CN106969871B - 压力传感器 - Google Patents

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Abstract

在实施方式中，压力传感器包括固定至端口的尖端。尖端包括用于接收由压力传感器待测量的压力的开口。端口包括用于在固定装置例如轨道中安装压力传感器的螺纹段。端口还包括挠性段、空腔和开口。尖端中的开口从外部来源接收压力并传递压力至端口的开口。端口的开口从尖端接收压力并传递压力至空腔。在空腔中接收的压力施加力至响应力而弯曲的挠性段。此外，由尖端和螺纹段提供力以保持尖端固定至端口。

Description

压力传感器
附图说明
本说明书中包含并构成本说明书一部分的附图示出了本文所述的一个或多个实施方式，并且附图连同描述一起解释了这些实施方式。示意图的组成部分不一定按比例绘制，重点在于示出本公开的原理。在附图中：
图1示出了具有端口和尖端的压力传感器的示例性实施方式；
图2示出了可与压力传感器一同使用的端口的示例性实施方式；
图3示出了端口的剖面图；
图4示出了可与压力传感器一同使用的尖端的示例性实施方式；
图5示出了尖端的剖面图；
图6示出了压力传感器的剖面图；
图7示出了安装在轨道中的压力传感器；
图8示出了在压力传感器安装在轨道中后可施加至压力传感器和轨道的力。
具体实施方式
许多内燃机(ICE)采用燃料喷射系统来输送燃料至ICE中包含的燃烧室。燃料喷射系统可用的一个类型是汽油直喷(GDI)。GDI是涉及以高压直接喷射汽油至ICE的燃烧室中的燃料喷射技术。GDI可比其他类型的燃料输送系统比如传统的燃料喷射系统和化油器更精确地测量燃料。GDI可实现较完全的燃烧和较低的缸体温度，能够实现用于较高效率和较大功率的较高压缩比。
采用GDI的ICE可利用压力传感器测量喷射入ICE的燃烧室中的燃料的压力。以下描述了可使用的压力传感器的示例性实施方式。在实施方式中，压力传感器可包括接收待测量的压力的端口和用于测量接收的压力的配置。这些配置可包括例如可基于压力弯曲(应变)的挠性段及可测量挠性段的挠曲的一个或多个计量器(例如微应变计(MSG))。
更具体地，压力传感器还可包括端口和尖端。端口可包括空腔、挠性段和一个或多个计量器。尖端可包括开口和在压力传感器装配在操作环境中后用于密封压力传感器的配置。尖端可在通过压力传感器接收待测量压力的端口的端处固定(压力配合)至端口。
在操作上，尖端的开口接收压力。压力通过尖端传递至端口中的空腔。挠性段邻近空腔(例如在空腔的端处)并基于传递至空腔的压力弯曲。计量器测量挠性段的挠曲并生成可基于测量的挠曲的输出结果。输出结果可反映通过压力传感器的压力测量结果。
图1示出了压力传感器100的示例性实施方式。参照图1，压力传感器100可包括端口200和尖端400。如下文将进一步描述的那样，端口200可固定至尖端400。例如，在实施方式中，端口200压配安装至尖端400以固定端口200至尖端400。在另一实施方式中，例如，端口200通过压缩固定至尖端400。
还如下文将进一步描述的那样，端口200可包括空腔、挠性段和一个或多个计量器(例如MSGs)。空腔可从尖端400中的开口接收压力。压力可通过空腔传递至可响应于压力弯曲的挠性段。计量器可探测挠性段的挠曲并生成代表压力测量结果的输出结果。
图2示出了端口200的示例性实施方式。参照图2，端口200可包括基座部分220和装配部分230。基座部分220可包括例如平台222和颈部224。
平台222可夹持(例如包含)计量器226。计量器226可为MSG并可固定(例如粘合)至平台222。在实施方式中，计量器226被玻璃粘合至平台222的顶部。计量器226可由例如以硅树脂为基础的共形涂层保护。涂层可保护计量器226免受例如腐蚀。在实施方式中，平台222可附接至可作用于从装配部分230提升平台222的颈部224。在实施方式中，基座部分220和装配部分230由作为不含接合处的单个工件的金属进行机械加工。
装配部分230可包括螺纹段232和接纳段(例如套筒)234。螺纹段232可包括可用于在压力传感器100安装在固定装置(例如轨道)中时固定压力传感器100的一个或多个螺纹。以下将进一步描述在固定装置中安装压力传感器100的示例。
接纳段234可包含用于接收尖端400和固定尖端400至端口200的配置。这些配置可包括例如开口236和边缘238。开口236可用于接收尖端400而边缘238可充当用于尖端400的挡块。此外，边缘238可提供用于固定尖端400至端口200的表面。
开口236可作用于调整尖端400与端口200装配。例如，开口236可在端口200和尖端400相连时适合于对齐尖端400。此处例如，开口236可按尺寸制作以提供与端口200的紧密贴合并在压力传感器100的装配期间适当夹持尖端400以调整固定尖端400至端口200。
图3示出了端口200的剖面图300。参照图3，端口200可包括空腔340和挠性段360。空腔340形状上可为圆柱形并可延伸至端口200的长度。在实施方式中，端口200的长度为16.85毫米(mm)而空腔340延伸至16.03mm。应注意的是，在其他实施方式中，端口200和/或空腔340可为其他长度。
空腔340可包括多个段。例如，空腔340可包括第一段342、第二段344和第三段346。第一段342可位于空腔340的封闭端，而第三段346可位于空腔340的开口端。第二段344可位于第一段342和第三段346之间。
空腔340可为阶梯状，因为第一段342、第二段344和/或第三段346可在长度和/或宽度上变化。例如，第一段342的宽度可小于第二段344的宽度，而第二段344的宽度可小于第三段346的宽度。
端口200可包括挠性段360。挠性段360可响应例如通过开口236(图2)进入空腔340的压力而弯曲。该挠曲可由可安装在挠性段360的一部分(例如顶部)上的一个或多个计量器226感应。计量器226可探测该挠曲并响应探测的挠曲生成输出结果(例如电压)。输出结果可反映挠性段360由于压力的应变量。
注意，段342、344和/或346可适于执行各种功能。例如，段346可适于当尖端400和端口200装配时在端口200中准确定位尖端400。而且，例如段342和/或段344可适于实现对于进入空腔340的给定压力的特定反应。例如，段342和/或段344可适于为进入空腔340的预定量的压力对挠性段360造成预定量的弯曲。
应注意的是，空腔340比起图3中所示可形成不同的形状。例如，在实施方式中，空腔340向内朝着空腔340的封闭端逐渐变尖细。
第三段346可包括开口236。边缘348可为开口236的一部分。如以下将进一步描述的那样，边缘348可充当例如在端口200和尖端400相连时用于尖端400的挡块。此外，还如以下将进一步描述的那样，例如边缘348可提供用于在尖端400和端口200相连后固定尖端400至端口200的表面。
图4示出了尖端400的示例性实施方式。参照图4，尖端400可包括导件420、平台430和底座440。导件420可包含用于当尖端400与端口200相连时引导尖端400至开口236的配置。导件420可形成圆柱形形状，然而在其他实施方式中导件420可形成不同的形状。例如，在实施方式中，导件420形成多边形形状。注意，开口236可适于调整导件420的形状并使导件420能够适合开口236。
平台430可提供用于在尖端400与端口200相连时阻挡尖端400的表面。此外，表面可提供用于在尖端400和端口200相连后将端口400与端口200紧固的表面。底座440可提供用于在安装压力传感器100时在固定装置中容纳尖端400的表面。以下将进一步描述安装压力传感器100的示例。尖端400可包括开口446和孔448。以下将进一步描述关于开口446和孔448的细节。
图5示出了尖端400的剖面图500。参照图4和5，孔448形状可呈圆柱形并延伸穿过尖端400的长度。开口446可位于孔448的一端。开口446可适于调整从外部来源接收待测量的压力。
孔448可为阶梯状。阶梯状可包括例如第一段542和第二段544。第一段542形状可呈圆柱形并具有小于端口200中的段344(图3)宽度的宽度。第二段544形状同样可呈圆柱形。第二段544的宽度可小于第一段542的宽度。此外，第二段544的长度可小于第一段542的长度。
应注意的是，在其他实施方式中，第一段542和/或第二段544的长度和宽度可有所不同。例如，在实施方式中，第一段542的长度小于第二段544的长度。
此外应注意的是，在其他实施方式中，孔448和/或开口446的形状比起图4和5中所示可呈不同形状。例如，在实施方式中，孔448从开口446朝导件420向内逐渐变尖细。
导件420可包括边缘552。平台430可包括边缘554和556。边缘554可从边缘556至边缘552向上倾斜。倾斜可为例如关于线560成0至70度角。注意在其他实施方式中，边缘554可从边缘556至边缘552向下倾斜。此处例如，向下倾斜可关于线560成0至70度角。
应注意的是，线560和562规定为用于说明性目的的参考线并且不是尖端400的一部分。
导件420还可包括边缘558。边缘558可关于线562向下倾斜。倾斜可为例如关于线562成0至70度角。如以下将进一步描述的那样，边缘558可适于当压力传感器100安装在固定装置中(例如轨道)时调整在固定装置中将尖端400安装在底座上。还如以下将进一步描述的那样，边缘558可适于在压力传感器100安装在固定装置中时提供力至尖端400以辅助保持尖端400与端口200相连。
图6示出了压力传感器100的剖面图600。参照图6，压力传感器100可包括与尖端400相连的端口200。现在参照图3至6，将端口200与尖端400相连可涉及例如将导件420指入开口236内。注意，开口236和/或导件420可包括用于调整将导件420与开口236对准的配置。这些配置可包括例如开口236和/或导件420的形状。
在导件420进入开口236时，导件420可进入空腔340直到边缘554在点620处接触边缘348。注意，边缘348可适于调整在点620处与边缘554的紧配合。
在边缘554接触边缘348后，尖端400可固定至端口200。例如，尖端400可压配安装至端口200直到点620以固定尖端400至端口200。应注意的是，可使用其他技术用于固定尖端400至端口200。
图7示出了压力传感器100的示例安装的剖面图700。参照图7，压力传感器100可安装在轨道720中。轨道720可包括当压力传感器100安装在轨道720中时可接收螺纹段232(图2)的一个或多个螺纹722。
轨道720可包括当压力传感器100安装在轨道720中时接触边缘558(图5)的边缘760。边缘760和边缘558可调整将压力传感器100在轨道720中安装在底座上。此外，边缘760和边缘558可在将压力传感器100安装在轨道720中充当用于压力传感器100的挡块。例如，在边缘760接触边缘558后，通过边缘760接触边缘558可阻止压力传感器100在轨道720中继续移动。
轨道720可包括开口724。开口724可从外部来源接收压力。压力可包括由压力传感器100待测量的压力。由开口724接收的压力可由开口724传递至开口446(图4)。
现在参照图1至7，在操作上，由压力传感器100待测量的压力可进入开口724。开口724可使压力穿过开口446和孔448传递至空腔340。在空腔340中，压力施加至响应压力弯曲的挠性段360。计量器226测量挠性段360的挠曲并生成输出结果。输出结果可表示例如压力的测量结果。在实施方式中，由计量器226生成的输出结果包括电信号(例如电压)。
图8示出了在压力传感器100安装在轨道720中并投入操作以测量来自外部来源的压力后可施加至压力传感器100和轨道720的力。参照图2至8，来自外部来源的压力810可进入开口724(图7)并通过尖端400传递至空腔340(图3)。压力可提供力820至挠性段360(图3)并引起挠性段360弯曲。该挠曲可由可生成表示由计量器226探测的挠曲量的输出结果的计量器226(图3)探测。
与轨道720的螺纹722(图7)结合的螺纹段232(图2)可提供可与力820对抗的力840。在压力传感器100在轨道720中安装在底座上后，可通过尖端400提供力860。力860可在边缘558(图5)接触边缘760(图7)后提供。力860可对抗力840。力860和力840可作用于保持尖端400固定至端口200。
例如，假设端口200和尖端400一起压配安装在压力传感器中并且压力传感器100安装在轨道720中。压力810可进入通过开口446(图4)、孔448(图4)和开口236(图2)传递压力810至空腔340的开口724。压力810可引起力820施加至挠性段360。挠性段360可响应力820弯曲，挠性段360的挠曲可由可输出表示感应的挠曲的信号的计量器226感应。
施加至挠性段360的力820可与力840相对抗。此外，力840可与力860相对抗。力840和力860的结合可作用于缓解由于例如力820而可出现在点620处的应力。缓解该应力可造成端口200和尖端400的压配安装以夹持并因此保持尖端400和端口200相连。
实施方式的上述描述旨在提供说明和描述而并非旨在完全详尽或将本发明限制于本公开的精确形式。鉴于以上内容，修改和变化都是有可能的，或者可从本发明的实践获得。
本文中所使用的元素、活动或说明不应理解为对本发明是决定性的或必不可少的，除非照此明确描述。而且，如本文中所使用的，冠词“a”旨在包括一个或多个物品。旨在仅表述一个物品处使用术语“一个”或类似语言。此外，短语“基于”旨在表达“至少部分基于”，除非另有说明。
本发明不限于以上公开的特定实施方式，而本发明将包括属于所
附权利要求范围内的任何及所有特定实施方式和其等同物。

Claims (6)

1.一种压力传感器，包括：
尖端，具有用于接收待由所述压力传感器测量的压力的开口；以及
端口，固定至所述尖端，所述端口具有：
螺纹段，用于在由内燃机的轨道限定的螺纹装配孔中安装所述压力传感器，从而当安装时，所述螺纹装配孔和所述螺纹段产生压缩力以保持所述尖端和端口密封地接合，
阶梯状空腔，以及
用于传递由所述尖端的所述开口接收的压力至所述空腔的开口，其中所述尖端包括安装在所述端口的所述开口内的导件，
其中所述尖端包括邻近所述导件的平台，以及
其中所述导件包括第一边缘而所述平台包括第二边缘和第三边缘，以及
其中所述第二边缘具有第一端和第二端，所述第一端在所述第二端的反面，所述第一端邻近所述第一边缘而所述第二端邻近所述第三边缘，以及
其中所述第二边缘从所述第一端向所述第二端倾斜，以及
其中所述空腔包括第一段、第二段及第三段，所述第三段邻近所述尖端，所述第一段远离所述尖端并且形成所述空腔的挠性封闭端，并且所述第二段位于所述第一段与所述第三段之间，以及
其中所述空腔向内朝着所述封闭端逐渐变尖细，使得所述第一段的宽度小于所述第二段的宽度而所述第二段的宽度小于所述第三段的宽度。
2.根据权利要求1所述的压力传感器，其中所述尖端包括孔，并且其中所述尖端的所述开口位于所述孔的一端。
3.根据权利要求1所述的压力传感器，其中所述端口和所述尖端压配安装在一起以固定所述端口至所述尖端。
4.根据权利要求1所述的压力传感器，其中所述端口和所述尖端压缩在一起以固定所述端口至所述尖端。
5.根据权利要求2所述的压力传感器，其中所述尖端的孔是阶梯状的，所述孔包括第一段和第二段，所述孔的第一段邻近所述端口，所述孔的第二段邻近所述尖端的所述开口，以及
其中所述孔的第一段的宽度小于所述空腔的第二段的宽度，而所述孔的第二段的宽度小于所述孔的第一段的宽度。
6.一种压力传感器，包括
尖端，具有用于接收待由所述压力传感器测量的压力的开口；以及
端口，固定至所述尖端，所述端口具有：
螺纹段，用于在由内燃机的轨道限定的螺纹装配孔中安装所述压力传感器，从而当安装时，所述螺纹装配孔和所述螺纹段产生压缩力以保持所述尖端和端口密封地接合，
阶梯状空腔，以及
用于传递由所述尖端的所述开口接收的压力至所述空腔的开口，
其中所述尖端包括导件和平台，所述端口包括开口，以及
其中所述导件进入所述端口的所述开口，以及
其中所述平台包括第一倾斜边缘，所述第一倾斜边缘接触所述端口的第二倾斜边缘，所述第一倾斜边缘和所述第二倾斜边缘充当用于所述尖端的挡块的边缘以限制所述导件进入所述端口的所述开口，以及
其中所述空腔包括第一段、第二段及第三段，所述第三段邻近所述尖端，所述第一段远离所述尖端并且形成所述空腔的挠性封闭端，并且所述第二段位于所述第一段与所述第三段之间，以及
其中所述空腔向内朝着所述封闭端逐渐变尖细，使得所述第一段的宽度小于所述第二段的宽度而所述第二段的宽度小于所述第三段的宽度。
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