压力测量电热塞 |
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| 申请号 | CN200980114044.4 | 申请日 | 2009-04-21 | 公开(公告)号 | CN102016422B | 公开(公告)日 | 2012-11-28 |
| 申请人 | 博格华纳贝鲁系统有限责任公司; | 发明人 | 程越; 马丁·阿盖尔; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于确定 燃烧室 压 力 的装置。所述装置包括管状体(6)、从管状体(6)中伸出的电热头(5)，以及至少一个安装在管状体(6)内的传感元件(4)。本发明的特征在于，传感元件(4)插入在电热头(5)的端面和 焊接 在管状体(6)上的预 应力 元件(3)之间。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于确定燃烧室压力的装置，包括： |
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| 说明书全文 | 压力测量电热塞技术领域[0001] 本发明涉及一种用于确定燃烧室压力、特别是内燃机的燃烧室压力的装置，以及用于生产这种装置的方法。本发明特别涉及一种压力测量电热塞，其包括作为壳体的管状体、从管状体中伸出的电热头，以及设在管状体内的用于测量存在于电热头处的燃烧室压力的传感元件。 背景技术[0003] 例如从专利文献DE 10343521中得知了类似的燃烧室压力传感器，这里压力测量电热塞描述为用于柴油机，其包括可插入到柴油机汽缸中的塞体、设在塞体内的加热棒以及压力传感器，该压力传感器以带预应力的方式设在加热棒和塞体之间，使得存在于汽缸燃烧室内的压力施加到压力传感器上，其中，加热棒以轴向滑动的方式可移动地安装于塞体内，并将汽缸燃烧室内的压力传递到压力传感器。 [0004] 此外，专利文献DE 10346295公开了这样一种燃烧室压力传感器，它表现为一种电热塞，包括：圆柱形外壳，其端侧紧靠发动机的燃烧室，并具有与发动机相配的螺纹部分；管状部件，其装在外壳内，使得管状部件的一端侧从圆柱形外壳的端侧伸出；发热部件，其位于管状部件的内部并可在通电后发热；金属中心轴，其一端侧与发热部件电连接，另一端侧从外壳的另一端侧中伸出；以及用于检测发动机的燃烧压力的燃烧压力传感器，所述压力一产生就通过中心轴作为作用于管状部件上的轴向力进行传送，其中，中心轴的位于管-6 状部件内的部分具有小于或等于10.5·10 ℃的热膨胀系数。 [0006] 专利文献DE 102005016463公开了一种用于压缩点火内燃机的铠装元件式电热塞，其包括含有加热体和塞壳的第一模块，以及压力测量模块，其中压力测量模块与第一模块的远离加热体的一侧相连，至少一个测力元件集成在压力测量模块中，该至少一个测力元件设计用来产生作为力的函数的电信号，以及该至少一个测力元件与加热体相连，以便于可通过加热体将力传送到该至少一个测力元件。 [0007] 专利文献DE 102005017802公开了一种用于压缩点火内燃机的铠装元件式电热塞，其包括加热体和塞壳，其中塞壳包括至少一个测力元件，该至少一个测力元件与加热体相连，使得可通过加热体将力传送到该至少一个测力元件，该铠装元件式电热塞还包括至少一个与加热体相连的密封件，该至少一个密封件包括至少一个具有弹性的元件，并且将加热体相对于塞壳密封起来。 [0008] 不利的是，压力测量电热塞的生产要求使用螺杆的复杂的预应力工艺。 发明内容[0010] 本发明的一个目的是提供一种用于确定燃烧室压力的装置和一种用于生产压力测量电热塞的方法，其能避免所述的缺点。特别是提出一种关于用预应力工艺来制造压力测量电热塞的方法，该方法适合于批量生产、易于实施且成本效益合算，并且在工艺期间可以调整预应力和补偿部件的形状缺陷。 [0012] 根据本发明的第一方面，提供了一种用于确定燃烧室压力的装置，包括：管状体、从管状体中伸出的电热头，以及设于管状体内的传感元件，其特征在于，传感元件夹在电热头的端面和预应力元件之间，该预应力元件设于管状体内并焊接在管状体上，并且具有填充了焊料的侧凹部。 [0013] 根据本发明的第二方面，提供了一种用于生产上述装置的方法，包括以下步骤：将传感元件布置在管状体中且处在电热头的端面和预应力元件之间，其中预应力元件设于管状体内并带有焊料；以及通过加热预应力元件的带有焊料的区域来熔化焊料。其中，加热管状体的一部分以熔化焊料，并且在冷却过程中通过受热部分的收缩来产生作用在传感元件上的预应力。 [0014] 有利地是，根据本发明的电热塞可方便地进行装配，这是由于将传感元件和预应力元件放入由管状体形成的塞壳内，以及将电热头插入到塞壳中。因此，传感元件设于电热头的端面和焊接在塞壳上的预应力元件之间。 [0015] 预应力元件可以带有焊料的方式放入到塞壳中。为了将预应力元件和塞壳焊接在一起，优选地仅加热塞壳上的被带有焊料的预应力元件所靠着的那一部分，从而熔化焊料。在接下来的冷却过程中，塞壳的受热部分收缩。这样，使用简单的方法就可有利地产生作用于传感元件上的预应力。 [0016] 在根据本发明的电热塞中，传感元件因此在塞壳中以很好地受保护的方式夹在电热头和预应力元件之间。这样，当燃烧室压力改变时，仅电热头本身必须移动以产生测量信号。这样，在根据本发明的压力测量电热塞中，由燃烧室压力所移动的质量就保持为较小，这能改善测量。 [0017] 根据本发明的电热塞的传感元件夹在电热头的端面和预应力元件之间。因此，传感元件会受到电热头和预应力元件之间的压力载荷的影响。在操作中，燃烧室压力加入到由该预应力产生的压力中。传感元件如压电传感元件提供电信号，其强度取决于对传感元件所施加的压力。 [0018] 本发明的一个优点尤其在于其易于实施。根据本发明的压力测量电热塞可以成本效益合算的方式生产。特别有利的是，预应力可根据塞壳的受热表面的尺寸和焊接温度来进行调整。部件中可能有的任何形状缺陷均可被补偿。本发明可特别有利地用于陶瓷电热塞，然而其也适用于其他的电热塞，例如钢制电热塞。附图说明 [0019] 下面将基于在附图中显示的本发明的示例性实施例来描述本发明的详细细节和优点。在图中： [0020] 图1是根据本发明的压力测量电热塞的一个示例性实施例； [0021] 图2是用于图1所示的压力测量电热塞的生产方法的示意图。 具体实施方式[0022] 图1显示了压力测量电热塞的一个示例性实施例。所示的压力测量电热塞10包括作为壳体的管状体6，电热头5从管状体中伸出。壳体具有用于将电热塞拧入到柴油机的螺纹孔中的外螺纹11。电热头5可在管状体6中轴向移动。燃烧室的压力越高，电热头5也由此被推入到管状体6中越深，并越压紧设于管状体6中的如图2所示的传感元件。 [0023] 基于压力测量电热塞的内部设计的详细示意图，图2说明了用于生产此种用于确定燃烧室压力的装置的方法。 [0024] 图2所示的管状体6包住了棒状电热头5。传感元件4固定或支撑在电热头5的位于管状体内的端面上，以便于测量施加在电热头5上的压力。传感元件4优选为压电传感元件，例如形式为圆盘。在侧面具有焊料2的预应力元件3引入到管状体6中，并且放置在传感元件4上。可选地，压力7通过压脚8施加于预应力元件3上，以克服侧面上的摩擦力，使得预应力元件3、传感元件4和电热头5彼此之间具有更好的配合。 [0025] 如图2所示，管状体6环绕着电热头5、传感元件4和预应力元件3同心地布置。因此，在传感元件4和管状体6之间形成了环状间隙。 [0026] 预应力元件3优选具有侧凹部，其中填充了硬焊料2。在所示实施例中，该侧凹部由预应力元件3在其远离传感元件4的一侧具有缩小的直径来形成。通过这种方法形成在管状体6和预应力元件3之间的环状间隙由焊料2填充。 [0027] 由热源1在活性焊料2的高度上对管状体的一部分进行加热。活性焊料2和管状体6的位于焊料2附近的部位通过热传导或对流进行类似的加热。当焊料2处的温度达到熔化温度时，焊料2液化，同时预应力元件3因其作为静负载的结果，或者在无压力7的情况下落到传感元件4上，或者通过压力7压到传感元件4上。 [0028] 压脚8具有点状接触面，因此在压力7的作用下，预应力元件3无间隙地座接在传感元件4上，并且传感元件4无间隙地座接在电热头5上。 [0029] 当加热阶段结束后，整个系统冷却下来。由于管状体6的受热部分的收缩，在传感元件4上会产生预应力。该预应力的大小可通过管状体6的受热表面的位置和尺寸以及焊接温度来进行调整。 [0030] 传感元件4和预应力元件3可具有通道，例如钻孔，通过其来引导用于电热头5的连接件。该连接件例如可为金属棒，其放置成穿过传感元件4和预应力元件以接触到电热头5的内部导体。另一选择为，此连接件也可为金属线。连接件优选焊接到内部导体上。此焊接可与上述的预应力元件3与管状体6的焊接一起实现，或者在随后的步骤中实现。 [0031] 附图标记列表 [0032] 1热源 [0033] 2焊料 [0034] 3预应力元件 [0035] 4传感元件 [0036] 5电热头 [0037] 6管状体 [0038] 7压力 [0039] 8压脚 [0040] 10电热塞 [0041] 11螺纹 |
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