DE102005018938A1

DE102005018938A1 - Pressure sensor, for hot media used in internal combustion engine of motor vehicle, has measuring component in high thermal region of flexible component, and conductive strips for connecting measuring component to electronic evaluating unit

Info

Publication number: DE102005018938A1
Application number: DE102005018938A
Authority: DE
Inventors: Johannes Dr. Ante; Dorin Diaconu
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2006-11-02

Abstract

The pressure sensor (1) has a measuring component (4) that stretches a thin-film flexible component (3) to measure the pressure of the hot medium (2) in the combustion chamber of an internal combustion engine. The measuring component is arranged in a high thermal region (5) of the flexible component. Thin-film conductive strips (6) are formed on the low thermal region (8) of the flexible component for connecting the measuring component to an electronic evaluating unit. Independent claims are included for: (1) Glow plug with integrated pressure sensor; (2) Spark plug with integrated pressure sensor; and (3) Injection nozzle with integrated pressure sensor.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drucksensor zur Messung von Drücken in heißen Medien.The The invention relates to a pressure sensor for measuring pressures in be called Media.

An moderne Brennkraftmaschinen werden immer höhere Ansprüche im Bezug auf deren Leistungsfähigkeit und Drehmomentcharakteristik gestellt, wobei gewährleistet sein soll, dass die Brennkraftmaschine einen geringen Treibstoffverbrauch aufweist und sehr wenig Schadstoffe emittiert. Hierzu wird der Steuerung der Brennkraftmaschine eine Reihe von Messwerten zur Verfügung gestellt, um die Verbrennung in den Zylindern der Brennkraftmaschine optimal zu gestalten. Diese Signale werden zum Beispiel aus der Messung der Luftmasse, die von der Brennkraftmaschine angesaugt wird, der Temperatur in Bestimmten Bereichen der Brennkraftmaschine, der Drehzahl und der Abgasrückführungsrate bezogen. Mit diesen Daten bestimmt die Steuerung der Brennkraftmaschine die Einspritzmenge des einzuspritzenden Treibstoffs und den Zeitpunkt der Einspritzung. Darüber hinaus kann zum Beispiel bei turbogeladenen Brennkraftmaschinen die Steuerung der Turboladergeometrie erfolgen.At Modern internal combustion engines are becoming increasingly demanding in terms of their performance and torque characteristics, while ensuring that the Internal combustion engine has a low fuel consumption and emitted very little pollutants. For this the control of the Internal combustion engine provided a set of readings, to the combustion in the cylinders of the internal combustion engine optimally to design. These signals are for example from the measurement the air mass sucked by the internal combustion engine, the Temperature in certain areas of the internal combustion engine, the speed and the exhaust gas recirculation rate based. With this data determines the control of the internal combustion engine the injection quantity of the fuel to be injected and the time the injection. About that In addition, for example, in turbocharged internal combustion engines the control of the turbocharger geometry done.

Zur direkten Überwachung des Verbrennungsvorganges in den Zylindern einer Brennkraftmaschine ist es bekannt, den Zylinderinnendruck zu messen. Dabei wird in jedem Zylinder ein Drucksensor benötigt, der den Verbrennungsdruck im Zylinder kontinuierlich auch während des Verbrennungsprozesses misst. Diese Messtechnik wird bereits in der Motorenentwicklung zur Optimierung der Motorindizierung verwendet. Damit ist diese Technologie im Bereich der Entwicklung von Brennkraftmaschinen bekannt.for direct monitoring the combustion process in the cylinders of an internal combustion engine it is known to measure the cylinder internal pressure. It will be in Each cylinder requires a pressure sensor that measures the combustion pressure in the cylinder continuously even during the combustion process measures. This measurement technology is already used in engine development used to optimize motor indexing. This is this Technology known in the field of development of internal combustion engines.

Zur Messung des Druckes im Zylinder kommen verschiedene Technologien in Frage. Ein Sensorkonzept basiert zum Beispiel auf Piezokeramiken, die sich entsprechend des Druckes in dem Zylinder verformen und Signale liefern, die dem Zylinderinnendruck entsprechen. Diese Sensorkonzepte sind jedoch sehr teuer und daher für den Einsatz im Serienfahrzeug ungeeignet. Auch eine optische Vermessung der Verformung eines dehnbaren Elementes wurde vorgeschlagen, die auch auf Grund des hohen Preises im Massenmarkt der Automobilindustrie nicht realisierbar ist. Dünnfilmmesselemente werden im industriellen Einsatz zum Beispiel bei Stationärmaschinen in Blockheizkraftwerken verwendet, um den Zylinderinnendruck kontinuierlich zu messen. Für den Einsatz in Kraftfahrzeugen sind diese Sensorelemente jedoch baulich wesentlich zu groß, so dass sie bei den üblichen Kraftfahrzeugbrennkraftmaschinen nicht verwendet werden können.for Measuring the pressure in the cylinder come different technologies in question. A sensor concept is based for example on piezoceramics, the deform according to the pressure in the cylinder and signals deliver, which correspond to the cylinder internal pressure. These sensor concepts However, they are very expensive and therefore suitable for use in production vehicles not suitable. Also an optical measurement of the deformation of a stretchable Elementes has been proposed, which is also due to the high price in the mass market of the automotive industry is not feasible. Thin film measurement elements are used in industrial applications, for example in stationary machines Used in combined heat and power plants to continuously increase the internal cylinder pressure to eat. For However, these sensor elements are the use in motor vehicles structurally much too big, so they are at the usual Automotive internal combustion engines can not be used.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Drucksensor zur Messung von Drücken in heißen Medien anzugeben, der mit kleinen Abmessungen herstellbar ist.task Therefore, it is the object of the present invention to provide a pressure sensor for measurement from pressing in be called Specify media that can be produced with small dimensions.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.These The object is solved by the features of independent claim 1.

Dadurch, dass das Messelement in einem thermisch hoch belasteten Bereich des dehnbaren Elementes angeordnet ist und ebenfalls in Dünnfilmtechnik ausgebildete Leiterbahnen aufweist, die zur Kontaktierung des Messelementes mit einer Auswerteelektronik dienen und die sich aus dem thermisch hoch belasteten Bereich in einen thermisch gering belasteten Bereich des dehnbaren Elementes erstrecken, kann die nachfolgende Auswerteelektronik zum Beispiel mit herkömmlichen Lötprozessen angebunden werden. Das Messelement kann in Dünnfilmtechnik sehr klein im thermisch hoch belasteten Bereich des dehnbaren Elementes aufgebaut werden. Durch die am Messelement ausgebildeten, ebenfalls in Dunnfilmtechnik erzeugten Leiterbahnen werden die vom Messelement erzeugen Signale aus dem thermisch hoch belasteten Bereich herausgeführt und können im thermisch gering belasteten Bereich abgegriffen wer den. Auch die Leiterbahnen sind sehr klein auszubilden, wodurch ein äußerst Platz sparender Aufbau des Drucksensors ermöglicht wird. Da die Lötpunkte im thermisch gering belasteten Bereich des dehnbaren Elements am Ende Leiterbahnen angeordnet sind, werden sie thermisch wenig belastet. Das in Dünnfilmtechnik ausgebildete Messelement mit seinen Leiterbahnen verträgt hingegen eine hohe thermische Belastung problemlos.Thereby, that the measuring element in a thermally highly loaded area the extensible element is arranged and also in thin film technology having trained conductor tracks, which for contacting the measuring element Serve with an evaluation and the resulting from the thermally high loaded area in a thermally low loaded area extend the expandable element, the subsequent evaluation of the Example with conventional soldering processes be connected. The measuring element can be very small in thin film technology constructed thermally highly loaded area of the expandable element become. By trained on the measuring element, also in Dunnfilmtechnik produced tracks are the signals generated by the measuring element led out of the thermally highly stressed area and can tapped in the thermally low loaded area who the. Also the tracks are very small form, which makes an extremely space saving construction of the pressure sensor is made possible. Because the solder points in the thermally low loaded area of the stretchable element on End conductor tracks are arranged, they are thermally stressed little. The in thin film technology however, trained measuring element with its interconnects tolerates a high thermal load easily.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist dass das dehnbare Element zylinderförmig ausgebildet. Das zylinderförmige Element zeigt ein besonders homogenes Dehnungsverhalten, wodurch die Signale in hoher Qualität zu gewinnen sind.at An advantageous development is that the expandable element cylindrically educated. The cylindrical one Element shows a particularly homogeneous elongation behavior, which the signals in high quality to win.

Bei einer Ausgestaltung weist das dehnbare Element eine abgeflachte Zylinderwand auf. Auf der abgeflachten Zylinderwand kann das Messelement besonders einfach aufgebracht werden.at In one embodiment, the stretchable element has a flattened Cylinder wall on. On the flattened cylinder wall, the measuring element can be particularly easy to apply.

Bei einer Weiterbildung sind das Messelement und das dehnbaren Element von einer Schutzhülse umgeben. Die Schutzhülse biete Schutz gegen mechanische Beschädigungen und eine Verschmutzung des Messelementes und kann sie hermetisch abschließen. Fertigungstechnisch besonders einfach gestaltet sich dies, wenn die Schutzhülse mittels einer Schweißnaht in axiale Richtung des zylinderförmigen dehnbaren Elements mit diesem verbunden ist.at a further development are the measuring element and the expandable element from a protective sleeve surround. The protective sleeve offer protection against mechanical damage and dirt of the measuring element and can hermetically complete it. manufacturing technology This is particularly simple if the protective sleeve by means of a weld in the axial direction of the cylindrical stretchable element is connected to this.

Im Rahmen der Dünnfilmtechnik ist es besonders einfach ohmsche Widerstände auszubilden. Daher ist es vorteilhaft, wenn das Messelement aus mindestens vier Widerständen aufgebaut ist. Dabei lassen sich die Signale der Widerstände sehr leicht auswerten, wenn sie als Wheatstonesche Brücke verschaltet sind.in the Framework of thin-film technology It is particularly easy to form ohmic resistors. thats why It is advantageous if the measuring element constructed from at least four resistors is. The signals of the resistors can be evaluated very easily, when connected as a Wheatstone bridge are.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung sind die vier Widerstände örtlich dergestalt auf dem dehnbaren Element angeordnet, dass die vom heißen Medium auf das dehnbare Element übertragenen transienten Temperaturfelder keine oder nur vernachlässigbar kleine Temperaturunterschiede an den Widerständen hervorrufen. Durch diese Maßnahme weisen alle Widerstände des Messelementes immer eine einheitliche Temperatur auf, womit die Wheatstonesche Brückeschaltung automatisch ein temperaturkompensiertes Messsignal liefert. Zur Gleichverteilung der Temperatur an den Widerständen des Messelementes ist es auch vorteilhaft, wenn zwischen dem dehnbaren Element und der Schutzhülse ein Wärme leitendes Medium vorgesehen ist, das eine gleichmäßige Wärmeverteilung bewirkt. Ein Fluid bewirkt diese Gleichverteilung besonders gut, da es neben der interatomaren oder -molekularen Wärmeleitung auch eine konvektionsgetriebene Wärmeverteilung ermöglicht und dabei eine hohe Wärmekapazität aufweist.at According to an advantageous development, the four resistors are locally shaped arranged on the expansible element, that of the hot medium transferred to the stretchable element transient temperature fields none or only negligible cause small temperature differences on the resistors. Through this measure reject all resistance of the measuring element always a uniform temperature, which the Wheatstone bridge circuit automatically supplies a temperature-compensated measuring signal. for Equal distribution of the temperature at the resistors of the measuring element is It is also advantageous if between the expandable element and the protective sleeve a heat conductive medium is provided, the uniform heat distribution causes. A fluid causes this uniform distribution particularly well, since it is next to the interatomic or molecular heat conduction also allows a convection-driven heat distribution and while having a high heat capacity.

Bei einer Ausgestaltung ist am Drucksensor ein Gewinde ausgebildet, mit dem der Drucksensor in einen Brennraum schraubbar ist. Dies ermöglicht eine besonders leichte und gasdichte Verbindung des Drucksensors mit dem Brennraum. Wenn, gemäß eine nächsten vorteilhaften Weiterbildung, die Schraubkräfte auf die Schutzhülse übertragbar sind, können diese Kräfte keinen Einfluss auf das Messelement nehmen, wodurch eine fehlerfreie Messung der Drücke gewährleistet ist.at In one embodiment, a thread is formed on the pressure sensor, with which the pressure sensor can be screwed into a combustion chamber. This allows one particularly light and gas-tight connection of the pressure sensor with the combustion chamber. If, according to a next advantageous Continuing education, the screw forces transferable to the protective sleeve are, can these forces do not affect the measuring element, resulting in a faultless Measurement of the pressures guaranteed is.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigt:embodiments The invention will be explained below with reference to the figures. Showing:

1: einen Drucksensor zur Messung von Drücken in heißen Medien, 1 a pressure sensor for measuring pressures in hot media,

2: einen Schnitt durch einen Bereich des Drucksensors aus 1 nach der Linie A-A', 2 : a section through an area of the pressure sensor 1 after the line A-A ',

3: eine perspektivische Ansicht des dehnbaren Elementes mit dem darauf angeordneten Messelement, 3 FIG. 3: a perspective view of the expandable element with the measuring element arranged thereon, FIG.

4: den aus Figur bekannten Drucksensor in einer etwas geänderten Ausführung, 4 : the pressure sensor known from Figure in a slightly modified version,

5: den Drucksensor in einer schematischen Darstellung. 5 : the pressure sensor in a schematic representation.

1 zeigt einen Drucksensor 1 zur Messung von Drücken in heißen Medien 2. Die heißen Medien 2 in den Zylindern einer Brennkraftmaschine übertragen neben den hohen Drücken 16 sehr hohe Temperaturen auf den Drucksensor 1. Hierbei handelt es sich um Temperaturen in der Größenordnung von 300 °C. Der Drucksensor 1 besteht aus einem dehnbaren Element 3 und einem Messelement 4. Das Messelement 4 ist auf dem dehnbaren Element 3 in einem thermisch hoch belasteten Bereich 5 angeordnet. Der Druck 16, der vom heißen Medium 2 ausgeübt wird, verformt das dehnbare Element 3, das diese Verformung an das Messelement 4 weitergibt, welches der Dehnung und damit dem Innendruck 16 entsprechende elektrische Signale liefert. Auf Grund der sehr hohen Temperaturen im thermisch hoch belasteten Bereich 5 ist es nicht möglich, das Messelement 4 mit den üblichen Verbindungstechnologien wie Weichlöten oder Kleben mit der nachfolgenden Auswerteelektronik zu verbinden. Um bei den kleinen Abmessungen des Drucksensors 1 die Verbindung des Messelementes 4 mit der nachfolgenden Auswerteelektronik 7 dennoch zu ermöglichen, sind am Messelement 4 in Dünnfilmtechnik ausgebildete Leiterbahnen 6 vorgesehen, die zur Kontaktierung des Messelementes 4 mit der Auswerteelektronik 7 dienen und sich aus dem thermisch hoch belasteten Bereich 5 in den thermisch gering belasteten Bereich 8 des Messelementes 4 erstrecken. Im thermisch gering belasteten Bereich 8 des Messelementes 4 sind nun Lötpunkte 9 ausgebildet, an die elektrische Leitungen 17 angelötet werden können, die zur nachfolgenden Auswerteelektronik 7 führen. Durch die Ausbildung der Leiterbahnen 6 in Dünnschichttechnologie ist es möglich, einen sehr klein bauenden Drucksensor 1 zu schaffen, der auch in üblichen Kraftfahrzeugmotoren verwendet werden kann und bei dem eine einfache und langzeitstabile Anbindung der nachfolgenden Auswerteelektronik 7 möglich ist. Darüber hinaus zeigt die Figur eine Schutzhülse 10, die das Messelement 4 vor Beschädigungen und Verunreinigungen schützt. Ein Wärme leitendes Medium 18 bewirkt eine Temperaturgleichverteilung im Bereich des Messelementes 4. Mittels eines am dehnbaren Element 4 schematisch dargestellten Gewindes 19 kann der Drucksensor 1 in ein entsprechendes Gegengewinde in den Motorblock geschraubt werden. Eine Dichtung 12 sorgt für den gasdichten Abschluss zwischen dem Brennraum und dem Drucksensor 1. 1 shows a pressure sensor 1 for measuring pressures in hot media 2 , The hot media 2 in the cylinders of an internal combustion engine transferred in addition to the high pressures 16 very high temperatures on the pressure sensor 1 , These are temperatures of the order of 300 ° C. The pressure sensor 1 consists of a stretchable element 3 and a measuring element 4 , The measuring element 4 is on the elastic element 3 in a thermally highly loaded area 5 arranged. The pressure 16 , the hot medium 2 is exerted deforms the stretchable element 3 that this deformation to the measuring element 4 indicates which of the expansion and thus the internal pressure 16 provides corresponding electrical signals. Due to the very high temperatures in the thermally highly loaded area 5 it is not possible to use the measuring element 4 To connect with the following evaluation electronics with the usual connection technologies such as soldering or gluing. To look at the small dimensions of the pressure sensor 1 the connection of the measuring element 4 with the following evaluation electronics 7 nevertheless allow to be on the measuring element 4 formed in thin film technology tracks 6 provided for contacting the measuring element 4 with the transmitter 7 serve and get out of the thermally highly loaded area 5 in the thermally low loaded area 8th of the measuring element 4 extend. In the thermally low loaded area 8th of the measuring element 4 are now solder points 9 trained, to the electrical lines 17 can be soldered to the subsequent evaluation 7 to lead. Through the formation of the tracks 6 in thin film technology it is possible to build a very small pressure sensor 1 to create, which can also be used in conventional motor vehicle engines and in which a simple and long-term stable connection of the following evaluation 7 is possible. In addition, the figure shows a protective sleeve 10 that is the measuring element 4 protects against damage and contamination. A heat conducting medium 18 causes a temperature uniform distribution in the region of the measuring element 4 , By means of a stretchable element 4 schematically represented thread 19 can the pressure sensor 1 be screwed into a corresponding mating thread in the engine block. A seal 12 ensures the gas-tight seal between the combustion chamber and the pressure sensor 1 ,

2 zeigt einen Schnitt durch einen Bereich des Drucksensors 1 aus 1 nach der Linie A-A'. Zu erkennen ist das dehnbare Element 3, auf dessen abgeflachter Wand im thermisch hoch belasteten Bereich 5 das Messelement 4 ausgebildet ist. Der von dem heißen Medium 2 ausgeübte Druck 16 auf das dehnbare Element 3 ist durch die Pfeile dargestellt. 2 shows a section through a portion of the pressure sensor 1 out 1 after the line A-A '. Evident is the elastic element 3 , on its flattened wall in the thermally highly stressed area 5 the measuring element 4 is trained. The one from the hot medium 2 applied pressure 16 on the elastic element 3 is represented by the arrows.

3 zeigt eine perspektivische Ansicht des dehnbaren Elementes 3 mit dem darauf angeordneten Messelement 4. Das Messelement 4 ist als Wheatstonesche Brücke in Dünnschichttechnik ausgebildet und umfasst vier Widerstände 13. Die Widerstände 13 sind zur besagten Wheatstoneschen Brücke zusammengeschaltet. Das Messelement 4 befindet sich im thermisch hoch belasteten Bereich 5 des dehnbaren Elementes 3. Das Messelement 4 weist ebenfalls in Dünnschichttechnologie aufgebaute Leiterbahnen 6 auf, die zur Kontaktierung des Messelementes 4 mit der Auswerteelektronik 7 dienen und sich aus dem thermisch hoch belasteten Bereich 5 in einen thermisch gering belasteten Bereich 8 des Messelementes 4 erstrecken. Zur Anbindung der nachfolgenden Auswerteelektronik 7 finden sich im thermisch gering belasteten Bereich 8 des dehnbaren Elementes 3 Lötpunkte 9, die mit den in Dünnschichttechnologie ausgebildeten Leiterbahnen 6 verbunden sind und an denen elektrische Leitungen 17 angelötet sind, die zur nachfolgenden Auswerteelektronik 7 führen. 3 shows a perspective view of the expandable element 3 with the measuring element arranged thereon 4 , The measuring element 4 is designed as a Wheatstone bridge in thin-film technology and includes four resistors 13 , The resistors 13 are interconnected to said Wheatstone bridge. The measuring element 4 is located in the thermally highly loaded area 5 of the elastic element 3 , The measuring element 4 also features printed circuit boards constructed using thin-film technology 6 on, for contacting the measuring element 4 with the transmitter 7 serve and get out of the thermally highly loaded area 5 in a thermally low loaded area 8th of the measuring element 4 extend. For connection to the following evaluation electronics 7 can be found in the thermally low loaded area 8th of the elastic element 3 plumb 9 , which use the thin-film technology 6 are connected and where electrical wiring 17 are soldered to the subsequent evaluation 7 to lead.

3a zeigt eine Vergrößerung des Messelementes 4 aus 3. Das Messelement 4 ist in Dünnschichttechnologie aufgebaut und zeigt vier Widerstände 13, die meanderförmig ausgebildet sind und zu einer Wheatstoneschen Brücke verschaltet sind. An den Widerständen 13 sind die Leiterbahnen 6 ebenfalls in Dünnschichttechnologie ausgebildet. Diese Leiterbahnen führen aus dem thermisch hoch belasteten Bereich 5 in den thermisch gering belasteten Bereich 8. 3a shows an enlargement of the measuring element 4 out 3 , The measuring element 4 is constructed in thin-film technology and shows four resistances 13 , which are meander-shaped and are connected to a Wheatstone bridge. At the resistors 13 are the tracks 6 also designed in thin-film technology. These tracks lead from the thermally highly stressed area 5 in the thermally low loaded area 8th ,

4 zeigt den aus 1 bekannten Drucksensor 1 in einer etwas geänderten Ausführung. Hier ist der Drucksensor 1 in einer Schraube 11 ausgebildet. Es ist vorteilhaft, wenn diese Schraube ein Einschraubgewinde der Größe M6 oder kleiner aufweist, um den Drucksensor vorteilhaft in Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen verbauen zu können. Darüber hinaus zeigt der Drucksensor 1 die schon bekannten Merkmale. Das dehnbare Element 3 verfügt über einen thermisch hoch belasteten Bereich 5 und einen thermisch gering belasteten Bereich 8. Das Messelement 4 ist im thermisch hoch belasteten Bereich 5 angeordnet und in Dünnschichttechnologie ausgebildeten Leiterbahnen 6 erstrecken sich in den thermisch gering belasteten Bereich 8. Im thermisch gering belasteten Bereich 8 sind Lötpunkte 9 ausgebildet, an denen die nachfolgende Auswerteelektronik 7 angeschlossen werden kann. Weiterhin zeigt 4 eine Dichtung 12, die dazu dienen kann, den als Schraube 11 ausgebildeten Drucksensor 1 gegen den Brennraum einer hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine abzudichten. 4 shows that off 1 known pressure sensor 1 in a slightly different version. Here is the pressure sensor 1 in a screw 11 educated. It is advantageous if this screw has a screw thread of size M6 or smaller in order to be able to advantageously install the pressure sensor in internal combustion engines of motor vehicles. In addition, the pressure sensor shows 1 the already known features. The elastic element 3 has a thermally highly loaded area 5 and a thermally low loaded area 8th , The measuring element 4 is in the thermally highly stressed area 5 arranged and formed in thin-film technology tracks 6 extend into the thermally low loaded area 8th , In the thermally low loaded area 8th are solder points 9 trained, where the subsequent evaluation 7 can be connected. Further shows 4 a seal 12 that can serve as a screw 11 trained pressure sensor 1 seal against the combustion chamber of an internal combustion engine, not shown here.

5 zeigt den Drucksensor 1 noch einmal in einer schematischen Darstellung. Das Messelement 4 besteht aus vier Widerständen 13, die in Dünnschichttechnologie ausgebildet sind und zu einer Wheatstoneschen Brücke verschaltet sind. An dem Messelement, ebenfalls in Dünnschichttechnologie ausgebildet, befinden sich vier Leiterbahnen 6, die von thermisch hoch belasteten Bereich 5 in den thermisch gering belasteten Bereich 8 führen. Die Wirkung des Drucks 16 auf das dehnbare Element 3 ist mit den Pfeilen 14 und 15 dargestellt. Hier ist die vertikale Dehnung 15 geringer als die horizontale Dehnung 14, was zu einer ungleichmäßigen Verformung der Widerstände 13 des Messelementes 4 führt, wodurch ein dem Druck 16 des heißen Mediums 2 proportionales Ausgangssignal erzeugt wird, das über die Leiterbahnen 6 und die Lötpunkte 9 sowie die elektrischen Leitungen 17 der nachfolgenden Auswerteelektronik 7 zur Verfügung gestellt wird. Das Messelement 4 ist vorteilhaft seitlich auf einem als abgeflachter Zylinder ausgebildeten, dehnbaren Element 3 angeordnet. Das Messelement 4 sowie die Leiterbahnen 6 können in verschiedenen Dünnschichtverfahren aufgebracht werden. Bekannt ist hierbei zum Beispiel das Aufspattern oder Aufdampfen. Die Kontaktierung der nachfolgenden Auswerteelektronik 7 erfolgt in der Regel durch Löten oder Wirebonden an den Lötpunkten 9 in dem thermisch gering belasteten Bereich 8. 5 shows the pressure sensor 1 again in a schematic representation. The measuring element 4 consists of four resistors 13 , which are formed in thin-film technology and are connected to a Wheatstone bridge. Formed on the measuring element, also in thin-film technology, are four printed conductors 6 , by thermally highly loaded area 5 in the thermally low loaded area 8th to lead. The effect of pressure 16 on the elastic element 3 is with the arrows 14 and 15 shown. Here is the vertical stretch 15 less than the horizontal strain 14 , resulting in uneven deformation of the resistors 13 of the measuring element 4 leads, thereby reducing the pressure 16 of the hot medium 2 proportional output signal is generated, via the tracks 6 and the solder points 9 as well as the electrical lines 17 the subsequent evaluation 7 is made available. The measuring element 4 is advantageous laterally on a designed as a flattened cylinder, expandable element 3 arranged. The measuring element 4 as well as the tracks 6 can be applied in various thin-film processes. Known here is, for example, the sputtering or vapor deposition. The contacting of the following transmitter 7 usually takes place by soldering or wirebonding at the soldering points 9 in the thermally low loaded area 8th ,

Wenn der Ducksensor in eine Glühkerze, eine Zündkerze oder eine Einspritzdüse integriert ist, kann ein ohne hin in der Brennkraftmaschine enthaltenes Bauteil zur Überwachung des Zylinderinnendruckes verwendet werden. Zusätzliche Bohrungen durch die Zylinderwand oder im Zylinderkopf werden somit nicht benötigt.If the Duck sensor into a glow plug, a spark plug or an injection nozzle is integrated, can be included without in the internal combustion engine Component for monitoring the cylinder internal pressure can be used. Additional holes through the Cylinder wall or in the cylinder head are thus not needed.

Claims

Pressure sensor ( 1 ) for measuring pressures in hot media ( 2 ), in particular combustion chamber pressure sensor for internal combustion engines, with an expandable element ( 3 ) caused by the pressure of the hot medium ( 2 ) is stretched and a measuring element ( 4 ), that the stretching of the stretchable element ( 3 ) and that in thin-film technique on or on the extensible element ( 3 ), characterized in that the measuring element ( 4 ) in a thermally highly stressed area ( 5 ) of the expandable element ( 3 ) is arranged and also formed in thin film technology tracks ( 6 ), which for contacting the measuring element ( 4 ) with evaluation electronics ( 7 ) and from the thermally highly loaded area ( 5 ) in a thermally low loaded area ( 8th ) of the expandable element ( 3 ).

Pressure sensor ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the stretchable element ( 3 ) cylin is formed shaped.

Pressure sensor ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the stretchable element ( 3 ) has a flattened cylinder wall.

Pressure sensor ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the measuring element ( 4 ) on a wall of the cylindrically shaped expandable element ( 3 ) is arranged.

Pressure sensor ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the measuring element ( 4 ) on a bottom of the cylindrically shaped expandable element ( 3 ) is arranged.

Pressure sensor ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the measuring element ( 4 ) on the flattened wall of the cylindrically shaped expandable element ( 3 ) is arranged.

Pressure sensor ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the measuring element ( 4 ) and the stretchable element ( 3 ) of a single protective sleeve ( 10 ) are surrounded.

Pressure sensor ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the protective sleeve ( 10 ) by means of a weld in the axial direction of the cylindrical expansible element ( 3 ) is connected to this.

Pressure sensor ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the measuring element ( 4 ) of at least four resistors ( 13 ) is constructed.

Pressure sensor ( 1 ) according to claim 9, characterized in that the four resistors ( 13 ) are connected to a Wheatstone bridge.

Pressure sensor ( 1 ) according to claim 9 or 10, characterized in that the four resistors ( 13 ) locally on the extensible element ( 3 ) are arranged that of the hot medium ( 2 ) on the stretchable element ( 3 ) transmitted transient temperature fields no or only negligibly small temperature differences across the resistors ( 13 ) cause.

Pressure sensor ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that between the extensible element ( 3 ) and the protective sleeve ( 10 ) a heat-conducting medium ( 18 ) is provided, which causes uniform heat distribution.

Pressure sensor ( 1 ) according to claim 12, characterized in that the heat-conducting medium ( 18 ) is a fluid.

Pressure sensor ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the pressure sensor ( 1 ) a thread ( 19 ) is formed, with which the pressure sensor is screwed into a combustion chamber.

Pressure sensor ( 1 ) according to claim 14, characterized in that the screwing forces on the protective sleeve ( 10 ) are transferable.

Glow plug with an integrated pressure sensor 1 according to at least one of the preceding claims.

Spark plug with an integrated pressure sensor 1 according to at least one of the preceding claims.

Injector with integrated pressure sensor 1 according to at least one of the preceding claims.