CN101946128A - 压力测量电热塞 - Google Patents

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M·豪斯纳
C·波蒂耶
R·埃勒特
A·马托
F·佩希霍尔德
B·拉斯特
J·魏森巴赫尔
H·霍本
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
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Abstract

本发明涉及一种用于柴油发动机的电热塞，具有包括用于旋入柴油发动机的螺纹孔中的外螺纹(2)的电热塞本体(1)，在电热塞本体(1)中可轴向位移并且从电热塞本体(1)中延伸出来的加热棒(3)，用于测量作用在加热棒(3)上的燃烧室压力的压力测量装置(7)，以及布置在电热塞本体(1)和加热棒(3)之间的密封膜(5)。根据本发明，由全氟弹性体制成的环形或套筒形减振器(6)布置在电热塞本体(1)和加热棒(3)之间以衰减加热棒(3)的径向振动。

Description

压力测量电热塞
技术领域
本发明涉及具有权利要求1的前序部分中给出的特征的电热塞。
背景技术
这种类型的电热塞可从DE 10 2004 044 727 A1中得知，并且包括用于测量燃烧室压力的压力测量装置，并且因此这种类型的电热塞也被称为压力测量电热塞。
在根据DE 10 2004 044 727 A1而已知的电热塞的情况下，伸缩管形式的金属密封膜布置在电热塞本体和加热棒之间；金属密封膜防止燃烧气体通过电热塞外壳逸出燃烧室。金属密封膜可以容易地承受燃烧室中的燃烧气体的温度，并且确保加热棒的良好的轴向活动性，从而使燃烧室压力能够经由加热棒传递到压力测量装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用电热塞更精确地测量燃烧室压力的方式。
根据本发明，该问题是通过具有权利要求1中的特征的电热塞解决的。本发明的有利改进是从属权利要求的主题。
在本发明的范围内，认识到可利用压力测量装置测量燃烧室压力的精确性受到电热塞的固有振荡的限制。假定环形或套筒形减振器布置在电热塞本体和加热棒之间，则电热塞的径向作用的固有振荡可以得到衰减，从而提高测量精确性。有利地，减振器可以用于衰减固有振荡并将固有振荡朝向被激励的容易度更低的较高频率转移，并因此具有更小的振荡幅度。
由全氟弹性体构成的减振器具有良好的耐温性和有利的低摩擦系数。因此，加热棒在电热塞外壳中的轴向活动性几乎根本不会被这样的减振器削弱。全氟橡胶是尤其非常适合的。非常适合的全氟橡胶在市场上可买到，名为Kalrez。
在根据本发明的电热塞的情况下，在1kHz至20kHz的特别显著的频率范围中，特别是3kHz至5kHz的频率范围中，具有径向幅度的固有振荡可以得到衰减并朝更高频率转移。
减振器优选地被设计为O型圈。令人惊讶地，加热棒的固有振荡可以利用这样的简单措施明显地得到衰减。减振器优选地布置成从燃烧室观察时位于密封膜的后方，并因此受到密封膜的保护而免于直接暴露于热燃烧气体。密封膜优选地由金属构成并且可以设计为例如伸缩管式(bellows-type)密封元件或波纹管式密封元件。
可以通过使减振器位于固有振荡的波腹点上而特别高效地衰减固有振荡。减振器优选地位于最强径向作用谐波的波腹点上。令人惊讶地，这典型地是第三或第四固有振荡，从而因为减振器作用在第三或第四固有振荡的波腹点上，使加热棒的径向振荡运动能够特别高效地得到衰减。
优选地，减振器围绕加热棒的收缩部分。加热棒因此在收缩部分的两侧中的任一侧比在收缩部分本身具有更大的厚度。有利地，减振器的位置因此可以容易地指定。收缩部分优选地在一侧由相对于加热棒的纵向倾斜地延伸的环形表面限定。以这种方式，减振器可以容易地滑到位置上。在其另一侧，收缩部分优选地由与加热棒的纵向垂直地延伸的环形表面限定。该垂直的环形表面有利地形成减振器的止动部。对于倾斜表面而言优选的是位于收缩部分的更靠近加热棒的一端的一侧。
加热棒优选地由至少两个减振器围绕。该措施具有放大衰减效果的优点。特别地，可以通过利用多个减振器来高效地衰减不同的固有振荡。减振器优选地位于径向作用谐波的两个最强波腹点上。
在本发明的范围内，加热棒被理解为不仅指其靠近燃烧室的一端的加热部分，而且指在外壳管中延伸至压力测量装置的整个棒，即还指未由外壳管包围并且可以用于向加热棒的加热部分中的加热元件供应电流的内极部分。
附图说明
参照附图，利用实施例来说明本发明的另外的细节和优点。相同或相似的部分将利用相同的附图标记来标注。在附图中：
图1以部分露出视图示出根据本发明的电热塞的实施例；
图2示出图1的详细视图；
图3示出图1的另外的详细视图；
图4示出更改的实施例的详细视图；并且
图5示出根据本发明的电热塞的另一实施例。
具体实施方式
图1至3中描绘的电热塞具有包括用于旋入柴油发动机的螺纹孔中的外螺纹2的电热塞本体1、在电热塞本体1中可轴向位移的加热棒3，并且包括可加热部分3a，其具有减小的直径，从电热塞本体1中延伸出来，并且在所示的实施例中延伸至用于电热塞本体1的通常背对燃烧室的一端上的电子电路的外壳4。
可相对于电热塞本体1以滑动方式轴向位移的加热棒3将柴油发动机的燃烧室中存在的压力传递到未描绘出的压力测量装置。燃烧室的压力越大，逆着恢复力将加热棒3压入电热塞外壳的程度就越深。加热棒3相对于电热塞本体1的依赖于压力的位移优选地在0.05μm/bar和0.25μm/bar之间。
在所示的实施例中，用于测量作用在加热棒上的燃烧室压力的压力测量装置布置在外壳4中，并且包含例如压电传感器或应变计以测量压力。压力测量装置也可以布置在电热塞本体1的从燃烧室观察时位于外壳4前面的圆筒形部分中。
金属密封膜5布置在电热塞本体1和加热棒3之间；金属密封膜5被设计为伸缩管式密封元件并且特别地在图2的详细视图中示出。密封膜5保护压力测量装置免于直接暴露于燃烧室中的燃烧气体，同时允许加热棒3相对于电热塞本体1轴向移动。
为了衰减加热棒3的径向振荡，环形或套管状减振器6布置在电热塞本体1和加热棒3之间。减振器6压靠在加热棒3和电热塞本体1上。当加热棒的振荡沿径向作用时，减振器被压缩，从而衰减振动。为了实现最大可能的衰减效果，减振器6优选地位于最强径向作用谐波的波腹点。这典型地是加热棒3的第三或第四固有振荡。
减振器6由全氟弹性体、特别是由全氟橡胶构成，并且具有大于300℃、优选地大于320℃的耐温性。适合的材料是市场上可买到的名为Kalrez的材料。在最简单的情况下，减振器6可以设计为O型圈。
特别地，在图3的详细视图中示出了减振器6的一个实施例。优选地，加热棒3包括减振器6被布置到的窄点。该窄点使得在生产期间更容易定位减振器6。
为了改善振动衰减，加热棒3也可以由一个或多个附加减振器6围绕。在这种情况下，减振器优选地位于径向作用谐波的两个最强波腹点上。
减振器6也可以布置在伸缩管式密封膜6上，例如如图4所示。
在所示的实施例中，设计为伸缩管的密封膜5从燃烧室观察时位于电热塞的外螺纹2的前面。以这种方式，电热塞3的旋入效应(screw-in effect)和材料的温度影响可以在很大程度上消除。
图5示出包括布置在电热塞本体1的靠近燃烧室的一端的伸缩管式密封膜5的电热塞的另一实施例。在该实施例中，减振器6因此从燃烧室观察时布置在密封膜5的后方。与图1至4中呈现的实施例的另外的差别是，加热棒3的外套筒并不完全延伸至压力测量装置7。加热棒3的内极3b因此在图5中是可见的。O型圈形式的第一减振器6布置在加热棒3的内极3b与加热塞本体1之间，并且第二减振器围绕伸缩管式密封膜5。
内极3b是向加热棒3的可加热部分3a中的螺旋电热丝供应电流的电导体。为了提供电绝缘，内极3b可以由陶瓷绝缘体(例如镁或氧化铝)围绕。可以利用电热塞本体1和加热棒3的延伸出加热塞本体1的部分的外部来实现螺旋电热丝的接地。
来自压力测量装置7的信号经由连接线传递到外壳4中的电子电路。接收到的信号可以在外壳4中的电子电路中直接评价。信号不是必须要在加热塞中评价；作为替代，可以将它们直接发送到发动机控制单元。
附图标记
1电热塞本体
2外螺纹
3加热棒
3a加热棒的可加热部分
3b加热棒的内极
4外壳
5密封膜
6减振器
7压力测量装置

Claims (14)

1.一种用于柴油发动机的电热塞，具有包括用于旋入柴油发动机的螺纹孔中的外螺纹(2)的电热塞本体(1)，能够沿所述电热塞本体(1)的轴向位移并且从所述电热塞本体(1)中伸出的加热棒(3)，用于测量作用在所述加热棒(3)上的燃烧室压力的压力测量装置(7)，以及布置在所述电热塞本体(1)和所述加热棒(3)之间的密封膜(5)，所述电热塞的特征在于，
由全氟弹性体构成的环形或套筒形减振器(6)布置在所述电热塞本体(1)和所述加热棒(3)之间以衰减所述加热棒(3)的径向振荡。
2.如权利要求1所述的电热塞，其特征在于所述减振器(6)是O型圈。
3.如前述权利要求中的一项所述的电热塞，其特征在于所述全氟弹性体是全氟橡胶。
4.如前述权利要求中的一项所述的电热塞，其特征在于所述减振器(6)布置在最强径向作用谐波的波腹点上。
5.如权利要求4所述的电热塞，其特征在于所述最强径向作用谐波是第三或第四固有振荡。
6.如前述权利要求中的一项所述的电热塞，其特征在于所述减振器(6)布置成当从所述燃烧室观察时位于所述密封膜(5)的后方。
7.如前述权利要求中的一项所述的电热塞，其特征在于所述加热棒(3)由至少两个减振器(6)围绕。
8.如权利要求7所述的电热塞，其特征在于所述两个减振器(6)布置在径向作用谐波的两个最强波腹点上。
9.如前述权利要求中的一项所述的电热塞，其特征在于至少一个减振器(6)在径向具有比在轴向更高的弹性模量。
10.如前述权利要求中的一项所述的电热塞，其特征在于所述密封膜(5)由金属构成。
11.如前述权利要求中的一项所述的电热塞，其特征在于所述密封膜(5)形成伸缩管或波纹管。
12.如前述权利要求中的一项所述的电热塞，其特征在于所述减振器(6)围绕所述加热棒(3)的收缩部分。
13.如前述权利要求中的一项所述的电热塞，其特征在于所述加热棒(3)包括内极(3b)和围绕所述内极的外壳管，所述外壳管由所述减振器(6)围绕。
14.如权利要求13所述的电热塞，其特征在于所述外壳管延伸至所述压力测量装置(7)。
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