杆形預熱塞的製作方法

2023-04-25 21:58:51

專利名稱：杆形預熱塞的製作方法
杆形預熱塞
本發明涉及一種布置在內燃機燃燒室中的杆形預熱塞。本發明 特別涉及的是一種用於空氣壓縮式自燃式內燃機的杆形預熱塞。
由DE 198 44 347 Al已知一種安放在燃燒室中的陶瓷杆形預熱 塞。這種已知的杆形預熱塞具有陶瓷加熱裝置，其一方面與殼體， 另一方面與接線柱導電地相連。通過在接線柱上施加電壓，對陶瓷
加熱裝置進行加熱，從而使流經加熱裝置的空氣變熱。
由DE 198 44 347 Al已知的杆形預熱塞的缺點是，只有在結合 了與杆形預熱塞相適應的控制裝置時，才可能實現可靠的運轉。此 適配必須由受過培訓的專業人員完成。此外在進行適配時還必須參 照資料庫或類似的東西，因為杆形預熱塞可製成具有不同的運轉特 徵數據的許多可能的變型。因此特別在車間裡或功能檢測時還存在 這樣的危險，即由於部恰當的運轉會在加熱裝置上出現過高的電流， 損傷或毀壞加熱體的材料。 本發明的優點
按本發明的具有權利要求1的特徵的杆形預熱塞具有的優點是， 通過電路板使主動元件和被動元件都能安裝在杆形預熱塞的殼體內 部，以實現超過對杆形預熱塞進行的一般運轉的功能。因此可筒化 杆形預熱塞的操作，也可防止^"誤運轉對杆形預熱塞的損壞，和/或 把此杆形預熱塞用於額外的功能。這些設置在殼體內部的元件都不 會受周圍環境的損壞。
通過在從屬權利要求中提及的措施，可實現權利要求1中所述 的杆形預熱塞的有利改進。
電路板以有利的方式在殼體軸線的方向上定向。此外還有利的 是，電路板在殼體軸線方向上是平坦構成的。其優點是，電路板可
節省空間地集成在杆形預熱塞的殼體中。因此也可以避免此杆形預 熱塞比傳統杆形預熱塞的結構更大。
有利的是，電路板具有環狀的基體，其包圍著連接元件。此連 接元件既可用來接觸電路板，也可用來接觸加熱體，因此可以減少 用來構造杆形預熱塞所需的零件數量。基體可例如構造成中空圓柱 形狀。
有利的是，電路板具有第 一彈性接觸元件和第二彈性接觸元件， 前者與殼體建立電氣連接，後者與連接元件建立電氣連接。彈性接
觸元件可例如通過彈性圈、卡緊環和/或彈性接觸薄片構成。從而可 實現安全可靠的接觸。此外這種接觸的好處是，可筒單地通過連接 元件，特別是接線柱來推動電路板，從而簡化杆形預熱塞的安裝。
電路板可容納一個或多個構件，特別是半導體元件。因此可設 置錫焊連接和/或焊線連接。特別的是，電路板可具有限壓元件，其 限定了可在加熱體上施加的電壓，以防止在杆形預熱塞工作時損壞 加熱體。特別是在保養、維修或類似情況下會出現這樣的危險，即 由於粗心或缺乏了解而進行錯誤的操作，尤其是錯誤的檢測操作， 而可能會對杆形預熱塞造成損壞。通過限壓元件可十分有效地限制 杆形預熱塞的工作電壓，以實現可靠的保護，不遭受可能的損壞。 可替代或可選的是，電路板還可以具有一個或多個傳感元件。通過
傳感元件可例如進行電阻測量，其可推斷出杆形預熱塞的功能可靠 性和瞬間的工作條件。因此可實現內燃機的可靠運轉，其中還可以
直接示出並找到可能的故障。因此也可大大筒化內燃機的保養。也
可預先避免由於錯誤的檢測而對有效的杆形預熱塞的損壞。
為保護構件、焊線連接部和其它設置在電路板上的元件，電路 板上可以設置有包圍了構件、焊線連接部和其它構件的保護材料。
附圖
在下面的描述中藉助附圖詳細說明了本發明的優選實施例。其
中


圖1 按本發明的杆形預熱塞的實施例的一示意性軸向剖視圖； 圖2 本發明第一優選實施例中的杆形預熱塞的電路板； 圖3 本發明第二優選實施例中的杆形預熱塞的電路板。 實施例的i兌明
圖1示出了杆形預熱塞1的一實施例的示意圖。此杆形預熱塞1 可特別設計成用於空氣壓縮式、自燃式內燃機的杆形預熱塞1。杆形 預熱塞1的加熱體2在運轉時以其燃燒室側的端部3至少部分伸進 內燃機的燃燒室中。對於預燃室式發動機和渦流室式發動機，此加 熱體2可伸進預燃室或渦流室中；對於直接噴油式發動機，此加熱 體則伸進發動機的燃燒室中。按本發明的杆形預熱塞1也適用於其 它的應用情況。
杆形預熱塞1具有殼體4，其優選由金屬材料構成。在此殼體4 上具有外螺紋5，杆形預熱塞1藉助它可擰在內燃機或類似物體的孔 口中。杆形預熱塞1的陶瓷加熱體2具有第一導電層6、第二導電層 7和設置在導電層6、 7之間的、隔離電的絕緣層8。在燃燒室側的 端部3上，導電層6、 7通過加熱元件9相互連接在一起。
在加熱體2遠離燃燒室的端部10上，導電層6、 7和絕緣層8 構成了環狀的、圓柱形的隆起，其用來把加熱體2固定在殼體4上。 此外還設置有導電的密封件11,第一導電層6可通過它與殼體4相 連。此外，此密封件11還相對於燃燒室把杆形預熱塞1的殼體4內 部密封起來。
此外，杆形預熱塞1具有構造成接線柱15的連接元件15,其部 分地導入到殼體4中。在杆形預熱塞1遠離燃燒室的端部16上，連 接元件15與連接裝置17相連。其可與導線相連。通常此殼體4是 接地的(G V)，因此可以在連4妄裝置17上相對於地面施加工作電壓。 連接元件15具有圓柱形的接觸件18，其通過彈性元件19與加熱體 2的第二導電層7實現電氣性4妄觸。通過設置在導電層6、 7上的接 觸元件，可實現對第一導電層6和第二導電層7的可選接觸，其中
加熱體2剩下的表面至少部分可設置有絕緣層。通過在連接裝置17 上施加工作電壓，則在加熱體2上也加載了工作電壓，從而對加熱 體2燃燒室側的端部3上的加熱元件9進行了加熱，以使流經加熱 體2的空氣變熱。
此外在殼體4內部設置有包圍接觸件18和彈性元件19的緊 固套20、逐段包圍連接元件15的緊固套21、逐段包圍連接元件15 的緊固套22。緊固套20 —方面緊貼著加熱體2遠離燃燒室的端部10， 另一方面緊貼著緊固套21。此外還設置有電絕緣的密封元件23，其 把連接裝置17與殼體4機械地連在一起，並確保在殼體4遠離燃燒 室的端部16範圍內的密封。此外還設置有中空的壓緊元件24，其借 助連接裝置17可插入到殼體4的內腔中。
在緊固套21、 22之間設置有電路板25，其通過緊固套21、 22 機械地固定住。通過壓緊元件24可在杆形預熱塞1的使用壽命內確 保一定的預緊。此電路板25 —方面與連接元件15電氣性接觸，另 一方面與殼體4電氣性接觸。通過導電的接觸元件、層或其它元件 可直接實現這種電氣性接觸。因此在連接裝置17上施加工作電壓時， 除了加熱體2夕卜，工作電壓也會加載在電路板25上。
在製造杆形預熱塞1時，電路板25可通過連接元件15推入到 杆形預熱塞的殼體4中。通過例如由陶瓷構成的緊固套20、 21、" 和壓緊元件24，在衝壓杆形預熱塞1時實現電路板"的固定。通過 殼體4的密封可以給電路板5以及安裝在電路板5上的零件可靠的 保護。因此在殼體4中受保護的零件可設置在內燃機燃燒室的附近。
下面藉助圖2和3進一步描述電路板25。
圖2示出了本發明第一優選實施例中的杆形預熱塞1的電路板 25 。已描述的元件在這個附圖和其它所有的附圖中都規定了相一致 的標記，/人而省去了重複的描述。
圖2中示出的電路板25具有基體30,其可由不同的絕緣材料構 成，這些材料要具有足夠的強度和耐熱性。此基體30例如可由陶瓷、
塑料或微混合物材料(mikrohybrid)構成。在所示的實施例中基體 30構造成環狀。但此基體30也可具有其它的形狀，例如有稜角的形 狀，特別是六角或八角的形狀。相應地，基體30的中間缺口 31也 可以是有稜角的形狀，來代替示出的圓柱形狀。此缺口 31與連接元 件15的幾何形狀相一致。
在電路板25的基體30上:&置有多個構件32、 33、 34，它們通 過導線部段35a、 35b、 35c相4妻觸。導線部段35a與4妾觸元件36處 於電氣性相連。此外，導線部段35d與接觸元件37相連。接觸元件 36指向基體30的缺口 31並稍稍伸進此缺口 31中。當電路板25的 基體30推到連接元件15上時，就在接觸元件36和連接元件15之 間構成了電氣性連接，所述接觸元件36是有彈性的。接觸元件37 從電路板25的基體30朝外稍稍突出，因此當把電路板25的基體30 插入到殼體4中時，就在接觸元件37和杆形預熱塞1的殼體4內壁 之間構成電氣性連接。此接觸元件37也同樣構造成有彈性的。因此 在杆形預熱塞1的安裝狀態下，導線部段35d通過接觸元件！37是接 地的。導線部段35a通過接觸元件36與連接裝置17相連，因此當 在杆形預熱塞1上施加工作電壓時，在圖2中串聯的構件32、 B、 34 就實現了加載。通過構件32、 33、 34可例如達到電壓界限，其限定 了在杆形預熱塞1上施加的電壓的上限。此外通過構件32、 33、 34 可獲得杆形預熱塞1的運轉參數，例如加熱體2，特別是加熱元件9 的瞬時電阻。
為確保電路板25的基體30的對中設置，並確保與殼體4的可 靠接觸，還設置了另外的彈性元件38a、 38b、 38c，它們都分別從基 體30稍稍朝外伸出，在杆形預熱塞1的安裝狀態下緊貼著殼體4的 內壁。此外還設置有彈性元件39a、 39c、 39c，它們都分別稍稍伸進 基體30的缺口 31中，並確保電路板25與連接元件15置中且可靠 的連接。為進一步改善所述的電氣性接觸及機械連接，還設置有彈 性圈40，其用額外的彈力對接觸元件36和彈性元件39a、 "b、 39c
進行加載。從而確保在杆形預熱塞l的使用壽命內的可靠運轉。
圖3示出了本發明第二優選實施例中的杆形預熱塞1的電路板25
的透4見圖。在此實施例中描述了構件32,其一方面通過導線部,史35a 與接觸元件36電氣性相連，另一方面通過導線部段35d與接觸元件 37電氣地相連。在基體30端面41的整個面上施加了保護材料42， 其也圍住了安裝在基體30上的構件32。為簡化描述，圖3中只部分 示出了此保護材料42。此保護材料42也設置在接觸元件36、 37和 導線部段35a和35d的範圍內，因此此保護材料42的結構是環狀的。 構件32因此受到保護材料42可靠地保護。此構件32也可構造成無 殼體的構件，特別是無殼體的半導體。構件32也可例如設計為限制 器元件32。為此構件32可包含有齊納二極體，必要時包含電阻。
電路板25是以杆形預熱塞的軸線43的方向來定向的，其中軸 線43在圖3中通過點劃線示出。此外電路板25在軸線43的方向上 是平坦的。這就是說，基體30和保護材料42都是平坦的，因此不 必顯著增大杆形預熱塞1,就可把電路板25裝進殼體4中。
本發明並不限於所描述了實施例。特別地，圖2和3中所示的 結構的組合也是可能的。
權利要求
1.杆形預熱塞(1)，特別是用於空氣壓縮式的自燃式的內燃機的杆形預熱塞(1)，其具有殼體(4)、至少部分插入到殼體(4)中的連接元件(15)和與殼體(4)相連的加熱體(2)，其中加熱體(2)一方面與連接元件(15)電氣性相連，另一方面與殼體(4)電氣性相連，其特徵在於，設置有電路板(25)，該電路板(25)設置在殼體(4)內部並且該電路板(25)一方面與連接元件(15)電氣性相連，另一方面與殼體(4)電氣性相連。
2. 按權利要求1的杆形預熱塞，其特徵在於，電路板(25)是 在殼體(4)的軸線(43)的方向上定向的。
3. 按權利要求2的杆形預熱塞，其特徵在於，電路板(25)在 殼體(4)的軸線(43)方向上構造成平的結構。
4. 按權利要求1至3中任一項所述的杆形預熱塞，其特徵在於， 電路板(25)具有環狀的基體(30)，其圍住了連接元件(15)。
5. 按權利要求4的杆形預熱塞，其特徵在於，基體(30)構造 成中空圓柱形。
6. 按權利要求1至5中任一項所述的杆形預熱塞，其特徵在於， 電路板(25 )具有與殼體(4 )建立電氣連接的第一彈性接觸元件(") 和與連接元件(15)建立電氣連接的第二彈性接觸元件(36)。
7. 按權利要求1至6中任一項所述的杆形預熱塞，其特徵在於， 電路板(25 )具有至少一個限壓元件(32、 33、 34)，其限定了可 施加在加熱體(2)上的電壓。
8. 按權利要求1至7中任一項所述的杆形預熱塞，其特徵在於， 電路板(25)具有至少一個傳感元件(32、 33、 34)。
9. 按權利要求1至8中任一項所述的杆形預熱塞，其特徵在於， 電路板(25)藉助至少一個設置在殼體(4)中的緊固套(21、 22 ) 固定在其位置上。10.按權利要求1至9中任一項所述的杆形預熱塞，其特徵在於，電路板(25)具有保護材料，其圍住至少一個安裝在電 路板(25)上的構件(32)。
全文摘要
一種杆形預熱塞(1)，用於插入到空氣壓縮式、自燃式內燃機的燃燒室中。其中杆形預熱塞(1)具有插入到殼體(4)中的連接元件(15)和與殼體(4)相連的加熱體(2)。此加熱體(2)一方面與連接元件(15)電氣性相連，另一面與殼體(4)電氣性相連。此外還有設置在殼體(4)內部的電路板(25)，其一方面與連接元件(15)電氣性相連，另一方面與殼體(4)電氣性相連。在電路板(25)上還可以設置使在殼體(4)內部不受周圍環境影響的構件。
文檔編號F23Q7/00GK101208560SQ200680022889
公開日2008年6月25日 申請日期2006年5月9日 優先權日2005年6月27日
發明者S·埃恩斯特 申請人:羅伯特·博世有限公司