CN102027292A - 用于确定燃烧室压力的装置和方法 - Google Patents

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H·霍本
Y·程
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Abstract

本发明涉及用于确定燃烧室压力的装置和方法，所述装置包括至少一个发热丝(5)，至少一个测量元件(4)，至少两个弹簧膜(1、2)，和至少一个管状基体(6)。

Description

用于确定燃烧室压力的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于确定特别是内燃发动机中的燃烧室压力的装置和方法。
背景技术
该类型的燃烧室压力传感器可从例如DE 10343521中获知；这里描述的是用于柴油发动机的压力测量电热塞，其包括：插入柴油发动机的汽缸中的塞座；布置在塞座中的加热棒；以及压力传感器，其在预载荷下布置在加热棒和塞座之间，使得该压力传感器由汽缸的燃烧室中的压力作用，其中加热棒位于塞座中使得该加热棒可沿轴向滑动位移并将汽缸的燃烧室中的压力传递至压力传感器。
此外，DE 10348295公开了该类型的燃烧室压力传感器，DE 10348295示出一种电热塞，其具有：圆筒形壳体，其一端侧靠近发动机的燃烧室，并且包括与发动机啮合的螺纹部；管状部件，其保持在壳体内使得管状部件的一端侧从圆筒形壳体的一端侧延伸出来；发热部件，其布置在管状部件内并且响应于供应的电流而产生热量；金属中心轴，其具有电连接到发热部件的一端侧以及从壳体的另一端侧延伸出来的另一端侧；以及用于检测发动机的燃烧压力的燃烧压力传感器，所述燃烧压力在被产生时经由中心轴作为作用在管状部件上的轴向力被传递，其中位于管状部件内的中心轴的部分具有小于或等于10.5*10<-6>/[deg.]C的热膨胀系数。
专利公开DE 102005016463公开了一种用于压缩点火内燃发动机的铠装元件式电热塞(sheathed-element glow plug)，其包括：包含加热元件和塞壳的第一模块；以及压力测量模块，其中压力测量模块在远离加热元件的一侧邻接第一模块，其中至少一个力测量元件集成在压力测量模块中，所述至少一个力测量元件被设计成产生作为力的函数的电信号，所述至少一个力测量元件连接到加热元件，使得力可以经由加热元件传递到所述至少一个力测量元件。
专利公开DE 102005017802公开了一种用于压缩点火内燃发动机的铠装元件式电热塞，其包括加热元件和塞壳，其中塞壳包括至少一个力测量元件，所述至少一个力测量元件连接到加热元件使得力可以经由加热元件传递到所述至少一个力测量元件，铠装元件式电热塞还包括连接至加热元件的至少一个密封元件，所述至少一个密封元件包括具有弹性的至少一个元件，并且所述至少一个密封元件靠在塞壳上密封加热元件。
缺点是制造压力测量电热塞需要进行费事的使用螺杆(screw)的预加负荷处理。特别是由于装置尺寸小，在机械上难以施加所需的较大的预负荷。预加负荷无法避免；必须施加预负荷。同样，非常难以补偿来自特定形式的部件的偏差。也不能以该方式消除对压力测量的外部影响。
发明内容
因此本发明所解决的问题可以被认为是产生一种用于确定燃烧室压力的方法，其中当加热棒和本体之间的同心度更大时，前述缺点应该得到避免，同时降低对横向振动的敏感性并消除外部变形对测量元件的影响。
该问题由具有权利要求1中所指示的特征的装置以及具有权利要求5中所指示的特征的方法解决。本发明的有利改进是从属权利要求的主题。
本发明的优点在于实施的简单。这种类型的装置在制造上是节省成本的。然而，主要地，可以补偿外部影响。由于通过两个弹簧膜对加热棒进行双重引导以及将测量元件和基准元件设置在中性平面内，消除了横向振动和其它变形对压力测量电热塞的影响。
附图说明
附图中呈现了本发明的一实施例，其中：
图1示出采用位移测量方式的压力测量电热塞；
图2示出采用替代的位移测量方式的压力测量电热塞；
图3示出由燃料气体压力作用的压力测量电热塞；
图4示出采用膜变形测量方式的、由燃料气体压力作用的压力测量电热塞；
图5示出受干扰作用的压力测量电热塞；
图6示出采用膜变形测量方式的、受干扰作用的压力测量电热塞。
具体实施方式
集成在加热棒中并且在例如图1中绘出的压力传感器的目的是测量燃烧室中的燃料气体压力。使用可沿轴向变形并具有相同弹簧刚度的两个弹簧膜1、2来将加热棒5支撑在本体6的中心，从而允许加热棒5沿轴向运动。基准元件3(例如磁体)紧固在加热棒5上。位移测量元件4(例如电感线圈)安装在本体6上。测量位移的替代方案是测量膜的变形，如图2所示。诸如应变计(DMS)或电容传感器的一个或多个弹性传感元件4安装在两个弹簧膜1、2中的每个上，并借助于内燃发动机的燃烧室中存在的压力所引起的加热棒的位移，经由CAN总线向机动车的控制单元发送信号。
如果燃烧压力作用在加热棒5的有效表面和燃烧室侧的弹簧膜1上，则如图3所示，加热棒相对于燃烧室运动，并且膜1、2在相同方向上变形。测量元件4保持在其原始位置，并且基准元件7与加热棒5一起运动。燃烧压力从测量元件4和基准元件7之间的相对运动推出。
图4示出利用膜变形测量方式的、由燃料气体压力作用的压力测量电热塞。如果燃烧压力作用在加热棒5的有效表面和燃烧室侧的膜上，则加热棒5相对于燃烧室运动，并且膜1、2在相同方向上变形。燃烧压力从由弹性传感元件4确定的膜的变形推出，并被传送给车辆的控制单元。
如图5中所示，在测量中发生的实际存在的干扰信号是本体6的外部引入的变形，这也可以使相对运动在基准元件7和测量元件4之间发生。为了消除该干扰，基准元件7和测量元件4必须布置在“中性平面”8内，在该中性平面8内在变形期间不会发生相对运动。当本体的形状均匀并且对称时，中性平面8位于例如变形区域的中心。
图6示出利用膜变形测量方式的、由外部变形作用的压力测量电热塞。如果弹簧膜1和2具有相同的弹簧刚度和几何形状，则两个膜发生相同程度的变形但是在相反方向上变形。该变形通过相应地定位并连接测量元件而被完全补偿。
附图标记的列表
1    弹簧膜
2    弹簧膜
3    基准元件
4    测量元件
5    加热棒
6    管状体
7    基准元件
8    中性平面

Claims (8)

1.一种用于确定燃烧室压力的装置，包括至少一个加热棒(5)，至少一个测量元件(4)，至少两个弹簧膜(1、2)，和至少一个管状体(6)。
2.如权利要求2所述的用于确定燃烧室压力的装置，其特征在于所述装置包括至少一个基准元件(3、7)。
3.如前述权利要求中的一项或多项所述的用于确定燃烧室压力的装置，其特征在于所述管状体(6)关于所述加热棒(5)同心布置。
4.如前述权利要求中的一项或多项所述的用于确定燃烧室压力的装置，其特征在于所述弹簧膜(1、2)关于所述加热棒(5)同心布置。
5.如前述权利要求中的一项或多项所述的用于确定燃烧室压力的装置，其特征在于所述弹簧膜(1、2)布置成相对于彼此基本上平面平行。
6.如前述权利要求中的一项或多项所述的用于确定燃烧室压力的装置，其特征在于所述装置包括中性平面(8)，在所述中性平面(8)内，基准元件(3、7)和/或测量元件(4)处于非工作状态。
7.如前述权利要求中的一项或多项所述的用于确定燃烧室压力的装置，其特征在于至少一个测量元件(4)和/或基准元件(3、7)布置在各弹簧膜(1、2)上。
8.一种用于确定特别是内燃发动机的燃烧室中的燃烧室压力的方法，其特征在于使用如前述权利要求中的一项或多项所述的装置。
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