DE102015114811A1

DE102015114811A1 - Druckmessglühkerze

Info

Publication number: DE102015114811A1
Application number: DE102015114811.0A
Authority: DE
Inventors: Vera Baeskow; Nicolaus Wulff; Holger Stahl
Original assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Current assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Priority date: 2015-09-04
Filing date: 2015-09-04
Publication date: 2017-03-09

Abstract

Beschrieben wird eine Druckmessglühkerze mit einem Gehäuse (8), einem Glühstift (3), der aus dem Gehäuse (8) herausragt und gegen eine Rückstellkraft in seiner Längsrichtung beweglich ist, einem Innenpol (1), der in dem Gehäuse (8) angeordnet und elektrisch an den Glühstift (3) angeschlossen ist, und einem Drucksensor, der einen auf dem Glühstift (3) lastenden Druck erfasst, wobei der Glühstift (3) den auf ihm lastenden Druck über ein Rohr (7) auf den Drucksensor überträgt, das den Innenpol (1) umgibt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Innenpol (1) an den Glühstift (3) über eine Metallhülse (2) angeschlossen ist, die quer zu ihrer Längsrichtung verlaufende Schlitze (10) aufweist.

Description

Die Erfindung geht von einer Druckmessglühkerze mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aus, wie sie aus der DE 10 2012 209 237 A1 bekannt ist.
Bei Druckmessglühkerzen ist der Glühstift in seiner Längsrichtung gegen eine Rückstellkraft beweglich, so dass er je nach der Stärke des auf im lastenden Drucks unterschiedlich weit in das Gehäuse der Druckmessglühkerze hineingedrückt wird. Die Position des Glühstifts wird mit einem Sensor erfasst und so der Brennraumdruck gemessen.
Ein Problem bei der Messung des Brennraumsdrucks sind durch den Motorbetrieb verursachte Vibrationen der Druckmessglühkerze bzw. von deren Teilen. Derartige Vibrationen können Störsignale erzeugen und die Messgenauigkeit beeinträchtigen.
Aus der DE 10 2011 054 511 A1 ist eine Druckmessglühkerze bekannt, bei welcher der Glühstift direkt an einen piezoelektrischen Sensor gekoppelt ist. Die Nähe des Sensors zu dem Glühstift trägt dazu, mechanische Störsignale weitgehend zu minimieren. Allerdings ist der Sensor wegen seiner großen Nähe zum Brennraum einer hohen Temperaturbelastung ausgesetzt, so dass thermische Einflüsse Störsignale erzeugen.
Aus der DE 10 2012 209 237 A1 ist eine Druckmessglühkerze bekannt, bei welcher der Glühstift über ein Rohr auf den Drucksensor drückt. Der Drucksensor ist somit in einem größeren Abstand von dem Brennraum des Motors angeordnet und folglich einer geringeren Temperaturbelastung ausgesetzt. Der Innenpol ist über ein Stück Draht elektrisch an den Glühstift angeschlossen und wegen der Flexibilität des Drahts mechanisch von Bewegungen des Glühstifts entkoppelt. Ein Nachteil dieser Glühkerze ist eine Kurzschlussgefahr durch Kontakt zwischen dem Draht und den ihn umgebenden Rohr.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen wie mit geringem Aufwand eine Druckmessglühkerze geschaffen werden kann, die zuverlässig arbeitet und den Einfluss von Störsignalen auf Druckmessungen begrenzt.
Diese Aufgabe wird durch eine Druckmessglühkerze mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Bei einer erfindungsgemäßen Druckmessglühkerze ist der Drucksensor über ein Rohr, das den Innenpol umgibt, an den Glühstift gekoppelt und somit in einem Abstand von dem Glühstift angeordnet. Die Temperaturbelastung des Drucksensors ist deshalb nur gering. Der Innenpol ist elektrisch über eine Metallhülse, die quer zu ihrer Längsrichtung verlaufende Schlitze aufweist, an den Glühstift angeschlossen. Die Metallhülse ist wegen ihrer Schlitze in Längsrichtung komprimierbar und entkoppelt deshalb den Glühstift mechanisch von dem Innenpol, so dass zu Störsignalen führende Schwingungen weitgehend vermieden werden. Die Metallhülse ist gegen Verformung in radialer Richtung wesentlich stabiler als Draht, so dass auch bei großem Hub des Glühstifts stets ein für die elektrische Isolation ausreichend großer Ringspalt zwischen Hülse und dem umgebenden Rohr erhalten bleibt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckmessglühkerze in einer teilweise geschnittenen Ansicht; und
2 eine Detailansicht zu 1.
Die in 1 dargestellte Glühkerze hat einen Glühstift 3, der aus einem Gehäuse 8 herausragt und in seiner Längsrichtung relativ zu dem Gehäuse 8 gegen eine Rückstellkraft beweglich ist. Der Glühstift 3 kann beispielsweise ein keramischer Glühstift sein, der von einer metallischen Schutzhülse 4 gehalten ist. Ein Ringspalt zwischen dem Glühstift 3 und dem Gehäuse 8 ist mit einer Dichtung 5 abgedichtet, beispielsweise einem Faltenbalg. Der Glühstift 3 ist elektrisch über eine in 2 im Detail dargestellte Metallhülse 2 an einen Innenpol 1 angeschlossen.
Die Metallhülse 2 weist mehrere quer zu ihrer Längsrichtung verlaufende Schlitze 10 auf. Die Schlitze 10 sind in die Metallhülse 2 mit einer Tiefe eingeschnitten, die bevorzugt mehr als die Hälfte des Außendurchmessers der Metallhülse 2 beträgt. Beispielsweise kann die Tiefe der Schlitze 10 drei Viertel des Außendurchmessers der Metallhülse 2 oder mehr betragen. Die Schlitze 10 können in unterschiedlichen Richtungen in die Metallhülse 2 eingeschnitten sein, beispielsweise in entgegen gesetzten Richtungen, wie in 2 gezeigt. Um Kippmomente zu vermeiden können die Schlitze 10 auch in Umfangsrichtung versetzt zu einander angeordnet werden.
Die Schlitze 10 bewirken eine hohe Elastizität der Metallhülse 2 in Längsrichtung des Glühstifts 3. Bei einer axialen Bewegung des Glühstifts 3 wird die Metallhülse 2 zusammengedrückt und bewirkt so eine mechanische Entkopplung des Innenpols 1 von dem Glühstift 3. Der Innenpol 1 kann deshalb starr mit dem Gehäuse 8 verbunden sein, also relativ zu dem Gehäuse 8 unbeweglich sein.
Wenn der Glühstift 3 durch den Motorbetrieb in Schwingungen versetzt wird, können sich diese wegen der Metallhülse 2 nicht auf den Innenpol 1 übertragen. Die Metallhülse 2 sorgt somit dafür, dass die Gesamtmasse des möglicherweise vibrierenden Systems, nämlich des Glühstifts und der zusammen mit ihm relativ zum Gehäuse 8 beweglichen Teile, reduziert ist. Dadurch können die Resonanzfrequenzen eventueller Schwingungen zu so hohen Frequenzen verschoben werden, dass Druckmessungen dadurch nicht sonderlich beeinträchtigt werden.
Der Innenpol 1 und die Metallhülse 2 sind von einem Rohr 7 umgeben, das starr mit dem Glühstift 3 verbunden ist. Axiale Bewegungen des Glühstifts 3 übertragen sich deshalb auf das Rohr 7, welches auf einen Drucksensor drückt, der in einem verbreiterten Gehäuseabschnitt 9 an einem Ende des Gehäuses 8 angeordnet ist.
Der Innenpol 1 kann als eine massive Stange ausgeführt sein, um elektrische Leitungsverluste möglichst gering zu halten. Die Masse des Innenpols 1 ist deshalb wesentlich größer als die Masse des Rohres 7. Indem Bewegungen des Glühstifts 3 über das Rohr 7 und nicht über den Innenpol 1 auf den Drucksensor übertragen werden, wird somit die für eine Druckmessung zu bewegende Masse minimiert. Demzufolge sind die Resonanzfrequenzen von Schwingungen des Glühstifts und des Rohres 7 zu höheren Werten verschoben, die Druckmessungen nicht mehr im relevanten Maße beeinflussen.
Zwischen dem Rohr 7 und dem Gehäuse 8 kann ein Zentrierelement 6, beispielsweise ein Kunststoffring oder eine Kunststoffhülse angeordnet sein. Auf diese Weise lässt sich die Montage erleichtern. Zudem kann das Zentrierelement 6 radiale Schwingungen des Rohrs 7 dämpfen.
Bezugszeichenliste

1: Innenpol
2: Metallhülse
3: Glühstift
4: Schutzhülse
5: Dichtung
6: Zentrierelement
7: Rohr
8: Gehäuse
9: Gehäuseabschnitt
10: Schlitz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012209237 A1 [0001, 0005]
DE 102011054511 A1 [0004]

Claims

Druckmessglühkerze mit einem Gehäuse (8), einem Glühstift (3), der aus dem Gehäuse (8) herausragt und gegen eine Rückstellkraft in seiner Längsrichtung beweglich ist, einem Innenpol (1), der in dem Gehäuse (8) angeordnet und elektrisch an den Glühstift (3) angeschlossen ist, und einem Drucksensor, der einen auf dem Glühstift (3) lastenden Druck erfasst, wobei der Glühstift (3) den auf ihm lastenden Druck über ein Rohr (7) auf den Drucksensor überträgt, das den Innenpol (1) umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenpol (1) an den Glühstift (3) über eine Metallhülse (2) angeschlossen ist, die quer zu ihrer Längsrichtung verlaufende Schlitze (10) aufweist.
Druckmessglühkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (10) in die Metallhülse (2) mit einer Tiefe eingeschnitten sind, die mehr als die Hälfte des Außendurchmessers der Metallhülse (2) beträgt.
Druckmessglühkerze nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der Schlitze (10) in entgegen gesetzten Richtungen in die Metallhülse (2) eingeschnitten sind.
Druckmessglühkerze nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (10) in Umfangsrichtung gesehen zueinander versetzt sind.
Druckmessglühkerze nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Glühstift (3) aus einem ersten Ende des Gehäuses (8) herausragt und das Gehäuse (8) an einem zweiten Ende einen verbreiterten Gehäuseabschnitt (9) aufweist, in dem der Drucksensor angeordnet ist.
Druckmessglühkerze nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallhülse (2) in dem Rohr (8) angeordnet ist.
Druckmessglühkerze nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenpol (1) eine massive Stange ist.
Druckmessglühkerze nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rohr (8) und dem Gehäuse (1) ein Zentrierelement (6) angeordnet ist.