DE102005021229A1

DE102005021229A1 - Glow plug with combustion chamber pressure sensor

Info

Publication number: DE102005021229A1
Application number: DE102005021229A
Authority: DE
Inventors: Peter Boehland; Sebastian Kanne; Tobias Reiser; Godehard Nentwig; Michael Bauer; Markus Jungemann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-05-09
Filing date: 2005-05-09
Publication date: 2006-11-16
Also published as: JP2008541075A; WO2006120049A1; US20080264373A1; EP1882170A1

Abstract

Zum Messen von Brennraumdrücken, insbesondere für eine brennraumdrucksignalbasierte Motorsteuerung, wird eine Glühstiftkerze (110) für eine selbstzündende Verbrennungskraftmaschine vorgeschlagen, welche einen integrierten Brennraumdrucksensor aufweist. Die Glühstiftkerze (110) weist einen Heizkörper (112) und ein Kerzengehäuse (14) sowie eine Kerzenachse (124) auf. Das Kerzengehäuse (114) weist einen Aufnahmebereich (116) zur Aufnahme des Heizkörpers (112), einen Gehäusekörper (120) und mindestens einen zwischen dem Gehäusekörper (120) und dem Aufnahmebereich (116) angeordneten Flexibilitätsbereich (118) auf. In das Kerzengehäuse (114) ist mindestens ein Kraftmesselement (136) aufgenommen.For measuring combustion chamber pressures, in particular for a combustion chamber pressure signal-based engine control, a glow plug (110) for a self-igniting internal combustion engine is proposed, which has an integrated combustion chamber pressure sensor. The glow plug (110) has a radiator (112) and a plug housing (14) and a plug axis (124). The plug housing (114) has a receiving area (116) for receiving the heating body (112), a housing body (120) and at least one flexibility area (118) arranged between the housing body (120) and the receiving area (116). At least one force measuring element (136) is accommodated in the plug housing (114).

Description

Die Erfindung betrifft eine Glühstiftkerze mit integriertem Brennraumdrucksensor. Derartige Glühstiftkerzen werden insbesondere in selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen zur Messung eines Brennraumdrucks eingesetzt.The The invention relates to a glow plug with integrated combustion chamber pressure sensor. Such glow plugs especially in self-igniting internal combustion engines used for measuring a combustion chamber pressure.

Im Zuge der stetigen Verschärfung der gesetzlichen Abgasvorschriften, insbesondere für Dieselmotoren, verschärfen sich die Anforderungen an eine verringerte Schadstoffemission von selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen. Moderne Motormanagementsysteme sollen neben einer geringen Schadstoffemission einen niedrigen Kraftstoffverbrauch gewährleisten und gleichzeitig eine hohe Lebensdauer aufweisen. Eine Verbrennungsoptimierung im Brennraum eines Dieselmotors lässt sich insbesondere durch den Einsatz einer geregelten Einspritzung von Kraftstoff erzielen. Diese geregelte Einspritzung kann insbesondere gesteuert werden durch elektronische Motorsteuerungsgeräte, welche sich bereits in modernen Kraftfahrzeugen etabliert haben. Die erfolgreiche Ausführung einer brennraumdrucksignalbasierten Motorregelung (combustion signal-based control system, CSC) hängt jedoch von der Verfügbarkeit produktionstauglicher Drucksensoren ab, welche hohen Anforderungen bezüglich Preis, Zuverlässigkeit, Genauigkeit und Bauraum genügen müssen. Derzeit sind Messvorrichtungen weit verbreitet, welche so genannte „Stand alone-Sensoren" aufweisen. Für deren Einsatz muss jedoch eine separate Bohrung in der Zylinderkopfwand vorgesehen werden, was sich aus Platzgründen nicht immer realisieren lässt und weiterhin einen zusätzlichen Montageaufwand mit zusätzlichen Arbeitsgängen bedeutet. Insbesondere an modernen Vier-Ventil-Verbrennungskraftmaschinen ist die Anbringung zusätzlicher Bohrungen aufgrund der äußerst beengten Platzverhältnisse in der Praxis kaum realisierbar. Weiterhin ist in der Regel der Preis derartiger Systeme vergleichsweise hoch, und die Lebensdauer derartiger Systeme ist, zumeist bedingt durch die hohen Betriebstemperaturen, deutlich kürzer als eine typische Fahrzeuglebensdauer.in the Course of steady tightening the statutory emission regulations, in particular for diesel engines, toughen the requirements for a reduced pollutant emission of self-igniting Internal combustion engines. Modern engine management systems should Low fuel consumption in addition to a low pollutant emission guarantee and at the same time have a long service life. A combustion optimization in the combustion chamber of a diesel engine can be particularly by achieve the use of a regulated injection of fuel. This regulated injection can be controlled in particular by electronic engine control devices, which are already in have established modern motor vehicles. The successful execution of a combustion chamber pressure signal-based engine control (combustion signal-based control system, CSC) however, from availability production-suitable pressure sensors from which high demands in terms of Price, reliability, Accuracy and space must meet. Currently Measuring devices are widely used, which are so-called "Stand stand alone sensors. "For their However, use must have a separate hole in the cylinder head wall be provided, which is not always realized for reasons of space lets and continue an additional Assembly costs with additional operations means. Especially on modern four-valve internal combustion engines is the attachment of additional holes due to the extremely cramped space hardly feasible in practice. Furthermore, as a rule, the Price of such systems comparatively high, and the life such systems is, mostly due to the high operating temperatures, much shorter as a typical vehicle life.

Dementsprechend gibt es im Stand der Technik Ansätze, Brennraumdrucksensoren in bereits existierende Komponenten des Zylinderkopfes zu integrieren. So existieren beispielsweise Ansätze, Brennraumdrucksensoren in Glühstiftkerzen zu integrieren. Beispielsweise offenbart die DE 196 80 912 C2 eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Detektieren des Zylinderdrucks in einem Dieselmotor. Die Vorrichtung weist einen Drucksensor, einen Heizabschnitt einer Glühkerze, welcher im Innenraum eines Zylinders des Dieselmotors aufgenommen ist und durch den Zylinderdruck beaufschlagbar ist, sowie ein Fixierglied zum Fixieren des Heizabschnitts in einem Körper der Glühkerze auf. Dabei ist der Drucksensor zwischen dem Heizabschnitt und dem Fixierglied der Glühkerze angeordnet. Über den Heizabschnitt wird der Zylinderdruck auf den Drucksensor übertragen.Accordingly, there are approaches in the prior art to integrate combustion chamber pressure sensors into already existing components of the cylinder head. For example, there are approaches to integrate combustion chamber pressure sensors in glow plugs. For example, the DE 196 80 912 C2 an apparatus and method for detecting cylinder pressure in a diesel engine. The device comprises a pressure sensor, a heating portion of a glow plug, which is accommodated in the interior of a cylinder of the diesel engine and can be acted upon by the cylinder pressure, and a fixing member for fixing the heating portion in a body of the glow plug. In this case, the pressure sensor is arranged between the heating section and the fixing member of the glow plug. The cylinder pressure is transferred to the pressure sensor via the heating section.

Die in der DE 196 80 912 C2 offenbarte Vorrichtung weist jedoch in der Praxis zahlreiche Nachteile auf. Insbesondere ist in der offenbarten Vorrichtung das Gehäuse der Glühstiftkerze im Wesentlichen fest mit dem Zylinderkopf verbunden, während der Heizabschnitt die Kraft einleitet und dabei eine – wenn auch vergleichsweise geringe – Relativbewegung gegenüber dem Gehäuse ausführt. Dies wiederum kann jedoch zu Reibung und damit zu einer Signalverfälschung des Brennraumdrucksignals führen, zumal zusätzlich die Gefahr einer Verrußung der Führung zwischen dem feststehenden (d. h. fest mit dem Zylinderkopf verbundenen) und dem bewegten Teil der Glühstiftkerze besteht. Ein weiterer Nachteil der in der DE 196 80 912 C2 offenbarten Vorrichtung besteht darin, dass unterschiedliche Ausdehnungen von Gehäuse und kraftübertragenden Komponenten auftreten. Diese unterschiedlichen Ausdehnungen, welche infolge von Temperaturunterschieden beim Einsatz der Verbrennungskraftmaschine und unterschiedlichen Wärmeausdehnungseigenschaften der beteiligten Komponenten bedingt sind, bewirken starke Schwankungen in der Vorspannung des eingesetzten Sensors, welche wiederum zu Dauerhaltbarkeitsproblemen führen können. Weiterhin weist die in der DE 196 80 912 C2 offenbarte Vorrichtung den Nachteil auf, dass der Drucksensor unmittelbar mit dem Heizabschnitt in Verbindung steht und somit hohen Temperaturbelastungen und Temperaturschwankungen ausgesetzt ist. Außerdem ist eine Montage der beschriebenen Vorrichtung vergleichsweise aufwändig.The in the DE 196 80 912 C2 However, the disclosed device has numerous disadvantages in practice. In particular, in the disclosed device, the housing of the glow plug is substantially fixedly connected to the cylinder head, while the heating section initiates the force and thereby performs a - albeit relatively small - relative movement relative to the housing. However, this in turn can lead to friction and thus signal distortion of the combustion chamber pressure signal, especially since in addition the risk of fouling of the leadership between the fixed (ie fixed to the cylinder head connected) and the moving part of the glow plug is. Another disadvantage of in the DE 196 80 912 C2 disclosed device is that different dimensions of housing and force-transmitting components occur. These different expansions, which are due to temperature differences in the use of the internal combustion engine and different thermal expansion properties of the components involved, cause large fluctuations in the bias of the sensor used, which in turn can lead to durability issues. Furthermore, in the DE 196 80 912 C2 disclosed device has the disadvantage that the pressure sensor is directly in communication with the heating section and thus exposed to high temperature loads and temperature fluctuations. In addition, an assembly of the device described is relatively expensive.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Es wird daher eine Glühstiftkerze für eine selbstzündende Verbrennungskraftmaschine vorgeschlagen, welche einen integrierten Brennraumdrucksensor aufweist und welche die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen vermeidet. Insbesondere ermöglicht die erfindungsgemäße Glühstiftkerze eine Minimierung der temperaturbedingten Schwankungen der Sensorvorspannung sowie der mechanischen Reibung einzelner Komponenten der Glühstiftkerze im Betrieb, welche, wie oben beschrieben, bei vergleichbaren Vorrichtungen des Standes der Technik zu Problemen führen können. Die vorge schlagene erfindungsgemäße Glühstiftkerze für eine selbstzündende Verbrennungskraftmaschine weist einen Heizkörper, ein Kerzengehäuse und eine Kerzenachse auf. Ein Grundgedanke der Erfindung liegt darin, dass eine feste und vorzugsweise vollständig gasdichte Verbindung von Kerzengehäuse und Heizkörper hergestellt wird. Die Funktionalität des Brennraumdrucksensors wird durch Nachgiebigkeit des Kerzengehäuses im Bereich zwischen seinem brennraumseitigen Ende und seiner Verschraubung im Zylinderkopf erzielt.It is therefore proposed a glow plug for a self-igniting internal combustion engine, which has an integrated combustion chamber pressure sensor and which avoids the disadvantages of the devices known from the prior art. In particular, the glow plug according to the invention enables a minimization of the temperature-induced fluctuations in the sensor bias and the mechanical friction of individual components of the glow plug in operation, which, as described above, can lead to problems in comparable devices of the prior art. The pre-proposed glow plug according to the invention for a self-igniting internal combustion engine has a radiator, a plug housing and a plug axis. A basic idea of the invention is that a solid and preferably completely gastight connection is made of candle housing and radiator. The functionality of the combustion chamber pressure sensor is achieved by compliance of the plug housing in the region between its combustion chamber end and its screw in the cylinder head.

Die erfindungsgemäße Glühstiftkerze weist daher einen Aufnahmebereich zur Aufnahme des Heizkörpers sowie einen Gehäusekörper und mindestens einen zwischen dem Gehäusekörper und dem Aufnahmebereich angeordneten Flexibilitätsbereich auf. Vorzugsweise ist der Flexibilitätsbereich derart ausgestaltet, dass er wiederum mindestens einen Bereich aufweist, in welchem das Kerzengehäuse eine geringere Steifigkeit parallel zur Kerzenachse aufweist als im Bereich des Gehäusekörpers. In dem Kerzengehäuse ist mindestens ein Kraftmesselement vorgesehen, insbesondere ein Kraftmesselement, welches ein elektrisches Signal in Abhängigkeit von einer auf das mindestens eine Kraftmesselement ausgeübten Kraft erzeugen kann. Grundsätzlich können dabei beliebige, dem Fachmann bekannte Kraftmesselemente beliebiger Prinzipien eingesetzt werden, beispielsweise piezoelektrische Kraftmesselemente von nahezu beliebiger Gestalt oder auch kapazitive Kraftmesselemente oder Kraftmessung mittels Dehnungsmessstreifen. Vorzugsweise ist das mindestens eine Kraftmesselement in dem Gehäusekörper aufgenommen.The Inventive glow plug Therefore, has a receiving area for receiving the radiator as well a housing body and at least one between the housing body and the receiving area arranged flexibility range on. Preferably, the flexibility range is configured in such a way that that in turn it has at least one area in which the plug housing has a lower rigidity parallel to the candle axis than in the area of the housing body. In the candle housing At least one force measuring element is provided, in particular a Force measuring element, which an electrical signal in dependence from a force exerted on the at least one force measuring element can generate. in principle can Any arbitrary, known in the art force measuring elements arbitrary Principles are used, such as piezoelectric force measuring elements of almost any shape or capacitive force measuring elements or force measurement by means of strain gauges. Preferably the at least one force measuring element is received in the housing body.

Der im Brennraum herrschende Druck muss als Kraft auf das mindestens eine Kraftmesselement übertragen werden. Diese Kraftübertragung kann beispielsweise direkt vom Heizkörper auf das mindestens eine Kraftmesselement oder indirekt, beispielsweise über das Kerzengehäuse oder Abschnitte des Kerzengehäuses erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäße Glühstiftkerze zum Zweck der Druckübertragung auch mindestens ein separates Kraftübertragungselement zur Übertragung des Brennraumdrucks auf das mindestens eine Kraftmesselement, insbesondere zur Übertragung einer Kraft von dem Heizkörper auf das mindestens eine Kraftmesselement, aufweisen. Beispielsweise kann es sich bei diesem mindestens einen separaten Kraftübertragungselement um eine Druckstange, vorzugsweise eine im Wesentlichen zylinderförmige Druckstange, und/oder eine Druckhülse, vorzugsweise eine im Wesentlichen zylinderhülsenförmige Druckhülse, handeln. Dabei ist unter „im Wesentlichen" zu verstehen, dass auch eine leichte Abweichung von einer Zylinderform bzw. Zylinderhülsenform möglich ist, beispielsweise ein leicht konischer Verlauf, welcher beispielsweise der Gestalt der Glühstiftkerze oder eines Innenraums der Glühstiftkerze angepasst ist. Der Heizkörper ragt in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine hinein und wird dort auf einer Druckfläche, beispielsweise einer Stirnfläche, mit einem Druck entsprechend dem Brennraumdruck beaufschlagt. Dieser Druck wird durch den Heizkörper in eine Kraft umgewandelt, welche vom Heizkörper auf die Glühstiftkerze übertragen wird. Das mindestens eine Kraftübertragungselement wiederum überträgt diese Kraft direkt oder indirekt (d. h. mit oder ohne zusätzliche Zwischenelemente) von dem Heizkörper auf das mindestens eine Kraftmesselement, wo diese Kraft in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, was wiederum von einer entsprechenden Elektronik ausgelesen und beispielsweise einer Motorsteuerung zur Verfügung gestellt werden kann. Auf diese Weise kann eine aktuelle Information über den Brennraumdruck generiert werden.Of the in the combustion chamber prevailing pressure must be as force on the at least transmit a force measuring element become. This power transmission For example, directly from the radiator to the at least one Force measuring element or indirectly, for example via the candle housing or Sections of the candle housing respectively. Alternatively or in addition can the glow plug according to the invention for Purpose of the pressure transmission also at least one separate power transmission element for transmission the combustion chamber pressure on the at least one force measuring element, in particular for transmission a force from the radiator on the at least one force measuring element, have. For example, can it is in this at least one separate power transmission element around a push rod, preferably a substantially cylindrical push rod, and / or a pressure sleeve, preferably a substantially cylindrical sleeve-shaped pressure sleeve, act. It is under "im Essentially "too Understand that also a slight deviation from a cylindrical shape or cylinder sleeve shape possible is, for example, a slightly conical course, which, for example the shape of the glow plug or an interior of the glow plug adapted is. The radiator protrudes into the combustion chamber of the internal combustion engine and is there on a printing surface, for example, an end face, subjected to a pressure corresponding to the combustion chamber pressure. This Pressure is through the radiator converted into a force which transmitted from the radiator to the glow plug becomes. The at least one power transmission element in turn, transfers them Force directly or indirectly (ie with or without additional Intermediate elements) of the radiator on the at least one force measuring element, where this force in a electrical signal is converted, which in turn is of a corresponding Electronics read and, for example, a motor control for disposal can be made. In this way, a current information about the Combustion chamber pressure to be generated.

Der mindestens eine Flexibilitätsbereich kann auf unterschiedliche Weise ausgestaltet sein. Seine Funktion besteht im Wesentlichen darin, dass sich bei einer Beaufschlagung des Heizelements mit einem Druck durch den Brennraumdruck der gesamte vordere, d. h. dem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zugewandte Teil der Glühstiftkerze, welcher den Aufnahmebereich und den Heizkörper umfasst, entlang der Kerzenachse verschieben kann und somit das mindestens eine Kraftübertragungselement entsprechend mit einer Kraft und somit mit einer Vorspannung beaufschlagen kann. Der Gehäusekörper hingegen wird dabei nicht oder nur unwesentlich gedehnt und verbleibt während dieser Einfederung im Wesentlichen starr. Somit kann die Druckkraft, welche über das mindestens eine Kraftübertragungselement in die Glühstiftkerze eingeleitet wird, von dem mindestens einen Kraftmesselement detektiert werden. Diese Druckkraft unterscheidet sich von der insgesamt über den Brennraumdruck in die Glühstiftkerze eingeleiteten Kraft nur durch einen im Wesentlichen konstanten Faktor, welcher abhängig ist von der Steifigkeit des Kerzengehäuses im Aufnahmebereich und im Bereich des Flexibilitätsbereichs des Kerzengehäuses. Auch die Steifigkeit des mindestens einen Kraftübertragungselements geht in diesen im Wesentlichen konstanten Faktor ein.Of the at least one area of flexibility can be designed in different ways. Its function is essentially in that when the heating element is acted upon with a pressure through the combustion chamber pressure of the entire front, d. H. the combustion chamber of the internal combustion engine facing part of Glow plug, which includes the receiving area and the radiator, along the candle axis can move and thus the at least one power transmission element act accordingly with a force and thus with a bias can. The housing body, however is not or only slightly stretched and remains during this Bouncing essentially rigid. Thus, the pressing force, which over the at least one force transmission element in the glow plug is initiated, detected by the at least one force measuring element become. This pressure force differs from the total over the Combustion chamber pressure in the glow plug introduced force only by a substantially constant factor, which depends is of the stiffness of the plug housing in the reception area and in the area of flexibility of the Plug housing. The rigidity of the at least one force transmission element goes into this essentially constant factor.

Besonders bevorzugt ist es, wenn der Flexibilitätsbereich eine Wellung oder einen Faltenbalg mit mindestens einer ins Innere des Kerzengehäuses oder nach außen aufgeworfenen Falte aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann der mindestens eine Flexibilitätsbereich auch mindestens einen Bereich mit einer geringen Wandstärke des Kerzengehäuses aufweisen, insbesondere einer geringeren Wandstärke als in benachbarten Bereichen des Kerzengehäuses oder geringer als im gesamten übrigen Kerzengehäuse. Auch diese Ausgestaltung führt wiederum zu einer verringerten Steifigkeit des Kerzengehäuses parallel zur Kerzenachse im Flexibilitätsbereich. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein elastisches Element, beispielsweise ein Federelement, insbesondere eine Spiralfeder oder ein ähnliches Federelement oder auch ein elastisches Element aus metallischem Werkstoff oder einem Kunststoff (z. B. einem Elastomer), eingesetzt werden, welches eine Flexibilität im mindestens einen Flexibilitätsbereichs parallel zur Kerzenachse gewährleistet. Allgemein kann auch ein Element, insbesondere ein Material, mit einem kleinen Elastizitätsmodul eingesetzt werden. Dabei ist unter einem kleinen Elastizitätsmodul insbesondere ein Elastizitätsmodul zu verstehen, welches geringer ist als die Elastizitätsmodule der umgebenden Wandbereiche oder des gesamten Kerzengehäuses.It is particularly preferred if the flexibility region has a corrugation or a bellows with at least one fold that is thrown into the interior of the candle housing or outwardly. Alternatively or additionally, the at least one flexibility region can also have at least one region with a small wall thickness of the plug housing, in particular a smaller wall thickness than in adjacent regions of the plug housing or less than in the entire remaining plug housing. This embodiment in turn also leads to a reduced stiffness of the plug housing parallel to the plug axis in the flexibility range. Alternatively or additionally, it is also possible to use an elastic element, for example a spring element, in particular a spiral spring or a similar spring element or also an elastic element made of metallic material or a plastic (eg an elastomer), which has a flexi guaranteed in the at least one flexibility range parallel to the candle axis. In general, an element, in particular a material, can also be used with a small modulus of elasticity. In this case, a small modulus of elasticity is to be understood as meaning, in particular, a modulus of elasticity which is less than the moduli of elasticity of the surrounding wall regions or of the entire plug housing.

Der Heizkörper ist vorzugsweise fest und druckdicht im Aufnahmebereich mit dem Kerzengehäuse verbunden, vorzugsweise durch eine Presspassung. Das Kerzengehäuse wiederum wird mit dem Zylinderkopf verbunden, vorzugsweise durch eine Verschraubung. Zu diesem Zweck weist die Glühstiftkerze vorzugsweise zusätzlich mindestens ein Außengewinde zum Verbinden der Glühstiftkerze mit dem Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine auf. Dieses mindestens eine Außengewinde ist vorzugsweise Bestandteil des Gehäusekörpers der Glühstiftkerze. Zwischen dem Aufnahmebereich zur Aufnahme des Heizkörpers und dem Anschluss an den Zylinderkopf ist der mindestens eine Flexibilitätsbereich angeordnet, beispielsweise, in Form eines Metallfaltenbalgs, in welchem das Kerzengehäuse eine möglichst geringe Steifigkeit parallel zur Kerzenachse aufweist.Of the radiator is preferably solid and pressure-tight in the receiving area with the plug housing connected, preferably by a press fit. The candle housing turn is connected to the cylinder head, preferably by a screw connection. For this purpose, the glow plug shows preferably in addition at least one external thread for connecting the glow plug with the cylinder head of the internal combustion engine. This at least an external thread is preferably part of the housing body of the glow plug. Between the receiving area for receiving the radiator and the connection to the cylinder head is the at least one flexibility range arranged, for example, in the form of a metal bellows, in which the candle case one preferably has low rigidity parallel to the candle axis.

Das mindestens eine Kraftübertragungselement stützt sich vorzugsweise möglichst weit vorne zum Brennraum hin an dem Kerzengehäuse oder sogar unmittelbar an dem Heizkörper ab. An seinem entgegengesetzten Ende stützt sich das mindestens eine Kraftübertragungselement direkt oder indirekt an dem mindestens einen Kraftmesselement ab, so dass, wie oben beschrieben, eine Kraft von dem mindestens einen Heizkörper auf das mindestens eine Kraftmesselement übertragbar ist. Im Einbauzustand ist vorzugsweise das Kerzengehäuse auf Zug belastet, und das mindestens eine Kraftübertragungselement ist auf Druck belastet. Diese Belastung (Vorspannung) kann beispielsweise mittels einer Verschraubung oder einer Verstemmung des mindestens einen Kraftmesselements im Kerzengehäuse, vorzugsweise im Gehäusekörper, erfolgen. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Flexibilitätsbereichs besteht darin, dass unterschiedliche Wärmeausdehnungen des Kerzengehäuses und des mindestens einen Kraftübertragungselements durch die Nachgiebigkeit des Gehäuses im Bereich des mindestens einen Flexibilitätsbereichs ausgeglichen werden und somit nur eine vergleichsweise geringe Schwankung der Vorspannungskraft, welche auf das mindestens eine Kraftmesselement ausgeübt wird, bewirken. Dies führt zu einer Verbesserung der Signalqualität und vermeidet eine Signalkorrektur in den verschiedenen Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine, welche üblicherweise auch zu entsprechenden Temperaturschwankungen führen. Auch Schwankungen der Außentemperaturen werden zumindest teilweise ausgeglichen. Vorzugsweise wirken im Ruhebetrieb der Verbrennungskraftmaschine keine axialen Kräfte auf den Heizkörper, wobei die Verbindung zwischen Heizkörper und Kerzengehäuse im Ruhebetrieb unbelastet ist.The at least one force transmission element supports preferably as possible far to the front of the combustion chamber on the candle case or even directly on the radiator from. At its opposite end, this is supported by at least one Power transmission element directly or indirectly on the at least one force-measuring element, such that, as described above, a force from the at least one radiator on the at least one force measuring element is transferable. In the installed state is preferably the candle housing loaded on train, and the at least one power transmission element is on Pressure charged. This load (bias) can, for example by means of a screw connection or a caulking of at least a force measuring element in the plug housing, preferably in the housing body, done. An advantage of the flexibility range according to the invention is that different thermal expansions of the plug housing and the at least one power transmission element through the resilience of the case in the area of the at least one flexibility area and thus only a comparatively small variation of the prestressing force, which is exerted on the at least one force measuring element, cause. this leads to to improve the signal quality and avoids signal correction in the various operating states of the internal combustion engine, which usually also lead to corresponding temperature fluctuations. Also, fluctuations in the outside temperatures are at least partially offset. Preferably act in Resting operation of the internal combustion engine on no axial forces the radiator, the connection between the radiator and the plug housing in idle mode is unloaded.

Wie oben beschrieben, ist es bevorzugt, wenn sich das mindestens eine Kraftübertragungselement an einem Ende direkt oder indirekt (z. B. über ein Zwischenelement) an dem mindestens einen Kraftmesselement abstützt. An einem anderen Ende kann sich das mindes tens eine Kraftübertragungselement beispielsweise unmittelbar am Heizkörper abstützen oder, alternativ oder zusätzlich, an dem mindestens einen Flexibilitätsbereich. Beispielsweise kann sich das mindestens eine Kraftübertragungselement an einer ins Innere des Kerzengehäuses gerichteten Wellung des Flexibilitätsbereichs abstützen. Alternativ oder zusätzlich kann sich das mindestens eine Kraftmesselement auch an einem Bereich des Kerzengehäuses abstützen, welcher zwischen dem mindestens einen Flexibilitätsbereich und dem mindestens einen Heizkörper angeordnet ist. Beispielsweise kann hierfür mindestens ein zusätzliches Abstützelement eingesetzt werden, welches zum Abstützen des mindestens einen Kraftübertragungselements an dem Kerzengehäuse im Bereich zwischen dem Flexibilitätsbereich und dem Heizkörper dient. Beispielsweise kann dabei eine Kreisringscheibe eingesetzt werde, welche umfangsseitig mit der Wand des Kerzengehäuses verbunden, beispielsweise verschraubt oder verstemmt, ist. Diese Möglichkeiten der Abstützung des mindestens einen Kraftübertragungselements bewirken, dass das Kraftübertragungselement sich, wie oben beschrieben, möglichst weit vorne zum Brennraum hin abstützt, wodurch möglichst wenig Spannungen im starren Bereich des Kerzengehäuses, welcher dem Brennraum abgewandt ist, auftreten. Vorzugsweise schließt sich der mindestens eine Flexibilitätsbereich dabei unmittelbar an den Heizkörper im Kerzengehäuse an, oder es wird, alternativ oder zusätzlich, ein Zwischenraum zwischen dem Heizkörper und dem Flexibilitätsbereich zusätzlich mit einem Füllmaterial aufgefüllt. Diese Weiterbildung bewirkt, dass keine zu große Nachgiebigkeit vor der Krafteinleitung von dem Heizkörper auf das mindestens eine Kraftübertragungselement entsteht. Zu diesem Zweck kann das Füllmaterial beispielsweise ein Material hoher Steifigkeit und vorzugsweise geringer Wärmeleitfähigkeit sein. Diese Weiterbildung bewirkt eine möglichst unmittelbare Kraftübertragung von dem Heizkörper auf das mindestens eine Kraftübertragungselement. Dadurch wird die Kraftübertragungsfunktion des Brennraumdrucks auf das mindestens eine Kraftmesselement weiter verbessert.As described above, it is preferable if the at least one Power transmission element at one end directly or indirectly (eg via an intermediate element) the at least one force measuring element is supported. At another end can at least one power transmission element for example, directly on the radiator support or, alternatively or In addition, at the at least one flexibility area. For example, can the at least one power transmission element at a directed into the interior of the candle housing curl of the flexibility range support. alternative or additionally The at least one force-measuring element can also be in one area of the candle housing support, which between the at least one flexibility range and the at least a radiator is arranged. For example, at least one additional supporting be used, which for supporting the at least one force transmission element on the candle case in the area between the flexibility area and the radiator. For example can thereby be used a circular disk, which circumferentially with the wall of the candle housing connected, for example screwed or caulked, is. These Possibilities of support the at least one power transmission element cause the power transmission element itself, as described above, as far as possible supported at the front towards the combustion chamber, as possible little tension in the rigid area of the plug housing, which the combustion chamber is remote, occur. Preferably closes the at least one flexibility area while directly to the radiator in the candle case or, alternatively or additionally, there is a gap between the radiator and the flexibility area additionally with a filling material refilled. This development does not cause too much yield before the introduction of force from the radiator the at least one force transmission element is formed. For this purpose, the filling material For example, a material of high stiffness and preferably lower thermal conductivity be. This development causes as direct as possible power transmission from the radiator on the at least one power transmission element. This will be the power transmission function the combustion chamber pressure on the at least one force measuring element on improved.

Die Stromzufuhr zu dem Heizkörper kann beispielsweise durch einen in der Nähe der Kerzenachse mittig verlaufenden Stahlanschlussbolzen erfolgen. Auch der Einsatz von flexiblen Drahtglühstromzuleitungen ist jedoch möglich.The power supply to the radiator, for example, by a centrally near the plug axis steel connecting bolt he consequences. However, the use of flexible Drahtglühstromzuleitungen is possible.

Die erfindungsgemäße Glühstiftkerze mit integriertem Brennraumdrucksensor weist gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zahlreiche Vorteile auf. Ein wesentlicher Vorteil ist die Unabhängigkeit des Brennraumdrucksignals von der Betriebstemperatur der Verbrennungskraftmaschine, welche darauf beruht, dass Temperaturschwankungen und damit verbundene unterschiedliche Ausdehnungen der Materialien optimal ausgeglichen werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine nahezu konstante Kraftübertragungsfunktion gewährleistet ist. Dies bedeutet insbesondere, dass in nahezu allen Bereichen des Brennraumdrucks und somit in nahezu allen Betriebsbereichen der Verbrennungskraftmaschine der Brennraumdruck auf identische oder ähnliche Weise auf das mindestens eine Kraftmesselement übertragen wird. Der Kraftübertragungsfaktor, mit welchem das elektrische Signal des mindestens einen Kraftmesselements zu multiplizieren ist, um aus diesem Signal auf den tatsächlichen Brennraumdruck zu schließen, ist somit vom Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine weitgehend unabhängig. Zusätzliche Korrekturen, welche rechnerisch aufwändig sind und beispielsweise entsprechende Korrekturfunktionen oder ähnliches umfassen müssten, können dadurch vermieden werden. Das elektrische Signal des mindestens einen Kraftmesselements kann somit unmittelbar oder nur unter geringer elektronischer Nachbearbeitung für eine entsprechende Motorsteuerung, beispielsweise eine brennraumdrucksignalbasierte Motorsteuerung, eingesetzt werden.The Inventive glow plug with integrated combustion chamber pressure sensor faces out The prior art devices have numerous advantages on. A significant advantage is the independence of the combustion chamber pressure signal from the operating temperature of the internal combustion engine, which based on that temperature fluctuations and related different extents of the materials optimally balanced become. Another advantage is that a nearly constant Power transmission function guaranteed is. This means in particular that in almost all areas the combustion chamber pressure and thus in almost all operating areas the internal combustion engine of the combustion chamber pressure on identical or similar Way is transmitted to the at least one force measuring element. The force transmission factor, with which the electrical signal of the at least one force-measuring element To multiply this signal to the actual combustion chamber pressure close, is thus largely the operating state of the internal combustion engine independently. additional Corrections that are arithmetically complex and, for example, corresponding Include correction functions or the like would need can be avoided. The electrical signal of at least a Kraftmesselements can thus directly or only under low electronic post-processing for one corresponding engine control, for example, a brennraumdrucksignalbasierte Motor control, are used.

Zeichnungdrawing

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.Based the drawing, the invention is explained in more detail below.

Es zeigt:It shows:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Glühstiftkerze mit integriertem Brennraumdrucksensor; 1 a first embodiment of a glow plug according to the invention with integrated combustion chamber pressure sensor;

2 einen simulierten Verlauf eines Sensorsignals eines Kraftmesselements im Vergleich zum Brennraumdruck bei verschiedenen Kurbelwellenstellungen; 2 a simulated course of a sensor signal of a force measuring element compared to the combustion chamber pressure at different crankshaft positions;

3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennraumdrucksensors; und 3 A second embodiment of a combustion chamber pressure sensor according to the invention; and

4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennraumdrucksensors. 4 A third embodiment of a combustion chamber pressure sensor according to the invention.

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Glühstiftkerze 110 mit integriertem Brennraumdrucksensor dargestellt. Die Glühstiftkerze 110 weist einen Heizkörper 112 und ein Kerzengehäuse 114 auf. Das Kerzengehäuse 114 ist dabei in drei Bereiche unterteilt: einen dem Brennraum zugewandten Aufnahmebereich 116 zur Aufnahme des Heizkörpers 114, einen Flexibilitätsbereich 118 und einen auf der dem Brennraum abgewandten Seite der Glühstiftkerze 110 angeordneten Gehäusekörper 120.In 1 is a first embodiment of a glow plug according to the invention 110 shown with integrated combustion chamber pressure sensor. The glow plug 110 has a radiator 112 and a candle case 114 on. The candle housing 114 is divided into three areas: a combustion chamber facing receiving area 116 for receiving the radiator 114 , a flexibility area 118 and one on the side facing away from the combustion chamber of the glow plug 110 arranged housing body 120 ,

Der Heizkörper 112 ist in diesem Ausführungsbeispiel als keramischer Heizkörper 112 ausgeführt. Es sind jedoch auch andere Ausgestaltungen von Heizkörpern 112 denkbar. Der Heizkörper 112 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch einen Stahlanschlussbolzen 122 mit elektrischer Energie beaufschlagt. Der Stahlanschlussbolzen 122 ist in diesem Ausführungsbeispiel gemäß 1 als massiver zentraler Bolzen ausgeführt, welcher entlang einer Kerzenachse 124 axial durch das Kerzengehäuse 114 geführt wird. Am dem Brennraum-abgewandten Ende weist die Glühstiftkerze 110 eine Verschraubung 126 auf. Der Stahlanschlussbolzen 122 wird axial durch diese Verschraubung 126 aus dem Kerzengehäuse 114 herausgeführt und einer entsprechenden elektrischen Energieversorgung zugeführt. Weiterhin weist das Kerzengehäuse 114 im Gehäusekörper 120 ein Außengewinde 128 auf. Mittels dieses Außengewindes 128 kann die Glühstiftkerze 110 in einen Zylinderkopf eingeschraubt werden, dergestalt, dass der Heizkörper 112 in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine hineinragt. Im Flexibilitätsbereich 118 ist das Kerzengehäuse 114 mit einer Falte 130 versehen, in welcher das Kerzengehäuse 114 eine Einschnürung nach innen aufweist. Somit wirkt diese Falte 130 ähnlich einem Metallfaltenbalg einer einzigen Falte und verleiht dem Kerzengehäuse 114 im Flexibilitätsbereich 118 eine geringere Steifigkeit parallel zur Kerzenachse 124 als im Gehäusekörper 120.The radiator 112 is in this embodiment as a ceramic heater 112 executed. However, there are also other embodiments of radiators 112 conceivable. The radiator 112 is in this embodiment by a steel connection pin 122 charged with electrical energy. The steel connection bolt 122 is in this embodiment according to 1 designed as a solid central bolt, which along a candle axis 124 axially through the candle housing 114 to be led. At the combustion chamber-remote end has the glow plug 110 a screw connection 126 on. The steel connection bolt 122 gets axially through this screw connection 126 from the candle case 114 taken out and fed to a corresponding electrical power supply. Furthermore, the candle housing 114 in the housing body 120 an external thread 128 on. By means of this external thread 128 can the glow plug 110 be screwed into a cylinder head, such that the radiator 112 protrudes into the combustion chamber of the internal combustion engine. In the flexibility area 118 is the candle case 114 with a fold 130 provided in which the candle housing 114 has a constriction inward. Thus, this fold acts 130 similar to a metal bellows of a single fold and gives the candle case 114 in the area of flexibility 118 a lower rigidity parallel to the candle axis 124 as in the housing body 120 ,

Der Heizkörper 112 ist im Aufnahmebereich 116 in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Presspassung 132 mit dem Kerzengehäuse 114 verbunden. Hierdurch entsteht im Aufnahmebereich 116 eine gasdichte Verbindung, so dass gewährleistet ist, dass Brennraumgase nicht in den Innenraum der Glühstiftkerze 110 eindringen können. Der Heizkörper 112 ist dabei im Aufnahmebereich 116 in das Kerzengehäuse 114 eingepresst. Dadurch entsteht zwischen dem Heizkörper 112 und der Falte 130 ein Zwischenraum 134. Es ist von Vorteil, wenn dieser Zwischenraum 134 so klein wie möglich gehalten wird, vorzugsweise verschwindet, oder wenn dieser Zwischenraum 134 mit einem Füllmaterial hoher Steifigkeit und/oder geringer Wärmeleitfähigkeit ausgefüllt wird. Auf diese Weise wird die Kraftübertragung, welche unten beschrieben ist, weiter verbessert, wobei gleichzeitig eine Übertragung von Wärme vom Heizkörper 112 auf andere Komponenten im Innenraum der Glühstiftkerze 110 verhindert wird.The radiator 112 is in the reception area 116 in this embodiment by a press fit 132 with the candle case 114 connected. This results in the recording area 116 a gas-tight connection, so that ensures that combustion gases are not in the interior of the glow plug 110 can penetrate. The radiator 112 is in the recording area 116 in the candle case 114 pressed. This creates between the radiator 112 and the fold 130 a gap 134 , It is beneficial if this gap 134 is kept as small as possible, preferably disappears, or if this gap 134 is filled with a filler of high stiffness and / or low thermal conductivity. In this way, the power transmission, which is described below, further improved, wherein at the same time a transfer of heat from the radiator 112 on other components in the interior of the glow plug 110 is prevented.

Weiterhin ist in den Gehäusekörper 120 des Kerzengehäuses 114 ein – in diesem Ausführungsbeispiel ringförmiges – Kraftmesselement 136 in Form eines ringförmigen piezoelektrischen Elements aufgenommen. Die elektrischen Zuleitungen dieses Kraftmesselements 136 sind in 1 nicht dargestellt und können beispielsweise axial, beispielsweise parallel zum Stahlanschlussbolzen 122, durch die Verschraubung 126 aus dem Kerzengehäuse 114 herausgeführt und einer entsprechenden elektrischen Auswerteelektronik zugeführt werden. Das Kraftmesselement 136 ist in diesem Ausführungsbeispiel von zwei Distanzhülsen 138, beispielsweise Distanzhülsen von einer zylinderhülsenförmigen Gestalt, insbesondere Distanzhülsen aus einem Material hoher Steifigkeit (z. B. Stahl) umgeben. Bei der Montage wird zuerst die brennraumseitige Distanzhülse 138 vom Brennraumabgewandten Ende der Glühstiftkerze 110 her in das Kerzengehäuse 114 eingeführt, dann das Kraftmesselement 136 und anschließend die zweite Distanzhülse 138. Anschließend wird das Kerzengehäuse 114 durch die Verschraubung 126 verschraubt. Dadurch wird das Kraftmesselement 136 mit einer Vorspannung beaufschlagt.Furthermore, in the housing body 120 of the candle housing 114 a - in this embodiment annular - force measuring element 136 received in the form of an annular piezoelectric element. The electrical leads of this power element 136 are in 1 not shown and can for example axially, for example parallel to the steel connection pin 122 through the screw connection 126 from the candle case 114 led out and a corresponding electrical evaluation electronics are supplied. The force measuring element 136 is in this embodiment of two spacers 138 For example, spacers surrounded by a cylindrical sleeve-shaped, in particular spacers made of a material of high rigidity (eg., Steel). During assembly, first the combustion chamber side spacer sleeve 138 away from the combustion chamber end of the glow plug 110 into the candle case 114 introduced, then the force measuring element 136 and then the second spacer sleeve 138 , Subsequently, the candle housing 114 through the screw connection 126 screwed. This will cause the force measuring element 136 subjected to a bias voltage.

Weiterhin ist in das Kerzengehäuse 114 ein Kraftübertragungselement 140 eingebracht. Das Kraftübertragungselement 140 hat in diesem Ausführungsbeispiel eine hülsenförmige Gestalt und umschließt ebenfalls, wie auch das Kraftmesselement 136, den Stahlanschlussbolzen 122 umfangsseitig. Dabei ist das Kraftübertragungselement 140 in diesem Ausführungsbeispiel leicht konisch ausgestaltet und weist brennraumseitig einen leicht geringeren Außendurchmesser auf als auf der Brennraum-abgewandten Seite. Das Kraftübertragungselement 140 ist brennraumseitig auf der Falte 130 abgestützt und auf der Brennraumabgewandten Seite auf der brennraumseitigen Distanzhülse 138. Somit ist das Kraftübertragungselement 140 in diesem Ausführungsbeispiel indirekt auf dem Kraftmesselement 136 abgestützt.Furthermore, in the candle housing 114 a power transmission element 140 brought in. The power transmission element 140 has in this embodiment, a sleeve-like shape and also encloses, as well as the force measuring element 136 , the steel connection bolt 122 periphery. Here is the power transmission element 140 slightly conical in this embodiment and has a slightly smaller outer diameter on the combustion chamber side than on the combustion chamber side facing away. The power transmission element 140 is on the combustion chamber side on the crease 130 supported and on the combustion chamber side facing away from the combustion chamber side standoff 138 , Thus, the power transmission element 140 in this embodiment, indirectly on the force measuring element 136 supported.

Auf seiner dem Brennraum zugewandten Seite weist der Heizkörper 112 eine hydraulische Druckfläche 142 auf. Über diese Druckfläche 142 wird der Brennraumdruck in eine Kraft F (in 1 mit Bezugsziffer 144 bezeichnet) auf den Heizkörper 112 umgewandelt. Durch das Kraftübertragungselement 140 wird diese Kraft 144 auf das Kraftmesselement 136 übertragen, wo diese in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Aus diesem elektrischen Signal kann auf den Brennraumdruck zurückgeschlossen werden. Dabei ist die Kraftübertragung der Kraft 144 vom Heizkörper 112 auf das Kraftmesselement 136 jedoch nicht vollständig, sondern muss mit einem Faktor multipliziert werden, welcher kleiner ist als 1. Im Idealfall erreicht dieser Übertragungsfaktor gerade die 1. Die Tatsache, dass die Übertragung nicht vollständig ist, ist darin begründet, dass Kräfte vom Kerzengehäuse 114 aufgenommen werden. Der Vorteil der in 1 dargestellten Ausgestaltung der Glühstiftkerze 110 besteht jedoch darin, dass die Kraft 144 hier lediglich zu einer vernachlässigbaren Verformung des Kerzengehäuses 114 außerhalb des Flexibilitätsbereichs 118 führt. Im Wesentlichen wird durch die Kraft 144 lediglich der Aufnahmebereich 116 axial zum Gehäusekörper 120 hin verschoben, wobei das Kerzengehäuse 114 im Bereich des Flexibilitätsbereichs 118 axial eingefedert wird. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Kraftübertragung der Kraft 144 vom Heizkörper 112 auf das Kraftmesselement 136 nahezu vollständig erfolgt. Weiterhin werden durch die Falte 130 auch thermische Spannungen aufgenommen, so dass auch bei verschiedenen Betriebstemperaturen das Kraftmesselement 136 im Wesentlichen mit einer konstanten Vorspannung beaufschlagt ist.On its side facing the combustion chamber, the radiator 112 a hydraulic pressure surface 142 on. About this printing surface 142 the combustion chamber pressure is converted into a force F (in 1 with reference number 144 referred to) on the radiator 112 transformed. Through the power transmission element 140 will this force 144 on the force measuring element 136 where it is converted into an electrical signal. From this electrical signal can be deduced on the combustion chamber pressure. Here is the power transmission of the force 144 from the radiator 112 on the force measuring element 136 but not completely, but must be multiplied by a factor which is smaller than 1. Ideally, this transmission factor reaches just 1. The fact that the transmission is not complete, is due to the fact that forces from the candle housing 114 be recorded. The advantage of in 1 illustrated embodiment of the glow plug 110 However, that is the force 144 Here only to a negligible deformation of the plug housing 114 outside the flexibility area 118 leads. In essence, it is through the force 144 only the recording area 116 axially to the housing body 120 shifted, with the candle housing 114 in the area of flexibility 118 is compressed axially. This ensures that the power transmission of the force 144 from the radiator 112 on the force measuring element 136 almost completely done. Continue to be through the fold 130 also recorded thermal stresses, so that even at different operating temperatures, the force measuring element 136 is subjected to a constant bias voltage substantially.

Die Übertragung der Kraft 144 auf das Kraftmesselement 136 in der Anordnung gemäß 1 ist in 2 schematisch in Form von Simulationsdaten dargestellt. Dabei bezeichnet die x-Achse, welche hier mit φ bezeichnet ist, die Kurbelwellenstellung in Grad, die linke y-Achse bezeichnet den Brennraumdruck p in beliebigen Einheiten, und die rechte y-Achse die vom Kraftmesselement 136 angezeigte Kraft F in beliebigen Einheiten. Für eine Simulation wurde ein Betriebspunkt bei 2000 U/min und einem effektiven Mitteldruck (PME) von einem bar angenommen. Dabei zeigt die obere Kurve 210, welche sich auf die linke Y-Achse bezieht, den Verlauf des Brennraumdrucks. Die untere Kurve 212, welche sich auf die rechte Y-Achse bezieht, zeigt das elektrische Signal des Kraftmesselements 136. Wie dabei aus 2 hervorgeht, ist das Sensorsignal 212 mit einem entsprechenden Faktor zu multiplizieren, um aus diesem Sensorsignal 212 auf den Brennraumdruck 210 rückschließen zu können. In diesen Faktor gehen im Wesentlichen Materialeigenschaften und Ausführung der Glühstiftkerze 110 ein.The transmission of the force 144 on the force measuring element 136 in the arrangement according to 1 is in 2 shown schematically in the form of simulation data. Here, the x-axis, which is designated here by φ, the crankshaft position in degrees, the left y-axis denotes the combustion chamber pressure p in any units, and the right y-axis of the force measuring element 136 indicated force F in any units. For a simulation, an operating point at 2000 rpm and an effective mean pressure (PME) of one bar was assumed. The upper curve shows 210 , which refers to the left Y-axis, the course of the combustion chamber pressure. The lower curve 212 , which refers to the right Y-axis, shows the electrical signal of the force measuring element 136 , Like this 2 shows, is the sensor signal 212 multiply by an appropriate factor to get out of this sensor signal 212 on the combustion chamber pressure 210 to be able to conclude. In this factor, essentially material properties and design of the glow plug go 110 one.

In 3 ist ein bevorzugtes zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Glühstiftkerze 110 dargestellt. Wiederum weist die Glühstiftkerze 110 ein Kerzengehäuse 114 auf, welches in einen Aufnahmebereich 116, einen Flexibilitätsbereich 118 und einen Gehäusekörper 120 unterteilt ist. Im Aufnahmebereich 116 ist wiederum ein Heizkörper 112 durch eine Presspassung 132 in das Kerzengehäuse 114 eingepresst. Wie auch im Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist auch die Glühstiftkerze 110 im Ausführungsbeispiel gemäß 3 im Flexibilitätsbereich 118 wiederum eine Falte 130 auf. Die Ausgestaltung dieser Falte 130 ist grundsätzlich vergleichbar zur Ausgestaltung der Falte 130 im Ausführungsbeispiel gemäß 1. Wiederum ist zwischen der Falte 130 und dem Heizkörper 112 ein Zwischenraum 134 ausgebildet. Auch weist, vergleichbar zum Ausführungsbeispiel gemäß 1, das Kerzengehäuse 114 wiederum ein Außengewinde 128 zum Befestigen der Glühstiftkerze 110 in einem Zylinderkopf auf.In 3 is a preferred second embodiment of a glow plug according to the invention 110 shown. Again, the glow plug shows 110 a candle case 114 on which is in a receiving area 116 , a flexibility area 118 and a housing body 120 is divided. In the recording area 116 is again a radiator 112 by a press fit 132 in the candle case 114 pressed. As in the embodiment according to 1 also has the glow plug 110 in the embodiment according to 3 in the area of flexibility 118 again a fold 130 on. The design of this fold 130 is basically comparison bar for the design of the fold 130 in the embodiment according to 1 , Again, between the fold 130 and the radiator 112 a gap 134 educated. Also has, comparable to the embodiment according to 1 , the candle case 114 again an external thread 128 for attaching the glow plug 110 in a cylinder head.

Der Unterschied zwischen dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 und dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 besteht im Wesentlichen in der Ausgestaltung des Kraftmesselements 136 und der Ausgestaltung und der Lagerung des Kraftübertragungselements 140. Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist das Kraftübertragungselement 140 in Form einer Zylinderscheibe ausgestaltet, welche am Brennraum-abgewandten Ende in den Gehäusekörper 120 eingebracht ist. Gehaltert und vorgespannt wird dieses Kraftmesselement 136 wiederum durch eine Verschraubung 126. Auf Distanzhülsen 138 wurde in diesem Ausführungsbeispiel gemäß 3 verzichtet.The difference between the embodiment according to 3 and the embodiment according to 1 consists essentially in the design of the force measuring element 136 and the configuration and the storage of the power transmission element 140 , In the embodiment according to 3 is the power transmission element 140 designed in the form of a cylindrical disc, which at the combustion chamber-remote end in the housing body 120 is introduced. This force measuring element is enriched and prestressed 136 again by a screw connection 126 , On spacers 138 was in accordance with this embodiment 3 waived.

Weiterhin ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 das Kraftübertragungselement 140 nicht hülsenförmig, sondern stangenförmig ausgestaltet. Das Kraftübertragungselement 140 ist dabei entlang der Kerzenachse 124 in das Kerzengehäuse 114 eingebracht. An seinem Brennraum-abgewandten Ende ist das Kraftübertragungselement 140 auf dem Kraftmesselement 136 zentral auf dessen brennraumseitiger Stirnfläche abgestützt. Am Brennraum-zugewandten Ende ist das stangenförmige Kraftübertragungselement 140 an der Wand des Zwischenraums 134 abgestützt. Zu diesem Zweck ist ein zusätzliches, kreisscheibenförmiges Abstützelement 310 in den Aufnahmebereich 116 eingebracht. Dieses Abstützelement 310 kann beispielsweise mit der Wand des Kerzengehäuses 114 im Aufnahmebereich 11b verstemmt oder verschraubt sein. Auch andere Befestigungsarten sind denkbar. Das Abstützelement 310 bewirkt, dass eine Kraft von dem Heizkörper 112 über die Wand des Kerzengehäuses 114 im Aufnahmebereich 116, über das Abstützelement 310 und schließlich über das stangenförmige Kraftübertragungselement 140 auf das Kraftmesselement 136 übertragen wird. Der Vorteil einer indirekten Kraftübertragung vom Heizkörper 112 auf das Kraftübertragungselement 140 über das Abstützelement 310 besteht im Wesentlichen darin, dass keine Wärme unmittelbar von dem Heizkörper 112 auf das Kraftübertragungselement 140 übertragen wird. Ein derartiger Wärmeübertrag, welcher durch das (beispielsweise metallische) Kraftübertragungselement 140 auch auf das Kraftmesselement 136 übertragen würde, könnte beispielsweise zu Temperaturschwankungen im Kraftmesselement 136 führen, welche die Signalqualität negativ beeinflussen würden.Furthermore, in the embodiment according to 3 the power transmission element 140 not sleeve-shaped, but rod-shaped. The power transmission element 140 is doing along the candle axis 124 in the candle case 114 brought in. At its combustion chamber-remote end is the power transmission element 140 on the force measuring element 136 centrally supported on the combustion chamber side end face. At the combustion chamber-facing end is the rod-shaped power transmission element 140 on the wall of the gap 134 supported. For this purpose, an additional, circular disk-shaped support element 310 in the recording area 116 brought in. This support element 310 For example, with the wall of the candle housing 114 in the recording area 11b be caulked or screwed. Other types of attachment are conceivable. The support element 310 causes a force from the radiator 112 over the wall of the candle housing 114 in the recording area 116 , about the support element 310 and finally on the rod-shaped power transmission element 140 on the force measuring element 136 is transmitted. The advantage of an indirect power transmission from the radiator 112 on the power transmission element 140 over the support element 310 Essentially, there is no heat directly from the radiator 112 on the power transmission element 140 is transmitted. Such a heat transfer, which by the (for example metallic) force transmission element 140 also on the force measuring element 136 would transmit, for example, to temperature fluctuations in the force measuring element 136 lead, which would negatively affect the signal quality.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist die Stromzuleitung zum Heizkörper 112 nicht dargestellt. Da der Bereich entlang der Kerzenachse 124 in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen von dem stangenförmigen Kraftübertragungselement 140 ausgefüllt wird, ist hier kein Platz für einen Stahlanschlussbolzen 122 gemäß dem Ausführungsbeispiel in 1. Stattdessen wird in dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 eine Drahtglühstromzuleitung verwendet, welche durch entsprechende Bohrungen im Abstützelement oder entsprechende Bohrungen oder Nuten in der Wand des Kerzengehäuses 114 an den Elementen 310 und 136 vorbeigeführt und durch die Verschraubung 126 nach außen geführt wird.In the embodiment according to 3 is the power supply to the radiator 112 not shown. As the area along the candle axis 124 in this embodiment substantially of the rod-shaped power transmission element 140 is filled, there is no room for a steel connection pin here 122 according to the embodiment in 1 , Instead, in the embodiment according to 3 a Drahtglühstromzuleitung used, which by corresponding holes in the support element or corresponding holes or grooves in the wall of the plug housing 114 on the elements 310 and 136 passed and through the screw 126 is led to the outside.

In 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer Glühstiftkerze 110 ohne separates Kraftübertragungselement 140 dargestellt. Hierbei wird die Kraft 144 direkt vom Heizkörper 112 auf das Kraftmesselement 136 übertragen. Diese Übertragung erfolgt bevorzugt mittels einer auf der Brennraum-abgewandten Seite des Heizkörpers 112 angeordneten zylindrischen Verlängerung 410 des Heizkörpers 112. Ansonsten ist die Funktionalität und der Aufbau der Glühstiftkerze 110 analog zum Ausführungsbeispiel gemäß 3.In 4 is a third embodiment of a glow plug 110 without a separate power transmission element 140 shown. Here is the force 144 directly from the radiator 112 on the force measuring element 136 transfer. This transmission preferably takes place by means of a side facing away from the combustion chamber of the radiator 112 arranged cylindrical extension 410 of the radiator 112 , Otherwise, the functionality and structure of the glow plug 110 analogous to the embodiment according to 3 ,

110110: Glühstiftkerzeglow plug
112112: Heizkörperradiator
114114: Kerzengehäuseplug housing
116116: Aufnahmebereichreception area
118118: Flexibilitätsbereichrange of flexibility
120120: Gehäusekörperhousing body
122122: StahlanschlussbolzenSteel connecting bolts
124124: Kerzenachsecandles axis
126126: Verschraubungscrew
128128: Außengewindeexternal thread
130130: Faltewrinkle
132132: Presspassunginterference fit
134134: Zwischenraumgap
136136: KraftmesselementForce measuring element
138138: Distanzhülsenspacers
140140: KraftübertragungselementPower transmission element
142142: Druckflächeprint area
144144: Kraftforce
210210: BrennraumdruckCombustion chamber pressure
212212: Sensorsignalsensor signal
310310: Abstützelementsupporting
410410: Zylindrische Verlängerung des Heizkörperscylindrical renewal of the radiator

Claims

Glow plug ( 110 ) for a self-igniting internal combustion engine with a radiator ( 112 ), a candle housing ( 114 ) and a candle axis ( 124 ), wherein the candle housing ( 114 ) a receiving area ( 116 ) for receiving the radiator ( 112 ), a housing body ( 120 ) and at least one between the housing body ( 120 ) and the reception area ( 116 ) ( 118 ), wherein further in the plug housing ( 114 ) at least one force measuring element ( 136 ) is provided.

Glow plug ( 110 ) according to the preceding claim, wherein the glow plug ( 110 ) further at least one force transmission element ( 140 ) for transmitting a combustion chamber pressure to the at least one force measuring element ( 136 ) having.

Glow plug ( 110 ) according to one of the two preceding claims, characterized in that the at least one flexibility area ( 118 ) at least one area ( 130 ), in which the candle housing ( 114 ) a lower rigidity parallel to the candle axis ( 124 ) than in the region of the housing body ( 120 ).

Glow plug ( 110 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one flexibility area ( 118 ) has at least one of the following elements: a corrugation; a bellows with at least one into the interior of the plug housing ( 114 ) or folded outward fold ( 130 ); an area with a small wall thickness of the plug housing ( 114 ); an elastic element; an element with a small modulus of elasticity.

Glow plug ( 110 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one force-measuring element ( 136 ) in the housing body ( 120 ) is recorded.

Glow plug ( 110 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one force transmission element ( 140 ) has at least one of the following elements: a push rod, preferably a substantially cylindrical push rod; a pressure sleeve, preferably a substantially cylindrical sleeve-shaped pressure sleeve.

Glow plug ( 110 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one force transmission element ( 140 ) at one end on the at least one force measuring element ( 136 ) and at another end on at least one of the following elements: the radiator ( 112 ); the at least one flexibility area ( 118 ); an area of the candle housing ( 114 ), which between the at least one flexibility area ( 118 ) and the at least one radiator ( 112 ) is arranged.

Glow plug ( 110 ) according to the preceding claim, wherein the at least one power transmission element ( 140 ) at one end on the at least one force-measuring element ( 136 ) and at another end to an area of the plug housing ( 114 ), which between the at least one flexibility area ( 118 ) and the at least one radiator ( 112 ) is supported, wherein the glow plug ( 110 ) additionally at least one support element ( 310 ) for supporting the at least one force transmission element ( 140 ) on the candle housing ( 114 ).

Glow plug ( 110 ) according to one of the preceding claims, additionally characterized by at least one external thread ( 128 ) for connecting the glow plug ( 110 ) with a cylinder head of the internal combustion engine, wherein the at least one external thread ( 128 ) Part of the housing body ( 120 ).

Glow plug ( 110 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one force-measuring element ( 136 ) has at least one of the following configurations: a ring shape; a disc shape.

Glow plug ( 110 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one force-measuring element ( 136 ) in the plug housing ( 114 ), preferably screwed or caulked with this, is that the plug housing ( 114 ) is at least partially acted upon by a tensile prestress and the at least one force transmission element ( 140 ) is subjected to a compressive bias.