DE102010025772A1 - Drucksensor für eine Glühkerze - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Drucksensor für eine Glühkerze, mit einer zwischen zwei Elektrodenflächen (4, 5) angeordneten Sensorkeramik (1), einem die Elektrodenflächen (4, 5) bedeckenden Isolator, und einem an die Elektrodenflächen (4, 5) angeschlossenen Messverstärker (8), der auf einem Schaltungsträger (3) angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Isolator ein Isolatorkörper (2) ist, auf dem der Schaltungsträger (3) sitzt.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Drucksensor für eine Glühkerze. Glühkerzen mit integrierten Drucksensoren können den Druck im Brennraum eines Dieselmotors messen und beispielsweise an ein Motorsteuergerät melden. Der Brennraumdruck lastet dabei auf einem Glühstift der Glühkerze, der den Druck auf einen Drucksensor überträgt.
• Die in Glühkerzen verwendeten Drucksensoren haben üblicherweise eine zwischen zwei Elektrodenflächen angeordnete Sensorkeramik, beispielsweise aus Quarz oder einem anderen piezoelektrischen Material, einen die Elektrodenflächen bedeckenden Isolator und einen an die Elektrodenflächen angeschlossenen Messverstärker, der auf einem Schaltungsträger im Inneren eines Kerzengehäuses angeordnet ist.
• Das von der Sensorkeramik eines solchen Drucksensors gelieferte Messsignal ist relativ schwach. Signalverluste und Signalverfälschungen sind deshalb ein ständiges Problem bei der Messung des Brennraumdruckes mit Glühkerzen.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Weg aufzuzeigen, wie die Messung des Brennraumdruckes durch Drucksensoren enthaltende Glühkerzen verbessert werden kann.
• Diese Aufgabe wird durch einen Drucksensor mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
• Bei einem erfindungsgemäßen Drucksensor ist der die Elektrodenflächen bedeckende Isolator ein Isolatorkörper, auf dem der Schaltungsträger sitzt. Auf diese Weise kann ein von der Sensorkeramik erzeugtes Messsignal dem Messverstärker über einen extrem kurzen Weg zur Verfügung gestellt werden. Bei herkömmlichen Drucksensoren kommt es häufig zu einer Verfälschung des Messsignals durch mechanische Schwingungsbelastungen von Anschlussdrähten zwischen dem Messverstärker und der Sensorkeramik. Indem der Schaltungsträger des Messverstärkers auf dem Isolatorkörper sitzt kann erfindungsgemäß diese Quelle von Signalverlusten und Signalverfälschungen weitestgehend eliminiert werden.
• Bevorzugt umgibt der Isolatorkörper die Sensorkeramik, beispielsweise indem der Isolatorkörper ein Sackloch bildet, in dem die Sensorkeramik sitzt. Auf diese Weise kann eine kompakte und leicht handhabbare Einheit geschaffen werden, die durch Schwingungen, die durch den Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeugs auftreten können, nicht oder kaum beeinträchtigt wird.
• Bevorzugt ist der Schaltungsträger stoffschlüssig mit dem Isolatorkörper verbunden, beispielsweise durch Kleben.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
• 1 eine schematische Schnittansicht eines Drucksensors;
• 2 eine Draufsicht des in 1 dargestellten Drucksensors ohne Schaltungsträger.
• Der in den 1 und 2 dargestellte Drucksensor für eine Glühkerze besteht aus einer Sensorkeramik 1, die in einem Isolatorkörper 2 angeordnet ist, auf dem ein Schaltungsträger 3 sitzt. Die piezoelektrische Sensorkeramik 1 ist zwischen zwei Elektrodenflächen angeordnet 4, 5, die an einen auf dem Schaltungsträger 3 angeordneten Messverstärker 8 angeschlossen sind. Der Schaltungsträger 3 sitzt auf einer sich quer zu den Elektrodenflächen 4, 5 erstreckenden Stirnseite des Isolatorkörpers 2.
• Der Isolatorkörper 2 kann aus einem keramischen Material, beispielsweise Aluminiumoxid oder einer Polymerkeramik, hergestellt sein. An sich ist es aber auch möglich, den Isolatorkörper 2 aus einem für den Einsatz in Glühkerzen hinreichend temperaturbeständigen Kunststoff herzustellen.
• Der Isolatorkörper 2 bedeckt die Elektrodenflächen 4, 5 und umgibt die Sensorkeramik 1. Der Isolatorkörper 2 bewirkt auf diese Weise eine gute elektrische Isolierung. Die durch Druck auf die Sensorkeramik 1 erzeugten Ladungen an den beiden Elektrodenflächen 4, 5 können deshalb praktisch vollständig als Messsignal erfasst werden.
• Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bildet der Isolatorkörper 2 ein Sackloch, in dem die Sensorkeramik 1 sitzt. Bevorzugt ist dabei, dass die Sensorkeramik 1 in einem zylindrischen Abschnitt des Isolatorkörpers 2 angeordnet ist. Die Sensorkeramik 1 ist bevorzugt quaderförmig.
• Der Schaltungsträger 3 kann stoffschlüssig mit dem Isolatorkörper 2 und der Sensorkeramik 1 verbunden werden, beispielsweise durch Aufkleben. Eine stoffschlüssige Verbindung kann aber beispielsweise auch dadurch erzielt werden, dass der Schaltungsträger 3 auf den Isolatorkörper aufgelötet wird, wobei vorteilhaft auch zugleich ein elektrischer Anschluss der Elektrodenflächen an den auf dem Schaltungsträger 3 angeordneten Messverstärker bewirkt werden kann. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Messverstärker 8 aber durch Drähte 6 elektrisch an die Elektrodenflächen 4, 5 angeschlossen.
• Um das Anschließen des Messverstärkers an die Elektrodenflächen 4, 5 zu erleichtern kann, kann der Isolatorkörper 2 auf seiner den Schaltungsträger 3 tragenden Stirnseite mit den Elektrodenflächen verbundene Anschlussflächen 7 tragen. Die Anschlussflächen 7 sind bevorzugt als eine elektrisch leitfähige Beschichtung, bevorzugt aus Metall, des Isolatorkörpers 2 ausgebildet.
• Der in den 1 und 2 schematisch dargestellte Sensor kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass die Sensorkeramik 1 in das Sackloch des Isolatorkörpers 2 eingesetzt wird, also Sensorkeramik 1 und Isolatorkörper 2 separat hergestellt werden. Elektrodenflächen können in diesem Fall beispielsweise als leitfähige Beschichtung der Innenflächen des Isolatorkörpers 2 und/oder als leitfähige Beschichtung der Sensorkeramik 1 ausgebildet werden. Geeignet sind beispielsweise Beschichtungen aus Metall oder leitfähigem Keramikmaterial wie Molybdänsilizid.
• Nach dem Einsetzen der Sensorkeramik 1 in den Isolatorkörper 2 wird dann auf den Isolatorkörper 2 der Schaltungsträger 3 aufgesetzt.
• Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung eines Sensors mit einem eine Sensorkeramik umgebenden Isolatorkörper, auf dem ein Schaltungsträger sitzt, besteht darin, durch Koextrusion einer Sensorkeramik zusammen mit einem keramischen Isolatormaterial zunächst einen Grünkörper herzustellen, der in weiteren Fertigungsschritt gesintert wird. Elektrodenflächen zwischen Sensorkeramik und Isolatormaterial können dabei durch Koextrusion von Zwischenschichten aus leitfähigem Keramikmaterial hergestellt werden. Vor dem Sintern des Grünkörpers kann eine seiner Stirnseiten mit elektrisch isolierendem Keramikmaterial bedeckt werden. Auf die verbleibende Stirnseite kann nach dem Sintern ein Schaltungsträger aufgesetzt werden, der einen Messverstärker trägt.
• Bezugszeichenliste

1

Sensorkeramik

2

Isolatorkörper

3

Schaltungsträger

4

Elektrodenfläche

5

Elektrodenfläche

6

Drähte

7

Anschlussflächen

8

Messverstärker

Claims (9)

1. Drucksensor für eine Glühkerze, mit einer zwischen zwei Elektrodenflächen (4, 5) angeordneten Sensorkeramik (1), einem die Elektrodenflächen (4, 5) bedeckenden Isolator, und einem an die Elektrodenflächen (4, 5) angeschlossenen Messverstärker (8), der auf einem Schaltungsträger (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator ein Isolatorkörper (2) ist, auf dem der Schaltungsträger (3) sitzt.
2. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolatorkörper (2) die Sensorkeramik (1) umgibt.
3. Drucksensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolatorkörper (2) ein Sackloch bildet, in dem die Sensorkeramik (1) sitzt.
4. Drucksensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolatorkörper (2) eine quer zu den Elektrodenflächen (4, 5) angeordnete Stirnseite aufweist, auf welcher der Schaltungsträger (3) sitzt.
5. Drucksensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite mit den Elektrodenflächen (4, 5) verbundenen Anschlussflächen (7) trägt.
6. Drucksensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (3) stoffschlüssig mit dem Isolatorköper verbunden ist.
7. Drucksensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorkeramik (1) in einem zylindrischen Abschnitt des Isolatorkörper (2)s angeordnet ist.
8. Drucksensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorkeramik (1) quaderförmig ist.
9. Drucksensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolatorkörper (2) aus Keramik ist.

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