CN104508379B - 压力测量预热塞 - Google Patents
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Abstract
建议一种具有预热模块外壳(13)的压力测量预热塞，在该预热模块外壳中设置用于点燃内燃机燃烧室中的燃烧混合物的预热棒(21)和具有用于探测内燃机燃烧室压力的压力传感器(41)的压力测量装置(30)。作为压力接收器起作用的预热棒(21)借助于弯曲弹性的膜(32)与预热模块外壳(13)连接，其中，在燃烧室中作用于预热棒(21)上的力被传递到压力传感器(41)上，和其中，压力传感器(41)以预紧力支撑在支撑元件(45)上，该支撑元件经由传感器壳(33)与预热模块外壳(13)以相对于外壳固定的方式被固定在一起。为了施加用于压力传感器(41)的预紧力，设置单独的夹紧套(46)，它以一端与压力传递件(44)连接和以另一端与支撑元件(45)连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于装入内燃机的气缸头中的压力测量预热塞。
背景技术
由WO2007/096208A1已知这种压力测量预热塞，其中，在外壳中设置由于点燃内燃机的燃烧混合物的预热棒和具有用于探测内燃机的燃烧室压力的压力传感器的压力测量装置。预热棒暴露在燃烧室压力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，压力传感器容纳在作为压力接收器作用的预热棒和在传感器壳中的支撑元件之间。在传感器壳和用作压力接收器的预热棒之间设置弯曲弹性的膜，该膜实现用于传递压力需要的预热棒沿轴向上的纵向运动并且同时施加用于压力传感器所需要的预紧力。由此在安装预热和压力测量模块时作用于弯曲弹性的膜上的力也作用于压力传感器的预张紧。
发明内容
为此提出一种压力测量预热塞，具有外壳，在该外壳中设置用于点燃内燃机燃烧室中的燃烧混合物的预热棒和具有用于探测内燃机的燃烧室压力的压力传感器的压力测量装置，其中，作为压力接收器起作用的预热棒借助于弯曲弹性的膜与所述外壳连接，其中，在燃烧室中作用于预热棒上的力被传递到压力传感器上，其中，压力传感器借助于预紧力设置在压力传递件和支撑元件之间，并且其中，支撑元件经由传感器壳与所述外壳 相对于外壳固定地被固定在一起，其中为了施加用于压力传感器的预紧力，设置夹紧套，它以一端与压力传递件连接和以另一端与支撑元件连接，其特征在于，所述夹紧套、压力传递件、支撑元件以及被其包围的压力传感器形成一预装的传感器单元，并且该预装的传感器单元在与燃烧室背离的端部区段处可以插入到传感器壳中，传感器壳通过与燃烧室背离的端部区段与支撑元件连接，并且在支撑元件的不同的直径上实施夹紧套与支撑元件的连接和传感器壳与支撑元件的连接。本发明具有优点，提供一种预热和压力测量模块，其中，压力传感器借助于除了传感器壳以外附加地使用的夹紧套被预先夹紧在压力传递件和支撑元件之间。由此在将预热和压力测量模块安装到压力测量预热塞的外壳中期间用于压力传感器的预紧力保持不受影响。
通过以下措施可以实现本发明的有利的扩展方案。
夹紧套，压力传递件，支撑元件以及由其包围的压力传感器形成预装的传感器单元，它可以插入到传感器壳与燃烧室背离的端部区段中。由此传感器单元可以与预热和压力测量模块独立地安装。由此作用于弯曲弹性的膜上的力在安装时不影响对压力传感器的预紧。支撑元件获得它相对于外壳固定的（刚性的）固定，其方式是，传感器壳以与燃烧室背离的端部区段与支撑元件连接和在与燃烧室相对的端部区段处与压力测量预热塞的外壳连接。由此同时以相对于外壳固定的方式将传感器单元固定在传感器壳中。
为了施加轴向的纵向运动，以便传递压力，预热棒借助于弯曲弹性的膜在与燃烧室相对的端部区段处与传感器壳连接。为了传递力，在压力传递件处（以装凸缘的方式）安装一连接套，该连接套在与燃烧室背离的端部区段处围住预热棒并且至少间接地与预热棒连接。
符合目的地，连接套在预热棒侧形成用于预热电流触头的容纳腔，在该容纳腔中预热电流触头与预热电流导线接触。预热电流导线在此情况下被引导通过传感器单元，其中，为此压力传递件具有第一通道和支撑元件具有第二通道，预热电流导线被引导通过该通道，其中，预热电流导线可以与位于传感器单元外部的高强度电流接头接触。
与传感器壳连接的部件形成预热和压力测量模块，它作为预装的结构单元可以插入压力测量预热塞的预热模块外壳中。预热和压力测量模块借助于在传感器壳上构造的固定点（固定部位）与压力测量预热塞的外壳固定地连接，其中，该固定点由在传感器壳上构造的支撑区段形成。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在下面的说明中进行详细解释。
附图所示:
图1是通过按照本发明的压力测量预热塞的燃烧室侧的区段的剖视图，
图2是图1中的放大的局部X和
图3是以被轴向旋转180度的视图示出的在图2中的放大的局部X。
具体实施方式
在图1中示出的压力测量预热塞将一常规的、用于插入自燃式内燃机中的预热塞20与用于探测内燃机的燃烧室压力的压力测量装置30的附加的压力测量功能统一起来。压力测量预热塞基本上包括预热和压力测量模块11，它安装在压力测量预热塞的壳体13中，该壳体以下称为预热模块外壳，和包括没有详细示出的连接模块14，它安装在连接模块壳体15中。在连接模块14处，突入预热模块外壳13中地并且在那里自支承地(暴露地)构造两个用于压力测量装置30的传感器接头16和一个用于预热塞20的高强度电流接头17，它们在连接模块14中通向没有示出的、用于一个连接插头的电连接部。在连接模块14中可以结合一个用于预处理压力测量装置30的信号的信号处理单元。
在预热和压力测量模块11中安装用于点燃内燃机的预热塞20的部件和用于测量燃烧室压力的压力测量装置30的部件。预热塞20包括在燃烧室侧从预热模块外壳13突出的预热棒21，该预热棒以突出的部分突入内燃机的燃烧室中并且由此同时形成用于在燃烧室中存在的压力的压力接收器（感受器）。预热棒21在本实施例中是陶瓷的预热棒，在其中嵌入没有示出的电加热元件。陶瓷的预热棒21被金属的支撑管22围住。没有示出的加热元件为了形成一个极经由一个位于外部的接触部与支撑管22连接和为了形成另一个极经由电连接部23与预热电流触头24连接，其中，预热电流触头24作为实体的连接销通过与燃烧室背离的端部区段25自支承地（暴露地）从支撑管22中引导出来。从预热电流触头24到连接模块12处的高强度电流接头17的电连接借助于预热电流导线27实现。
在支撑管22和预热电流触头24之间此外设置电绝缘的密封元件29。但是也可以设想，预热棒21实施成具有嵌入的加热螺旋管（丝）的、金属的预热管。
压力测量装置30布置在预热模块外壳13内部并且包括传感器单元40，弯曲弹性的膜32，传感器壳33和连接套34。
传感器单元40包括压电式压力传感器41，预热棒侧的承压件42，支撑元件侧的承压件43，压力传递件44，支撑元件45和夹紧套46。为了实现压力传递件44的轴向运动用以将力传递到压力传感器41上，夹紧套46设计成弹簧弹性的。为此，夹紧套46例如实施成管弹簧。承压件41，42由电绝缘材料制成。压力传感器41借助于由夹紧套46施加的预紧力被定位在预热棒侧的承压件42和支撑元件侧的承压件43之间。压力传感器41具有两个传感器导线47，它们与两个传感器接头16电连接。
压力传递件44和支撑元件45借助于弹簧弹性的夹紧套46被这样地连接，即一方面在压力传感器41上作用有需要的预紧力并且另一方面压力传递件44可以实施为了将力传递到压力传感器41上需要的轴向运动。由此夹紧套46独立于传感器壳33地构成用于压力传感器41的单独的夹紧元件。为了使夹紧套46与压力传递件44和支撑元件45牢固连接，夹紧套46借助于第一焊缝48连接在压力传递件44上和借助于第二焊缝49连接在支撑元件45。由此传感器单元40形成与预热和压力测量模块11分开的可预装配的结构单元。
传感器导线47在连接模块侧从传感器单元40中引出。为此，按照图2在支撑元件45中设置两个通道（绝缘套管）51，两个传感器导线47通过该通道被朝着传感器接头16的方向上引导。
为了实现在预热电流触头24和高强度电流接头17之间的接触，预热电流导线27被引导通过传感器单元40。为此按照图3，压力传递件44具有用于将预热电流导线27朝着预热电流触头24引导的第一通道（绝缘套管）52以及支撑元件45具有用于将预热电流导线27朝着高强度电流接头17引导的第二通道（绝缘套管）53。基本上沿着轴向被引导穿过传感器单元30的预热电流导线27在预热棒侧具有第一90度弯曲部和在接头侧具有第二90度弯曲部，因此预热电流导线27能够被轴向地引导穿过传感器单元40。为了与预热电流触头24接触，在预热电流触头24的接头侧的端部区段25中加工有径向孔，预热电流导线27的第一90度弯曲部插入该径向孔中并且在那里被电接触。
为了实现从预热棒21到压力传感器41上的压力传递，预热棒21借助于弯曲弹性的膜32可轴向移动地支承在预热模块外壳13中。此外进行从预热棒21到传感器单元40的压力传递件44上的力传递。为此，与预热棒21固定地连接的支撑管22与连接套34一起轴向地在传感器单元40的方向上以端部区段55被延长。被延长的端部区段55放置在在压力传递件44处构造成的凸肩上并且在那里借助于第一焊缝56与压力传递件44连接。支撑管22和连接套34借助于第二焊缝57固定地连接。在端部区段55内部因此形成中空圆柱形的容纳腔58，预热电流触头24的接头侧的端部区段25暴露在该容纳腔中并且在那里与预热电流导线27接通。
为了构造预热和压力测量模块11，弯曲弹性的膜32借助于第三焊缝59与传感器壳33连接。传感器壳33借助于第四焊缝61被焊接在支撑元件45上。用于连接夹紧套46的第二焊缝49和用于连接传感器壳33的第四焊缝61实施在支撑元件45的不同的直径上。由此与预热和压力测量模块11一起还存在另一个可预先装配的结构单元，在该结构单元中容纳传感器单元40作为第一可预装的结构单元并且该结构单元插入预热模块外壳13中并且与预热模块外壳13固定连接。已经证明有利的是，在连接套34的外壁和传感器壳33的内壁之间以及在夹紧套34的外壁和传感器壳33的内壁之间构造环形间隙36。该环形间隙36用于提供连接套34和弹簧弹性的夹紧套34相对于与外壳固定的（刚性连接的）传感器壳33的轴向移动的无摩擦的间距。
为了将预热和压力测量模块11固定在预热模块外壳13中，在传感器壳33上构造了外部的支撑区段64，它以外径匹配于预热模块外壳13的内径。支撑区段64形成在传感器壳13上的连接部位，借此传感器壳33借助于另一个焊缝62连接在预热模块外壳13上。该另一个焊缝62和第三焊缝59为了密封被环绕地实施。
用于压力传感器41的预紧力由此由夹紧套46施加而不是由弯曲弹性的膜32的弹簧力施加。由此用于压力传感器41的预紧力可以在预热和压力测量模块11外部在预装的传感器单元40上调节。压力传感器41的预紧力由此不受到弹簧弹性的膜32的弹簧力并且也不受后继的安装步骤在预热和压力测量模块11插入到预热模块外壳13中期间影响。
在燃烧室存在的、对起压力接收器作用的预热棒21施加压力的压力导致：由于弯曲弹性的膜32，预热棒21与支撑管22和连接套34一起相对于固定地固定在气缸头中的预热模块外壳13沿着压力测量预热塞的纵轴线实施轴向运动。压力作用在压力传递件44上并且该压力传递件由于夹紧套46的弹簧弹性的作用经由第一承压件42挤压在压力传感器41上，该压力传感器经由第二承压件43支撑在与传感器壳33固定连接的并且由此被固定的支撑元件45上。
Claims (7)
1.压力测量预热塞，具有外壳(13)，在该外壳中设置用于点燃内燃机燃烧室中的燃烧混合物的预热棒(21)和具有用于探测内燃机的燃烧室压力的压力传感器(41)的压力测量装置(30)，其中，作为压力接收器起作用的预热棒(21)借助于弯曲弹性的膜(32)与所述外壳(13)连接，其中，在燃烧室中作用于预热棒(21)上的力被传递到压力传感器(41)上，其中，压力传感器(41)借助于预紧力设置在压力传递件(44)和支撑元件(45)之间，并且其中，支撑元件(45)经由传感器壳(33)与所述外壳(13) 相对于外壳固定地被固定在一起，其中为了施加用于压力传感器(41)的预紧力，设置夹紧套(46)，它以一端与压力传递件(44)连接和以另一端与支撑元件(45)连接，其特征在于，所述夹紧套(46)、压力传递件(44)、支撑元件(45)以及被其包围的压力传感器(41)形成一预装的传感器单元(40)，并且该预装的传感器单元(40)在与燃烧室背离的端部区段处可以插入到传感器壳(33)中，传感器壳(33)通过与燃烧室背离的端部区段与支撑元件(45)连接，并且在支撑元件(45)的不同的直径上实施夹紧套(46)与支撑元件(45)的连接和传感器壳(33)与支撑元件(45)的连接。
2.根据权利要求1所述的压力测量预热塞，其特征在于，传感器壳(33)在与燃烧室相对的端部区段处与弯曲弹性的膜(32)连接。
3.根据权利要求1或2所述的压力测量预热塞，其特征在于，传感器壳(33)借助于一固定部位与外壳(13)固定地连接。
4.根据权利要求3所述的压力测量预热塞，其特征在于，在传感器壳(33)上构造有支撑区段(64)，该支撑区段形成用于固定在外壳(13)上的固定部位。
5.根据权利要求1所述的压力测量预热塞，其特征在于，在压力传递件(44)上安装一连接套(34)，它至少间接地与预热棒(21)连接。
6.根据权利要求5所述的压力测量预热塞，其特征在于，连接套(34)在预热棒侧形成用于预热电流触头(24)的容纳腔(58)，在其中预热电流触头(24)与预热电流导线(28)接触。
7.根据权利要求6所述的压力测量预热塞，其特征在于，压力传递件(44)具有用于预热电流导线(28)的第一通道(52)并且支撑元件(45)具有用于预热电流导线(28)的第二通道(53)，由此预热电流导线(28)被引导穿过传感器单元(40)并且可以与位于传感器单元(40)外部的高强度电流接头(17)接触。
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