CN104094062A - 压力测量预热塞 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压力测量预热塞，其具有壳体（13、14），在所述壳体中布置有用于点燃内燃机的燃烧混合物的预热棒（21）以及用于检测内燃机的燃烧室压力的压力测量单元（30）。所述预热棒（21）具有用于电气的加热元件（22）的预热电流触头（23）。在预热棒（21）的、背对燃烧室的端部上固定有压力传递元件（50），所述压力传递元件将作用到所述预热棒（21）上的燃烧室压力传递到所述压力测量单元（30）上。所述压力传递元件（50）设计为套筒状并且在预热棒侧形成用于所述加热元件（22）的预热电流触头（23）的容纳室（51）。

Description

压力测量预热塞

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分所述特征的、用在内燃机的汽缸头中的压力测量预热塞。

背景技术

这种压力测量预热棒由DE 102006008351 A1公开，其中在壳体中布置有用于点燃内燃机的燃烧混合物的预热棒以及带有用于检测内燃机的燃烧室压力的压力传感器的压力测量单元。所述预热棒暴露在燃烧室压力之下并且作为压力接收器将燃烧室压力传递到压力传感器上，其中压力传感器在用作压力接收器的预热棒和支撑元件之间利用有弯曲弹性的膜片的弹簧力借助紧固套筒进行预紧。在此，紧固套筒与壳体连接。预热棒具有用于安置在预热棒中的电气的加热元件的预热电流触头，其中所述预热电流触头与预热电流线路接触。所述预热电流线路在此穿过压力传感器引起壳体上的接头接触。

发明内容

具有权利要求1的特征性特征的本发明具有以下优点，即在压力传感器的外部导引所述预热电流线路。由此保持压力传感器不受预热棒的接触的影响。

本发明的有利的改进方案通过从属权利要求的措施实现。

通过套筒状的压力传递元件具有径向凹部这种方式实现了足够的自由空间用于在侧面将预热电流线路从容纳室中引出并且将该预热电流线路继续导引到压力测量单元的内部，其中所述预热电流线路与暴露在压力测量单元外部的高电流触头接触。为此，所述预热电流线路沿轴向在压力测量单元内部在压力传感器旁经过并且穿过安置在用于压力传感器的支撑元件中的穿通部，从而最后在压力测量装置外部与暴露的高电流触头接触。所述暴露的高电流触头有利地构造在接触单元的预热模块侧的端侧上。

压力测量预热塞（Druckmessglühkerze）的有利的设计方案在于，压力传感器利用有弯曲弹性的膜片的弹簧力进行预紧，其中所述有弯曲弹性的膜片借助紧固套筒与支撑元件连接，在所述支撑元件上至少间接地支撑着压力传感器。在此，所述紧固套筒具有外直径D2，所述外直径小于外部的支撑段的外直径D1，从而在壳体的内直径d1和紧固套筒的外直径D2之间形成环绕的缝隙。由此避免了紧固套筒和壳体之间的摩擦，所述摩擦会影响压力测量的精度。此外，由此还实现了一种预热及压力测量模块，其中能够在壳体外部调节用于压力传感器的机械预应力，由此在随后的装配步骤中在组装压力测量预热塞时不会影响压力传感器的机械预应力。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在下面的描述中得以更详细的阐述。

附图中：

图1示出按本发明的压力测量预热塞的剖视图；

图2示出图1中按本发明的压力测量预热塞的预热及压力测量模块的放大的剖视图；

图3示出图2中的截取部分X；并且

图4示出按图2的压力测量单元的支撑元件侧的端部段的部分剖视图。

具体实施方式

在图1中所示的压力测量预热塞将用在自点火的内燃机中的传统的预热塞与用于检测内燃机的燃烧室压力的压力测量装置的附加的压力测量功能统一起来。所述压力测量预热塞基本上包括预热及压力测量模块11和电子器件模块12，它们至少部分地容纳在例如多部件的壳体13中。该壳体13包括多个壳体部件、如预热模块壳体14、电子器件模块壳体15以及用于接触没有示出的连接插头的、电气的插接连接件42所用的插头壳体16。

所述预热及压力测量模块11包括用于点燃内燃机的预热塞20以及用于燃烧室压力测量的压力测量单元30的原本的部件。所述预热-压力测量模块11包括在燃烧室侧从预热模块壳体14中伸出的预热棒21，该预热棒以伸出的部分伸入到内燃机的燃烧室中并且由此形成用于存在于燃烧室中的压力的压力接收器。所述预热棒21在该实施例中是金属的预热管，在该预热管中布置有例如形式为加热螺旋装置的电气的加热元件22，其中该加热元件22为了形成极点而与预热管连接并且为了形成另外的极点而与预热电流触头23连接。所述预热电流触头23在预热棒21的、背对燃烧室的端侧上暴露地以连接螺栓的形式从预热棒21中引出。在预热管和预热电流触头23之间还布置有电绝缘的密封元件24。然而也能够考虑将预热棒21构造成陶瓷的加热元件。

所述电子器件模块12具有接触单元40，该接触单元包括用于容纳信号处理单元70、例如ASIC的载体41以及插头壳体16。所述载体41和插头壳体16由电绝缘的材料、例如由塑料制成，其中所述载体41沿着轴向的纵向延伸方向成形到插头壳体16上。由此，所述接触单元40沿着压力测量预热塞的轴向的纵向延伸方向延伸。

所述接触单元40在载体41的预热模块侧的端侧43上具有用于接触预热及压力测量模块11的接口。该接口由构造在预热模块侧的端侧43上的、暴露的、预热模块侧的、用于接触压力传感器31的传感器触头45以及暴露的、预热模块侧的、用于接触预热电流触头23的高电流触头46构成，其中压力传感器31的接触通过传感器线路17实现并且预热电流触头23的接触通过预热电流线路18实现。

此外，传感器侧的连接线路47和插头侧的连接线路48集成到所述载体41以及所述插头壳体16中。高电流线路49以与传感器侧以及插头侧的连接线路47、48设有径向间距的方式轴向穿过接触单元40延伸，所述高电流线路在传感器侧形成暴露的高电流触头46。在插头侧，所述高电流线路49继续穿过插头壳体16形成用于插接连接部42上的预热塞20的预热电流的高电流接头。传感器侧以及插头侧的连接线路47、48和/或高电流线路49有利地被注入到载体41和插头壳体16中。有利的是，存在于预热模块侧的端侧43上的传感器触头45由集成到载体41中的、传感器侧的连接线路47形成。相应地，同样存在于传感器侧的端侧43上的高电流触头46由集成到载体41中的高电流线路49形成。

所述信号处理单元70的接头借助电气的连接部19分别与传感器侧的连接线路47和插头侧的连接线路48接触。

此外，所述接触单元40至少部分地由管状的电子器件模块壳体15包围，其中所述载体41完全地由电子器件模块壳体15包围并且插头壳体16部分地由电子器件模块壳体15包围。在电子器件模块壳体15上有用于拧入到内燃机的汽缸头中的外螺纹44。在此，所述电子器件模块壳体15能够单件地或者多件地构成。

所述压力测量单元30安置在预热模块壳体14内部，其中预热模块壳体14为了容纳压力测量单元20而具有内直径d1。该压力测量单元30根据图2包括传感器单元30’、有弯曲弹性的膜片60、紧固套筒66以及套筒状的传递元件50。

所述传感器单元30’具有压电的压力传感器31、预热棒侧的压力件32、支撑元件侧的压力件33以及支撑元件34，其中压力传感器31定位在预热棒侧的压力件32和支撑元件侧的压力件33之间并且借助支撑元件侧的压力件33支撑在支撑元件34上。该支撑元件34具有用于使传感器线路17穿过的第一凹部35以及用于使预热电流线路18穿过的第二凹部36。

所述套筒状的传递元件50围绕预热棒（Glühstift）21的、背对燃烧室的开口进行布置并且与预热棒21固定地连接。所述套筒状的传递元件50在预热棒侧具有空心柱形的容纳室51并且在传感器侧具有压力件容纳部52。在空心柱形的容纳室51和传感器侧的压力件容纳部51之间构造有具有传感器侧的支撑面54的、稳定的分隔壁53。高电流触头23以其背对燃烧室的端部伸入到容纳室51中。在容纳室51内部，预热电流触头（Glühstromkontakt）23与预热电流线路18电连接。在压力件容纳部52中如此容纳预热棒侧的压力件32，使得其以预热棒侧的压力接收器面57无缝隙地贴靠在支撑面54上。

在套筒状的传递元件50的柱形壁中存在至少一个径向的缺口55，预热电流线路18穿过该缺口在侧面向外导引。在侧向导引之后，所述预热电流线路18基本上具有90度弯曲，使得预热电流线路18朝高电流触头46沿着压力测量单元30的纵向延伸方向基本上轴向地继续导引。所述预热电流线路18沿轴向在传感器单元30’和压力传感器31上的紧固套筒66之间经过并且穿过安置在支撑元件34中的穿通部36并且随后最后与接触单元40的高电流触头46接触。由此，所述预热电流线路18根据90度弯曲在传感器单元30’和紧固套筒66之间沿轴向在外侧经过套筒状的传递元件50的传感器侧的区段、预热棒侧的压力件32、压力传感器31以及支撑元件侧的压力件33的旁边延伸并且穿过支撑元件34的凹部36直到高电流触头46。

借助有弯曲弹性的膜片60，所述用作压力接收器的预热棒21弹性地保持在预热模块壳体14内部。所述有弯曲弹性的膜片60具有预热棒侧的、内部的支撑段61以及壳体侧的外部的支撑段62。在此，有弯曲弹性的膜片60利用内部的支撑段61借助环绕的第一焊缝63固定在预热棒21的外侧25上并且利用外部的支撑段62借助唯一的环绕的第二焊缝64固定在预热模块壳体14的内侧26上。在此，所述第二焊缝64在外部的支撑段62上构造了唯一的固定位置（Befestigungsstelle）用于将预热及压力测量模块11固定在预热模块壳体14内部。

所述紧固套筒66将有弯曲弹性的膜片60和预热模块壳体14中的支撑元件34刚性地连接起来，其中紧固套筒66在一端上例如借助第一焊缝67固定在有弯曲弹性的膜片60上并且在另一端上例如借助第二焊缝68固定在支撑元件34上。由此借助膜片60将紧固套筒66内部的容纳室28相对于内燃机的燃烧室进行密封。有利地提出，在紧固套筒66的外壁和预热模块壳体14的内壁之间形成环形缝隙69。

在此，所述紧固套筒66具有外直径D2，所述外直径小于外部的支撑段62的外直径D1，从而在预热模块壳体14的内直径d1和紧固套筒66的外直径D2之间形成环绕的环形缝隙69。

借助紧固套筒66将传感器单元30’中的压力传感器31借助预应力保持在传递元件50和支撑元件34之间，其中所述预应力由有弯曲弹性的膜片60的弹簧力施加。由此，预热及压力测量模块11成为能够预装配的装配单元，该装配单元包含压力测量单元30和预热塞20的构件并且使该装配单元与传感器触头45和电子器件模块12的高电流触头46接触。随后，通过所述装配单元推动预热模块壳体14并且将该预热模块壳体与电子器件模块壳体15焊接在一起。随后通过借助另一焊缝64将有弯曲弹性的膜片60的外部的支撑件62焊接在预热模块壳体14的内壁26上，借助唯一的焊缝64将预热及压力测量模块16固定在预热模块壳体14上。通过这种制造工序确保了用于压力传感器31的预应力在最终装配之前能够调节并且不会受到其他装配步骤的影响。

将压力施加到用作压力接收器的预热棒21上的、存在于燃烧室中的压力使得预热棒21由于有弯曲弹性的膜片60相对于壳体14沿着纵轴线进行轴向运动。所述有弯曲弹性的膜片60利用弯曲刚度弹性地构造，使得预热棒21在壳体14内部能够进行所要求的轴向运动，从而将施加到预热棒21上的压力传递到压力传感器31上。

Claims (9)

1. 压力测量预热塞，具有壳体（13、14），在所述壳体中布置有用于点燃内燃机的燃烧混合物的预热棒（21）以及带有用于检测内燃机的燃烧室压力的压力传感器（31）的压力测量单元（30），其中所述预热棒（21）具有用于电气的加热元件（22）的预热电流触头（23），并且其中在所述预热棒（21）的、背对燃烧室的端部上固定有压力传递元件（50），所述压力传递元件将作用到所述预热棒（21）上的燃烧室压力传递到所述压力测量单元（30）上，其特征在于，所述压力传递元件（50）设计为套筒状并且在预热棒侧形成用于所述加热元件（22）的预热电流触头（23）的容纳室（51），在所述容纳室中，所述预热电流触头（23）与预热电流线路（18）接触。

2. 按权利要求1所述的压力测量预热塞，其特征在于，所述套筒状的压力传递元件（50）具有凹部（55），所述预热电流线路（18）穿过所述凹部在侧面从所述容纳室（51）中引出。

3. 按权利要求2所述的压力测量预热塞，其特征在于，所述预热电流线路（18）在所述压力测量单元（30）内部被导引并且与暴露在所述压力测量单元（30）外部的高电流触头（46）接触。

4. 按权利要求3所述的压力测量预热塞，其特征在于，所述预热电流线路（18）沿轴向在所述压力测量单元（30）内部从所述压力传感器（31）旁经过并且穿过安置在用于所述压力传感器（31）的支撑元件（34）中的穿通部（36）从所述压力测量单元（30）中引出从而与暴露的所述高电流触头（46）接触。

5. 按权利要求3或4所述的压力测量预热塞，其特征在于，所述暴露的高电流触头（46）构造在接触单元（4）的预热模块侧的端侧（43）上。

6. 按权利要求3所述的压力测量预热塞，其特征在于，在所述支撑元件（34）上构造有至少一个另外的缝隙（35）用于使所述压力传感器（31）所用的其他的电气的连接部（17）穿过。

7. 按权利要求3所述的压力测量预热塞，其特征在于，所述压力传感器（31）利用有弯曲弹性的膜片（60）的弹簧力进行预紧，所述有弯曲弹性的膜片（60）借助紧固套筒（66）与所述支撑元件（34）固定并且借助外部的支撑段（62）固定在所述壳体（13、14）上。

8. 按权利要求7所述的压力测量预热塞，其特征在于，所述紧固套筒（66）具有外直径D2，所述外直径小于所述外部的支撑段（62）的外直径D1，从而在所述壳体（14）的内直径d1和所述紧固套筒（66）的外直径D2之间形成环绕的缝隙（69）。

9. 按权利要求7所述的压力测量预热塞，其特征在于，在所述外部的支撑段（62）上构造有唯一的固定位置（64），用于将所述压力测量单元（60）固定在所述壳体（13、14）中。