CN1954178A - 作用于一安装在预热火花塞上的压力传感器的装置 - Google Patents

Abstract

所述装置为一在内燃机内，与预热火花塞相连，用于压力传感器(14)的力传输装置(38′)，形状为具有基本圆形截面的管状零件。它包括一区域(40)，所述区域的外直径在接近区域一端时逐渐增大。与所述喇叭形端部相对应的前面为一支承面，用于接受一压电压力传感器(14)。所述发明同样也涉及一具有所述力传输装置的预热火花塞。

Description

作用于一安装在预热火花塞上的压力传感器的装置

技术领域

[01]本发明涉及作用于一安装在预热火花塞上的压力传感器的装置。

背景技术

[02]众所周知，在内燃机内，特别是狄塞尔(Diesel)式内燃机内，压力传感器被合并在预热火花塞上。所述传感器能测量发动机内部的压力。对这一压力的了解能更好地控制所述发动机燃烧的进程。因此能够更好地掌握所述发动机的功效，一方面减少汽化时的消耗，另一方面减少污染物的排放。

[03]预热火花塞通常包括一管状主体，在外表面具有一螺纹部位，能使其固定在气缸盖顶部一相应的镗孔内。所述主体的一部分位于燃烧室内部，另一部分位于所述燃烧室外部。燃烧室内部部分带有内部具有加热电极的一指杆体。所述加热电极通过穿过火花塞管状主体的芯体进料。发动机外部部分也被称为火花塞头部。在所述火花塞头部的位置，芯体被连接在电源上。压力传感器通常也同样被安装在所述火花塞头部。

[04]在本专利申请提交时，一还未发表的专利申请提出过所述预热火花塞的一种实施方式。所述实施方式由所附图1示出。

[05]在图1示出的实施方式(在后面将被描述得更为详细)中，压力传感器安装在一螺母与一垫片之间，一方面，带外螺纹的螺母被钉于火花塞头部槽内，另一方面，垫片支靠在内部为加热电极的指杆体上，且被安装在管状主体之上。

[06]在所述实施方式中，垫片用陶瓷材料制作，具有圆柱形形状。所述垫片并不直接垫靠在传感器上，而是一方面通过一绝缘电子元件，另一方面运用一支撑零件与传感器隔离，从而把来自垫片的压力分散在压力传感器的整个表面。

[07]所述解决方法具有的不利，表现在至少三个零件被设置在火花塞指杆体与压力传感器之间。这就一方面提升了这些不同零件的成本，另一方面引起所述零件的安装问题。此外，需注意到，多个接触表面的存在(压力传感器与绝缘组件之间，绝缘组件与支撑零件之间，以及支撑零件与垫片之间)对于压力传感器的敏感度具有不利的影响。

[08]因此，本发明的目的在于提供一预热火花塞，其装配有应用了一垫片的压力传感器，用于把作用力传输至传感器，然而，相对于前面提出的实施方式，其成本可获得降低。更有利的是，所述预热火花塞的结构不会减弱被使用的压力传感器的敏感度。

发明内容

[09]为此，本发明提出一力传输装置，用于位于内燃机内与预热火花塞相连的一压力传感器，所述装置形状为具有基本圆形截面的管状零件。

[10]根据本发明，所述装置包括一区域，所述区域的外直径在接近区域一端时逐渐增大，与所述喇叭形端部相对应的前面为一支承面，用于接受一压电压力传感器。

[11]所述力传输装置也同样适合用作支撑零件。为此，可以在测量力源(压力)与传感器之间减少一零件。

[12]在一更优的实施变型中，所述力传输装置以陶瓷材料实现。这样，当压力传感器为压电传感器时，它也可以用作为压力传感器的绝缘电子组件。它因此同样也可以涉及电阻压电传感器或其它类型的压力传感器。

[13]为了允许导热芯体的穿过，更有利的是，所述装置具有一直径基本不变的中心孔。

[14]本发明还涉及一含有压电压力传感器的预热火花塞，其特征在于包括一如上所述的力传输装置。

[15]在所述预热火花塞内，力传输装置的喇叭形端部可例如支靠在压力传感器的一个表面上，基本契合于所述传感器的表面。以这一方式，压力可以完全被传输，且传感器可在良好的条件下工作。

[16]预热火花塞特别可为所述类型，即其中一端包括含有加热电极的一指杆体，且因此力传输装置被例如设置于所述指杆体和压力传感器之间。在所述实施方式中，指杆体可被固定在管状零件内部，所述管状零件的一端可具有一内台肩，力传输装置支靠其放置。这里涉及的管状零件可以为预热火花塞主体，但也可以指另一零件，比如介于所述火花塞主体和指杆体之间的中间零件。

[17]当指杆体被固定在管状零件的情况下，力传输装置的外直径优选地小于管状零件的内直径，在管状零件内部，力传输装置被设置得能够令其在边缘上保持灵活，特别是相对于管状零件而言。这样，传输反作用力的风险就被降低了。

[18]同样，当一导电芯体为火花塞的加热电极提供电能时，所述芯体优选地在力传输装置内部自由通过。

[19]本发明最终涉及到一内燃机，特别是狄塞尔式内燃机，其特征在于具有至少一如上所述的预热火花塞。

附图说明

[20]本发明的细节和优点将在根据所附示意图进行的下述描述中更好地表现出来，其中：

[21]图1示出了先于本发明的预热火花塞横向截面图，

[22]图2示出了根据本发明所述预热火花塞的外观图，

[23]图3是图2中火花塞横向截面图，

[24]图4是图2与图3中火花塞不同组件的分解图，

[25]图5以透视图与界面图形式示出了根据本发明所述垫片的组成方式，

[26]图6示出了根据本发明所述的垫片，一压电传感器被设置于所述垫片上，以及

[27]图7示出了以上图片中压电传感器的组成，及其在不同角度下逐渐扩大的图。

具体实施方式

[28]图1示出了一先于本发明的预热火花塞式样(在本权利要求书最初提交之时还未被公开)。所述火花塞包括一压力传感器，以用于在发动机气缸中测量压力。所述预热火花塞2以传统方式在狄塞尔式发动机4中表示，更为精确的是，其位于所述发动机的气缸盖6内。所述预热火花塞包括一主体8、一指杆体10、一芯体12以及一压力传感器14。

[29]主体8适合用螺钉固定在发动机4上。为此，气缸盖6包括一气缸镗孔，其穿过并流入所述发动机的内燃室。主体8在外表面具有一螺纹16，与汽缸盖6上的螺丝孔相对应。当螺纹16与汽缸盖6上的镗孔相协作时，火花塞处于发动机4的安装位置，主体8的一部分向发动机内部伸展，也就是朝向内燃室伸展，与此同时，另一部分则向发动机外部伸展。主体8为管状形状，可以用例如钢材制作。

[30]在所述实施方式中，指杆体10被安装在管状主体8内部，且在收缩时获得调节，并凸出于内燃室内部。所述指杆体10含有一加热电极(未被示出)。芯体12被用于为所述电极提供电能，且经由指杆体10延伸到主体8上与凸出的指杆体10相反的一端，穿越主体8。所述芯体12因此通过一未被示出的方式被连接在输电导线上。

[31]压力传感器14被设置用于测量相应的内燃室压力。在图1所示的实施方式中，所述压力传感器14包括一压电组件18，被安置于两个触头组件20之间，以电导体材料实现。传感器自己则通过绝缘电子组件22与预热火花塞2的其它部分保持绝缘。

[32]在所述实施方式中，压力传感器14还通过一支撑零件24支靠在主体8上。压力传感器14通过其上表面与主体8相连接，且支撑指杆体10，从而使对所述指杆体上施加的压力结集到主体8上。为此，压力传感器14支靠一垫片38，所述垫片38被安放在指杆体10上，以与主体8无接触的方式设置于主体8上。所述垫片38围住芯体，且同样不与芯体接触。

[33]压力传感器14对于指杆体10的收缩(通过垫片38与支撑零件24)以及与主体8的连接，通过一带外螺纹36的螺母获得保证。所述螺母显然不与芯体12接触，却与在主体8上为接收传感器14而设的槽座34的侧壁46内表面上的一螺丝孔相协作。

[34]在图2到图4所示的实施方式中，相似组件运用与图1所用同样的标注表示。

[35]在图2所示的外观中，在火花塞主体8的外表面上具有一螺纹16，且在所述螺纹附近，在预热火花塞2头部一旁是一卡紧区域28。所述卡紧区域28以传统的方式呈六边形截面。

[36]从图2到图4所示的实施例子中，指杆体带有标注10’。它涉及一种不同于图1所示类型的指杆体，因为它涉及一陶瓷材料指杆体。另一点不同在于为了使电路绝缘且保护传感器，火花塞头部具有一合成材料实现的复制模型44。

[37]在图2到图4所示的图例中，一管状中间零件30被设置于主体8与指杆体10’之间，从而令指杆体10’与主体8绝缘。

[38]在指杆体10’与压力传感器14之间存在一垫片38’。因此在垫片38’与压力传感器14，或更确切的是所述传感器的触头组件20之间，不再有支撑零件24，也不再有绝缘电子组件22。

[39]垫片38’是一管状零件，中心被芯体12穿过。如图1的实施方式所示，垫片38’围绕所述芯体以自由方式安装。同样，垫片以自由方式安装在管状中间零件30上，且其外直径因此小于所述管状中间零件30的内直径。

[40]在垫片38’的上部，垫片38’的直径与压力传感器14的下表面直径相契合。这样，垫片38’在上表面具有一截锥形区域40，其能令垫片38’的外直径在接近垫片38’一端，也就是压力传感器14所支靠的一端时，逐渐从与指杆体10’直径基本相符的直径过渡到压力传感器14的直径。

[41]如即将所见，得益于截锥形区域40，垫片38’因此具有图1所示实施方式中支撑组件24所实现的功能。为了使垫片38’还具有图1中绝缘电子组件22的功能，所述垫片38’以一种电绝缘材料实现，例如陶瓷。

[42]在图2到图4所示的实施方式中，在主体8的下端，固定区域32上，管状中间零件30在收缩时获得调节。在所述固定区域32与指杆体10’与管状中间零件30的获得收缩调节的区域之间，具有一变形区域42。所述变形区域能更有利地传输内燃室内由压力传感器14在指杆体10’上产生的压力而导致的应力。

[43]图5示出了根据本发明的预热火花塞的第三种实施方式。垫片38’被重新设置于所述火花塞中。在所述图例以及以下图例中，前面图片的标注被用于表示相似的组件。

[44]图5所示的实施变型可被视为是图1的实施方式与图2至图4的实施方式的结合。在这一实施方式中，主体8一边带有指杆体10，另一边带有压力传感器14。所述传感器包括一压电组件18，被夹在二个触头组件20的中间。所述传感器处于一带外螺纹36的螺母与一垫片38’之间。一芯体12连接在指杆体10上，并穿过垫片38’、压力传感器14以及带外螺纹36的螺母。

[45]垫片38’与根据图2到图4描述的垫片为同一类型。它因此包括一管状圆柱形部分，中止于压力传感器14一端上的截锥形区域40。图5示出了所述垫片以何种方式被安装于主体8上。对于压力传感器14，垫片38’具有一基本契合于压力传感器14表面的支撑表面。所述支撑表面基本垂直于垫片38’的横轴，且呈环形形状。显然，所述环形表面的中心与芯体12的通道相契合。

[46]在垫片38’的另一端，一台肩50挨靠其安设。后者实现于主体8内的指杆体10附近。因此，垫片38’与截锥形区域40相反的一端处于指杆体10附近，但并不安设其上。垫片38’依然通过内燃室内由压力传感器施加的压力传输应力。事实上，主体8具有一变形区域42’，处于主体8内指杆体10收缩调节的所在区域与螺纹16之间。螺纹因此不被认为会变形，因为它被安装在硬度高的气缸盖6内。垫片38’挨靠于台肩50之上，所述台肩位于指杆体10的一部分附近，及主体8内指杆体10收缩调节的所在区域附近，从而令压力传感器14依然能对指杆体10产生限制作用。事实上，压力传感器14介于带内螺纹36的螺母与垫片38’之间。带外螺纹36的螺母与相对于气缸盖固定的侧壁46相连。因为，所述侧壁位于气缸盖外，且不受任何实质性限制。如果陶瓷的垫片38’被视为坚固且不变形，施加在指杆体10上的力将通过垫片38’被再次传输至压力传感器14上。

[47]如下面所述，对于压力传感器14，垫片38’逐渐扩大，从而使其外直径能与压力传输器的直径相契合。因此，垫片38’能刚好支撑在所述压力传感器14的整个表面上。优选地，所述喇叭形状紧靠压力传感器14实现。事实上，垫片38’的体量以这一方式受到限制。此外，所述形状与主体内的形状，或更通常为管状零件的形状相契合，垫片38’位于所述管状零件内。

[48]在图3和图4所示的实施方式中，垫片38’的喇叭形区域被视为截锥形。图6和图7的例子示出了其它的实施方式。

[49]在图6中，喇叭形状为一连续的截锥面52，其顶部的开口角度在靠近压力传感器14时不断增大。垫片38’由于一较薄的圆柱区域54(与用于使芯体12通过的一中心孔一起)在压力传感器14的一端中止。由此避免了垫片38’的上边缘具有实现困难且脆弱的锐角。

[50]在图7中，另一种非截锥的不断扩大的形式被例举出来。这里，直径逐渐增大，且不再有例如图6中那划定两个截锥面52界限的棱边。然而，出于上面提到的同样原因，在压力传感器的一端依然存在圆柱形截面54。

[51]如图所示，在图2到图7所提出的实施方式中，除了垫片38’外，没有任何零件在所述预热火花塞的指杆体与其压力传感器之间占据位置。因此，一方面减少了配备压力传感器的预热火花塞生产所必须的零件数量，另一方面也减少了由内燃室直至压力传感器内压力所产生的力传输界面数量。

[52]因此，配备了压力传感器的预热火花塞的生产成本得以降低，且即便成本降低，装配在预热火花塞上的传感器在对压力进行测量时具有更好的灵敏度。

[53]本发明不仅限于上面所描述的实施方式，所述实施方式仅以非局限性的方式举例。相反，它涉及到一定行业范围内所有的实施变型。

[54]例如，根据本发明所述的垫片可以用不同于陶瓷的材料来实现。还可以考虑用导电材料。当传感器例如为压电传感器时，为了使垫片与传感器绝缘，可以考虑各种方式。例如可以建议一种表面处理，使得用于安设压力传感器的垫片的支撑表面变为电绝缘的。

[55]垫片外直径的扩大更好地是被实现在靠近压力传感器的地方。然而，所述扩大也可以在垫片其它地方上实现。

[56]根据本发明的垫片按照两种不同的预热火花塞被进行描述。当然，所述垫片也可以用在其它类型预热火花塞中，其包括一传感器，例如压电传感器，以及一用于向传感器进行力传输的垫片。

Claims (10)

1.力传输装置(38’)，其用于在一内燃机内与一预热火花塞(2)相连的一压力传感器(14)，所述力传输装置具有一基本圆形截面的管状零件的形状，

其特征在于，所述力传输装置包括一区域(40)，在所述区域中，所述力传输装置的外直径在接近其端部之一时逐渐增大；且与所述喇叭形端部相对应的所述力传输装置的前面为一支承面，用于接受一压力传感器(14)。

2.按照权利要求1所述的力传输装置，特征在于，所述装置用一种陶瓷材料制作实现。

3.按照权利要求1或2所述的力传输装置，其特征在于，所述装置具有一直径基本不变的中心孔。

4.预热火花塞，其包括一压电压力传感器，其特征在于，其具有一按照权利要求1至3中任一项所述的力传输装置(38’)。

5.按照权利要求4所述的预热火花塞，特征在于，所述力传输装置(38’)的喇叭形端部可例如支靠在所述压力传感器(14)的一表面上，并基本相当于所述传感器的表面。

6.按照权利要求4或5所述的预热火花塞，特征在于，所述预热火花塞在其端部之一处包括一集成有加热电极的一指杆体(10，10’)；且力传输装置(38’)被设置于所述指杆体(10，10’)和压力传感器(14)之间。

7.按照权利要求6所述的预热火花塞，特征在于，所述指杆体(10，10’)可被固定在一管状零件(8)内部，所述管状零件(8)的一端部处；并且该管状零件(8)具有一内台肩(50)，所述力传输装置(38’)支靠着所述内台肩(50)放置。

8.按照权利要求7所述的预热火花塞，其特征在于，所述力传输装置(38’)的外直径小于所述管状零件(8，30)的内直径，所述力传输装置位于所述管状零件内部。

9.按照权利要求6至8中任一项所述的预热火花塞，其特征在于，所述的预热火花塞具有一为火花塞加热电极提供电能的导电芯体(12)；且所述芯体(12)在所述力传输装置(38’)内部以自由方式通过。

10.内燃机，特别是狄塞尔式内燃机，其特征在于，所述内燃机具有按照权利要求4至9中任一项所述的预热火花塞。

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