專利名稱：具有燃燒壓力探測功能的電熱塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有燃燒壓力探測功能的電熱塞，其用做內(nèi)燃機例如柴油機的起動輔助裝置并且能夠探測到內(nèi)燃機的燃燒壓力的變化。
背景技術(shù)：
作為具有集成到電熱塞的燃燒壓力探測功能以輔助起動內(nèi)燃機的一種電熱塞，例如在JP-A-2002-327919(第2頁，圖1)中，披露了一種在其中封裝有燃燒壓力傳感器的電熱塞。
該具有燃燒壓力探測功能的電熱塞設(shè)置有圓柱形殼體；金屬中心柱體，其固定在上述殼體中使其一個端側(cè)從殼體中暴露出來，并且電連接至加熱部件；以及燃燒壓力傳感器，用于根據(jù)由燃燒壓力作用在管件上并且通過中心柱體傳輸?shù)淖饔昧μ綔y所述燃燒壓力。而且，在位于殼體另一個端側(cè)上的內(nèi)周面與中心柱體的外周面之間形成一個殼體部分。在該殼體部分中，如此設(shè)置一個由壓電元件構(gòu)成的燃燒壓力傳感器，以使得該傳感器沿著軸向方向經(jīng)受壓應(yīng)力(或者預(yù)載荷)。

發(fā)明內(nèi)容
但是，在這樣的在沿著壓縮方向的預(yù)載荷下使用壓電元件的燃燒壓力傳感器中，敏感度(即，所產(chǎn)生的電荷量與壓力的比)根據(jù)預(yù)載荷的量值而變的不同。特別的，敏感度對于燃燒壓力傳感器上的較低的預(yù)載荷變得較低，而對于較高的預(yù)載荷則變得較高。
例如，在將JP-A-2002-327919中描述的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞安裝在內(nèi)燃機中的情形下，當使用螺釘進行緊固時，由于靠近該緊固部分的殼體前端部的軸向收縮，而使得通過中心柱體施加給燃燒壓力傳感器的預(yù)載荷降低，由此降低了燃燒壓力傳感器的敏感度。
而且，具有燃燒壓力探測功能的電熱塞可以如此構(gòu)造，使得壓電元件設(shè)置在殼體的與前端側(cè)相對的后端部的表面以及位于與后端側(cè)相對的前端側(cè)上的中心柱體的表面之間。與JP-A-2002-327919中描述的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞相反，在將這種類型的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞安裝在內(nèi)燃機中時，提高了施加給壓電元件的預(yù)載荷，從而燃燒壓力傳感器的敏感度升高。
因此在前述的任一種情形中，當將具有燃燒壓力探測功能的電熱塞安裝在內(nèi)燃機中時，由于外螺紋部的緊固力(或者緊固扭矩)的不同，施加給壓電元件的預(yù)載荷增加或者降低。結(jié)果，燃燒壓力傳感器的敏感度被分散從而不能獲得正確的探測輸出。
而且，在使用電熱塞時，如果壓電元件的溫度發(fā)生變化，由于電荷積累效應(yīng)(electrically focusing effect)在壓電元件中會獨立于燃燒壓力的改變而產(chǎn)生變化，由此不利的嚴重影響到探測輸出。
鑒于上述問題而作出了本發(fā)明，并且其目的在于提供一種具有燃燒壓力探測功能的電熱塞，其能夠探測燃燒壓力的變化。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種具有燃燒壓力探測功能的電熱塞，包括圓柱形殼體；固定在該殼體中以便在通電時產(chǎn)生熱量的加熱器部件；插入殼體中并且與加熱器部件進行導電以便在使用時根據(jù)內(nèi)燃機的燃燒壓力的變化而在沿著殼體軸線的軸向方向中相對于殼體被移位的導電中心柱體；用于響應(yīng)施加于其上的應(yīng)力的變化而產(chǎn)生電荷的第一壓電元件，該第一壓電元件具有當該第一壓電元件沿著軸向被壓縮時用于產(chǎn)生正電荷的第一正表面以及用于產(chǎn)生負電荷的第一負表面；以及用于響應(yīng)施加于其上的應(yīng)力的變化而產(chǎn)生電荷的第二壓電元件，該第二壓電元件具有當該第二壓電元件沿著軸向被壓縮時用于產(chǎn)生正電荷的第二正表面以及用于產(chǎn)生負電荷的第二負表面；其中第一壓電元件和第二壓電元件的每一個均受到使其沿著軸向被壓縮的預(yù)載荷的作用，并且如此設(shè)置以便使得當中心柱體移位至后端側(cè)時，施加給第一壓電元件和第二壓電元件的其中一個以便使其沿著軸向壓縮的載荷增加，而施加給另一個以便使其沿著軸向壓縮的載荷則降低。
本發(fā)明的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞設(shè)置有第一壓電元件和第二壓電元件。而且，當中心柱體置于后端側(cè)時，其中一個壓電元件設(shè)置為使得壓縮載荷沿著軸向增加，而另一個則設(shè)置為使得載荷降低。當中心柱體被移位時，如果將由各個壓電元件所產(chǎn)生的同一極性的電荷相加，則可以獲得所述兩個壓電元件的更高的輸出(即兩倍的輸出)。
考慮這種情形，其中將第一和第二壓電元件如此設(shè)置，使得當中心柱體移位至后端側(cè)時，第一壓電元件具有增加的軸向壓縮載荷，而第二壓電元件則具有降低的軸向壓縮載荷。在此情形，通過將第一壓電元件上的第一正表面和第二壓電元件的第二負表面相連接而獲得第一輸出，并且通過將第一壓電元件的第一負表面和第二壓電元件的第二正表面相連接而獲得第二輸出。當中心柱體移位至后端側(cè)時，在第一壓電元件中軸向壓縮載荷增加從而在第一正表面上產(chǎn)生正電荷，而在第一負表面上則產(chǎn)生負電荷。另一方面，在第二壓電元件中，軸向壓縮載荷降低從而分別在第二正表面和第二負表面上產(chǎn)生負電荷和正電荷。由此，可從第一輸出獲得在第一正表面和第二負表面上產(chǎn)生的正電荷，并且可從第二輸出獲得在第一負表面和第二正表面上產(chǎn)生的負電荷。因此，可以獲得更高的輸出，即獲得在使用一個壓電元件獲得輸出的兩倍的輸出。
通常，壓電元件具有電荷積累效應(yīng)，從而即使在施加于其上的應(yīng)力沒有變化時，也會由于其自身溫度變化而產(chǎn)生電荷。當隨著電熱塞的通電或者發(fā)動機起動而使得壓電元件自身溫度改變時，由于通過電荷積累效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷，所述的輸出可能會發(fā)生偏移，由此引起錯誤的探測結(jié)果，或者使得正確測量燃燒壓力變得困難。
然而，在本發(fā)明的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中，兩個壓電元件的第一正表面和第二負表面相連接，并且第一負表面和第二正表面相連接，如上所述。則由伴隨溫度變化(即兩個壓電元件的溫度的升高)的電荷積累效應(yīng)在第一壓電元件的第一正表面上產(chǎn)生的電荷能夠與在第二壓電元件的第二負表面上產(chǎn)生的具有相反極性的電荷相中和。同樣的，在第一壓電元件的第一負表面上產(chǎn)生的電荷能夠與在第二壓電元件的第二正表面上產(chǎn)生的具有相反極性的電荷相中和。因此，能夠減輕由電荷積累效應(yīng)導致的所探測輸出的波動。
這里，所述壓電元件可以由具有壓電效應(yīng)或者逆壓電效應(yīng)的材料制成，并且具體的可通過公知的石英、鈦酸鉛、鋯鈦酸鉛或者鈦酸鋇等壓電元件而得以實現(xiàn)。
而且，第一壓電元件可沿著預(yù)定的方向如此被極化，使得當沿著軸向被壓縮時，其可以在第一正表面上產(chǎn)生正電荷并且在第一負表面上產(chǎn)生負電荷。因此，第一壓電元件能夠以如此模式實現(xiàn)，其中該壓電元件沿著軸向被極化，并且其中第一正表面和第一負表面垂直于軸線(或者沿著極化方向)，并且可具體實現(xiàn)為使得環(huán)形的壓電元件沿著軸向被極化從而垂直于軸線(即極化方向)的頂表面和底表面可以為第一正表面和第一負表面。在另一種模式中，第一壓電元件可以沿著垂直于軸線的方向被極化以將第一正表面和第一負表面設(shè)置為平行于軸線并且垂直于極化方向。具體的，第一壓電元件還可以如此實現(xiàn)，使得環(huán)形的壓電元件沿其軸向被極化，并且使得平行于軸線并且垂直于極化方向(即徑向)的內(nèi)周面和外周面為第一正表面和第一負表面。這些變型也適于第二壓電元件。
而且，在第一壓電元件的第一正表面和第一負表面上以及在第二壓電元件的第二正表面和第二負表面上產(chǎn)生的電荷可以通過四條導線被單獨的輸送至外部并且適當?shù)倪M行累加。作為替換，在電熱塞中，第一正表面和第二負表面，或者第一負表面和第二正表面可以制成導電的，并且可以將兩個表面的電荷通過兩條導線單獨的輸送至外部。作為替換，在電熱塞中，可以使得第一正表面和第二負表面導電從而這兩個表面的電荷可以通過導線被輸送至外部，但是單獨的將第一負表面和第二正表面與殼體導電從而它們可以具有地電平(earth level)。相反，在電熱塞中，第一負表面和第二正表面可以制成為導電，從而這兩個表面的電荷可以通過使用導線而被輸送至外部，但是第一正表面和第二負表面可以單獨的與殼體導電以便具有地電平。
在具有燃燒壓力探測功能的前述電熱塞中，第一壓電元件沿著軸向被極化，第一正表面和第一負表面分別為垂直于軸線的1-1表面和1-2表面，第二壓電元件沿著軸向被極化，并且第二正表面和第二負表面分別為垂直于軸線的2-1表面和2-2表面。
本發(fā)明的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞的第一壓電元件如此沿軸向被極化，使得垂直于軸線的1-1表面和1-2表面分別為第一正表面和第一負表面。而且，第二壓電元件也如此沿軸向被極化，使得垂直于軸線的2-1表面和2-2表面分別為第二正表面和第二負表面。
這樣，在本發(fā)明的第一和第二壓電元件中，用于產(chǎn)生電荷的表面垂直于極化方向并且受到沿著極化方向的預(yù)載荷的作用。因此，在1-1表面等上面產(chǎn)生的電荷量高于在其中將載荷沿著垂直于極化方向的方向中進行施加的情形中所產(chǎn)生的電荷量。所以，能夠?qū)θ紵龎毫M行更加準確的測量。
而且，當中心柱體被移位時，如果將由各個壓電元件所產(chǎn)生的同一極性的電荷進行累加，則可能象前面一樣獲得比所述的兩個壓電元件的輸出更高(或者兩倍)的輸出。
而且，如上所述，如果將1-1表面和2-2表面相連接并且如果將1-2表面和2-1表面相連接，則在本發(fā)明的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中，第一壓電元件和第二壓電元件在其極化方向中被反轉(zhuǎn)。則由于溫度變化而在第一壓電元件的1-1表面上產(chǎn)生的電荷能夠被在第二壓電元件的2-2表面上產(chǎn)生的具有相反極性的電荷所中和，并且在第一壓電元件的1-2表面上產(chǎn)生的電荷能夠被在第二壓電元件的2-1表面上產(chǎn)生的具有相反極性的電荷所中和。這樣，能夠降低由電荷積累效應(yīng)引起的所探測輸出的波動。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種具有燃燒壓力探測功能的電熱塞，包括當通電時產(chǎn)生熱量的加熱器部件；圓柱形殼體，具有位于軸向方向的最前端側(cè)上的殼體前端部；位于軸向方向的最后端側(cè)上的殼體后端部；位于殼體前端部和殼體后端部之間用于將殼體擰入內(nèi)燃機的安裝孔內(nèi)的外螺紋部；位于殼體前端部和外螺紋部之間并且受壓以便與安裝孔中的預(yù)定部分形成直接或者間接接觸從而在殼體和安裝孔之間保持氣密性的密封部；沿著軸向位于外螺紋部的前端側(cè)上的加熱器固定部，通過擰緊將殼體安裝在內(nèi)燃機中從而殼體前端部位于內(nèi)燃機的燃燒室側(cè)；導電中心柱體，包括位于軸向后端側(cè)上的中心柱體后端部；以及位于軸向前端側(cè)上的中心柱體前端部，該中心柱體容納在殼體中，設(shè)置為使得中心柱體后端部從殼體后端部突出，在中心柱體前端部與加熱器部件導電連接，并且直接或者間接而且機械地牢固連接至加熱器部件；沿著軸向被極化的第一壓電元件，用于響應(yīng)施加于其上的應(yīng)力的變化而產(chǎn)生電荷，并且具有垂直于軸線的1-1表面和1-2表面，用于當該第一壓電元件沿著軸向被壓縮時在1-1表面上產(chǎn)生正電荷并且在1-2表面上產(chǎn)生負電荷；以及沿著軸向被極化的第二壓電元件，用于響應(yīng)施加于其上的應(yīng)力的變化而產(chǎn)生電荷，并且具有垂直于軸線的2-1表面和2-2表面，用于當該第二壓電元件沿著軸向被壓縮時在2-1表面上產(chǎn)生正電荷并且在2-2表面上產(chǎn)生負電荷，其中第一壓電元件和第二壓電元件與殼體的殼體后端部和中心柱體直接或者間接接合以便沿著軸向被夾緊，并且其中第一壓電元件和第二壓電元件的每一個受到將其沿著軸向進行壓縮的預(yù)載荷的作用，并且如此設(shè)置以便使得當中心柱體移位至后端側(cè)時，施加給第一壓電元件和第二壓電元件的其中一個以用于將其沿著軸向壓縮的載荷增加，而施加給另一個以便將其沿著軸向壓縮的載荷則降低。
本發(fā)明的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞也設(shè)置有第一壓電元件和第二壓電元件。而且，其中一個壓電元件設(shè)置為使得當中心柱體移位至后端側(cè)時壓縮載荷沿著軸向增加，而另一個則設(shè)置為使得載荷降低。當中心柱體移位時，如果將由各個壓電元件所產(chǎn)生的具有同一極性的電荷累加，則可以獲得比兩個壓電元件的輸出更高的輸出(例如兩倍的輸出)。
考慮下面這種情形，其中第一和第二壓電元件如此設(shè)置，使得當中心柱體移位至后端側(cè)時，第一壓電元件具有增加的軸向壓縮載荷，而第二壓電元件則具有降低的軸向壓縮載荷。在此情形，通過將第一壓電元件的1-1表面和第二壓電元件的2-2表面相連接而獲得第一輸出，并且通過將第一壓電元件的1-2表面和第二壓電元件的2-1表面相連接而獲得第二輸出。當中心柱體移位至后端側(cè)時，在第一壓電元件中軸向壓縮載荷增加從而在1-1表面上產(chǎn)生正電荷并且在1-2表面上產(chǎn)生負電荷。另一方面，在第二壓電元件中，軸向壓縮載荷降低從而分別在2-1表面和2-2表面上產(chǎn)生負電荷和正電荷。因此，可以從第一輸出獲得在1-1表面和2-2表面上產(chǎn)生的正電荷，并且從第二輸出獲得在1-2表面和2-1表面上產(chǎn)生的負電荷。這樣，能夠獲得高達在使用一個壓電元件的情形下獲得的輸出的兩倍的輸出。
當將本發(fā)明的電熱塞的殼體安裝在內(nèi)燃機的安裝孔內(nèi)時，位于外螺紋部和密封部之間的殼體部分隨著緊固操作的進行而被軸向的壓縮，從而其尺寸由于彈性而稍微的收縮。在另一方面，中心柱體直接或者間接而且機械地牢固連接至加熱器部件。具體的，當加熱器部件沿著軸向移位時，中心柱體也沿著軸向移位。加熱器部件以如此狀態(tài)固定在殼體中，從而隨著殼體的收縮，中心柱體關(guān)于殼體即殼體的外螺紋部相對的移動至后端側(cè)。
這里在本發(fā)明的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中，當中心柱體移位至殼體的后端側(cè)時，施加給兩個壓電元件的其中一個的壓縮預(yù)載荷增加，而施加給另一個的壓縮預(yù)載荷則降低。更為具體的，在前述配置的情形中，施加給第一壓電元件的壓縮預(yù)載荷增加，而施加給第二壓電元件的壓縮預(yù)載荷則降低。如上所述，在施加給壓電元件的預(yù)載荷增加的情形下，對壓力變化的敏感度具有升高的趨勢。在預(yù)載荷降低的情形下，對壓力變化的敏感度具有降低的趨勢。因此，在前述情形中，第一壓電元件的敏感度增加，但是第二壓電元件的敏感度則降低。
因此，在本發(fā)明的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中，兩個壓電元件的1-1表面和2-2表面相互連接，并且1-2表面和2-1表面相互連接，從而將由第一壓電元件和第二壓電元件所單獨產(chǎn)生的電荷累加。然后，電荷被輸出，而同時各個壓電元件的敏感度的變化被抵消。這降低了由于在緊固電熱塞時所產(chǎn)生的中心柱體的位移之間的量值的差異、即在緊固時緊固扭矩之間的量值的差異對于壓電元件敏感度的影響。即使使用不同的緊固扭矩執(zhí)行緊固操作，兩個壓電元件仍能夠抑制它們的敏感度變動。因此，能夠提供這種具有燃燒壓力探測功能的電熱塞，其能夠容易的運用緊固扭矩并且能夠正確的探測燃燒壓力的變化。
而且，壓電元件具有電荷積累效應(yīng)以通過其自身的溫度變化而產(chǎn)生電荷，即使施加于其上的應(yīng)力沒有變化。當隨著電熱塞的通電或者發(fā)動機起動而使得壓電元件自身溫度改變時，由于通過電荷積累效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷，所述的輸出可能會發(fā)生偏移，由此引起錯誤的探測結(jié)果，或者使得正確測量燃燒壓力變得困難。
然而，在本發(fā)明的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中，兩個壓電元件的1-1表面和2-2表面相連接，并且1-2表面和2-1表面相連接，如上所述。這樣，第一壓電元件和第二壓電元件相連接以使得它們的極化方向相互反向。則由溫度變化而在第一壓電元件的1-1表面上產(chǎn)生的電荷能夠與在第二壓電元件的2-2表面上產(chǎn)生的具有相反極性的電荷相中和。同樣的，在第一壓電元件的1-2表面上產(chǎn)生的電荷能夠與在第二壓電元件的2-1表面上產(chǎn)生的具有相反極性的電荷相中和。因此，能夠減輕由電荷積累效應(yīng)導致的所探測輸出的波動。
在另一方面，將兩個壓電元件設(shè)置為與殼體后端部和中心柱體的后端側(cè)相接合，即在位于最遠離其中安裝有加熱器部件和電熱塞的內(nèi)燃機的位置處。因此，壓電元件基本不受加熱器部件以及內(nèi)燃機的溫度升高的影響。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供一種具有燃燒壓力探測功能的電熱塞，包括當通電時產(chǎn)生熱量的加熱器部件；圓柱形殼體，具有位于軸向方向的最前端側(cè)上的殼體前端部；殼體后端部，位于軸向方向的最后端側(cè)上，具有徑向向內(nèi)的突出并且具有指向軸向前端側(cè)的前端朝內(nèi)凸起表面的朝內(nèi)凸起，以及位于朝內(nèi)凸起的軸向前端側(cè)上并且具有與前端朝內(nèi)凸起表面相對的后端相對表面；位于殼體前端部和殼體后端部之間用于將殼體擰入內(nèi)燃機的安裝孔內(nèi)的外螺紋部；位于殼體前端部和外螺紋部之間并且受壓以便與安裝孔中的預(yù)定部分形成直接或者間接接觸從而在殼體和安裝孔之間保持氣密性的密封部；沿著軸向位于外螺紋部的前端側(cè)上的加熱器固定部，通過擰緊將殼體安裝在內(nèi)燃機中從而殼體前端部位于內(nèi)燃機的燃燒室側(cè)；導電中心柱體，具有位于軸向后端側(cè)上的中心柱體后端部；位于軸向前端側(cè)上的中心柱體前端部；以及位于中心柱體后端部和中心柱體前端部之間并且沿徑向向外突出的朝外凸起，該朝外凸起具有指向軸向后端側(cè)的后端朝外凸起表面以及指向軸向前端側(cè)的前端朝外凸起表面，該中心柱體容納在殼體中，設(shè)置為使得中心柱體后端部從殼體后端部突出，在中心柱體前端部與加熱器部件導電連接，并且直接或者間接而且機械地牢固連接至加熱器部件；夾在殼體的朝內(nèi)凸起的前端朝內(nèi)凸起表面以及朝外凸起的后端朝外凸起表面之間并且沿著軸向被極化以便響應(yīng)施加于其上的應(yīng)力的變化而產(chǎn)生電荷的第一壓電元件，并且具有垂直于軸線的1-1表面和1-2表面，用于當該第一壓電元件沿著軸向被壓縮時在1-1表面上產(chǎn)生正電荷并且在1-2表面上產(chǎn)生負電荷；以及夾在殼體的相對部的后端相對表面以及朝外凸起的前端朝外凸起表面之間并且沿著軸向被極化以便響應(yīng)施加于其上的應(yīng)力的變化而產(chǎn)生電荷的第二壓電元件，并且具有垂直于軸線的2-1表面和2-2表面，用于當該第二壓電元件沿著軸向被壓縮時在2-1表面上產(chǎn)生正電荷并且在2-2表面上產(chǎn)生負電荷，其中第一壓電元件和第二壓電元件的每一個受到將其沿著軸向進行壓縮的預(yù)載荷的作用。
如上所述，當具有第一壓電元件和第二壓電元件的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞的中心柱體移位至后端側(cè)時，其中一個壓電元件設(shè)置為具有沿著軸向增加的壓縮載荷，而另一個則設(shè)置為具有降低的載荷。然而，如果將其如此構(gòu)造以設(shè)置第一壓電元件和第二壓電元件，則該電熱塞將具有復(fù)雜的構(gòu)造。
相反，在本發(fā)明的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中，夾在殼體的朝內(nèi)凸起以及中心柱體的朝外凸起之間的第一壓電元件、以及夾在殼體的相對部和中心柱體的朝外凸起之間的第二壓電元件在預(yù)載荷下進行設(shè)置。因此，當中心柱體移位至后端側(cè)時，用于壓縮第一壓電元件的載荷增加。另一方面，用于壓縮第二壓電元件的載荷降低。簡言之，如此進行構(gòu)造，使得中心柱體的朝外凸起能夠增加第一壓電元件的壓應(yīng)力并且同時降低第二壓電元件的壓應(yīng)力。顯然，當中心柱體移位至前端側(cè)時，則情況相反。
而且，在該具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中，如此施加預(yù)載荷，使得朝內(nèi)凸起和殼體的相對部夾住第一壓電元件，第二壓電元件和中心柱體的朝外凸起位于它們之間。因此，預(yù)載荷可以同時的施加給兩個壓電元件，并且第一壓電元件和第二壓電元件相互堆疊，從而在制造電熱塞時，可以施加具有同一量值的預(yù)載荷。而且，中心柱體的朝外凸起的兩個表面(即前端朝外凸起表面和后端朝外凸起表面)，從而中心柱體的結(jié)構(gòu)被簡化。結(jié)果，該具有燃燒壓力探測功能的電熱塞能夠具有較簡單的結(jié)構(gòu)并且能夠降低成本而且減小尺寸。
與根據(jù)前述本發(fā)明的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞相同，本發(fā)明的該具有燃燒壓力探測功能的電熱塞具有如此設(shè)置的第一壓電元件和第二壓電元件，使得當中心柱體移位至后端側(cè)時，用于沿著軸向壓縮第一壓電元件的載荷增加，而用于沿著軸向壓縮第二壓電元件的載荷則降低。因此，如果同樣的在該具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中將兩個壓電元件相連接，則可以獲得高達在使用一個壓電元件的情形下的輸出的兩倍的輸出，以減輕緊固扭矩的量值對于壓電元件敏感度的影響。
而且，在該具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中，能夠降低由于電荷積累效應(yīng)而造成的探測輸出的波動。
在該進一步描述的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中，第一壓電元件和第二壓電元件為彼此具有相同特性的壓電元件。
在本發(fā)明的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中，第一壓電元件和第二壓電元件具有相同的特性。因此如果第一壓電元件和第二壓電元件產(chǎn)生相似的溫度變化，則由于電荷積累效應(yīng)而在第一壓電元件的1-1表面上產(chǎn)生的電荷與在第二壓電元件的2-2表面上產(chǎn)生的電荷具有相反的極性和相等的量。同樣的，由于電荷積累效應(yīng)而在第一壓電元件的1-2表面上產(chǎn)生的電荷與在第二壓電元件的2-1表面上產(chǎn)生的電荷具有相反的極性和相等的量。因此，該具有燃燒壓力探測功能的電熱塞由于電荷積累效應(yīng)而在第一壓電元件和第二壓電元件上產(chǎn)生這樣的正好能夠相互中和的量的電荷。因此，如果將1-1表面和2-2表面相連接，并且將1-2表面和2-1表面相連接，則能夠充分的抑制由于電荷積累效應(yīng)而對第一和第二壓電元件的輸出的電荷產(chǎn)生情況的影響。這樣，能夠提供這樣一種具有燃燒壓力探測功能的電熱塞，其能夠充分的抑制由于電荷積累效應(yīng)而產(chǎn)生的影響，由此正確的探測燃燒壓力。
在該進一步描述的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中，還可以包括下述部件中的至少任何一個用于使得第一壓電元件的1-1表面和第二壓電元件的2-2表面相互導電的第一導電通路部件；以及用于使得第一壓電元件的1-2表面和第二壓電元件的2-1表面導電的第二導電通路部件，并且在兩個表面的徑向外側(cè)上，第一導電通路具有橫跨在導電的兩個表面之間的橋接部，從而使得此兩個表面導電。
本發(fā)明的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞設(shè)置有用于將1-1表面和2-2表面導電連接的第一導電通路部件以及用于將1-2表面和2-1表面導電連接的第二導電通路部件中的至少一個。而且，第一導電通路部件和第二導電通路部件在徑向外側(cè)上具有橫跨在兩個導電表面(即1-1表面和2-2表面、或者1-2表面和2-1表面)之間的橋接部。因此，如果將導線與橋接部相連接并且引出至外部，則兩個表面的電荷能夠被容易的傳送至外部。
在該進一步描述的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中，第一導電通路部件和第二導電通路部件中的每一個包括第一部件，具有第一鄰接部，用于鄰靠通過其導電的兩個表面的其中一個；從第一表面鄰接部徑向向外延伸的第一橋接部形成部，以用于形成至少一部分橋接部；第二部件，具有第二鄰接部，用于鄰靠通過其導電的兩個表面的另一個；以及從第二表面鄰接部徑向向外延伸的第二橋接部形成部，用于與第一橋接部形成部一起形成橋接部。
考慮具有燃燒壓力探測功能的電熱塞的組裝，在第一導電通路部件和第二導電通路部件由單獨的部件構(gòu)成的情形下，橫跨在兩個表面之間的橋接部的長度要大于在組裝之后所需的長度。如果將橋接部制成為具有用于組裝的長度，則在組裝之后其長度可能過長。具有過長長度的橋接部可接觸殼體或者其它部分并且會形成短路，從而不能正確的探測燃燒壓力。
相反，在本發(fā)明的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中，第一導電通路部件和第二導電通路部件分別由第一部件和第二部件構(gòu)成。而且，第一部件具有第一表面鄰接部，用于鄰靠與第一導電通路部件或第二導電通路部件自身導電的兩個表面(例如1-1表面和2-2表面、或者1-2表面和2-1表面)的其中一個，以及從第一表面鄰接部徑向向外延伸并且形成至少一部分橋接部的第一橋接部形成部。在另一方面，第二部件具有第二表面鄰接部，用于鄰靠與第一導電通路部件或第二導電通路部件自身導電的兩個表面的另一個，以及從第二表面鄰接部徑向向外延伸并且與第一橋接部形成部一起形成橋接部的第二橋接部形成部。
這樣，第一導電通路部件和第二導電通路部件由第一部件和第二部件構(gòu)成。因此，有利于第一導電通路部件和第二導電通路部件的組裝，并且橋接部可由第一橋接部形成部和第二橋接部形成部形成。這樣，通過適當?shù)卣{(diào)整橋接部的長度或者形狀能夠容易的防止與殼體等部件形成短路。
在如此進一步描述的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中，第一壓電元件和第二壓電元件與中心柱體和殼體絕緣。
第一壓電元件和第二壓電元件并不是必須與中心柱體或者殼體絕緣。例如，第一壓電元件的1-2表面和第二壓電元件的2-1表面均設(shè)置為與殼體導電，而可以從第一壓電元件的1-1表面和第二壓電元件的2-2表面獲得輸出。簡言之，能夠共同使用與發(fā)動機組導電并且設(shè)置為地電平的殼體、第一壓電元件的1-2表面和第二壓電元件的2-1表面。
然而，在起動時或者在余輝通電(after glow energizing)時供給電熱塞高達幾十至100安培的電流，從而在電熱塞通電時地電平發(fā)生波動。結(jié)果，由于地電平的波動而引起來自1-1表面和2-2表面的輸出產(chǎn)生波動，并且正確的測量燃燒壓力變得困難。
相反，在本發(fā)明的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中，第一壓電元件和第二壓電元件與中心柱體和殼體絕緣。因此第一壓電元件和第二壓電元件的輸出具有如此電平，其不僅由于殼體中的地電平而且還由于中心柱體中的加熱器電壓電平而浮動。結(jié)果，輸出電平不受由電熱塞通電而引起的地電平波動的影響。
在如此進一步描述的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中，在第一壓電元件的1-1表面和第二壓電元件的2-2表面以及第一壓電元件的1-2表面和第二壓電元件的2-1表面其中一對的兩個表面上所產(chǎn)生的電荷在與中心柱體和殼體絕緣的情況下輸送至外部，并且在另一對的兩個表面上產(chǎn)生的電荷可通過殼體輸送至外部。
在本發(fā)明的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中，1-1表面和2-2表面或者1-2表面和2-1表面的成對表面與中心柱體和殼體絕緣并且引出至外部。其余的一對表面與殼體導電。換言之，其它的兩個表面設(shè)置為殼體的地電平。
如上所述，當在起動或者余輝通電從而向電熱塞供給高電流時，地電平會發(fā)生波動以引起輸出的波動。如果能夠通過測量電路等單獨的避免該問題，則能夠產(chǎn)生如此優(yōu)點，即引出到外部的導線的數(shù)目被減少，并且壓電元件周圍的構(gòu)造能夠被簡化以提供低廉的電熱塞。
而且，在如此進一步描述的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中，殼體還可具有位于軸向的最前端側(cè)上的殼體前端部；位于軸向的最后端側(cè)上的殼體后端部；位于殼體前端部和殼體后端部之間的外螺紋部，以用于將殼體擰入內(nèi)燃機的安裝孔中；以及位于殼體后端部和外螺紋部之間的工具接合部以便在擰緊時與工具相接合，并且第一壓電元件和第二壓電元件可以設(shè)置在殼體后端部中。
在該具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中的工具接合部與工具形成接合以便將電熱塞緊固在內(nèi)燃機中。因此，需要將工具接合部制造為具有足夠的厚度以避免發(fā)生任何的變形。然而，在其中壓電元件設(shè)置在工具接合部的徑向內(nèi)側(cè)上的模式中，工具接合部易于變薄從而其強度被降低并且發(fā)生變形。
相反，在本發(fā)明的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中，第一壓電元件和第二壓電元件比工具接合部更靠近后端的設(shè)置在殼體后端部中。因此，可以選擇工具接合部的尺寸例如其厚度，而不會受到第一壓電元件和第二壓電元件的尺寸和設(shè)置的影響，從而該工具接合部具有非常高的強度。
而且，第一壓電元件和第二壓電元件如此設(shè)置在殼體后端部中，從而當操作時可以避免它們受到工具等的碰擊。因此，能夠提供這樣一種具有燃燒壓力探測功能的電熱塞，當安裝時能夠容易的對其進行操作并且具有高的可靠性。
這里，工具接合部指的是具有如此適當?shù)男螤钜员惝攲⒃摼哂腥紵龎毫μ綔y功能的電熱塞安裝在內(nèi)燃機中或者從內(nèi)燃機上拆除時能夠與例如扳鉗或扳手等工具相接合的部分。特別的，工具接合部指的是六邊形部或者雙面部。
而且，在如此進一步描述的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中，殼體可在其后端側(cè)上用樹脂密封。
在本發(fā)明的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中，殼體在其后端側(cè)上用樹脂密封。因此，設(shè)置在殼體后端部中的壓電元件等部件能夠受到保護從而不受水分或者油液的侵蝕。因此，能夠提供一種更加可靠的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞。
如此進一步描述的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞還可包括使得中心柱體插入其中的環(huán)形密封部件，并且該密封部件可設(shè)置在第一壓電元件和第二壓電元件的沿著軸向觀察的前端側(cè)上，以便使得比密封部件更加靠近第一壓電元件和第二壓電元件側(cè)的位于中心柱體的外側(cè)面和殼體的內(nèi)側(cè)面之間的空間相對于位于密封部件的前端側(cè)上的空間保持氣密性。
在本發(fā)明的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中，環(huán)形密封部件設(shè)置在第一壓電元件和第二壓電元件的沿著軸向觀察的前端側(cè)上，并且使得比密封部件更加靠近第一壓電元件和第二壓電元件側(cè)的位于中心柱體的外側(cè)面和殼體的內(nèi)側(cè)面之間的空間相對于位于密封部件的前端側(cè)上的空間保持氣密性。即使燃燒氣體從前端側(cè)侵入中心柱體和殼體內(nèi)側(cè)面之間的空間，該氣體并不到達第一壓電元件和第二壓電元件部分。結(jié)果，第一壓電元件和第二壓電元件并不受到來自燃燒氣體壓力的應(yīng)力作用，從而它們的輸出不受影響。結(jié)果，本發(fā)明的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞能夠提供正確的燃燒壓力探測輸出。
這里，該環(huán)形密封部件可以是任何能夠使得比密封部件更加靠近第一壓電元件和第二壓電元件側(cè)的位于中心柱體和殼體的內(nèi)側(cè)面之間的空間相對于位于密封部件的前端側(cè)上的空間保持氣密性的部件。具體的，可以由具有高的耐熱性能的氟橡膠等橡膠的O形環(huán)制造該密封部件。


圖1A和1B示出根據(jù)實施例1的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞，其中圖1A為整體的一半截面，圖1B為靠近前端的主要部分的放大的縱向截面；圖2為以放大的比例示出的靠近根據(jù)實施例1的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞的后端的部分的放大的縱向截面；圖3A和3B示出其中根據(jù)實施例1的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞安裝在延伸通過內(nèi)燃機外側(cè)以及燃燒室表面的安裝孔中的狀態(tài)，其中圖3A為示出整體的一半截面，圖3B為靠近前端的主要部分的放大的縱向截面；圖4A和4B示出根據(jù)實施例1的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞，其中圖4A為俯視圖，圖4B為示出燃燒壓力傳感器的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖5A和5B示出形成根據(jù)實施例1的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞的殼體的一部分的傳感器蓋帽，其中圖5A為俯視圖，圖5B為縱向截面；圖6A和6B示出形成根據(jù)實施例1的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞的中心柱體的一部分的中心柱體套筒，其中圖6A為俯視圖，圖6B為縱向截面；圖7為示出根據(jù)實施例1的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞的電極部件的示意圖；圖8A和8B示出根據(jù)實施例1的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞的封閉部件，其中圖8A為俯視圖，圖8B為縱向截面；圖9為用于說明中心柱體的位移與在根據(jù)實施例1的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞的燃燒壓力傳感器部分中所產(chǎn)生的電荷之間的關(guān)系的示意圖；圖10為示出通過使用內(nèi)燃機而用于測量具有燃燒壓力探測功能的電熱塞的傳感器輸出的系統(tǒng)的示意圖；圖11為示出通過使用圖10所示的測量系統(tǒng)獲得的內(nèi)燃機的曲柄轉(zhuǎn)角以及根據(jù)實施例1和對照例1的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞的輸出之間關(guān)系的曲線圖；圖12A和12B示出通過使用空氣室而用于測量根據(jù)實施例1的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞的傳感器輸出的系統(tǒng)，其中圖12A為整個系統(tǒng)的示意圖，圖12B為示出空氣室的輸入閥和輸出閥的動作的時間表。
圖13為示出通過使用圖12A和12B的測量系統(tǒng)獲得的各個緊固扭矩與根據(jù)實施例1和對照例1和2的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞的傳感器輸出的量值之間關(guān)系的曲線圖；圖14為用于說明根據(jù)實施例1的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞的燃燒壓力傳感器的電荷積累效應(yīng)的示意圖；圖15A、15B和15C示出當具有燃燒壓力探測功能的電熱塞被加熱時由壓電元件所產(chǎn)生的電荷量以及壓電元件的溫度的變化，其中圖15A代表對照例1，圖15B代表對照例2，圖15C代表實施例1；圖16為示出根據(jù)變型1的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞的前端附近的放大的縱向截面；圖17為示出根據(jù)變型2的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞的第一壓電元件和第二壓電元件的設(shè)置、極化方向以及電荷引出的示意圖；圖18為根據(jù)實施例2的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞的一半截面；圖19以放大的比例示出根據(jù)實施例2的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞的后端附近的局部放大的縱向截面；并且圖20為示出在根據(jù)實施例2的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞中使用的電極部件的示意圖。
參考標記與符號的說明
100 內(nèi)燃機1000，2000，5000，6000 電熱塞(具有燃燒壓力探測功能的電熱塞)1005，2005，6005 燃燒壓力傳感器1100，5101 加熱器部件5100 罩體部件(加熱器部件)1150 加熱器連接部1200，5200 殼體1201，5201 殼體前端部1202 殼體后端部1203 外螺紋部1204，5204 密封部1205 加熱器固定部1206 工具接合部1207 (殼體的)內(nèi)側(cè)面1210 加熱器固定部件(加熱器固定部)1221 相對部1222 后端相對表面1223 殼體本體后端部1231，6231 朝內(nèi)凸起1234，6234 前端朝內(nèi)凸起表面1300，5300 中心柱體1303 (中心柱體的)外側(cè)面1310 中心柱體后端部1320 中心柱體前端部1340，6340 中心柱體套筒1342，6342 朝外凸起1345，6345 后端朝外凸起表面1346，6346 前端朝外凸起表面1400，2400 第一壓電元件
14101-1 表面(第一正表面)14201-2 表面(第一負表面)2410 第一內(nèi)周面(第一正表面)2420 第一外周面(第一負表面)2631 第一內(nèi)周面電極2641 第一外周面電極1500，2500 第二壓電元件1510 2-1表面(第二正表面)1520 2-2表面(第二負表面)2510 第二內(nèi)周面(第二正表面)2520 第二外周面(第二負表面)2633 第二內(nèi)周面電極2643 第二外周面電極1630 第一電極部件(第一導電通路部件)1640，6640 第二電極部件(第二導電通路部件)1631 1-1電極部(第一表面鄰接部)1633 2-2電極部(第二表面鄰接部)1641，6641 1-2電極部(第一表面鄰接部)1643，6643 2-1電極部(第二表面鄰接部)1632 第一連接部(橋接部)1642，6647 第二連接部(橋接部)1700 O形環(huán)(密封部件)6642 第一延伸部6644 第二延伸部6645 1-2電極部件(第二導電通路部件)6646 2-1電極部件(第二導電通路部件)AX 軸線AXT 軸向PL 預(yù)載荷PLT 極化方向
具體實施例方式
下面將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有燃燒壓力探測功能的電熱塞。
〔實施例1〕首先，參考附圖描述本發(fā)明的第一實施例。電熱塞1000能夠?qū)訜崞鞑考?100進行加熱以便在通電時輔助起動內(nèi)燃機，并且具有設(shè)置為用于探測內(nèi)燃機的燃燒壓力變化的燃燒壓力傳感器1005。如圖1A所示，該電熱塞1000設(shè)置有在沿著軸線AX的方向AXT(簡稱為“軸向”)中延伸的圓柱形殼體1200；固定在殼體1200中的導電中心柱體1300；以及設(shè)置在中心柱體1300的軸向前端側(cè)(位于下側(cè)并且簡稱為“前端側(cè)”)上的加熱器部件1100。
如圖1B所示，該加熱器部件1100在加熱器前端部1101處形成為具有基本為半球形的形狀并且具有由氮化硅陶瓷制成的圓桿形狀。該加熱器部件1100在其加熱器前端部1101中設(shè)置有由非金屬加熱元件制成的加熱器加熱部1110。而且，該加熱器部件1100在其后端側(cè)的外周面上設(shè)置有加熱器連接部1140和1150，所述連接部用做加熱上述加熱器加熱部1110所需的電力輸送端子。加熱器部件1100還設(shè)置有加熱器導體1120和1130以便分別使得加熱器加熱部1110的兩個端部與加熱器連接部1140和1150導電。這些構(gòu)件用氮化硅陶瓷進行封裝。
另一方面，如圖1A、1B和2所示，殼體1200由如下構(gòu)件構(gòu)成圓柱形殼體本體部件1220；設(shè)置在殼體本體部件1220的前端側(cè)上的加熱器固定部件1210，以用于固定前述的加熱器部件1100；以及設(shè)置在殼體本體部件1220的后端側(cè)的傳感器蓋帽1230(參考圖2)。
在這些構(gòu)件中，如圖1B所示，加熱器固定部件1210和殼體本體部件1220通過激光焊接固定在前端側(cè)焊接部1224處，該焊接部定位在殼體本體部件1220的前端側(cè)(位于圖1A中的下側(cè))上。而且，殼體本體部件1220和傳感器蓋帽1230利用激光焊接在后端側(cè)第一焊接部1225處固定，該焊接部定位在殼體本體部件1220的軸向后端側(cè)(位于圖2中的上側(cè)，簡稱為后端側(cè))上。
在由該三個部件如此構(gòu)成的殼體1200中，位于最前端側(cè)上的部分稱為殼體前端部1201，位于最后端側(cè)上的部分稱為殼體后端部1202。
在殼體前端部1201與殼體后端部1202之間，即在殼體本體部件1220的軸向中間部處，該殼體1200設(shè)置有用于將殼體1200安裝在內(nèi)燃機100的安裝孔101中的外螺紋部1203，如圖3A所示。而且，在殼體后端部1202與外螺紋部1203之間，殼體1200的殼體本體部件1220設(shè)置有用于在擰緊時接合扳手的六邊形工具接合部1206。并且進一步，在殼體前端部1201與外螺紋部1203之間，即在加熱器固定部件1210的后端部處，殼體1200設(shè)置有具有匯聚錐形面并且壓靠在安裝孔101的安裝面103上以便由此保持殼體1200和安裝孔101的氣密性的密封部1204。因此，如從圖1A明顯示出的，加熱器固定部件1210位于外螺紋部1203的軸向前端側(cè)上。
在另一方面，加熱器固定部件1210將加熱器部件1100固定使其加熱器前端部1101從殼體前端部1201向前端側(cè)突出。更具體的，在加熱器固定部件1210中，位于加熱器部件1100的后端側(cè)上的加熱器后端部1102壓配在加熱器固定部1205中。因此，加熱器固定部件1210與加熱器部件1100形成氣密性接觸，從而即便在將電熱塞1000安裝在內(nèi)燃機100中的情形下，仍然可以避免高壓燃燒氣體侵入到殼體1200中。
而且，加熱器部件1100的加熱器連接部1140與加熱器固定部件1210的內(nèi)周面制成為能夠?qū)щ?，從而加熱器部?100的加熱器加熱部1110在其一個端部處與殼體1200電連接。
在另一方面，對于加熱器部件1100，其加熱器后端部1102壓配在由金屬制成的連接環(huán)1330的連接環(huán)前端部1331中。而且，中心柱體1300的中心柱體前端部1320插入連接環(huán)1330的連接環(huán)后端部1332的內(nèi)周面中并且固定在中心柱體前端焊接部1321處。由此，中心柱體1300與加熱器部件1100通過連接環(huán)1330機械的牢固連接。
中心柱體1300與加熱器部件1100的加熱器連接部1150通過連接環(huán)1330電連接。
因此，加熱器部件1100能夠通過在殼體1200與中心柱體1300之間施加電壓而被加熱。
此處描述的是最靠近殼體1200的后端側(cè)定位的殼體后端部1202。該殼體后端部1202包括傳感器蓋帽1230與殼體本體部件1220的殼體本體后端部1223。
其中，如圖5B所示，傳感器蓋帽1230設(shè)置有基本為圓柱形形狀的主干部1232以及環(huán)形部1233，該環(huán)形部位于主干部1232的軸向前端側(cè)(位于下側(cè))。傳感器蓋帽1230還設(shè)置有朝內(nèi)凸起1231，其沿著垂直于軸線AX的方向并且從主干部1232的軸向后端(位于圖5B的上側(cè))沿著徑向朝內(nèi)突出。而且，該朝內(nèi)凸起1231包括有前端相對朝內(nèi)凸起表面1234，其面對軸向前端側(cè)。在另一方面，將環(huán)形部1233制成為比主干部1232更薄。
在另一方面，主干部1232與朝內(nèi)凸起1231具有通孔1235，用于使得中心柱體1300沿其軸線AX從中通過，并且用于使得將在后面描述的配線部件從中穿過。如圖5A所示，該通孔1235在含有軸線AX的俯視圖中形成基本為U形的形狀，并且在主干部1232中具有軸向延伸的狹槽形狀。
這里，如上所述的，將傳感器蓋帽1230和殼體本體后端部1223固定在后端側(cè)第一焊接部1225處(參考圖2)。由此，傳感器蓋帽1230的朝內(nèi)凸起1231和主干部1232與殼體本體后端部1223限定了用于在其中容納將在后面描述的燃燒壓力傳感器1005的封閉空間G。
位于封閉空間G的前端側(cè)的殼體本體后端部1223構(gòu)成與朝內(nèi)凸起1231的朝內(nèi)凸起表面1234面對的相對部1221。在另一方面，相對部1221含有相對表面1222，其用做殼體本體部件1220的后端表面并且面對軸向后端側(cè)。該后端相對表面1222面對傳感器蓋帽1230的朝內(nèi)凸起表面1234。
下面參考圖1A、圖1B和圖2描述中心柱體1300。該中心柱體1300用鐵制成為圓桿形狀并且設(shè)置在殼體1200中。該中心柱體1300由位于后端側(cè)的中心柱體后端部1310和從中心柱體后端部1310朝向前端側(cè)延伸的具有圓桿形狀的中心柱體本體1301構(gòu)成。其中，在其前端側(cè)，中心柱體后端部1310在1311處設(shè)置有內(nèi)螺紋。在另一方面，在其后端側(cè)，中心柱體本體1301在1302處設(shè)置有外螺紋。中心柱體后端部1310和中心柱體本體1301在內(nèi)螺紋部1311和外螺紋部1302擰緊并且相互嵌塞(參考圖2)。
在該中心柱體1300中，如上所述，中心柱體前端部1320通過連接環(huán)1330機械地牢固連接至加熱器部件1100的加熱器后端部1102(參考圖1B)。在另一方面，中心柱體后端部1310或者位于后端側(cè)的中心柱體1300的端部定位在殼體后端部1202的后端側(cè)(即傳感器蓋帽1230)上，并且從殼體1200向后端側(cè)突出，從而通過將其安裝在未示出的連接終端上而被連接。
而且，在中心柱體后端部1310的前端側(cè)(位于圖中下側(cè))上，中心柱體1300不僅設(shè)置有柱狀的中心柱體本體1301，還具有與前者相集成的中心柱體套筒1340。該中心柱體套筒1340形成為具有通孔1344的圓柱形形狀，如圖6A和6B所示，并且在其軸向中間部設(shè)置有沿著徑向向外突出的凸緣形狀的朝外凸起1342。然后通過該朝外凸起1342將該中心柱體套筒1340分成位于軸向后端側(cè)上的第一圓柱部1341和位于前端側(cè)上的第二圓柱部1343。
此處，該中心柱體套筒1340的朝外凸起1342設(shè)置有面對軸向后端側(cè)的后端相對朝外凸起表面1345以及面對軸向前端側(cè)的前端相對朝外凸起表面1346。而且，在第一圓柱部1341和第二圓柱部1343的外周面上分別設(shè)置有絕緣管1352和1351。
參考圖3A、3B、4A和4B，這里描述的是燃燒壓力傳感器1005，其形成在殼體1200的殼體后端部1202中。
該燃燒壓力傳感器1005不僅設(shè)置有傳感器蓋帽1230、中心柱體套筒1340、殼體本體部件1220的殼體本體后端部1223(或者相對部1221)，而且還設(shè)置有兩個或者第一和第二的兩個壓電元件1400和1500，四個或者第一、第二、第三和第四絕緣隔片1710、1720、1730和1740，第一和第二電極部件1630和1640，以及絕緣管1351和1352。
如圖2和4B所示，在該燃燒壓力傳感器1005的中心處設(shè)置有中心柱體套筒1340，其中插入并且固定有中心柱體本體1301。該中心柱體套筒1340如此設(shè)置，使得朝外凸起1342定位在殼體1200(或傳感器蓋帽1230)的朝內(nèi)凸起1231的前端側(cè)(位于圖4B的下側(cè))上和殼體1200(或殼體本體部件1220)的相對部1221(或殼體本體后端部1223)的后端側(cè)(位于圖4B的上側(cè))上。而且，關(guān)于中心柱體套筒1340，從朝外凸起1342向后端側(cè)延伸的第一圓柱部1341跨過傳感器蓋帽1230的朝內(nèi)凸起1231向后端側(cè)延伸并且突出。進而，關(guān)于中心柱體套筒1340，從朝外凸起1342向前端側(cè)延伸的第二圓柱部1343越過相對部1221的后端相對表面1222向前端側(cè)延伸，從而該第二圓柱部的部分插入殼體本體部件1220中。
首先描述由朝內(nèi)凸起1231的前端朝內(nèi)凸起表面1234和朝外凸起1342的后端朝外凸起表面1345所限定的燃燒壓力傳感器1005的部分。
在朝內(nèi)凸起1231的前端朝內(nèi)凸起表面1234的前端側(cè)(位于圖2和圖4B的下側(cè)上)上，如此設(shè)置由氧化鋁陶瓷形成為環(huán)形的的第一絕緣隔片1710，以使得中心柱體套筒1340的第一圓柱部1341插入其中。
在第一絕緣隔片1710的前端側(cè)上，設(shè)置環(huán)形的1-1電極部1631，其形成由鐵鎳合金制成的第一電極部件1630(參考圖7)的一部分并且使得中心柱體套筒1340的第一圓柱部1341插入其中。
這里，第一電極部件1630包括兩個環(huán)形的電極部，即1-1電極部1631和2-2電極部1633，以及連接電極部1631和1633的第一連接部1632。
同樣的，后面描述的第二電極部件1640包括兩個環(huán)形的電極部，即1-2電極部1641和2-1電極部1643，以及連接電極部1641和1643的第二連接部1642。
而且，在1-1電極部1631的前端側(cè)上，設(shè)置環(huán)形的第一壓電元件1400，其主要由鋯鈦酸鉛構(gòu)成，并且使得中心柱體套筒1340的第一圓柱部1341插入其中。該第一壓電元件1400沿其自身的軸向方向被如此極化，從而當其沿著軸向方向接受壓應(yīng)力時，在其一個端表面或者1-1表面1410上產(chǎn)生正電荷，而在其另一個端表面或者1-2表面1420上則產(chǎn)生負電荷，以響應(yīng)所述應(yīng)力的變化。
這里，第一壓電元件1400如此設(shè)置，使得其1-1表面1410面向后端側(cè)(位于圖中的上側(cè))以緊靠1-1電極部1631。而且，在該實施例中，在第一壓電元件1400的1-1表面1410和1-2表面1420上沒有形成電極層。但是，可以任意的形成有電極層。
而且，在第一壓電元件1400的前端側(cè)上如此設(shè)置環(huán)形的1-2電極部1641以緊靠1-2電極部，所述的電極部1641形成前述的第二電極部件1640的一部分并且使得中心柱體套筒1340的環(huán)形的1-2電極部1641插入其中。
而且，在該1-2電極部1641和朝外凸起1342的朝外凸起表面1345之間，設(shè)置環(huán)形的第二絕緣隔片1720，其由氧化鋁陶瓷制成。在另一方面，中心柱體套筒1340的第一圓柱部1341的外周面用絕緣管1352封裝。
這樣，第一壓電元件1400、第一電極部件1630的1-1電極部1631，以及第二電極部1640的1-2電極部1641如此在傳感器蓋帽1230的朝內(nèi)凸起1231和中心柱體套筒1340的朝外凸起1342之間夾緊，使得它們通過第一和第二絕緣隔片1710和1720以及絕緣套筒1352與其絕緣。
這里描述由朝外凸起1342的前端相對朝外凸起表面1346和相對部1221的后端相對表面1222所限定的燃燒壓力傳感器1005的部分。
在朝外凸起1342的前端相對朝外凸起表面1346的前端側(cè)上，如此設(shè)置由氧化鋁陶瓷制成的環(huán)形的第三絕緣隔片1730以及形成第一電極部件1630的一部分的環(huán)形的2-2電極部1633，以便二者均使得中心柱體套筒1340的第二圓柱部1343插入其中。
而且，在2-2電極部1633的前端側(cè)上，設(shè)置環(huán)形的第二壓電元件1500，其具有與第一壓電元件1400相同的形狀和特征并且使得中心柱體套筒1340的第二圓柱部1343插入其中。
該第二壓電元件1500沿其自身的軸向方向被如此極化，從而當其沿著軸向方向接受壓應(yīng)力時，在其一個端表面或者2-1表面1510上產(chǎn)生正電荷，而在其另一個端表面或者2-2表面1520上則產(chǎn)生負電荷，以響應(yīng)所述應(yīng)力的變化。
這里，在該實施例中，第二壓電元件1500如此設(shè)置，使其2-2表面1520面對后端側(cè)(位于圖中的上側(cè))。而且，與在第一壓電元件1400中相同，第二壓電元件1500的2-1表面1510和2-2表面1520形成為不具有電極層。
而且，在該第二壓電元件1500的前端側(cè)上如此設(shè)置環(huán)形的2-2電極部1643，其形成第二電極部件1640的一部分。在另一方面，在前端側(cè)上還設(shè)置環(huán)形的絕緣隔片1740，其由氧化鋁陶瓷制成。在另一個方面，中心柱體套筒1340的第二圓柱部1343的外周面用絕緣管1351封裝。
這樣，第二壓電元件1500、第一電極部件1630的2-2電極部1633，以及第二電極部1640的2-1電極部1643如此在中心柱體套筒1340的朝外凸起1342和殼體本體部件1220的相對部1221之間夾緊，使得它們通過第三和第四絕緣隔片1730和1740以及絕緣套筒1351與其絕緣。
在燃燒壓力傳感器1005中，傳感器蓋帽1230的環(huán)形部1233如此在其整個周面上在后端側(cè)第一焊接部1255處激光焊接到殼體本體后端部1220的外周面上，以使得在傳感器蓋帽1230上施加有朝著軸向前端方向的推力，即，對第一和第二壓電元件1400和1500施加軸向壓縮力。因此，在該燃燒壓力傳感器1005中，在第一壓電元件1400和第二壓電元件1500上總是沿著軸向方向施加有壓縮預(yù)載荷。在進行該激光焊接時，在環(huán)形部1233處形成小珠(即徑向朝外的隆起)。當與傳感器蓋帽1230的外側(cè)進行組裝時，封閉部件1010可能與所述的小珠相影響從而它們不能被適當?shù)慕M裝。因此，將環(huán)形部1233制造的如此之薄，以便即使在具有這種小珠的情況下，當對該封閉部件1010進行組裝時，其不會影響封閉部件1010。
由此，朝內(nèi)凸起1231、第一絕緣隔片1710、1-1電極部1631、第一壓電元件1400、1-2電極部1641、第二絕緣隔片1720、朝外凸起1342、第三絕緣隔片1730、2-2電極部1633、第二壓電元件1500、2-1電極部1643、絕緣隔片1740和相對部1221被層疊以與其上部和下部部件形成緊密接觸，如圖2和4B所示。
而且，在第一圓柱部1341的后端1347處，中心柱體本體1301和中心柱體套筒1340也在中心柱體套筒1340和中心柱體本體1301相互靠近的部分L2處進行電弧焊接(或者氬弧焊接)。由此，中心柱體套筒1340和中心柱體本體1301相互集成。
在另一方面，如圖4B所示，在第一壓電元件1400和第二壓電元件1500產(chǎn)生的電荷(或者輸出信號)被第一電極部件1630、第二電極部件1640、導線1610和1620以及電纜1650輸送至外部。
更具體的，在第一壓電元件1400中，1-1表面1410緊靠第一電極部件1630的1-1電極部1631，并且1-2表面1420緊靠第二電極部件1640的1-2電極部1641。另一方面，在第二壓電元件1500中，2-2表面1520緊靠第一電極部件1630的2-2電極部1633，并且2-1表面1510緊靠第二電極部件1640的2-1電極部1643。因此，通過第一電極部件1630而使得第一壓電元件1400的1-1表面1410和第二壓電元件1500的2-2表面1520導電。同樣的，通過第二電極部件1640而使得第一壓電元件1400的1-2表面1420和第二壓電元件1500的2-1表面1510導電。
另外，如在圖2中所示，第一電極部件1630和第二電極部件1640分別在第一和第二連接部1632和1642處，通過點焊分別與導線1610和導線1620相連接。而且，導線1610和1620在絕緣狀態(tài)下以具有內(nèi)部辮帶1660的電纜1650通向外部。特別的，通過未示出的電荷放大器向控制裝置例如ECU等提供輸入，從而燃燒壓力的變化得以被探測。
另一方面，在該電纜1650中，內(nèi)部辮帶1660通過電纜固定部件1670被壓實并且固定，該電纜固定部件焊接并且固定在后面描述的封閉元件1010的隆起部1011中(參考圖8A和8B)。因此，可以防止第一電極部件1630與第二電極部件1640發(fā)生變形，并且可以防止否則由于拉動該電纜1650而施加在導線1610和1620上的作用力而使得導線1610和1620被拉出。
在該實施例的電熱塞1000中，如圖2所示，包括前面所述的燃燒壓力傳感器1005的殼體后端部1202封裝并且容納在圓柱形封閉部件1010中(參考圖8A和8B)。如在圖8A和8B中所示，該封閉部件1010由基本為圓柱形的柱體部1012以及從該柱體部1012的周面部沿著徑向向外突出的隆起部1011構(gòu)成。該封閉部件1010的柱體部1012封閉了構(gòu)成燃燒壓力傳感器1005的各個部件。而且，在隆起部1011中，封裝有與第一和第二電極部件1630和1640相連接的導線1610和1620。而且，從后端側(cè)在封閉部件1010中填充樹脂1040，從而燃燒壓力傳感器1005被所述樹脂1040所封裝并且密封。由此，該電熱塞1000能夠保護燃燒壓力傳感器1005，使其免受水分或者油液從后端側(cè)侵入，因此是非?？煽康?。
在另一方面，如在圖2中沿著軸向AXT觀察，環(huán)形的O形環(huán)1700在燃燒壓力傳感器1005(即，第一和第二壓電元件1400和1500)和殼體1200的外螺紋部1203之間設(shè)置在中心柱體1300(或者中心柱體本體1301)上。該O形環(huán)1700由具有耐熱性的氟橡膠制成并且被壓縮以與中心柱體1300(或者中心柱體本體1301)的外側(cè)面1303以及殼體1200的內(nèi)側(cè)面1207形成緊密接觸。O形環(huán)1700形成在中心柱體1300的外側(cè)面1303和殼體1200的內(nèi)側(cè)面1207之間，因此，位于該O形環(huán)1700的后端側(cè)(位于圖2中的上側(cè))上的空間J相對位于前端側(cè)(位于圖2中的下側(cè))的空間H而言是保持氣密性的。這里，O形環(huán)1700具有彈性，因此其不會妨礙中心柱體1300由于燃燒壓力的變化而沿著軸向AXT發(fā)生的位移。
而且，在該實施例中，如沿著軸向AXT觀察，O形環(huán)1700設(shè)置在殼體1200的外螺紋部1203的后端側(cè)上。特別的，當安裝在內(nèi)燃機100上時，O形環(huán)1700設(shè)置在從內(nèi)燃機100突出的位置處。在此位置，在內(nèi)燃機100中產(chǎn)生的熱量在進行輸送時被耗散，從而該0形環(huán)1700保持較低的溫度。結(jié)果，與其中將O形環(huán)1700定位在外螺紋部的沿著軸向AXT的前端側(cè)(位于圖2的下側(cè))上情形相比，這樣有利的使得O形環(huán)1700在特性方面退化程度更低。
這里描述的是其中將該實施例的電熱塞1000進行安裝以便應(yīng)用于內(nèi)燃機100之中的情形。
如圖3A所示，如此將該電熱塞1000安裝在內(nèi)燃機100中，即將電熱塞1000插入內(nèi)燃機100的安裝孔101中并且擰緊殼體1200的外螺紋部1203直至密封部1204受壓以與形成在燃燒室102附近的安裝面103相接觸。
因此，該工具與形成在殼體1200上的工具接合部1206形成接合，由此施加緊固到殼體1200上所需的扭矩。如圖3A所示，該工具接合部1206設(shè)置在燃燒壓力傳感器1005的前端側(cè)(位于圖中的下側(cè))上。因此，可將工具接合部1206制成具有厚的厚度而不會受到燃燒壓力傳感器1005的尺寸與設(shè)置的影響，從而即便施加很高的緊固扭矩時其也不會斷裂。而且，燃燒壓力傳感器1005被封閉部件1010所封裝，從而當將其安裝或者拆卸時，可以避免其因為受到工具的打擊等而發(fā)生破裂。
當殼體1200的具有錐形表面的密封部1204與安裝孔101的安裝面103形成接觸時，該電熱塞1000即被固定在內(nèi)燃機100中。同時，推壓密封部1204以使其與安裝面103形成緊密接觸，從而其能夠避免將在燃燒室102中產(chǎn)生的高壓燃燒氣體泄漏到安裝孔101中。
當將殼體1200如此緊固時，殼體1200在密封部1204和外螺紋部1203之間被壓縮從而該中間部彈性收縮。然后，通過殼體1200的被壓縮部的彈性作用力，密封部1204和安裝孔101的安裝面103被彈性擠壓以形成接觸，從而可以更加可靠的保持氣密性。
在另一方面，通過連接環(huán)1330與利用加熱器固定部件1210固定的加熱器部件1100相連接的中心柱體1300(或者中心柱體本體1301)，相對于殼體1200被提升至后端側(cè)，即，中心柱體1300(或者中心柱體本體1301)相對于殼體1200移動至后端側(cè)(位于圖中的上側(cè))。結(jié)果，中心柱體套筒1340及其朝外凸起1342移動至后端側(cè)，從而施加給第一壓電元件1400的壓縮預(yù)載荷進一步增加。在另一方面，施加給第二壓電元件1500的壓縮預(yù)載荷降低。
當起動該內(nèi)燃機100時，由于燃料的爆炸燃燒而在燃燒室102中產(chǎn)生很高的燃燒壓力。
然后，通過該燃燒壓力，加熱器部件1100和電熱塞1000的殼體前端部1201移動至軸向后端側(cè)。結(jié)果，位于外螺紋部1203和密封部1204之間的殼體1200的部分被進一步壓縮。
如上所述，通過連接環(huán)1330而將中心柱體1300機械地牢固連接至加熱器部件1100，并且通過殼體1200的加熱器固定部1205將加熱器部件1100固定。因此，當加熱器固定部1205(或者殼體前端部1201)移位時，中心柱體1300同樣的被移位。
因此，在殼體后端部1202處，當燃燒壓力升高時，中心柱體1300相對于殼體1200移動至軸向后端側(cè)，更具體的，移動至外螺紋部1203或者固定在內(nèi)燃機100中的殼體的部分。
通過簡化燃燒壓力傳感器1005的縱向截面的一部分，圖9為用于解釋燃燒壓力傳感器1005的行為的示意圖。
在該燃燒壓力傳感器1005中，第一絕緣隔片1710、1-1電極部1631、第一壓電元件1400、1-2電極部1641、第二絕緣隔片1720、朝外凸起1342、第三絕緣隔片1730、2-2電極部1633、第二壓電元件1500、2-1電極部1643、以及絕緣隔片1740以所述的順序夾緊在朝內(nèi)凸起1231和相對部1221之間，如上所述。結(jié)果，第一壓電元件1400和第二壓電元件1500被沿著壓縮方向的PL預(yù)加載。這里，如此設(shè)置第一壓電元件1400以使得其極化方向PLT沿著軸線AX(或者平行于軸向AXT)指向前端側(cè)(或在圖9中向下)。另一方面，如此設(shè)置第二壓電元件1500以使得其極化方向PLT沿著軸線AX指向后端側(cè)(或在圖9中向上)。
當中心柱體1300的中心柱體本體1301和中心柱體套筒1340由于內(nèi)燃機100的燃燒室102中的燃燒壓力的升高而相對于殼體1200移位到后端側(cè)時，中心柱體套筒1340的朝外凸起1342也移位至后端側(cè)。因此，在第一壓電元件1400中，除了預(yù)載荷PL之外，由于朝外凸起1342的位移而產(chǎn)生的壓應(yīng)力CF也被施加，由此提高了施加給第一壓電元件1400的軸向壓縮載荷。另一方面，在第二壓電元件1500中，由于朝外凸起1342的位移，施加給第二壓電元件1500的軸向壓縮載荷被降低至低于預(yù)載荷PL的數(shù)值。
這里考慮在第一和第二壓電元件1400和1500的各個表面(即1-1表面1410等)上積聚的電荷。隨著沿著第一壓電元件1400的軸向的壓縮載荷的提高，第一壓電元件1400被如此極化，使得在1-1表面1410上產(chǎn)生正電荷，而在1-2表面1420上產(chǎn)生負電荷。因此，如上所述，在燃燒壓力升高從而中心柱體1300移位至后端側(cè)由此增加施加給第一壓電元件1400的壓縮載荷的情形中，在1-1表面1410上產(chǎn)生正電荷Q11，而在1-2表面1420上則產(chǎn)生負電荷Q12。
另一方面，隨著沿著第二壓電元件1500的軸向的壓縮載荷的提高，第二壓電元件1500被如此極化，使得在2-1表面1510上產(chǎn)生正電荷，而在2-2表面1520上產(chǎn)生負電荷。但是，在該實施例的電熱塞1000中，如上所述，隨著燃燒壓力升高而使得中心柱體1300移位至后端側(cè)時，施加給第二壓電元件1500的壓縮載荷降低。因此，在相對的方向中產(chǎn)生電荷，即，在2-2表面1520上產(chǎn)生正電荷Q22，而在2-1表面1510上則產(chǎn)生負電荷Q21。
所產(chǎn)生的上述各電荷被傳送給第一電極部件1630和第二電極部件1640的各個電極。更具體的，在第一壓電元件1400中，產(chǎn)生在1-1表面1410上的正電荷Q11傳送給1-1電極部1631，而產(chǎn)生在1-2表面1420上的負電荷Q12則傳送給1-2電極部1641。同樣，在第二壓電元件1500中，產(chǎn)生在2-2表面1520上的正電荷Q22傳送給2-2電極部1633，而產(chǎn)生在2-1表面1510上的負電荷Q21則傳送給2-1電極部1643。
而且，在形成第一電極部件1630的一部分的1-1電極部1631和2-2電極部1633處所產(chǎn)生的正電荷Q11和Q22被累加并且通過導線1610輸送至外部。同樣，在形成第二電極部件1640的1-2電極部1641和2-1電極部1643處產(chǎn)生的負電荷Q12和Q21被累加并且通過導線1620輸送至外部。結(jié)果，與其中僅僅使用一個壓電元件的情形相比，該燃燒壓力傳感器1005能夠獲得高達約兩倍的輸出(或者電荷)。
而且，為了確證上述效果，如圖10所示，通過利用內(nèi)燃機2600的測量系統(tǒng)2500，測量電熱塞1000的燃燒壓力傳感器1005的實際輸出。該測量系統(tǒng)2500所使用的內(nèi)燃機2600的類型為，利用燃料噴射器2800將燃料噴入燃燒室2602中。通過使用具有根據(jù)本實施例的燃燒壓力傳感器1005的電熱塞1000和使用具有采用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)或者對照例1的單獨壓電元件的燃燒壓力傳感器的電熱塞JGP，測量該內(nèi)燃機2600(或者燃燒室2602)的燃燒壓力。
這里，使用基準壓力傳感器2700(即，KISTLER公司生產(chǎn)的6052A型)在該實施例和對照例1之間共同的測量燃燒壓力的水平。
特別的，電熱塞1000的燃燒壓力傳感器1005(即第一和第二壓電元件1400和1500)的輸出以及根據(jù)對照例1的電熱塞JGP的輸出與電荷放大器2501(即，KISTLER公司生產(chǎn)的5011型)相連接，并且基準壓力傳感器2700的輸出與電荷放大器2502(即，KISTLER公司生產(chǎn)的5011型)相連接。而且，電荷放大器2501和2502的輸出與示波器2503相連接。而且，為了觀察與內(nèi)燃機2600的曲柄轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，內(nèi)燃機2600的曲柄轉(zhuǎn)角傳感器(未示出)的輸出也與示波器2503相連接。
在此狀態(tài)下，起動內(nèi)燃機2600，并且曲柄轉(zhuǎn)角傳感器輸出與示波器2503的X軸輸入相連接，而電荷放大器2501的輸出與Y軸輸入相連接，從而獲得繪制這些輸出之間的關(guān)系的曲線圖。
在圖11中繪出使用測量系統(tǒng)2500的測量結(jié)果。橫坐標表示曲柄轉(zhuǎn)角，縱坐標表示傳感器輸出。其中，由虛線繪制的曲線圖2900繪出曲柄轉(zhuǎn)角和使用一個壓電元件的傳統(tǒng)類型的電熱塞JGP的燃燒壓力傳感器的傳感器輸出之間的關(guān)系。另一方面，曲線圖2901繪出曲柄轉(zhuǎn)角和根據(jù)本實施例的電熱塞1000的燃燒壓力傳感器1005的傳感器輸出之間的關(guān)系。
從圖11可容易理解，沿著所有曲柄轉(zhuǎn)角，使用兩個或者第一和第二壓電元件1400和1500的實施例的電熱塞1000可以獲得高達使用一個壓電元件的電熱塞JGP的輸出的約兩倍的輸出。
如上所述，當根據(jù)該實施例的電熱塞1000安裝在內(nèi)燃機100的安裝孔101中時(參考圖3A和3B)，在外螺紋部1203與密封部1204之間的殼體1200的部分隨著緊固操作的進行而稍稍的收縮。然后，隨著燃燒壓力的升高，中心柱體1300相對于殼體1200移位至后端側(cè)。然后，施加給第一壓電元件1400的預(yù)載荷升高，但是施加給第二壓電元件1500的預(yù)載荷則降低。
在通過沿著壓縮方向向壓電元件施加預(yù)載荷所使用的類型的燃燒壓力傳感器中，通常，敏感度、即對于壓縮力變化產(chǎn)生的電荷量當預(yù)載荷的量值變化時會發(fā)生變化。特別的，敏感度對于低的預(yù)載荷降低，而對于高的預(yù)載荷則升高。該敏感度變化如下估計。中心柱體套筒1340的朝外凸起1342的表面(或者鄰接面)并未象在第一和第二壓電元件1400和1500、第一絕緣隔片1710等中那樣相互間形成完全接觸。各個間隙的尺寸由于壓應(yīng)力的量值而發(fā)生變動，從而施加給第一壓電元件1400等的壓應(yīng)力的量值發(fā)生波動。
因此，在緊固該實施例的電熱塞1000的情形下，緊固力即緊固扭矩越高，則第一壓電元件1400的敏感度升高的越高。另一方面，第二壓電元件1500的敏感度降低。因此，在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的前述電熱塞JGP僅僅專用第一壓電元件1400或者第二壓電元件1500的其中一個的情形下，其敏感度根據(jù)當將電熱塞1000安裝在安裝孔101時的緊固力(或緊固扭矩)的量值而發(fā)生變化。因此，在同樣的燃燒壓力下，產(chǎn)生這樣的缺陷，即傳感器輸出(或者壓電元件的壓力)被分散。因此，對于各個內(nèi)燃機，緊固扭矩被嚴格控制，以便抑制電熱塞1000的燃燒壓力傳感器1005在敏感度方面的分散。
另一方面，在根據(jù)該實施例的電熱塞1000中，由于隨著緊固力(或緊固扭矩)的增加第一壓電元件1400的敏感度提高并且第二壓電元件1500的敏感度降低，1-1表面1410和2-2表面1520相連接，并且1-2表面1420和2-1表面1510相連接，從而在各個表面上產(chǎn)生的電荷被累加。因此，在高緊固力(或緊固扭矩)的情形下，第一壓電元件1400的敏感度提高以在相同的燃燒壓力下產(chǎn)生更多的電荷。但是，第二壓電元件1500的敏感度降低以在相同的燃燒壓力下產(chǎn)生更少的電荷。因此，如果將這些產(chǎn)生的電荷相加，可認為在相同的燃燒壓力下產(chǎn)生的電荷量與其中緊固力(或緊固扭矩)較低的情形下產(chǎn)生電荷量沒有重大的差異。更具體的，在根據(jù)本發(fā)明的電熱塞1000中，各壓電元件能夠使其敏感度變化相互抵消以引出電荷(或者輸出)。因此，在擰緊時緊固扭矩的量值對于壓電元件敏感度的影響可以被降低，從而容易的施加緊固扭矩。因此，有可能提供這樣一種具有燃燒壓力探測功能的電熱塞，其能夠在較寬的緊固扭矩范圍上正確的探測燃燒壓力的變化。
為了確證上述效果，利用使用空氣室的測量系統(tǒng)3000測量圖12A中所示的電熱塞的實際輸出。該測量系統(tǒng)3000設(shè)置有用于氣密性容納高壓空氣的空氣室3100、用于將空氣室3100與未示出的高壓空氣產(chǎn)生裝置相連接的電磁閥AIN、以及用于將空氣室3100與大氣相連接的電磁閥AOUT。電磁閥AIN與電磁閥AOUT是通過熟知的電磁線圈來開/關(guān)的空氣閥。電磁閥AIN與電磁閥AOUT如此構(gòu)成，使得它們當沒有供給電壓時(在低電位)被關(guān)閉以阻斷通氣孔，而當供給電壓(在高電位)時則被打開，以打開通氣孔。
而且，電熱塞1000或者根據(jù)對照例1的使用一個壓電元件的電熱塞JGP、以及基準壓力傳感器3200(即KISTLER公司生產(chǎn)的6052A型)被單獨的安裝在空氣室3100中。而且，電熱塞1000或者JGP的輸出與電荷放大器3300(即KISTLER公司生產(chǎn)的5011型)相連接，并且基準壓力傳感器3200的輸出與電荷放大器3400(即KISTLER公司生產(chǎn)的5011型)相連接。而且，電荷放大器3300與電荷放大器3400的輸出單獨的與示波器3500相連接。進而，如同前述測量系統(tǒng)2500中的基準壓力傳感器2700，在共同的條件(即共同的壓力變化)下使用基準壓力傳感器3200以測量電熱塞1000和電熱塞JGP。
通過利用預(yù)定的緊固扭矩將該實施例的電熱塞1000和對照例1的電熱塞JGP安裝在空氣室3100中進行所述的測量。以示于圖12B中的順序操作連接至空氣室3100的電磁閥AIN和電磁閥AOUT，從而空氣室3100的內(nèi)部重復(fù)高壓狀態(tài)和大氣壓狀態(tài)。在這些狀態(tài)中，通過對于X軸時間軸將電荷放大器3300的輸出輸入到Y(jié)軸的輸入以獲得示波器3500的的輸出波形。通過使用這些輸出波形的下限和上限之間的差值作為各個電熱塞的傳感器輸出以測量四個緊固扭矩。
而且，為了進行比較，對取代根據(jù)該實施例的電熱塞1000的電熱塞GP2(即，對照例2)進行測量。該電熱塞GP2具有類似于電熱塞1000的結(jié)構(gòu)，第一電極部件1630的第一連接部1632與第二電極部件1640的第二連接部1642被切斷以便獲取第一壓電元件1400和第二壓電元件1500的單獨輸出。
在圖13中繪出結(jié)果。橫坐標表示緊固扭矩，而縱坐標表示傳感器輸出。在圖13中，曲線圖4001繪出使用一個壓電元件的傳統(tǒng)類型的電熱塞JGP的結(jié)果，并且曲線圖4002繪出根據(jù)該實施例的電熱塞1000的結(jié)果。而且，曲線圖4003繪出在電熱塞GP2的第一壓電元件1400處產(chǎn)生的輸出結(jié)果，并且曲線圖4004繪出在該同一電熱塞GP2的第二壓電元件1500處產(chǎn)生的輸出結(jié)果。
如可以參考圖13容易理解的，曲線圖4001表明使用一個壓電元件的電熱塞JGP對于低的緊固扭矩具有小的傳感器輸出(或者低的敏感度)，但是對于高的緊固扭矩則具有大的傳感器輸出(或者高的敏感度)。還可以理解，在低的緊固扭矩的情形中，敏感度嚴重降低。
相反，在根據(jù)本實施例的電熱塞1000中，傳感器輸出的量值不僅約高達曲線圖4001的兩倍，而且無論緊固扭矩數(shù)值的量值如何保持基本恒定。簡言之，發(fā)現(xiàn)傳感器輸出的敏感度基本不發(fā)生變化，即使緊固扭矩的量值改變。這里，對應(yīng)于涉及電熱塞GP2的第一壓電元件1400的輸出的曲線圖4003表現(xiàn)出與對照例1的電熱塞JGP的情況基本相似的變化。相反，對于較高的緊固扭矩，對應(yīng)于第二壓電元件1500的輸出的曲線圖4004則表現(xiàn)出較低的傳感器輸出(或者較低的傳感器敏感度)。這是由于，如上所述，第二壓電元件1500被構(gòu)成為對于殼體1200的較高的緊固扭矩具有較少的預(yù)載荷。而且，曲線圖4003和4004的和基本等于曲線圖4002。因此，發(fā)現(xiàn)由于緊固扭矩的量值而引起的傳感器輸出的變化相關(guān)以相互抵消。
因此，如從圖13中顯然的，已經(jīng)確證該實施例的電熱塞1000相對使用一個壓電元件的電熱塞JGP而言，其緊固扭矩的量值對于傳感器敏感度具有較小的影響。
通常，壓電元件即使在所施加在其上的應(yīng)力不發(fā)生變化的狀態(tài)下具有電荷積累效應(yīng)以便由于其自身的溫度變化而產(chǎn)生電荷。更具體的，在壓電元件中，即使溫度升高，用于對大的壓應(yīng)力產(chǎn)生正電荷的表面產(chǎn)生出正電荷。由于壓電元件的溫度的變化，傳感器輸出由于所述積累效應(yīng)產(chǎn)生的電荷而發(fā)生偏移，由此造成不能正確測量傳感器輸出的缺陷。
例如，在根據(jù)該實施例的電熱塞1000的溫度升高的情形中，第一壓電元件1400和第二壓電元件1500的極化方向PLT示于圖14。結(jié)果，在第一壓電元件1400的1-1表面1410和第二壓電元件1500的2-1表面1510上產(chǎn)生正電荷QS11和正電荷QS21。在另一方面，在第一壓電元件1400的1-2表面1420和第二壓電元件1500的2-2表面1520上則產(chǎn)生負電荷QS12和負電荷QS22。
但是，在根據(jù)該實施例的電熱塞1000的第一壓電元件1400和第二壓電元件1500中，1-1表面1410和2-2表面1520通過第一電極部件1630相連接，并且1-2表面1420和2-1表面1510通過第二電極部件1640相連接。因此，正電荷QS11和負電荷QS22在第一電極部件1630中相互中和，并且負電荷QS12和正電荷QS21在第二電極部件1640中相互中和。
特別在根據(jù)該實施例的電熱塞1000中，第一壓電元件1400和第二壓電元件1500具有彼此相同的形狀和特性。因此，由于電連接效應(yīng)所產(chǎn)生的各電荷的量具有基本相等的絕對值。結(jié)果，在第一電極部件1630中正電荷QS11和負電荷QS22具有相反的極性和基本相等的數(shù)量，從而它們正好相互中和。同樣的，在第二電極部件1640中的負電荷QS12和正電荷QS21也正好相互中和。
因此，在根據(jù)該實施例的電熱塞1000中，來自第一壓電元件1400和第二壓電元件1500的輸出能夠充分地抑制由于電荷積累效應(yīng)而產(chǎn)生的電荷的影響。
為了確證上述效果，將前述的電熱塞1000、JGP和GP2單獨浸入高溫油中，并且測量隨著時間升高的溫度以及由于電荷積累效應(yīng)而產(chǎn)生的電荷量。這里，使用未示出的熱電偶單獨測量溫度，該熱電偶設(shè)置為與各個電熱塞的壓電元件形成接觸。
圖15A、15B、和15C給出的曲線圖繪出由于電荷積累效應(yīng)而從壓電元件產(chǎn)生的電荷量的變化過程以及對于各個電熱塞1000、JGP和GP2的壓電元件的溫度的變化過程。其中，圖15A的曲線圖2001和2002繪出使用一個壓電元件的傳統(tǒng)類型的電熱塞JGP(對照例1)中的該壓電元件的溫度變化的時間進程以及所產(chǎn)生的電荷量的變化的時間進程。從圖15A可以理解，隨著壓電元件溫度的升高，產(chǎn)生電荷。
在另一方面，圖15B的曲線圖2101和曲線圖2102以及2103是關(guān)于根據(jù)對照例2的電熱塞GP2的。其中，曲線圖2101繪出第一壓電元件1400的溫度變化的時間進程；曲線圖2102繪出第一壓電元件1400產(chǎn)生的電荷量的時間進程；并且曲線圖2103繪出由第二壓電元件1500產(chǎn)生的電荷量的時間進程。這里，曲線圖2102繪出參照1-2表面在第一壓電元件1400中產(chǎn)生的電荷。在另一方面，曲線圖2103繪出參照2-2表面在第二壓電元件1500中產(chǎn)生的電荷。
因此，通過對比這些曲線圖2102和2103可以理解，第一壓電元件1400和第二壓電元件1500均由于電荷積累效應(yīng)而產(chǎn)生電荷，并且共同的參照1-2表面和2-2表面，由第一壓電元件1400和第二壓電元件1500所產(chǎn)生的電荷具有相反的極性。
而且，圖15C的曲線圖2201和2202繪出在該實施例的電熱塞1000中的第一壓電元件1400的溫度變化以及從電熱塞1000輸出的電荷量(即由第一壓電元件1400和第二壓電元件1500所產(chǎn)生的電荷的總和)的時間進程。如從曲線圖2202可以容易理解的，該實施例的電熱塞1000的燃燒壓力傳感器1005由于電荷積累效應(yīng)而產(chǎn)生很少的電荷，即便第一壓電元件1400和第二壓電元件1500的溫度發(fā)生變化。這是由于第一和第二壓電元件1400和1500通過第一和第二電極部件1630和1640如此連接以使其極化方向反向，從而由于電荷積累效應(yīng)而產(chǎn)生的電荷(對應(yīng)于圖15B的曲線圖2102和2103)能夠相互中和。
因此，可以理解，即便在溫度變化的情形，該實施例的電熱塞1000仍能夠正確的測量燃燒壓力，而同時抑制電荷積累效應(yīng)對輸出的驅(qū)動。
而且，在根據(jù)實施例1的電熱塞1000中，在兩個壓電元件均與殼體1200和中心柱體1300絕緣時，在第一和第二壓電元件1400和1500的兩個表面上產(chǎn)生的電荷均通過導線1610和1620(或者電纜1650)被輸送至外部。這樣，即使由于向中心柱體1300輸入高電流而使得殼體1200的地電平發(fā)生波動，第一和第二壓電元件1400和1500的輸出、即燃燒壓力傳感器1005的輸出能夠獨立于所述的波動而穩(wěn)定的獲得。
但是，電荷(或者輸出)需要通過使用兩個導線1610和1620輸送至外部，從而燃燒壓力傳感器1005具有相當復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和制造過程。
這里所考慮的情形是其中在電熱塞1000中位于殼體1200的內(nèi)側(cè)面1207和中心柱體1300的外側(cè)面1303之間的空間H中的壓力發(fā)生變化。這是因為，由于燃料的爆炸燃燒所產(chǎn)生的燃燒氣體在內(nèi)燃機100的燃燒室中的高壓下，可以通過加熱器部件1100和殼體1200的加熱器固定部件1210之間的間隙而滲入空間H中。
當不存在O形環(huán)1700時空間H中的壓力升高，中心柱體套筒1340由于燃燒氣體的壓力而被提升至后端側(cè)(位于圖2的上側(cè))。結(jié)果，施加到第一壓電元件1400和第二壓電元件1500上的壓應(yīng)力發(fā)生變化以改變元件1400和1500的輸出。簡言之，由于高壓燃燒氣體滲入空間H中，可以影響對于燃燒壓力的變化進行探測。特別的在根據(jù)該實施例的電熱塞1000中，燃燒壓力傳感器1005在其后端側(cè)利用樹脂1040進行密封。因此，燃燒氣體無法泄漏以流動至后端側(cè)并且可以受到前述的影響。
但是，該實施例的電熱塞1000中，如上所述，空間H和空間J利用O形環(huán)1700被氣密性的分隔。但是，在該電熱塞1000中，即使高壓燃燒氣體已經(jīng)侵入空間H中，O形環(huán)1700可以防止其進一步侵入空間J中。結(jié)果，燃燒氣體并不到達燃燒壓力傳感器1005(即第一壓電元件1400和第二壓電元件1500)，從而可以不受任何影響的正確的探測燃燒壓力。
這里將要描述一種用于制造根據(jù)實施例1的電熱塞1000的方法。關(guān)于制造電熱塞1000，可以根據(jù)公知的方法制造加熱器部件1100，并且其描述予以省略。
關(guān)于加熱器部件1100，后端側(cè)被壓配并且固定在加熱器固定部件1210中，并且加熱器后端部1102通過連接環(huán)1330連接至中心柱體1300的中心柱體前端部1320。然后，固定加熱器固定部件1210和殼體本體部件1220。當將中心柱體本體1301如此設(shè)置在殼體1200中時，實施例1的電熱塞1000如下進行制造。
關(guān)于制造示于圖4B的燃燒壓力傳感器1005，首先描述各個部件與中心柱體套筒1340的組裝。中心柱體套筒1340的第一圓柱部1341和第二圓柱部1343預(yù)先分別裝入絕緣管1352和絕緣管1351中(參考圖2)。所述部件組裝在跨過中心柱體套筒1340的朝外凸起1342的兩個軸向側(cè)面上。特別的，第二絕緣隔片1720、1-2電極部1641、以及第一壓電元件1400以所述的順序插入中心柱體套筒1340的第一圓柱部1341中。這里，將第一壓電元件1400設(shè)置為使其1-1表面1410指向朝外凸起1342。而且，第三絕緣隔片1730、2-2電極部1633、以及第二壓電元件1500以所述的順序插入中心柱體套筒1340的第二圓柱部1343中。將第二壓電元件1500設(shè)置為使其2-2表面1520指向朝外凸起1342。然后，將1-1電極部1631或者2-2電極部1633的另一端插入第一圓柱部1341中，并且將2-1電極部1643或者1-2電極部1641的另一端插入第二電極部1343中。最后，通過將第一絕緣隔片1710插入第一圓柱部1341并且將第四絕緣隔片1740插入第二圓柱部1343而完成中心柱體套筒1340與各個部件的組裝。
然后，將其后端部從殼體本體后端部1223突出的中心柱體本體1301從前端側(cè)插入中心柱體套筒1340中，使得第四絕緣隔片1740與殼體本體后端部1223形成鄰靠。而且，中心柱體套筒1340的第一圓柱部1341向后端側(cè)部分地突出，傳感器端帽1230受到預(yù)定推力的作用而沿著軸向方向從后端側(cè)被推向前端側(cè)。保持所述的推力，將傳感器蓋帽1230的環(huán)形部1233以及殼體本體后端部1223的后端側(cè)的外周面使用YAG激光沿著整個周面進行激光焊接，由此形成后端側(cè)第一焊接部1225。因此，在該燃燒壓力傳感器1005中，壓縮載荷總是沿著軸向施加給第一壓電元件1400和第二壓電元件1500(參考圖2)。
之后，對中心柱體套筒1340和中心柱體本體1301之間的邊界部沿著整個周面進行電弧焊接。因此，在L2部分，中心柱體套筒1340固定并且集成到中心柱體本體1301上。
然后，導線1610和1620被分別點焊到第一電極部件1630和第二電極部件1640的第一和第二連接部1632和1642上，如圖4B所示。而且，從后端側(cè)放置封閉部件1010并且利用激光焊接將其沿著整個周面焊接到殼體本體部件1220上，由此形成后端側(cè)第二焊接部1226(參考圖2)。之后，傳感器蓋帽1230的后端側(cè)和封閉部件1010的內(nèi)部被樹脂填充，并且該樹脂被硬化以形成密封樹脂1040。最后，中心柱體本體1301的外螺紋部1203被擰入中心柱體后端部1310的內(nèi)螺紋部1311中，并且中心柱體本體1301和中心柱體后端部1310相互嵌塞并且連接以制成電熱塞1000。
〔變型1〕下面，參考圖16描述實施例1的第一變型。前述實施例1使用具有由非金屬加熱元件制成的加熱器加熱部1110的加熱器部件1100，即所稱的陶瓷加熱器。相反，變型1的電熱塞5000其不同之處在于其使用具有由金屬加熱元件制成的加熱器部件5101的罩體部件5100。因此，僅對不同的部分進行描述，而省略對于相似部分的描述。
圖16為電熱塞5000的前端部的放大截面。該電熱塞5000設(shè)置有沿著軸向延伸的圓柱形殼體5200；固定在殼體5200中的中心柱體5300；以及將線圈形狀的加熱器部件5101固定在其中并且使其前端(或圖16中的下端)以基本為半球形的形狀進行封閉的罩體部件5100。
加熱器部件5101為由鐵鉻合金或者鈷鎳合金制成的金屬線并且通過將其圍繞絕緣桿5102進行卷繞而形成，如圖16所示。該加熱器部件5101使其一端焊接在罩體部件5100的前端側(cè)(位于圖中的下側(cè))。其另一端纏繞在中心柱體5300的中心柱體前端部5301上從而其能夠與中心柱體5300導電。
因此，通過在罩體部件5100以及固定罩體部件5100的殼體5200和中心柱體5300之間施加電壓，向加熱器部件5101供給電流以使其被加熱。加熱器部件5101和中心柱體5300的中心柱體前端部5301與絕緣填料粉末5103一起設(shè)置在罩體部件5100中。絕緣填料粉末5103被密實的充滿，從而加熱器部件5101和中心柱體5300以及罩體部件5100機械的一體的連接。為了避免絕緣填料粉末5103泄漏，在罩體部件5100的后端側(cè)(位于圖中的上側(cè))上，在罩體部件5100和中心柱體5300之間夾入橡膠填充物5105。
該罩體部件5100由不銹鋼制造并且固定使得其前端從殼體前端部5201向前端側(cè)突出，從而其外周面和殼體5200的殼體前端部5201的內(nèi)周面在罩體后端部5104中形成緊密接觸。更具體的，通過將罩體部件5100壓配在殼體前端部5201中，罩體部件5100在殼體前端部5201中被氣密性的固定。即使當將該電熱塞5000安裝在內(nèi)燃機中時，高壓燃燒氣體并不侵入殼體5200中。
殼體5200的軸向前端附近形成為具有匯聚錐形表面的密封部5204。當將該電熱塞5000安裝在內(nèi)燃機100中時，與實施例1的電熱塞1000中的密封部1204一樣，密封部5204鄰靠安裝孔101的安裝面103(參考圖3A和3B)，由此在殼體5200和安裝孔101之間保持氣密性。
在內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)而使得燃燒壓力升高、從而罩體部件5100受到指向軸向后端側(cè)的作用力的情形中，從外螺紋部(參考圖1A)至密封部5204的殼體5200的部分稍稍的收縮，并且罩體部件5100、加熱器部件5101和中心柱體5300朝向軸向后端側(cè)稍微移位。當中心柱體5300如此相對殼體5200移位至軸向后端側(cè)時，與實施例1的電熱塞1000中相同，燃燒壓力傳感器1005(即第一壓電元件1400和第二壓電元件1500)相應(yīng)于中心柱體5300的位移而產(chǎn)生電荷。因此，電熱塞5000也能夠探測內(nèi)燃機的燃燒壓力的變化。
該電熱塞5000也使用燃燒壓力傳感器1005，其以類似于實施例1的構(gòu)造設(shè)置在殼體5200的后端側(cè)上。因此，與實施例1相似，能夠有效的使得輸出高達使用一個單獨元件的情形的輸出的約兩倍，以便抑制由于殼體5200的緊固扭矩而引起的燃燒壓力傳感器的敏感度的變化，并且抑制由伴隨溫度變化的電荷積累效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷量，以便由此抑制由于溫度變化而產(chǎn)生的輸出偏移。
〔變型2〕現(xiàn)在參考圖17描述實施例1的第二變型。在前述的實施例1中，燃燒壓力傳感器1005使用環(huán)形的第一和第二壓電元件1400和1500，它們沿著極化方向PLT被極化，所述極化方向PLT平行于沿著軸線AX的軸向方向AXT。
在另一方面，變型2的電熱塞2000除了其燃燒壓力傳感器2005使用第一和第二壓電元件2400和2500之外是基本類似的，所述壓電元件沿著垂直于軸線AX的徑向方向被極化。因此，僅對不同的部分進行描述，而省略對于相似部分的描述。
圖17是用于解釋電熱塞2000的燃燒壓力傳感器2005的行為的示意圖，同時局部的簡化了燃燒壓力傳感器2005的縱向截面。
在該燃燒壓力傳感器2005中，第一絕緣隔片1710、第一壓電元件2400、第二絕緣隔片1720、朝外凸起1342、第三絕緣隔片1730、第二壓電元件2500以及絕緣隔片1740以所述的順序夾緊在朝內(nèi)凸起1231和相對部1221之間。結(jié)果，沿著軸向AXT的壓縮預(yù)載荷PL施加在第一壓電元件2400和第二壓電元件2500上。
這里，第一壓電元件2400如此被極化，使其極化方向PLT垂直于軸線AX沿著徑向指向外(即在圖17中向右)。在另一方面，第二壓電元件2500被如此極化，使其極化方向PLT垂直于軸線AX沿著徑向指向內(nèi)(即在圖17中向左)。而且，通過如此進行極化，當壓縮載荷沿著軸向方向施加到第一壓電元件2400上時，在形成在其第一內(nèi)周面2410上的第一內(nèi)周面電極2631上產(chǎn)生正電荷，并且在形成在其第一外周面2420上的第一外周面電極2641上產(chǎn)生負電荷。另一方面，當壓縮載荷沿著軸向方向施加到第二壓電元件2500上時，在形成在其內(nèi)周面2510上的第二內(nèi)周面電極2633上產(chǎn)生正電荷，并且在形成在其第二外周面2520上的第二外周面電極2643上產(chǎn)生負電荷。
在第一和第二內(nèi)周面電極2631和2633以及中心柱體1300(或者中心柱體套筒1340)之間，插入絕緣管2351和2353，其由絕緣樹脂制成，由此將所述部件予以絕緣。
當由于內(nèi)燃機100的燃燒室102中的燃燒壓力升高而使得中心柱體1300的中心柱體本體1301和中心柱體套筒1340相對于殼體1200朝向后端側(cè)移位時，中心柱體套筒1340的朝外凸起1342也朝向后端側(cè)移位。因此，不僅已經(jīng)施加的預(yù)載荷PL，由于朝外凸起1342的位移而產(chǎn)生的壓應(yīng)力CF也進一步施加給第一壓電元件2400，從而施加給第一壓電元件2400的軸向壓縮載荷增加。相反，在第二壓電元件2500中，施加給第二壓電元件2500的軸向壓縮載荷由于朝外凸起1342的位移而被降至低于預(yù)載荷PL。
這里考慮在第一和第二壓電元件2400和2500的各個表面(即第一內(nèi)周面2410等)上產(chǎn)生的電荷。在燃燒壓力升高以使得中心柱體1300朝向后端側(cè)移位從而施加給第一壓電元件2400的壓縮載荷增加的情形下，在第一壓電元件2400的第一內(nèi)周面2410(或者第一內(nèi)周面電極2631)上產(chǎn)生正電荷Q11，并且在第一外周面2420(或者第一外周面電極2641)上產(chǎn)生負電荷Q12。
在另一方面，在第二壓電元件2500中，當燃燒壓力升高以使得中心柱體1300朝向后端側(cè)移位時，施加給第二壓電元件2500的壓縮載荷增加。結(jié)果，在第二內(nèi)周面(或者第二內(nèi)周面電極2633)上產(chǎn)生正電荷Q22，并且在第二外周面(或者第二外周面電極2643)上產(chǎn)生負電荷Q21。
將如此產(chǎn)生的正電荷Q11和Q22累加并且通過導線2610輸送至外部，并且將負電荷Q12和Q21累加并且通過導線2620輸送至外部。因此，該燃燒壓力傳感器2005也能產(chǎn)生高達約為在其中只使用一個壓電元件的情形下的輸出的兩倍的輸出(或者電荷)。
在另一方面，在通過伴隨溫度變化的電荷積累效應(yīng)而在第一和第二壓電元件2400和2500中產(chǎn)生電荷的情形下，如與在實施例1中相同，所產(chǎn)生的電荷相互中和，因為使用的壓電元件具有反向的極化方向，從而由于溫度變化的影響可以被降低。
同樣在實施例2的電熱塞2000中，與在實施例1中相同，由于在安裝時緊固扭矩的量值而對傳感器敏感度的影響可被減輕。
不同于前述的實施例，在變型2中，第一和第二電極部件1630和1640(或者1-1電極部1631等)并不插入到第一和第二壓電元件2400和2500和各個絕緣隔片1710、1720、1730和1740之間。不設(shè)置上述的這些部件可以帶來如下優(yōu)點，即有可能避免剛度的降低，否則這種情況可能由于存在這些電極部件或者存在它們的邊界而產(chǎn)生。
〔實施例2〕下面，參考圖18和圖20描述本發(fā)明的第二實例。在根據(jù)實施例1的前述的電熱塞1000中，在第一和第二壓電元件1400和1500的兩個表面上產(chǎn)生的電荷在與殼體1200等相絕緣的情況下通過導線1610和1620被輸送至外部。因此，能夠穩(wěn)定的獲得燃燒壓力傳感器1005的輸出，而無論殼體1200的地電平的變動如何。
在另一方面，根據(jù)實施例2的電熱塞6000在如下方面是相同的，即其使用第一和第二壓電元件1400和1500，并且燃燒壓力傳感器如此構(gòu)造以便當中心柱體1300朝向后端側(cè)移位時在第一壓電元件1400中壓縮載荷升高，而在第二壓電元件1500中壓縮載荷則降低。
然而，實施例2的不同之處在于，在第一和第二壓電元件1400和1500其中之一的兩個表面(即1-2表面和2-1表面)上產(chǎn)生的電荷通過導線被輸送至外部，而其余的兩個表面(即1-1表面和2-2表面)則與殼體形成導電并且被降低至地電平。因此，下面僅對不同于實施例1的部分進行描述，而省略或者簡化對于相似部分的描述。
如圖18所示，根據(jù)實施例2的電熱塞6000制成為具有基本相似于實施例1的電熱塞1000的形狀和構(gòu)造。但是，燃燒壓力傳感器6005的構(gòu)造稍有不同，如下所述。
更具體的，在實施例1中，第一電極部件1630的1-1電極部1631和第一絕緣隔片1710插入在第一壓電元件1400的1-1表面1410和傳感器蓋帽1230的朝內(nèi)凸起1231的前端朝內(nèi)凸起表面1234之間(參考圖2)。
而且，第二電極部件1640的2-1電極部1643和第四絕緣隔片1740插入在第二壓電元件1500的2-1表面1510和相對部1221(或者殼體本體后端部1223)的后端相對表面1222之間。
不同于實施例1，在實施例2中，第一壓電元件1400的1-1表面1410和傳感器蓋帽6230的朝內(nèi)凸起6231的前端朝內(nèi)凸起表面6234設(shè)置為直接相互接觸，如圖19所示。結(jié)果，在第一壓電元件1400的1-1表面1410上產(chǎn)生的電荷被傳導至殼體1200。
而且，將第二壓電元件1500從實施例1如此垂直的進行反轉(zhuǎn)，使得2-1表面1510設(shè)置為朝向后端側(cè)(位于圖18的上側(cè))，并且2-2表面1520指向前端側(cè)(位于圖中的下側(cè))。而且，如此進行設(shè)置，使得第二壓電元件1500的2-2表面1520和相對部1221的后端相對表面1222相互間直接接觸。結(jié)果，在第二壓電元件1500的2-2表面1520上產(chǎn)生的電荷也被傳導至殼體1200。
而且，在前述的實施例1中，通過使用一個單獨的第二電極部件1640而使得兩個壓電元件的1-2表面1420和2-1表面1510設(shè)置為相互導電，該第二電極部件1640具有如此模式(參考圖7)，其中環(huán)形的1-2電極部1641和2-1電極部1643通過第二連接部1642相連接。這里，第一電極部件1630是同樣的。
相反，在實施例2中，類似形狀的兩個部件，即1-2電極部件6645和2-1電極部件6646用于形成兩個壓電元件的1-2表面1420和2-1表面1510，如圖20所示。1-2電極部件6645設(shè)置有環(huán)形的1-2電極部6641和從其沿著徑向向外延伸的第一延伸部6642。同樣的，2-1電極部件6646設(shè)置有環(huán)形的2-1電極部6643和從其沿著徑向向外延伸的第二延伸部6644。
而且，1-2電極部件6645的第一延伸部6642和2-1電極部件6646的第二延伸部6644設(shè)置為相互導電，由此構(gòu)成第二電極部件6640，并且兩個壓電元件的1-2表面1420和2-1表面1510設(shè)置為相互導電。
具體的，第二絕緣隔片1720、1-2電極部件6645的1-2電極部6641、以及第一壓電元件1400如此以所述的順序從前端側(cè)插入設(shè)置在中心柱體套筒6340的朝外凸起6342的后端側(cè)上并且用絕緣管6352覆蓋的第一圓柱部6341中，使得1-2表面可以鄰靠1-2電極部6641。而且，如前所述，設(shè)置傳感器蓋帽6230的朝內(nèi)凸起6231以使得其后端朝內(nèi)凸起表面6234在后端朝內(nèi)凸起表面6234與第一壓電元件1400的1-1表面1410形成直接接觸。
而且，第三絕緣隔片1730、2-1電極部件6646的2-1電極部6643、以及第二壓電元件1500如此從后端側(cè)插入設(shè)置在朝外凸起6342的前端側(cè)上并且用絕緣管6351覆蓋的第二圓柱部6343中，使得2-1表面1510可以鄰靠2-1電極部6643。而且，如前所述，殼體本體部件1220的相對部1221在前端相對表面1222與第二壓電元件1500的2-2表面1520形成直接接觸。
在封閉部件6010的隆起部6011中，從2-2電極部6643延伸的2-1電極部件6646的第二延伸部6644在中間部朝向后端側(cè)折疊。同樣的，從1-2電極部6641延伸的1-2電極部件6645的第一延伸部6642在中間部朝向后端側(cè)折疊。而且，第一延伸部6642和第二延伸部6644通過點焊在其交迭部分集成為一體。而且，在該后端側(cè)上，電纜6650的導線6610通過點焊固定在第一延伸部6642上。結(jié)果，1-2電極部件6645和2-1電極部件6646相互導電以構(gòu)成第二電極部件6640，從而在兩個壓電元件的1-2表面1420和2-1表面1510上產(chǎn)生的電荷能夠一起被輸送至外部。
而且，如在實施例1中一樣，第一壓電元件1400和第二壓電元件1500被單獨地施加預(yù)載荷。更具體的，如在實施例1中一樣，殼體本體部件1220和傳感器蓋帽6230的環(huán)形部6233在施加預(yù)載荷的狀態(tài)下通過激光焊接固定在后端側(cè)第一焊接部6225處。而且，中心柱體套筒6340在位于第一圓柱部6341上的后端上的L2部分處電弧焊接并且集成到中心柱體本體1301。而且，通過從后端側(cè)利用封閉部件6010覆蓋殼體本體部件1220并且通過將封閉部件6010以及殼體本體部件1220沿著整個周面進行激光焊接而形成后端側(cè)第二焊接部6226。而且，如在實施例1中一樣，在封閉部件6010中填充樹脂6040以保護燃燒壓力傳感器6005使之不受水分和油液的侵蝕。
當通過運轉(zhuǎn)內(nèi)燃機以產(chǎn)生燃燒壓力從而實施例2的電熱塞6000的中心柱體1300沿著其軸向方向發(fā)生移位時，電熱塞6000也能夠獲得燃燒壓力傳感器6005(即，第一和第二壓電元件1400和1500)的輸出。而且，如在實施例1中一樣，兩個壓電元件1400和1500的電荷被一起輸出從而能夠獲得高的輸出。而且，當中心柱體1300相對的移動至后端側(cè)時，壓縮載荷在第一壓電元件1400中增加并且在第二壓電元件1500中降低。因此，如在實施例1中一樣，有可能抑制在將電熱塞6000安裝在內(nèi)燃機中時由于緊固扭矩的量值而引起的敏感度的變化。而且，在其中電熱塞6000(或者燃燒壓力傳感器6005)的溫度變化的情形下，如在實施例1中一樣，能夠抑制由于電荷積累效應(yīng)而產(chǎn)生電荷。
而且，在實施例2的電熱塞6000中，不同于實施例1的電熱塞電熱塞1000，第一壓電元件1400的1-1表面和第二壓電元件1500的2-2表面與殼體1200導電。因此，單獨的導線6610足以形成燃燒壓力傳感器6005的輸出。而且，燃燒壓力傳感器6005的構(gòu)造比實施例1的燃燒壓力傳感器1005(參考圖2)的構(gòu)造更為簡單，從而減少了部件的數(shù)目并且有利于進行組裝。因此，如果采用正確的考慮到殼體1200的地電平的變動的探測方法，所使用的電熱塞6000比實施例1的電熱塞1000在結(jié)構(gòu)上制造的更為簡單并且更加低廉。
而且，在實施例1中，需要將第二電極部件1640的1-2電極部1641插入中心柱體套筒1340的第一圓柱部1341中并且將2-1電極部1643插入第二圓柱部1343中。因此，第二電極部件1640的第二連接部1642不能保持在足以在組裝之后將兩個壓電元件1400和1500的1-2表面1420和2-1表面1510相連接的長度內(nèi)，而是必須具有足以組裝第二電極部件1640的長度。對于第一電極部件1630的第一連接部1632情況也是如此。
但是，如果第二連接部1642被如此拉長，在組裝之后，其將變得沿縱向過長，并且該縱向過長部分可以與同樣具有過長的長度的第一連接部1632或朝外凸起1720或者封閉部件1010形成短路。而且，在組裝電熱塞1000時，需要考慮第一和第二電極部件1230和1240的組裝次序，并且組裝本身是困難的。
相反，在實施例2的電熱塞6000中，在實施例1的電熱塞1000中使用的第二電極部件1640被1-2電極部件6645和2-1電極部件6646這樣兩個部件所代替，由此構(gòu)成第二電極部件6647。因此，1-2電極部6641和2-1電極部6643能夠容易的插入中心柱體套筒6340的第一圓柱部6341和第二圓柱部6343中。而且，第一和第二壓電元件1400和1500等以及傳感器蓋帽6230可以被層疊并且焊接，并且第一和第二延伸部6642和6644也可以在預(yù)定的位置被折疊并且互相焊接到一起。而且，可以將導線6610進行焊接。因此，在組裝之后構(gòu)成第二連接部6647的第一和第二延伸部6642和6644能夠被適當?shù)恼{(diào)整至適當?shù)拈L度，由此降低與朝外凸起6342、封閉部件6010等形成短路的可能性。
雖然已經(jīng)結(jié)合實施例1和2以及變型1和2描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不應(yīng)局限于這些實例等，而是在不背離其主旨的情況下，能夠自然的進行適當?shù)男薷摹?br> 例如，在實施例1中，第一壓電元件1400和第二壓電元件1500設(shè)置在中心柱體套筒1340的朝外凸起1342的兩側(cè)上(即，在前端側(cè)和后端側(cè)上，如位于圖中的上側(cè)和下側(cè))，并且通過第一絕緣隔片1710等從其前端側(cè)和后端側(cè)被夾在殼體本體部件1220的相對部1221和傳感器蓋帽1230的朝內(nèi)凸起1231之間。
然而，根據(jù)中心柱體和殼體之間的相對位移，施加給壓縮預(yù)載荷的壓縮作用力可以被施加至第一壓電元件或者第二壓電元件，從而用于降低壓縮預(yù)載荷的作用力可以施加給二者中的任一個。因此，例如可以實現(xiàn)另一種結(jié)構(gòu)，從而第一和第二壓電元件設(shè)置在形成在殼體內(nèi)的朝內(nèi)凸起的兩側(cè)(即在前端側(cè)和后端側(cè)上)上并且從前端側(cè)向后端側(cè)夾在形成在中心柱體上的兩個朝外凸起之間。
而且，通過從1-2電極部件6645和2-1電極部件6646獲取兩個壓電元件1400和1500的1-2表面1420和2-1表面1510的電荷以對實施例2進行示例。但是，與使用在實施例2中的1-2電極部件6645和2-1電極部件6646的形狀相同的電極部件也可以用于取代實施例1中的第一電極部件1630和第二電極部件1640。同樣的在此情形下，能夠有助于第一和第二電極部件的組裝并且適當?shù)乇苊饫缬捎谠诮M裝之后由第一和第二連接部的過長的長度所引起的短路等缺點。
而且，在實施例2中，兩個壓電元件1400和1500的1-1表面1410和2-2表面與殼體導電。但是，還可以改變該構(gòu)造，從而第一和第二壓電元件1400和1500被垂直的反轉(zhuǎn)，并且從而1-2表面1420和2-1表面1510與殼體導電。在另一個變型中，殼體的朝內(nèi)凸起在其前端側(cè)和后端側(cè)上設(shè)置有多個第一壓電元件，并且這些壓電元件夾在中心柱體的兩個朝外凸起之間。而且，1-1表面和2-2表面或者1-2表面和2-1表面可以與殼體導電。
在另一方面，實施例2構(gòu)成為直接連接第一壓電元件1400的第一表面1410和朝內(nèi)凸起6231的前端朝內(nèi)凸起表面6234。但是，還可以在其中插入導電(或者金屬)環(huán)。這種修改是更加優(yōu)選的，因為壓應(yīng)力能夠均勻的施加給第一壓電元件1400。
而且，在實施例2中，中心柱體套筒6340的朝外凸起6342和第二連接部6647(或者第二延伸部6644)相互間稍微間隔，如圖19所示。但是，為了確保在它們之間的絕緣性，可以構(gòu)造另一種變型，從而使得第二延伸部6644在所需的部分上用絕緣管(或者絕緣熱縮管)進行覆蓋，或者從而使得朝外凸起6342在其外周面上用絕緣管覆蓋。
而且進一步的，通過使用兩個壓電元件構(gòu)造實施例1、2等。但是，可以構(gòu)造另一種變型，從而多個或者四個壓電元件成對的使用。
本發(fā)明基于2004年8月5日提交的日本專利申請JP 2004-229525、2005年3月25日提交的日本專利申請JP 2005-89525、以及2005年6月27日提交的日本專利申請JP 2005-187099，其全部內(nèi)容如同對其進行詳細說明一樣結(jié)合在此以作參考。
權(quán)利要求
1.一種電熱塞，其包括圓柱形殼體；加熱器部件，固定在所述殼體中以用于在通電時產(chǎn)生熱量；導電中心柱體，插入所述殼體中并且與所述加熱器部件導電，以用于根據(jù)內(nèi)燃機的燃燒壓力的變化而在沿著所述殼體的軸線的軸向方向中相對于所述殼體被移位；第一壓電元件，用于響應(yīng)施加給所述第一壓電元件的應(yīng)力的變化而產(chǎn)生電荷，所述第一壓電元件具有當所述第一壓電元件沿著軸向被壓縮時用于產(chǎn)生正電荷的第一正表面以及用于產(chǎn)生負電荷的第一負表面；以及第二壓電元件，用于響應(yīng)施加給所述第二壓電元件的應(yīng)力的變化而產(chǎn)生電荷，所述第二壓電元件具有當所述第二壓電元件沿著軸向被壓縮時用于產(chǎn)生正電荷的第二正表面以及用于產(chǎn)生負電荷的第二負表面；其中，所述第一壓電元件和所述第二壓電元件的每一個均受到將其沿著所述軸向進行壓縮的預(yù)載荷的作用，并且如此進行設(shè)置，從而當所述中心柱體移位至后端側(cè)時，施加給所述第一壓電元件和所述第二壓電元件的其中一個以用于將其沿著所述軸向進行壓縮的載荷增加，而施加給另一個以用于將其沿著所述軸向進行壓縮的載荷則降低。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電熱塞，其中，所述第一壓電元件沿著所述軸向被極化，所述第一正表面和所述第一負表面分別為垂直于所述軸線的1-1表面和1-2表面，所述第二壓電元件沿著所述軸向被極化，并且所述第二正表面和所述第二負表面分別為垂直于所述軸線的2-1表面和2-2表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電熱塞，包括所述加熱器部件；所述殼體，具有設(shè)置在軸向方向的最前端側(cè)上的殼體前端部；設(shè)置在所述軸向方向的最后端側(cè)上的殼體后端部；設(shè)置在所述殼體前端部和所述殼體后端部之間以用于將所述殼體擰入內(nèi)燃機的安裝孔內(nèi)的外螺紋部；設(shè)置在所述殼體前端部和所述外螺紋部之間并且受壓從而與所述安裝孔中的一個部分形成直接或者間接接觸以便在所述殼體和所述安裝孔之間保持氣密性的密封部；以及沿著所述軸向設(shè)置在所述外螺紋部的前端側(cè)上的加熱器固定部，通過所述擰緊操作將所述殼體安裝在所述內(nèi)燃機中，從而將所述殼體前端部設(shè)置在所述內(nèi)燃機的燃燒室側(cè)；所述中心柱體，具有設(shè)置在所述軸向后端側(cè)上的中心柱體后端部；以及設(shè)置在所述軸向前端側(cè)上的中心柱體前端部，所述中心柱體容納在所述殼體中，將其如此設(shè)置從而所述中心柱體后端部從所述殼體后端部突出，在所述中心柱體前端部與所述加熱器部件導電，并且直接或者間接并且機械地牢固連接至所述加熱器部件；第一壓電元件，其沿著所述軸向被極化，用于響應(yīng)施加給所述第一壓電元件的應(yīng)力的變化而產(chǎn)生電荷，并且具有1表面和1-2表面，其垂直于所述軸線，用于當所述第一壓電元件沿著所述軸向被壓縮時在所述1-1表面上產(chǎn)生正電荷并且在所述1-2表面上產(chǎn)生負電荷；以及第二壓電元件，其沿著所述軸向被極化，用于響應(yīng)施加給所述第二壓電元件的應(yīng)力的變化而產(chǎn)生電荷，并且具有1表面和2-2表面，其垂直于所述軸線，用于當所述第二壓電元件沿著所述軸向被壓縮時在所述2-1表面上產(chǎn)生正電荷并且在所述2-2表面上產(chǎn)生負電荷，其中，所述第一壓電元件和所述第二壓電元件在與所述殼體的殼體后端部和所述中心柱體直接或者間接接合時沿著所述軸向被夾住。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的電熱塞，包括所述加熱器部件；所述殼體，具有設(shè)置在軸向方向的最前端側(cè)上的殼體前端部；設(shè)置在所述軸向方向的最后端側(cè)上的殼體后端部，并且具有沿著徑向向內(nèi)突出并且具有指向所述軸向前端側(cè)的前端朝內(nèi)凸起表面的朝內(nèi)凸起，和設(shè)置在所述朝內(nèi)凸起的所述軸向前端側(cè)上并且具有與所述前端朝內(nèi)凸起表面相對的后端相對表面的相對部；設(shè)置在所述殼體前端部和所述殼體后端部之間以用于將所述殼體擰入內(nèi)燃機的安裝孔內(nèi)的外螺紋部；設(shè)置在所述殼體前端部和所述外螺紋部之間并且受壓從而與所述安裝孔中的預(yù)定部分形成直接或者間接接觸以便在所述殼體和所述安裝孔之間保持氣密性的密封部；以及沿著所述軸向設(shè)置在所述外螺紋部的前端側(cè)上的加熱器固定部，通過所述擰緊操作將所述殼體安裝在所述內(nèi)燃機中，從而將所述殼體前端部設(shè)置在所述內(nèi)燃機的燃燒室側(cè)；所述中心柱體，具有設(shè)置在所述軸向后端側(cè)上的中心柱體后端部；設(shè)置在所述軸向前端側(cè)上的中心柱體前端部；以及設(shè)置在所述中心柱體后端部和所述中心柱體前端部之間并且沿著徑向向外突出的朝外凸起，所述朝外凸起具有指向軸向后端側(cè)的后端朝外凸起表面以及指向軸向前端側(cè)的前端朝外凸起表面，所述中心柱體容納在所述殼體中，將其如此設(shè)置從而所述中心柱體后端部從所述殼體后端部突出，在所述中心柱體前端部與所述加熱器部件導電，并且直接或者間接并且機械地牢固連接至所述加熱器部件；第一壓電元件，其夾在所述殼體的所述朝內(nèi)凸起的所述前端朝內(nèi)凸起表面和所述朝外凸起的所述后端朝外凸起表面之間，并且沿著所述軸向被極化，用于響應(yīng)施加給所述第一壓電元件的應(yīng)力的變化而產(chǎn)生電荷，并且具有1表面和1-2表面，其垂直于所述軸線，用于當所述第一壓電元件沿著所述軸向被壓縮時在所述1-1表面上產(chǎn)生正電荷并且在所述1-2表面上產(chǎn)生負電荷；以及第二壓電元件，其夾在所述殼體的所述相對部的所述后端相對表面和所述朝外凸起的所述前端朝外凸起表面之間，并且沿著所述軸向被極化，用于響應(yīng)施加給所述第二壓電元件的應(yīng)力的變化而產(chǎn)生電荷，并且具有1表面和2-2表面，其垂直于所述軸線，用于當所述第二壓電元件沿著所述軸向被壓縮時在所述2-1表面上產(chǎn)生正電荷并且在所述2-2表面上產(chǎn)生負電荷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的電熱塞，其中，所述第一壓電元件和所述第二壓電元件為具有彼此相同的特性的壓電元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的電熱塞，還包括如下部件中的至少一個第一導電通路部件，用于使得所述第一壓電元件的1-1表面和所述第二壓電元件的2-2表面相互導電；以及第二導電通路部件，用于使得所述第一壓電元件的1-2表面和所述第二壓電元件的2-1表面導電，其中，所述第一導電通路部件和所述第二導電通路部件的每一個均具有橫跨在導電的兩個表面之間的橋接部，其位于所述兩個表面的徑向外側(cè)上，用于使得所述兩個表面導電。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的電熱塞，其中，所述第一導電通路部件和所述第二導電通路部件的每一個均具有第一部件，具有鄰靠通過其導電的兩個表面中的一個的第一表面鄰接部，和第一橋接部形成部，從所述第一表面鄰接部沿徑向向外延伸以用于形成所述橋接部的至少一部分，和第二部件，具有鄰靠通過其導電的兩個表面的另一個的第二表面鄰接部，以及第二橋接部形成部，從所述第二表面鄰接部沿徑向向外延伸從而與所述第一橋接部形成部一起形成所述橋接部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的電熱塞，其中，所述第一壓電元件和所述第二壓電元件與所述中心柱體和所述殼體絕緣。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的電熱塞，其中，在所述第一壓電元件的1-1表面和所述第二壓電元件的2-2表面、以及所述第一壓電元件的1-2表面和所述第二壓電元件的2-1表面的其中一對的兩個表面上所產(chǎn)生的電荷與所述中心柱體和所述殼體絕緣的輸送至外部，并且其中在另一對的兩個表面上所產(chǎn)生的電荷通過所述殼體輸送至外部。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的電熱塞，其中，所述殼體還具有設(shè)置在所述軸向方向的最前端側(cè)上的殼體前端部；設(shè)置在所述軸向方向的最后端側(cè)上的殼體后端部；設(shè)置在所述殼體前端部和所述殼體后端部之間以用于將所述殼體擰入內(nèi)燃機的安裝孔內(nèi)的外螺紋部；以及設(shè)置在所述殼體后端部和所述外螺紋部之間以用于在所述擰緊操作中與工具相接合的工具接合部，并且其中所述第一壓電元件和所述第二壓電元件設(shè)置在所述殼體后端部中。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的電熱塞，其中，利用樹脂將所述殼體在其后端側(cè)上密封。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的電熱塞，還包括使得所述中心柱體插入其中的環(huán)形密封部件，其中，將所述密封部件設(shè)置在所述第一壓電元件和所述第二壓電元件的沿著所述軸向觀察的前端側(cè)上，從而使得比所述密封部件更加靠近所述第一壓電元件和所述第二壓電元件側(cè)的位于所述中心柱體的外側(cè)面和所述殼體的內(nèi)側(cè)面之間的空間相對位于所述密封部件的前端側(cè)上的空間保持氣密性。
全文摘要
一種電熱塞，包括圓柱形殼體；如在此限定的加熱器部件；如在此限定的導電中心柱體；如在此限定的第一壓電元件；和如在此限定的第二壓電元件；其中，所述第一壓電元件和所述第二壓電元件的每一個均受到將其沿著所述軸向進行壓縮的預(yù)載荷的作用，并且如此進行設(shè)置，從而當所述中心柱體移位至后端側(cè)時，施加給所述第一壓電元件和所述第二壓電元件的其中一個以用于將其沿著所述軸向進行壓縮的載荷增加，而施加給另一個以用于將其沿著所述軸向進行壓縮的載荷則降低。
文檔編號F02P19/00GK1734076SQ20051008937
公開日2006年2月15日 申請日期2005年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月5日
發(fā)明者山田達范, 山田裕一, 岡崎浩二, 松井正好, 尾關(guān)啟治, 鈴木隆博 申請人:日本特殊陶業(yè)株式會社