專利名稱：具有集成傳感器的汽缸蓋墊片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及內(nèi)燃機(jī)的汽缸蓋墊片。更特別地是，本發(fā)明涉及具有集 成傳感器例如壓力傳感器的內(nèi)燃機(jī)用多層金屬汽缸蓋墊片。
背景技術(shù)：
為了改善對內(nèi)燃機(jī)的控制，需要密切監(jiān)控內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的燃燒過程。特別是， 迫切需要監(jiān)控發(fā)生在內(nèi)燃機(jī)每個(gè)汽缸內(nèi)的燃燒過程(也就是，燃燒壓力、溫 度等等)。然而，由于在汽缸體或汽缸蓋內(nèi)結(jié)合傳感器的加工需要，與多個(gè)傳 感器、線束、連接器以及其他結(jié)合這些傳感器所需的項(xiàng)目有關(guān)的成本和包裝 相應(yīng)增加，因此無法更為有效地在每個(gè)汽缸內(nèi)結(jié)合這種傳感器特別是燃燒壓 力傳感器。
因?yàn)槠咨w墊片本身暴露于每一汽缸內(nèi)的燃燒過程中，故需要將燃燒傳 感器結(jié)合在汽缸蓋墊片內(nèi)，以避免為了提供通往每一汽缸內(nèi)發(fā)生的燃燒過程 的路徑，而需要在汽缸側(cè)壁或汽缸蓋上增加端口。同樣，也非常需要能夠通 過對當(dāng)前所采用的墊片結(jié)構(gòu)和制造這種墊片的技術(shù)進(jìn)行最小的改動(dòng)，即可將 燃燒傳感器及與其相連的任何所需的傳送信號線路結(jié)合在具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的多 層金屬汽缸蓋墊片內(nèi)。也很需要將一個(gè)或多個(gè)信號處理模塊結(jié)合在汽缸蓋墊 片內(nèi)，使得進(jìn)行處理之前原始傳感器信號的傳送距離最短，從而最小化有關(guān) 噪音和/或信號損耗的問題，同樣最小化對額外電路硬件例如線束和連接器的 需求。
因此，本發(fā)明的目的在于將燃燒傳感器結(jié)合在具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的多層金屬 汽缸蓋墊片內(nèi)。本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于將傳感器及與之連接的信號線路結(jié) 合在這種墊片的間隔層中。本發(fā)明更進(jìn)一步的目的在于將信號處理模塊結(jié)合 在一體式汽缸蓋/傳感器組件中
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的多層金屬墊片，該多層金屬墊片內(nèi)設(shè)有與 其燃燒汽缸口相結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)燃燒傳感器。該傳感器及其所連接的傳送 信號線路容置于所述墊片的一個(gè)或多個(gè)間隔層內(nèi)。本發(fā)明的墊片可任意結(jié)合 一個(gè)或多個(gè)信號處理或調(diào)節(jié)模塊。
本發(fā)明的多層墊片包括設(shè)有至少一個(gè)燃燒汽缸口的第一金屬間隔層，該 第一金屬間隔層在其第一面上設(shè)有第一傳感器容置部分，該第一傳感器容置 部分一端通向所述燃燒汽缸口 ，反向端通向從所述第一傳感器容置部分向外 延伸的第一溝道部分。該墊片還包括第二面上設(shè)有至少一個(gè)燃燒汽缸口的第 二金屬間隔層，該第二金屬間隔層內(nèi)設(shè)有第二傳感器容置部分，該第二傳感 器容置部分一端通向所述燃燒汽缸口 ，反向端通向從所述第二傳感器容置部 分向外延伸的第二溝道部分；其中所述第一傳感器容置部分和第二傳感器容
置部分以及所述第一溝道部分和第二溝道部分分別為配合結(jié)構(gòu)，并在所述第 一面和所述第二面接觸配合時(shí)同時(shí)形成傳感器容置部和信號線路通道。本發(fā) 明還包括容置于所述傳感器容置部內(nèi)的傳感器，該傳感器適于產(chǎn)生指示燃燒 汽缸內(nèi)部環(huán)境狀況的傳感器信號。本發(fā)明還包括設(shè)于所述信號線路通道中的 信號傳送線路，該信號傳送線路適于傳送來自所述傳感器的傳感器信號。
根據(jù)本發(fā)明，所述傳感器還包括密封件，該密封件適于密封與所述燃燒 汽缸開口連接的內(nèi)燃機(jī)燃燒汽缸內(nèi)的燃燒氣體，以防止該燃燒氣體泄漏進(jìn)入 所述傳感器容置部和所述信號線路通道。
根據(jù)本發(fā)明，所述傳感器可包括壓力傳感器、溫度傳感器或一集成的壓 力傳感器和溫度傳感器，同樣也可包括任何需要用于監(jiān)控內(nèi)燃機(jī)燃燒過程的 其他適合的傳感器?？稍谒鰤|片的每一燃燒汽缸口結(jié)合一個(gè)或多個(gè)相同或 不同類型的傳感器。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選所述墊片還包括至少一個(gè)金屬密封層，該金屬密封層 設(shè)有至少一個(gè)燃燒汽缸口以及至少一個(gè)圍繞所述燃燒汽缸口的密封面。優(yōu)選 所述密封層、第一金屬間隔層和第二金屬間隔層由鋼制成。
在上述實(shí)施方式的一個(gè)替代實(shí)施例中，結(jié)合一傳感器安裝模塊并將該傳 感器安裝模塊與所述第一間隔層和所述第二間隔層至少之一連接，所述傳感 器安裝在所述傳感器安裝模塊內(nèi)的傳感器容置部中。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于將傳感器結(jié)合在具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的多層金屬墊片中。其進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在于將傳感器直接暴露于汽缸內(nèi)的燃燒過程中，特別是與沒有 直接將傳感器暴露于汽缸和汽缸內(nèi)相應(yīng)燃燒過程中的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)相比。本 發(fā)明還具有無論是容置傳感器或者設(shè)置與傳感器相連的信號線路，均無需設(shè) 置額外的專用層即可將傳感器和傳感器信號線路結(jié)合于墊片中的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā) 明更進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在于不僅將傳感器和信號線路結(jié)合于墊片內(nèi)，還將信號處 理或調(diào)節(jié)模塊結(jié)合于墊片內(nèi)。
相應(yīng)地，本發(fā)明還包括制造上述類型的用于內(nèi)燃機(jī)的多層金屬墊片的方 法。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)還在于該用于制造內(nèi)部結(jié)合有一體式傳感器和信號線路的 多層金屬墊片的方法，對于當(dāng)前所采用的制造傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的多層金屬墊片的方 法和裝置， 一般只需進(jìn)行相對較小的改動(dòng)。


為了更清楚地說明本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳 細(xì)描述，其中
圖1是本發(fā)明多層金屬墊片的第一實(shí)施例的俯視圖； 圖2是圖1中的墊片的側(cè)視圖； 圖3是圖1中區(qū)域3的放大圖4是沿圖3中4-4線的剖視圖； 圖5是沿圖3中5-5線的剖視圖6a和6b是圖示實(shí)施例的第一間隔層和第二間隔層的配合面的平面圖； 圖7a和7b是第一間隔層和第二間隔層的配合面形成其各自溝道部分后 的平面圖8是由第一間隔層和第二間隔層構(gòu)成的組件的俯視圖9是沿圖8中9-9線的剖視圖，展示了本發(fā)明方法的各方面；
圖IO是本發(fā)明多層金屬墊片的第二實(shí)施例的俯視圖11是圖10中的墊片的側(cè)視圖12是圖10中的區(qū)域12的放大圖13是沿圖12中13-13線的剖視圖14是沿圖12中14-14線的剖視圖15a和15b是圖示實(shí)施例的第一間隔層和第二間隔層的配合面的平面圖16a和16b是第一間隔層和第二間隔層的配合面形成其各自溝道部分 后的平面圖17是由第一間隔層和第二間隔層構(gòu)成的組件的俯視圖；以及 圖18是沿圖17中17-17線的剖視圖，展示了本發(fā)明方法的各方面。
具體實(shí)施例
參考圖1-5，展示了本發(fā)明多層金屬墊片20的一個(gè)實(shí)施例。在該圖示實(shí) 施例中，墊片20包括上密封層22、下密封層24、第一間隔層26和第二間隔 層28。墊片20包括至少一個(gè)燃燒口30。在該圖示實(shí)施例中，墊片20設(shè)有兩 個(gè)燃燒汽缸口30。墊片20也可具有各種其他開口。這些開口可包括與各種 流道(圖未示)例如冷卻液流動(dòng)或進(jìn)/排氣循環(huán)通道連接的開口，螺栓孔32， 最好還有其他結(jié)合特定汽缸體和/或汽缸蓋設(shè)計(jì)所需的開口。墊片20還于其 上設(shè)有與燃燒汽缸口 30連接的一個(gè)或多個(gè)傳感器34。該傳感器34設(shè)于傳感 器容置部36內(nèi)，該傳感器容置部36由第一間隔層26的第一面39上形成的 第一傳感器容置部分38與第二間隔層28的第二面41上形成的第二容置部分 40配合形成。傳感器34連接有相應(yīng)信號傳送線路42，該信號傳送線路42 容置于信號線路通道44中，該信號線路通道44由第一間隔層26上形成的第 一溝道部分46和第二間隔層28上形成的第二溝道部分48配合形成。信號傳 送線路42依次與信號處理或調(diào)節(jié)模塊50連接。
盡管任何適合的金屬墊片材料可用于制造上密封層22、下密封層24、第 一間隔層26和第二間隔層28時(shí)，優(yōu)選采用各種鋼成分。根據(jù)應(yīng)用不同，每 層采用的材料，包括鋼成分可以不同，也可以相同。這些層也可結(jié)合各種已 知涂層，包括各種聚合體涂層，以增強(qiáng)墊片20的性能以及預(yù)定密封面的密封 能力。上密封層22和下密封層24為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可結(jié)合許多己知凹陷或凸出 圖案，例如浮凸裝飾54和56。浮凸裝飾56由與汽缸口 30連接的密封面構(gòu) 成。第一間隔層26和第二間隔層28優(yōu)選為平坦的，除了與傳感器容置部分 和溝道部分的形成有關(guān)的特征外，未設(shè)有凹陷或浮凸裝飾或者其他類似密封 面的特征，對此將進(jìn)一步進(jìn)行說明。傳感器34可為適于感測燃燒過程的一個(gè)或多個(gè)方面的任何類型的傳感 器，包括溫度傳感器、壓力傳感器、溫度/壓力組合傳感器，但由于內(nèi)燃機(jī)控
制的許多方面均與燃燒壓力有關(guān)，故優(yōu)選傳感器34為壓力傳感器。雖然可采
用許多已知類型的壓力傳感器和壓力感測技術(shù)中的任一種，因需要最小化間 隔層的厚度(例如，近似幾個(gè)毫米或更小)，故需要最小化傳感器的尺寸。因 此，優(yōu)選各種類型的壓電或纖維光學(xué)壓力傳感器，例如美國密歇根州普利茅
斯的Optrand公司制造的微型高溫壓力傳感器，該壓力傳感器的直徑大約為 1.7mm。設(shè)計(jì)傳感器34和傳感器容置部36的尺寸及形狀，以在將墊片20插 入汽缸蓋和汽缸體的配合面之間并被壓縮，例如通過緊固汽缸蓋螺栓進(jìn)行壓 縮時(shí)，提供燃燒汽缸口 30和傳感器容置部36或信號線路通道44之間的密封, 從而防止內(nèi)燃機(jī)燃燒汽缸內(nèi)產(chǎn)生的燃燒氣體溢入密封層，并保持墊片20的完 整性。本發(fā)明墊片20總的未壓縮厚度為2.0-2.5mm。然而，相信本發(fā)明墊片 20可以實(shí)現(xiàn)大約1.0-1.5mm的總厚度。
每一信號傳送線路42可包括任何適于傳送傳感器輸出信號的信號線路 媒介，例如導(dǎo)線、光纖或其他信號線路裝置，所述傳感器輸出信號可為模擬 或數(shù)字輸出信號。對于某些類型的傳感器，可以采用信號線路通道自身作為 波導(dǎo)，從而使得該信號線路通道自身成為傳輸傳感器信號的媒介?？稍O(shè)計(jì)信 號傳送線路42的尺寸和形狀，使其能夠滑動(dòng)地插入信號線路通道44。
信號處理或調(diào)節(jié)模塊50可為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)或多個(gè)微處理器、信號 調(diào)節(jié)電子電路、信號緩沖器和其他己知的信號處理元件。信號處理或調(diào)節(jié)模 塊適于接收來自傳感器34的傳感器信號，并向與內(nèi)燃機(jī)連接的裝置如汽車內(nèi) 部所設(shè)的一個(gè)或多個(gè)控制器提供一個(gè)或多個(gè)輸出信號，例如通過連接器52 向所述控制器提供輸出信號。模塊50可用于調(diào)節(jié)傳感器信號，例如通過信號 的放大，使其被向前傳送以進(jìn)行下一步處理或者經(jīng)處理以將原始傳感器輸出 信號轉(zhuǎn)換為處理信號形式(例如，將模擬傳感器電壓輸出信號轉(zhuǎn)換為模擬或 數(shù)字壓力輸出)。信號處理或調(diào)節(jié)模塊還可包括熱屏蔽，以保護(hù)該模塊50， 使其避免在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行期間受到汽缸蓋墊片區(qū)域超高溫的影響。該熱屏蔽可 結(jié)合冷卻流體提供的主動(dòng)熱排出或者通過如熱反射屏蔽提供的被動(dòng)熱排出。
作為上述實(shí)施例的替代方式，多層墊片20可省略密封層(如同可以增加 不同數(shù)量和組合的如上所述或其他已知結(jié)構(gòu)的密封層一樣)，并可描述為設(shè)有至少一個(gè)燃燒汽缸口 30的第一金屬間隔層26，該第一間隔層26設(shè)有形成于 其第一面39上的第一傳感器容置部分38，該第一傳感器容置部分38的一端 58通向燃燒汽缸口 30，反向端60則通向從第一傳感器容置部分38向外延伸 的第一溝道部分46。墊片20還包括第二金屬間隔層28，該第二金屬間隔層 28于其第二面41上形成有至少一個(gè)燃燒汽缸口 30。該第二金屬間隔層28 內(nèi)設(shè)有第二傳感器容置部分40，該第二傳感器容置部分40的一端62通向燃 燒汽缸口 30，反向端64通向從第二傳感器容置部分40向外延伸的第二溝道 部分48。第一傳感器容置部分38和第二傳感器容置部分40以及第一溝道部 分46和第二溝道部分48分別為配合結(jié)構(gòu)，在第一面39和第二面41相互接 觸配合時(shí)，同時(shí)形成傳感器容置部36和信號線路通道44。作為該實(shí)施例的 替代方式，墊片20還可以包括容置于傳感器容置部36內(nèi)的傳感器34以及置 于信號線路通道44內(nèi)的信號傳送線路42，其中該傳感器34適于產(chǎn)生指示燃 燒氣缸內(nèi)部環(huán)境狀況如燃燒壓力的傳感器信號，信號傳送線路42適于在內(nèi)燃 機(jī)運(yùn)行期間的燃燒過程中傳送來自傳感器34的傳感器信號。在這種替代方式 中，信號處理模塊50還可通過物理或者機(jī)械連接方式例如螺釘、螺栓或者其 他普通扣件連接至第一間隔層26或第二間隔層28至少之一。使用時(shí)，信號 處理模塊50也將通過信號傳送線路42連接，以與傳感器34進(jìn)行信號通信。 盡管該替換方式是針對單一燃燒汽缸口和傳感器描述，可以理解，該替換方 式亦可應(yīng)用于設(shè)有多個(gè)燃燒汽缸口和相應(yīng)多個(gè)傳感器34和傳感器信號線路 42的墊片20。也可以理解該替換方式可應(yīng)用于相同或不同類型的多個(gè)傳感器 34與相連的多個(gè)信號傳送線路42組合在單一燃燒汽缸口 30中。對于所提供 的實(shí)施例和替代實(shí)施例而言，傳感器容置部36可垂直于燃燒汽缸口 30的周 邊，也可與燃燒汽缸口 30的周邊形成一個(gè)銳角或鈍角。進(jìn)一步可以理解，由 第一溝道部分46和第二溝道部分48構(gòu)成的信號線路通道44可以通往其各自 間隔層中任何需要的部位，例如信號處理模塊50 (如果使用)或者墊片20 的外緣或表面。在后一種情況下，可根據(jù)所選傳送媒介，優(yōu)選將信號傳送線 路延伸超出所述外緣或表面(圖未示)，與一適當(dāng)連接器(圖未示)相連。
相應(yīng)地，本發(fā)明還包括一種制造用于內(nèi)燃機(jī)的多層金屬墊片20的方法 100。該方法包括如下步驟制造設(shè)有至少一個(gè)燃燒汽缸口的第一金屬間隔層 26;制造設(shè)有至少一個(gè)燃燒汽缸口 30的第二金屬間隔層28;在第一金屬間隔層26的第一面39上形成第一傳感器容置部分38和從該第一傳感器容置部 分38向外延伸的第一溝道部分46，該第一傳感器容置部分38的一端58通 向燃燒汽缸口，反向端60通向第一溝道部分46;在第二金屬間隔層28的第 二面41上形成第二傳感器容置部分40和從該第二傳感器容置部分40向外延 伸的第二溝道部分48，該第二傳感器容置部分40的一端62通向燃燒汽缸口 30，反向端64通向第二溝道部分48;其中第一傳感器容置部分38和第二傳 感器容置部分40以及第一溝道部分46和第二溝道部分48分別為配合結(jié)構(gòu)， 并適于在第一金屬間隔層26和第二金屬間隔層28通過第一面39和第二面 41的接觸配合組裝在一起時(shí)，同時(shí)各自配合形成傳感器容置部36和信號線 路通道44;以及，通過將第一面39和第二面41接觸配合，組裝第一金屬間 隔層26和第二金屬間隔層28。進(jìn)一步地，該方法還優(yōu)選包括在傳感器容置 部36內(nèi)安裝傳感器34、在信號線路通道44中安裝信號傳送線路42的步驟。 此外，該方法可包括將信號處理模塊50連接至第一金屬間隔層26和第二金 屬間隔層28至少之一的步驟，其中信號處理模塊50適于利用信號傳送線路 42接收來自傳感器34的傳感器信號。
圖6A和6B舉例說明了制造設(shè)有至少一個(gè)燃燒汽缸口的第一金屬間隔層 26(圖6A)和制造設(shè)有至少一個(gè)燃燒汽缸口 30的第二金屬間隔層28(圖6B) 的步驟。這些間隔層可由鋼板制成，其制造過程可采用己知方法實(shí)現(xiàn)，以形 成墊片外緣并制造所需開口，例如燃燒口 30和螺栓孔開口 32。這類已知方 法例如采用一個(gè)或多個(gè)模具進(jìn)行沖壓或打孔、激光切割或各種加工方法包括 放電加工(EDM)。
圖7A和7B舉例說明了在第一金屬間隔層26的第一面39上形成第一傳 感器容置部分38和從該第一傳感器容置部分38向外延伸的第一溝道部分46 的步驟(圖7A)，該第一傳感器容置部分38的一端58通向燃燒汽缸口，反 向端60通向第一溝道部分46;以及，在第二金屬間隔層28的第二面41上 形成第二傳感器容置部分40和從該第二傳感器容置部分40向外延伸的第二 溝道部分48的步驟(7B)，該第二傳感器容置部分40的一端62通向燃燒汽 缸口30，反向端64通向第二溝道部分48;其中第一傳感器容置部分38和第 二傳感器容置部分40以及第一溝道部分46和第二溝道部分48分別為配合結(jié) 構(gòu)，并適于在第一金屬間隔層26和第二金屬間隔層28通過第一面39和第二面41的配合接觸組裝在一起時(shí)，分別各自配合形成傳感器容置部36和信號 線路通道44。該傳感器容置部分38、 40和溝道部分46、 48可分別通過已知 的在金屬板上形成溝道的方法，包括壓印加工、機(jī)械加工或化學(xué)蝕刻，形成 于第一面39和第二面41上。然而，所選的方法須不會(huì)影響各間隔層的平面 度，特別是配合面的平面度。
圖8舉例說明了通過將第一面39和第二面41配合接觸來組裝第一金屬 間隔層26 (圖7A)和第二金屬間隔層28 (圖7B)的步驟。該組裝步驟優(yōu)選 包括將所述間隔層相互固定連接，例如通過鉚接、焊接、在凹結(jié)合、巻邊、 粘合或其他類似連接手段或方法固定連接。
在將所述間隔層組裝后，該方法還可包括在傳感器容置部36內(nèi)安裝傳感 器34和在信號線路通道44中安裝信號傳送線路42的步驟。在安裝傳感器 34和信號傳送線路42之前，將其相互連接，以適于在二者之間進(jìn)行信號傳 送，^^者先將信號線路單獨(dú)安裝而后連接至傳感器。該安裝過程可手工實(shí)現(xiàn) 或采用預(yù)編程的自動(dòng)裝置或其他機(jī)電或機(jī)械輔助設(shè)備、夾具或其他裝置實(shí)現(xiàn)。
除安裝傳感器和信號線路的步驟外，該方法還可包括將信號處理或調(diào)節(jié) 模塊50連接至第一金屬間隔層26和第二金屬間隔層28至少之一的步驟，其 中信號處理或調(diào)節(jié)模塊50適于利用信號傳送線路42接收來自傳感器34的傳 感器信號。這一過程可通過任何適合的連接手段或方法包括焊接、粘合、卡 扣例如螺栓或螺釘?shù)鹊龋瑏韺?shí)現(xiàn)。
圖9舉例說明了形成具有第一傳感器容置部分38和第二傳感器容置部分 40的傳感器容置部36的方法。在此側(cè)中，如方塊100所示，第一溝道部分 46和第二溝道部分48分別形成于第一面39和第二面41上，其長度延伸至 燃燒汽缸口 30。 一旦第一間隔層26和第二間隔層28組裝在一起形成信號線 路通道44，由第一傳感器容置部分38和第二傳感器容置部分40構(gòu)成的傳感 器容置部36在一獨(dú)立操作中形成，例如通過將鉸刀或鉆插入信號線路通道 44鄰接燃燒口 30的部分。如方塊200所示，優(yōu)選傳感器容置部36為截頭圓 錐狀。該形狀很適于傳感器34的插入以及保持燃燒口30、傳感器容置部36 的其余部分以及信號線路通道44之間的密封。如方塊300所示，可從燃燒汽 缸口 30沿箭頭70方向插入傳感器34。
圖10-18舉例說明了本發(fā)明墊片的第二實(shí)施例，以及制作該墊片的方法。該第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的主要差別在于傳感器容置部36形成于分離式
傳感器模塊35中，而不是如對上述實(shí)施例的描述，在第一間隔層26和第二 間隔層28上形成傳感器容置部36。在該實(shí)施例中，在制成隔離層并形成具 有第一溝道部分46和第二溝道部分48的信號線路通道44后，將具有傳感器 容置部36的傳感器模塊35與所述間隔層分離地成形并連接至所述間隔層。 對于相同的特征，圖10-18采用與前述實(shí)施例相同的編號方式。
在該實(shí)施例中，用于內(nèi)燃機(jī)的多層金屬墊片20包括設(shè)有至少一個(gè)燃燒汽 缸孔30的第一金屬間隔層26，該第一金屬間隔層26具有一端74通向燃燒 汽缸口 30而反端76通向第一溝道部分46的第一槽72。所述第一溝道部分 46形成于從第一槽72延伸出的第一金屬間隔層26的第一面39上。墊片20 還包括設(shè)有至少一個(gè)燃燒汽缸孔30的第二金屬間隔層28，該第二金屬間隔 層28具有一端80通向燃燒汽缸口 30而反端82通向第二溝道部分48的第二 槽78。所述第二溝道部分48形成于從第一槽78延伸出的第二金屬間隔層28 的第二面41上。第一槽72和第二槽78以及第一溝道部分46和第二溝道部 分48分別為配合結(jié)構(gòu)，并在第一面39和第二面41接觸配合時(shí)，同時(shí)形成傳 感器模塊槽84 (圖17)和信號線路通道44。墊片20還包括連接至第一金屬 間隔層26和第二金屬間隔層28至少之一的傳感器模塊35。傳感器模塊35 內(nèi)形成有傳感器容置部36，該傳感器容置部36—端86通向燃燒汽缸口，第 二端88通向信號線路通道。墊片20還包括容置于傳感器容置部36內(nèi)的傳感 器34和置于信號線路通道44內(nèi)的信號傳送線路42，其中傳感器34適于產(chǎn) 生指示燃燒汽缸內(nèi)部環(huán)境狀況的傳感器信號，信號傳送線路42適于傳送來自 傳感器34的傳感器信號。
在該實(shí)施例中，制造墊片20的方法包括如下步驟制造設(shè)有至少一個(gè)燃 燒汽缸口 30的第一金屬間隔層26，該第一間隔層26具有一端74通向燃燒 汽缸口 30的第一槽72;制造設(shè)有至少一個(gè)燃燒汽缸口 30的第二金屬間隔層 28，該第二間隔層28具有一端80通向燃燒汽缸口 30的第二槽78;在第一 金屬間隔層26的第一面39上形成第一溝道部分46，該第一溝道部分46通 向第一槽72并從該第一槽72向外延伸；在第二金屬間隔層28的第二面41 上形成第二溝道部分48，該第二溝道部分48通向第二槽78并從該第二槽78 向外延伸；第一槽72和第二槽78以及第一溝道部分46和第二溝道部分48分別為配合結(jié)構(gòu)，并適于在第一金屬間隔層26和第二金屬間隔層28通過第 一面39和第二面41的配合接觸組裝在一起時(shí)，分別各自配合形成傳感器模 塊槽84和信號線路通道44;通過將第一面39和第二面41配合接觸，組裝 第一金屬間隔層26和第二金屬間隔層28;以及，將傳感器模塊35連接至第 一金屬間隔層26和第二金屬間隔層28至少之一，該傳感器模塊35內(nèi)形成一 傳感器容置部36，該傳感器容置部36的一端86通向燃燒汽缸口 30，第二端 88通向信號線路通道。在信號線路通道44中安裝傳感器34和信號線路42 的步驟與前述在先實(shí)施例連接信號處理模塊50的步驟類似。
圖18舉例說明了一系列步驟，這些步驟與前面對于圖9中方塊100、200、 300的描述類似，但分別指示為方塊100'、 200'和300'，用于在將傳感器模 塊35與第一金屬間隔層26和第二金屬間隔層28至少之一連接后，在傳感器 模塊35中形成傳感器容置部36。傳感器模塊35的連接可通過任何已知的將 金屬模塊連接至金屬板組件的方法實(shí)現(xiàn)，例如焊接或采用各種類型的粘合劑， 例如環(huán)氧型粘合劑。
很明顯，根據(jù)以上描述可以對本發(fā)明做各種修改和改變。因此，可以理 解，除上述特定實(shí)施例外，本發(fā)明可在其權(quán)利要求范圍內(nèi)實(shí)施。本發(fā)明由權(quán) 利要求限定。
權(quán)利要求
1、一種用于內(nèi)燃機(jī)的多層金屬墊片，包括第一金屬間隔層，其上設(shè)有至少一個(gè)燃燒汽缸口，該第一金屬間隔層在其第一面上設(shè)有第一傳感器容置部分，該第一傳感器容置部分一端通向所述燃燒汽缸口，反向端通向從所述第一傳感器容置部分向外延伸的第一溝道部分；第二金屬間隔層，其第二面上設(shè)有至少一個(gè)燃燒汽缸口，該第二金屬間隔層內(nèi)設(shè)有第二傳感器容置部分，該第二傳感器容置部分一端通向所述燃燒汽缸口，反向端通向從所述第二傳感器容置部分向外延伸的第二溝道部分；其中所述第一傳感器容置部分和第二傳感器容置部分以及所述第一溝道部分和第二溝道部分分別為配合結(jié)構(gòu)，并在所述第一面和所述第二面接觸配合時(shí)同時(shí)形成傳感器容置部和信號線路通道；傳感器，容置于所述傳感器容置部內(nèi)并適于產(chǎn)生指示燃燒汽缸內(nèi)部環(huán)境狀況的傳感器信號；以及信號傳送線路，設(shè)于所述信號線路通道中并適于傳送來自所述傳感器的傳感器信號。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的墊片，其特征在于，所述傳感器包括密封件，該密 封件適于密封與所述燃燒汽缸開口連接的內(nèi)燃機(jī)燃燒汽缸內(nèi)的燃燒氣體，并 防止該燃燒氣體泄漏進(jìn)入所述傳感器容置部和所述信號線路通道。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的墊片，進(jìn)一步包括至少一個(gè)金屬密封層，該金屬密 封層設(shè)有至少一個(gè)燃燒汽缸口和至少一個(gè)接近該燃燒汽缸口的密封面。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的墊片，其特征在于，所述傳感器包括壓力傳感器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的墊片，其特征在于，所述傳感器包括溫度傳感器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的墊片，其特征在于，所述傳感器包括壓力傳感器和 溫度傳感器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的墊片，其特征在于，所述信號傳送線路選自金屬導(dǎo) 體、光纖或波導(dǎo)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的墊片，其特征在于，所述第一金屬間隔層和所述第 二金屬間隔層由鋼制成。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的墊片，進(jìn)一步包括信號處理模塊，該信號處理模塊 與所述第一金屬間隔層和所述第二金屬間隔層至少之一連接，該信號處理模 塊適于與所述傳感器進(jìn)行信號通信并利用信號傳送線路接收來自所述傳感器 的傳感器信號。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的墊片，進(jìn)一步包括與所述信號處理模塊連接的熱屏蔽。
11、 一種用于內(nèi)燃機(jī)的多層金屬墊片，包括第一金屬間隔層，其上設(shè)有至少一個(gè)燃燒汽缸口，該第一金屬間隔層具 有第一槽，該第一槽一端通向所述燃燒汽缸口，反向端通向所述第一金屬間 隔層第一面上形成的第一溝道部分，該第一溝道部分從所述第一槽延伸出；第二金屬間隔層，其上設(shè)有至少一個(gè)燃燒汽缸口，該第二金屬間隔層具 有第二槽，該第二槽一端通向所述燃燒汽缸口，反向端通向所述第二金屬間隔層第二面上形成的第二溝道部分，該第二溝道部分從所述第二槽延伸出； 其中所述第一槽和第二槽以及所述第一溝道部分和第二溝道部分分別為配合 結(jié)構(gòu)，并在所述第一面和第二面接觸配合時(shí)同時(shí)形成傳感器模塊槽和信號線 路通道；傳感器模塊，與所述第一金屬間隔層和所述第二金屬間隔層至少之一連 接，該傳感器模塊內(nèi)設(shè)有傳感器容置部，該傳感器容置部一端通向所述燃燒 汽缸口，第二端通向所述信號線路通道；傳感器，容置于所述傳感器容置部內(nèi)并適于產(chǎn)生指示燃燒汽缸內(nèi)部環(huán)境 狀況的傳感器信號；以及信號傳送線路，設(shè)于所述信號線路通道中并適于傳送來自所述傳感器的 傳感器信號。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的墊片，其特征在于，所述傳感器包括密封件，該 密封件適于密封與所述燃燒汽缸開口連接的內(nèi)燃機(jī)燃燒汽缸內(nèi)的燃燒氣體， 并防止該燃燒氣體泄漏進(jìn)入所述傳感器容置部和所述信號線路通道。
13、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的墊片，進(jìn)一步包括至少一個(gè)金屬密封層，該金屬 密封層設(shè)有至少一個(gè)燃燒汽缸口和至少一個(gè)接近該燃燒汽缸口的密封面。
14、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的墊片，其特征在于，所述傳感器包括壓力傳感器。
15、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的墊片，其特征在于，所述傳感器包括溫度傳感器。
16、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的墊片，其特征在于，所述傳感器包括壓力傳感器 和溫度傳感器。
17、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的墊片，其特征在于，所述信號傳送線路選自金屬導(dǎo)體、光纖或波導(dǎo)。
18、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的墊片，其特征在于，所述第一金屬間隔層和所述 第二金屬間隔層由鋼制成。
19、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的墊片，進(jìn)一步包括信號處理模塊，該信號處理模 塊與所述第一金屬間隔層和所述第二金屬間隔層至少之一連接，該信號處理 模塊適于與所述傳感器進(jìn)行信號通信并利用信號傳送線路接收來自所述傳感 器的傳感器信號。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的墊片，進(jìn)一步包括與所述信號處理模塊連接的熱 屏蔽°
21、 一種制造用于內(nèi)燃機(jī)的多層金屬墊片的方法，包括下列步驟 制造設(shè)有至少一個(gè)燃燒汽缸口的第一金屬間隔層； 制造設(shè)有至少一個(gè)燃燒汽缸口的第二金屬間隔層；在所述第一金屬間隔層的第一面上形成第一傳感器容置部分和從該第一 傳感器容置部分向外延伸的第一溝道部分，所述第一傳感器容置部分一端通 向所述燃燒汽缸口，反向端通向所述第一溝道部分；在所述第二金屬間隔層的第二面上形成第二傳感器容置部分和從該第二 傳感器容置部分向外延伸的第二溝道部分，所述第二傳感器容置部分一端通 向所述燃燒汽缸口，反向端通向所述第二溝道部分；其中所述第一傳感器容 置部分和第二傳感器容置部分以及所述第一溝道部分和第二溝道部分分別為 配合結(jié)構(gòu)，并適于在所述第一金屬間隔層與所述第二金屬間隔層通過所述第 一面和所述第二面的配合接觸組裝在一起時(shí)，同時(shí)各自配合形成傳感器容置 部和信號線路通道；以及通過將所述第一面和所述第二面配合接觸，組裝所述第一金屬間隔層和 所述第二金屬間隔層。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，進(jìn)一步包括下列步驟 將一傳感器安裝于所述傳感器容置部內(nèi)，將一信號線路安裝于所述信號線路通道內(nèi)。
23、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，進(jìn)一步包括下列步驟將一信號處理模塊與所述第一金屬間隔層和所述第二金屬間隔層至少之 一連接，其中所述信號處理模塊適于利用信號傳送線路接收來自所述傳感器 的傳感器信號。
24、 一種制造用于內(nèi)燃機(jī)的多層金屬墊片的方法，包括下列步驟制造設(shè)有至少一個(gè)燃燒汽缸口的第一金屬間隔層，該第一金屬間隔層具有一端通向所述燃燒汽缸口的第一槽；制造設(shè)有至少一個(gè)燃燒汽缸口的第二金屬間隔層，該第二金屬間隔層具 有一端通向所述燃燒汽缸口的第二槽；在所述第一金屬間隔層的第一面上形成第一溝道部分，該第一溝道部分 通向所述第一槽并從該第一槽向外延伸；在所述第二金屬間隔層的第二面上形成第二溝道部分，該第二溝道部分 通向所述第二槽并從該第二槽向外延伸；其中所述第一槽和第二槽以及所述 第一溝道部分和第二溝道部分分別為配合結(jié)構(gòu)，并適于在所述第一金屬間隔 層與所述第二金屬間隔層通過所述第一面和所述第二面的配合接觸組裝在一 起時(shí)，同時(shí)各自配合形成傳感器模塊槽和信號線路通道；通過將所述第一面和所述第二面配合接觸，組裝所述第一金屬間隔層和 所述第二金屬間隔層；以及將所述傳感器模塊槽中的傳感器模塊連接至所述第一金屬間隔層和所述 第二金屬間隔層至少之一，該傳感器模塊內(nèi)設(shè)傳感器容置部，該傳感器容置 部一端通向所述燃燒汽缸口，第二端通向所述信號線路通道。
25、 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，進(jìn)一步包括下列步驟 將一傳感器安裝于所述傳感器容置部內(nèi)，將一信號線路安裝于所述信號線路通道內(nèi)。
26、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，進(jìn)一步包括下列步驟 將一信號處理模塊與所述第一金屬間隔層和所述第二金屬間隔層至少之一連接，其中所述信號處理模塊適于利用信號傳送線路接收來自所述傳感器 的傳感器信號。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的多層金屬墊片，具有一個(gè)或多個(gè)集成傳感器，例如壓力傳感器。該傳感器設(shè)于該墊片上的燃燒汽缸口中。優(yōu)選在墊片的每一燃燒汽缸口內(nèi)設(shè)置一個(gè)傳感器。該墊片還可包括一體式傳感器信號調(diào)節(jié)模塊。本發(fā)明還提供一種制造該墊片的方法，包括在墊片的間隔層內(nèi)形成必要的傳感器容置部和信號線路通道。
文檔編號F01L1/46GK101553646SQ200580046193
公開日2009年10月7日 申請日期2005年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月8日
發(fā)明者丹尼爾·J·維拉爾迪 申請人:費(fèi)德羅-莫格爾公司