DE102004044727A1 - Pressure-measuring glow plug for diesel engine, has heating rod arranged in plug body to slide in axial direction relative to plug body, where seal in form of bellows-shaped component is provided between heating rod and plug body - Google Patents

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Abstract

The plug has a plug body inserted into a cylinder of a diesel engine. A heating rod (1) displaceably arranged in the plug body slides in an axial direction in response to the plug body. A pressure sensor (7) is arranged between the heating rod and the plug body under an initial tension. A seal in form of a bellows-shaped component (2) is provided between the heating rod and the plug body.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckmessglühkerze für einen Dieselmotor nach Patentanspruch 1 der deutschen Patentanmeldung 103 43 521.2-23.The The invention relates to a Druckmessglühkerze for a diesel engine according to claim 1 of the German patent application 103 43 521.2-23.

Bei einer derartigen Druckmessglühkerze wird der Verbrennungsdruck direkt über den Heizstab auf den Drucksensor übertragen, ohne dass die Geometrie und die Festigkeit des Kerzenkörpers einen Einfluss haben oder eingebunden sind. Dabei werden alle üblichen Funktionen der Glühkerze beibehalten.at Such a Druckmessglühkerze is the combustion pressure directly over transfer the heating element to the pressure sensor without affecting the geometry and the strength of the candle body have an influence or are involved. Here are all the usual Functions of the glow plug maintained.

Vorzugsweise wird bei einer solchen Druckmessglühkerze eine Abdichtung zwischen dem Heizstab und dem Kerzenkörper vorgesehen, die aus einer Metallmembran oder aus einer Elastomerdichtung gebildet ist.Preferably is a seal between such a Meßmessglühkerze the heating element and the candle body provided, consisting of a metal diaphragm or an elastomeric seal is formed.

Eine Metallmembran als Dichtung hat jedoch den Nachteil einer steifen Federkennlinie und eines geringen Federweges, was zu einer Bauteilbelastung führt. Eine Elastomerdichtung ist andererseits temperaturempfindlich.A Metal membrane as a seal, however, has the disadvantage of a stiff Spring characteristic and a short spring travel, which leads to a component load. A Elastomeric gasket, on the other hand, is temperature sensitive.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist bei der Druckmessglühkerze der eingangs genannten Art zwischen dem Heizstab und dem Kerzenkörper eine Dichtung in Form eines faltenbalgartigen Bauteils vorgesehen.According to the present Invention is in the Druckmessglühkerze of the aforementioned type between the heating element and the plug body, a seal in the form a bellows-like component provided.

Eine faltenbalgartige Dichtung hat den Vorteil, dass eine absolute Dichtheit der Druckmessglühkerze im Bereich des Heizstabes zum Kerzenkörper gegenüber dem anliegenden Verbrennungsdruck gewährleistet ist.A Bellows-like seal has the advantage that an absolute tightness the pressure measuring glow plug in the region of the heating element to the plug body against the applied combustion pressure guaranteed is.

Durch die Anzahl und Form der Falten des faltenbalgartigen Bauteils kann darüber hinaus die Federlinie beeinflusst, das heißt in der gewünschten Weise gewählt werden.By the number and shape of the folds of the bellows-like component can about that In addition, the spring line influenced, that is in the desired manner chosen become.

Auf Grund des mehrlagigen Aufbaus des faltenbalgartigen Bauteils kann eine kleine Federrate und die geforderte Druckbelastung gewährleistet werden.On Reason for the multilayer construction of the bellows-like component can a small spring rate and the required pressure load can be guaranteed.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass Einflüsse auf den Drucksensor infolge einer thermischen Belastung beim Glühbetrieb und bei den verschiedenen Motorlastzuständen minimal sind.One Another advantage is the fact that influences on the pressure sensor due a thermal load during annealing and at the various Engine load conditions are minimal.

Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Druckmessglühkerze sind Gegenstand der Ansprüche 2 und 3.Especially preferred embodiments and further developments of Druckmessglühkerze invention are Subject of the claims 2 and 3.

Im Folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnungen ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigenin the The following is based on the accompanying drawings a particularly preferred embodiment closer to the invention described. Show it

1 eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Druckmessglühkerze für einen Dieselmotor und 1 a sectional view of the embodiment of the invention Druckmessglühkerze for a diesel engine and

2 eine vergrößerte Schnittansicht des Bereichs der in 1 dargestellten Druckmessglühkerze, in dem das faltenbalgartige Bauteil als Dichtung eingesetzt ist. 2 an enlarged sectional view of the area of in 1 illustrated Druckmessglühkerze in which the bellows-like component is used as a seal.

Wie es in 1 dargestellt ist, besteht eine Druckmessglühkerze für einen Dieselmotor im Wesentlichen aus einem Kerzenkörper 3, 4, einem Heizstab 1 mit metallischem oder kerami schen Aufbau, der in axialer Richtung relativ zum Kerzenkörper 3, 4 gleitend verschiebbar im Kerzenkörper angeordnet ist, einem Drucksensor 7, der eventuell unter einer Vorspannung mittels einer Sensoreinheit 5 zwischen dem Heizstab 1 und dem Kerzenkörper 3, 4 angeordnet ist und durch den im Brennraum des Zylinders herrschenden Druck beaufschlagt wird, wobei der Heizstab 1 den Druck im Brennraum des Zylinders auf den Drucksensor 7 überträgt.As it is in 1 is shown, a Druckmessglühkerze for a diesel engine consists essentially of a plug body 3 . 4 , a heating rod 1 with metallic or Kerami's structure, in the axial direction relative to the plug body 3 . 4 slidably disposed in the plug body, a pressure sensor 7 which may be biased by a sensor unit 5 between the heating element 1 and the candle body 3 . 4 is arranged and is acted upon by the pressure prevailing in the combustion chamber of the cylinder pressure, wherein the heating element 1 the pressure in the combustion chamber of the cylinder on the pressure sensor 7 transfers.

Der Heizstab 1 ist in axialer Richtung relativ zum Kerzenkörper 3, 4 gleitend verschiebbar angeordnet, derart, dass der Druck im Brennraum zu einer axialen Bewegung des Heizstabes 1 relativ zum Kerzenkörper 3, 4 führt, durch die der Drucksensor 7 mit einer Kraft beaufschlagt wird.The heating rod 1 is in the axial direction relative to the plug body 3 . 4 slidably disposed, such that the pressure in the combustion chamber to an axial movement of the heating element 1 relative to the candle body 3 . 4 leads, through which the pressure sensor 7 is applied with a force.

Wie es in 1 und insbesondere in 2 dargestellt ist, ist der Heizstab 1 über ein Verlängungsrohr mit dem Drucksensor 7 und einem Faltenbalg 2 mechanisch fest verbunden, der als Dichtungselement zwischen dem Heizstab 1 und dem Glühkerzenkörper 3, 4 angeordnet ist und gewährleistet, dass der Heizstab 1 sich reibungsfrei im Kerzenkörper 3, 4 in axialer Richtung bewegen kann.As it is in 1 and in particular in 2 is shown, is the heating element 1 via an extension tube with the pressure sensor 7 and a bellows 2 mechanically firmly connected, as a sealing element between the heating element 1 and the glow plug body 3 . 4 is arranged and ensures that the heating element 1 frictionless in the candle body 3 . 4 can move in the axial direction.

Wie es in 2 dargestellt ist, ist der Faltenbalg 2, der vorzugsweise aus einem Metallmaterial besteht, mit dem Heizstab 1 mechanisch beispielsweise dadurch verbunden, dass an der Stirnseite vom zylindrischen Teil des Faltenbalgs 2 zum Heizstab 1 hin eine radial umlaufende Kehlnaht oder im zylindrischen Teil des Faltenbalgs 2 eine radial umlaufende Durchschweißung vorgesehen ist. Die Verbindung kann in diesem Bereich zum Heizstab auch durch Laserschweißen, Crimpen, Rundhämmern, Löten, Aufpressen usw. erzielt werden.As it is in 2 is shown, is the bellows 2 , which preferably consists of a metal material, with the heating element 1 mechanically connected for example by the fact that on the front side of the cylindrical part of the bellows 2 to the heating rod 1 towards a radially circumferential fillet weld or in the cylindrical part of the bellows 2 a radially encircling penetration is provided. The connection can be achieved in this area to the heating element by laser welding, crimping, swaging, soldering, pressing on, etc.

Bei dem in den Figuren dargestelltem Ausführungsbeispiel besteht der Kerzenkörper 3, 4 aus zwei Teilen, nämlich einem Körperoberteil 3 und einem Körperunterteil 4, die mechanisch miteinander verbunden sind. Der Körperunterteil 4 ist brennraumsei tig mit einem Dichtkonus versehen, über welchen die Glühkerze zum Zylinderkopf den Verbrennungsdruck abdichtet.In the embodiment shown in the figures, the plug body consists 3 . 4 out two parts, namely a body shell 3 and a body lower part 4 which are mechanically interconnected. The body lower part 4 is brennraumsei tig provided with a sealing cone over which the glow plug to the cylinder head seals the combustion pressure.

Der Faltenbalg 2 ist anschlussseitig mit dem Körperoberteil 3 mechanisch verbunden. Auch an dieser Stelle kann der Faltenbalg 2 mit einem zylindrischen Teil ausgebildet sein, der auf die Außenseite des Schaftes des Körperoberteils 3 aufgeschoben ist und mechanisch damit verbunden ist. Weitere Verbindungsmöglichkeiten sind die Gleichen wie bei der Verbindung des Faltenbalgs 2 zum Heizstab 1.The bellows 2 is the connection side with the body shell 3 mechanically connected. Also at this point can the bellows 2 be formed with a cylindrical part, which on the outside of the shaft of the body shell 3 is deferred and mechanically connected to it. Other connection options are the same as in the connection of the bellows 2 to the heating rod 1 ,

Wie es in der Zeichnung dargestellt ist, besteht die Frontabdichtung somit aus einem faltenbalgartigen Bauteil, das als Metallfaltenbalg ausgebildet sein kann. Hierdurch ist die axiale Verschiebbarkeit des Heizstabes 1 bei weitgehender Linearität der Kraftwegkennlinie gewährleistet. Darüber hinaus ist der Heizstab 1 zum Kerzenkörper 3, 4 thermisch entkoppelt und wird der Heizstab 1 im Kerzenkörper 3, 4 über den Faltenbalg 2 elastisch abgestützt. Über den Faltenbalg 2 kann weiterhin eine Vorspannung ausgeübt werden.As shown in the drawing, the front seal thus consists of a bellows-like component, which may be formed as a metal bellows. As a result, the axial displacement of the heating element 1 ensured with extensive linearity of the force path characteristic. In addition, the heating element 1 to the candle body 3 . 4 thermally decoupled and becomes the heating element 1 in the candle body 3 . 4 over the bellows 2 elastically supported. About the bellows 2 can continue to be exercised a bias.

Die in der Zeichnung dargestellte Druckmessglühkerze arbeitet in der folgenden Weise:
Infolge des Verbrennungsdrucks oder des Kompressionsdrucks des Kolbens wird der Heizstab 1 in axialer Richtung zum Sensorelement 7 verschoben, das am anschlussseitigen Ende des Heizstabes 1 sitzt und in Form eines Piezosensors, eines Dehnungsmessstreifens oder eines ähnlichen Messelementes ausgebildet ist. Durch diese Verschiebung drückt der Heizstab 1 mit einer gewissen Kraft auf das Sensorelement 7, wodurch eine Veränderung der am Sensorelement liegenden Kraft oder Spannung bewirkt wird, die über eine geeignete Auswerteelektronik zu einem Messsignal weiterverarbeitet wird.The Druckmessglühkerze shown in the drawing operates in the following manner:
As a result of the combustion pressure or the compression pressure of the piston, the heating element 1 in the axial direction to the sensor element 7 moved, that at the connection end of the heating element 1 sits and is designed in the form of a piezoelectric sensor, a strain gauge or a similar measuring element. By this shift the heating rod pushes 1 with a certain force on the sensor element 7 , whereby a change of the sensor element lying force or voltage is effected, which is further processed by a suitable evaluation electronics to a measurement signal.

Der Vorteil des Faltenbalgs 2 besteht dabei darin, dass durch eine kleine Federkennlinie, das heißt eine kleine Federkraft bei großem Weg, der Einfluss in Folge thermischer Belas tungen auf das Sensorelement sehr klein gehalten werden kann. Im Glühbetrieb der Druckmessglühkerze bzw. bei verschiedenen Last- und Drehzahlbereichen erwärmt sich weiterhin der Heizstab 1 auch zwischen den beiden Kontaktstellen am Sensorelement und an der Brennraumabdichtung, was zur Folge hätte, dass bei einer zu steifen Brennraumabdichtung eine zu große Spannung auf das Sensorelement übertragen wird und somit eine Fehlmessung die Folge ist. Wenn die Brennraumabdichtung zu steif ausgelegt ist, das heißt eine zu hohe Federkraft bei kleinem Weg vorliegt, würde am Sensorelement keine messbare Veränderung auftreten und ergäbe sich somit kein Messsignal.The advantage of the bellows 2 consists in the fact that by a small spring characteristic, that is, a small spring force in a long way, the influence due to thermal Belas obligations on the sensor element can be kept very small. In glow operation of Druckmessglühkerze or at different load and speed ranges, the heating element continues to warm 1 Also, between the two contact points on the sensor element and the combustion chamber seal, which would have the consequence that too high a voltage is transmitted to the sensor element in a too rigid combustion chamber seal and thus a faulty measurement is the result. If the combustion chamber seal is designed to be too stiff, that is to say if the spring force is too high for a small distance, no measurable change would occur at the sensor element and thus no measurement signal would result.

Durch die Ausbildung der Abdichtung in Form eines mehrlagigen Faltenbalgs wird eine kleine Federrate bei gleichzeitig ausreichender Druckbelastung erhalten. Das hat zur Folge, dass eine bessere Abdichtung gegenüber dem Verbrennungsdruck erzielt wird, dass auf Grund der kleinen Federkonstante eine Linearität im Messbereich gewährleistet ist und der Einfluss auf das Messsignal gering ist, dass die Spannungen infolge thermischer Einflüsse auf das Sensorelement gering sind, dass die Abdichtung thermisch unempfindlich ist und dass die eingesetzten Bauteile problemlos herstellbar sind.By the formation of the seal in the form of a multilayer bellows becomes a small spring rate with sufficient pressure load at the same time receive. As a result, a better seal against the Combustion pressure is achieved that due to the small spring constant a linearity guaranteed in the measuring range is and the influence on the measurement signal is low, that the voltages due to thermal influences on the sensor element are low, that the seal thermally is insensitive and that the components used easily can be produced.

Claims (3)

Druckmessglühkerze für einen Dieselmotor mit – einem Kerzenkörper zum Einsetzen in einen Zylinder des Dieselmotors, – einem Heizstab, der im Kerzenkörper angeordnet ist, und – einem Drucksensor, der unter einer Vorspannung zwischen dem Heizstab und dem Kerzenkörper angeordnet ist, derart, dass der Drucksensor durch den im Brennraum des Zylinders herrschenden Druck beaufschlagt wird, wobei – der Heizstab den Druck im Brennraum des Zylinders auf den Drucksensor überträgt und – der Heizstab in axialer Richtung relativ zum Kerzenkörper gleitend verschiebbar im Kerzenkörper angeordnet ist, derart, dass der Druck im Brennraum zu einer axialen Bewegung des Heizstabes relativ zum Kerzenkörper führt, durch die der Drucksensor mit einer Kraft beaufschlagt wird, nach der deutschen Patentanmeldung 103 43 521.2, dadurch gekennzeichnet, dass – zwischen dem Heizstab und dem Kerzenkörper eine Dichtung in Form eines faltenbalgartigen Bauteils vorgesehen ist.Druckmessglühkerze for a diesel engine with - a plug body for insertion into a cylinder of the diesel engine, - a heating element, which is arranged in the plug body, and - a pressure sensor, which is arranged under a bias voltage between the heating element and the plug body, such that the pressure sensor the pressure prevailing in the combustion chamber of the cylinder pressure is applied, wherein - the heating element transmits the pressure in the combustion chamber of the cylinder to the pressure sensor and - the heating element in the axial direction relative to the plug body slidably disposed in the plug body, such that the pressure in the combustion chamber to a axial movement of the heating element relative to the plug body leads, by which the pressure sensor is acted upon by a force, according to German Patent Application 103 43 521.2, characterized in that - between the heating element and the plug body a seal in the form of a bellows-like component is provided. Druckmessglühkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das faltenbalgartige Bauteil ein mehrlagiger Metallfaltenbalg ist.pressure measuring glow according to claim 1, characterized in that the bellows-like component a multilayer metal bellows is. Druckmessglühkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kerzenkörper aus zwei Teilen, nämlich einem Körperoberteil und einem Körperunterteil besteht, die mechanisch miteinander verbunden sind, wobei das faltenbalgartige Bauteil im Bereich des Körperunterteils angeordnet ist und am anschlussseitigen Ende mit dem Körperoberteil verbunden ist.pressure measuring glow according to claim 1 or 2, characterized in that the plug body of two Share, namely a body shell and a body lower part which are mechanically connected to each other, wherein the bellows-like Component in the area of the body lower part is arranged and connected at the connection end with the body upper part is.
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