KR20120117844A - 내연기관의 점화 및 압력 측정 디바이스 - Google Patents

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KR20120117844A
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ignition
spark plug
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support tube
measuring device
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KR1020127020006A
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Inventor
마르크 베가웃트
버나드 카멜
Original Assignee
콘티넨탈 오토모티브 프랑스
페더럴-모굴 이그니션 컴퍼니
콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
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Abstract

본 발명은 외부 본체(14)를 포함하는 스파크 플러그(2), 상기 외부 본체(14) 상에 장착되고 신호 출력 단자(38)를 포함하는 압력 센서(34), 외부 본체의 상단부와 영구적으로 상호 체결되고 상기 신호를 처리하기 위한 전자 수단(44)을 지지하는 지지 튜브(4), 한편으로는 압력 센서의 출력 단자(38)에, 다른 한편으로는 전자 프로세서 수단(44)의 입력 단자에 부착되는 도전성 소자(46), 지지 튜브, 전자 프로세서 수단 및 압력 센서를 둘러싸는 금속 외피(6)를 포함한다. 상기 외피는 실린더 헤드 내에 디바이스를 장착하기 위한 취급 수단(60)을 포함하고 그 하단부에서 스파크 플러그의 외부 본체에 부착된다.

Description

내연기관의 점화 및 압력 측정 디바이스{IGNITION AND PRESSURE MEASUREMENT DEVICE OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연기관용 점화 및 압력 측정 디바이스에 관한 것이다.
내연기관에서, 실린더 내의 압력을 인지하는 것이 유용하다. 특히, 이러한 것은 엔진 내의 연소의 더 양호한 제어를 갖는 것을 가능하게 한다. 이어서 연료 소비 및 배기된 오염물을 감소시킬 수 있다. 소위 가솔린 엔진에서, 실린더 내의 압력을 측정하는 압력 센서는 또한 엔진 노킹 센서를 제공할 필요성을 회피한다
따라서, 스파크 플러그 상에 압력 센서를 장착하는 것이 알려져 있다. 일반적으로 사용된 압력 센서는 압전 효과에 기초한다. 알려져 있는 바와 같이, 스파크 플러그는 통상적으로 중심 전극, 접지 전극, 절연체 코어 및 스파크 플러그 외피(shell)로서 또한 공지된 외부 본체를 포함한다. 압력 센서는 이어서 스파크 플러그의 외부 본체 외부에 장착된다. 스파크 플러그가 작동 엔진의 실린더 헤드에 장착될 때, 대응 실린더 내의 압력은 이 실린더 내에 발생하는 연소에 기인하여 압전 센서의 프리로드(preload)에 반대 방향으로 절연체 코어 상에 응력을 인가한다. 실린더 내에서 발생하는 연소에 관련되는 이 힘은 외부 본체가 탄성 변형하는 이러한 방식으로 상기 실린더로부터 절연체 코어를 이격하여 이동시킴으로써 절연체 코어를 종방향으로 변위시키는 경향이 있어, 따라서 프리로딩된 압전 센서 상에 인가된 힘의 감소를 유발한다. 센서 상에 인가된 힘의 이들 편차는 실린더 내의 압력의 함수인 전기 신호를 발생시킨다. 이 신호는 기계적 및 전자기 요동(perturbation)에 매우 민감하다. 센서의 감응 요소로부터 이 신호를 처리하는 전자 기기로의 신호 전송은 따라서 주의 깊게 수행되어야 한다.
FR 2.926.933호는 힘 센서 및 접속 디바이스와 관련된 스파크 플러그를 설명하고 있다. 힘 센서는 스파크 플러그의 외부 본체의 일 단부 주위에 통상의 방식으로 배열된다. 접속 디바이스는 스파크 플러그의 이 단부를 수용하기 위한 가요성 캡을 포함한다. 이 가요성 캡은 힘 센서에 의해 전송된 신호를 위한 전자 프로세서 수단 뿐만 아니라 상기 프로세서 수단과 결합된 탄성 전기 접점을 지지한다. 힘 센서는 가요성 캡에 의해 지지된 탄성 전기 접점 내에 끼워지도록 설계된 커넥터 핀 전극을 포함한다. 실수 방지 수단이 탄성 전기 접점 내의 핀의 위치 설정을 용이하게 하기 위해 접속 디바이스 상에 제공된다. 더욱이, 가요성 캡은 스프링이 코일의 고전압 단자와 스파크 플러그 중심 전극의 전원 로드 사이의 접속을 위해 수용되는 중앙 구멍을 갖는다. 접속 디바이스는 가요성 캡이 배치되는 금속 외피를 더 포함한다. 금속 외피는 스파크 플러그에 대면하도록 의도된 측면 상의 그 자유 단부에, 스파크 플러그의 외부 본체와 전기 접촉을 가능하게 하여, 이에 의해 금속 외피를 접지하기 위한 탄성 탭을 갖는다.
본 발명자들은 이 공지의 디바이스에서, 프로세서 수단에 의해 수신된 신호가 때때로 충분히 신뢰적이고 정확한 압력 정보의 유도를 위해 부적절한 양이라는 것을 발견하였다.
본 발명의 목적은 스파크 플러그 및 엔진 실린더 내의 압력에 대한 더 신뢰적인 정보를 제공하도록 적용된 압력 센서를 포함하는 디바이스를 제공함으로써 이들 결점을 개선하는 것이다. 바람직하게는, 이러한 디바이스는 또한 더욱 정확한 압력 정보를 제공하도록 제공된다.
이 목적을 위해, 본 발명은 외부 본체를 포함하는 스파크 플러그, 스파크 플러그의 외부 본체 상에 장착되고 신호 출력 단자를 포함하는 압력 센서, 상기 신호를 처리하기 위한 전자 수단을 지지하는 지지 튜브 및 지지 튜브, 전자 프로세서 수단 및 압력 센서를 둘러싸는 금속 외피를 포함하는 점화 및 압력 측정 디바이스를 제공한다. 본 발명에 따른 디바이스는
- 지지 튜브가 압력 센서를 수용하는 상단부라 칭하는 외부 본체의 일 단부와 영구적으로 상호 체결되고,
- 도전성 소자가 한편으로는 압력 센서의 출력 단자에, 다른 한편으로는 전자 프로세서 수단의 입력 단자에 부착되고,
- 하단부라 칭하는 금속 외피의 일 단부가 상기 스파크 플러그의 외부 본체에 부착되고,
- 금속 외피가 내연기관의 실린더 헤드 내에 디바이스를 장착하기 위한 취급 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
달리 말하면, 본 발명에 따른 점화 및 압력 측정 디바이스는 점화, 실린더내 압력 측정, 측정된 데이터의 처리 및 관성의 증가에 의한 진동 완충(이하의 섹션에서 설명되는 바와 같이)의 기능을 통합하는 일체형 조립체를 형성하도록 공장 조립된다. 어떠한 제거 가능한 접속부도 압력 센서와 전자 프로세서 수단 사이에 제공되지 않고, 이들 요소 모두는 도전성 소자에 의해 직접 접속된다. 그 결과, 압력 센서와 전자 프로세서 수단 사이의 신호 전송은 기계적 응력 및 진동이 본 발명에 따른 디바이스에 의해 경험되더라도 높은 품질로 보장된다. 더욱이, 실린더 헤드 내의 이 디바이스의 장착은 금속 외피 상에 제공된 취급 수단에 의해 단일 작동으로 수행된다(반면에, 적어도 2개의 작동이 이전에 공지된 디바이스에서 요구되었음).
또한, 금속 외피가 본 발명에 따라 스파크 플러그의 외부 본체에 부착되어 있다는 사실은 이하의 본질적인 장점을 갖는다. 금속 외피는 스파크 플러그의 외부 본체 및 금속 외피에 의해 형성된 강성 조립체의 관성 및 강성을 증가시킨다. 그 결과, 따라서 금속 외피를 구비하는 외부 본체의 진동의 자연 주파수가 외부 본체 단독의 자연 주파수보다 낮다. 따라서 스파크 플러그의 외부 본체에 금속 외피를 부착하는 것은 압력 센서의 대역폭으로부터 이격하여 상기 외부 본체의 자연 주파수를 시프트한다. 더욱이, 금속 외피에 의해 제공된 관성 및 강성은 그 시트에서 상기 외부 본체에 전달된 실린더 헤드의 왜곡 하에서 발생하는 가능성이 있는 외부 본체의 왜곡을 제한한다. 따라서, 압력 센서는 스파크 플러그에 의해 경험되는 진동 및 응력에 상당히 민감하다. 그 결과, 얻어진 신호/노이즈비는 매우 양호하고 이전에 공지된 디바이스에 의해 얻어진 비와 비교하여 상당히 증가된다.
마지막으로, 취급 수단이 모든 이전에 공지된 디바이스에서 스파크 플러그 외부 본체 상에 형성되는 반면에, 취급 수단은 이제 실린더 헤드의 외부로 이동되었기 때문에, 금속 외피 상의 취급 수단의 존재가 실린더 헤드 내의 본 발명의 디바이스의 끼워맞춤을 용이하게 한다. 더욱이, 이 배열은 더 콤팩트한 디바이스를 제공하는 것을 가능하게 하는데, 금속 외피를 넘어 돌출하는 스파크 플러그의 부분이 감소된 축방향 치수를 가질 수 있고(더 이상 취급 수단을 포함하지 않기 때문에), 취급 수단은 그 축방향 치수를 증가시키지 않고 금속 외피 내에 일체화될 수 있다.
바람직하게는, 이들 취급 수단은 6각형 단면을 갖는다.
유리하게는, 취급 수단은 그 하단부에 대향하는 상단부라 칭하는 외피의 일 단부에 형성된다. 본 발명에 따른 디바이스가 배열되는 우물의 깊이가 무엇이건간에, 이들 취급 수단은 이어서 용이하게 접근 가능하다. 또한 무엇보다도, 이는 지지 튜브 및 프로세서 전자 수단의 영역에서 그 직경이 취급 수단의 렌치 개구(6각형의 경우에 편평부 사이의 직경)보다 큰, 심지어 상기 취급 수단의 최대 외경( 6각형의 2개의 정점 사이의 직경)보다 큰 외피를 사용하는 것을 가능하게 한다.
유리하게는, 금속 외피의 하단부는 스파크 플러그의 시트에 인접하여 연장하여, 따라서 디바이스가 실린더 헤드 내에 장착될 때 정지부를 형성한다.
유리하게는, 금속 외피는 그 전체 원주 주위의 용접부에 의해 스파크 플러그의 외부 본체에 부착된다. 따라서 스파크 플러그와 금속 외피 사이의 밀봉이 보장되고, 이는 실린더의 침략적인 환경 및 습도로부터 압력 센서 및 전자 프로세서 수단을 보호한다.
바람직하게는, 적어도 하나의 O-링이 더욱이 그 상단부에 인접하여 지지 튜브와 금속 외피 사이에 배열된다.
대안적으로 또는 바람직하게는 조합하여, 전자 프로세서 수단은 절연체 재료 내에 매립(potting)되거나 캡슐화된다. 이러한 매립 또는 캡슐화는 금속 외피 내로 침투될 수도 있는 잠재적인 오염물로부터 전자 프로세서 수단을 보호한다. 더욱이, 매립이 몰드로서 금속 외피를 사용하여 수행되고 절연체 재료가 지지 튜브와 금속 외피 사이의 비어 있는 공간을 충전하는 캡슐화의 경우에, 지지 튜브와 금속 외피 사이에 발생할 수 있어 전자 프로세서 수단에 영향을 미칠 수 있는 진동이 회피된다.
유리하게는, 점화 및 압력 측정 디바이스는 적어도 전자 프로세서 수단을 지나 스파크 플러그의 외부 본체까지 연장하는 지지 튜브의 부분을 따라, 스파크 플러그의 절연체 코어와 지지 튜브 사이에 배열된 차폐 슬리브를 더 포함한다. 이 차폐 슬리브는 압력 센서에 의해 전송된 신호(아직 미처리된 상태) 및 이하에 설명되는 고전압 라인에 의해 생성된 전자기 간섭으로부터의 전자 프로세서 수단의 모두를 보호한다.
본 발명은 또한 한편으로는 본 발명에 따른 점화 및 압력 측정 디바이스와, 다른 한편으로는 접속 디바이스를 포함하는 조립체에 있어서,
- 스파크 플러그의 중심 전극에 전력을 공급하기 위한 고전압 라인으로서, 상기 고전압 라인은 한편으로는 지지 튜브를 통해 통과하고 스파크 플러그의 절연체 코어 내에 결합되도록 적용된 도전성 로드와, 다른 한편으로는 코일 변압기의 고전압 출력 단자에 고전압 라인을 접속하기 위한 커넥터를 포함하는, 고전압 라인과,
- 한편으로는 전자 프로세서 수단의 출력 단자에 접속되고 금속 외피의 상단부 부근에 배열된 점화 및 압력 측정 디바이스의 커넥터에, 다른 한편으로는 코일 변압기의 신호 입력 단자에 접속되도록 적용된 커플링 소자를 포함하는 조립체에 관한 것이다.
이러한 디바이스의 간단화의 결과로서 더 적은 비용으로 상이한 길이를 갖는 접속 디바이스를 제공하는 것이 가능하다(본 명세서에 사용되는 용어 "길이"는 양 디바이스가 함께 조립될 때 점화 및 압력 측정 디바이스의 축방향을 따른 접속 디바이스의 치수를 칭함). 접속 디바이스의 길이는 이어서 점화 및 압력 측정 디바이스가 끼워지는 실린더 헤드 우물의 깊이의 함수로서 선택될 수 있다. 따라서, 콤팩트한 디자인을 갖는 단일의 디바이스가 상이한 유형의 실린더 헤드에 적절하기 때문에, 시장의 모든 요구를 충족하기 위해 더 이상 다양한 치수의 점화 및 압력 측정 디바이스를 개발할 필요가 없다.
본 발명의 추가의 상세 및 장점은 첨부된 개략 도면을 참조하고 단지 예시로서만 제공된 바람직한 일 실시예에 관한 것인 이하의 상세한 설명으로부터 명백할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 점화 및 압력 측정 디바이스의 사시도이며,
도 2는 금속 외피 및 지지 튜브의 일 부분이 절결도로 도시되어 있는 접속 디바이스와 조합된 도 1의 디바이스의 사시도이며,
도 3은 도 2에 도시되어 있는 디바이스의 절결 사시도이다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 점화 및 압력 측정 디바이스를 도시하고 있고, 이 디바이스는 특히 일체형 조립체를 형성하는 스파크 플러그(2), 지지 튜브(4) 및 금속 외피(6)를 포함한다.
통상적으로, 스파크 플러그(2)는 중심 전극(8), 접지 전극(10), 절연체 코어(12) 및 스파크 플러그 외피로서 또한 공지된 외부 본체(14)를 포함한다.
스파크 플러그(2)는 내연기관의 연소 챔버 내에 스파크를 생성하도록 의도된다. 이 스파크는 2개의 전극, 즉 중심 전극(8)과 접지 전극(10) 사이에 발생된다. 중심 전극(8)은 절연체 코어의 내부에서 절연체 코어(12)의 일 단부에 장착된다. 이는 이하에 설명되는 고전압 라인을 통해 고전압 전류를 공급받는다.
일반적으로 세라믹으로 제조되는 절연체 코어(12)가 외부 본체(14) 내에 장착된다. 외부 본체는 일반적으로 원형 단면을 갖는 관형 형태를 갖는다. 이 외부 본체(14)의 하단부는 접지 전극(10)을 지지한다. 접지 전극은 중심 전극(8)에 대면한다. 절연체 코어(12)는 외부 본체(14) 내에 위치되고 크림핑에 의해 외부 본체 내부에 유지된다. 외부 본체(14)(도 3 참조)의 상단부(16)는 절연체 코어를 크림핑하기 위해 절연체 코어(12)의 숄더 위로 재차 굴곡된다.
스파크 플러그 외부 본체(14)의 주연 외부면은 전극의 측면에, 본 발명에 따른 디바이스를 실린더 헤드(도시 생략) 내로 나사 결합하기 위한 나사산 형성부(18)를 갖는다. 나사산 형성부(18) 위에서, 외부 본체(14)는, 디바이스가 실린더 헤드 내로 나사 결합될 때 시트라 칭하는 그 하부면(22)이 정지부로서 작용하는 플랜지(20)를 갖는다. 이 플랜지(20) 위에서, 외부 본체(14)는 힘 센서(34)가 장착되어 있는 실질적으로 원통형 상부 부분(32)을 갖는다.
본 명세서에 도시되어 있는 힘 센서(34)는 압전 유형이고, 2개의 전극(24, 28) 사이에 장착된 센서의 감응 소자를 구성하는 압전 소자(26)를 포함한다. 외부 본체(14)의 플랜지(20)의 상부측은 전극(24)을 위한 지지부로서 기능한다. 이 전극(24)은 실린더 헤드 내로 나사 결합되는 외부 본체(14)와 접촉하고 있기 때문에 접지되고, 그 결과 이는 또한 접지 전극(24)이라 칭한다. 전극(28)은 응력 편차를 받게 되는 압전 소자에 의해 전송된 전기 신호를 수신하고, 이 전극은 본 명세서에서 힘 센서의 출력 전극(28)이라 칭한다. 압전 소자(26) 및 전극(24, 28)에 추가하여, 힘 센서(34)는 절연체 와셔(30)를 더 포함한다.
힘 센서(34)는 프리로드 링이라 칭하는 링(40)에 의해 기계적으로 프리로딩된다. 그 형상은 외부 본체(14)의 상부 부분(32)의 형상에 합치한다. 이 힘 센서는 힘 센서(30)로부터 거의 크림핑 영역까지 연장하고 외부 본체(14)에 용접된다.
힘 센서의 출력 전극(28)은 축방향으로 연장하여 힘 센서의 출력 단자(38)를 형성하는 탭(38)을 갖고, 이 출력 단자를 통해 압전 소자(26)로부터의 전기 신호가 전송된다. 절연체 와셔(30)는 이어서 프리로드 링(40)[이것이 외부 본체(14)에 부착되어 있기 때문에 접지되어 있음]으로부터 출력 단자를 전기적으로 절연하기 위해 출력 단자(38) 내에서 축방향으로(반경방향으로) 연장하는 절연 탭(36)을 갖는다.
전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 디바이스는 지지 튜브(4)를 더 포함한다. 이 지지 튜브는 합성 폴리머 재료와 같은 전기 절연 재료로 제조된다. 지지 튜브(4)는 스파크 플러그의 외부 본체(14)의 상단부(16)와 그리고 힘 센서(34)와 상호 체결될 수 있게 하는 확장된 영역(26)을 그 하단부에 갖는다. 지지 튜브의 하부 축방향 면(72)은 프리로드 링(40)의 숄더 상에 배치되게 된다.
지지 튜브(4)는 전자 프로세서 수단(44)을 수용하기 위한 하우징을 형성하는 적어도 하나의 리세스(42)(도시되어 있는 예에서, 이는 다수의 리세스를 포함함)를 그 외부 주연측에 또한 갖는다. 전자 프로세서 수단은 예를 들어 ASIC으로서 또한 알려진 주문형 집적 회로를 갖는 전자 기판을 포함한다. 이들 인쇄 회로는 예를 들어 힘 센서(34)에 의해 전송된 신호의 증폭 및 필터링, 뿐만 아니라 이 아날로그 신호의 디지털 신호로의 변환(A/D 컨버터)을 수행하도록 의도된다. 대안적으로, 그러나 전자 프로세서 수단(44)에 단지 하나의 증폭기 스테이지를 제공하는 것이 가능하다.
본 발명에 따르면, 전자 프로세서 수단(44)은 도전 소자(46)를 통해 힘 센서(34)에 직접 접속된다. 이 도전 소자(46)는 지지 튜브(4)에 의해 지지된다. 도시되어 있는 예에서, 도전 소자(46)는 S형 프로파일을 갖는 강성 편평 플레이트이다. 대안적으로, 이 도전 소자는 가요성 와이어일 수 있다. 이 도전 소자(46)는 예를 들어 용접을 통해 한편으로는 힘 센서의 출력 단자(38)에, 다른 한편으로는 전자 프로세서 수단(44)의 입력 단자에 영구적으로 부착된다. 따라서, 어떠한 커넥터도 힘 센서(34)와 전자 처리 수단(44) 사이에 개재되지 않는다.
이들의 출력에서, 전자 프로세서 수단(44)은 지지 튜브(4)에 의해 지지된 편평 케이블 또는 다른 도전 소자를 통해 3개의 동축 링형 접점[이 접점들은 이들이 링형 커넥터(50)의 내부측 상에 형성되어 있기 때문에 도면에는 보여지지 않음]을 포함하는 암형 링형 커넥터(50)에 접속된다. 지지 튜브(4)는 링형 커넥터(50)가 완전히 수용되는 확장된 영역(64)을 그 하부 부분에 갖는다. 전자 프로세서 수단(44)은 이어서 지지 튜브(4)의 외부에 배열되기 때문에, 확장된 영역(64)에 접경하는 상기 튜브의 숄더를 통한 편평 케이블의 통과를 위한 구멍이 형성된다. 더욱이, O-링(66)이 지지 튜브의 상부 축방향 측면(70)에 인접하여 링형 커넥터(50)와 지지 튜브(4) 사이에 개재된다.
본 발명에 따른 점화 및 압력 측정 디바이스는 코일 변압기로의 그 접속을 위해 도 2 및 도 3에서 볼 수 있는 접속 디바이스에 접속되도록 의도된다. 상기 접속 디바이스는 커플링 소자(52) 및 고전압 라인(54)을 포함한다.
커플링 소자(52)는 점화 및 압력 측정 디바이스의 링형 커넥터(50) 내에 삽입되도록 의도된 동축 링형 접점을 갖는 링형 수형 커넥터(51)를 일 측면에 포함한다. 다른 측면에서, 커플링 소자(52)는 코일 변압기의 신호 입력 단자로의 그 접속을 가능하게 하는 적어도 하나의 플러그(53)를 포함한다. 따라서 변압기에 전달된 처리된 신호는 온-보드 컴퓨터로의 그 전송을 위해 케이블 또는 다른 도전성 수단에 의해 변압기를 통해 통과한다.
접속 디바이스의 고전압 라인(54)은 변압기의 고전압 코일에 의해 전달된 전력을 스파크 플러그에 공급하는 것을 가능하게 한다. 이 고전압 라인(54)은 도전성 로드(58)를 포함한다. 조립된 상태에서, 로드(58)는 관형 형상을 갖는 커플링 소자(52)를 지지한다. 이 로드(58)는 지지 튜브(4)를 통해 통과하도록 의도된다. 따라서, 그 하단부는 중심 전극(8)과 접촉하게 되도록 스파크 플러그의 절연체 코어(12) 내에 삽입된다. 도전성 스프링 또는 임의의 다른 공지된 적절한 수단이 로드(58)와 중심 전극(8) 사이의 전기적 연속성을 보장하기 위해 절연체 코어 내에 제공될 수 있다. 로드(58)의 상단부는 고전압 라인(54)을 코일 변압기의 고전압 출력 단자(도시 생략)에 결합하기 위한 커넥터(56)를 구비한다.
전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 점화 및 압력 측정 디바이스는 금속 외피(6)를 또한 포함한다. 이 금속 외피(6)는 지지 튜브(4) 및 이것이 지지하는 요소, 뿐만 아니라 힘 센서(34)를 완전히 둘러싼다. 금속 외피(6)는 원형 내부 및 외부 단면을 갖는 실질적으로 원통형 관형 주요부와, 6각형 단면을 갖는 취급 수단(60)을 형성하는 더 작은 길이를 갖는 상부 부분을 포함한다.
본 발명에 따르면, 금속 외피의 하단부(61)의 형상은 스파크 플러그의 외부 본체(14)의 플랜지(20)의 형상에 적응된다. 특히, 그 축방향 측면에서 이 외피의 내경은 플랜지(20)의 외경과 실질적으로 동일하다(장착 공차 내에서). 금속 외피(6)의 이 하단부(61)는 스파크 플러그의 외부 본체(14)에 용접된다. 도시되어 있는 예에서, 용접 비드(62)가 금속 외피의 전체 원주 주위에서, 금속 외피의 하부 축방향 측면과 외부 본체(14)의 플랜지(20) 사이에 형성된다. 바람직하게는, 이러한 용접은 레이저에 의해 수행된다. 이와 같이 형성된 용접 비드(62)는 적어도 3개의 기능을 충족하는데,
- 이는 금속 외피(6)를 외부 본체(14)와 일체가 되게 하고, 따라서 조립체를 강화하고, 외피에 의해 유도된 관성은 힘 센서(34)의 대역폭보다 충분히 낮게, 스파크 플러그의 외부 본체의 진동의 자연 주파수의 감소를 유도하고, 실린더 헤드의 진동 및 왜곡 하에서 발생할 수 있는 스파크 플러그 시트(22)의 왜곡의 감소를 유도한다. 신호/노이즈비가 따라서 향상되어, 얻어진 점화 및 압력 측정 디바이스가 고도로 신뢰적이고 정확한 측정을 제공한다.
- 이는 금속 외피(6)의 접지를 보장하고[외피(6)가 그 자체로 실린더 헤드와 접촉하는 외부 본체(14)와 접촉하기 때문에], 금속 외피(6)는 따라서 주위 전자기 요동으로부터 전체 전자 기기(힘 센서 및 전자 프로세서 수단...)를 보호한다. 일단 증폭되면, 신호는 전자기 요동에 덜 민감하고, 따라서 점화 및 압력 측정 디바이스 외부의 증폭된 및/또는 필터링된 및/또는 변환된 신호의 전달을 위한 임의의 특정 차폐를 제공하도록 요구되지 않는다.
- 이는 금속 외피(6)와 외부 본체(14) 사이에 액체 및 가스 기밀을 제공한다. 금속 외피(6)는 따라서 환경에 의한 임의의 화학 공격으로부터 전체 전자 기기를 보호한다.
금속 외피의 하부 축방향 측면은 상기 본체의 시트(22)에 인접하여 금속 본체(14)에 용접된다는 것이 주목될 수 있다. 이 배열은 디바이스를 취급하기 위한 취급 영역(60)이 금속 외피(6) 상에 형성되기 때문에 가능해진다. 그 결과, 본 발명에 따른 점화 및 압력 측정 디바이스는 고도로 콤팩트한데, 임의의 취급 수단이 없는 스파크 플러그(2)가 감소된 축방향 치수를 갖고, 전자 프로세서 수단이 힘 센서에 가능한 한 밀접하게 배열되어, 절연체 코어(12)의 돌출부에 대면한다.
도시되어 있는 예에서, 취급 영역(60)은 금속 외피(6)의 상단부에 형성되고, 지지 튜브(4)로부터 축방향으로 돌출된다. 이 취급 영역(60)은 접속 디바이스가 본 발명에 따른 점화 및 압력 측정 디바이스와 조립될 때 커플링 소자(52)의 플러그 또는 플러그들(53)을 둘러싸는 주연벽을 형성한다. 코일 변압기를 상기 접속 디바이스에 접속할 때, 이 주연벽은 대응 플러그(53)를 향한 변압기 신호 입력 단자의 안내에 참여한다.
그 확장된 영역(64), 특히 그 상부 축방향 측면(70)에서 지지 튜브(4)의 외경은 금속 외피(6)의 주요부의 내경과 실질적으로 동일하다(장착 공차 내에서). 다른 한편으로, 외피의 취급 영역(60)은 지지 튜브의 상부 축방향 측면(70)의 외경보다 작은 최소 내경을 갖는다. 외피의 주요 원통형 부분과 그 취급 영역(60) 사이의 접합부는 따라서 지지 튜브(4)를 위한 정지부로서 작용하는 내부 숄더[더욱이 프리로드 링(40) 상에 배치됨]를 형성한다. O-링(68)은 지지 튜브(4)와 금속 외피(6) 사이에 개재된다. 이 링은 지지 튜브의 확장된 영역(64) 내에 형성된 홈 내에 배열된다.
도시되어 있는 점화 및 압력 측정 디바이스는 절연체 코어(12)의 돌출부[외부 본체(14)로부터 돌출하는 절연체 코어의 부분]를 완전히 둘러싸는 제 1 차폐 슬리브(76)를 또한 포함한다. 이 차폐 슬리브는 도전 소자(46) 뿐만 아니라 전자 프로세서 수단(46)에 의해 전달된 미처리 신호를 스파크 플러그에 전력을 공급하는 고전압 라인에 의해 생성된 전자기 요동으로부터 보호한다. 이 차폐 슬리브는 중실형 또는 중공형이건간에 금속 튜브로 또는 절연체 코어(12)의 주연 외부측의 금속화에 의해 제조될 수 있다.
도시되어 있는 예에서, 제 2 차폐 슬리브가 고전압 라인 또는 더 구체적으로는 로드(58)와 접속 디바이스의 커플링 소자(52) 사이에 제공된다. 이 차폐는 상기 커플링 소자(52)의 내부측의 금속화에 의해 또는 금속 자켓팅 튜브를 통해 이루어질 수 있다.
본 발명은 이들 수정이 첨부된 청구범위의 범주 내에 있으면, 도시되어 있는 실시예에 이루어질 수 있는 다양한 수정을 받게될 수 있다.
특히, 본 발명은 압전 힘 센서 유형의 압력 센서에 한정되는 것은 아니다. 압력 센서는 스파크 플러그의 외부 본체 상에 배열된 하나 또는 둘 이상의 스트레인 게이지와 같은 임의의 다른 널리 공지된 수단에 의해 구현될 수 있다.

Claims (10)

  1. 외부 본체(14)를 포함하는 스파크 플러그(2), 상기 스파크 플러그의 외부 본체(14) 상에 장착되고 신호 출력 단자(38)를 포함하는 압력 센서(34), 상기 신호를 처리하기 위한 전자 수단(44)을 지지하는 지지 튜브(4) 및 상기 지지 튜브, 전자 프로세서 수단 및 압력 센서를 둘러싸는 금속 외피(6)를 포함하는 점화 및 압력 측정 디바이스에 있어서,
    - 상기 지지 튜브(4)는 상기 압력 센서(34)를 수용하는 상단부라 칭하는 상기 외부 본체(14)의 일 단부와 영구적으로 상호 체결되고,
    - 도전성 소자(46)가 한편으로는 상기 압력 센서의 출력 단자(38)에, 다른 한편으로는 전자 프로세서 수단(44)의 입력 단자에 부착되고,
    - 하단부라 칭하는 상기 금속 외피의 일 단부(61)는 상기 스파크 플러그의 외부 본체(14)에 부착되고,
    - 상기 금속 외피(6)는 내연기관의 실린더 헤드 내에 디바이스를 장착하기 위한 취급 수단(60)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    점화 및 압력 측정 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 취급 수단(60)은 6각형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는,
    점화 및 압력 측정 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 취급 수단(60)은 그 하단부(61)에 대향하는 상단부라 칭하는 외피의 일 단부에 형성되는 것을 특징으로 하는,
    점화 및 압력 측정 디바이스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 외피의 하단부(61)는 상기 스파크 플러그의 시트(22)에 인접하여 연장되어, 따라서 상기 디바이스가 실린더 헤드 내에 장착될 때 정지부를 형성하는 것을 특징으로 하는,
    점화 및 압력 측정 디바이스.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 외피(6)는 그 전체 원주 주위에서 용접부(62)에 의해 상기 스파크 플러그의 외부 본체(14)에 부착되는 것을 특징으로 하는,
    점화 및 압력 측정 디바이스.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 O-링(66)이 그 상단부 부근에서 상기 지지 튜브(4)와 상기 금속 외피(6) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는,
    점화 및 압력 측정 디바이스.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 프로세서 수단(44)은 절연체 재료 내에 매립되거나 캡슐화되는 것을 특징으로 하는,
    점화 및 압력 측정 디바이스.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 상기 전자 프로세서 수단(44)을 지나 상기 스파크 플러그의 외부 본체(14)까지 연장하는 지지 튜브의 부분을 따라, 상기 스파크 플러그의 절연체 코어(12)와 상기 지지 튜브(4) 사이에 배열된 차폐 슬리브(76)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    점화 및 압력 측정 디바이스.
  9. 한편으로는 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 점화 및 압력 측정 디바이스와, 다른 한편으로는 접속 디바이스를 포함하는 조립체에 있어서,
    - 스파크 플러그의 중심 전극(8)에 전력을 공급하기 위한 고전압 라인(54)으로서, 상기 고전압 라인은 한편으로는 지지 튜브(4)를 통해 통과하고 상기 스파크 플러그의 절연체 코어(12) 내에 결합되도록 적용된 도전성 로드(58)와, 다른 한편으로는 코일 변압기의 고전압 출력 단자로의 그 접속을 위한 커넥터(56)를 포함하는, 고전압 라인(54)과,
    - 한편으로는 전자 프로세서 수단(44)의 출력 단자에 접속되고 금속 외피(6)의 상단부 부근에 배열된 점화 및 압력 측정 디바이스의 커넥터(50)에, 다른 한편으로는 상기 코일 변압기의 신호 입력 단자에 접속되도록 적용된 커플링 소자(52)를 포함하는,
    조립체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 접속 디바이스는 상기 고전압 라인(54)의 로드(58)와 상기 커플링 소자(52) 사이에 차폐 슬리브(74)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    조립체.
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