CN101103231A - 火花塞头及相应的压电压力传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一预热火花塞(2)，其包括安装于管状元件(8)内部的一压力传感器，且所述压力传感器在所述管状元件(8)内由支撑零件保持。所述支撑零件通过管状元件内壁的塑性变形(52)在管状元件(8)内得以保持。

Description

火花塞头及相应的压电压力传感器

技术领域

[01]  本发明涉及一预热火花塞头以及用于在所述头部内使用的压电压力传感器。

[02]  众所周知，在内燃机内，特别是狄塞尔(Diesel)内燃机内，压力传感器被合并在预热火花塞上。所述传感器能测量发动机内部的压力。对这一压力的了解能更好地控制所述发动机燃烧的进程。因此能够更好地掌握所述发动机的功效，一方面减少汽化时的消耗，另一方面减少污染物的排放。

[03]  预热火花塞通常包括一管状主体，其在外表面具有一螺纹部位，能使其固定在气缸盖头部一相应的镗孔内。所述主体的一部分位于燃烧室内部，另一部分位于所述燃烧室外部。燃烧室内部部分带有一内部具有加热电极的指杆。所述加热电极通过一穿过火花塞管状主体的芯线输电。发动机外部部分也被称为火花塞头部。在所述火花塞头部的位置，芯线被连接在电源上。压力传感器也通常被设置在所述火花塞头部。

背景技术

[04]  为了安装所述压力传感器，申请人已经知道--虽然还未由其公开--把所述传感器设置于预热火花塞主体上为此而设的槽内。与加热电极所嵌指杆相反的一端上具有一螺丝孔，压力传感器因此通过带螺纹螺母的运用被固定在槽内。在压电类型的压力传感器另一个表面上，压力传感器通过电绝缘元件的作用安设在一支撑零件上，且一垫片把预热火花塞的指杆与支撑零件相连。因此，压力传感器通过螺母被固定，且垫片通过支撑零件(以及电绝缘元件)的作用来传输由相应内燃室内压力施加在压力传感器上的应力。

[05]  所述组装方案的缺点首先表现在需要进行大量加工，特别是在火花塞主体上的预热火花塞头部。

[06]  在预热火花塞及其压力传感器进行组装的同时，各种不同的元件都被运用，且在组装最后带外螺纹的螺母被安装完成。于是，值得注意的是，偶尔很难获得压电压力传感器良好的预加应力。所述预加应力特别取决于制造中的公差以及材料的粗糙度。

[07]  因此，本发明的目的在于提供一传感器组装方式，其能够减少所述缺点，特别是能够降低成本，且能更好地掌握施加在压力传感器上的预加应力。

发明内容

[08]  为此，本发明提出包括一压力传感器的预热火花塞，所述压力传感器被安装在一管状元件内部，且通过所述管状元件内一支撑零件而获得保持。

[09]  根据本发明，支撑零件通过管状零件内壁的塑性变形被保持在管状零件内。

[10]  以这一方式，相对于支撑零件被用螺丝固定的方式或者通过一螺丝零件固定的方案，有可能将减少安设压力传感器的加工工序。事实上，压力传感器上不需要任何螺纹。而且，管状元件内壁的变形，有可能更好地掌握施加在传感器上的应力。最终，为实现用以保持支撑零件的塑性变形，将不需要进行任何旋转，且因此预热传感器内部的零件将不会产生旋转。

[11]  在本发明的一种实施方式中，支撑零件通过模压成形保持。

[12]  为了更好地保持支撑零件，更有利地，所述支撑零件在其周边至少一部分区域具有一锥台形表面，截锥较大直径的底面指向压力传感器。

[13]  一种更有利的实施方式规定，压力传感器为压电传感器，其包括一安装作在两个接触元件之间的压电元件，且所述压电元件呈环状，在其圆周上具有一过渡平面。所述方案可令压力传感器表面获得最优化，而无需改变接收压力传感器的槽座内壁。在所述实施方式中，压电元件与接触元件例如基本横向设置于管状元件内，每一个接触元件在其周边具有一衔接舌片体，所述衔接舌片体相对于管状元件基本呈纵向伸展，且面向压电元件的过渡平面设置。

[14]  在根据本发明所述的预热火花塞内，管状元件可以包括一基本为圆柱形的内壁。

[15]  接收压力传感器的管状元件可以为一管状主体，通常被称为火花塞主体，其使得预热火花塞固定在内燃机气缸盖上。然而，还可以涉及另一种零件，其包括用于接收压力传感器的一槽座。

[16]  当压力传感器被安装在火花塞主体上，而后者以螺丝固定在气缸盖上且包含一为简化螺丝固定和拧下方式而呈六角形横截面的握持区域时，用于保持支撑零件的塑性变形可以例如在握持区域附近实现。

[17]  本发明还涉及一内燃机，特别是狄塞尔式内燃机，其特征在于所述内燃机至少包括一如上所述的预热火花塞。

[18]  最终，本发明还提出一压力传感器在预热火花塞头部的组装方法，其中，传感器被安置在形状合适的凹槽内，由一支撑零件支撑保持。

[19]  根据本发明，由一接收传感器与支撑零件的槽座内壁的塑性变形实现支撑零件的保持。

附图说明

[20]  本发明更有利的细节将在以下根据附属示意图的描述更好地体现出来，其中，

[21]  图1示出了本发明前面例举的预热火花塞的纵剖面图，

[22]  图2示出了根据本发明的预热火花塞的侧面图，

[23]  图3示出了图2中火花塞被按比例放大的俯视图，和

[24]  图4示出了图2和图3中带有一相应支撑零件的火花塞压电传感器按比例放大的透视图。

具体实施方式

[25]  图1示出了一先于本发明的预热火花塞模型纵剖面图(本权利要求书最初提交时还未发表)。所述火花塞包括一压力传感器，从而能够测量发动机汽缸内的压力。所述预热火花塞2以传统的方式被安装在一狄塞尔式发动机4内，更精确的是装在所述发动机的气缸盖6内。它包括一主体8、一指杆10、一芯线12以及一压力传感器14。

[26]  主体8适合用螺钉固定在发动机4上。为此，气缸盖6包括一气缸镗孔，其穿过并流入所述发动机的内燃室。主体8在外表面具有一螺纹16，与汽缸盖6上的螺丝孔相对应。当火花塞安装在发动机4中时，主体8的一部分向发动机内部伸展，也就是朝向内燃室伸展，与此同时，另一部分则向发动机外部伸展。主体8为管状形状，可以用例如钢材制作。

[27]  在所述的实施方式中(图1)，指杆10被安装在管状主体8内部，且在收缩时获得调节，并凸出于内燃室内部。所述指杆10含有一加热电极(未示出)。芯线12被用于为所述电极提供电能，且经由指杆10延伸到主体8上与凸出的指杆10相反的一端，穿过主体8。所述芯线12因此通过一未示出的方式被连接在输电导线上。

[28]  压力传感器14被设置成用于测量相应的内燃室压力。在图1所示的实施方式中，所述压力传感器14包括一压电元件18，被安置于两个触头元件20之间，以电导体材料实现。传感器自己则通过电绝缘元件22与预热火花塞2的其它部分保持绝缘。

[29]在所述的实施方式中，压力传感器14还通过一支撑零件24支靠在主体8上。压力传感器14通过其上表面与主体8相连接，且支撑指杆10，从而使对所述指杆施加的压力使之压靠主体8上。为此，压力传感器14支靠一垫片38，所述垫片38被安设在指杆10上且设置于主体8上。

[30]  使压力传感器14压靠所述指杆10(通过垫片38与支撑零件24)以及与主体8的连接是通过一带外螺纹38的螺母获得保证。所述螺母显然不与芯线12接触，却与在主体8上为接收传感器14而设的槽座48的侧壁46内表面上一螺丝孔相协作。

[31]  本发明提出一压力传感器14不同的固定方式。图2示出了根据本发明所述的一预热火花塞的外表面。所述火花塞在纵剖面图上呈例如与图1所示几乎相似的结构。当然，这里还可以设计火花塞的其它任何结构。

[32]  在以下描述中，与图1表现的火花塞元件相似的本发明的所述火花塞元件将被标示同样的标记。此外，预热火花塞被认为是定向的，且其头部特别包括处于高位的压力传感器，而位于发动机内部的所述火花塞指杆则被认为处于低位。

[33]  本发明所述的火花塞还具有一与图1中槽座48相同的槽座48。一第二支撑零件50将位于压力传感器14上。所述第二支撑零件将关闭槽座48的开放上表面。在图1的实施方式中，所述槽座48的关闭通过一带外螺纹的螺母得以保证，所述螺母还为压电传感器用作支撑零件，第二支撑零件50通过模压成形保持。当进行模压操作时，槽座48的侧壁46材料上的变形将用于限制第二支撑零件50。在图2中，可以注意到印迹52来自于模压。

[34]  正如图2所示，预热火花塞的主体8在其头部具有一横截面为六边形的握持区域54。所述握持区域54被用于在气缸盖6上对预热火花塞螺紧和拧开。

[35]  图2所示预热火花塞的头部在其底部包括一六边形握持区域54。在所述握持区域上方，所述预热火花塞头部具有一圆柱形外周表面。因此，模压成形被实现在所述握持区域54底部的圆柱形区域内。

[36]  在此处示出的预热火花塞实施方式中，压电压力传感器通常呈环形形状，(为芯线12的通过规定一中心螺母)，其周边具有一过渡平面56。压电元件18、接触元件20以及第二支撑零件50也呈带有一过渡平面56的环形形状。

[37]  接触元件20和压电元件18被横向设置于接收所述元件的槽座48内。每一个接触元件20带有一衔接舌片体58，所述舌片体垂直于相应的接触元件20的平面伸展开。所述衔接舌片体58因此相对于槽座48纵向伸展，且基本与芯线12平行。如图3所示，在压力传感器14中设置一过渡平面56，能令压力传感器14位于槽座48内，而无需为了衔接舌片体58的通过而在所述槽座的侧壁46内设置一切口或其它。

[38]  正如图4所示，第二支撑零件50呈略微锥台形形状。所述第二支撑零件50的内表面直径，也就是指向压力传感器14的表面，略微大于所述第二支撑零件50外表面的直径。当进行模压时，侧壁46将至少部分符合所述锥台形状，且这就令所述第二支撑零件50完美固定在槽座48内。

[39]  比起用螺丝固定压力传感器(图1的情况)，把传感器安置在其槽座内，然后在槽座侧壁变形前，通过一支撑零件覆盖槽座，从而限制住支撑零件，且因此限制住压力传感器，这样的方式十分有利。

[40]  首先，预热火花塞相应的加工成本将基本上获得降低。事实上，在接收压力传感器的槽座内不再需要形成螺丝孔。组装也获得便利，这就令组装成本得以降低。

[41]  比起图1所示的预热火花塞，在根据本发明的预热火花塞中，当传感器所处的槽座将被关闭时，能更方便地控制施加在压力传感器上的预加应力。当所述槽座通过一螺母被关闭时，施加在所述螺母上的力偶被调节，从而获得压力传感器上的应力。根据零件生产的公差与粗糙度，因此很难在如此进行固定的传感器上保证负载电荷。本发明提出的方案能更好地掌握所述电荷。

[42]  最终，当带外螺纹的螺母获得设置时，预热火花塞内部的不同零件产生转动。当然，根据本发明，如上所述的预热火花塞将不再存在所述缺点。

[43]  本发明不仅限于上面所描述的实施方式，所述实施方式仅以非局限性的方式举例。它还涉及到一定行业范围内所有的实施变型。

[44]  因此，本发明可以特别被应用在包含一压力传感器的预热火花塞的多种结构之中。

[45]  当压力传感器被安装在预热火花塞主体内时，这里提出的程序可以被应用，而当传感器被安装在另一零件的槽座内时，它也可以被应用。

Claims (10)

1.预热火花塞(2)，其包括一压力传感器(14)，所述压力传感器(14)被安装在一管状元件(8)内部，且通过一支撑零件(50)保持在所述管状元件(8)内，

其特征在于，所述支撑零件(50)通过所述管状零件内壁(46)的塑性变形被保持在所述管状零件(8)内。

2.按照权利要求1所述的预热火花塞，其特征在于，所述支撑零件(50)通过模压成形方式得以保持。

3.按照权利要求1或2所述的预热火花塞，其特征在于，所述支撑零件(50)至少在其周边的一部分区域上具有一锥台形表面，该截锥的较大直径的底面朝向所述压力传感器(14)。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的预热火花塞，其特征在于，所述压力传感器(14)为一压电传感器，其包括一安装在两个接触元件(20)之间的压电元件(18)；且所述压电元件(18)呈环状，在其圆周上具有一过渡平面(56)。

5.按照权利要求4所述的预热火花塞，其特征在于，所述压电元件(18)与所述接触元件(20)基本横向设置于所述管状元件(8)内；每一个所述接触元件(20)在其周边具有一衔接舌片体(58)，所述衔接舌片体相对于所述管状元件(8)基本呈纵向地伸展；且所述衔接舌片体(58)面向所述压电元件(18)的过渡平面(56)布置。

6.按照权利要求1至5中任一项所述的预热火花塞，其特征在于，所述管状元件(8)包括一基本为圆柱形的内壁。

7.按照权利要求1至6中任一项所述的预热火花塞，其特征在于，接收所述压力传感器(14)的管状元件(8)为一管状主体(8)，该管状主体(8)使所述预热火花塞(2)固定在一内燃机气缸盖(6)上。

8.按照权利要求7所述的预热火花塞，其特征在于，所述管状元件(8)由螺丝固定在所述气缸盖(6)上，且包含一为简化螺丝固定和拧下方式而呈六角形横截面的握持区域(54)；并且，用于保持所述支撑零件(50)的塑性变形可在所述握持区域(54)附近实现。

9.内燃机，特别是狄塞尔式发动机，其特征在于，所述内燃机至少包括一按照权利要求1至8中任一项所述的预热火花塞(2)。

10.压力传感器(14)在预热火花塞(2)头部的组装方法，其中，所述传感器(14)被安置在形状合适的一槽座(48)内，然后借助于一支撑零件(50)得以保持，

其特征在于，由接收所述传感器(14)和所述支撑零件(50)的槽座(48)的壁(46)的塑性变形实现所述支撑零件(50)的保持。

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