DE102014222787A1

DE102014222787A1 - Apparatus and method for detecting a combustion chamber pressure

Info

Publication number: DE102014222787A1
Application number: DE102014222787.9A
Authority: DE
Inventors: Janpeter Wolff
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2014-11-07
Publication date: 2017-04-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung eines Brennraumdrucks in einem Brennraum (32) einer Brennkraftmaschine, welche einen Kraftaufnehmer (10) umfasst. Dabei ist der Kraftaufnehmer (10) derart in einem Zylinderkopf (30), welcher den Brennraum (32) abschließt, angeordnet, dass der Kraftaufnehmer (10) eine Bewegung eines ersten Bereichs (24) des Zylinderkopfes (30) relativ zu einem zweiten Bereich (22) des Zylinderkopfes (30) erfasst. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Erfassung eines Brennraumdrucks in einem Brennraum (32) einer Brennkraftmaschine, wobei der Brennraum (32) von einem Zylinderkopf (30) abgeschlossen ist, und wobei eine Bewegung eines ersten Bereichs (24) des Zylinderkopfes (30) relativ zu einem zweiten Bereich (22) des Zylinderkopfes (30) von einem Kraftaufnehmer (10) erfasst wird.The invention relates to a device for detecting a combustion chamber pressure in a combustion chamber (32) of an internal combustion engine, which comprises a force transducer (10). In this case, the load cell (10) is arranged in a cylinder head (30) which closes off the combustion space (32) such that the force transducer (10) moves a first area (24) of the cylinder head (30) relative to a second area (FIG. 22) of the cylinder head (30) detected. The invention also relates to a method for detecting a combustion chamber pressure in a combustion chamber (32) of an internal combustion engine, wherein the combustion chamber (32) of a cylinder head (30) is completed, and wherein a movement of a first portion (24) of the cylinder head (30) relative to a second region (22) of the cylinder head (30) is detected by a force transducer (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung eines Brennraumdrucks in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine, wobei die Vorrichtung einen Kraftaufnehmer umfasst. Die Erfindung betrifft weiter auch ein Verfahren zur Erfassung eines Brennraumdrucks in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine.The invention relates to a device for detecting a combustion chamber pressure in a combustion chamber of an internal combustion engine, wherein the device comprises a force transducer. The invention further relates to a method for detecting a combustion chamber pressure in a combustion chamber of an internal combustion engine.

Stand der TechnikState of the art

Aufgrund immer strenger werdender Gesetzgebung bezüglich des Kraftstoffverbrauchs und der dabei entstehenden Schadstoff-Emissionen von Brennkraftmaschinen, speziell im Kraftfahrzeugbereich, sind Weiterentwicklungen der Verbrennungssteuerung sowie der zugehörigen Steuerungsbauteile notwendig. Als ein entscheidender Faktor der Verbrennung, der zu optimieren ist, wurde in der jüngsten Vergangenheit der Brennraumdruck identifiziert, der eine entscheidende Rolle beim Erreichen einer optimalen Verbrennung in einem Brennraum, insbesondere von selbstzündenden Brennkraftmaschinen, spielt. Um den Brennraumdruck zu messen, werden beispielsweise Brennraumdrucksensoren in dem Brennraum der Brennkraftmaschine vorgesehen. Insbesondere besteht ein Bedarf an großserientauglichen Brennraumdrucksensoren, sowohl für Otto-Motoren als auch für Diesel-Motoren. Auch für neuartige Motorkonzepte, wie beispielsweise selbstzündende Otto-Motoren (HCCI-Motoren), sind Brennraumdrucksensoren wünschenswert.Due to increasingly stringent legislation on fuel consumption and the resulting pollutant emissions from internal combustion engines, especially in the automotive sector, further developments of the combustion control and the associated control components are necessary. As a critical factor of combustion to be optimized, combustion chamber pressure has recently been identified as playing a crucial role in achieving optimal combustion in a combustion chamber, especially self-igniting internal combustion engines. In order to measure the combustion chamber pressure, for example, combustion chamber pressure sensors are provided in the combustion chamber of the internal combustion engine. In particular, there is a need for large-volume combustion chamber pressure sensors, both for gasoline engines and for diesel engines. For novel engine concepts, such as self-igniting gasoline engines (HCCI engines), combustion chamber pressure sensors are desirable.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung eines Brennraumdrucks in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine ist beispielsweise in der DE 10 2010 038 798 A1 offenbart. Die Vorrichtung umfasst dabei ein Wandlerelement, insbesondere ein Piezoelement, welches von einem Druckaufnehmer beaufschlagt wird. Der Druckaufnehmer ragt dabei in den Brennraum hinein und übt in Abhängigkeit von dem in dem Brennraum herrschenden Druck eine Kraft auf das Wandlerelement aus.A generic device for detecting a combustion chamber pressure in a combustion chamber of an internal combustion engine is for example in the DE 10 2010 038 798 A1 disclosed. The device comprises a transducer element, in particular a piezoelectric element, which is acted upon by a pressure transducer. The pressure sensor protrudes into the combustion chamber and exerts a force on the transducer element as a function of the pressure prevailing in the combustion chamber.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird eine Vorrichtung zur Erfassung eines Brennraumdrucks in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, welche unter anderem einen Kraftaufnehmer umfasst. Die Vorrichtung umfasst ebenfalls einen Zylinderkopf, welcher den Brennraum der Brennkraftmaschine an einer Seite abschließt.It is proposed a device for detecting a combustion chamber pressure in a combustion chamber of an internal combustion engine, which includes, among other things, a force transducer. The device also comprises a cylinder head, which closes the combustion chamber of the internal combustion engine on one side.

Erfindungsgemäß ist der Kraftaufnehmer dabei derart in dem besagten Zylinderkopf angeordnet, dass der Kraftaufnehmer eine Bewegung eines ersten Bereichs des Zylinderkopfes relativ zu einem zweiten Bereich des Zylinderkopfes erfasst.According to the invention, the force transducer is arranged in the cylinder head in such a way that the force transducer detects movement of a first region of the cylinder head relative to a second region of the cylinder head.

Überraschend wurde nämlich festgestellt, dass der Zylinderkopf, welcher den Brennraum der Brennkraftmaschine abschließt, insbesondere bei einem Diesel-Motor, durch eine Druckbelastung in dem Brennraum eine messbare Verformung erfährt. Diese Verformung äußert sich durch eine Bewegung eines ersten Bereichs des Zylinderkopfes relativ zu einem zweiten Bereich des Zylinderkopfes. Diese Bewegung des ersten Bereichs des Zylinderkopfes relativ zu dem zweiten Bereich des Zylinderkopfes ist ein Maß für den in dem Brennraum herrschenden Druck.Surprisingly, it was found that the cylinder head, which closes the combustion chamber of the internal combustion engine, undergoes a measurable deformation, in particular in a diesel engine, by a pressure load in the combustion chamber. This deformation is manifested by a movement of a first region of the cylinder head relative to a second region of the cylinder head. This movement of the first region of the cylinder head relative to the second region of the cylinder head is a measure of the pressure prevailing in the combustion chamber.

Vorzugsweise ist der Kraftaufnehmer kraftschlüssig zwischen dem ersten Bereich des Zylinderkopfes und dem zweiten Bereich des Zylinderkopfes eingespannt. Der Kraftaufnehmer kann dabei auch unter einer Vorspannung stehen.Preferably, the force transducer is frictionally clamped between the first region of the cylinder head and the second region of the cylinder head. The force transducer can also be under a bias.

Vorteilhaft ist der Kraftaufnehmer in eine Bohrung in dem Zylinderkopf eingesetzt, wobei der erste Bereich des Zylinderkopfes ein Abschnitt einer Mantelfläche der Bohrung ist. Bei der Bohrung handelt es sich vorteilhaft um ein Sackloch, welches keine direkte Verbindung zu dem Brennraum aufweist. Die Bohrung ist vorzugsweise kreiszylindrisch ausgeführt und ist rotationssymmetrisch zu einer Zentralachse.Advantageously, the force transducer is inserted into a bore in the cylinder head, wherein the first region of the cylinder head is a portion of a lateral surface of the bore. The hole is advantageously a blind hole, which has no direct connection to the combustion chamber. The bore is preferably circular-cylindrical and is rotationally symmetrical to a central axis.

Vorteilhaft ist der zweite Bereich des Zylinderkopfes eine Bodenfläche der Bohrung, insbesondere des Sacklochs. Die Bodenfläche ist von dem Brennraum beabstandet angeordnet. Vorzugsweise ist die Bodenfläche dabei, zumindest annähernd, eben, wobei die Zentralachse rechtwinklig durch die Bodenfläche verläuft.Advantageously, the second region of the cylinder head is a bottom surface of the bore, in particular of the blind hole. The bottom surface is spaced from the combustion chamber. Preferably, the bottom surface is thereby, at least approximately, even, wherein the central axis extends at right angles through the bottom surface.

Die Bohrung kann aber auch eine direkte Verbindung zu dem Brennraum aufweisen. Diese Verbindung ist beispielsweise ein kreiszylindrisches Loch, welches sich von der Bodenfläche der Bohrung bis zu dem Brennraum erstreckt. Der Durchmesser dieses kreiszylindrischen Lochs ist vorzugsweise kleiner als der Durchmesser der Bohrung. Das kreiszylindrische Loch wird beispielsweise von einem Glühstift durchragt. In diesem Fall ragt der Glühstift von der Bodenfläche der Bohrung bis in den Brennraum hinein.The bore may also have a direct connection to the combustion chamber. This compound is for example a circular cylindrical hole which extends from the bottom surface of the bore to the combustion chamber. The diameter of this circular cylindrical hole is preferably smaller than the diameter of the bore. The circular cylindrical hole is penetrated for example by a glow plug. In this case, the glow plug protrudes from the bottom surface of the bore into the combustion chamber.

Zur Erfassung der Bewegung des ersten Bereichs des Zylinderkopfes, insbesondere des Abschnitts der Mantelfläche der Bohrung, relativ zu dem zweiten Bereich des Zylinderkopfes, insbesondere der Bodenfläche der Bohrung, liegt der Kraftaufnehmer dann an der Bodenfläche der Bohrung und/oder an dem Glühstift an.For detecting the movement of the first region of the cylinder head, in particular the portion of the lateral surface of the bore, relative to the second region of the cylinder head, in particular the bottom surface of the bore, the force transducer then abuts against the bottom surface of the bore and / or on the glow plug.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Kraftaufnehmer ein Außengewinde auf, und die Bohrung weist ein Innengewinde auf, welches an der Mantelfläche der Bohrung angebracht ist. Mittels des Außengewindes ist der Kraftaufnehmer in das Innengewinde der Bohrung eingeschraubt. Der Kraftaufnehmer wird dabei soweit in die Bohrung eingeschraubt, bis der Kraftaufnehmer an der Bodenfläche der Bohrung und/oder an dem Glühstift anliegt. Der Kraftaufnehmer kann derart eingeschraubt werden, dass der Kraftaufnehmer unter einer Vorspannung steht.According to an advantageous embodiment of the invention, the force transducer has an external thread, and the bore has an internal thread, which is attached to the lateral surface of the bore. By means of the external thread of the force transducer is in the internal thread of the bore screwed. The load cell is screwed into the hole until the force transducer rests against the bottom surface of the bore and / or on the glow plug. The force transducer can be screwed in such that the force transducer is under a bias.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Erfassung eines Brennraumdrucks in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine. Dabei ist der Brennraum von einem Zylinderkopf abgeschlossen, und eine Bewegung eines ersten Bereichs des Zylinderkopfes relativ zu einem zweiten Bereich des Zylinderkopfes wird von einem Kraftaufnehmer erfasst.The invention also relates to a method for detecting a combustion chamber pressure in a combustion chamber of an internal combustion engine. In this case, the combustion chamber is closed by a cylinder head, and a movement of a first region of the cylinder head relative to a second region of the cylinder head is detected by a force transducer.

Durch die Erfassung dieser Bewegung des ersten Bereichs des Zylinderkopfes relativ zu dem zweiten Bereich des Zylinderkopfes, welche ein Maß für den in dem Brennraum herrschenden Druck ist, ist dann der in dem Brennraum herrschende Druck ermittelbar.By detecting this movement of the first region of the cylinder head relative to the second region of the cylinder head, which is a measure of the pressure prevailing in the combustion chamber, the pressure prevailing in the combustion chamber can then be determined.

Dabei weist der Zylinderkopf vorteilhaft eine Bohrung auf, und dabei ist der erste Bereich des Zylinderkopfes vorzugsweise ein Abschnitt einer Mantelfläche der Bohrung, und der zweite Bereich des Zylinderkopfes ist eine Bodenfläche der Bohrung.In this case, the cylinder head advantageously has a bore, and in this case the first region of the cylinder head is preferably a section of a lateral surface of the bore, and the second region of the cylinder head is a bottom surface of the bore.

Vorzugsweise wird somit eine Bewegung des Abschnitts der Mantelfläche der Bohrung, als erster Bereich des Zylinderkopfes, relativ zu der Bodenfläche der Bohrung, als zweiter Bereich des Zylinderkopfes, in axialer Richtung erfasst. Die axiale Richtung verläuft dabei entlang einer Zentralachse, zu welcher die Bohrung rotationssymmetrisch ausgebildet ist.Preferably, therefore, a movement of the portion of the lateral surface of the bore, as a first region of the cylinder head, relative to the bottom surface of the bore, as a second region of the cylinder head, detected in the axial direction. The axial direction runs along a central axis, to which the bore is rotationally symmetrical.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung eines Brennraumdrucks in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine ist verhältnismäßig kostengünstig herstellbar. Der eingesetzte Kraftaufnehmer ist außerhalb des Brennraums angeordnet und kommt somit nicht mit den im Brennraum herrschenden hohen Temperaturen in Berührung. Somit kann ein einfacher, kostengünstiger Kraftaufnehmer eingesetzt werden. Insbesondere ist keine zusätzliche Öffnung in dem Zylinderkopf erforderlich, welche abzudichten wäre. Auch ist keine Membran erforderlich, welche sich bei einer Druckänderung verformt. Ferner ist der Kraftaufnehmer von einem in den Brennraum ragenden Glühstift entkoppelt. Somit kann der Glühstift unabhängig von dem Kraftaufnehmer an der Brennkraftmaschine, insbesondere an dem Zylinderkopf, befestigt werden, wodurch eine verhältnismäßig gute Wärmeableitung ermöglicht ist. The inventive device for detecting a combustion chamber pressure in a combustion chamber of an internal combustion engine is relatively inexpensive to produce. The inserted force transducer is arranged outside the combustion chamber and thus does not come into contact with the high temperatures prevailing in the combustion chamber. Thus, a simple, inexpensive load cell can be used. In particular, no additional opening in the cylinder head is required, which would be sealed. Also, no membrane is required, which deforms upon a pressure change. Furthermore, the force transducer is decoupled from a projecting into the combustion chamber glow plug. Thus, the glow plug can be fixed independently of the force transducer on the internal combustion engine, in particular on the cylinder head, whereby a relatively good heat dissipation is possible.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erfassung eines Brennraumdrucks in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine ist verhältnismäßig robust und wenig störanfällig. Insbesondere treten keine Störungen durch hohe sowie schwankende Temperaturen auf.The inventive method for detecting a combustion chamber pressure in a combustion chamber of an internal combustion engine is relatively robust and less susceptible to interference. In particular, no disturbances occur due to high and fluctuating temperatures.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below.

Es zeigen:Show it:

1 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Erfassung eines Brennraumdrucks und 1 a first embodiment of a device for detecting a combustion chamber pressure and

2 eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zur Erfassung des Brennraumdrucks. 2 a second embodiment of a device for detecting the combustion chamber pressure.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Eine Brennkraftmaschine umfasst einen nicht dargestellten Zylinderblock, in welchem mindestens ein Brennraum 32 vorgesehen ist. Der Brennraum 32 ist annähernd zylinderförmig ausgestaltet und auf einer Stirnseite von einem Zylinderkopf 30 abgeschlossen. Zwischen dem Zylinderblock und dem Zylinderkopf 30 ist auch eine hier nicht gezeigte Zylinderkopfdichtung angeordnet.An internal combustion engine comprises a cylinder block, not shown, in which at least one combustion chamber 32 is provided. The combustion chamber 32 is designed approximately cylindrical and on a front side of a cylinder head 30 completed. Between the cylinder block and the cylinder head 30 is also arranged a cylinder head gasket, not shown here.

In dem Zylinderkopf 30 ist an der dem Brennraum 32 abgewandten Seite eine Bohrung 20 eingebracht. Die Bohrung 20 erstreckt sich auf den Brennraum 32 zu, jedoch nicht bis in den Brennraum 32 hinein. Die Bohrung 20 ist also in Form eines Sacklochs ausgeführt.In the cylinder head 30 is at the combustion chamber 32 opposite side a hole 20 brought in. The hole 20 extends to the combustion chamber 32 to, but not into the combustion chamber 32 into it. The hole 20 So it is designed in the form of a blind hole.

Die Bohrung 20 weist annähernd die Gestalt eines Hohlzylinders auf. Die Bohrung 20 ist rotationssymmetrisch zu einer Zentralachse A. Auf der dem Brennraum 32 zuweisenden Seite ist die Bohrung 20 von einer Bodenfläche 22 begrenzt, welche zumindest annähernd eben und kreisförmig ausgestaltet ist. Die Bodenfläche 22 ist von dem Brennraum 32 beabstandet. Die Zentralachse A schneidet die Bodenfläche 22 rechtwinklig. Seitlich ist die Bohrung 20 von einer Mantelfläche 23 begrenzt.The hole 20 has approximately the shape of a hollow cylinder. The hole 20 is rotationally symmetric to a central axis A. On the combustion chamber 32 assigning side is the hole 20 from a floor surface 22 limited, which is configured at least approximately flat and circular. The floor area 22 is from the combustion chamber 32 spaced. The central axis A intersects the floor surface 22 at right angles. The hole is laterally 20 from a lateral surface 23 limited.

In der Bohrung 20 ist ein Kraftaufnehmer 10 angeordnet. Der Kraftaufnehmer 10 umfasst ein Aufnehmergehäuse 16, in welchem eine Kraftmesszelle 12 angeordnet ist. Die Kraftmesszelle 12 ist ein mechanisch-elektrischer Wandler, beispielsweise ein Piezoelement. Eine Stirnseite 13 der Kraftmesszelle 12 ist dabei der Bodenfläche 22 der Bohrung 20 sowie dem Brennraum 32 zugewandt angeordnet.In the hole 20 is a force transducer 10 arranged. The force transducer 10 includes a pickup housing 16 in which a load cell 12 is arranged. The load cell 12 is a mechanical-electrical converter, for example, a piezoelectric element. A front page 13 the load cell 12 is the bottom surface 22 the bore 20 as well as the combustion chamber 32 arranged facing.

Das Aufnehmergehäuse 16 des Kraftaufnehmers 10 ist annähernd kreiszylindrisch ausgestaltet. Das Aufnehmergehäuse 16 ist dabei rotationssymmetrisch zu der Zentralachse A in die Bohrung 20 eingebracht. Die Zentralachse A schneidet eine innerhalb der Bohrung 20 befindliche Stirnfläche 18 des Kraftaufnehmers 10 rechtwinklig. Die Stirnfläche 18 des Kraftaufnehmers 10 liegt dabei an der Bodenfläche 22 der Bohrung 20 an und erstreckt sich parallel zu der Bodenfläche 22 der Bohrung 20 sowie zu der Stirnseite 13 der Kraftmesszelle 12.The transducer housing 16 of the force transducer 10 is designed approximately circular cylindrical. The transducer housing 16 is in rotationally symmetric to the central axis A in the bore 20 brought in. The central axis A intersects one within the bore 20 located end face 18 of the force transducer 10 at right angles. The face 18 of the force transducer 10 lies on the ground surface 22 the bore 20 and extends parallel to the bottom surface 22 the bore 20 as well as to the front side 13 the load cell 12 ,

An einem Abschnitt 24 der Mantelfläche 23 der Bohrung 20 ist ein Innengewinde 25 eingebracht. Der Abschnitt 24 ist dabei von der Bodenfläche 22 entfernt an der Mantelfläche 23 der Bohrung 20 gelegen. Das kreiszylindrische Aufnehmergehäuse 16 des Kraftaufnehmers 10 weist an seinem Mantel ein Außengewinde 14 auf. Das Außengewinde 14 des Kraftaufnehmers 10 ist dabei in das Innengewinde 25 der Bohrung 20 eingedreht.At a section 24 the lateral surface 23 the bore 20 is an internal thread 25 brought in. The section 24 is from the bottom surface 22 removed on the lateral surface 23 the bore 20 located. The circular cylindrical transducer housing 16 of the force transducer 10 has on its coat an external thread 14 on. The external thread 14 of the force transducer 10 is in the internal thread 25 the bore 20 screwed.

Der Kraftaufnehmer 10 ist derart in die Bohrung 20 eingeschraubt, dass die Stirnfläche 18 des Kraftaufnehmers 10 an der Bodenfläche 22 der Bohrung 20 anliegt. Der Kraftaufnehmer 10 kann dabei derart in die Bohrung 20 eingeschraubt werden, dass der Kraftaufnehmer 10 unter einer definierten Vorspannung steht.The force transducer 10 is so in the hole 20 screwed in that face 18 of the force transducer 10 at the bottom surface 22 the bore 20 is applied. The force transducer 10 can do so in the hole 20 be screwed in that the force transducer 10 is under a defined bias.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung zur Erfassung eines Brennraumdrucks, welche in 1 dargestellt ist, hat die Bohrung 20 in dem Zylinderkopf 30 keine direkte Verbindung zu dem Brennraum 32. Die Bodenfläche 22 der Bohrung 20 hat also die Form eines Kreises und begrenzt die Bohrung 20 innerhalb des Zylinderkopfes 30.According to a first embodiment of the device for detecting a combustion chamber pressure, which in 1 is shown, has the bore 20 in the cylinder head 30 no direct connection to the combustion chamber 32 , The floor area 22 the bore 20 So it has the shape of a circle and limits the hole 20 inside the cylinder head 30 ,

Erfolgt nun eine Erhöhung des Brennraumdrucks in dem Brennraum 32, so erfährt der Zylinderkopf 30 eine Verformung. Dabei bewegt sich die Bodenfläche 22 der Bohrung 20 von dem Brennraum 32 weg. Der Abschnitt 24 der Mantelfläche 23 der Bohrung 20, welcher von dem Brennraum 32 entfernt gelegen ist, bewegt sich jedoch nicht oder nur geringfügig relativ zu dem Brennraum 32. Now occurs an increase in the combustion chamber pressure in the combustion chamber 32 , so learns the cylinder head 30 a deformation. At the same time the floor area moves 22 the bore 20 from the combustion chamber 32 path. The section 24 the lateral surface 23 the bore 20 which of the combustion chamber 32 is located remotely, but does not move or only slightly relative to the combustion chamber 32 ,

Somit bewegt sich bei einer Erhöhung des Brennraumdrucks in dem Brennraum 32 ein erster Bereich des Zylinderkopfes 30, nämlich der Abschnitt 24 der Mantelfläche 23 der Bohrung 20, relativ zu einem zweiten Bereich des Zylinderkopfes 30, nämlich der Bodenfläche 22 der Bohrung 20. Besagte Bewegung erfolgt in axialer Richtung bezüglich der Bohrung 20, also in Richtung der Zentralachse A der Bohrung 20.Thus, when the combustion chamber pressure in the combustion chamber increases, it moves 32 a first area of the cylinder head 30 namely the section 24 the lateral surface 23 the bore 20 , relative to a second region of the cylinder head 30 namely the floor area 22 the bore 20 , Said movement takes place in the axial direction with respect to the bore 20 , ie in the direction of the central axis A of the bore 20 ,

Die Bodenfläche 22 der Bohrung 20 drückt bei besagter Bewegung mit einer Kraft auf die Stirnfläche 18 des Kraftaufnehmers 10. Das Aufnehmergehäuse 16 des Kraftaufnehmers 10 überträgt diese Kraft auf die Kraftmesszelle 12, welche innerhalb des Aufnehmergehäuses 16 angeordnet ist. Das Aufnehmergehäuse 16 überträgt die Kraft dabei insbesondere auf die Stirnseite 13 der Kraftmesszelle 12. Die Kraftmesszelle 12 wandelt diese Kraft in ein elektrisches Signal um und gibt dieses elektrische Signal über nicht dargestellte Signalleitungen aus.The floor area 22 the bore 20 presses on said movement with a force on the face 18 of the force transducer 10 , The transducer housing 16 of the force transducer 10 transfers this force to the load cell 12 which are inside the transducer housing 16 is arranged. The transducer housing 16 transmits the power in particular on the front page 13 the load cell 12 , The load cell 12 converts this force into an electrical signal and outputs this electrical signal via signal lines, not shown.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung zur Erfassung eines Brennraumdrucks, welche in 2 dargestellt ist, hat die Bohrung 20 in dem Zylinderkopf 30 eine direkte Verbindung zu dem Brennraum 32. Diese Verbindung ist als kreiszylindrisches Loch 44 ausgestaltet, welches sich von der Bodenfläche 22 der Bohrung 20 bis zu dem Brennraum 32 erstreckt. Der Durchmesser des kreiszylindrischen Lochs 44 ist dabei kleiner als der Durchmesser der Bohrung 20. Die Bodenfläche 22 der Bohrung 20 hat in diesem Fall die Form eines Kreisrings.According to a second embodiment of the device for detecting a combustion chamber pressure, which in 2 is shown, has the bore 20 in the cylinder head 30 a direct connection to the combustion chamber 32 , This compound is a circular cylindrical hole 44 designed, which differs from the floor surface 22 the bore 20 up to the combustion chamber 32 extends. The diameter of the circular cylindrical hole 44 is smaller than the diameter of the hole 20 , The floor area 22 the bore 20 has in this case the shape of a circular ring.

Ein Glühstift 40 durchgreift das kreiszylindrische Loch 44 und ragt von der Bodenfläche 22 der Bohrung 20 in den Brennraum 32 hinein. Die Bohrung 20 in dem Zylinderkopf 30 dient somit gleichzeitig zur Aufnahme des Glühstifts 40 und zur Anbindung des Kraftaufnehmers 10. Eine Frontfläche 42 des Glühstifts 40 befindet sich dabei innerhalb der Bohrung 20. Vorliegend liegt die Frontfläche 42 des Glühstifts 40 an der Stirnseite 13 der Kraftmesszelle 12 des Kraftaufnehmers 10 an.A glow plug 40 passes through the circular cylindrical hole 44 and protrudes from the floor area 22 the bore 20 in the combustion chamber 32 into it. The hole 20 in the cylinder head 30 thus serves simultaneously to receive the glow plug 40 and for connection of the force transducer 10 , A front surface 42 of the glow plug 40 is located inside the hole 20 , In the front lies the front surface 42 of the glow plug 40 at the front 13 the load cell 12 of the force transducer 10 at.

Erfolgt nun eine Erhöhung des Brennraumdrucks in dem Brennraum 32, so erfährt der Zylinderkopf 30 eine Verformung. Dabei bewegt sich die Bodenfläche 22 der Bohrung 20 gemeinsam mit dem Glühstift 40 von dem Brennraum 32 weg. Der Abschnitt 24 der Mantelfläche 23 der Bohrung 20, welcher von dem Brennraum 32 entfernt gelegen ist, bewegt sich jedoch nicht oder nur geringfügig relativ zu dem Brennraum 32.Now occurs an increase in the combustion chamber pressure in the combustion chamber 32 , so learns the cylinder head 30 a deformation. At the same time the floor area moves 22 the bore 20 together with the glow plug 40 from the combustion chamber 32 path. The section 24 the lateral surface 23 the bore 20 which of the combustion chamber 32 is located remotely, but does not move or only slightly relative to the combustion chamber 32 ,

Somit bewegt sich, ähnlich wie bei der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform der Vorrichtung zur Erfassung des Brennraumdrucks, bei einer Erhöhung des Brennraumdrucks in dem Brennraum 32 ein erster Bereich des Zylinderkopfes 30, nämlich der Abschnitt 24 der Mantelfläche 23 der Bohrung 20, relativ zu einem zweiten Bereich des Zylinderkopfes 30, nämlich der Bodenfläche 22 der Bohrung 20. Besagte Bewegung erfolgt in axialer Richtung bezüglich der Bohrung 20, also in Richtung der Zentralachse A der Bohrung 20.Thus, moves, similar to the in 1 shown first embodiment of the device for detecting the combustion chamber pressure, with an increase of the combustion chamber pressure in the combustion chamber 32 a first area of the cylinder head 30 namely the section 24 the lateral surface 23 the bore 20 , relative to a second region of the cylinder head 30 namely the floor area 22 the bore 20 , Said movement takes place in the axial direction with respect to the bore 20 , ie in the direction of the central axis A of the bore 20 ,

Die Bodenfläche 22 der Bohrung 20 und der Glühstift 40 drücken bei besagter Bewegung mit einer Kraft auf die Stirnfläche 18 des Kraftaufnehmers 10. Das Aufnehmergehäuse 16 des Kraftaufnehmers 10 überträgt diese Kraft auf die Kraftmesszelle 12, welche innerhalb des Aufnehmergehäuses 16 angeordnet ist. Insbesondere drückt die Frontfläche 42 des Glühstifts 40 dabei auf die Stirnseite 13 der Kraftmesszelle 12. Die Kraftmesszelle 12 wandelt diese Kraft in ein elektrisches Signal um und gibt dieses elektrische Signal über nicht dargestellte Signalleitungen aus.The floor area 22 the bore 20 and the glow plug 40 press in said movement with a force on the face 18 of the force transducer 10 , The transducer housing 16 of the force transducer 10 transfers this force to the load cell 12 which are inside the transducer housing 16 is arranged. In particular, the front surface presses 42 of the glow plug 40 while on the front page 13 the load cell 12 , The load cell 12 converts these Force in an electrical signal and outputs this electrical signal via unillustrated signal lines.

Bei beiden Ausführungsformen der Vorrichtung zur Erfassung eines Brennraumdrucks wird der in dem Brennraum 32 herrschende Druck somit indirekt über eine Verformung des Zylinderkopfes 30 gemessen. Diese Verformung des Zylinderkopfes 30 ist nämlich ein Maß für den in dem Brennraum 32 herrschenden Druck.In both embodiments of the device for detecting a combustion chamber pressure is in the combustion chamber 32 thus prevailing pressure indirectly via a deformation of the cylinder head 30 measured. This deformation of the cylinder head 30 is in fact a measure of the in the combustion chamber 32 prevailing pressure.

Dabei wird eine Bewegung des ersten Bereichs des Zylinderkopfes 30, nämlich des Abschnitts 24 der Mantelfläche 23 der Bohrung 20, relativ zu einem zweiten Bereich des Zylinderkopfes 30, nämlich der Bodenfläche 22 der Bohrung 20, von dem Kraftaufnehmer 10 erfasst. Die dabei auf die Kraftmesszelle 12 des Kraftaufnehmers 10 wirkende Kraft wird von der Kraftmesszelle 12 in ein elektrisches Signal umgewandelt. Aus diesem elektrischen Signal kann der in dem Brennraum 32 herrschende Druck ermittelt werden.In this case, a movement of the first region of the cylinder head 30 namely the section 24 the lateral surface 23 the bore 20 , relative to a second region of the cylinder head 30 namely the floor area 22 the bore 20 , from the load cell 10 detected. The case on the load cell 12 of the force transducer 10 acting force is from the load cell 12 converted into an electrical signal. From this electrical signal can in the combustion chamber 32 prevailing pressure to be determined.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervor gehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen des fachmännischen Handelns liegen.The invention is not limited to the described embodiments and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of professional practice.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010038798 A1 [0003]

Claims

Device for detecting a combustion chamber pressure in a combustion chamber ( 32 ) of an internal combustion engine, comprising a force transducer ( 10 ), characterized in that, the force transducer ( 10 ) in a cylinder head ( 30 ), which the combustion chamber ( 32 ), it is arranged that the load cell ( 10 ) a movement of a first area ( 24 ) of the cylinder head ( 30 ) relative to a second area ( 22 ) of the cylinder head ( 30 ) detected.

Device according to claim 1, characterized in that the force transducer ( 10 ) frictionally between the first area ( 24 ) of the cylinder head ( 30 ) and the second area ( 22 ) of the cylinder head ( 30 ) is clamped.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the force transducer ( 10 ) into a hole ( 20 ) in the cylinder head ( 30 ), the first region ( 24 ) of the cylinder head ( 30 ) a section ( 24 ) of a lateral surface ( 23 ) of the bore ( 20 ).

Apparatus according to claim 3, characterized in that, the second area ( 22 ) of the cylinder head ( 30 ) a floor surface ( 22 ) of the bore ( 20 ).

Apparatus according to claim 4, characterized in that, from the bottom surface ( 22 ) of the bore ( 20 ) a glow plug ( 40 ) in the combustion chamber ( 32 protrudes.

Device according to one of claims 4 to 5, characterized in that the force transducer ( 10 ) at the bottom surface ( 22 ) of the bore ( 20 ) and / or on the glow plug ( 40 ) is present.

Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the force transducer ( 10 ) an external thread ( 14 ) and by means of the external thread ( 14 ) in an internal thread ( 25 ) of the bore ( 20 ) is screwed.

Method for detecting a combustion chamber pressure in a combustion chamber ( 32 ) of an internal combustion engine, wherein the combustion chamber ( 32 ) of a cylinder head ( 30 ), and wherein a movement of a first area ( 24 ) of the cylinder head ( 30 ) relative to a second area ( 22 ) of the cylinder head ( 30 ) from a force transducer ( 10 ) is detected.

Method according to claim 8, characterized in that, the cylinder head ( 30 ) a hole ( 20 ), the first region ( 24 ) of the cylinder head ( 30 ) a section ( 24 ) of a lateral surface ( 23 ) of the bore ( 20 ), and the second area ( 22 ) of the cylinder head ( 30 ) a floor surface ( 22 ) of the bore ( 20 ).

Method according to claim 9, characterized in that a movement of the section ( 24 ) of the lateral surface ( 23 ) relative to the bottom surface ( 22 ) is detected in the axial direction.