专利名称：压力探测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于探测内燃机内燃料压力的装置。本发明尤其涉及其内燃料为高压的内燃机的应用。本发明还涉及所述燃料为重质燃料油的内燃机的应用。
背景技术：
在许多内燃机的燃料喷射系统中，知道压力开始上升(可使喷射)的时间是必要的。例如，在通常所说的铁路系统中，在燃料通过喷嘴进入燃烧室之前，燃料的压力可上升到1500bar左右。为了在合适的时间将燃料喷入气缸内需要获得压力信息。
此外，许多内燃机在相对较高的温度下工作。例如，在重质燃料油驱动的大柴油机中，工作温度为120℃左右。
在大量的现有系统中，内燃机的电子仪器需要压力探测操作。在实际操作中，这就意味着所述电子仪器要以各种内燃机操作范围内来控制喷射。例如，通过对内燃机的测试获得电子仪器的设定值。因此，不必利用电子仪器对燃料压力进行直接测试来确定燃料喷射的时间和在燃料喷射系统内的持续时间。使用这些系统的问题在于在操作期间存在内燃机的磨损，电子仪器的设定值不再与内燃机的情况变化相适应，因此所述内燃机以降低的效率允许，从而使内燃机的结构产生更多的应力。由于这一问题，必须定期对所述内燃机进行检修。
通过压力传感器来探测燃料压力是可能的，但是这种装置很昂贵。在市场上具有很多压力传感器，但是所述传感器必须能够在100度以上的温度下承受1000bar以上的压力，在合理的价格内几乎没有任何经济的方法，因而这些传感器是不可用的。然而，美国专利US4566417披露了一种公知的方案，其中燃料压力由燃油泵通过压力传感器进行测量。所述传感器是以压电元件为基础的。使用用这种传感器的问题在于对于的操作范围(例如在约20bar的压力下操作)的范围和同时对最高压力(如约1500bar)的需要是非常困难的，如果可能进行的话的。另一挑战就是在100度以上的温度下进行操作。
用于探测压力的复杂的气缸特定系统相对较为常用。这些应用同样很昂贵。
本发明的目的就是消除/降低所述现有技术存在的问题。该目的是通过权利要求书所述方案实现的。
发明内容
本发明思想在于不必精确地测量压力。我们所要精确知道的是燃料压力超过预定压力值的时间。一种简单的开关探测器就足以完成这些。这种创新性的探测可通过在压力超过特定限值时使压力产生开关操作来完成。探测所述开关操作仍需完成所需要的操作，如矫正燃料喷射的时间。通过在所述情况下简单而又可持续的方法就可完成简单的操作。
根据本发明的装置包括具有第一端部的活塞，所述第一端部如与加压燃料管线直接连接；和第二端部，其与弹性元件连接；以及电路，其具有在所述装置外部的接口。
当所述压力达到某一特定值(或超过该值)并且具有足够的压力施加在活塞第一端部时，所述活塞朝向可移动的弹性元件移动。因此，活塞第二端部的位置取决于活塞的移动，并且在某一特定位置其将形成关闭所述电路的机械接触，所述接触可从接口看到。
所述弹性元件优选为弹簧或与之类似的部件。所述的电路包括具有第一导体的第一部分和具有第二导体的第二部分。所述的装置优选还包括移动限制器，其在某一特定位置使活塞停止向弹性元件的移动。
在本发明的一个实施例中，所述活塞的端部挤压连接到其上的中间部件，所述的中间部件又挤压装置的弹簧的上部支承件。所示装置的弹簧在传递的动力作用下压缩，如图所示。所述下部支承件保持在支承的位置。
所述弹簧不会压缩到其极限，而是通过移动限制器限制其移动。换句话说，当所述弹簧已经压缩到特定的长度时，那么弹簧的上部支承件就会接触到移动限制器，从而上述的连接操作就会形成。所述的连接就会关闭装置的电路。所述的电路包括两部分第一部分和第二部分，第一部分包括移动限制器，第二部分包括弹簧的上部支承件、弹簧以及弹簧的下部支承件。第一部分和第二部分都连接到导体，所述导体与探测连接操作的探测器连接。例如，所述探测器可为作为比较仪而连接的运算放大器。因此，所述探测器为本发明装置的单独部件。
由于所述装置包括电路，所以也需要由绝缘部件来使电路部分之间和与其它结构之间绝缘。绝缘部件处于弹簧的下部支承件与移动限制器的基体(也即下端)之间。在移动限制器与结构的其它部件之间同样需要绝缘部件。所述中间部件也要由绝缘材料制成。
下面结合附图对本发明做更详尽地描述，其中图1示出了根据本发明的实施例的示例，和图2示出了处于探测压力的操作模式的装置的操作。
具体实施例方式
图1示出了处于静止模式的本发明所述装置的示例，也即由所述装置构成的开关处于打开状态。所述装置的活塞3与含有加压燃料的空间2连接。在该示例中，装置的体结构1与周围的结构为一体(例如当装置所需的空间钻在内燃机结构内的所需位置时)。然而，所述的结构也可能为连接到周围结构上的单独结构。
活塞的下端与中间部件4连接，所述中间部件4与装置的弹簧6的上部支承件5连接。中间部件与体结构之间的间隙较大，因而大的热膨胀差不会阻碍所述操作。中间部件用于将活塞的移动传递给弹簧的上部支承件并防止弹簧的上部支承件与体结构之间的接触。应该指出地是，在本公开中，术语上端和下端等指的是空间2上方的装置的部件部分。相应的术语下侧和上侧等指的是远离所述空间的装置的部件部分。
弹簧6处于弹簧的上部支承件5与下部支承件8之间。移动限制器7部分地位于弹簧内部，移动限制器的下端7′(即基体)位于弹簧的外部。所述弹簧优选为卷簧，并且所述移动限制器优选为包括塞体和基体的塞子，因而所述塞体处于卷簧的内部并且所述基体位于卷簧的外部，第一导体15连接到所述基体上。
绝缘部件9位于下部支承件8与移动限制器的基体7′之间，第二绝缘部件10位于弹簧的基体与体结构之间。第二绝缘部件优选为接收由燃料压力所产生的力的盘。弹簧的下部支承件与移动限制器之间的绝缘部件优选为环，其以合适的方式成型。因此，所述环使移动限制器与弹簧的下部支承件隔离开并使移动限制器定位在侧向上。第二导体12连接到弹簧的下部支承件上。所述绝缘部件和中间部件由陶瓷材料制成，但是它们也能够由其它能够承受机械力(压力)并具有良好的耐热性的电绝缘材料制成。所述中间部件特别要能够承压并具有耐热性。
其内具有弹簧和支承件的空间优选具有用于燃料泄漏时的泄漏通道11。所述体结构还具有用于第一导体15和第二导体12的通道13，14。
图2示出了处于操作模式的本发明的装置示例，也即由装置构成的开关处于关闭状态。当燃料压力已经上升到特定值或者甚至超过特定值时，活塞3挤压中间部件4，中间部件4又将所述压力的影响转移到弹簧的上部支承件5上。弹簧6在所述压力的作用下压缩，直到移动限制器7的塞子接触到弹簧的上部支承件为止，如图2所示。弹簧的上部支承件与移动限制器之间的接触关闭了装置的电路，因而所述电路包括两部分(和与它们连接的导体)。如上所述，第一部分包括移动限制器7，第二部分包括弹簧6、弹簧的上部支承件5和弹簧的下部支承件8。
所述导体连接到探测器上，所述探测器探测所述装置的连接。当压力不能将活塞朝向弹簧移动并且弹簧6保持在图1所示的位置时，所述电路打开并且从电路测量到的阻力较大。当上升的压力将活塞朝向弹簧移动时，所述电路关闭。从关闭的电路测量到的阻力较小。测量其它电学参数也是可能的。所述探测器可为不需要更为复杂的电器元件的简单电路。例如用作比较仪而连接的一个运算放大器就足够了。因此，在本说明书中没有必要更为详细地描速探测器的设计，因为其不是本发明所要关心的本质。
在图2中可以看出，装置的体结构具有用于活塞的第一空间21、用于中间部件和活塞第二端部的第二空间22、用于弹簧和其上部支承件以及下部支承件以及移动限制器和绝缘部件的第三空间23，用于所述导体的第四空间13和第五空间14。所述体结构还包括与第三空间连接的第六空间11，从而构成了用于燃料在压力下泄漏出空间2时的上述泄漏通道。
活塞与体结构之间的间隙优选很小，其可防止从加压空间的泄漏。由于所述体结构和活塞由基本相同的材料制成，实际上优选由相同的材料制成，所以不会由于热膨胀而发生问题。活塞的直径优选很小以便使最大压力所产生的动力最小。
因此，本发明涉及一种用于探测由燃料压力所压缩的空间内的压力。根据本发明的装置包括弹性元件、具有如与高压燃料管线直接连接的第一端部和与弹性元件连接的第二端部的活塞、以及具有处于装置外部的接口的电路。
当所述压力达到特定值(或超过该特定值)而在活塞的第一端部施加足够的压力时，所述活塞朝向能够移动的弹性元件移动。因此，活塞第二端部的位置取决于活塞的移动，并且在某一特定位置，其将产生以关闭电路的机械接触，这可从所述接口看到。
弹性元件优选为弹簧或与之类似的元件。所述电路包括具有第一导体的第一部分和具有第二导体的第二部分。所述装置优选还包括在某一特定位置使活塞停止向弹性元件移动的移动限制器。导体的端部例如设置在空间的另一侧，在所述空间内，当移动限制器停止活塞的移动时活塞的另一端部和弹性元件优选处于活塞的另一端部关闭电路(也即形成接触)的位置。当所述压力降低时，所述弹簧将活塞推向燃料空间从而使电路打开。
本发明的一个实施例包括弹簧、用于支承弹簧上端的弹簧的上部支承件、用于支承弹簧下端的弹簧的下部支承件和与弹簧的上部支承件连接的中间部件。所述装置还包括活塞、与所述空间连接的第一端部和与中间部件连接的第二端部。中间部件为将弹簧的移动传递给弹簧的上部支承件的元件，由于弹簧的移动，所述弹簧与所述中间部件连接。所述装置还包括构成部分第一电路-弹簧的移动限制器、构成第二部分电路-与电路的第一部分连接的第一导体和连接到电路的第二部分的第二导体的上部支承件，以及绝缘部件，其与中间部件一起使所述电路相互之间以及与其它结构绝缘。在所述的装置中，移动限制器在压力推动活塞向着中间部件移动时限制弹簧和活塞的移动，同时构成移动限制器与弹簧的上部支承件之间的接口，从而电路的第一部分和第二部分连接在一起，其可通过测量所需的来自第一和第二导体的电学参数而被探测到。
从图1和图2中还可以看出，移动限制器优选成型并在图示的位置，其包括处于弹簧内部的塞子和弹簧外部的基体。因此，将导体连接到基体上是可能，以便所述的连接部分不能移动。因此优选将第二导体连接到弹簧的下部支承件，这是因为下部支承件为不可移动部分。如果导体的连接被制成移动部分，如弹簧的上部支承件，那么所述连接必须足够灵活以便随着移动部分一起移动。这种方案将会更易于失败/毁坏。所以优选在电路的第一和第二部分具有至少一个静止部分，所述导体可连接到该部分。
具有其它方法来实现所述移动限制器，例如，其可体由两部分构成上部支承件内的塞形延伸部分，该部分位于卷簧内部；以及基体，所述基体位于卷簧外部并相对于弹簧处于下部支承件的另一侧，第一导体连接到所述基体上。换句话说，根据图1-2所示的移动限制器的塞子而不是基体与弹簧的上部支承件相邻。绝缘元件设置在移动限制器的基体与弹簧的下部支承件之间，如图所示。
本发明可用于所有的内燃机并可安装在任意合适的位置。用于本发明的装置的可优选的位置为与控制阀和喷嘴之间的加压燃料管线相连接。本发明特别适用于柴油机，尤其是大型的抽油机。一个专门的应用领域为利用重质燃料油的内燃机。
本发明所述的压力开关的优点为其结构简单并且生产成本低廉以及使用寿命长。维修操作可按照需要更好的进行并且不必预先设定维修时间。对于所需的压力值易于确定装置的尺寸，此外其还能承受很高的压力和温度。
为了使生产成本保持在控制范围内，所有的陶瓷(或其它材料)部件在形式上都很简单，并且它们不需要精确的生产误差。具有精确误差的唯一部件为开关的上部部分内的活塞(金属的)。活塞与体结构之间的间隙优选尽可能的小以使泄漏最小。
根据所描述的实施例，根据本发明的应用显然可以除上述之外的其它的方式来实现。因此，本发明并不仅仅局限于上述的示例，而是可在本发明的范围内通过大量的方式来实现。
权利要求
1.一种从加压燃料空间探测燃料压力的装置，其特征在于所述装置包括弹性元件、活塞和电路，所述活塞包括与所述空间直接连接的第一端部和与弹性元件连接的第二端部，所述电路具有在装置外部的接口，在所述装置中，弹性元件可在具有足够的压力施加到活塞的第一端部时移动所述活塞，而第二端部的位置取决于活塞的移动，并且在活塞的某一特定位置，活塞构成了机械连接，从而从而关闭电路，所述连接可由接口探测到。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述弹性元件为弹簧或与之类似的部件。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述电路包括第一部分和第二部分，第一部分包括第一导体，第二部分包括第二导体。
4.如权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于所述装置包括移动限制器，其在某一特定位置停止活塞朝向弹性元件移动。
5.如权利要求4和3所述的装置，其特征在于所述装置包括用于支承弹性元件上部的弹性元件的上部支承件，和用于支承弹性元件下部的弹性元件的下部支承件，以及与弹簧的下部支承件连接的中间部件，中间部件与活塞的第二端部连接，所述中间部件为将活塞的移动传递给弹性元件的上部支承件的元件，由于活塞的移动连接到其上的弹性元件是可移动的，移动限制器为第一电路的一部分，弹性元件、弹性元件的上部支承件和弹性元件的下部支承件属于电路的第二部分，所述装置还包括绝缘部件，其与中间部件一起使所述电路与电路之间和其它结构之间绝缘。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于其特征在于所述的弹性元件为卷簧，所述移动限制器为具有塞体和基体的塞子，所述塞体位于卷簧的内部，塞子的基体位于卷簧的外部，第一导体连接所述基体。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于所述弹性元件为卷簧，并且所述移动限制器包括位于卷簧的内部和上部支承件内的塞形延伸部分，和位于卷簧外部并相对于弹簧处于下部支承件的另一侧的基体，第一导体连接到所述基体上。
8.如权利要求5、6或7所述的装置，其特征在于所述装置包括体结构，所述体结构内设有用于活塞的第一空间、用于中间部件和活塞第二端部的第二空间、用于弹性元件和弹性元件的上部和下部支承件以及移动限制器和绝缘部件的第三空间，用于所述导体的第四空间和第五空间。
9.如权利要求6和8或7和8所述的装置，其特征在于所述绝缘部件包括位于移动限制器的基体和体结构之间的盘，位于移动限制器的基体与弹性元件的下部支承件之间的环，第二导体连接到所述下部支承件上。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于所述绝缘部件和中间部件由陶瓷材料制成。
11.如权利要求8-10任一所述的装置，其特征在于所述活塞与第一空间之间的间隙非常小，其防止了从高于空间内的泄漏。
12.如权利要求8-11任一所述的装置，其特征在于所述体结构包括与第三空间连接的第六空间，从而构成了用于燃料在压力下泄漏出空间时的泄漏通道。
13.如权利要求8-12任一所述的装置，其特征在于所述体结构与其周围的结构是一体的，或者是连接到周围结构上的单独的结构。
全文摘要
本发明涉及用于探测内燃机内燃料压力的装置。本发明尤其涉及其内燃料压力为加压的内燃机的应用。根据本发明的装置为简单的开关装置。在所述装置内，燃料压力移动活塞，该活塞在所述装置内产生开关操作，所述操作可由单独的探测器探测到。
文档编号G01L7/16GK1894495SQ200480037953
公开日2007年1月10日 申请日期2004年11月17日 优先权日2003年12月18日
发明者K·莱托宁 申请人:瓦特西拉芬兰有限公司