KR20070045965A - 압력감지 글로우 플러그용 압력감지 가열바 - Google Patents

Abstract

본 발명의 압력감지 글로우 플러그용으로 적합한 압력감지 가열바는 전기적인 가열부재(1)와 가열부재(1)에 존재하는 압력의 전달이 이루어진다.

압력감지 가열바는 초기응력이 가해진 상태로 가열부재(1)를 감싸는 지지관(2)을 포함한다. 압력센서(3)는 가열부재(1)와 지지관(2) 사이의 공간상에 배열되어 가열바 주위에 작용하는 압력을 감지하게 된다.

글로우 플러그, 가열바, 압력감지 압력센서

Description

압력감지 글로우 플러그용 압력감지 가열바{PRESSURE PICKUP HEATING BAR, IN PARTICULAR FOR A PRESSURE PICKUP GLOW PLUG}

도1은 본 발명에 따른 실시예에 대한 종단면도이다.

((도면의 주요부분에 대한 부호의 설명))

1. 가열부재

2. 지지관

3. 압력센서

본 발명은 특히 압력감지 글로우 플러그에 적합한 압력감지 가열바에 관한 것으로, 전기적인 가열부재와 가열부재에 존재하는 압력의 전달이 이루어지는 압력센서로 이루어진다.

가열바가 구비된 압력감지 가열바나 압력감지 글로우 플러그는 자기점화 내연기관에서 사용되는바, 통상적인 글로우 기능과 상관없이 가열바가 구비된 압력감 지 가열바나 압력감지 글로우 플러그 또한 압력감지 기능을 구비함으로써 일예로 내연기관의 실린더 내부에 존재하는 압력이 결정될 수 있다.

일반적으로 사용되는 압력감지 글로우 소자는 가열바와 내연기관의 실린더 내부에 존재하는 압력을 감지하는 압력센서로 구성되는바, 가열바를 통해서 실린더 내부의 압력이 압력센서로 전달되어 진다.

가열바와 압력센서로 이루어진 압력감지 글로우 소자나 압력감지 글로우 플러그는 DE 103 43 521 A1, DE 10 2004 044 727 A1, DE 10 2004 024 341 A1, WO2005/043039 A1 및 WO2005/040681 A1 등에 개시되어 있다.

압력이 차지하는 상당한 부피와 무게 또는 압력센서로의 하중전달 소자에 기인하여 상기 종래의 장치에서는 측정범위 내에서 간섭을 초래하는 공진 주파수 상황이 종종 발생된다.

본 발명의 목적은 특히 압력감지 글로우 플러그에 적합한 압력감지 가열바를 제공하는데 있으며, 이때 압력감지 가열바는 단순한 디자인으로 이루어진 점을 기술적 특징으로 하고, 그에 따라 제조비용 절감이 이루어지게 된다.

본 발명의 상기 목적은 청구항1에 기재된 형태의 압력감지 가열바에 의해서 달성된다.

본 발명에 따른 압력감지 가열바에서 압력감지 가열은 가열바에 집중되고, 특별한 밀봉재나 가이드를 필요로 하지 않기 때문에 제조비용의 절감이 이루어지게 되고, 소형화를 통해서 공진주파수와 관련된 문제점을 피할 수 있다.

압력감지 글로우 장치 및 압력감지 글로우 플러그에서 본 발명에 따른 압력감지 가열바의 보다 바람직한 실시예 및 개선된 구성이 청구항2 내지 6에 기재되어 있다.

청구항7 내지 10에는 압력감지 글로우 장치 및 압력감지 글로우 플러그에 사용되기에 한층 적합한 본 발명의 압력감지 가열바의 용도가 기재되어 있다.

본 발명에 따른 압력감지 가열바의 바람직한 실시예를 보여주고 있는 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면은 본 발명에 따른 압력감지 가열바에 대한 실시예로서의 연소실 단부측에 장착된 압력감지 글로우 플러그에 대한 단면도이다.

도시된 바와 같이 압력감지 글로우 플러그부는 글로우 플러그 바디(5) 내부에 배열되는 가열바(1, 2, 3, 4)로 이루어지는 기본적인 구성을 취하며, 이때 압력감지 글로우 플러그부는 연소실 단부측에 장착된 글로우 플러그 바디(5)의 축방향을 따라 돌출되어 있다. 상기 글로우 플러그 바디(5)는 밀폐시트(8)에 의해서 내연기관의 실린더 헤드로부터 밀폐되어 있다.

가열바(1, 2, 3, 4)는 바람직하게는 세라믹 재질로 이루어진 가열부재(1)와, 연소실 내부에서 가열바(1)의 외주면을 감싸는 지지관(2)과, 압전소자 등으로 이루어져서 기계적인 응력에 대응하여 전기적 신호를 발생시키도록 가열부재(1)와 지지관(2) 사이에 배열된 압력센서(3)로 구성되며, 가열바의 연소실 단부상에 존재하는 압력은 압력센서(3)로 전달되어 진다.

지지관(2)은 일예로 전기전도성 재질로서의 금속재로 이루어져 가열부재(1)와 접촉을 이룸으로써 한편으로는 내부 폴(6, internal pole)에 의해서 전기적으로 접촉이 이루어짐과 아울러 다른 한편으로는 외부 폴(7, external pole)과 접촉함으로써 외부 폴(7) 상의 전류 복귀가 확실하게 이루어지게 된다.

가열바(1)의 축방향으로 응력(tension)이 가해진 축방향 연신이 가능한 지지관(2)은 압력센서(3)와 더불어 힘 순환시스템(force circulation system)을 형성하여 내연기관의 실린더 내부에 존재하는 연소압력 등과 같은 외부압력에 응답한다.

지지관(2)의 축방향 연신특성은 지지관(2)상에 하나 또는 그 이상의 주름부와 같은 변형부를 형성함으로써 측정업무의 개별적인 요구사항에 부합될 수 있다.

상기 주름부와 같은 변형부가 존재함으로써 축방향의 연신특성은 바람직하게 설정되어질 수 있다.

연결단부측에는 지지관(2) 내부에 위치하는 프레스-인(press-in) 슬리브(4)가 구비되어 힘 순환시스템을 차단한다. 이에 따라, 지지관(2)은 프레스-인 슬리브(4)상에 플랜지부가 밀착되고, 프레스-인 슬리브(4)는 안정화 부재로 작용하여 가열부재(1)와 지지관(2), 프레스-인 슬리브(3) 및 압력센서(3)로 이루어진 서브조립체 전체가 글로우 플러그 바디(5)에 긴밀하게 압착될 수 있도록 한다. 상기의 긴밀한 압착결합은 프레스-인 슬리브(4) 내부로 가열부재(1)를 압입하거나 프레스-인 슬리브(4) 영역에 방사상의 힘을 작용시킴으로써 달성된다.

가열부재(1)의 접촉은 프레스-인 슬리브(4)내에 집적되는 적정 선들(suitable lines)에 의해서 발생되거나 가열부재(1)와 프레스-인 슬리브(4) 사이 의 접촉에 의해서 발생된다.

본 발명에 따른 가열바에서 초기 축방향 응력이 가해진 상태의 지지관(2)은 가열부재(1)상에 직접 배열되고, 압력센서(3)는 가열부재(1)와 지지관(2) 사이의 적정한 공간에 위치한다.

지지관(2)은 아래와 같은 여러 기능, 즉 가열부재(1)상에 초기 응력(tension)을 부여하는 기능, 상기 지지관(2)의 긴장이 완화되는 때에 압력센서(3)로 하중을 전달하는 기능, 가열부재(1)를 지지하는 기능, 가열부재(1)로부터의 파워 전달기능, 및 글로우 플러그 바디(5)를 밀폐시키는 기능을 발휘한다.

도면에 도시되고 앞에서 설명된 바의 실시예에서는 가열부재(1)의 일단부가 연소실 단부측으로 연장형성됨과 아울러 타단부는 연결단부측에 위치하는 내부 폴(6)로 연장되어 있으나, 상기 가열부재(1)는 그 일측단부가 연소실 단부측으로 연장되되 타단부는 압력센서(3)까지만 연장되도록 하는 것도 가능하며, 또한 상기 압력센서(3)의 경우에도 실시예로 도시된 바와 같이 링 형상으로 형성되는 대신에 입방체나 원통형 부재 등과 같은 속이 찬 원통형 부재로 형성되어도 무방하다. 상기와 같은 경우에는 도시된 바의 실시예에서와 같이 내부 폴(6)을 통하는 대신에 외부전원 캐리어를 통해서 전기적인 접속이 이루어지게 된다.

일예로 압력센서(3)는 온도-안정성 압전 수정 부재나 압전 기능 세라믹으로 제조된 부재로 구성된다. 상기와 같은 압력센서에서는 선형 압력/전하 변환은 적절한 전자기술을 통해서 달성될 수 있으며, 센서 출력신호로서의 정상적인 전압신호로 변환이 가능해 진다. 열에 노출된 상태로 장착되어 있음에 기인하여 전자회 로 소자들로 하여금 측정신호에 대한 온도보상을 제공하도록 하는 것이 바람직하다.

이상에서는 본 발명에 따른 가열바가 글로우 플러그 바디(5)가 구비된 압력감지 글로우 플러그에 사용되는 경우에 대해 설명하였으나, 본 발명에 따른 가열바는 가열바에 대응하는 리테이너로 구성된 어떠한 압력감지 글로우 장치에도 적용가능하다.

본 발명에 따른 가열바는 일예로 압착에 의해서 리테이너의 연결단부측, 특히 프레스-인 슬리브(4) 영역에 견고하게 배치되어 있다는 점이 결정적으로 중요하다 할 것이다. 가열바를 리테이너에 용접형성하는 것도 가능한바, 이와 같은 경우에는 프레스-인 슬리브를 필요로 하지 않게 된다.

상기와 같은 실시예 구조의 경우에는 가열바가 장착되어 있는 내연기관의 실린더 헤드 등과 같은 리테이너에 어떠한 변형이 발생되더라도 압력센서의 특성저하가 완화된다.

본 발명에 따른 가열바는 다음과 같이 동작된다. 가열부재(1) 상에 축방향 응력이 가해진 상태로 지지관(2)이 배열되어 있기 때문에 압력센서(3)에는 초기 축방향 응력이 작용하게 된다. 외부 압력에 의해서 가열바의 압축이 일어나게 되면, 그러한 압력은 압력센서(3)에 이미 작용하고 있는 초기 응력에 더하여 부가적으로 더해진 힘이 작용하게 된다.

이와 같은 부가적인 압력작용의 결과로 전압신호가 발생되어 소정의 처리과 정을 거침으로써 가열부재(1)에 존재하는 압력을 반영하는 압력신호의 형태로 변환이 이루어지게 된다.

Claims (10)

1. 전기적인 가열부재(1)와 가열부재(1)상에 존재하는 압력의 전달이 이루어지는 압력센서(3)로 이루어진 압력감지 가열바에 있어서,

   상기 가열부재(1)의 외부에는 축방향으로 연신가능한 지지관(2)으로 둘러싸여 가열부재(1)상에 축방향 바이어스(axial bias, 응력)가 부여되고,

   상기 압력센서(3)는 가열부재(1)와 지지관(2) 사이의 공간상에 배열되는 것을 특징으로 하는 압력감지 플러그용 압력감지 가열바.
2. 제1항에 있어서, 압력이 가해지는 면과는 반대쪽 면의 압력센서(3)에 접촉된 상태로 상기 지지관(2)의 내부에 프레스-인 슬리브(4)가 배치됨을 특징으로 하는 압력감지 플러그용 압력감지 가열바.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 압력센서(3)는 링 형태의 부재로서 바 형태의 가열부재(1)의 외주면에 안착되고, 상기 가열부재(1)는 연결단부측에 내부 폴(6)이 형성되며 압력단부측에는 전기전도성 재질로 이루어진 지지관(2)과 접촉하는 외부폴(7)이 형성되어 구성됨을 특징으로 하는 압력감지 플러그용 압력감지 가열바.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 압력센서(3)는 압력단부측에서 가열부재(1)와 접촉하는 입방체로 이루어지고, 전원은 외부전력 공급라인을 통해서 공급이 이루어짐을 특징으로 하는 압력감지 플러그용 압력감지 가열바.
5. 제3항에 있어서, 상기 압력센서(3)는 가열부재(1)의 압력단부측에 구비된 슐더(shoulder) 상에 안착됨을 특징으로 하는 압력감지 플러그용 압력감지 가열바.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 지지관(2)에 주름 변형부가 구비됨을 특징으로 하는 압력감지 플러그용 압력감지 가열바.
7. 제1항에 있어서, 압력감지 가열바는 연결단부측에서 압력감지 글로우 장치의 리테이너에 견고하게 고정됨을 특징으로 하는 압력감지 글로우 장치에서의 청구항1에 따른 압력감지 가열바의 용도.
8. 제7항에 있어서, 압력감지 가열바는 리테이너에 압착됨을 특징으로 하는 압력감지 글로우 장치에서의 청구항1에 따른 압력감지 가열바의 용도.
9. 제7항에 있어서, 압력감지 가열바는 리테이너에 용접됨을 특징으로 하는 압력감지 글로우 장치에서의 청구항1에 따른 압력감지 가열바의 용도.
10. 압력감지 가열바는 프레스-인 슬리브 영역에서 글로우 플러그 바디 내부에 압착고정됨을 특징으로 하는 글로우 플러그 바디가 구비된 압력감지 글로우 플러그에서의 청구항2에 따른 가열바의 용도.

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