JP2006084468A - 圧力測定グロー・プラグ - Google Patents

Abstract

【課題】ディーセル・エンジンのシリンダ内に挿入するためのプラグ本体（３、４）、プラグ本体（３、４）内に配置された加熱ロッド（１）、および加熱ロッド（１）とプラグ本体（３、４）の間で初期張力下に配置されて圧力センサ（７）がシリンダの燃焼室内の圧力によって作用を受けるようになされた圧力センサを備えるディーセル・エンジン用圧力測定グロー・プラグを提供する。
【解決手段】加熱ロッド（１）は、シリンダの燃焼室内の圧力を圧力センサ（７）に伝達し、プラグ本体（３、４）に対して軸方向に摺動式に変位可能に配置される。ベローズ様部品（２）の形態のシールが、加熱ロッド（１）とプラグ本体（３、４）の間に設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに記載のディーセル・エンジン用圧力測定グロー・プラグ、すなわち、ディーセル・エンジンのシリンダ内に挿入するためのプラグ本体と、プラグ本体内に配置される加熱ロッドと、圧力センサとを備え、該圧力センサが加熱ロッドとプラグ本体との間に初期張力下で配置され、シリンダの燃焼室内の圧力により該圧力センサが作用を受けるようにされ、加熱ロッドがシリンダの燃焼室内の圧力を圧力センサに伝達し、加熱ロッドがプラグ本体に対して軸方向に摺動式に変位可能にプラグ本体内に配置されて、燃焼室内の圧力によって加熱ロッドがプラグ本体に対して軸方向運動するようにして、この運動の結果として前記圧力センサに力が加えられるようにした圧力測定グロー・プラグに関する。

こうした圧力測定または圧力計グロー・プラグでは、燃焼圧が加熱ロッドを介して圧力センサに直接伝達され、プラグ本体の幾何学的配置および強度が影響を及ぼしたり、関連したりすることはない。グロー・プラグの通常の機能は全て保持されている。

こうした圧力測定グロー・プラグでは、好ましくは、シーリングが加熱ロッドとプラグ本体の間に設けられ、前記シーリングは金属膜またはエラストマー・シールから形成される。

しかしシールとしての金属膜は、バネ特性が硬くバネの可動域が小さいため、部品に負荷が掛かる欠点がある。一方、エラストマー・シールは温度に敏感である。

本発明の目的は、上記の欠点に対処するディーセル・エンジン用圧力測定グロー・プラグを提供することである。

本発明によれば、始めに述べたタイプの圧力測定グロー・プラグにおいて、ベローズ様部品の形態のシールが、加熱ロッドとプラグ本体との間に設けられる。

ベローズ様シールの場合、圧力測定グロー・プラグの絶対的機密性がプラグ本体に対する加熱ロッドの領域で広範な燃焼圧に対して保証されるという利点がある。

しかも、そのバネ特性は、ベローズ様部品の折り曲げまたは層の数および形状によって影響を受け、すなわち所望の方法でバネ特性を選択することができる。

ベローズ様部品の多層構造の結果として、低いバネレートおよび必要とされる圧力負荷を保証することができる。

さらなる利点は、グロー動作中または様々なエンジン負荷状態で受ける熱負荷の結果として圧力センサに与えられる影響が最小限に抑えられる点にもある。

本発明による圧力測定グロー・プラグの特に好ましい構成および変形は、請求項２および３の主題とされている。
すなわち、本発明の好ましい態様によれば、ベローズ様部品が多層金属ベローズであることを特徴とする、前記記載の圧力測定グロー・プラグが提供される。
また、本発明の別の好ましい態様によれば、プラグ本体が、２つの部分、すなわち共に機械的に連結された本体上部および本体下部とからなり、ベローズ様部品が、本体下部の領域内に配置されて、端子側端部で本体上部に連結されていることを特徴とする、前記記載の圧力測定グロー・プラグが提供される。

本発明の特に好ましい実施形態の例を、それぞれ図面を用いて、以下により詳細に記載する。

図１で示したように、ディーセル・エンジン用圧力測定グロー・プラグは、プラグ本体３、４と、金属またはセラミック構造を有すると共にプラグ本体３、４に対して軸方向に摺動式に変位可能にグロー・プラグ内に配置された加熱ロッド１と、圧力センサ７とから本質的に構成される。該圧力センサ７は、加熱ロッド１とプラグ本体３、４との間に配置され、この配置は所望によりセンサ・ユニット５による初期張力下に行われ、そして、シリンダの燃焼室内の圧力による作用を受ける。かくして、加熱ロッド１はシリンダの燃焼室内の圧力を圧力センサ７に伝達する。

加熱ロッド１は、プラグ本体３、４に対して軸方向に摺動式に変位可能に配置されて、燃焼室内の圧力がプラグ本体３、４に対する加熱ロッド１の軸方向の運動をもたらし、軸方向の運動の結果として、力が圧力センサ７に作用するようになされている。

図１で示し、図２で具体的に示すように、加熱ロッド１は、圧力センサ７およびベローズ２に延長管を介して機械的に堅固に連結される。ベローズ２は、加熱ロッド１とプラグ本体３、４との間のシーリング要素として配置され、加熱ロッド１がプラグ本体３、４内で軸方向に摩擦を生じることなく移動することができることを保証する。

図２で示したように、ベローズ２は、好ましくは金属材料から作成され、ベローズ２と加熱ロッド１との機械的結合は、たとえば、放射状に廻らされた隅肉溶接（radially circumferential fillet weld）をベローズ２の円筒形部分から加熱ロッド１までの端面に設けたり、放射状に廻らされた貫通溶接（radially circumferential through-weld）をベローズ２の円筒形部分に設けることによって行われる。かかる領域における加熱ロッドへの結合は、レーザ溶接、クリンピング、スエージング、はんだ付け、圧入などによって行うこともできる。

図で示した実施形態の例では、プラグ本体３、４は２つの部分、すなわち本体上部３および本体下部４を備え、これらは共に機械的に連結されている。本体下部４は、燃焼室側に設けられ、シーリング円錐部を有しており、それによってグロー・プラグはシリンダヘッドの燃焼圧から密封されている。

ベローズ２は、端子側で本体上部３に機械的に連結される。この地点でも、ベローズ２が円筒形部分を備えるように設計してもよく、そして、この円筒形部分を本体上部３のシャフトの外側上に押圧して、そこに機械的に連結されるようにしてもよい。別の連結方法としては、ベローズ２と加熱ロッド１の連結と同じものが挙げられる。

図面で示したように、前部シーリングはベローズ様部品を備え、このベローズ様部品は金属ベローズとして設計することができる。かくして、加熱ロッド１の軸方向の変位が、大部分直線性の力の経路の特性を有するものとして保証される。さらに、加熱ロッド１はプラグ本体３、４から熱的に遮断されるとともに、加熱ロッド１はプラグ本体３、４内でベローズ２を介して弾性的に支持される。また、初期張力をベローズ２を介して加えることもできる。

図面で示した圧力測定グロー・プラグは、以下のように動作する。燃焼圧またはピストンの圧縮圧の結果、加熱ロッド１が圧力センサ７に向かって軸方向に変位される。圧力センサ７は端子側の加熱ロッド１の端部に位置し、ピエゾセンサ、抵抗線ひずみ計、または同様の測定要素の形に設計されている。この変位により、加熱ロッド１はセンサ要素７に一定の力で圧力を加える。その結果、センサ要素に存在する力または張力に変化が生じ、それが適当な評価電子装置によって測定信号に処理される。

ベローズ２の利点は、低バネ特性のため、すなわちバネ抵抗が小さく伸びが大きいため、センサ要素に加えられる熱負荷からの影響を非常に小さく維持することができることである。圧力測定グロー・プラグのグロー動作の際に、またはより正確には様々な負荷および速度の範囲で、加熱ロッド１もセンサ要素と燃焼室シーリングの２つの接触点の間で連続して加熱される。その結果、燃焼室シーリングが硬すぎると、過剰に大きい圧力がセンサ要素に伝達され、誤った測定値が結果としてもたらされる。燃焼室シーリングが過剰に硬く設計された場合、すなわち伸びが小さく過剰に大きいバネ抵抗が存在する場合、センサ要素に測定可能な変化が起こらず、したがって測定信号が結果としてもたらされない。

多層ベローズの形態のシーリングの設計により、低いバネレートで同時に十分な圧縮負荷が得られる。その結果、燃焼圧に対するより良好なシーリングが得られ、バネ定数が小さいために測定値の直線性が保証され、測定信号への影響が小さく、センサ要素への熱的影響の結果としての張力が小さく、シーリングが熱的に鈍感であり、使用される部品を問題なく製造することができる。

ディーセル・エンジン用の本発明による圧力測定グロー・プラグの一実施形態の例を示す断面図である。 ベローズ様部品がシールとして使用されている、図１で示した圧力測定グロー・プラグの領域を示す拡大断面図である。

符号の説明

１ 加熱ロッド
２ ベローズ
３、４ プラグ本体
５ センサ・ユニット
７ 圧力センサ

Claims (3)

1. ディーセル・エンジンのシリンダ内に挿入するためのプラグ本体と、
   プラグ本体内に配置される加熱ロッドと、
   圧力センサとを備え、
   該圧力センサが加熱ロッドとプラグ本体との間に初期張力下で配置され、シリンダの燃焼室内の圧力により該圧力センサが作用を受けるようにされ、
   加熱ロッドがシリンダの燃焼室内の圧力を圧力センサに伝達し、
   加熱ロッドがプラグ本体に対して軸方向に摺動式に変位可能にプラグ本体内に配置されて、燃焼室内の圧力によって加熱ロッドがプラグ本体に対して軸方向運動するようにして、この運動の結果として前記圧力センサに力が加えられるようにした圧力測定グロー・プラグにおいて、
   ベローズ様部品の形態のシールを前記加熱ロッドと前記プラグ本体の間に設けたことを特徴とする、ディーセル・エンジン用圧力測定グロー・プラグ。
2. ベローズ様部品が多層金属ベローズであることを特徴とする、請求項１に記載の圧力測定グロー・プラグ。
3. プラグ本体が、２つの部分、すなわち共に機械的に連結された本体上部および本体下部とからなり、ベローズ様部品が、本体下部の領域内に配置されて、端子側端部で本体上部に連結されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の圧力測定グロー・プラグ。
   
   

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