DE102008020509B4

DE102008020509B4 - Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Ermittlung des Brennraumdrucks und eine solche Vorrichtung

Info

Publication number: DE102008020509B4
Application number: DE102008020509A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr. Last; Yue Dr. Cheng; Martin Allgaier
Original assignee: Beru AG
Current assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2008-04-23
Publication date: 2010-02-25
Anticipated expiration: 2028-04-24
Also published as: KR20110017357A; US20110197666A1; JP2011520085A; RU2010147057A; CN102016422A; WO2009130000A2; DE102008020509A1; WO2009130000A3; CN102016422B

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung einer 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 eine solche Vorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eine Vorrichtung zur Ermittlung des Brennraumdrucks, sowie eine solche Vorrichtung.
Der Brennraumdruck wird insbesondere in Verbrennungskraftmaschinen ermittelt.
Aus der WO 2005/114054 A1 ist eine Druckmessglühkerze bekannt, bei welcher ein mit dem Gehäuse verlöteter Deckel verwendet wird, um eine Vorspannung auf das Sensorelement auszuüben.
Aus der WO 2007/096208 A1 ist eine Druckmessglühkerze bekannt, bei welcher eine Membran als Sensor in einem mit dem Kerzengehäuse verschweißten Sensorkäfig angeordnet ist. Der Sensor ist über ein Kraftübertragungselement in Form einer Hülse an den Glühstift gekoppelt.
Derartige Brennraumdrucksensoren sind z. B. bekannt aus der DE 103 43 521 A1 , 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 46 295 A1 , 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°C hat.
Die DE 10 2005 016 463 A1 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 017 802 A1 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, ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Ermittlung des Brennraumdrucks sowie eine solche 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 ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung nach Anspruch 3.
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 des Lots/Aktivlots 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/Aktivlot
3: Vorspannelement
4: Sensorelement
5: Glühstift
6: rohrförmiger Körper
7: Pressdruck
8: Pressstift

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Ermittlung des Brennraumdrucks mit den folgenden Schritten: Anordnen eines Sensorelements (4) in einem rohrförmigen Körper (6) auf einer Endstirnseite eines Glühstifts (5) zwischen dem Glühstift (5) und einem in dem rohrförmigen Körper (6) angeordneten Vorspannelement (3), das mit Lot (2) versehen ist, Schmelzen des Lots (2) durch Aufheizen der mit Lot (2) versehenen Zone des Vorspannelements (3), wobei zum Schmelzen des Lots (2) ein Teil des Körpers (6) aufgeheizt wird und während des Aufheizens ein Pressdruck auf das Vorspannelement (3) aufgebracht wird, so dass beim Abkühlen durch Schrumpfen des aufgeheizten Teils eine auf das Sensorelement (4) wirkende Vorspannung erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressdruck (7) mittels eines Pressstifts (8) aufgebracht wird.
Vorrichtung zur Ermittlung des Brennraumdrucks, umfassend wenigstens einen Glühstift (5), wenigstens ein Sensorelement (4), wenigstens ein Vorspannelement (3) und wenigstens ein Lot (2) sowie wenigstens einen rohrförmigen Körper (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung durch Anwendung eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 hergestellt wurde.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Körper (6) im Wesentlichen konzentrisch um den Glühstift (5) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Lot (2) im Wesentlichen zwischen dem Körper und dem Vorspannelement (3) angeordnet ist.