CN102597731A - 汽缸压力传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽缸压力传感器，包括外壳(2)，所述外壳(2)夹紧安装在汽缸盖内，所述外壳前端设有传感元件(4)。根据本发明，所述汽缸压力传感器(1)的前端具有锥形座(5)。

Description

汽缸压力传感器
技术领域
本发明涉及具备权利要求前序部分所述特征的汽缸压力传感器。
背景技术
这种汽缸压力传感器夹紧固定在汽缸盖里面，同样地，例如，电热塞通过螺丝固定其中，这会必然导致燃烧室的密闭，并且会在工作过程中带来相当多的热负荷和机械负荷问题。压力测量会因为过热和与燃烧室之间的距离过远而受到影响。对汽缸压力传感器传感元件的相矛盾的要求会因此产生，因为愈靠近所述燃烧室温度负荷就愈大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用汽缸压力传感器测量燃烧室压力的方法，该方法精确、可靠性高而且经济。
上述问题可通过具有权利要求所述特征的汽缸压力传感器来解决。本发明的进一步改进即为从属权利要求所保护的客体。
根据本发明所述的一种汽缸压力传感器包括位于前端的锥形座。利用这种简单的方式，可以通过与燃烧室之间的最小距离以及通过减少机械负荷而带来的良好密封性，来实现传感元件与外壳的良好热偶合。
因为所述传感元件设置于外壳前端，因此不需要压力传送组件，这是有利的。根据本发明的汽缸压力传感器的机械固有频率因此会非常高，并且根据本发明所述的压力传感器具有有利的超大带宽。特别地，所述传感元件接近于汽缸的安装位置可有效避免所谓的汽笛振荡。汽笛振荡是燃烧气体的共振，该共振发生在从燃烧室到传感元件的传输通道中，在最坏的情况下，这种情况能够在测量信号的带宽内引起干扰。
因为距离燃烧室越来越近，传感元件的温度负荷会随着逐渐接近燃烧室而增加。一锥形座，即，锥形密封座，可被用于抵消所述温度负荷。根据本发明所述的汽缸压力传感器在密封座的水平处可以利用相对低温的冷却(通常为水冷)汽缸盖来作为所述传感元件的散热。
根据本发明所述的汽缸压力传感器可实现精确测量，其中，尽管汽缸压力传感器被设置于接近燃烧室的位置，传感元件的温度负荷可减小到可忽略的量级。焦化可通过本发明带来的良好散热性能进行抵消，所述焦化可对测量精度造成影响。在传感元件温度低于210°的情况下，在本发明的保护范围内可以确定的是所述传感元件的焦化现象不能被观察到。在根据本发明所述的汽缸压力传感器中，尽管在高发动机负荷的情况下，所述传感元件的表面温度仍可以很好地保持在大约170°到210°的范围内。
密封座的锥形形状相对于平面形状密封而言更有优势，因为同样的表面压力要求所述传感器外壳带来比较小的夹持力。这就使得在不增加密封组件的情况下，可以将外壳小型化以及对汽缸盖进行密封。
在根据本发明所述的汽缸压力传感器中，所述传感元件本身可以形成锥形座，即，它可以安装在所述外壳的末端。与平面座相比较，这种结构可以使需作为一良好密封的传感元件的机械负荷的实质减少。然而，外壳本身形成所述锥形座也是可能的。这样所述传感元件可以完全设置在外壳上。因此可以确定，通过所需密封没有任何机械负荷加载到所述传感元件上。在两种情况下，所述传感元件与外壳之间都具有良好的接触，因此，这就使得传感元件和密封座中的热量可以通过外壳进行有效散发。
根据本发明的有利改进，所述传感元件覆盖有保护层。该保护层可以包括一层或多层。优选地，所述保护层包括基于陶瓷的隔热层。例如，所述隔热层可通过喷火方式得以应用。所述传感元件的测量功能不会或者仅仅非实质上被保护层所影响，且热负荷可以大幅降低。所述保护层可覆盖传感元件的有效表面，虽然该有效表面被消除也是可行的。优选地，传感元件上与外壳接触的表面没有被所述保护层所覆盖。
隔热层可与导热层相结合，比如金属层，该金属层设置于所述隔热层上，这可以改善散热效果。
所述传感元件优选为罐状。一应变仪可设置于所述罐体的底部，例如，其中，热量可以通过罐体的柱形侧壁有效散发到包裹着该侧壁的外壳上。传感元件的良好热偶性能尤其可通过将传感元件挤压到外壳上来获得。
优选地，例如，与火花塞相同，一外螺纹被用于将外壳固定在汽缸盖中。然而，采用与用于燃油喷射的喷射阀的夹紧方式相类似的方式来固定汽缸压力传感器也是可行的。优选地，所述锥形座具有密封角40°-155°，优选为，60°-120°。所述密封角为圆锥体的内角，所述圆锥体由具有截锥体状的锥形座的外表面所确定。
附图说明
对本发明的进一步描述及其优点将参考附图并利用实施例进行说明。相同或相似部件会使用相同参考数字进行标示。以下为附图说明：
图1是根据本发明所述的汽缸压力传感器的示例性实施例；
图2是图1的详细示意图；
图3是再一个示例性实施例的详细示意图。
具体实施方式
图1出示了汽缸压力传感器1的局部剖视图。所述汽缸压力传感器1包括一管状外壳2，所述一管状外壳2具有可与汽缸盖螺纹连接的外螺纹3，且汽缸压力传感器1的前端设有一罐状传感元件4。所述汽缸压力传感器通过螺纹连接的方式安装在汽缸盖内。汽缸压力传感器1的前端包括图2中所描述的传感元件4，图2出示了图1中B部分的局部放大示意图。
传感元件4安装于管状外壳2的前端，并形成锥形座5。传感元件4因此覆盖所述管状外壳2的前端，并且当汽缸压力传感器1被螺纹连接到发动机组内时，通过锥形座5形成密封。在所示的示例性实施例中，所述传感元件4通过激光焊接的方式固定到管状外壳2上。如果设计需要，传感元件4也可以被挤压到管状外壳2内，即，考虑到圆柱段的较大外径。
传感元件4由载体形成，所述载体具备良好的导热性能，优选为金属，并且一应变仪(图中未描述)设于该载体上。所述应变仪的电阻取决于汽缸压力，因为汽缸压力会导致载体微小的变形，这会因此形成应变仪的隔膜。因此可通过测量应变仪的电阻来确定汽缸压力。在管状外壳2中，相关连接线延伸到所述传感元件4，其连同测量和评估电子装置均未于图中描述。
图3出示了根据图2的本发明所述的汽缸压力传感器1的进一步示例性实施例的详细示意图。在图3所示的示例性实施例中，管状外壳2形成了锥形座5。传感元件4通过挤压整体安装到管状外壳2中。传感元件4另外可通过激光焊接的方式固定。有利的是，压入的方式可使得传感元件4与管状外壳2的内壁之间具有很大的接触面积。在工作过程中，热量可以通过管状外壳2和密封座散发出去。特别地，其有利之处体现在，当拧入汽缸压力传感器1时，根本就没有负荷加载到传感元件4上。
在两个示例性实施例中，所述锥形座具有大于60°的密封角a，例如为60°到90°。
在两个示例性实施例中，传感元件4可能包括隔热保护层。为了生成该保护层，例如，可通过喷火或类似方法来生成基于陶瓷的层。优选地，该保护层仅设置在传感元件的前端，而在工作中传感元件的前端是朝向燃烧室的。
在两个示例性实施例中，管状外壳2在其前端由传感元件4封闭。将被测量的燃烧室压力因此直接作用于传感元件4。
参考数字：
1、汽缸压力传感器，2、管状外壳，3、外螺纹，4、传感元件，5、锥形座。

Claims (10)

1.一种汽缸压力传感器，包括外壳(2)，所述外壳(2)夹紧固定在汽缸盖内，所述外壳前端设有传感元件(4)，其特征在于：汽缸压力传感器(1)的前端具有锥形座(5)。
2.根据权利要求1所述的一种汽缸压力传感器，其特征在于：所述锥形座(5)由所述传感元件(4)形成。
3.根据权利要求2所述的一种汽缸压力传感器，其特征在于：所述传感元件(4)覆盖所述外壳(2)的前端。
4.根据权利要求1所述的一种汽缸压力传感器，其特征在于：所述管状外壳(2)形成锥形座(5)。
5.根据权利要求4所述的一种汽缸压力传感器，其特征在于：所述传感元件(4)整体设置于外壳(2)内。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种汽缸压力传感器，其特征在于：所述传感元件(4)被压入固定在外壳(2)中。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种汽缸压力传感器，其特征在于：所述传感元件(4)上覆盖有保护层。
8.根据权利要求7所述的一种汽缸压力传感器，其特征在于：所述保护层包括隔热层。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的一种汽缸压力传感器，其特征在于：所述锥形座具有密封角(α)40°到155°，优选为60°到120°。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种汽缸压力传感器，其特征在于：所述传感元件(4)包括应变仪。
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