DE102008020509A1 - Vorrichtung zur Ermittlung des Brennraumdruckes sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird eine Vorrichtung zur Ermittlung des Brennraumdruckes, umfassend wenigstens einen Glühstift (5), wenigstens ein Sensorelement (4), wenigstens ein Vorspannelement (3) und wenigstens ein Lot (2) sowie wenigstens einen rohrförmigen Körper (6), und ein Verfahren zur Herstellung desselben.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung des Brennraumdruckes, insbesondere von Verbrennungskraftmaschinen sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung.
• Derartige Brennraumdrucksensoren sind z. B. bekannt aus der DE 103 43 521 , hier wird eine Druckmessglühkerze beschrieben für einen Dieselmotor mit einem Kerzenkörper zum Einsetzen in einen Zylinder des Dieselmotors, einem Heizstab, der im Kerzenkörper angeordnet ist, und einem Drucksensor, der unter einer Vorspannung zwischen dem Heizstab und dem Kerzenkörper angeordnet ist, derart, dass der Drucksensor durch den im Brennraum des Zylinders herrschenden Druck beaufschlagt wird, wobei der Heizstab in axialer Richtung gleitend verschiebbar im Kerzenkörper angeordnet ist und den Druck im Brennraum des Zylinders auf den Drucksensor überträgt.
• Weiter ist ein solcher Brennraumdrucksensor offenbart in der DE 103 48 295 , die eine Glühkerze mit einem zylinderförmigen Gehäuse zeigt, dessen eine Endseite nahe an einer Verbrennungskammer eines Motors gelegen ist und das einen mit dem Motor in Eingriff stehenden Gewindeabschnitt hat; einem röhrenförmigen Bauteil, das so innerhalb des Gehäuses gehalten wird, dass die eine Endseite des röhrenförmigen Bauteils von der einen Endseite des zylinderförmigen Gehäuses vorragt; einem Wärmeerzeugungsbauteil, das sich innerhalb des röhrenförmigen Bauteils befindet und im Ansprechen auf zugeführten Strom Wärme erzeugt; einem metallischen Mittelschaft, dessen eine Endseite elektrisch mit dem Wärmeerzeugungsbauteil verbunden ist und dessen andere Endseite von der anderen Endseite des Gehäuses vorragt; und einem Verbrennungsdrucksensor zur Erfassung eines Verbrennungsdrucks des Motors, der, wenn er erzeugt wird, als eine auf das röhrenförmige Bauteil wirkende Axialkraft über den Mittelschaft übertragen wird, wobei ein innerhalb des röhrenförmigen Bauteils liegender Abschnitt des Mittelschafts einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von kleiner oder gleich 10,5·10<–6>/[deg.]C hat.
• Die DE 10 2005 016 463 offenbart eine Glühstiftkerze für eine selbstzündende Verbrennungskraftmaschine, aufweisend ein erstes, einen Heizkörper und ein Kerzengehäuse beinhaltendes Modul sowie ein Druckmessmodul, wobei sich das Druckmessmodul auf einer dem Heizkörper abgewandten Seite an das erste Modul anschließt, wobei mindestens ein Kraftmesselement in das Druckmessmodul integriert ist, wobei das mindestens eine Kraftmesselement ausgestaltet ist, um ein elektrisches Signal in Abhängigkeit von einer Kraft zu erzeugen, wobei das mindestens eine Kraftmesselement derart mit dem Heizkörper verbunden ist, dass über den Heizkörper eine Kraft auf das mindestens eine Kraftmesselement übertragbar ist.
• Aus der DE 10 2005 01 7 802 ist eine Glühstiftkerze für eine selbstzündende Verbrennungskraftmaschine mit einem Heizkörper und einem Kerzengehäuse bekannt, wobei das Kerzengehäuse mindestens ein Kraftmesselement aufweist, wobei das mindestens eine Kraftmesselement derart mit dem Heizkörper verbunden ist, dass über den Heizkörper eine Kraft auf das mindestens eine Kraftmesselement übertragbar ist, wobei die Glühstiftkerze weiterhin mindestens ein mit dem Heizkörper verbundenes Dichtelement aufweist, wobei das mindestens eine Dichtelement mindestens ein Element mit einer elastischen Eigenschaft aufweist und wobei das mindestens eine Dichtelement den Heizkörper gegen das Kerzengehäuse abdichtet.
• Daran ist nachteilig, dass es eines aufwendigen Vorspannprozesses mittels Schrauben bei der Herstellung der Druckmessglühkerze bedarf.
• Die benötigten großen Vorspannungen mechanisch aufzubringen ist schwierig, insbesondere bei den kleinen Dimensionen. Das Nachlassen der Vorspannung ist nicht zu vermeiden. Eine Kompensation der Formfehler der Bauteile ist ebenfalls sehr schwierig.
• Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Ermittlung des Brennraumdruckes sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung zu schaffen, wobei die aufgezeigten Nachteile zu vermeiden und ein für die Serienfertigung geeigneter Vorspannprozess zu verwirklichen, der einfach realisierbar und kostengünstig ist und bei dem die Vorspannkraft einstellbar und der Formfehler der Bauteile kompensierbar ist.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 sowie ein Verfahren mit den in Anspruch 6 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Die Vorteile der Erfindung liegen in der einfachen Realisierbarkeit. Derartige Vorrichtungen sind kostengünstig herzustellen. Vor allem aber ist die Vorspannkraft einstellbar, Formfehler der Bauteile können kompensiert werden.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargestellt. 1 zeigt das Verfahren zur Erzeugung einer Vorrichtung zur Ermittlung des Brennraumdruckes
• Der in 1 dargestellte rohrförmige Körper 6 umschließt den stabförmigen Glühstift 5. Auf der sich im Körper befindenden Endstirnfläche der Glühstift 5 ist ein Sensorelement 4 fixiert oder aufgelagert. Ein Vorspannelement 3 mit Lot 2 an der Seitenfläche wird in den Körper eingeführt und auf dem Sensorelement aufgesetzt. Gegebenenfalls wird ein Pressdruck 7 mittels eines Pressstifts 8 auf dem Vorspannelement 3 aufgebracht, um die Reibung an der Seitenfläche zu überwinden, so dass das Vorspannelement 3, das Sensorelement 4 und der Glühstift 5 besser aufeinander sitzen.
• Mittels der Wärmequelle 1 wird ein Teil des Körpers in der Höhe von Aktivlot 2 aufgeheizt, durch Wärmeleitung oder Konvektion wird das Aktivlot 2 und der nahe liegende Bereich des Körpers 6 ebenfalls aufgeheizt. Erreicht die Temperatur am Lot 2 die Schmelztemperatur, so verflüssigt sich das Lot 2 und das Vorspannelement 3 fällt durch das eigene Gewicht auf das Sensorelement 4 entweder ohne Pressdruck 7 oder wird durch Pressdruck 7 auf das Sensorelement 4 gedrückt.
• Der Pressstift 8 ist mit einer spitzförmigen Kontaktfläche vorgesehen, so dass mit Pressdruck 7 das Vorspannelement 3 spielfrei auf dem Sensorelement 4 und das Sensorelement 4 spielfrei auf der Glühstift 5 sitzt.
• Ist die Erwärmungsphase beendet, kühlt das gesamte System ab. Durch den Schrumpf des aufgeheizten Teils des Körpers 6 entsteht die Vorspannung auf dem Sensorelement 4. Die Größe der Vorspannung kann durch die Position und Größe der aufgeheizten Fläche des Körpers 6 und die Löttemperatur eingestellt werden.

1

Wärmequelle

2

Lot

3

Vorspannelement

4

Sensorelement

5

Glühstift

6

rohrförmiger Körper

7

Pressdruck

8

Pressstift

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• - DE 10343521 [0002]
• - DE 10348295 [0003]
• - DE 102005016463 [0004]
• - DE 102005017802 [0005]

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Ermittlung des Brennraumdruckes, umfassend wenigstens einen Glühstift (5), wenigstens ein Sensorelement (4), wenigstens ein Vorspannelement (3) und wenigstens ein Lot (2) sowie wenigstens einen rohrförmigen Körper (6).
2. Vorrichtung zur Ermittlung des Brennraumdruckes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmigen Körper (6) im wesentlichen konzentrisch um den Glühstift (5) angeordnet ist.
3. Vorrichtung zur Ermittlung des Brennraumdruckes nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (4) im wesentlichen im Bereich der einen Stirnseite des Glühstifts (5) angeordnet ist.
4. Vorrichtung zur Ermittlung des Brennraumdruckes nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannelement (3) auf der der Glühstift (5) gegenüberliegenden Seite des Sensorelements (4) angeordnet ist.
5. Vorrichtung zur Ermittlung des Brennraumdruckes nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot (2) im wesentlichen zwischen Körper (6) und Vorspannelement (3) angeordnet ist.
6. Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung, umfassend die folgenden Schritte: – Aufsetzen eines Sensorelements (4) auf die eine Stirnfläche des Glühstifts (5), – Anordnen des mit Lot (2) versehenen Vorspannelements (3) im rohrförmigen Körper (6) – Aufsetzen des mit Lot und Vorspannelement (3) versehenen Körpers (6) bzw. konzentrisches Anordnen auf bzw. um Glühstift (5) – Aufheizen der mit Lot (2) versehenen Zone des Vorspannelements (3) mittels Wärmequelle (1) bis das Lot (2) schmilzt – Abkühlen der Vorrichtung.
7. Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere während des Aufheizens mittels Pressstift 8 ein Pressdruck 7 das Vorspannelement (3) aufgebracht wird.