專利名稱：桿形預(yù)熱塞的制作方法
桿形預(yù)熱塞
本發(fā)明涉及一種布置在內(nèi)燃機(jī)燃燒室中的桿形預(yù)熱塞。本發(fā)明 特別涉及的是一種用于空氣壓縮式自燃式內(nèi)燃機(jī)的桿形預(yù)熱塞。
由DE 198 44 347 Al已知一種安放在燃燒室中的陶瓷桿形預(yù)熱 塞。這種已知的桿形預(yù)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(dǎo)電地相連。通過在接線柱上施加電壓，對陶瓷
加熱裝置進(jìn)行加熱，從而使流經(jīng)加熱裝置的空氣變熱。
由DE 198 44 347 Al已知的桿形預(yù)熱塞的缺點(diǎn)是，只有在結(jié)合 了與桿形預(yù)熱塞相適應(yīng)的控制裝置時(shí)，才可能實(shí)現(xiàn)可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)。此 適配必須由受過培訓(xùn)的專業(yè)人員完成。此外在進(jìn)行適配時(shí)還必須參 照數(shù)據(jù)庫或類似的東西，因?yàn)闂U形預(yù)熱塞可制成具有不同的運(yùn)轉(zhuǎn)特 征數(shù)據(jù)的許多可能的變型。因此特別在車間里或功能檢測時(shí)還存在 這樣的危險(xiǎn)，即由于部恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)轉(zhuǎn)會在加熱裝置上出現(xiàn)過高的電流， 損傷或毀壞加熱體的材料。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
按本發(fā)明的具有權(quán)利要求1的特征的桿形預(yù)熱塞具有的優(yōu)點(diǎn)是， 通過電路板使主動元件和被動元件都能安裝在桿形預(yù)熱塞的殼體內(nèi) 部，以實(shí)現(xiàn)超過對桿形預(yù)熱塞進(jìn)行的一般運(yùn)轉(zhuǎn)的功能。因此可筒化 桿形預(yù)熱塞的操作，也可防止^"誤運(yùn)轉(zhuǎn)對桿形預(yù)熱塞的損壞，和/或 把此桿形預(yù)熱塞用于額外的功能。這些設(shè)置在殼體內(nèi)部的元件都不 會受周圍環(huán)境的損壞。
通過在從屬權(quán)利要求中提及的措施，可實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1中所述 的桿形預(yù)熱塞的有利改進(jìn)。
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(gòu)成的。其優(yōu)點(diǎn)是，電路板可
節(jié)省空間地集成在桿形預(yù)熱塞的殼體中。因此也可以避免此桿形預(yù) 熱塞比傳統(tǒng)桿形預(yù)熱塞的結(jié)構(gòu)更大。
有利的是，電路板具有環(huán)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(gòu)造桿形預(yù)熱塞所需的零件數(shù)量?；w可例如構(gòu)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，后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(huán)和/或彈性接觸薄片構(gòu)成。從而可 實(shí)現(xiàn)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，從而簡化桿形預(yù)熱塞的安裝。
電路板可容納一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件，特別是半導(dǎo)體元件。因此可設(shè) 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，以防止在桿形預(yù)熱塞工作時(shí)損壞 加熱體。特別是在保養(yǎng)、維修或類似情況下會出現(xiàn)這樣的危險(xiǎn)，即 由于粗心或缺乏了解而進(jìn)行錯(cuò)誤的操作，尤其是錯(cuò)誤的檢測操作， 而可能會對桿形預(yù)熱塞造成損壞。通過限壓元件可十分有效地限制 桿形預(yù)熱塞的工作電壓，以實(shí)現(xiàn)可靠的保護(hù)，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(gè)或多個(gè)傳感元件。通過
傳感元件可例如進(jìn)行電阻測量，其可推斷出桿形預(yù)熱塞的功能可靠 性和瞬間的工作條件。因此可實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，其中還可以
直接示出并找到可能的故障。因此也可大大筒化內(nèi)燃機(jī)的保養(yǎng)。也
可預(yù)先避免由于錯(cuò)誤的檢測而對有效的桿形預(yù)熱塞的損壞。
為保護(hù)構(gòu)件、焊線連接部和其它設(shè)置在電路板上的元件，電路 板上可以設(shè)置有包圍了構(gòu)件、焊線連接部和其它構(gòu)件的保護(hù)材料。
附圖
在下面的描述中借助附圖詳細(xì)說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。其
中


圖1 按本發(fā)明的桿形預(yù)熱塞的實(shí)施例的一示意性軸向剖視圖； 圖2 本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例中的桿形預(yù)熱塞的電路板； 圖3 本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例中的桿形預(yù)熱塞的電路板。 實(shí)施例的i兌明
圖1示出了桿形預(yù)熱塞1的一實(shí)施例的示意圖。此桿形預(yù)熱塞1 可特別設(shè)計(jì)成用于空氣壓縮式、自燃式內(nèi)燃機(jī)的桿形預(yù)熱塞1。桿形 預(yù)熱塞1的加熱體2在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)以其燃燒室側(cè)的端部3至少部分伸進(jìn) 內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中。對于預(yù)燃室式發(fā)動機(jī)和渦流室式發(fā)動機(jī)，此加 熱體2可伸進(jìn)預(yù)燃室或渦流室中；對于直接噴油式發(fā)動機(jī)，此加熱 體則伸進(jìn)發(fā)動機(jī)的燃燒室中。按本發(fā)明的桿形預(yù)熱塞1也適用于其 它的應(yīng)用情況。
桿形預(yù)熱塞1具有殼體4，其優(yōu)選由金屬材料構(gòu)成。在此殼體4 上具有外螺紋5，桿形預(yù)熱塞1借助它可擰在內(nèi)燃機(jī)或類似物體的孔 口中。桿形預(yù)熱塞1的陶瓷加熱體2具有第一導(dǎo)電層6、第二導(dǎo)電層 7和設(shè)置在導(dǎo)電層6、 7之間的、隔離電的絕緣層8。在燃燒室側(cè)的 端部3上，導(dǎo)電層6、 7通過加熱元件9相互連接在一起。
在加熱體2遠(yuǎn)離燃燒室的端部10上，導(dǎo)電層6、 7和絕緣層8 構(gòu)成了環(huán)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(shè)置有導(dǎo)電的密封件11,第一導(dǎo)電層6可通過它與殼體4相 連。此外，此密封件11還相對于燃燒室把桿形預(yù)熱塞1的殼體4內(nèi) 部密封起來。
此外，桿形預(yù)熱塞1具有構(gòu)造成接線柱15的連接元件15,其部 分地導(dǎo)入到殼體4中。在桿形預(yù)熱塞1遠(yuǎn)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(dǎo)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上相對于地面施加工作電壓。 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(dǎo)電層7實(shí)現(xiàn)電氣性4妄觸。通過設(shè)置在導(dǎo)電層6、 7上的接 觸元件，可實(shí)現(xiàn)對第一導(dǎo)電層6和第二導(dǎo)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(shè)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(cè)的端部3上的加熱元件9進(jìn)行了加熱，以使流經(jīng)加熱 體2的空氣變熱。
此外在殼體4內(nèi)部設(shè)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(yuǎn)離燃燒室的端部10， 另一方面緊貼著緊固套21。此外還設(shè)置有電絕緣的密封元件23，其 把連接裝置17與殼體4機(jī)械地連在一起，并確保在殼體4遠(yuǎn)離燃燒 室的端部16范圍內(nèi)的密封。此外還設(shè)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(nèi)腔中。
在緊固套21、 22之間設(shè)置有電路板25，其通過緊固套21、 22 機(jī)械地固定住。通過壓緊元件24可在桿形預(yù)熱塞1的使用壽命內(nèi)確 保一定的預(yù)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(dǎo)電的接觸元件、層或其它元件 可直接實(shí)現(xiàn)這種電氣性接觸。因此在連接裝置17上施加工作電壓時(shí)， 除了加熱體2夕卜，工作電壓也會加載在電路板25上。
在制造桿形預(yù)熱塞1時(shí)，電路板25可通過連接元件15推入到 桿形預(yù)熱塞的殼體4中。通過例如由陶瓷構(gòu)成的緊固套20、 21、" 和壓緊元件24，在沖壓桿形預(yù)熱塞1時(shí)實(shí)現(xiàn)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(hù)。因此在殼體4中受保護(hù)的零件可設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)燃燒室的附近。
下面借助圖2和3進(jìn)一步描述電路板25。
圖2示出了本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例中的桿形預(yù)熱塞1的電路板 25 。已描述的元件在這個(gè)附圖和其它所有的附圖中都規(guī)定了相一致 的標(biāo)記，/人而省去了重復(fù)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(gòu) 成，這些材料要具有足夠的強(qiáng)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(gòu)成。在所示的實(shí)施例中基體 30構(gòu)造成環(huán)狀。但此基體30也可具有其它的形狀，例如有棱角的形 狀，特別是六角或八角的形狀。相應(yīng)地，基體30的中間缺口 31也 可以是有棱角的形狀，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(gè)構(gòu)件32、 33、 34，它們通 過導(dǎo)線部段35a、 35b、 35c相4妻觸。導(dǎo)線部段35a與4妾觸元件36處 于電氣性相連。此外，導(dǎo)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并稍稍伸進(jìn)此缺口 31中。當(dāng)電路板25的 基體30推到連接元件15上時(shí)，就在接觸元件36和連接元件15之 間構(gòu)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(dāng)把電路板25的基體30 插入到殼體4中時(shí)，就在接觸元件37和桿形預(yù)熱塞1的殼體4內(nèi)壁 之間構(gòu)成電氣性連接。此接觸元件37也同樣構(gòu)造成有彈性的。因此 在桿形預(yù)熱塞1的安裝狀態(tài)下，導(dǎo)線部段35d通過接觸元件！37是接 地的。導(dǎo)線部段35a通過接觸元件36與連接裝置17相連，因此當(dāng) 在桿形預(yù)熱塞1上施加工作電壓時(shí)，在圖2中串聯(lián)的構(gòu)件32、 B、 34 就實(shí)現(xiàn)了加載。通過構(gòu)件32、 33、 34可例如達(dá)到電壓界限，其限定 了在桿形預(yù)熱塞1上施加的電壓的上限。此外通過構(gòu)件32、 33、 34 可獲得桿形預(yù)熱塞1的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，例如加熱體2，特別是加熱元件9 的瞬時(shí)電阻。
為確保電路板25的基體30的對中設(shè)置，并確保與殼體4的可 靠接觸，還設(shè)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，在桿形預(yù)熱塞1的安裝狀態(tài)下緊貼著殼體4的 內(nèi)壁。此外還設(shè)置有彈性元件39a、 39c、 39c，它們都分別稍稍伸進(jìn) 基體30的缺口 31中，并確保電路板25與連接元件15置中且可靠 的連接。為進(jìn)一步改善所述的電氣性接觸及機(jī)械連接，還設(shè)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(jìn)行加載。從而確保在桿形預(yù)熱塞l的使用壽命內(nèi)的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖3示出了本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例中的桿形預(yù)熱塞1的電路板25
的透4見圖。在此實(shí)施例中描述了構(gòu)件32,其一方面通過導(dǎo)線部,史35a 與接觸元件36電氣性相連，另一方面通過導(dǎo)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(gè)面上施加了保護(hù)材料42， 其也圍住了安裝在基體30上的構(gòu)件32。為簡化描述，圖3中只部分 示出了此保護(hù)材料42。此保護(hù)材料42也設(shè)置在接觸元件36、 37和 導(dǎo)線部段35a和35d的范圍內(nèi)，因此此保護(hù)材料42的結(jié)構(gòu)是環(huán)狀的。 構(gòu)件32因此受到保護(hù)材料42可靠地保護(hù)。此構(gòu)件32也可構(gòu)造成無 殼體的構(gòu)件，特別是無殼體的半導(dǎo)體。構(gòu)件32也可例如設(shè)計(jì)為限制 器元件32。為此構(gòu)件32可包含有齊納二極管，必要時(shí)包含電阻。
電路板25是以桿形預(yù)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(diǎn)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(hù)材料42都是平坦的，因此不 必顯著增大桿形預(yù)熱塞1,就可把電路板25裝進(jìn)殼體4中。
本發(fā)明并不限于所描述了實(shí)施例。特別地，圖2和3中所示的 結(jié)構(gòu)的組合也是可能的。
權(quán)利要求
1.桿形預(yù)熱塞(1)，特別是用于空氣壓縮式的自燃式的內(nèi)燃機(jī)的桿形預(yù)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，其特征在于，設(shè)置有電路板(25)，該電路板(25)設(shè)置在殼體(4)內(nèi)部并且該電路板(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(quán)利要求1的桿形預(yù)熱塞，其特征在于，電路板(25)是 在殼體(4)的軸線(43)的方向上定向的。
3. 按權(quán)利要求2的桿形預(yù)熱塞，其特征在于，電路板(25)在 殼體(4)的軸線(43)方向上構(gòu)造成平的結(jié)構(gòu)。
4. 按權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的桿形預(yù)熱塞，其特征在于， 電路板(25)具有環(huán)狀的基體(30)，其圍住了連接元件(15)。
5. 按權(quán)利要求4的桿形預(yù)熱塞，其特征在于，基體(30)構(gòu)造 成中空圓柱形。
6. 按權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的桿形預(yù)熱塞，其特征在于， 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(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的桿形預(yù)熱塞，其特征在于， 電路板(25 )具有至少一個(gè)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(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的桿形預(yù)熱塞，其特征在于， 電路板(25)具有至少一個(gè)傳感元件(32、 33、 34)。
9. 按權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的桿形預(yù)熱塞，其特征在于， 電路板(25)借助至少一個(gè)設(shè)置在殼體(4)中的緊固套(21、 22 ) 固定在其位置上。10.按權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的桿形預(yù)熱塞，其特征在于，電路板(25)具有保護(hù)材料，其圍住至少一個(gè)安裝在電 路板(25)上的構(gòu)件(32)。
全文摘要
一種桿形預(yù)熱塞(1)，用于插入到空氣壓縮式、自燃式內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中。其中桿形預(yù)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(shè)置在殼體(4)內(nèi)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(shè)置使在殼體(4)內(nèi)部不受周圍環(huán)境影響的構(gòu)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(yōu)先權(quán)日2005年6月27日
發(fā)明者S·埃恩斯特 申請人:羅伯特·博世有限公司