[发明专利]用于燃烧发动机的压力测量塞

说明书

技术领域

本发明涉及用于燃烧发动机的压力测量塞，该压力测量塞的塞体包括用于将该塞体安装到燃烧发动机的汽缸盖中的外螺纹。更特别地，本发明涉及用于燃烧发动机的压阻型压力测量塞。

背景技术

从EP2444786A1已知一种用于燃烧发动机的压力测量塞。该压力测量塞包括塞体、环状感测结构以及圆形膜片。塞体包括用于将该塞体安装到燃烧发动机的汽缸盖中的外螺纹区段，以及在使用时面向燃烧腔室的塞体末梢区段。环状感测结构包括外区段、内区段以及环形隔膜。塞体附接至所述外区段。环状感测结构通过隔膜的变形来允许内区段沿着环状感测结构的柱轴线相对于外区段移动。附接至感测结构的应变计感测出该感测结构的变形。该变形与作用在压力测量塞上的压力有关。

圆形膜片包括与所述外区段联接的外部分，以及与所述内区段联接的内部分。该膜片为环形隔膜提供了对抗燃烧腔室中恶劣环境的密封保护。

圆形膜片与塞体末梢区段形成腔室。塞体末梢区段的通路提供了在塞腔室与燃烧腔室之间的敞开连接。通过这种方式，燃烧腔室内的压力可以作用在圆形膜片以及环状感测结构的所内区段上。

未来用于柴油发动机和奥托发动机(Otto engine)的先进燃烧策略将依赖于在整个循环(压缩－燃烧－排气循环)期间来自于每个燃烧汽缸的准确压力反馈。这些策略可以包括或者可以不包括均质压燃(HCCI)燃烧，并且能导致需要快速和准确压力响应的高压力释放速率。

传感器信号在传感器使用寿命期间的精确度对于校正闭环燃烧策略是至关重要的。已知传感器信号的漂移由圆形膜片上的烟灰累积所致。累积的烟灰降低了对压力变化的灵敏度，并且导致信号损失。烟灰层改变了圆形膜片的机械性能，并减少了经由内区段向其中定位有应变计形式的力测量元件的感测结构的隔膜的力传递。烟灰可以永久地改变传感器性能，因此成为控制发动机的重要耐久性和稳定性因素。

在燃烧过程中，可以是元素碳、未燃烧的燃料、硫酸盐等中的任何一种的烟灰被发现聚集/沉积于各种发动机构件上，这些发动机构件包括直接暴露于燃烧气体的压力测量塞接口。烟灰在燃烧过程期间和之后通过燃烧气体传输。每个与燃烧气体接触的表面或装置均可能受到烟灰累积的影响，并且根据装置功能的具体情况而定，装置的功能而会在所累积的烟灰改变其特性时在发动机的整个使用寿命期间发生变化。

由于与冷却的发动机盖相接触的压力测量传感器属性，冷却的发动机盖在热燃烧气体以及“冷”压力测量传感器之间造成大的温度差，并且在传感器表面(热迁移的/散射离子机构)收集的燃烧冷凝物随着时间的推移对传感器性能也将产生不利的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽缸压力传感器，该汽缸压力传感器对传感器使用寿命期间的烟灰暴露较不敏感。

根据本发明的第一方面，通过具有权利要求1的特征的压力测量塞来实现所述目的。通过从属权利要求所述的措施来获得实施本发明的有利实施例和更多方式。

根据本发明的压力测量塞其特征在于，压力测量塞进一步包括在燃烧腔室与塞体腔室之间形成敞开连接的通道结构。该通道结构配置用于在使用时引导气体流沿一路径从燃烧腔室流向塞体腔室。该路径包括弯曲部，该弯曲部避免了位于内区段和外区段之间的隔膜部分与燃烧腔室之间直接视线。该路径迫使烟灰颗粒由于它们的质量惯性而离开气体流，并撞击内区段和塞体末梢区段的表面其中至少一个。

本发明基于这样的见解，即，在燃烧发动机循环期间，由于燃烧发动机活塞的往复运动以及燃烧腔室中的气体燃烧而引起的循环压力变化使得气体流入和流出塞体腔室。当燃烧腔室中的气体混合物被压缩并点燃时，气体流经塞体末梢区段的通路至塞体腔室。当燃烧腔室内的压力减少时，在从塞体腔室至燃烧腔室的敞开连接中存在气体流。烟灰通过燃烧气体流传输。然而，在燃烧气体中的烟灰是相对大且重的颗粒。已知可以通过改变空气流方向而从该空气流中去除颗粒。相对大且重的颗粒由于它们的质量惯性不会跟随方向改变而将离开空气流。由于对通向圆形膜片的通路应用该原理，烟灰颗粒不会到达膜片。然而，颗粒将撞击装置的其它表面并将在那里累积。由于燃烧气体的空气流是热的，该空气流将加热通路的表面，并且累积在该表面上的烟灰将燃烧成更小颗粒并将在燃烧汽缸中的压力减小期间从压力传感器中吹出。通过这个方法可以在压力传感器中产生简单的机械颗粒过滤器。通过提供通路结构迫使气体流从燃烧发动机流向压力传感器中的腔室并转向，烟灰沉积在热的表面上，并且该表面上的颗粒燃烧成更小的颗粒。