[發明專利]壓力測量裝置

有效

• 申請號: 201110263475.6
• 申請日: 2011-09-07
• 公開（公告）號: CN102564683A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: C·波蒂茲;B·拉斯特;G·里克斯艾克;M·薩克曼
• 申請（專利權）人: 博格華納貝魯系統有限公司
• 主分類號: G01L23/00
• 分類號: G01L23/00;G01L23/26;F02P13/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 譚志強

技術領域

本發明涉及一種用于在發動機中對燃燒室壓力進行測量的壓力測量裝置。這種壓力測量裝置可整合到火花塞內。例如，一種壓力測量裝置，該壓力測量裝置被設計成具有權利要求所述特征的火花塞，可以從專利DE?102004024341B3中獲知。

背景技術

在包括用于測量燃燒室壓力的傳感器的火花塞的情況中，必須考慮加熱棒相對于外殼的軸向運動，并且外殼必須相對于燃燒室氣體密封起來。這些要求可以通過密封隔板(diaphragm)與外殼相連接并且加熱棒延伸穿過密封隔板來實現。雖然也可被設計成外殼的組成部分，這種隔板通常通過銅焊(brazing)、釬焊(soldering)或焊接(welding)來連接到加熱棒和外殼上。在燃燒室壓力的作用下，同時連接到加熱棒和外殼上的金屬隔板使加熱棒可以沿軸向運動，并且可以容易地經受燃燒室氣體的化學和熱負荷。

發動機燃燒室內的壓力在一個工作周期內會變化到極端的程度。根據發動機的速度，這些變化會在非常短的時間間隔內連續發生，因此燃燒室壓力測量的特點在于，在非常短的時間間隔內連續發生劇烈的壓力波動。

發明內容

本發明所要解決的問題是，提供一種對機動車發動機內燃燒室的壓力進行高精度測量的方法。

這個問題通過具備權利要求所述特征的壓力測量裝置來解決。本發明的有益改進即為從屬權利要求的主題。

在根據本發明壓力測量裝置的情況中，壓力傳感器通過兩個隔板來抵御燃燒氣體，沿棒的縱向方向觀察，兩塊隔板前后設置。后隔板通過位于燃燒室側的前隔板來抵御燃燒氣體，并因此來遠離燃燒所帶來的熱影響。

根據本發明的壓力測量裝置可為處于軸向可移動棒附近的火花塞，所述棒為加熱棒。然而，這并不是必須的。柴油發動機可設有除壓力測量裝置外的一單獨的火花塞。汽油發動機不需要火花塞。

在本發明的范圍內，我們可以認識到，在傳統壓力測量火花塞的情況中，包圍加熱棒的密封隔板可以形成一相當大的干擾信號源，該干擾信號源對測量的精度產生負面影響。特別地，密封隔板在燃料燃燒過程中被燃燒室氣體大幅加熱，并且在發動機工作周期余下的時間內冷卻下來。如此強烈的溫度波動會伴隨變動的熱膨脹，并從而在隔板內引起短期的機械負荷。這些機械負荷被轉移到加熱棒，所以隔板的溫度波動可以引起所述加熱棒的軸向運動。

熱引起的棒的運動以及壓力引起的運動通過壓力傳感器轉換為測量信號。因此，通過隔板的熱膨脹施加到棒上的力引起了一干擾信號，該干擾信號疊加到實測量尤其是由燃燒室壓力施加到加熱棒上的力上。

在根據本發明的壓力測量裝置的情況中，所述壓力測量裝置包括前后設置的兩塊隔板，后隔板——如從燃燒室看過去——可以通過前隔板來抵御溫度沖擊。因此，前隔板使得后隔板與燃燒室氣體熱隔絕。因此后隔板實質上會在較小的程度上對與燃料點燃有關的短期溫度波動做出反應。基于根據本發明兩塊隔板的組合，總體上來說減少短期溫度波動對加熱棒所帶來的影響因此是可能的。

第二隔板，即從燃燒室看過去的后隔板，優選比第一隔板的彈性低。彈性決定了力和膨脹之間的相關性。因此，既定作用力對第一隔板上的影響比同等強度的力對第二隔板的影響所引起的膨脹要大。因而第二隔板比第一隔板硬；在這種情況下，“軟”和“硬”的表述應在與用來描述彈簧相同的意義上進行理解。

當棒經歷軸向位移時，一返回力（return?force）就產生了，在根據本發明的火花塞的情況中，第一隔板和第二隔板促進了返回力的產生。考慮到第一隔板，即燃燒室側隔板的彈性大于第二隔板，第一隔板對加熱棒運動的影響，以及因此，測量信號可更進一步減小。特別地，第一隔板的彈性越大，溫度沖擊發生時熱膨脹可產生的力就越小。優選地，第二隔板的的彈性不大于第一隔板彈性的一半，特別優選地，不大于第一隔板彈性的1/5，以及特別地，不大于第一隔板彈性的1/10。

優選地，第一隔板的厚度比第二隔板薄，優選不超過其厚度的一半。隔板的彈性取決于其厚度以及所用的材料。特別地，第一隔板合適的材料為鎳基合金。耐高溫的鎳基合金，例如，合金718和合金725，可以從市面上購買。此外，鉻鎳鋼，尤其是高溫鋼比如1.4541或1.4571，也適合作為例如第一隔板的材料。

可以通過棒直接產生的壓力作用于傳感器，所述傳感器用來測量施加于棒上的燃燒室壓力。優選地，然而，通過包圍棒的力變送器(force?transmitter)所產生的壓力來作用于傳感器。所述力變送器設置在外殼內，并與棒相連，例如，其可以是環、線圈或管。棒的軸向運動被傳遞給連接到棒上的力變送器，力變送器接著作用于傳感器。