of the spark plug and the insulator 10. The insulator, in this case preferably made of ceramic, serves for accommodating the connecting pin and the center electrode.
This center electrode is necessary to ignite the fuel-air mixture in the combustion chamber.
【0031】センサケーシング20は、小さな寸法で形
成することができ、従って、装置1のケーシング5内の
所要構成スペースは僅かである。さらにこれにより、セ
ンサエレメント15を備えたセンサケーシング20の固
有振動数は高くなる。特に、ピエゾセラミックのまたは
ピエゾエレクトリックのセンサエレメントを使用する場
合は、簡単な構成に基づき安価に製造できる。センサケ
ーシング20のジオメトリックな寸法は、装置1のケー
シング5の延長により実現可能な、装置1の組み込みス
ペースに適合させることができる。センサエレメント1
5とセンサケーシング20とを装置1のケーシング5内
に取り付けることにより、別個のセンサエレメントをそ
こに取り付けるための燃焼室への付加的な孔は不要であ
る。構成部分15,30,35,40,45,50,5
5を備えたセンサケーシング20は、組み込まれる部分
として製造することができる。The sensor casing 20 can be formed with small dimensions, so that the space required for the construction within the casing 5 of the device 1 is small. Furthermore, this increases the natural frequency of the sensor casing 20 with the sensor element 15. In particular, when a piezoceramic or piezoelectric sensor element is used, it can be manufactured inexpensively due to its simple structure. The geometrical dimensions of the sensor casing 20 can be adapted to the installation space of the device 1, which can be realized by extension of the casing 5 of the device 1. Sensor element 1
By mounting 5 and the sensor casing 20 in the casing 5 of the device 1, no additional holes to the combustion chamber for mounting a separate sensor element therein are required. Components 15, 30, 35, 40, 45, 50, 5
The sensor casing 20 with 5 can be manufactured as an integrated part.
【0032】センサケーシング20がリング状に形成さ
れている場合に、センサエレメント15と、コンタクト
層40,45と、絶縁層50,55もリング状に形成さ
れている。センサエレメント15から送られる測定電圧
を受けるための接続コンタクト30,35は、例えばば
ねコンタクトとして形成することができ、図示したよう
に、センサエレメント15の内径に、センサエレメント
15が接触している。When the sensor casing 20 is formed in a ring shape, the sensor element 15, the contact layers 40 and 45, and the insulating layers 50 and 55 are also formed in a ring shape. The connecting contacts 30, 35 for receiving the measuring voltage sent from the sensor element 15 can be formed, for example, as spring contacts, the inner diameter of the sensor element 15 being in contact with the sensor element 15 as shown.
【0033】センサエレメント15をセンサケーシング
20にプレロードをかけて取り付けることにより、セン
サエレメント15は、力の分流が僅かな場合に高い精度
でガス圧65を検出できる。By mounting the sensor element 15 on the sensor casing 20 by preloading it, the sensor element 15 can detect the gas pressure 65 with high accuracy when the shunt of force is small.
【0034】本発明による装置は、ガス圧の経過とノッ
キング振動の経過とによって形成されている燃焼室内の
圧力信号の高周波数部分と低周波数部分とを、装置1の
内部におけるセンサエレメント15によって検出する簡
単かつ安価な手段である。装置1のケーシング5もしく
は装置1にセンサケーシング20が組み込まれているの
で、例えばセンサエレメントがこのような装置とシリン
ダヘッドとの間に組み込まれる場合には必要であるよう
な、装置1もしくはシリンダヘッドにおける構造的な変
化は必要ない。図示したように、センサケーシング20
の外径が、機能ユニット10の外径を実質的に越えてい
ない場合には、センサケーシング20は、記載したよう
な装置1のケーシング5の延長以外は、装置1のケーシ
ング5を特別に適合させることなしに装置1に組み込む
ことができる。センサケーシング20をリング状に形成
することによりさらに、センサケーシング20を装置1
に組み込むために、機能ユニット10のジオメトリを適
合させる必要はない。このことは、機能ユニット10
が、支持部25によって上方に向かって、減じられた外
径で、図示したように延長されている場合に当てはま
る。それ以外は、機能ユニット10に関して、装置1へ
のセンサケーシング20の組み込みのために適合させる
必要はない。図示の実施例では、ピエゾセラミックのセ
ンサエレメント15について説明されている。The device according to the invention detects the high and low frequency parts of the pressure signal in the combustion chamber, which are formed by the course of the gas pressure and the course of the knocking oscillation, by means of the sensor element 15 inside the apparatus 1. It's an easy and cheap way to do it. Since the casing 5 of the device 1 or the sensor casing 20 is incorporated in the device 1, the device 1 or the cylinder head is necessary, for example, if a sensor element is incorporated between such device and the cylinder head. No structural changes in are needed. As shown, the sensor casing 20
If the outer diameter of the device does not substantially exceed the outer diameter of the functional unit 10, the sensor casing 20 is specially adapted to the casing 5 of the device 1, except for the extension of the casing 5 of the device 1 as described. It can be integrated into the device 1 without being forced. By forming the sensor casing 20 in a ring shape, the sensor casing 20 is further provided with the device 1
There is no need to adapt the geometry of the functional unit 10 for integration into the. This means that the functional unit 10
, Is extended upwardly by the support 25 with a reduced outer diameter, as shown. Other than that, the functional unit 10 does not need to be adapted for the incorporation of the sensor casing 20 into the device 1. In the example shown, a piezoceramic sensor element 15 is described.
【図1】本発明による装置の横断面図の一部を示す図で
ある。1 shows a part of a cross-sectional view of a device according to the invention.
1 装置、 5 ケーシング、 10 機能ユニット、
15 センサエレメント、 20 センサケーシン
グ、 25 支持部、 30,35 接続コンタクト、
40,45 コンタクト層、 50,55 絶縁層、
60 カバー、65 ガス力、 70,75 支持
部、 80 対抗力1 device, 5 casings, 10 functional units,
15 sensor elements, 20 sensor casings, 25 support parts, 30, 35 connection contacts,
40,45 contact layer, 50,55 insulating layer,
60 cover, 65 gas power, 70,75 support, 80 counter force
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴェルナー ヘス ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト ツ ォルンドルファー シュトラーセ 23 (72)発明者 ウーヴェ カスナー ドイツ連邦共和国 メークリンゲン ヴェ ルナー−エグク−シュトラーセ 4 Fターム(参考) 3G019 KA01 KA28 KD17 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Werner Hess Federal Republic of Germany Orndorfer Strasse 23 (72) Inventor Uwe Kasner Germany, Meklingenwe Lunar-Egg-Strasse 4 F-term (reference) 3G019 KA01 KA28 KD17
Claims (11)
て、ケーシング(5)が設けられており、該ケーシング
(5)は、内燃機関を運転するための機能ユニット(1
0)の他に付加的に1つのセンサエレメント(15)を
支持している形式のものにおいて、 センサエレメント(15)を収容するためのセンサケー
シング(20)が設けられており、装置(1)の前記ケ
ーシング(5)がセンサケーシング(20)を支持して
いることを特徴とする、内燃機関を運転するための装
置。1. A device for operating an internal combustion engine, comprising a casing (5), which casing (5) is a functional unit (1) for operating the internal combustion engine.
0) in addition to one sensor element (15), a sensor casing (20) for accommodating the sensor element (15) is provided and the device (1) Device for operating an internal combustion engine, characterized in that said casing (5) of said carries a sensor casing (20).
ユニット(10)と前記ケーシング(5)との間に配置
されている、請求項1記載の装置。2. Device according to claim 1, wherein a sensor casing (20) is arranged between the functional unit (10) and the casing (5).
プラグまたは流入弁または流出弁または噴射弁として形
成されている、請求項1または2記載の装置。3. The device as claimed in claim 1, wherein the device (1) is embodied as a spark plug or glow plug, an inflow valve, an outflow valve or an injection valve.
ミックの絶縁体を有しており、センサケーシング(2
0)が装置(1)のケーシング(5)と絶縁体との間に
配置されている、請求項1から3までのいずれか1項記
載の装置。4. The functional unit (10) preferably has a ceramic insulator, the sensor housing (2).
Device according to any one of claims 1 to 3, wherein 0) is arranged between the casing (5) of the device (1) and the insulator.
5)の領域、特に、機能ユニット(10)の肩部または
フランジ肩部の領域に、装置(1)のケーシング(5)
に固定するために配置されている、請求項1から4まで
のいずれか1項記載の装置。5. The sensor casing (20) has a support (2).
In the area of 5), in particular in the area of the shoulder or flange shoulder of the functional unit (10), the casing (5) of the device (1).
5. The device according to any one of claims 1 to 4, which is arranged for fixing to.
ット(10)の支持部(25)上に載置されている、請
求項5記載の装置。6. Device according to claim 5, wherein the sensor casing (20) is mounted on a support (25) of the functional unit (10).
ット(10)をリング状に取り囲んでいる、請求項1か
ら6までのいずれか1項記載の装置。7. The device as claimed in claim 1, wherein the sensor housing encloses the functional unit in a ring shape.
センサエレメント(15)のための接続コンタクト(3
0,35)を有している、請求項1から7までのいずれ
か1項記載の装置。8. A sensor casing (20) is additionally provided,
Connecting contact (3) for the sensor element (15)
0, 35), the device according to any one of claims 1 to 7.
が、プレロードをかけられてセンサケーシング(20)
に取り付けられている、請求項1から8までのいずれか
1項記載の装置。9. At least a sensor element (15)
Is preloaded with sensor casing (20)
9. A device according to any one of claims 1 to 8 attached to the.
セラミック的に、またはピエゾエレクトリック的に、ま
たは誘導的に、または容量型に、またはひずみケージと
して形成されている、請求項1から9までのいずれか1
項記載の装置。10. The sensor element according to claim 1, wherein the sensor element (15) is embodied piezoceramic, piezoelectrically, inductively, capacitively or as a strain cage. Or 1
The device according to the item.
って形成されている、請求項1から10までのいずれか
1項記載の装置。11. The device according to claim 1, wherein the sensor housing (20) is made of metal.
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DE2002105819 DE10205819A1 (en) | 2002-02-13 | 2002-02-13 | Device for operating an internal combustion (IC) engine has a casing to support a sensor element alongside a functional unit for operating engine |
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