JP2011511921A - 圧力測定グロープラグ - Google Patents

Abstract

本発明は、ディーゼルエンジン用のグロープラグであって、ディーゼルエンジンのねじ穴中にねじ入れるためのおねじ（２）を有するグロープラグ本体（１）と、このグロープラグ本体（１）中で軸方向に可動であり、グロープラグ本体（１）から突出する加熱ロッド（３）と、この加熱ロッド（３）に作用する燃焼室圧力を測定するための圧力測定装置（７）と、グロープラグ本体（１）と加熱ロッド（３）との間に配されている密閉用薄膜（５）とを備えたグロープラグに関する。本発明によれば、加熱ロッド（３）の放射状方向の振動を緩和するために、グロープラグ本体（１）と加熱ロッド（３）との間に、パーフルオロエラストマーからなるリング形状またはスリーブ形状の振動緩衝器（６）が配されている。

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに記載された特徴を有するグロープラグに関する。この種のグロープラグは、独国特許出願公開第１０ ２００４ ０４４ ７２７ Ａ１号明細書から公知であり、燃焼室の圧力を測定するための圧力測定装置を有し、したがって、この種のグロープラグは、圧力測定グロープラグとも称される。

独国特許出願公開第１０ ２００４ ０４４ ７２７ Ａ１号明細書で公知のグロープラグは、グロープラグ本体と加熱ロッドとの間に蛇腹形状の金属製の密閉用薄膜が配されていて、これが、燃焼ガスがプラグ筐体を通って燃焼室から出てしまうのを防ぐ。この金属製の密閉用薄膜は、燃焼室の燃焼ガスの温度に十分耐えることができ、加熱ロッドの軸方向の可動性を良好にすることができ、その結果、燃焼室の圧力が加熱ロッドを介して圧力測定装置に伝達可能となる。

本発明の目的は、グロープラグを用いて燃焼室の圧力をより正確に測定することができる方法を示すことである。

この目的は、本発明において、請求項１に記載された特徴を有するグロープラグにより達成される。本発明のより有利なさらなる構成は、従属請求項の対象物である。

本発明の枠内では、圧力測定装置を用いた燃焼室の圧力測定の精確性が、グロープラグの固有振動により制限されることが認識された。グロープラグ本体と加熱ロッドとの間に、リング状またはスリーブ状の振動緩衝器が配されていることにより、グロープラグの放射状方向に作用する固有振動を緩和することができ、したがって測定精度を向上させることができる。振動緩衝器により、固有振動の緩和のみならず、容易には励起されずしたがって振動振幅が小さい、より高い周波数への固有振動の移行も達成されうるので有利である。

パーフルオロエラストマーからなる振動緩衝器は温度耐性が良好で、有利なことに摩擦係数がより低く、その結果、グロープラグ筐体中の加熱ロッドの軸方向の可動性が振動緩衝器による悪影響をほとんど受けない。とりわけ適しているのは、パーフルオロゴムである。十分に適切であるパーフルオロゴムは、カルレッツ（Ｋａｌｒｅｚ）という名称のものが市場で入手可能である。

本発明のグロープラグは、１ｋＨｚ〜２０ｋＨ、とりわけ３ｋＨｚ〜５ｋＨｚのとりわけ意義深い周波数領域内で、放射状方向の振幅を有する固有振動が緩和されることができ、より高い周波数へ移行することができる。

振動緩衝器は、Ｏリングとして形成されていることが好ましい。驚くべきことに、この種の単純な方策で、加熱ロッドの固有振動を明らかに緩和することができる。好ましくは、振動緩衝器は、燃焼室側から見ると密閉用薄膜より後方に配されていて、その結果、振動緩衝器が、密閉用薄膜により熱い燃焼ガスの直接の作用から保護されている。密閉用薄膜は、金属製であるのが好ましく、また、例えば蛇腹または波型管状の圧力測定装置として形成されている。

固有振動は、振動緩衝器が固有振動の波腹に配されていることにより、とりわけ効率的に緩和されうる。好ましくは、振動緩衝器は、放射状方向に最も強く作用する調波の波腹に配されている。驚くべきことに、これは通常、３次または４次固有振動であり、その結果、振動緩衝器が３次または４次固有振動の波腹に作用することにより、加熱ロッドの放射状方向の振動運動はとりわけ効率的に緩和されうる。

好ましくは、振動緩衝器は、加熱ロッドの狭さく部分を取り囲む。これにより、加熱ロッドは、狭さく部分の双方の側で、この狭さく部分自身よりもより厚みを有する。これにより振動緩衝器の位置を容易に設定可能であるので有利である。好ましくは、この狭さく部分は、一方の側で、加熱ロッドの長さ方向に対して傾斜しているリング面により限定されている。これにより、振動緩衝器のスライドはより容易になる。他方の側では、狭さく部分は、好ましくは加熱ロッドの長さ方向に対して垂直のリング面により限定されることが好ましい。この垂直のリング面は、振動緩衝器用のストッパーを形成するので有利である。この際、好ましくは、傾斜面は、加熱ロッドの一端により近い狭さく部分の側に存在する。

好ましくは、加熱ロッドは、少なくとも２つの振動緩衝器により取り囲まれている。この方策の利点は、緩和作用をより増強可能であるという点である。とりわけ、様々な固有振動を、複数の振動緩衝器を採用することにより、効率的に緩和することができる。好ましくは、振動緩衝器は、放射状方向に作用する調波の双方の最も強い波腹に配されている。

本発明の枠内では、加熱ロッドは、燃焼室側の端部の加熱される部分のみであると理解されるのではなく、筐体管中圧力測定装置まで伸張するロッド全体も加熱ロッドであると理解され、したがって、筐体管により取り囲まれていない内側棒の部分であってこれを介して加熱ロッドの加熱される部分中での加熱部材が電流供給されうる部分も加熱ロッドであると理解される。

本発明のさらなる詳細と利点とは、添付の図面を参照する実施形態で説明される。この際、等しいおよび互いに対応する部分は、同じ参照符号で記されている。

本発明のグロープラグの一実施形態を示した図であり、部分的には断面図である。 図１の詳細図である。 図１の別の詳細図である。 変形実施形態の詳細図である。 本発明のグロープラグの別の実施形態である。

図１〜図３に示すグロープラグは、ディーゼルエンジンのねじ穴中にねじ入れるためのおねじ２を有するグロープラグ本体１と、このグロープラグ本体１中で軸方向に可動である加熱ロッド３とを有し、この加熱ロッド３は、直径がより小さい加熱可能部分３ａを有し、この部分がグロープラグ本体１から突出し、図示した実施形態では、加熱ロッド３は、通常燃焼室とは逆のグロープラグ本体１の端部にある電子回路用の筐体４にまで伸張している。

軸方向でグロープラグ本体１に対して相対的にスライドして移動可能である加熱ロッド３は、ディーゼルエンジンの燃焼室中の圧力を、図示しない圧力測定装置に伝える。燃焼室の圧力が大きければ大きいほど、加熱ロッド３が、復帰力に逆らってグロープラグ筐体中により大きく押し込まれる。この圧力による加熱ロッド３のグロープラグ本体１に対する相対的な変移量は、０．０５μｍ／バールと０．２５μｍ／バールとの間であるのが好ましい。

加熱ロッドにかかる燃焼室圧力を測定するための圧力測定装置は、この図示した実施形態では、筐体４中に配されていて、例えば、圧力測定用に、圧電センサーまたはひずみゲージを有しうる。この圧力測定装置は、グロープラグ本体１の円筒状の部分で、燃焼室側から見れば、上述の筐体４の手前にある部分中に配されていてもよい。

グロープラグ本体１と加熱ロッド３との間には、金属製の密閉用薄膜５が配されていて、これは蛇腹状の密閉部材として形成されていて、これはとりわけ図２の詳細図中に見られる。密閉用薄膜５は、燃焼室の燃焼ガスが直接作用しないように圧力測定装置を保護するが、しかしグロープラグ本体１に対して加熱管３が相対的に軸方向に可動であるようにしている。

加熱ロッド３の放射状方向の振動を緩和するために、グロープラグ本体１と加熱ロッド３との間に、リング状またはスリーブ状の振動緩衝器６が配されていて、これは、加熱ロッド３とグロープラグ本体１との双方を押圧する。加熱ロッドが放射状方向に振動する際には、振動緩衝器は圧縮され、したがって振動が緩和される。可能な限り大きな緩衝作用を達成するために、振動緩衝器６は放射状方向に最も強く作用する調波（harmonic）の波腹（antinodal point）に配されている。通常、これは加熱ロッド３の３次または４次固有振動である。

振動緩衝器６は、パーフルオロエラストマー、とりわけパーフルオロゴム製であり、３００℃を上回る温度耐性、好ましくは３２０℃を上回る温度耐性を有する。適切な材料としては、カルレッツ（Ｋａｌｒｅｚ）という名称のものが市場で入手可能である。振動緩衝器６は、最も単純な場合、Ｏリングとして形成可能である。

振動緩衝器６の一実施形態は、とりわけ図３の詳細図中に見ることができる。好ましくは、加熱ロッド３は狭さく部分を有し、この中に振動緩衝器６が配されている。この狭さく部分があることにより、製造時に振動緩衝器６の位置づけが容易になる。

振動緩衝をより良く行うために、加熱ロッド３は、さらに、第２またはさらなる振動緩衝器６により取り囲まれることができる。これらの振動緩衝器は、このような場合、放射状方向に作用する調波の最も強い波腹に配されているのが好ましい。

振動緩衝器６は、図４に例示するように、蛇腹状の密閉用薄膜６上に載置されてもよい。

この図示した実施形態では、蛇腹として形成された密閉用薄膜５は、燃焼室側から見ると、グロープラグのおねじ２より手前に配されている。これにより、ねじ止め効果とグロープラグ本体３の材料の温度影響とを大幅に解消することができる。

図５は、グロープラグのさらなる実施形態を示すが、ここでは、蛇腹状の密閉用薄膜５が、グロープラグ本体１の燃焼室側の端部に配されている。この実施形態では、したがって、振動緩衝器６は、燃焼室の側から見ると、密閉用薄膜５より後方に配されている。図１〜図４での実施形態とのさらなる差異は、加熱ロッド３の外側のスリーブが圧力測定装置７にまで伸張していないという点にある。したがって、図５中では、加熱ロッド３の内側棒３ｂが見られる。第１振動緩衝器６はＯリングの形態で、加熱ロッド３の内側棒３ｂとグロープラグ本体１との間に配されていて、第２の振動緩衝器が蛇腹状の密閉用薄膜５の周りを取り囲んでいる。

内側棒３ｂは導電体であり、これは、加熱ロッド３の加熱可能な部分３ａ中の加熱コイルに電流を供給する。電気的に絶縁するために、内側棒３ｂをセラミック絶縁体、例えば、酸化マグネシウムまたは酸化アルミニウムで取り囲むことも可能である。加熱コイルの接地は、グロープラグ本体１を介して、および、グロープラグ本体１から突出した加熱ロッド３の部分の外側を介して行われうる。

圧力測定装置７の信号は、筐体４中の電子回路の接続配線を介して導かれる。この筐体４中の電子回路で、得られた信号の評価がすでに行われうる。しかし、この信号は、必ずしもグロープラグ中で評価されねばならないということはなく、これに代えてエンジン制御機器に直接伝送されてもよい。

１ グロープラグ本体
２ おねじ
３ 加熱ロッド
３ａ 加熱ロッドの加熱可能な部分
３ｂ 加熱ロッドの内側棒
４ 筐体
５ 密閉用薄膜
６ 振動緩衝器
７ 圧力測定装置

Claims (14)

1. ディーゼルエンジン用のグロープラグであって、
   ディーゼルエンジンのねじ穴中にねじ入れるためのおねじ（２）を有するグロープラグ本体（１）と、
   前記グロープラグ本体（１）中で軸方向に可動であり、該グロープラグ本体（１）から突出する加熱ロッド（３）と、
   前記加熱ロッド（３）に作用する燃焼室圧力を測定するための圧力測定装置（７）と、
   前記グロープラグ本体（１）と前記加熱ロッド（３）との間に配されている密閉用薄膜（５）と
   を備えたグロープラグにおいて、
   前記加熱ロッド（３）の放射状方向の振動を緩和するために、前記グロープラグ本体（１）と前記加熱ロッド（３）との間に、パーフルオロエラストマーからなるリング形状またはスリーブ形状の振動緩衝器（６）が配されていることを特徴とするグロープラグ。
2. 前記振動緩衝器（６）はＯリングであることを特徴とする請求項１記載のグロープラグ。
3. 前記パーフルオロエラストマーは、パーフルオロゴムであることを特徴とする請求項１または２記載のグロープラグ。
4. 前記振動緩衝器（６）は、放射状方向に最も強く作用する調波の波腹に配されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のグロープラグ。
5. 前記放射状方向に最も強く作用する調波は、３次または４次固有振動であることを特徴とする請求項４記載のグロープラグ。
6. 前記振動緩衝器（６）は、燃焼室側から見れば、密閉用薄膜（５）の後方に配されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のグロープラグ。
7. 前記加熱ロッド（３）は、少なくとも２つの振動緩衝器（６）によって取り囲まれていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のグロープラグ。
8. 前記双方の振動緩衝器（６）は、前記放射状方向に作用する調波の双方の最も強い波腹に配されていることを特徴とする請求項７記載のグロープラグ。
9. 少なくとも１つの前記振動緩衝器（６）は、軸方向よりも、放射状方向により高い弾性係数を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のグロープラグ。
10. 前記密閉用薄膜（５）は、金属製であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のグロープラグ。
11. 前記密閉用薄膜（５）は、蛇腹または波型管を形成することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のグロープラグ。
12. 前記振動緩衝器（６）は、前記加熱ロッド（３）の狭さく部分を取り囲むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のグロープラグ。
13. 前記加熱ロッド（３）は、内側棒（３ｂ）と、前記内側棒（３ｂ）を取り囲む筐体管とを有し、前記筐体管は、前記振動緩衝器（６）により取り囲まれていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のグロープラグ。
14. 前記筐体管は、前記圧力測定装置（７）にまで伸張していることを特徴とする請求項１３記載のグロープラグ。

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