[发明专利]压力测量电热塞

说明书

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。从专利文献WO 2005/114054A1中得知了具有如权利要求1的前序部分所述特征的电热塞。

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。

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，中心轴的位于管状部件内的部分具有小于或等于10.5·10^-6℃的热膨胀系数。

专利文献WO 2007/096208A1公开了一种压力测量电热塞，其中在焊接于塞壳上的传感器罩中布置了薄膜作为传感器。传感器通过传力元件与电热头以套管的形式连在一起。

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。

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。

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。

以机械的方式产生所需的高预应力是困难的，特别是当涉及到小尺寸时。预应力必然会卸载。补偿部件的形状缺陷也非常困难。

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。

通过具有权利要求1中所述特征的装置和具有权利要求11中所述特征的方法实现了此目的。本发明有利的改进是从属权利要求的主题。

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。

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。

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。

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。