用于壓力測(cè)量預(yù)熱棒塞的傳感器模塊的制作方法
【專利說(shuō)明】用于壓力測(cè)量預(yù)熱棒塞的傳感器模塊現(xiàn)有技術(shù)
[0001]本發(fā)明涉及一種用于壓力測(cè)量預(yù)熱塞或壓力測(cè)量預(yù)熱棒塞的傳感器模塊，和更確切地說(shuō)一種燃燒室壓力傳感器模塊，具有結(jié)構(gòu)空間優(yōu)化的、用于壓力測(cè)量預(yù)熱塞的絕緣體，用于將壓力測(cè)量預(yù)熱塞布置在自燃式內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)室中，例如空氣壓縮的自燃式柴油機(jī)、自燃式HCC1-汽油機(jī)的預(yù)燃室、渦流室或燃燒室中或者也用于“正常的”汽油機(jī)。本發(fā)明此外涉及一種具有這種傳感器模塊的壓力測(cè)量預(yù)熱塞，或?qū)Υ藗溥x地，一種具有這種傳感器模塊的獨(dú)立燃燒室壓力傳感器。
[0002]由于對(duì)內(nèi)燃機(jī)的耗油量和由此形成的有害物質(zhì)排放的法規(guī)變得越來(lái)越嚴(yán)格，特別是在機(jī)動(dòng)車領(lǐng)域中，必需進(jìn)一步開(kāi)發(fā)燃燒控制系統(tǒng)以及所屬的控制部件。作為燃燒的一個(gè)決定性的因素，其需要被優(yōu)化，在最近的幾年中燃燒室壓力被識(shí)別，它在自燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中或者在奧托過(guò)程(循環(huán))中實(shí)現(xiàn)最佳的燃燒中起到?jīng)Q定性的作用。為了能夠測(cè)量燃燒室壓力，必須在內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中設(shè)置燃燒室壓力傳感器。
[0003]用于汽油機(jī)的獨(dú)立燃燒室壓力傳感器的一個(gè)示例可以由DE102009026436A1中獲得，其中描述一種用于探測(cè)汽油機(jī)的燃燒室壓力的裝置，其中與燃燒室面對(duì)的燃燒室壓力傳感器外殼的開(kāi)口用膜片封閉。在膜片后面在傳感器外殼內(nèi)部布置機(jī)電轉(zhuǎn)換器元件，也稱為壓電式轉(zhuǎn)換器元件，其中，在膜片上的燃燒室壓力借助于傳遞元件傳遞到轉(zhuǎn)換器元件上，傳遞元件至少部分地由熱絕緣材料制成，以便防止或減小通過(guò)燃燒室高溫對(duì)轉(zhuǎn)換器元件和所屬的電導(dǎo)線的熱損壞。
[0004]但是獨(dú)立地布置的燃燒室壓力傳感器如前所述需要對(duì)已知的內(nèi)燃機(jī)燃燒室進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的改造措施并且其需要附加的結(jié)構(gòu)空間。但是優(yōu)選的是盡可能少地通過(guò)這種改造措施影響燃燒室中的燃燒。在已知的柴油機(jī)的燃燒室中作為冷起動(dòng)輔助已經(jīng)分別存在至少一個(gè)可電加熱的預(yù)熱塞，也稱為GLP(來(lái)自英文專業(yè)術(shù)語(yǔ)“glowplug”)，借此柴油機(jī)在起動(dòng)階段被預(yù)熱。預(yù)熱塞可以具有由金屬或陶瓷制成的加熱元件，也稱為預(yù)熱棒。這種預(yù)熱塞此外在預(yù)熱塞點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)中或者作為冷起動(dòng)輔助在起動(dòng)用煤油運(yùn)行的燃?xì)馔钙胶鸵杂蜑槿剂系呐瘹庠O(shè)備時(shí)得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在為了解決上述問(wèn)題，在過(guò)去建議了一些解決方案，其中燃燒室壓力傳感器被集成到燃燒室中的預(yù)熱塞中。這種所謂的壓力測(cè)量預(yù)熱塞的一個(gè)示例可以從DE102011088474A1中獲知，其中在壓力測(cè)量預(yù)熱塞的一個(gè)預(yù)熱模塊中，燃燒室壓力由一個(gè)布置在圓柱體形的傳遞元件中的熱管接受并且由傳遞元件經(jīng)由一個(gè)圓的壓力件傳遞到一個(gè)圓形的、壓電式轉(zhuǎn)換器元件形式的壓力傳感器上。壓力傳感器在此情況下通過(guò)一個(gè)固定的支座被固定在預(yù)熱模塊外殼中。熱管在此通過(guò)連接銷和所屬的電導(dǎo)線進(jìn)行接通，電導(dǎo)線通過(guò)在壓力傳感器和壓力件中的中心孔延伸。
[0005]但是上述借助于壓力測(cè)量預(yù)熱塞的解決方案由于中央觸頭由于中央孔的鉆孔和壓力傳感器的圓形形狀的制造步驟在制造上是非常復(fù)雜的，這在安裝預(yù)熱棒塞時(shí)產(chǎn)生高的費(fèi)用。
[0006]本發(fā)明的公開(kāi)按照本發(fā)明建議一種具有權(quán)利要求1的特征的壓力測(cè)量預(yù)熱塞的傳感器模塊，最好用于自燃式內(nèi)燃機(jī)或也用于外源點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)。更確切地說(shuō)，按照本發(fā)明的傳感器模塊在此具有傳感器外殼以及至少一個(gè)布置在傳感器外殼中的壓電式轉(zhuǎn)換器元件和至少一個(gè)絕緣體等等，絕緣體也布置在傳感器外殼中，位于轉(zhuǎn)換器元件旁邊。絕緣體被設(shè)置用于作為防熱隔離體使轉(zhuǎn)換器元件免受燃燒室溫度的高溫影響以及作為電絕緣體使轉(zhuǎn)換器元件具有提高的擊穿安全性和高的表面電阻。絕緣體可以尤其由陶瓷材料制成，最好由氧化鋁(αι203)制成。為了能夠接通轉(zhuǎn)換器元件，即與壓電式轉(zhuǎn)換器元件的電連接，用于測(cè)量作用于轉(zhuǎn)換器元件上的力，在絕緣體中在它的外周面上設(shè)置至少一個(gè)凹部，轉(zhuǎn)換器元件的電觸頭在凹部中延伸，電觸頭最好是一個(gè)或多個(gè)電纜的形式，借此接通轉(zhuǎn)換器元件。
[0007]壓電式轉(zhuǎn)換器元件一般地應(yīng)該理解為一種元件，它可以將機(jī)械的作用，例如力作用，其引起轉(zhuǎn)換器元件的長(zhǎng)度改變，轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。轉(zhuǎn)換器元件在此處最好是壓電陶瓷或石英材料例如二氧化硅(Si02)。但是備選地或附加地，壓電式轉(zhuǎn)換器元件也可以包括其它類型的機(jī)械的-電的轉(zhuǎn)換器元件，它們被設(shè)置用于將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。因?yàn)樵诒景l(fā)明的范圍內(nèi)通到壓力接受器(壓力指示器)，例如壓力測(cè)量預(yù)熱塞的預(yù)熱棒，的輸入線由于至少一個(gè)凹部而可以在側(cè)面上從傳感器模塊旁邊，尤其在壓電式轉(zhuǎn)換器元件旁邊引導(dǎo)通過(guò)，因此轉(zhuǎn)換器元件尤其可以全面地構(gòu)造成，例如構(gòu)造成沒(méi)有中央孔的全面的長(zhǎng)方體元件，或?qū)Υ藗溥x地構(gòu)造成具有多邊形橫截面的盤或類似結(jié)構(gòu)。在壓力接受器和轉(zhuǎn)換器元件之間的力傳遞最好如此地實(shí)施，即在預(yù)熱棒的接受部件和壓電式轉(zhuǎn)換器元件之間此外布置至少一個(gè)用于從接受部件到轉(zhuǎn)換器元件上的力傳遞的傳遞元件，例如形式為另一個(gè)絕緣體。這種力傳遞原則上可以包括傳遞力、壓力、運(yùn)動(dòng)或類似項(xiàng)、通過(guò)燃燒室壓力產(chǎn)生的機(jī)械的狀態(tài)改變。傳遞元件可以尤其棒形地或環(huán)形地構(gòu)造。
[0008]通過(guò)借助于至少一個(gè)凹部從旁邊引導(dǎo)壓力接受器的輸入導(dǎo)線，可以使用一種壓電式轉(zhuǎn)換器元件，它的制造比例如具有中央孔的圓形轉(zhuǎn)換器元件的制造要成本有利得多。此外通過(guò)建議的傳感器模塊可以實(shí)現(xiàn)在傳感器模塊中的各單獨(dú)部件以及傳感器模塊本身和相應(yīng)的壓力測(cè)量預(yù)熱塞的其它的部件在其中的顯著提高的安裝協(xié)調(diào)性。
[0009]通過(guò)從屬權(quán)利要求的特征實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利的擴(kuò)展方案。
[0010]按照本發(fā)明的傳感器模塊的一個(gè)優(yōu)選的擴(kuò)展方案，絕緣體具有基本上方形的形狀，其在每一側(cè)處具有一個(gè)凹部。由此產(chǎn)生絕緣體的一種對(duì)稱的形狀，其優(yōu)點(diǎn)在于，實(shí)現(xiàn)絕緣體的相應(yīng)的制造并且可以防止將絕緣體無(wú)意地錯(cuò)誤地安裝到傳感器模塊中，因?yàn)榻^緣體的方形的形狀的每一側(cè)都是相同構(gòu)造成的。絕緣體的這種形狀滿足Poka Yoke (防誤防錯(cuò))原理的前提，它包括立刻揭示和防止故障的技術(shù)預(yù)防措施或裝置。最好借助于這種對(duì)稱的形狀，轉(zhuǎn)換器元件的觸頭在絕緣體的兩個(gè)凹部中延伸。在使用導(dǎo)電的電纜作為觸頭的情況下這意味著，與壓電式轉(zhuǎn)換器元件的正側(cè)連接的電纜可以在絕緣體的一個(gè)凹部中延伸并且與壓電式轉(zhuǎn)換器元件的負(fù)側(cè)連接的電纜可以在絕緣體的另一個(gè)凹部中延伸。由此在對(duì)稱構(gòu)造成的絕緣體情況下，即一個(gè)具有四個(gè)凹部的絕緣體有兩個(gè)凹部不被占據(jù)，在該凹部中可以延伸其它的導(dǎo)線，例如已經(jīng)在上面提及的通向壓力測(cè)量傳感器的壓力接受器的輸入導(dǎo)線。此外基本上長(zhǎng)方體形的絕緣體最好具有倒圓的角部，由此絕緣體可以以僅僅很小的間隙插入中空?qǐng)A柱體形的傳感器外殼的圓形內(nèi)部中，其中，在絕緣體的長(zhǎng)方體側(cè)面的直的部分和傳感器外殼的內(nèi)周面之間保留間距。絕緣體的倒圓的角部的倒圓曲線。即角部的相應(yīng)的倒圓部的曲線變化的彎曲，最好位于同一個(gè)圓周上，這優(yōu)化了絕緣體在中空?qǐng)A柱體形的傳感器外殼中的最佳的適配。
[0011]此外優(yōu)選地，至少一個(gè)凹部具有倒圓的形狀，例如一個(gè)半圓的下部的形狀。在此，在半圓形的凹部和長(zhǎng)方體形的絕緣體的直的側(cè)面之間的過(guò)渡部也可以是倒圓的，以便避免可能出現(xiàn)的銳邊。對(duì)此備選地，凹部也可以具有角形的形狀，其相對(duì)于倒圓的形狀可以具有功能上的優(yōu)點(diǎn)。絕緣體通過(guò)上述形狀特征具有基本上X形的形狀。由此絕緣體的外輪廓如此地構(gòu)造，即不僅與傳感器模塊外部的而且與傳感器模塊內(nèi)部的相鄰部件的配合作用都是位置優(yōu)化的。同時(shí)絕緣體的外輪廓如此