DE102011085970A1

DE102011085970A1 - Glow plug with integrated pressure sensor

Info

Publication number: DE102011085970A1
Application number: DE201110085970
Authority: DE
Inventors: Michael Wehleit; Waldemar Kiel; Bernd Berghaenel; Hrvoje Lalic
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-11-09
Filing date: 2011-11-09
Publication date: 2013-05-16
Also published as: EP2620709A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Glühstiftkerze für den Einbau in eine Brennkraftmaschine umfassend ein Heizelement (1), das einen in einem hohlzylinderförmigen Gehäuseteil (2) aufgenommenen ersten Endabschnitt (1.1) sowie einen mit Brennraumdruck beaufschlagbaren zweiten Endabschnitt (1.2) besitzt und als Druckübertragungsglied einsetzbar ist, sowie einen im hohlzylinderförmigen Gehäuseteil (2) aufgenommenen und wenigstens ein Sensorelement (4, 5, 6) aus einem piezoelektrischen Material umfassenden Drucksensor (3) zur Erfassung des Brennraumdrucks. Der Drucksensor (3) ist dabei an eine zentrale Stromzuführeinrichtung (7) für das Heizelement (1) angeschlossen, so dass über die zentrale Stromzuführvorrichtung (7) ein Messsignal des Drucksensors (3) erfassbar ist. Erfindungsgemäß ist zwischen dem Heizelement (1) und dem Drucksensor (3) eine Sperrdiode (22) in der Weise angeordnet ist, dass ein Abfluss einer vom Drucksensor (3) ausgegebenen Messspannung über das Heizelement (1) verhindert wird.The invention relates to a glow plug for installation in an internal combustion engine comprising a heating element (1) which has a first end section (1.1) accommodated in a hollow cylindrical housing part (2) and a second end section (1.2) which can be acted upon by combustion chamber pressure and can be used as a pressure transmission element. and a pressure sensor (3), which is accommodated in a hollow-cylindrical housing part (2) and comprises at least one sensor element (4, 5, 6) made of a piezoelectric material, for detecting the combustion chamber pressure. The pressure sensor (3) is connected to a central power supply device (7) for the heating element (1), so that a measuring signal of the pressure sensor (3) can be detected via the central power supply device (7). According to the invention, a blocking diode (22) is arranged in such a way between the heating element (1) and the pressure sensor (3) that an outflow of a measuring voltage output by the pressure sensor (3) via the heating element (1) is prevented.

Description

Die Erfindung betrifft eine Glühstiftkerze für den Einbau in eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. In die Glühstiftkerze ist ein Drucksensor zur Erfassung des Brennraumdrucks integriert.The invention relates to a glow plug for installation in an internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1. In the glow plug a pressure sensor for detecting the combustion chamber pressure is integrated.

Stand der TechnikState of the art

Aus der Patentschrift DE 196 80 912 C2 ist eine in eine Glühkerze integrierte Vorrichtung zum Detektieren des Zylinderdrucks eines Dieselmotors bekannt. Die Vorrichtung umfasst einen Heizabschnitt, welcher dem Innenraum eines Zylinders eines Dieselmotors zugewandt und durch den Zylinderdruck beaufschlagbar ist. Über den Heizabschnitt wird der Zylinderdruck auf einen am Heizabschnitt anliegenden Drucksensor übertragen, der wiederum an einem Fixierglied der Vorrichtung abgestützt ist. Zum Aufnehmen eines Ausgangssignals ist der Drucksensor an einen Leitungsdraht angeschlossen, welcher zumindest in einem Abschnitt ferner als Stromzuführ-Terminal für die Glühkerze verwendbar ist. Sobald der Glühkerze Energie zuzuführen ist, wird das Stromzuführ-Terminal mit einer Stromquelle verbunden. In den Fällen, in denen das Stromzuführ-Terminal von der Stromquelle getrennt ist, kann dieses zum Abnehmen eines Ausgangssignals des Drucksensors eingesetzt werden.From the patent DE 196 80 912 C2 For example, a device for detecting the cylinder pressure of a diesel engine integrated in a glow plug is known. The device comprises a heating section, which faces the interior of a cylinder of a diesel engine and can be acted upon by the cylinder pressure. About the heating section of the cylinder pressure is transmitted to a voltage applied to the heating section pressure sensor, which in turn is supported on a fixing member of the device. For picking up an output signal, the pressure sensor is connected to a line wire, which can also be used as power supply terminal for the glow plug at least in one section. Once the glow plug is energized, the power supply terminal is connected to a power source. In cases where the power supply terminal is disconnected from the power source, it can be used to remove an output from the pressure sensor.

Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Konfiguration einer Glühstiftkerze mit integriertem Drucksensor derart zu verbessern, dass der Brennraumdruck sicher und mit noch höherer Genauigkeit erfasst wird.Based on the above-mentioned prior art, the present invention has the object to improve the configuration of a glow plug with integrated pressure sensor such that the combustion chamber pressure is detected safely and with even higher accuracy.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Glühstiftkerze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.To solve the problem, a glow plug with the features of claim 1 is proposed. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorgeschlagene Glühstiftkerze für den Einbau in eine Brennkraftmaschine umfasst ein Heizelement, das einen in einem hohlzylinderförmigen Gehäuseteil aufgenommenen ersten Endabschnitt sowie einen mit Brennraumdruck beaufschlagbaren zweiten Endabschnitt besitzt und als Druckübertragungsglied einsetzbar ist. Ferner umfasst die Glühstiftkerze einen im hohlzylinderförmigen Gehäuseteil aufgenommenen und wenigstens ein Sensorelement aus einem piezoelektrischen Material umfassenden Drucksensor zur Erfassung des Brennraumdrucks. Der Drucksensor ist dabei an eine zentrale Stromzuführeinrichtung für das Heizelement angeschlossen, so dass über die zentrale Stromzuführeinrichtung ein Messsignal des Drucksensors erfassbar ist. Erfindungsgemäß ist zwischen dem Heizelement und dem Drucksensor eine Sperrdiode in der Weise angeordnet, dass ein Abfluss einer vom Drucksensor ausgegebenen Messspannung über das Heizelement verhindert wird. An der Stromzuführeinrichtung liegt somit das vollständige Messsignal an, welches eine sichere und zudem genaue Erfassung des Brennraumdrucks ermöglicht.The proposed glow plug for installation in an internal combustion engine comprises a heating element which has a first end section accommodated in a hollow-cylindrical housing part and a second end section which can be acted upon with combustion chamber pressure and can be used as a pressure transmission element. Furthermore, the glow plug comprises a housing in the hollow-cylindrical housing part and at least one sensor element comprising a piezoelectric material comprising a pressure sensor for detecting the combustion chamber pressure. The pressure sensor is connected to a central power supply device for the heating element, so that a measurement signal of the pressure sensor can be detected via the central power supply device. According to the invention, a blocking diode is arranged between the heating element and the pressure sensor in such a way that a discharge of a measuring voltage output by the pressure sensor via the heating element is prevented. At the power supply thus the complete measurement signal is present, which allows a safe and also accurate detection of the combustion chamber pressure.

Ohne die zwischen dem Heizelement und dem Drucksensor angeordnete Sperrdiode würde das Heizelement den Drucksensor kurzschließen. Die Folge wäre ein Messsignal, das zu klein für eine sichere und genaue Auswertung wäre. Um dies zu verhindern ist die Sperrdiode bevorzugt zwischen einer Kontaktierung des Drucksensors und dem Heizelement angeordnet. Weiterhin bevorzugt ist die Polarisierung des wenigstens einen Sensorelementes aus piezoelektrischem Material derart gewählt, dass der Brennraumdruck ein negatives Spannungssignal erzeugt.Without the arranged between the heating element and the pressure sensor blocking diode, the heating element would short-circuit the pressure sensor. The result would be a measurement signal that would be too small for a safe and accurate evaluation. In order to prevent this, the blocking diode is preferably arranged between a contacting of the pressure sensor and the heating element. Further preferably, the polarization of the at least one sensor element of piezoelectric material is chosen such that the combustion chamber pressure generates a negative voltage signal.

Die vorgeschlagene Verschaltung von Heizelement und Drucksensor weist den Vorteil auf, dass der elektrische Anschluss der Komponenten vereinfacht wird. Denn für den jeweiligen elektrischen Anschluss sowohl des Heizelementes als auch des Drucksensors bedarf es lediglich einer stromführenden Leitung bzw. eines stromführenden Leiters. Eine weitere Vereinfachung kann dadurch bewirkt werden, dass zur Herstellung der elektrischen Anschlüsse die jeweiligen Kontakte einfach auf die stromführende Leitung bzw. auf den stromführenden Leiter aufgelegt werden.The proposed interconnection of heating element and pressure sensor has the advantage that the electrical connection of the components is simplified. Because for the respective electrical connection of both the heating element and the pressure sensor, it only requires a current-carrying line or a live conductor. A further simplification can be achieved by simply placing the respective contacts on the current-carrying line or on the current-carrying conductor to produce the electrical connections.

Die Funktion des Heizelementes als Druckübertragungsglied impliziert, dass das Heizelement unmittelbar oder mittelbar am Drucksensor abgestützt ist. Über das Heizelement ist der Drucksensor demnach unmittelbar oder mittelbar mit einer Druckkraft beaufschlagbar, die proportional zum Druck im Brennraum ist. Die den Drucksensor beaufschlagende Druckkraft bewirkt eine elastische Verformung des wenigstens einen piezoelektrischen Sensorelements, wodurch eine elektrische Spannung erzeugt wird, die wiederum proportional zur Druckkraft ist. Das Spannungssignal kann dann zur Erfassung des Druckverlaufs hinsichtlich Extremwerte und Wendepunkte ausgewertet werden.The function of the heating element as a pressure transmission member implies that the heating element is directly or indirectly supported on the pressure sensor. The pressure sensor can therefore be acted upon directly or indirectly by a pressure force which is proportional to the pressure in the combustion chamber via the heating element. The pressure force acting on the pressure sensor causes an elastic deformation of the at least one piezoelectric sensor element, whereby an electrical voltage is generated, which in turn is proportional to the pressure force. The voltage signal can then be evaluated to detect the pressure curve with respect to extreme values and turning points.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die zentrale Stromzuführeinrichtung eine zumindest teilweise im hohlzylinderförmigen Gehäuseteil aufgenommene stabförmige Elektrode, welche vorzugsweise über einen Schraub- oder Steckkontakt mit einer externen Stromquelle und/oder einer Steuereinheit zur Auswertung des Spannungssignals verbindbar ist. Die stabförmige Elektrode weist den Vorteil auf, dass sie deutlich robuster als beispielsweise ein Leitungsdraht ist. Alternativ kann die zentrale Stromzuführeinrichtung jedoch auch anderer Ausgestaltung sein. Auch in diesem Fall ist die zentrale Stromzuführeinheit bevorzugt mit einer externen Stromquelle und/oder einer Steuereinheit zur Auswertung des Spannungs- bzw. Messsignals des Drucksensors verbindbar.According to a preferred embodiment of the invention, the central power supply device comprises a rod-shaped electrode accommodated at least partially in the hollow cylindrical housing part, which preferably can be connected via a screw or plug contact to an external power source and / or a control unit for evaluating the voltage signal. The rod-shaped electrode has the advantage that it is much more robust than, for example, a conductor wire. Alternatively, however, the central power supply device may also be of a different design. Also in this case, the central power supply unit is preferably connectable to an external power source and / or a control unit for evaluating the voltage or measurement signal of the pressure sensor.

Weiterhin bevorzugt besitzt der Drucksensor eine Ausnehmung, durch welche die zentrale Stromzuführeinrichtung hindurch geführt ist. Eine gezielte Kontaktierung des Drucksensors erfolgt dabei vorzugsweise im Bereich der Ausnehmung. Das heißt, dass der Drucksensor bevorzugt ringförmig ausgebildet ist und einen Abschnitt der Stromzuführeinrichtung umgibt. Bei diesem Abschnitt handelt es sich vorzugsweise um einen Abschnitt einer stabförmigen Elektrode, welche durch die Ausnehmung des Drucksensors hindurch geführt ist. Die Kontaktierung kann dann im Bereich sich gegenüberliegender Innen- bzw. Außenumfangsflächen am ringförmigen Drucksensor und der stabförmigen Elektrode erfolgen.Further preferably, the pressure sensor has a recess through which the central power supply device is guided. A targeted contacting of the pressure sensor is preferably carried out in the region of the recess. That is, the pressure sensor is preferably annular and surrounds a portion of the power supply. This section is preferably a section of a rod-shaped electrode, which is guided through the recess of the pressure sensor. The contacting can then take place in the area of opposite inner or outer peripheral surfaces on the annular pressure sensor and the rod-shaped electrode.

Vorteilhafterweise ist der Drucksensor in axialer Richtung unmittelbar oder mittelbar am Gehäuseteil abgestützt. Hierzu kann beispielsweise der Drucksensor mit einer Stirnfläche an einem radialen Absatz des Gehäuseteils anliegen. Das Gehäuseteil dient dann als Widerlager während der Drucksensor über das Heizelement von einer Druckkraft beaufschlagt wird.Advantageously, the pressure sensor is supported in the axial direction directly or indirectly on the housing part. For this purpose, for example, bear the pressure sensor with an end face on a radial shoulder of the housing part. The housing part then serves as an abutment while the pressure sensor is acted upon by the heating element of a compressive force.

Weiterhin bevorzugt ist der Drucksensor zur Herstellung einer Masseverbindung über wenigstens eine Stirnfläche oder über eine auf der Stirnfläche ausgebildete Elektrode unmittelbar oder mittelbar mit dem Gehäuseteil elektrisch leitend verbunden. Die Stirnfläche ist vorzugsweise eine Stirnfläche des piezoelektrischen Sensorelementes. Auf diese Weise wird bereits durch Auflegen des Drucksensors bzw. des Sensorelementes auf das Gehäuseteil eine Masseverbindung hergestellt. Das Gehäuseteil dient dabei als Massepotenzial. Eine gezielte Kontaktierung und/oder Anbindung an eine Leitung ist nicht erforderlich. Somit ist eine Leitungsführung durch die Glühstiftkerze entbehrlich. Zudem entfällt eine aufwendige elektrische Isolation der Stirnfläche des Sensorelementes gegenüber dem Gehäuseteil. Sofern die andere Stirnfläche des Sensorelementes ebenfalls am Gehäuseteil anliegt, ist hier jedoch eine elektrische Isolation vorzusehen. Eine auf einer Stirnfläche des Sensorelementes ausgebildete Elektrode kann beispielsweise in Form einer Beschichtung ausgebildet sein.Further preferably, the pressure sensor for producing a ground connection via at least one end face or via an electrode formed on the end face is directly or indirectly electrically conductively connected to the housing part. The end face is preferably an end face of the piezoelectric sensor element. In this way, a ground connection is already made by placing the pressure sensor or the sensor element on the housing part. The housing part serves as ground potential. A targeted contacting and / or connection to a line is not required. Thus, a wiring through the glow plug is dispensable. In addition, a complex electrical insulation of the end face of the sensor element relative to the housing part is eliminated. If the other end face of the sensor element also bears against the housing part, however, an electrical insulation is to be provided here. A formed on an end face of the sensor element electrode may be formed, for example in the form of a coating.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der Drucksensor wenigstens zwei Sensorelemente. Diese sind vorzugsweise derart aneinandergesetzt, dass sich Stirnflächen gleicher Polarisierung gegenüber liegen. Durch den Einsatz wenigstens zweier Sensorelemente kann die Empfindlichkeit des Drucksensors erhöht werden. Mit den Stirnflächen gleicher Polarisierung können die Sensorelemente direkt aufeinanderliegen, so dass eine gemeinsame Mittelelektrode ausgebildet wird. Das hat den Vorteil, dass eine elektrische Isolation zwischen beiden Sensorelementen entfallen kann. Das zweite Sensorelement ist vorzugsweise entsprechend dem ersten Sensorelement ausgebildet und weist eine dem Gehäuseteil zugewandte Stirnfläche bzw. eine hierauf ausgebildete Elektrode zur Herstellung einer Masseverbindung auf. Dies ermöglicht eine beidseitige Masseverbindung des zwei Sensorelemente umfassenden Drucksensors, welche eine aufwendige elektrische Isolation der Sensorelemente gegenüber der Umgebung entbehrlich macht.According to one embodiment of the invention, the pressure sensor comprises at least two sensor elements. These are preferably placed against one another in such a way that end faces of the same polarization face one another. By using at least two sensor elements, the sensitivity of the pressure sensor can be increased. With the end faces of the same polarization, the sensor elements can lie directly on one another, so that a common center electrode is formed. This has the advantage that an electrical insulation between the two sensor elements can be omitted. The second sensor element is preferably designed in accordance with the first sensor element and has an end face facing the housing part or an electrode formed thereon for producing a ground connection. This allows a two-sided ground connection of the two sensor elements comprehensive pressure sensor, which makes a complicated electrical insulation of the sensor elements to the environment unnecessary.

Alternativ oder ergänzend kann ein Sensorelement mehrschichtig aufgebaut sein und wenigstens eine erste und eine zweite Schicht umfassen. Vorzugsweise sind die erste und die zweite Schicht entgegengesetzt polarisiert. Das heißt, dass sich im Kontaktbereich beider Schichten Kontaktflächen gleicher Polarisierung gegenüber liegen. Die mehrschichtige Ausbildung vereinfacht die Herstellung des Drucksensors, da es keiner Verbindung der einzelnen Sensorelemente bedarf. Zudem entfällt eine elektrische Isolation zwischen den Sensorelementen vollständig.Alternatively or additionally, a sensor element may have a multilayer structure and comprise at least a first and a second layer. Preferably, the first and second layers are oppositely polarized. This means that contact areas of the same polarization are located opposite each other in the contact area of both layers. The multi-layered design simplifies the production of the pressure sensor, since it requires no connection of the individual sensor elements. In addition, eliminates electrical insulation between the sensor elements completely.

Die gezielte Kontaktierung des Drucksensors erfolgt – in Abhängigkeit von der konkreten Ausbildung des Drucksensors – vorteilhafterweise im Kontaktbereich zweier Sensorelemente oder im Kontaktbereich zweier Schichten. Dadurch kann die Kontaktierung weiter vereinfacht werden.The targeted contacting of the pressure sensor takes place - depending on the specific design of the pressure sensor - advantageously in the contact region of two sensor elements or in the contact region of two layers. As a result, the contact can be further simplified.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der Drucksensor im Bereich einer Außenumfangsfläche gegenüber dem Gehäuseteil elektrisch isoliert ist, um einem Kurzschluss entgegen zu wirken.In addition, it is proposed that the pressure sensor is electrically insulated in the region of an outer peripheral surface relative to the housing part in order to counteract a short circuit.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the drawings. These show:

1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Glühstiftkerze, 1 a longitudinal section through a glow plug according to the invention,

2 einen vergrößerten Ausschnitt der 1 im Bereich des Drucksensors, 2 an enlarged section of the 1 in the area of the pressure sensor,

3 einen Schnitt durch einen ersten Drucksensor, 3 a section through a first pressure sensor,

4 einen Schnitt durch einen zweiten Drucksensor, 4 a section through a second pressure sensor,

5 einen Schnitt durch einen dritten Drucksensor, 5 a section through a third pressure sensor,

6 einen Schnitt durch einen vierten Drucksensor, 6 a section through a fourth pressure sensor,

7 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Glühstiftkerze und 7 a schematic representation of a glow plug according to the invention and

8 ein Verschaltungsdiagramm der wesentlichen Komponenten einer erfindungsgemäßen Glühstiftkerze. 8th a circuit diagram of the essential components of a glow plug according to the invention.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Die in der 1 dargestellte Glühstiftkerze umfasst ein Gehäuseteil 2, in welchem ein erster Endabschnitt 1.1 eines Heizelementes 1 aufgenommen ist. Ein zweiter Endabschnitt 1.2 des Heizelementes 1 ist im eingebauten Zustand dem Brennraumdruck ausgesetzt. Das Heizelement 1 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel eine von einer Dichthülse 14 umgebene Glühwendel 15, welche mittelbar über eine Aufnahme 16 an einer stabförmigen Elektrode 8 einer Stromzuführeinrichtung 7 abgestützt ist. Die Stromzuführeinrichtung 7 umfasst ferner einen Steckkontakt 17, über welchen die stabförmige Elektrode 8 an eine Steuereinheit (nicht dargestellt) anschließbar ist. Zwischen der stabförmigen Elektrode 8 und dem Gehäuseteil 2 ist in der Nähe des Steckkontaktes 17 ein hülsenförmiges Isolierelement 18 angeordnet. In der Nähe des Heizelementes 1 wird die stabförmige Elektrode 8 von einem ringförmigen Drucksensor 3 umgeben.The in the 1 illustrated glow plug comprises a housing part 2 in which a first end portion 1.1 a heating element 1 is included. A second end section 1.2 of the heating element 1 is exposed to the combustion chamber pressure when installed. The heating element 1 In the illustrated embodiment, one of a sealing sleeve 14 surrounded filament 15 , which indirectly via a recording 16 on a rod-shaped electrode 8th a power supply device 7 is supported. The power supply device 7 further includes a plug contact 17 over which the rod-shaped electrode 8th to a control unit (not shown) can be connected. Between the rod-shaped electrode 8th and the housing part 2 is near the plug contact 17 a sleeve-shaped insulating element 18 arranged. Near the heating element 1 becomes the rod-shaped electrode 8th from an annular pressure sensor 3 surround.

Wie der 2 zu entnehmen ist, ist der Drucksensor 3 in einer Ringnut des Gehäuseteils 2 aufgenommen und mit wenigstens einer Stirnfläche 11 am Gehäuseteil 2 in axialer Richtung abgestützt. Zumindest im Bereich einer Außenumfangsfläche 13 ist der Drucksensor 3 gegenüber dem Gehäuseteil 2 elektrisch isoliert. Der Anschluss des Drucksensors 3 an die stabförmige Elektrode 8 erfolgt über eine gezielte Kontaktierung 10 im Bereich einer Innenumfangsfläche einer zentralen Ausnehmung 9 des Drucksensors 3, durch welche die stabförmige Elektrode 8 hindurch geführt ist. Wie nachfolgend in Zusammenhang mit verschiedenen konkreten Ausgestaltungen des Drucksensors 3 dargelegt wird, liegt der Drucksensor 3 zur Herstellung einer Masseverbindung mit wenigstens einer Stirnfläche 11.2 (siehe 2) direkt am Gehäuseteil 2 an, während die andere Stirnfläche 11.1 als Stützfläche dient gegenüber dem Gehäuseteil 2 elektrisch isoliert ist.Again 2 it can be seen, is the pressure sensor 3 in an annular groove of the housing part 2 taken up and with at least one end face 11 on the housing part 2 supported in the axial direction. At least in the area of an outer peripheral surface 13 is the pressure sensor 3 opposite the housing part 2 electrically isolated. The connection of the pressure sensor 3 to the rod-shaped electrode 8th takes place via a targeted contact 10 in the region of an inner peripheral surface of a central recess 9 of the pressure sensor 3 through which the rod-shaped electrode 8th passed through. As follows in connection with various concrete embodiments of the pressure sensor 3 is set, the pressure sensor is located 3 for producing a ground connection with at least one end face 11.2 (please refer 2 ) directly on the housing part 2 while the other end face 11.1 as a support surface opposite the housing part 2 is electrically isolated.

3 zeigt eine erste Ausgestaltung eines Drucksensors 3 für eine erfindungsgemäße Glühstiftkerze entsprechend der 1 und 2 mit nur einem piezoelektrischen Sensorelement 4. Das Sensorelement 4 weist zwei Stirnflächen auf, die jeweils eine Elektrode 12 ausbilden. Die dargestellte Polarisierung ist nur beispielhaft gewählt und kann auch umgekehrt sein. Die obere Elektrode 12 wird über die Kontaktierung 10 gezielt kontaktiert und ist von einer elektrischen Isolation 19 abgedeckt. Die untere Elektrode 12 dagegen weist keine elektrische Isolation 19 auf und kann dementsprechend zur Herstellung einer Masseverbindung 20 direkt auf das Gehäuseteil 2 gelegt werden. 3 shows a first embodiment of a pressure sensor 3 for a glow plug according to the invention according to the 1 and 2 with only one piezoelectric sensor element 4 , The sensor element 4 has two end faces, each having an electrode 12 form. The illustrated polarization is chosen only by way of example and can also be reversed. The upper electrode 12 is about the contact 10 selectively contacted and is of an electrical insulation 19 covered. The lower electrode 12 on the other hand has no electrical insulation 19 and can accordingly for the production of a ground connection 20 directly on the housing part 2 be placed.

Zur Erhöhung der Empfindlichkeit des Drucksensors 3 können, wie in der 4 dargestellt, auch zwei Sensorelemente 4, 5 aus einem piezoelektrischen Material eingesetzt werden. Die Sensorelemente 5 liegen derart aneinander an, dass die Stirnflächen bzw. Elektroden 12 gleicher Polarität einander gegenüber liegen. Die gezielte Kontaktierung 10 erfolgt im Bereich einer Mittelelektrodeode 21, welche zwischen den beiden einander zugewandten Elektroden 12 angeordnet ist. Die entgegengesetzte Polarisierung der beiden Sensorelemente 4, 5 ist durch Pfeile angedeutet. Die beiden außen liegenden Elektroden 12 werden jeweils direkt auf das Gehäuseteil 2 gelegt, um eine Masseverbindung 20 herzustellen.To increase the sensitivity of the pressure sensor 3 can, as in the 4 shown, also two sensor elements 4 . 5 be used from a piezoelectric material. The sensor elements 5 lie against each other in such a way that the end faces or electrodes 12 same polarity lie opposite each other. The targeted contact 10 takes place in the region of a central electrodeode 21 , which between the two electrodes facing each other 12 is arranged. The opposite polarization of the two sensor elements 4 . 5 is indicated by arrows. The two external electrodes 12 are each directly on the housing part 2 placed to a ground connection 20 manufacture.

Zur Vereinfachung des Drucksensors der 4 wird gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5 vorgeschlagen, dass auf die Ausbildung der beiden innenliegenden Elektroden 12 verzichtet wird. Die beiden Sensorelemente 4, 5 werden stattdessen mit ihren einander zugewandten Stirnflächen direkt aufeinandergelegt, so dass diese zu einer gemeinsamen Mittelelektrode 21 verschmelzen.To simplify the pressure sensor of 4 is according to the embodiment of the 5 suggested that on the formation of the two internal electrodes 12 is waived. The two sensor elements 4 . 5 are instead placed directly on top of each other with their facing end faces, so that these to a common center electrode 21 merge.

Wie darüber hinaus in der 6 dargestellt, können auch mehr als zwei Sensorelemente 4, 5 aus einem piezoelektrischen Material zu einem Drucksensor 3 zusammengesetzt werden. Im Ausführungsbeispiel der 6 umfasst das Sensorpaket drei Sensorelemente 4, 5, 6, die jeweils derart aneinandergelegt wurden, dass sich Stirnflächen bzw. hierauf ausgebildete Elektroden 12 gleicher Polarisierung gegenüber liegen. Jedes weitere Sensorelement wird in derselben Weise angelegt.As well as in the 6 can also have more than two sensor elements 4 . 5 from a piezoelectric material to a pressure sensor 3 be assembled. In the embodiment of 6 the sensor package comprises three sensor elements 4 . 5 . 6 , which were each placed against each other in such a way that faces or electrodes formed thereon 12 lie opposite polarization. Each additional sensor element is applied in the same way.

Der stark vereinfachten Darstellung der 7 ist eine weitere erfindungsgemäße Glühstiftkerze zu entnehmen. Dargestellt sind das Heizelement 1, umfassend eine in einer Dichthülse 14 aufgenommene Glühwendel 15, sowie einen Drucksensor 3, an welchem das Heizelement 1 in axialer Richtung abgestützt ist, so dass es als Druckübertragungsglied einsetzbar ist, welches den Brennraumdruck auf den Drucksensor 3 überträgt. Der Drucksensor 3 ist wiederum an einem Gehäuseteil 2 abgestützt. Der Drucksensor 3 umfasst wenigstens zwei Sensoren 4, 5 aus einem piezoelektrischen Material, welche entgegengesetzt polarisiert und derart aneinandergesetzt sind, so dass eine gemeinsame Mittelelektrode 21 ausgebildet wird. Die gemeinsame Mittelelektrode 21 dient vorliegend der Kontaktierung 10 des Drucksensors 3. Über die Kontaktierung 10 wird der elektrische Anschluss des Drucksensors 3 an eine zentrale Stromzuführeinrichtung 7 bewirkt, welcher zudem das Heizelement 1 mit einer elektrischen Spannung versorgt. Um zu verhindern, dass die Messspannung des Drucksensors 3 beim Erfassen des Brennraumdrucks über das Heizelement 1 abfließen kann, ist zwischen der Kontaktierung 10 und dem Heizelement 1 eine Sperrdiode 22 angeordnet.The simplistic representation of the 7 is a further glow plug according to the invention can be seen. Shown are the heating element 1 comprising one in a sealing sleeve 14 recorded filament 15 , as well as a pressure sensor 3 on which the heating element 1 is supported in the axial direction, so that it can be used as a pressure transmitting member, which the combustion chamber pressure on the pressure sensor 3 transfers. The pressure sensor 3 is in turn on a housing part 2 supported. The pressure sensor 3 includes at least two sensors 4 . 5 of a piezoelectric material which are oppositely polarized and placed against each other so that a common center electrode 21 is trained. The common center electrode 21 serves in the present case of contacting 10 of the pressure sensor 3 , About the contact 10 will the electrical connection of the pressure sensor 3 to a central power supply 7 causes, which also the heating element 1 supplied with an electrical voltage. To prevent the measuring voltage of the pressure sensor 3 when detecting the combustion chamber pressure via the heating element 1 can drain is between the contact 10 and the heating element 1 a blocking diode 22 arranged.

Dem Verschaltungsdiagramm der 8 ist wiederum ein Heizelement 1 und ein Drucksensor 3 zu entnehmen, welche vorliegend parallel geschaltet sind. Zwischen der Kontaktierung 10 des Drucksensors 3 und dem Heizelement 1 ist wiederum erfindungsgemäß eine Sperrdiode 22 angeordnet, welche einen Kurzschluss des Drucksensors 3 über das Heizelement 1 verhindern soll. Parallel zum Heizelement 1 und dem Drucksensor 3 sind ferner ein Spannungsmesser 23 sowie ein Innenwiderstand 24 geschaltet. Die Stromquelle ist vorliegend in Form einer Batterie 25 ausgebildet, welche das Heizelement 1 mit der erforderlichen Spannung versorgt. Die Spannung kann über den Spannungsmesser 23 geprüft werden.The wiring diagram of 8th is again a heating element 1 and a pressure sensor 3 to see which are connected in parallel here. Between the contact 10 of the pressure sensor 3 and the heating element 1 is in turn according to the invention a blocking diode 22 arranged, which a short circuit of the pressure sensor 3 over the heating element 1 should prevent. Parallel to the heating element 1 and the pressure sensor 3 are also a voltmeter 23 as well as an internal resistance 24 connected. The power source is present in the form of a battery 25 formed, which the heating element 1 supplied with the required voltage. The voltage can be via the voltmeter 23 being checked.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19680912 C2 [0002]

Claims

Glow plug for installation in an internal combustion engine comprising a heating element ( 1 ), one in a hollow cylindrical housing part ( 2 ) received first end portion ( 1.1 ) as well as a combustion chamber pressure acted upon second end portion ( 1.2 ) and can be used as a pressure transmitting member, as well as a hollow cylindrical housing part ( 2 ) and at least one sensor element ( 4 . 5 . 6 ) pressure sensor comprising a piezoelectric material ( 3 ) for detecting the combustion chamber pressure, wherein the pressure sensor ( 3 ) to a central power supply device ( 7 ) for the heating element ( 1 ) is connected, so that via the central power supply device ( 7 ) a measuring signal of the pressure sensor ( 3 ) is detectable, characterized in that between the heating element ( 1 ) and the pressure sensor ( 3 ) a blocking diode ( 22 ) is arranged in such a way that an outflow from the pressure sensor ( 3 ) output voltage across the heating element ( 1 ) is prevented.

Glow plug according to claim 1, characterized in that the central power supply ( 7 ) at least partially in the hollow cylindrical housing part ( 2 ) received rod-shaped electrode ( 8th ), which preferably via a screw or plug contact with an external power source and / or a control unit for evaluating the measurement signal of the pressure sensor ( 3 ) is connectable.

Glow plug according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure sensor ( 3 ) a recess ( 9 ), through which the central power supply device ( 7 ), whereby a targeted contacting ( 10 ) of the pressure sensor ( 3 ) preferably in the region of the recess ( 9 ) he follows.

Glow plug according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure sensor ( 3 ) in the axial direction directly or indirectly on the housing part ( 2 ) is supported.

Glow plug according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure sensor ( 3 ) for producing a ground connection via at least one end face ( 11 ) or one on the front surface ( 11 ) formed electrode ( 12 ) directly or indirectly with the housing part ( 2 ) is electrically connected.

Glow plug according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure sensor ( 3 ) at least two sensor elements ( 4 . 5 . 6 ), which are preferably placed against each other so that end faces of the same polarization are opposite.

Glow plug according to one of the preceding claims, characterized in that a sensor element ( 4 . 5 . 6 ) is multi-layered and comprises at least a first and a second layer, which are preferably oppositely polarized.

Glow plug according to one of claims 3 to 7, characterized in that the targeted contacting ( 10 ) of the pressure sensor ( 3 ) in the contact region of two sensor elements ( 4 . 5 . 6 ) or in the contact area of two layers.

Glow plug according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure sensor ( 3 ) in the region of an outer circumferential surface ( 13 ) relative to the housing part ( 2 ) is electrically isolated.