KR20120041123A - A pressure-measuring plug for a combustion engine - Google Patents
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Abstract
압력을 측정하기 위한 연소 기관용 압전 저항 압력 측정 플러그(1)가 개시되어 있다. 이러한 압력 측정 플러그는 플러그 몸체(2)와 감지 구조체(4)를 포함한다. 상기 플러그 몸체는, 플러그 몸체를 연소 기관의 실린더 내로 나사 체결하기 위한 외부 나사산을 구비한 나사형 플러그 몸체 부분(2a)과, 플러그 몸체와 연소 기관 사이에 시일(seal)을 제공하도록 구성되며 플러그의 선단을 형성하는 밀봉 플러그 몸체 부분(2b)을 포함한다. 상기 플러그 몸체는 나사형 플러그 몸체 부분과 밀봉 플러그 몸체 부분 사이에 위치하는 감지 몸체 부분(2c)을 추가로 포함한다. 상기 감지 몸체 부분은 일체형으로 형성되며, 원통형 몸체 부분(2c1)과, 감지 구조체 그리고 이동 부분(2c2)을 포함한다. 상기 감지 구조체는 이동 부분과 원통형 몸체 부분 사이의 연결부를 형성하며, 이동 부분이 원통형 몸체 부분의 실린더 축선(6)을 따라 원통형 몸체 부분에 대해 상대 이동할 수 있도록 한다.A piezoelectric resistance pressure measuring plug 1 for a combustion engine for measuring pressure is disclosed. This pressure measuring plug comprises a plug body 2 and a sensing structure 4. The plug body is configured to provide a seal between the plug body and the combustion engine with a threaded plug body portion 2a having an external thread for screwing the plug body into the cylinder of the combustion engine, A sealing plug body portion 2b forming a tip. The plug body further comprises a sensing body portion 2c located between the threaded plug body portion and the sealing plug body portion. The sensing body portion is integrally formed and includes a cylindrical body portion 2c1, a sensing structure and a moving portion 2c2. The sensing structure forms a connection between the moving part and the cylindrical body part, allowing the moving part to move relative to the cylindrical body part along the cylinder axis 6 of the cylindrical body part.
Description
본 발명은 플러그 몸체와 감지 구조체를 포함하는, 연소 기관용 압력 측정 플러그에 관한 것으로서, 상기 플러그 몸체는 플러그 몸체를 연소 기관의 실린더 내로 나사 체결하기 위한 외부 나사산을 구비한 나사형 플러그 몸체 부분과, 플러그와 연소 기관 사이의 시일(seal)을 제공하도록 구성되며 플러그의 선단을 형성하기 위한 밀봉 플러그 몸체 부분을 포함한다. 보다 구체적으로 설명하자면, 본 발명은 연소 기관용 압전 저항 압력 측정 플러그에 관한 것이다.The present invention relates to a pressure measuring plug for a combustion engine, the plug body comprising a plug body and a sensing structure, the plug body having a threaded plug body portion having an external thread for screwing the plug body into a cylinder of the combustion engine, and the plug. And a seal plug body portion configured to provide a seal between the combustion engine and the combustion engine and for forming a tip of the plug. More specifically, the present invention relates to piezoelectric resistance pressure measuring plugs for combustion engines.
미래의 디젤 및 오토 엔진(otto engine)의 진보적인 연소 전략은 연소 기관의 전체 사이클(압축-연소-배기 사이클) 동안의 각각의 실린더로부터의 정확한 압력 피드백 유무에 좌우된다. 이러한 전략은 HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition) 연소를 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있으며, 신속 정확한 압력 응답성을 필요로 하는 고압 발생률을 초래할 수 있다.The progressive combustion strategy of future diesel and otto engines depends on the presence or absence of accurate pressure feedback from each cylinder during the entire cycle of the combustion engine (compression-combustion-exhaust cycle). Such a strategy may or may not include Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) combustion and may result in high pressure incidences requiring fast and accurate pressure response.
전술한 유형의 압력 측정 플러그에 대해서는 유럽 특허 출원 제 2138819A1 호에 공지되어 있다. 상기 특허 출원에 개시된 바에 따르면, 이동 로드가 플러그 몸체 내에 배치되어 있다. 감지 구조체가 상기 로드와 플러그 몸체 사이에 배치되어 실린더의 연소 챔버에서 우세한 압력이 감지 구조체에 작용하게 되며, 이에 따라, 상기 로드에 의해 실린더의 연소 챔버 내부의 압력이 감지 구조체로 전달된다. 상기 로드는 플러그 몸체에 대해 축선 방향으로 미끄럼 이동 방식으로 변위 가능하도록 플러그 몸체 내에 배치됨으로써, 연소 챔버의 압력에 의해 가열 로드가 플러그 몸체에 대해 상대적으로 축선 방향으로 이동하게 되며, 그 결과, 힘이 감지 구조체에 작용하게 된다.Pressure measuring plugs of the aforementioned type are known from European patent application 2138819A1. According to the patent application, the moving rod is disposed in the plug body. The sensing structure is disposed between the rod and the plug body such that prevailing pressure in the combustion chamber of the cylinder acts on the sensing structure, whereby the rod transfers pressure inside the combustion chamber of the cylinder to the sensing structure. The rod is disposed in the plug body so as to be displaceable in an axially sliding manner with respect to the plug body such that the pressure of the combustion chamber causes the heating rod to move in the axial direction relative to the plug body, resulting in a force Act on the sensing structure.
본 발명의 일 목적은 전술한 종래 기술의 제약 중 적어도 하나를 배제한 개선된 압력 측정 플러그를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 보다 적은 비용의 신뢰성 있는 제조와, 조악한 압력 매체에 대항하는 긴 지속성 및/또는 견고성, 연소 기관의 통상의 고온 및 진동에 대한 저항성 중 적어도 하나를 갖춘 압력 측정 플러그를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an improved pressure measuring plug which excludes at least one of the aforementioned prior art limitations. It is a further object of the present invention to provide a pressure measuring plug having at least one of lower cost and more reliable manufacture, long lasting and / or robustness against coarse pressure media, and resistance to the normal high temperature and vibration of combustion engines. will be.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 청구항 1의 특징을 갖춘 압력 측정 플러그에 의해 달성된다. 본 발명을 수행하기 위한 유리한 실시예 및 또 다른 방법이 종속항에 언급된 조치에 의해 달성될 수도 있다.According to the invention, this object is achieved by a pressure measuring plug with the features of claim 1. Advantageous embodiments and further methods for carrying out the invention may be achieved by the measures mentioned in the dependent claims.
본 발명에 따르면, 플러그는 플러그 몸체를 포함하며, 플러그 몸체는 나사형 플러그 몸체 부분과 밀봉 플러그 몸체 부분 사이에 위치하는 감지 몸체 부분을 포함한다. 상기 감지 몸체 부분은 일체형으로 형성되며, 원통형 몸체 부분과, 감지 구조체 그리고 이동 부분을 포함한다. 상기 감지 구조체는 이동 부분과 원통형 몸체 부분 사이의 연결부를 형성하며, 연소 기관의 연소 챔버 또는 실린더의 압력이 변하는 경우 이동 부분이 원통형 몸체 부분의 실린더 축선을 따라 원통형 몸체 부분에 대해 상대 이동할 수 있도록 한다.According to the invention, the plug comprises a plug body, the plug body comprising a sensing body portion located between the threaded plug body portion and the sealing plug body portion. The sensing body portion is integrally formed and includes a cylindrical body portion, a sensing structure and a moving portion. The sensing structure forms a connection between the moving part and the cylindrical body part and allows the moving part to move relative to the cylindrical body part along the cylinder axis of the cylindrical body part when the pressure of the combustion chamber or cylinder of the combustion engine changes. .
전술한 특징은 구성 요소의 개수가 감소된 압력 측정 플러그의 제조를 가능하게 한다. 유럽 특허 출원 제 2138819A1 호에 도시된 장치와 비교하여, 감지 구조체는 플러그 몸체의 일부를 구성하는 일체형 부분으로 형성되며, 따라서, 감지 구조체를 플러그 몸체에 결합하기 위한 환형 용접부를 필요로 하지 않는다. 또한, 이동 로드를 감지 구조체에 결합하기 위한 용접부를 필요로 하지 않는다. 형성하여야 하는 용접부의 개수가 감소함에 따라, 처리 단계가 줄어들고, 결과적으로, 압력 측정 장치의 생산비가 절감된다. 감지 구조체를 플러그 몸체의 일부와 일체형으로 조합하는 구성의 또 다른 장점은, 로드에 작용하는 압력으로 인해 응력이 가해지는 용접부가 더 이상 존재하지 않는다는 점이다. 이에 따라, 플러그의 수명이 향상될 수 있다. 플러그 몸체에는 밀봉 부분이 마련되어 플러그 몸체와 연소 기관 사이에 밀폐형 시일을 형성하여야 한다. 결과적으로, 플러그 몸체의 나사형 플러그 몸체 부분과 밀봉 부분 각각에 압력 감지 부분을 결합하기 위한 용접부에 매체의 압력으로 인한 응력이 인가되지 않게 된다. 플러그 몸체의 상기 압력 감지 부분은 플러그 몸체의 밀봉 부분과 나사형 플러그 몸체 부분 사이에 클램핑 고정되어 있다.The above-mentioned feature makes it possible to manufacture pressure measuring plugs with a reduced number of components. Compared with the device shown in European patent application 2138819A1, the sensing structure is formed of an integral part constituting part of the plug body, thus eliminating the need for an annular weld for joining the sensing structure to the plug body. In addition, there is no need for a weld to couple the moving rod to the sensing structure. As the number of welds to be formed is reduced, the processing steps are reduced, and as a result, the production cost of the pressure measuring device is reduced. Another advantage of the configuration of combining the sensing structure integrally with part of the plug body is that there is no longer a weld under stress due to the pressure acting on the rod. Accordingly, the life of the plug can be improved. The plug body is to be provided with a seal to form a hermetic seal between the plug body and the combustion engine. As a result, the stress due to the pressure of the medium is not applied to the welding portion for coupling the pressure sensing portion to each of the threaded plug body portion and the sealing portion of the plug body. The pressure sensing portion of the plug body is clamped between the sealing portion of the plug body and the threaded plug body portion.
일 실시예에 있어서, 상기 감지 몸체 부분의 원통형 몸체 부분의 두께가 나사형 몸체 부분 및/또는 밀봉 플러그 몸체 부분의 두께보다 두껍다. 이러한 특징은 본 발명에 따른 압력 측정 플러그가 장착력 및 토크의 영향에 상당히 덜 민감해질 수 있도록 한다.In one embodiment, the thickness of the cylindrical body portion of the sensing body portion is thicker than the thickness of the threaded body portion and / or the sealing plug body portion. This feature allows the pressure measuring plug according to the invention to be significantly less sensitive to the effects of mounting forces and torques.
일 실시예에 있어서, 압전 저항 요소가 상기 감지 구조체의 환형 표면에 부착되며, 상기 환형 표면은 실린더 축선에 수직한 평면 내에 있다. 특히, 상기 감지 구조체는 환형 표면을 형성하기 위한 홀을 포함하며, 상기 홀은 이동 부분과 일직선상에 위치한다. 또한, 상기 홀은 감지 구조체의 중심에 위치한다. 일 실시예에 있어서, 상기 감지 구조체의 중심은 플러그 몸체의 실린더 축선과 일치한다. 이러한 특징은 압전 저항 요소가 부착되는 표면에서의 응력 분포를 개선하여, 감지 구조체가 압력 측정 작동에 덜 민감해질 수 있도록 한다.In one embodiment, a piezo resistor element is attached to the annular surface of the sensing structure, the annular surface being in a plane perpendicular to the cylinder axis. In particular, the sensing structure comprises a hole for forming an annular surface, which is located in line with the moving part. The hole is also located at the center of the sensing structure. In one embodiment, the center of the sensing structure coincides with the cylinder axis of the plug body. This feature improves the stress distribution at the surface to which the piezoresistive element is attached, making the sensing structure less sensitive to pressure measurement operation.
일 실시예에 있어서, 상기 감지 구조체의 홀은 감지 구조체와 이동 부분을 통과하여 실린더 축선을 따라 연장되는 관통 홀이다. 이러한 특징은 서로 다른 용례에 사용되기에 적당한 하나의 감지 몸체 부분의 제조를 가능하게 한다. 예를 들어, 더미 로드(dummy rod)를 관통 홀에 부착함으로써, 감지 몸체 부분이 단지 압력을 측정하기 위한 플러그에 사용될 수 있다. 글로 로드(glow rod)를 관통 홀에 부착함으로써, 감지 몸체 부분이 압력 측정 및 글로 겸용 플러그에 사용될 수 있다. 온도 센서를 관통 홀에 부착함으로써, 감지 몸체 부분이 압력/온도 측정 겸용 플러그에 사용될 수 있다.In one embodiment, the holes of the sensing structure are through holes extending along the cylinder axis through the sensing structure and the moving portion. This feature allows the manufacture of one sensing body part suitable for use in different applications. For example, by attaching a dummy rod to the through hole, the sensing body portion can only be used for a plug for measuring pressure. By attaching a glow rod to the through hole, the sensing body portion can be used for pressure measurement and a glow plug. By attaching the temperature sensor to the through hole, the sensing body portion can be used for a pressure / temperature measuring plug.
일 실시예에 있어서, 감지 몸체 부분은 환형 리세스를 포함하는데, 이 환형 리세스는 나사형 몸체 부분의 일 단부를 수용할 뿐만 아니라 나사형 몸체 부분에 감지 구조체를 위치 설정하고 또한 감지 구조체와 나사형 몸체 부분 사이에 환형 공간을 제공하도록 구성된다. 이러한 특징으로 인해, 나사형 몸체 부분을 감지 몸체 부분에 용접함으로 인해 발생하는 열 충격에 덜 민감한 감지 몸체 부분이 제공된다.In one embodiment, the sensing body portion comprises an annular recess, which not only accommodates one end of the threaded body portion, but also positions the sensing structure on the threaded body portion and further comprises a sensing structure and And to provide an annular space between the sand body portions. This feature provides a sensing body portion that is less sensitive to thermal shock caused by welding the threaded body portion to the sensing body portion.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 환형 리세스는 원통형 몸체 부분과 감지 구조체 사이의 감지 몸체 부분에 분리 홈을 추가로 제공한다. 이러한 특징은 플러그 몸체의 장착력과 토크에 대한 압력 측정 플러그의 민감성을 추가로 감소시키는 효과가 있다.In yet another embodiment, the annular recess further provides a separation groove in the sensing body portion between the cylindrical body portion and the sensing structure. This feature has the effect of further reducing the sensitivity of the pressure measuring plug to the mounting force and torque of the plug body.
일 실시예에 있어서, 상기 감지 본체 부분은 플러그 몸체의 실린더 축선을 따라 동심으로 형성되는 구성 요소이다. 이러한 특징에 의하면, 환형 표면의 응력이 실린더 축선을 중심으로 균일하게 분배되어, 압전 저항 요소 배치의 중요성을 완화할 수 있다.In one embodiment, the sensing body portion is a component formed concentrically along the cylinder axis of the plug body. According to this feature, the stress on the annular surface can be uniformly distributed about the cylinder axis, thereby alleviating the importance of the piezo resistor element arrangement.
일 실시예에 있어서, 상기 감지 몸체 부분은 금속 사출 성형 부분이다. 이에 따라, 감지 몸체 부분이 높은 정확도로 용이하게 제조될 수 있다. 또한, 사출 성형을 사용하여 감지 몸체 부분을 제조하기 위한 재료는 금속 절삭 공정에 의해 단일체를 형성하도록 사용되는 스테인레스강보다 비용이 저렴하다.In one embodiment, the sensing body portion is a metal injection molded portion. Thus, the sensing body portion can be easily manufactured with high accuracy. In addition, the material for manufacturing the sensing body portion using injection molding is less expensive than the stainless steel used to form a monolith by a metal cutting process.
일 실시예에 있어서, 상기 플러그는 외부 제 1 테두리부와 내부 제 2 테두리부를 포함하는 환형 막을 추가로 포함한다. 상기 제 1 테두리부가 원통형 몸체 부분의 외부 가장자리에 용접된다. 상기 제 2 테두리부가 이동 부분에 용접된다. 이러한 환형 막은 원통형 몸체 부분과 이동 부분 사이에 시일을 제공한다. 상기 막은, 감지 구조체의 이동 부분이 원통형 플러그 몸체 부분의 축선 방향으로 마찰을 발생시키지 않고 이동할 수 있도록 함으로써, 연소 공정으로 인해 발생하는 극한 온도로부터 감지 구조체를 보호할 수 있다. 또한, 이러한 막은 압력 감지 영역을 획정하는 역할을 한다.In one embodiment, the plug further comprises an annular membrane comprising an outer first rim and an inner second rim. The first rim is welded to the outer edge of the cylindrical body portion. The second rim is welded to the moving part. This annular membrane provides a seal between the cylindrical body portion and the moving portion. The membrane can protect the sensing structure from the extreme temperatures caused by the combustion process by allowing the moving portion of the sensing structure to move without friction in the axial direction of the cylindrical plug body portion. This membrane also serves to define the pressure sensitive area.
본 특허 출원에 언급된 다양한 양태들은 상호 조합될 수도 있으며 또한 분할 특허 출원용으로 각각 별개로 간주될 수도 있음을 명백히 알 수 있을 것이다. 본 발명의 다른 특징 및 장점이 본 발명의 바람직한 실시예의 다양한 특징이 일례로서 도시되어 있는 첨부 도면을 참조하여 아래의 상세한 설명을 읽음으로써 명백히 이해될 수 있을 것이다.It will be apparent that the various aspects referred to in this patent application may be combined with each other and may also be considered separately for split patent applications, respectively. Other features and advantages of the invention will be apparent from the following detailed description when read in conjunction with the accompanying drawings, in which various features of the preferred embodiments of the invention are shown by way of example.
본 발명에 따르면, 보다 적은 제조 비용으로 신뢰성 있게 제조 가능하며, 지속성 및/또는 견고성이 우수하고, 고온 및 진동에 대한 내성을 갖춘 압력 측정 플러그를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a pressure measuring plug which can be manufactured reliably at a lower manufacturing cost, is excellent in durability and / or robustness, and is resistant to high temperature and vibration.
본 발명의 전술한 양태 그리고 다른 양태, 특성 및 장점은, 동일한 도면 부호가 동일하거나 비교 가능한 부분을 나타내는 도면을 참조한 바람직한 실시예에 대한 아래의 상세한 설명에 기초하여 이하에서 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 압력 측정 플러그의 제 1 실시예의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 감지 몸체 부분과 막의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 압력 측정 플러그의 제 2 실시예의 단면도이다.The foregoing and other aspects, features, and advantages of the present invention are described below on the basis of the following detailed description of the preferred embodiments with reference to the drawings, wherein like reference numerals refer to the same or comparable parts.
1 is a cross-sectional view of a first embodiment of a pressure measuring plug according to the invention.
FIG. 2 is a perspective view of the sensing body portion and membrane shown in FIG. 1. FIG.
3 is a sectional view of a second embodiment of a pressure measuring plug according to the invention.
도면을 참조하면, 도 1에는 본 발명에 따라 형성된 개선된 압력 측정 플러그(1)의 제 1 실시예가 도시되어 있다. 압력 측정 플러그의 나사산으로부터 플러그 상부까지의 부분만이 도시되어 있다. 나사산으로부터 커넥터까지의 플러그 부분은 도시되어 있지 않은데, 그 이유는 해당 부분이 본 발명에 영향을 미치지 않기 때문이다. 마찬가지 이유로, 플러그 몸체의 PWB 상에 제공될 수 있는 센서의 전자 부품은 도시되어 있지 않다. Referring to the drawings, FIG. 1 shows a first embodiment of an improved pressure measuring plug 1 formed in accordance with the invention. Only the portion from the thread of the pressure measuring plug to the top of the plug is shown. The plug portion from the thread to the connector is not shown because the portion does not affect the present invention. For the same reason, the electronic components of the sensor which can be provided on the PWB of the plug body are not shown.
도 1에 도시된 실시예의 일 예에 있어서, 플러그 몸체(2)는 나사형 몸체 부분(2a)과, 감지 몸체 부분(2c) 그리고 밀봉 몸체 부분(2b)을 포함하며, 이들 부분들은 용접을 통해 서로 기계적으로 연결되어 있다. 밀봉 몸체 부분(2b)에는 연소 챔버 측에 밀봉 원추형 부분(2b1)이 제공되어 있으며, 이 밀봉 원추형 부분을 통해 압력 측정 플러그는 실린더 헤드를 연소 압력에 대해 밀봉한다. 나사형 몸체 부분(2a)은 압력 측정 플러그(1)를 연소 기관의 개구를 통해 연소 챔버에 나사 체결하기 위한 외부 나사산을 포함한다.In the example of the embodiment shown in FIG. 1, the
감지 몸체 부분(2c)은 일체형으로 형성되며, 원통형 몸체 부분(2c1)과, 감지 구조체(4) 그리고 이동 부분(2c2)을 포함한다. 감지 구조체(4)는 상기 나사형 몸체 부분(2a)을 향하는 쪽에서 이동 부분(2c2)을 원통형 몸체 부분(2c1)에 결합시키는 역할을 한다. 원통형 몸체 부분(2c1)의 외측을 향한 표면은 플러그 몸체의 외측의 일부를 형성한다. 압전 저항 요소(10)가 감지 몸체 부분(2c)의 감지 구조체(4)의 환형 표면(4a)에 부착된다. 환형 표면(4a)은 실린더 축선(6)과 직교하는 평면에 있다.The
감지 구조체(4)는 상기 환형 표면의 중앙 개구를 형성하기 위한 홀(4b)을 포함한다. 상기 홀(4b)은 이동 부분(2c2)의 축선(6)과 일직선상에 위치한다. 감지 몸체 부분(2c)의 대칭 축선(6)이 원통형 몸체 부분(2c1)의 몸체 축선 및 이동 부분(2c2)의 몸체 축선과 일치한다는 점에 주목하여야 한다.The
감지 몸체 부분(2c)은 나사형 몸체 부분(2a)의 일 단부를 수용하도록 구성되는 환형 리세스(2d)를 포함한다. 나사형 몸체 부분의 단부가 환형 리세스에 수용되면, 감지 구조체(4)가 나사형 몸체 부분(2a) 내에 배치된다. 감지 구조체(4)와 나사형 몸체 부분(2a)의 내측 사이의 환형 공간에 의해 측정 플러그의 측정 특성이 개선된다.The
환형 리세스(2d)는 또한, 원통형 몸체 부분(2c1)과 감지 구조체(4) 사이에서 감지 몸체 부분(2c)에 분리 홈(2e)을 제공한다. 이에 따라, 감지 구조체(4)와 원통형 몸체 부분(2c1) 사이의 재료의 강성(stiffness)이 감소하는 효과가 있다. 이것은 장착력에 대한 압력 측정 플러그의 민감성을 감소시킨다. 이들 두 개의 부분이 함께 용접되면, 냉각 후, 용접 구역에 약간의 응력이 발생한다. 이 응력은 용접 구역으로부터 거리를 두고 감지 구조체(4)를 배치함으로써 및/또는 분리 홈(2e)에 의해 감소될 수 있다. The
도 1에 잘 도시된 바와 같이, 감지 몸체 부분(2c)의 원통형 몸체 부분(2c1)의 두께가 나사형 몸체 부분 및/또는 밀봉 플러그 몸체 부분의 환형 벽의 두께보다 두껍다. As best shown in FIG. 1, the thickness of the cylindrical body portion 2c1 of the
감지 몸체 부분(2c)은 금속 사출 성형(MIM;Metal Injection Molding) 공정 또는 금속 절삭 공정에 의해 형성될 수 있다. 확인된 바에 따르면, MIM 공정은 비용 효율적인 공정으로서 제조비를 낮출 수 있다.The
감지 몸체 부분은 플러그 몸체(2)의 밀봉 몸체 부분(2b)을 수용하기 위한 다른 환형 리세스(2f)를 포함한다. 환형 리세스(2f)는 또한, 가요성 환형 막(12)을 수용하기 위한 감지 몸체 부분(2c)의 외부 가장자리를 형성하도록 구성된다. 환형 막(12)은 S-자형 막이며, 제 1 테두리부(12a)와 제 2 테두리부(12b)를 포함한다. 제 1 테두리부(12a)의 프로파일이 제 2 테두리부(12b)의 프로파일을 포위하는 형태이다. 제 1 테두리부(12a)가 원통형 몸체 부분(2c1)의 외부 가장자리에 용접된다. 제 2 테두리부(12b)가 이동 부분(2c2)에 용접된다. 환형 막(12)은 원통형 몸체 부분(2c)과 이동 부분(2c2) 사이의 시일을 제공하며 연소 챔버 내부의 조악학 환경으로부터 감지 구조체(4)를 보호하고, 특히, 고온 연소 챔버로부터 감지 구조체에 장착된 감지 요소(10)를 보호하는 역할을 한다. 전술한 바와 같은 막(12)은 또한, 이동 부분의 선단의 반경 방향 운동을 감소시켜, 감지 구조체(4)의 측정 특성을 개선하는 역할을 한다.The sensing body portion comprises another
도 2는 도 1에 도시된 막(12)과 감지 몸체 부분(2c)의 사시도이다. 감지 몸체 부분(2c)과 막(12)은 동심으로 형성된 부분이다. 감지 몸체 부분(2c)을 형성하기 위해 MIM 공정을 사용함으로써, 감지 몸체 부분(2c)의 동심도(concentricity)가 개선될 수 있다.FIG. 2 is a perspective view of the
도면에 도시된 압력 측정 글로 플러그(glow plug)는 아래에 설명된 방식으로 작동한다. 피스톤의 압축 압력 또는 연소 압력의 결과, 이동 부분(2c2)이 감지 몸체 부분(2c)의 원통형 몸체 부분(2c1)에 대하여 축선 방향(6)으로 변위된다. 감지 구조체(4)의 환형 표면(4a)이 변형되어 표면 응력이 발생하게 된다. 상기 표면(4a)에 부착된 압전 저항 센서(piezo-resistive sensor), 와이어 변형률 게이지(wire strain gauge) 또는 유사한 측정 요소(10)가 응력의 크기를 감지하며, 이에 따라 센서의 전자 부품이 플러그에 작용하는 대표적인 압력 값을 결정하게 된다.The pressure measuring glow plug shown in the figures operates in the manner described below. As a result of the compression or combustion pressure of the piston, the moving part 2c2 is displaced in the axial direction 6 with respect to the cylindrical body part 2c1 of the
따라서, 감지 구조체(4)는 이동 부분(2c2)의 축선 방향 이동을 반경 방향의 표면 변형으로 변환한다. 이동 부분(2c2)이 대칭 축선(6)을 따라 축선 방향으로 이동되는 경우, 감지 구조체(4)의 환형 표면에 장착된 압전 저항 요소(10)는 전술한 표면 변형을 나타내는 저항 변화를 제공한다.Thus, the
상기 막(12)은, 바람직하게는, 금속 재료로 형성되며, 이동 부분(2c2)과 원통형 몸체 부분(2c1)에, 예를 들어, 반경 방향 및 원주 방향 필렛 용접(fillet weld) 또는 반경 방향 및 원주 방향 관통 용접(through weld)을 사용하여 기계적으로 연결된다. 이러한 연결이 또한, 레이저 용접, 크림핑(crimping), 스웨이징(swaging), 납땜, 가압 끼워 맞춤 등에 의해 달성될 수도 있다. 막(12)은 도 1 또는 도 3에 도시된 바와 같은 막 형태로 형성될 수도 있으며, 또는 벨로우즈형 시일(도시하지 않음)의 형태로 형성될 수도 있다.The
도 3에는 본 발명에 따른 압력 측정 플러그(1)의 제 2 실시예가 도시되어 있다. 제 2 실시예는 도 1 및 도 2에 도시된 제 1 실시예와 많은 공통점을 갖고 있다. 제 2 실시예에서는, 제 1 실시예의 중실형 이동 부분(2c2)이, 로드의 배치를 위한 종방향 관통 홀(8)을 포함하는 세장형 계면 몸체(2c2')로 대체되어 있다. 상기 로드는 더미 로드(dummy rod), 글로 로드(glow rod), 온도 감지 로드, 스파크 플러그(spark plug)일 수 있다. 상기 관통 홀(8)의 일측이 감지 구조체(4)의 중앙 홀(4b)에서 종결된다.3 shows a second embodiment of the pressure measuring plug 1 according to the invention. The second embodiment has much in common with the first embodiment shown in Figs. In the second embodiment, the solid moving part 2c2 of the first embodiment is replaced by an elongated interface body 2c2 'comprising a longitudinal through hole 8 for the placement of the rod. The rod may be a dummy rod, a glow rod, a temperature sensing rod, or a spark plug. One side of the through hole 8 terminates at the
제 2 실시예에 따르면, 플러그가 완성되기 전에, 즉, 가열 로드, 온도 측정 로드 또는 더미 로드가 중공형 이동 부분(2c2')에 용접되기 전에, 압력 측정 플러그의 교정이 가능하다. 이것은 교정된 압력 측정 플러그 서브 조립체의 제조를 가능하게 할 뿐만 아니라, 다른 제조자가 필요한 로드를 서브 조립체에 장착함으로써 플러그를 완성할 수 있도록 하는, 즉, 압력 측정/글로 겸용 플러그, 압력 및 온도 측정 겸용 플러그 또는 더미 로드를 구비한 압력 측정 플러그를 형성할 수 있도록 하는 효과가 있다. 세장형 계면 몸체에 로드를 장착한다 하더라도 감지 구조체의 오프셋(offset) 또는 감도 변화가 야기되지 않으므로, 추가 교정은 필요하지 않다. 따라서, 최종 로드를 센서에 용접하기 전에, 관통 홀(8)을 폐쇄하도록 임시 밀봉 부재를 사용함으로써 압력 교정을 실현할 수 있다. 또한, 분리 가능한 밀봉 부재가 제공된 플러그의 압력 교정도 가능하다. 이 경우, 밀봉 부재를 분리시킴으로써, 압력 교정 측정 플러그 서브 조립체가 구성되며, 이러한 압력 교정 플러그 서브 조립체는 세장형 계면 몸체(2c2')의 자유 단부에 최종 로드를 용접하여 필요한 관통 홀(8)의 폐쇄 효과를 제공하는 방식으로 제3자에 의해서도 완성이 가능하다. 최종 로드의 부착 및 완성 플러그의 연소 기관 장착은 플러그의 압력 측정 부분의 특성에 영향을 미치지 않기 때문에, 플러그에 의해 발생되는 압력 신호를 사용하여 연소 기관을 제어하기 이전까지 후속 교정은 필요하지 않다. According to the second embodiment, the pressure measuring plug can be calibrated before the plug is completed, that is, before the heating rod, the temperature measuring rod or the dummy rod is welded to the hollow moving part 2c2 '. This not only enables the manufacture of a calibrated pressure measuring plug subassembly, but also allows other manufacturers to complete the plug by attaching the required rod to the subassembly, i.e. pressure measuring / glow plug, pressure and temperature measuring It is effective to form a pressure measuring plug having a plug or a dummy rod. Mounting the rod on the elongated interface body does not cause an offset or sensitivity change of the sensing structure, so no further calibration is necessary. Therefore, pressure correction can be realized by using a temporary sealing member to close the through hole 8 before welding the final rod to the sensor. In addition, pressure calibration of a plug provided with a detachable sealing member is also possible. In this case, by separating the sealing member, a pressure calibration plug subassembly is constructed, which pressure weld plug subassembly welds the final rod to the free end of the elongated interface body 2c2 'to provide the necessary through hole 8. It can also be completed by a third party in a way that provides a closing effect. Since the attachment of the final rod and the combustion engine mounting of the finished plug do not affect the properties of the pressure measuring part of the plug, subsequent calibration is not necessary until the combustion engine is controlled using the pressure signal generated by the plug.
세장형 계면 몸체(2c2')가 레이저 용접, 크림핑, 스웨이징, 납땜, 가압 끼워 맞춤 등을 사용하여 기계적으로 연결되는 두 개 이상의 부분으로 형성될 수 있음에 주목하여야 한다. 이 경우, 감지 몸체 부분(2c)은 몸체 부분(2c1)과, 감지 구조체(4) 그리고 짧은 길이의 이동 부분을 포함한다. 이후, 감지 구조체(4)의 반대쪽을 향한 단부에서 세장형의 중공형 계면 몸체가 짧은 길이의 중공형 이동 부분에 부착되어, 도 3에 도시된 실시예에서와 유사한 특성을 갖춘 구조체를 획득할 수 있다.It should be noted that the elongate interface body 2c2 'may be formed of two or more parts that are mechanically connected using laser welding, crimping, swaging, soldering, press fit, or the like. In this case, the
본 발명에 따르면, 연소 압력이 로드의 외면에 작용한다. 로드와 막(12)에 작용하는 압력이 중공형 이동 부분(2c2')에 의해 감지 구조체(4)에 전달되며, 이에 따라 감지 구조체(4)에 작용하는 힘으로 변환된다. 이동 부분(2c2')은 압력이 변경됨에 따라 종방향 축선(6)을 따라 이동한다.According to the invention, the combustion pressure acts on the outer surface of the rod. The pressure acting on the rod and the
나사형 몸체 부분(2a)과 밀봉 부분(2b)은, 바람직하게는, 강도 및 경도가 높고 내부식성이 우수하며 열처리가 용이한, 침전 경화 스테인레스강과 같은 고저항성 스테인레스강으로 형성된다.The threaded
감지 몸체 부분(2c)은 금속 사출 성형(MIM) 공정에 의해 제조될 수 있다. 변형률 게이지는 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS;Micro Electro Mechanical System) 공정에 의해 형성되는 마이크로퓨즈형 실리콘 변형률 게이지일 수 있으며, 감지 구조체(4)에 글래스 본딩(glass bonding)을 통해 결합될 수 있다. 막(12)은, 바람직하게는, 극한 환경에서의 수리 및 유지 관리에 매우 적합한 내산화성 및 내식성을 갖춘 재료로 형성된다. 이러한 재료의 일 예로서, 인코넬(inconel) 합금이 있다.The
본 발명을 구체화하기 위한 전술한 바와 같은 측정은 별개로, 또는 병행하여, 또는 상이한 조합 방식으로, 또는 적절하다면 추가의 측정이 보완되는 방식으로 명확하게 수행될 수 있으며, 이 경우, 본 발명의 실시는 장치의 적용 분야에 따라 수행되는 것이 바람직하다. 본 발명의 특정 실시예가 예시적으로 설명되어 있지만, 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 영역 내에 속하는 모든 수정예 및 등가물을 포함한다는 것을 이해하여야 한다.Measurements as described above for embodying the present invention can be clearly performed separately or in parallel, or in different combinations or, where appropriate, in a manner in which further measurements are complemented, in which case the practice of the invention Is preferably performed according to the field of application of the device. While certain embodiments of the invention have been described by way of example, it is to be understood that the invention includes all modifications and equivalents falling within the scope of the appended claims.
1 : 압력 측정 플러그 2 : 플러그 몸체
2a : 나사형 플러그 몸체 부분 2b : 밀봉 플러그 몸체 부분
2c : 감지 몸체 부분 4 : 감지 구조체
4a : 환형 표면 6 : 축선
8 : 홀 10 : 압전 저항 요소1: pressure measuring plug 2: plug body
2a: threaded
2c: sensing body portion 4: sensing structure
4a: annular surface 6: axis
8: hole 10: piezo-resistive element
Claims (11)
플러그 몸체(2)를 연소 기관의 실린더 내로 나사 체결하기 위한 외부 나사산을 구비한 나사형 플러그 몸체 부분(2a); 그리고
플러그와 연소 기관 사이에 시일(seal)을 제공하도록 구성되며 플러그(1)의 선단을 형성하는 밀봉 플러그 몸체 부분(2b)
을 포함하는 것인 압력 측정 플러그에 있어서,
상기 플러그 몸체는 나사형 플러그 몸체 부분(2a)과 밀봉 플러그 몸체 부분(2b) 사이에 위치설정되는 감지 몸체 부분(2c)을 추가로 포함하고,
상기 감지 몸체 부분(2c)은 일체형으로 형성되며, 원통형 몸체 부분(2c1), 이동 부분(2c2), 그리고 감지 구조체(4)를 포함하고,
상기 감지 구조체(4)는, 이동 부분(2c2)과 원통형 몸체 부분(2c1) 사이의 연결부를 형성하며, 이동 부분(2c2)이 원통형 몸체 부분(2c1)의 실린더 축선(6)을 따라 원통형 몸체 부분(2c1)에 대해 상대 이동할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 압력 측정 플러그.A pressure measuring plug 1 for a combustion engine, comprising a plug body 2 and a sensing structure 4, the plug body comprising:
A threaded plug body portion 2a having an external thread for screwing the plug body 2 into the cylinder of the combustion engine; And
Sealed plug body portion 2b configured to provide a seal between the plug and the combustion engine and forming the tip of the plug 1
In the pressure measuring plug comprising:
The plug body further comprises a sensing body portion 2c positioned between the threaded plug body portion 2a and the sealing plug body portion 2b,
The sensing body portion 2c is integrally formed and includes a cylindrical body portion 2c1, a moving portion 2c2, and a sensing structure 4,
The sensing structure 4 forms a connection between the moving part 2c2 and the cylindrical body part 2c1, the moving part 2c2 along the cylinder axis 6 of the cylindrical body part 2c1. A pressure measuring plug, characterized in that it allows relative movement with respect to 2c1.
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