CN101208560B - 杆形预热塞 - Google Patents

Abstract

一种杆形预热塞(1)，用于插入到空气压缩式、自燃式内燃机的燃烧室中。其中杆形预热塞(1)具有插入到壳体(4)中的连接元件(15)和与壳体(4)相连的加热体(2)。此加热体(2)一方面与连接元件(15)电气性相连，另一面与壳体(4)电气性相连。此外还有设置在壳体(4)内部的电路板(25)，其一方面与连接元件(15)电气性相连，另一方面与壳体(4)电气性相连。在电路板(25)上还可以设置使在壳体(4)内部不受周围环境影响的构件。

Description

杆形预热塞

技术领域

本发明涉及一种布置在内燃机燃烧室中的杆形预热塞。本发明特别涉及的是一种用于空气压缩式自燃式内燃机的杆形预热塞。

背景技术

由DE 19844347A1已知一种安放在燃烧室中的陶瓷杆形预热塞。这种已知的杆形预热塞具有陶瓷加热装置，其一方面与壳体，另一方面与接线柱导电地相连。通过在接线柱上施加电压，对陶瓷加热装置进行加热，从而使流经加热装置的空气变热。

由DE 19844347A1已知的杆形预热塞的缺点是，只有在结合了与杆形预热塞相适应的控制装置时，才可能实现可靠的运转。此适配必须由受过培训的专业人员完成。此外在进行适配时还必须参照数据库或类似的东西，因为杆形预热塞可制成具有不同的运转特征数据的许多可能的变型。因此特别在车间里或功能检测时还存在这样的危险，即由于不恰当的运转会在加热装置上出现过高的电流，损伤或毁坏加热体的材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种杆形预热塞，其具有壳体、至少部分插入到壳体中的连接元件和与壳体相连的加热体，其中加热体一方面与连接元件电气性相连，另一方面与壳体电气性相连，其中设置有电路板，该电路板设置在壳体内部并且该电路板一方面与连接元件电气性相连，另一方面与壳体电气性相连，在壳体的内部设置包围一个圆柱形的接触件和一个弹性元件的第一紧固套、包围所述连接元件的第二和第三紧固套以及一个中空圆柱形的压紧元件，使得所述电路板被机械地固定在第二和第三紧固套之间，其中圆柱形的接触件通过弹性元件与加热体的第二导电层实现电气性接触，第一紧固套的一端顶接在第二紧固套的一端上，中空圆柱形的压紧元件压紧在第三紧固套的远离第二紧固套的一端上。

该杆形预热塞具有的优点是，通过电路板使主动元件和被动元件都能安装在杆形预热塞的壳体内部，以实现超过对杆形预热塞进行的一般运转的功能。因此可简化杆形预热塞的操作，也可防止错误运转对杆形预热塞的损坏，和/或把此杆形预热塞用于额外的功能。这些设置在壳体内部的元件都不会受周围环境的损坏。

电路板以有利的方式在壳体轴线的方向上定向。此外还有利的是，电路板在壳体轴线方向上是平坦构成的。其优点是，电路板可节省空间地集成在杆形预热塞的壳体中。因此也可以避免此杆形预热塞比传统杆形预热塞的结构更大。

有利的是，电路板具有环状的基体，其包围着连接元件。此连接元件既可用来接触电路板，也可用来接触加热体，因此可以减少用来构造杆形预热塞所需的零件数量。基体可例如构造成中空圆柱形状。

有利的是，电路板具有第一弹性接触元件和第二弹性接触元件，前者与壳体建立电气连接，后者与连接元件建立电气连接。弹性接触元件可例如通过弹性圈、卡紧环和/或弹性接触薄片构成。从而可实现安全可靠的接触。此外这种接触的好处是，可简单地通过连接元件，特别是接线柱来推动电路板，从而简化杆形预热塞的安装。

电路板可容纳一个或多个构件，特别是半导体元件。因此可设置锡焊连接和/或焊线连接。特别的是，电路板可具有限压元件，其限定了可在加热体上施加的电压，以防止在杆形预热塞工作时损坏加热体。特别是在保养、维修或类似情况下会出现这样的危险，即由于粗心或缺乏了解而进行错误的操作，尤其是错误的检测操作，而可能会对杆形预热塞造成损坏。通过限压元件可十分有效地限制杆形预热塞的工作电压，以实现可靠的保护，不遭受可能的损坏。可替代或可选的是，电路板还可以具有一个或多个传感元件。通过传感元件可例如进行电阻测量，其可推断出杆形预热塞的功能可靠性和瞬间的工作条件。因此可实现内燃机的可靠运转，其中还可以直接示出并找到可能的故障。因此也可大大简化内燃机的保养。也可预先避免由于错误的检测而对有效的杆形预热塞的损坏。

为保护构件、焊线连接部和其它设置在电路板上的元件，电路板上可以设置有包围了构件、焊线连接部和其它构件的保护材料。

附图说明

在下面的描述中借助附图详细说明了本发明的优选实施例。其中：

图1按本发明的杆形预热塞的实施例的一示意性轴向剖视图；

图2本发明第一优选实施例中的杆形预热塞的电路板；

图3本发明第二优选实施例中的杆形预热塞的电路板。

具体实施方式

图1示出了杆形预热塞1的一实施例的示意图。此杆形预热塞1可特别设计成用于空气压缩式、自燃式内燃机的杆形预热塞1。杆形预热塞1的加热体2在运转时以其燃烧室侧的端部3至少部分伸进内燃机的燃烧室中。对于预燃室式发动机和涡流室式发动机，此加热体2可伸进预燃室或涡流室中；对于直接喷油式发动机，此加热体则伸进发动机的燃烧室中。按本发明的杆形预热塞1也适用于其它的应用情况。

杆形预热塞1具有壳体4，其优选由金属材料构成。在此壳体4上具有外螺纹5，杆形预热塞1借助它可拧在内燃机或类似物体的孔口中。杆形预热塞1的陶瓷加热体2具有第一导电层6、第二导电层7和设置在导电层6、7之间的、隔离电的绝缘层8。在燃烧室侧的端部3上，导电层6、7通过加热元件9相互连接在一起。

在加热体2远离燃烧室的端部10上，导电层6、7和绝缘层8构成了环状的、圆柱形的隆起，其用来把加热体2固定在壳体4上。此外还设置有导电的密封件11，第一导电层6可通过它与壳体4相连。此外，此密封件11还相对于燃烧室把杆形预热塞1的壳体4内部密封起来。

此外，杆形预热塞1具有构造成接线柱15的连接元件15，其部分地导入到壳体4中。在杆形预热塞1远离燃烧室的端部16上，连接元件15与连接装置17相连。其可与导线相连。通常此壳体4是接地的(0V)，因此可以在连接装置17上相对于地面施加工作电压。连接元件15具有圆柱形的接触件18，其通过弹性元件19与加热体2的第二导电层7实现电气性接触。通过设置在导电层6、7上的接触元件，可实现对第一导电层6和第二导电层7的可选接触，其中加热体2剩下的表面至少部分可设置有绝缘层。通过在连接装置17上施加工作电压，则在加热体2上也加载了工作电压，从而对加热体2燃烧室侧的端部3上的加热元件9进行了加热，以使流经加热体2的空气变热。

此外在壳体4内部设置有：包围接触件18和弹性元件19的紧固套20、逐段包围连接元件15的紧固套21、逐段包围连接元件15的紧固套22。紧固套20一方面紧贴着加热体2远离燃烧室的端部10，另一方面紧贴着紧固套21。此外还设置有电绝缘的密封元件23，其把连接装置17与壳体4机械地连在一起，并确保在壳体4远离燃烧室的端部16范围内的密封。此外还设置有中空圆柱形的压紧元件24，其借助连接装置17可插入到壳体4的内腔中。

在紧固套21、22之间设置有电路板25，其通过紧固套21、22机械地固定住。通过压紧元件24可在杆形预热塞1的使用寿命内确保一定的预紧。此电路板25一方面与连接元件15电气性接触，另一方面与壳体4电气性接触。通过导电的接触元件、层或其它元件可直接实现这种电气性接触。因此在连接装置17上施加工作电压时，除了加热体2外，工作电压也会加载在电路板25上。

在制造杆形预热塞1时，电路板25可通过连接元件15推入到杆形预热塞的壳体4中。通过例如由陶瓷构成的紧固套20、21、22和压紧元件24，在冲压杆形预热塞1时实现电路板25的固定。通过壳体4的密封可以给电路板5以及安装在电路板5上的零件可靠的保护。因此在壳体4中受保护的零件可设置在内燃机燃烧室的附近。

下面借助图2和3进一步描述电路板25。

图2示出了本发明第一优选实施例中的杆形预热塞1的电路板25。已描述的元件在这个附图和其它所有的附图中都规定了相一致的标记，从而省去了重复的描述。

图2中示出的电路板25具有基体30，其可由不同的绝缘材料构成，这些材料要具有足够的强度和耐热性。此基体30例如可由陶瓷、塑料或微混合物材料(mikrohybrid)构成。在所示的实施例中基体30构造成环状。但此基体30也可具有其它的形状，例如有棱角的形状，特别是六角或八角的形状。相应地，基体30的中间缺口31也可以是有棱角的形状，来代替示出的圆柱形状。此缺口31与连接元件15的几何形状相一致。

在电路板25的基体30上设置有多个构件32、33、34，它们通过导线部段35a、35b、35c相接触。导线部段35a与接触元件36处于电气性相连。此外，导线部段35d与接触元件37相连。接触元件36指向基体30的缺口31并稍稍伸进此缺口31中。当电路板25的基体30推到连接元件15上时，就在接触元件36和连接元件15之间构成了电气性连接，所述接触元件36是有弹性的。接触元件37从电路板25的基体30朝外稍稍突出，因此当把电路板25的基体30插入到壳体4中时，就在接触元件37和杆形预热塞1的壳体4内壁之间构成电气性连接。此接触元件37也同样构造成有弹性的。因此在杆形预热塞1的安装状态下，导线部段35d通过接触元件37是接地的。导线部段35a通过接触元件36与连接装置17相连，因此当在杆形预热塞1上施加工作电压时，在图2中串联的构件32、33、34就实现了加载。通过构件32、33、34可例如达到电压界限，其限定了在杆形预热塞1上施加的电压的上限。此外通过构件32、33、34可获得杆形预热塞1的运转参数，例如加热体2，特别是加热元件9的瞬时电阻。

为确保电路板25的基体30的对中设置，并确保与壳体4的可靠接触，还设置了另外的弹性元件38a、38b、38c，它们都分别从基体30稍稍朝外伸出，在杆形预热塞1的安装状态下紧贴着壳体4的内壁。此外还设置有弹性元件39a、39c、39c，它们都分别稍稍伸进基体30的缺口31中，并确保电路板25与连接元件15置中且可靠的连接。为进一步改善所述的电气性接触及机械连接，还设置有弹性圈40，其用额外的弹力对接触元件36和弹性元件39a、39b、39c进行加载。从而确保在杆形预热塞1的使用寿命内的可靠运转。

图3示出了本发明第二优选实施例中的杆形预热塞1的电路板25的透视图。在此实施例中描述了构件32，其一方面通过导线部段35a与接触元件36电气性相连，另一方面通过导线部段35d与接触元件37电气地相连。在基体30端面41的整个面上施加了保护材料42，其也围住了安装在基体30上的构件32。为简化描述，图3中只部分示出了此保护材料42。此保护材料42也设置在接触元件36、37和导线部段35a和35d的范围内，因此此保护材料42的结构是环状的。构件32因此受到保护材料42可靠地保护。此构件32也可构造成无壳体的构件，特别是无壳体的半导体。构件32也可例如设计为限制器元件32。为此构件32可包含有齐纳二极管，必要时包含电阻。

电路板25是以杆形预热塞的轴线43的方向来定向的，其中轴线43在图3中通过点划线示出。此外电路板25在轴线43的方向上是平坦的。这就是说，基体30和保护材料42都是平坦的，因此不必显著增大杆形预热塞1，就可把电路板25装进壳体4中。

本发明并不限于所描述了实施例。特别地，图2和3中所示的结构的组合也是可能的。

Claims (10)

1.杆形预热塞(1)，其具有壳体(4)、至少部分插入到壳体(4)中的连接元件(15)和与壳体(4)相连的加热体(2)，其中加热体(2)一方面与连接元件(15)电气性相连，另一方面与壳体(4)电气性相连，其中设置有电路板(25)，该电路板(25)设置在壳体(4)内部并且该电路板(25)一方面与连接元件(15)电气性相连，另一方面与壳体(4)电气性相连，其特征在于，在壳体(4)的内部设置包围一个圆柱形的接触件(18)和一个弹性元件(19)的第一紧固套(20)、包围所述连接元件(15)的第二和第三紧固套(21、22)以及一个中空圆柱形的压紧元件(24)，使得所述电路板(25)被机械地固定在第二和第三紧固套(21、22)之间，其中圆柱形的接触件(18)通过弹性元件(19)与加热体(2)的第二导电层(7)实现电气性接触，第一紧固套(20)的一端顶接在第二紧固套(21)的一端上，中空圆柱形的压紧元件(24)压紧在第三紧固套(22)的远离第二紧固套(21)的一端上。

2.按权利要求1的杆形预热塞，其特征在于，电路板(25)是在壳体(4)的轴线(43)的方向上定向的。

3.按权利要求2的杆形预热塞，其特征在于，电路板(25)在壳体(4)的轴线(43)方向上构造成平的结构。

4.按权利要求1至3中任一项所述的杆形预热塞，其特征在于，电路板(25)具有环状的基体(30)，其围住了连接元件(15)。

5.按权利要求4的杆形预热塞，其特征在于，基体(30)构造成中空圆柱形。

6.按权利要求1至3中任一项所述的杆形预热塞，其特征在于，电路板(25)具有与壳体(4)建立电气连接的第一弹性接触元件(37)和与连接元件(15)建立电气连接的第二弹性接触元件(36)。

7.按权利要求1至3中任一项所述的杆形预热塞，其特征在于，电路板(25)具有至少一个限压元件(32、33、34)，其限定了可施加在加热体(2)上的电压。

8.按权利要求1至3中任一项所述的杆形预热塞，其特征在于，电路板(25)具有至少一个传感元件(32、33、34)。

9.按权利要求1至3中任一项所述的杆形预热塞，其特征在于，电路板(25)具有保护材料(42)，其围住至少一个安装在电路板(25)上的构件(32)。

10.按权利要求1所述的杆形预热塞，其特征在于，所述的杆形预热塞是用于空气压缩式的自燃式的内燃机的杆形预热塞(1)。

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