KR101860570B1

KR101860570B1 - 압력 측정 플러그 및 압력 감지 요소

Info

Publication number: KR101860570B1
Application number: KR1020110106066A
Authority: KR
Inventors: 마르크 게라르트 요한 보르거스; 세르게 그뢴후이즈첸; 크리슈토발 루이츠 치월로; 얀-윌렘 스뢰트예스
Original assignee: 센사타 테크놀로지스, 인크
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2018-05-23
Also published as: KR20120041123A; CN102539065A; JP2012088307A; CN102539065B; JP5783566B2

Abstract

압력을 측정하기 위한 연소 기관용 압전 저항식 압력 측정 플러그(1)가 개시되어 있다. 이러한 압력 측정 플러그는 플러그 몸체(2)와 감지 구조체(4)를 포함한다. 상기 플러그 몸체는, 플러그 몸체를 연소 기관의 실린더 내로 나사 체결하기 위한 외부 나사산을 구비한 나사형 플러그 몸체 부분(2a)과, 플러그 몸체와 연소 기관 사이에 밀봉을 제공하도록 구성되며 플러그의 선단을 형성하는 밀봉 플러그 몸체 부분(2b)을 포함한다. 상기 플러그 몸체는 나사형 플러그 몸체 부분과 밀봉 플러그 몸체 부분 사이에 위치하는 감지 몸체 부분(2c)을 추가로 포함한다. 상기 감지 몸체 부분은 일체형으로 형성되며, 원통형 몸체 부분(2c1)과, 감지 구조체 그리고 이동 부분(2c2)을 포함한다. 상기 감지 구조체는 이동 부분과 원통형 몸체 부분 사이의 연결부를 형성하며, 이동 부분이 원통형 몸체 부분의 실린더 축선(6)을 따라 원통형 몸체 부분에 대해 상대 이동할 수 있도록 한다.

Description

압력 측정 플러그 및 압력 감지 요소{A PRESSURE-MEASURING PLUG AND A PRESSURE SENSING ELEMENT}

본 발명은 플러그 몸체와 감지 구조체를 포함하는, 연소 기관용 압력 측정 플러그에 관한 것으로서, 상기 플러그 몸체는 플러그 몸체를 연소 기관의 실린더 내로 나사 체결하기 위한 외부 나사산을 구비한 나사형 플러그 몸체 부분, 그리고 플러그와 연소 기관 사이의 밀봉을 제공하도록 구성되며 플러그의 선단을 형성하기 위한 밀봉 플러그 몸체 부분을 포함한다. 보다 구체적으로 설명하자면, 본 발명은 연소 기관용 압전 저항식 압력 측정 플러그에 관한 것이다.

미래의 디젤 엔진 및 오토 엔진(otto engine)의 진보적인 연소 전략은 연소 기관의 전체 사이클(압축-연소-배기 사이클) 동안의 각각의 실린더로부터의 정확한 압력 피드백 유무에 좌우된다. 이러한 전략은 HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition) 연소를 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있으며, 신속 정확한 압력 응답성을 필요로 하는 고압 발생률을 초래할 수 있다.

전술한 유형의 압력 측정 플러그에 대해서는 유럽 특허 출원 제 2138819A1 호에 공지되어 있다. 상기 특허 출원에 개시된 바에 따르면, 이동 로드가 플러그 몸체 내에 배치되어 있다. 감지 구조체가 상기 이동 로드와 플러그 몸체 사이에 배치되어 실린더의 연소 챔버에서 우세한 압력이 감지 구조체에 작용하게 되며, 이에 따라, 상기 이동 로드에 의해 실린더의 연소 챔버 내부의 압력이 감지 구조체로 전달된다. 상기 이동 로드는 플러그 몸체에 대해 축선 방향으로 미끄럼 이동 방식으로 변위 가능하도록 플러그 몸체 내에 배치됨으로써, 연소 챔버의 압력에 의해 가열 로드가 플러그 몸체에 대해 상대적으로 축선 방향으로 이동하게 되며, 그 결과, 힘이 감지 구조체에 작용하게 된다.

본 발명의 일 목적은 전술한 종래 기술의 제약 중 적어도 하나를 배제한 개선된 압력 측정 플러그를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 보다 적은 비용의 신뢰성 있는 제조와, 조악한 압력 매체에 대항하는 긴 지속성 및/또는 견고성, 연소 기관의 통상적인 고온 및 진동에 대한 저항성 중 적어도 하나를 갖춘 압력 측정 플러그를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 목적은 청구항 1의 특징을 갖춘 압력 측정 플러그에 의해 달성된다. 본 발명을 수행하기 위한 유리한 실시예 및 또 다른 방법이 종속항에 언급된 조치에 의해 달성될 수도 있다.

본 발명에 따르면, 압력 측정 플러그는 플러그 몸체를 포함하며, 플러그 몸체는 나사형 플러그 몸체 부분과 밀봉 플러그 몸체 부분 사이에 위치하는 감지 몸체 부분을 포함한다. 상기 감지 몸체 부분은 일체형으로 형성되며, 원통형 몸체 부분과, 감지 구조체 그리고 이동 부분을 포함한다. 상기 감지 구조체는 이동 부분과 원통형 몸체 부분 사이의 연결부를 형성하며, 연소 기관의 연소 챔버 또는 실린더의 압력이 변하는 경우 이동 부분이 원통형 몸체 부분의 실린더 축선을 따라 원통형 몸체 부분에 대해 상대 이동할 수 있도록 한다.

전술한 특징은 구성 요소의 개수가 감소된 압력 측정 플러그의 제조를 가능하게 한다. 유럽 특허 출원 제 2138819A1 호에 도시된 장치와 비교하여, 감지 구조체는 플러그 몸체의 일부를 구성하는 일체형 부분으로 형성되며, 따라서, 감지 구조체를 플러그 몸체에 결합하기 위한 환형 용접부를 필요로 하지 않는다. 또한, 이동 로드를 감지 구조체에 결합하기 위한 용접부를 필요로 하지 않는다. 형성하여야 하는 용접부의 개수가 감소됨에 따라, 처리 단계가 줄어들고, 결과적으로, 압력 측정 장치의 생산비가 절감된다. 감지 구조체를 플러그 몸체의 일부와 일체형으로 조합하는 구성의 또 다른 장점은, 로드에 작용하는 압력으로 인해 응력이 가해지는 용접부가 더 이상 존재하지 않는다는 점이다. 이에 따라, 압력 측정 플러그의 수명이 향상될 수 있다. 플러그 몸체에는 밀봉 부분이 마련되어 플러그 몸체와 연소 기관 사이에 밀폐형 시일(seal)을 형성하여야 한다. 결과적으로, 플러그 몸체의 나사형 플러그 몸체 부분과 밀봉 부분 각각에 압력 감지 부분을 결합하기 위한 용접부에는, 매체의 압력으로 인한 응력이 인가되지 않게 된다. 플러그 몸체의 상기 압력 감지 부분은 플러그 몸체의 밀봉 부분과 나사형 플러그 몸체 부분 사이에 클램핑 고정되어 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 감지 몸체 부분의 원통형 몸체 부분의 두께가 나사형 플러그 몸체 부분 및/또는 밀봉 플러그 몸체 부분의 두께보다 두껍다. 이러한 특징은 본 발명에 따른 압력 측정 플러그가 장착력 및 토크의 영향에 상당히 덜 민감해질 수 있도록 한다.

일 실시예에 있어서, 압전 저항 요소가 상기 감지 구조체의 환형 표면에 부착되며, 상기 환형 표면은 실린더 축선에 수직한 평면 내에 있다. 특히, 상기 감지 구조체는 환형 표면을 형성하기 위한 홀(hole)을 포함하며, 상기 홀은 이동 부분과 일직선상에 위치한다. 또한, 상기 홀은 감지 구조체의 중심에 위치한다. 일 실시예에 있어서, 상기 감지 구조체의 중심은 플러그 몸체의 실린더 축선과 일치한다. 이러한 특징은 압전 저항 요소가 부착되는 표면에서의 응력 분포를 개선하여, 감지 구조체가 압력 측정 작동에 덜 민감해질 수 있도록 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 감지 구조체의 홀은 감지 구조체와 이동 부분을 통과하여 실린더 축선을 따라 연장되는 관통 홀이다. 이러한 특징은 서로 다른 용례에 사용되기에 적당한 하나의 감지 몸체 부분의 제조를 가능하게 한다. 예를 들어, 더미 로드(dummy rod)를 관통 홀에 부착함으로써, 감지 몸체 부분이 단지 압력을 측정하기 위한 플러그에 사용될 수 있다. 글로 로드(glow rod)를 관통 홀에 부착함으로써, 감지 몸체 부분이 압력 측정 및 글로 겸용 플러그에 사용될 수 있다. 온도 센서를 관통 홀에 부착함으로써, 감지 몸체 부분이 압력/온도 측정 겸용 플러그에 사용될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 감지 몸체 부분은 환형 리세스를 포함하는데, 이 환형 리세스는 나사형 플러그 몸체 부분의 일 단부를 수용할 뿐만 아니라 나사형 플러그 몸체 부분에 감지 구조체를 위치 설정하고 또한 감지 구조체와 나사형 플러그 몸체 부분 사이에 환형 공간을 제공하도록 구성된다. 이러한 특징으로 인해, 나사형 플러그 몸체 부분을 감지 몸체 부분에 용접함으로 인해 발생하는 열 충격에 덜 민감한 감지 몸체 부분이 제공된다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 환형 리세스는 원통형 몸체 부분과 감지 구조체 사이의 감지 몸체 부분에 분리 홈을 추가로 제공한다. 이러한 특징은 플러그 몸체의 장착력과 토크에 대한 압력 측정 플러그의 민감성을 추가로 감소시키는 효과가 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 감지 본체 부분은 플러그 몸체의 실린더 축선을 따라 동심으로 형성되는 구성 요소이다. 이러한 특징에 의하면, 환형 표면의 응력이 실린더 축선을 중심으로 균일하게 분배되어, 압전 저항 요소 배치의 중요성을 완화할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 감지 몸체 부분은 금속 사출 성형 부품이다. 이에 따라, 감지 몸체 부분이 높은 정확도로 용이하게 제조될 수 있다. 또한, 사출 성형을 사용하여 감지 몸체 부분을 제조하기 위한 재료는, 금속 절삭 공정에 의해 단일체를 형성하도록 사용되는 스테인레스강보다 비용이 저렴하다.

일 실시예에 있어서, 상기 압력 측정 플러그는 외부 제 1 테두리부와 내부 제 2 테두리부를 포함하는 환형 막을 추가로 포함한다. 상기 제 1 테두리부가 원통형 몸체 부분의 외부 가장자리에 용접된다. 상기 제 2 테두리부가 이동 부분에 용접된다. 이러한 환형 막은 원통형 몸체 부분과 이동 부분 사이에 밀봉을 제공한다. 상기 막은, 감지 구조체의 이동 부분이 원통형 몸체 부분의 축선 방향으로 마찰을 발생시키지 않고 이동할 수 있도록 함으로써, 연소 공정으로 인해 발생하는 극한 온도로부터 감지 구조체를 보호할 수 있다. 또한, 이러한 막은 압력 감지 영역을 획정하는 역할을 한다.

본 특허 출원에 언급된 다양한 양태들은 상호 조합될 수도 있으며 또한 분할 특허 출원용으로 각각 별개로 간주될 수도 있음을 명백히 알 수 있을 것이다. 본 발명의 다른 특징 및 장점은, 본 발명의 바람직한 실시예의 다양한 특징이 일례로서 도시되어 있는 첨부 도면을 참조하여 아래의 상세한 설명을 읽음으로써 명백히 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면, 보다 적은 제조 비용으로 신뢰성 있게 제조 가능하며, 지속성 및/또는 견고성이 우수하고, 고온 및 진동에 대한 내성을 갖춘 압력 측정 플러그를 제공할 수 있다.

본 발명의 전술한 양태 그리고 다른 양태, 특성 및 장점은, 동일한 도면 부호가 동일하거나 비교 가능한 부분을 나타내는 도면을 참조한 바람직한 실시예에 대한 아래의 상세한 설명에 기초하여 이하에서 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 압력 측정 플러그의 제 1 실시예의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 감지 몸체 부분과 막의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 압력 측정 플러그의 제 2 실시예의 단면도이다.

도면을 참조하면, 도 1에는 본 발명에 따라 형성된 개선된 압력 측정 플러그(1)의 제 1 실시예가 도시되어 있다. 압력 측정 플러그의 나사산으로부터 압력 측정 플러그 상부까지의 부분만이 도시되어 있다. 나사산으로부터 커넥터까지의 플러그 부분은 도시되어 있지 않은데, 그 이유는 해당 부분이 본 발명에 영향을 미치지 않기 때문이다. 마찬가지 이유로, 플러그 몸체의 PWB 상에 제공될 수 있는 센서의 전자 부품은 도시되어 있지 않다.

도 1에 도시된 실시예의 일 예에 있어서, 플러그 몸체(2)는 나사형 플러그 몸체 부분(2a)과, 감지 몸체 부분(2c) 그리고 밀봉 플러그 몸체 부분(2b)을 포함하며, 이들 부분들은 용접을 통해 서로 기계적으로 연결되어 있다. 밀봉 플러그 몸체 부분(2b)에는 연소 챔버 측에 밀봉 원추형 부분(2b1)이 제공되어 있으며, 이 밀봉 원추형 부분을 통해 압력 측정 플러그는 실린더 헤드를 연소 압력에 대해 밀봉한다. 나사형 플러그 몸체 부분(2a)은 압력 측정 플러그(1)를 연소 기관의 개구를 통해 연소 챔버에 나사 체결하기 위한 외부 나사산을 포함한다.

감지 몸체 부분(2c)은 일체형으로 형성되며, 원통형 몸체 부분(2c1)과, 감지 구조체(4) 그리고 이동 부분(2c2)을 포함한다. 감지 구조체(4)는 상기 나사형 플러그 몸체 부분(2a)을 향하는 쪽에서 이동 부분(2c2)을 원통형 몸체 부분(2c1)에 결합시키는 역할을 한다. 원통형 몸체 부분(2c1)의 외측을 향한 표면은 플러그 몸체의 외측의 일부를 형성한다. 압전 저항 요소(10)가 감지 몸체 부분(2c)의 감지 구조체(4)의 환형 표면(4a)에 부착된다. 환형 표면(4a)은 실린더 축선(6)과 직교하는 평면에 있다.

감지 구조체(4)는 상기 환형 표면의 중앙 개구를 형성하기 위한 홀(hole; 4b)을 포함한다. 상기 홀(4b)은 이동 부분(2c2)의 실린더 축선(6)과 일직선상에 위치한다. 감지 몸체 부분(2c)의 실린더 축선(6)이 원통형 몸체 부분(2c1)의 몸체 축선 및 이동 부분(2c2)의 몸체 축선과 일치한다는 점에 주목하여야 한다.

감지 몸체 부분(2c)은 나사형 플러그 몸체 부분(2a)의 일 단부를 수용하도록 구성되는 환형 리세스(2d)를 포함한다. 나사형 플러그 몸체 부분(2a)의 단부가 환형 리세스에 수용되면, 감지 구조체(4)가 나사형 플러그 몸체 부분(2a) 내에 배치된다. 감지 구조체(4)와 나사형 플러그 몸체 부분(2a)의 내측 사이의 환형 공간에 의해 측정 플러그의 측정 특성이 개선된다.

환형 리세스(2d)는 또한, 원통형 몸체 부분(2c1)과 감지 구조체(4) 사이에서 감지 몸체 부분(2c)에 분리 홈(2e)을 제공한다. 이에 따라, 감지 구조체(4)와 원통형 몸체 부분(2c1) 사이의 재료의 강성(stiffness)이 감소하게 되는 효과가 있다. 이것은 장착력에 대한 압력 측정 플러그의 민감성을 감소시킨다. 이들 두 개의 부분이 함께 용접되면, 냉각 후, 용접 구역에 약간의 응력이 발생한다. 이 응력은 용접 구역으로부터 거리를 두고 감지 구조체(4)를 배치함으로써 및/또는 분리 홈(2e)에 의해 감소될 수 있다.

도 1에 잘 도시된 바와 같이, 감지 몸체 부분(2c)의 원통형 몸체 부분(2c1)의 두께가 나사형 플러그 몸체 부분 및/또는 밀봉 플러그 몸체 부분의 환형 벽의 두께보다 두껍다.

감지 몸체 부분(2c)은 금속 사출 성형(MIM;Metal Injection Molding) 공정 또는 금속 절삭 공정에 의해 형성될 수 있다. 확인된 바에 따르면, MIM 공정은 비용 효율적인 공정으로서 제조비를 낮출 수 있다.

감지 몸체 부분은 플러그 몸체(2)의 밀봉 플러그 몸체 부분(2b)을 수용하기 위한 다른 환형 리세스(2f)를 포함한다. 환형 리세스(2f)는 또한, 가요성 환형 막(12)을 수용하기 위한 감지 몸체 부분(2c)의 외부 가장자리를 형성하도록 구성된다. 환형 막(12)은 S-자형 막이며, 제 1 테두리부(12a)와 제 2 테두리부(12b)를 포함한다. 제 1 테두리부(12a)의 프로파일이 제 2 테두리부(12b)의 프로파일을 포위하는 형태이다. 제 1 테두리부(12a)가 원통형 몸체 부분(2c1)의 외부 가장자리에 용접된다. 제 2 테두리부(12b)가 이동 부분(2c2)에 용접된다. 환형 막(12)은 원통형 몸체 부분(2c1)과 이동 부분(2c2) 사이의 밀봉을 제공하며 연소 챔버 내부의 조악한 환경으로부터 감지 구조체(4)를 보호하고, 특히, 고온 연소 챔버로부터 감지 구조체에 장착된 감지 요소(10)를 보호하는 역할을 한다. 전술한 바와 같은 막(12)은 또한, 이동 부분의 선단의 반경 방향 운동을 감소시켜, 감지 구조체(4)의 측정 특성을 개선하는 역할을 한다.

도 2는 도 1에 도시된 막(12)과 감지 몸체 부분(2c)의 사시도이다. 감지 몸체 부분(2c)과 막(12)은 동심으로 형성된 부분들이다. 감지 몸체 부분(2c)을 형성하기 위해 MIM 공정을 사용함으로써, 감지 몸체 부분(2c)의 동심도(concentricity)가 개선될 수 있다.

도면에 도시된 압력 측정용 글로 플러그(glow plug)는 아래에 설명된 방식으로 작동한다. 피스톤의 압축 압력 또는 연소 압력의 결과, 이동 부분(2c2)이 감지 몸체 부분(2c)의 원통형 몸체 부분(2c1)에 대하여 실린더 축선(6) 방향으로 변위된다. 감지 구조체(4)의 환형 표면(4a)이 변형되어 표면 응력이 발생하게 된다. 상기 환형 표면(4a)에 부착된 압전 저항 센서(piezo-resistive sensor), 와이어 변형률 게이지(wire strain gauge) 또는 유사한 측정 요소(10)가 응력의 크기를 감지하며, 이에 따라 센서의 전자 부품이 압력 측정 플러그에 작용하는 대표적인 압력 값을 결정하게 된다.

따라서, 감지 구조체(4)는 이동 부분(2c2)의 축선 방향 이동을 반경 방향의 표면 변형으로 변환한다. 이동 부분(2c2)이 실린더 축선(6)을 따라 축선 방향으로 이동되는 경우, 감지 구조체(4)의 환형 표면에 장착된 압전 저항 요소(10)는 전술한 표면 변형을 나타내는 저항 변화를 제공한다.

상기 막(12)은, 바람직하게는, 금속 재료로 형성되며, 이동 부분(2c2)과 원통형 몸체 부분(2c1)에, 예를 들어, 반경 방향 및 원주 방향의 필렛 용접(fillet weld) 또는 반경 방향 및 원주 방향의 관통 용접(through weld)을 사용하여 기계적으로 연결된다. 또한, 이러한 연결은, 레이저 용접, 크림핑(crimping), 스웨이징(swaging), 납땜, 가압 끼워 맞춤 등에 의해 달성될 수도 있다. 막(12)은 도 1 또는 도 3에 도시된 바와 같은 막 형태로 형성될 수도 있으며, 또는 벨로우즈형 시일(seal; 도시하지 않음)의 형태로 형성될 수도 있다.

도 3에는 본 발명에 따른 압력 측정 플러그(1)의 제 2 실시예가 도시되어 있다. 제 2 실시예는 도 1 및 도 2에 도시된 제 1 실시예와 많은 공통점을 갖고 있다. 제 2 실시예에서는, 제 1 실시예의 중실형 이동 부분(2c2)이, 로드의 배치를 위한 종방향 관통 홀(8)을 포함하는 세장형 계면 몸체(2c2')로 대체되어 있다. 상기 로드는 더미 로드(dummy rod), 글로 로드(glow rod), 온도 감지 로드, 스파크 플러그(spark plug)일 수 있다. 상기 관통 홀(8)의 일측은 감지 구조체(4)의 홀(4b)에서 종결된다.

제 2 실시예에 따르면, 압력 측정 플러그가 완성되기 전에, 즉, 가열 로드, 온도 측정 로드 또는 더미 로드가 중공형 이동 부분(2c2')에 용접되기 전에, 압력 측정 플러그의 교정이 가능하다. 이것은 교정된 압력 측정 플러그 서브 조립체의 제조를 가능하게 할 뿐만 아니라, 다른 제조자가 필요한 로드를 서브 조립체에 장착함으로써 플러그를 완성할 수 있도록 하는 효과, 즉, 압력 측정/글로 겸용 플러그, 압력 및 온도 측정 겸용 플러그 또는 더미 로드를 구비한 압력 측정 플러그를 형성할 수 있도록 하는 효과가 있다. 세장형 계면 몸체에 로드를 장착한다 하더라도 감지 구조체의 오프셋(offset) 또는 감도 변화가 야기되지 않으므로, 추가 교정은 필요하지 않다. 따라서, 최종 로드를 센서에 용접하기 전에, 관통 홀(8)을 폐쇄하도록 임시 밀봉 부재를 사용함으로써 압력 교정을 실현할 수 있다. 또한, 분리 가능한 밀봉 부재가 제공된 플러그의 압력 교정도 가능하다. 이 경우, 밀봉 부재를 분리시킴으로써, 압력 교정 측정 플러그 서브 조립체가 구성되며, 이러한 압력 교정 플러그 서브 조립체는 세장형 계면 몸체(2c2')의 자유 단부에 최종 로드를 용접하여 필요한 관통 홀(8)의 폐쇄 효과를 제공하는 방식으로 제3자에 의해서도 완성이 가능하다. 최종 로드의 부착 및 연소 기관에 대한 완성된 플러그의 장착은 플러그의 압력 측정 부분의 특성에 영향을 미치지 않기 때문에, 플러그에 의해 발생되는 압력 신호를 사용하여 연소 기관을 제어하기 이전까지 후속 교정은 필요하지 않다.

세장형 계면 몸체(2c2')가 레이저 용접, 크림핑, 스웨이징, 납땜, 가압 끼워 맞춤 등을 사용하여 기계적으로 연결되는 두 개 이상의 부분으로 형성될 수 있음에 주목하여야 한다. 이 경우, 감지 몸체 부분(2c)은 원통형 몸체 부분(2c1)과, 감지 구조체(4) 그리고 짧은 길이의 이동 부분을 포함한다. 이후, 감지 구조체(4)의 반대쪽을 향한 단부에서 세장형의 중공형 계면 몸체가 짧은 길이의 중공형 이동 부분에 부착되어, 도 3에 도시된 실시예에서와 유사한 특성을 갖춘 구조체를 획득할 수 있다.

본 발명에 따르면, 연소 압력이 로드의 외면에 작용한다. 로드와 막(12)에 작용하는 압력이 중공형 이동 부분(2c2')에 의해 감지 구조체(4)에 전달되며, 이에 따라 감지 구조체(4)에 작용하는 힘으로 변환된다. 이동 부분(2c2')은 압력이 변경됨에 따라 실린더 축선(6)을 따라 이동한다.

나사형 플러그 몸체 부분(2a)과 밀봉 부분(2b)은, 바람직하게는, 강도 및 경도가 높고 내부식성이 우수하며 열처리가 용이한, 침전 경화 스테인레스강과 같은 고저항성 스테인레스강으로 형성된다.

감지 몸체 부분(2c)은 금속 사출 성형(MIM) 공정에 의해 제조될 수 있다. 변형률 게이지는 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS;Micro Electro Mechanical System) 공정에 의해 형성되는 마이크로퓨즈형 실리콘 변형률 게이지일 수 있으며, 감지 구조체(4)에 글래스 본딩(glass bonding)을 통해 결합될 수 있다. 막(12)은, 바람직하게는, 극한 환경에서의 수리 및 유지 관리에 매우 적합한 내산화성 및 내식성을 갖춘 재료로 형성된다. 이러한 재료의 일 예로서, 인코넬(inconel) 합금이 있다.

본 발명을 구체화하기 위한 전술한 바와 같은 측정은, 별개로, 또는 병행하여, 또는 상이한 조합 방식으로, 또는 적절하다면 추가의 측정이 보완되는 방식으로 명확하게 수행될 수 있으며, 이 경우, 본 발명의 실시는 장치의 적용 분야에 따라 수행되는 것이 바람직하다. 본 발명의 특정 실시예가 예시적으로 설명되어 있지만, 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 영역 내에 속하는 모든 수정예 및 등가물을 포함한다는 것을 이해하여야 한다.

1 : 압력 측정 플러그 2 : 플러그 몸체
2a : 나사형 플러그 몸체 부분 2b : 밀봉 플러그 몸체 부분
2c : 감지 몸체 부분 4 : 감지 구조체
4a : 환형 표면 6 : 실린더 축선
8 : 홀(hole) 10 : 압전 저항 요소

Claims

플러그 몸체(2)와 감지 구조체(4)를 포함하는, 연소 기관용 압력 측정 플러그(1)로서,
상기 플러그 몸체는,
플러그 몸체(2)를 연소 기관의 실린더 내로 나사 체결하기 위한 외부 나사산을 구비한 나사형 플러그 몸체 부분(2a);
상기 압력 측정 플러그(1)와 연소 기관 사이에 밀봉을 제공하도록 구성되며 상기 압력 측정 플러그(1)의 선단을 형성하는 밀봉 플러그 몸체 부분(2b)
을 포함하며,
상기 플러그 몸체는 나사형 플러그 몸체 부분(2a)과 밀봉 플러그 몸체 부분(2b) 사이에 위치설정되는 감지 몸체 부분(2c)을 추가로 포함하고,
상기 감지 몸체 부분(2c)은 일체형으로 형성되며, 원통형 몸체 부분(2c1), 이동 부분(2c2), 그리고 감지 구조체(4)를 포함하고,
상기 감지 구조체(4)는, 이동 부분(2c2)과 원통형 몸체 부분(2c1) 사이의 연결부를 형성하며, 이동 부분(2c2)이 원통형 몸체 부분(2c1)의 실린더 축선(6)을 따라 원통형 몸체 부분(2c1)에 대해 상대 이동할 수 있도록 하는 것인 압력 측정 플러그.
제 1 항에 있어서, 상기 감지 구조체(4)의 환형 표면(4a)에 압전 저항 요소(10)가 부착되며, 상기 환형 표면(4a)은 상기 실린더 축선(6)과 직교하는 평면 내에 있는 것인 압력 측정 플러그.
제 2 항에 있어서, 상기 감지 구조체(4)는 환형 표면을 형성하기 위한 홀(hole; 4b)을 포함하며, 상기 홀(4b)은 이동 부분(2c2)과 일직선상에 위치하는 것인 압력 측정 플러그.
제 3 항에 있어서, 상기 홀(4b)은 감지 구조체(4)와 이동 부분(2c2)을 통과하여 실린더 축선(6)을 따라 연장되는 관통 홀(8)인 것인 압력 측정 플러그.
제 1 항에 있어서, 상기 감지 몸체 부분(2c)은, 나사형 플러그 몸체 부분(2a)의 일 단부를 수용하도록, 나사형 플러그 몸체 부분(2a)에 감지 구조체를 위치 설정하도록, 그리고 감지 구조체(4)와 나사형 플러그 몸체 부분(2a) 사이에 환형 공간을 제공하도록 구성되는 환형 리세스(2d)를 포함하는 것인 압력 측정 플러그.
제 5 항에 있어서, 상기 환형 리세스(2d)는, 원통형 몸체 부분(2c1)과 감지 구조체(4) 사이에서 감지 몸체 부분(2c)에 분리 홈(2e)을 추가로 제공하는 것인 압력 측정 플러그.
제 1 항에 있어서, 상기 감지 몸체 부분의 원통형 몸체 부분의 두께는 나사형 플러그 몸체 부분, 밀봉 플러그 몸체 부분, 또는 나사형 플러그 몸체 부분 및 밀봉 플러그 몸체 부분 각각의 두께보다 두꺼운 것인 압력 측정 플러그.
제 1 항에 있어서, 상기 감지 몸체 부분(2c)은 실린더 축선(6)을 따라 동심으로 형성되는 구성 요소인 것인 압력 측정 플러그.
제 1 항에 있어서, 상기 감지 몸체 부분(2c)은 금속 사출 성형 부품인 것인 압력 측정 플러그.
제 1 항에 있어서, 상기 압력 측정 플러그(1)는 환형 막(12)을 추가로 포함하며, 환형 막의 제 1 테두리부가 원통형 몸체 부분(2c1)의 외부 가장자리에 용접되고 제 2 테두리부가 이동 부분(2c2)에 용접되어, 원통형 몸체 부분(2c1)과 이동 부분(2c2) 사이에 밀봉을 제공하는 것인 압력 측정 플러그.
감지 몸체 부분(2c)을 포함하는 압력 감지 요소로서,
상기 감지 몸체 부분(2c)은 일체형으로 형성되며, 원통형 몸체 부분(2c1), 이동 부분(2c2), 그리고 감지 구조체(4)를 포함하고,
상기 감지 구조체(4)는, 이동 부분(2c2)과 원통형 몸체 부분(2c1) 사이의 연결부를 형성하며, 이동 부분(2c2)이 원통형 몸체 부분(2c1)의 실린더 축선(6)을 따라 원통형 몸체 부분(2c1)에 대해 상대 이동할 수 있도록 하는 것인 압력 감지 요소.