-
Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft eine Sensorhalterung beziehungsweise einen Sensorhalter zur Anordnung in einer Druckmessglühkerze oder Druckmessglühstiftkerze, und genauer gesagt einen Sensorhalter zur Aufnahme eines faseroptischen Drucksensormoduls in einem Dichtkonusgehäuse einer Druckmessglühkerze zur Anordnung in einer Kammer einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, so zum Beispiel einer Vor-, Wirbel- oder Brennkammer eines luftverdichtenden, selbstzündenden Dieselmotors oder eines selbstzündenden HCCI-Ottomotors. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Druckmessglühkerze mit einer derartigen Sensorhalterung und einem faseroptischen Drucksensormodul.
-
Durch immer strenger werdende Auflagen und Gesetze bezüglich des Kraftstoffverbrauchs und der dabei entstehenden Schadstoff-Emissionen von Brennkraftmaschinen, speziell im Kraftfahrzeugbereich, ist es in letzter Zeit notwendig, die Verbrennungssteuerung sowie deren zugehörigen Steuerungsbauteile entsprechend aufzurüsten und weiterzuentwickeln. Als einer der entscheidenden Faktoren der Verbrennung, der dabei optimiert werden muss, wurde in der jüngsten Vergangenheit der Brennraumdruck im Inneren des Brennraums von selbstzündenden Brennkraftmaschinen identifiziert, der eine entscheidende Rolle beim Erreichen einer optimalen Verbrennung im Brennraum oder bei einem Otto-Prozess spielt. Zur entsprechend notwendigen Messung des Brennraumdrucks müssen jedoch spezielle Brennraumdrucksensoren im Brennraum der Brennkraftmaschine vorgesehen werden.
-
Um den oben genannten Anforderungen gerecht zu werden wurden bereits verschiedenste alleinstehende Brennraumdrucksensoren, auch als Stand-Alone-Brennraumdrucksensoren bezeichnet, entwickelt, unter anderem faseroptische Drucksensoren ohne Glühfunktion, die neben einer Glühkerze oder einer Zündkerze separat in den Brennraum eingebracht werden mussten.
-
Entsprechend erforderten derartige Stand-Alone-Brennraumdrucksensoren jedoch bauliche Umbaumaßnahmen der bekannten Brennräume von Brennkraftmaschinen. Darüber hinaus benötigen diese zusätzlichen Bauraum. Es ist jedoch vorzuziehen, eine Verbrennung in dem Brennraum möglichst wenig durch derartige Umbaumaßnahmen zu beeinflussen. In den Brennräumen bekannter Dieselmotoren befindet sich als Kaltstarthilfe bereits jeweils mindestens eine elektrisch beheizbare Glühkerze, auch GLP (von dem englischen Fachbegriff „glow plug“) genannt, mittels der der Dieselmotor in der Startphase vorgeglüht wird. Glühkerzen können ein Heizelement aus Metall oder aus Keramik aufweisen, auch Glühstift genannt. Derartige Glühkerzen finden weiterhin in Glühzündermotoren oder als Kaltstarthilfe beim Anlassen von mit Kerosin betriebenen Gasturbinen und Ölheizungen verbreitet Anwendung.
-
Um nun den oben genannten Problemen zu begegnen, wurden in der Vergangenheit Lösungen vorgeschlagen, bei denen der Brennraumdrucksensor in die Glühkerze zum Brennraum hin freiliegend integriert ist. Zu diesem Zweck wurden bereits sogenannte Brennraumdrucksensoren mit integrierter Glühfunktion GCS (von dem englischen Fachbegriff „Glow Combustion Sensor“) entwickelt, die neben der Glühfunktion eine Druckmessung basierend auf dem piezoelektrischen Effekt erreichen. Ein Beispiel für eine derartige sogenannte Druckmessglühkerze ist der
DE 10 2012 209 237 A1 zu entnehmen, bei der ein Brennraumdruck, der auf einen in einem Glühmodulgehäuse angeordneten Glühstift der Druckmessglühkerze einwirkt, über den Glühstift auf ein Stützrohr übertragen wird, und von diesem über eine Verbindungshülse auf ein Druckübertragungsstück, das letztendlich den Brennraumdruck auf einen kreisförmigen Drucksensor in Gestalt eines piezoelektrischen Wandlerelements überträgt. Um eine unverfälschte Druckübertragung vom Glühstift auf den Drucksensor umzusetzen ist der Glühstift dabei durch eine biegeelastische Membran im Glühmodulgehäuse axial verschiebbar gelagert. Es hat sich jedoch im Lauf der oben genannten Entwicklungen herausgestellt, dass das Druckmessprinzip, das auf dem piezoelektrischen Effekt beruht, aufgrund verschiedenster Schwierigkeiten hinsichtlich Technik und entsprechend hoher Kosten nicht das optimale Druckmessprinzip ist. Bei Verwendung einer Piezo-Keramik kann es dabei unter anderem zu einem starken Temperatureinfluss auf das Drucksignal kommen. Ferner verändern sich die Sensoreigenschaften über die Lebensdauer bei der Verwendung einer Piezo-Keramik, was nachteilig ist.
-
Bei Verwendung eines Piezo-Quarzes treten die Nachteile einer geringen Sensorempfindlichkeit und einer damit verbundenen Störempfindlichkeit bezüglich der elektromagnetischen Verträglichkeit (kurz: EMV) und elektrostatischer Entladung (kurz: ESD) sowie der hohen Anforderungen an die elektrische Isolation der beteiligten Bauteile auf. Eine bessere Druckmessung kann beispielsweise durch eine faseroptische Lösung erreicht werden, da ein faseroptischer Sensor nicht nur eine geringe Baugröße aufweist, sondern ein derartiger Sensor zudem einen hohen Temperaturwiderstand zeigt, aus einer nicht-metallenen Konstruktion bestehen kann sowie eine Immunität gegenüber elektromagnetischer Strahlung besitzt.
-
Ein wie oben beschriebener faseroptischer Drucksensor, der auf dem intrinsischen faseroptischen Prinzip beruht, ist beispielsweise aus der
US 2007/0023412 A1 bekannt und in
7 gezeigt. Der darin gezeigte faseroptische Brennraumdrucksensor
8 für eine Druckmessglühkerze
9 besteht aus einem optisch leitenden Glasfaserkabel
81 und einer Druckmembran
82, die auf der Brennraumdruckseite hin durch einen Filter
83 geschützt ist. Die Druckmessglühkerze
9 besteht im Wesentlichen aus einem keramischen Glühkörper
91, in dem ein Widerstandsheizkörper
92 eingebettet und mit Stromleitungen
93 elektrisch angebunden ist. Der Glühkörper
91 ist in einer metallenen Hülse
94 gehalten, die in einem Glühkerzengehäuse
95 befestigt ist, wobei der Brennraumdrucksensor
8 zusammen mit dem Filter
83 in einem inneren Kanal der Hülse
94 angeordnet ist. Ein Teil des Filters
83 liegt dabei zum Brennraum hin frei, indem dieser Teil des Filters
83 durch eine oder mehrere Öffnungen
941 in der Hülse
94 mit der Umgebung der Hülse
94 in Verbindung steht. Dadurch kann ein Brennraumdruck durch die Öffnungen
941 und den Filter
83 auf die Druckmembran
82 übertragen werden, während der Glühkörper
91 die Funktion des Glühens der Druckmessglühkerze
9 ausübt. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, dass der Brennraumdrucksensor
8 zentral innerhalb der Hülse
94 angeordnet ist, die sowohl den Glühkörper
91 mit dem Widerstandsheizkörper
92 als auch dessen Stromleitungen
93 fixiert. Entsprechend kann diese Lösung bei einem herkömmlichen Glühkerzenaufbau mit zentralem Glühstift und Anschlussbolzen, wie er unter anderem aus der
DE 10 2012 209 237 A1 bekannt ist, nicht umgesetzt werden. Zudem kommt es bei der bekannten Lösung zu einer Verkokungsproblematik, da der Kanal, der zur Messmembran führt, mit der Zeit verstopfen kann.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Sensorhalter zum Einsatz innerhalb eines Gehäuses einer Druckmessglühkerze für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen, der eine erste Durchgangsbohrung zur Aufnahme eines Heizkörpers und eine zweiten Durchgangsbohrung zur Aufnahme eines faseroptischen Drucksensormoduls aufweist. Die erste Durchgangsbohrung ist dabei in dem Sensorhalter neben der zweiten Durchgangsbohrung angeordnet, wobei der Sensorhalter vorzugsweise eine zylindrische Gestalt aufweist und die beiden Durchgangsbohrungen in Längsrichtung des Sensorhalters in diesem vorgesehen sind. Unter dem Begriff Durchgangsbohrung ist dabei ein durchgehendes Loch oder einen durchgehende Öffnung zu verstehen, die durch ein Bauteil, in dem dieses vorgesehen ist, hindurchgeht. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine faseroptische Brennraumdruck-Messsensorik in einer Glühstiftkerze vorzusehen, ohne deren notwendigen Bauraum wesentlich zu erhöhen, wird entsprechend mit dem erfindungsgemäßen Sensorhalter erfüllt. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche möglich.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführung sind die erste Durchgangsbohrung und die zweite Durchgangsbohrung in dem Sensorhalter exzentrisch angeordnet. Das bedeutet dass beide Durchgangsbohrungen außerhalb des Zentrums des Sensorhalters, also außerhalb dessen Längsachse in den Sensorhalter eingebracht sind. Dadurch können ein faseroptisches Drucksensormodul sowie ein Heizkörper, der eine Glühfunktion übernimmt, in dem Sensorhalter exzentrisch aufgenommen und durch dieses gehalten werden, so dass keines dieser Bauteile in dem Sensorhalter zentral aufgenommen ist, sondern beide nebeneinander außermittig in dem Sensorhalter gehalten werden, wodurch ein Umkreis, der von den beiden Durchgangsbohrungen abgedeckt wird, minimiert werden kann. Entsprechend kann auch der Außendurchmesser des gesamten Sensorhalters klein gehalten werden, so dass ein benötigter Bauraum für die erfindungsgemäße Lösung klein ausfällt. Ferner können die Längsachsen der beiden Durchgangsbohrungen parallel zueinander ausgerichtet sein, wodurch das Drucksensormodul und der Heizkörper parallel zueinander in dem erfindungsgemäßen Sensorhalter gehalten werden können.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Sensorhalters hat die zweite Durchgangsbohrung, das heißt die Durchgangsbohrung, die zum Halten des faseroptische Drucksensormoduls vorgesehen ist, einen ersten Abschnitt mit einem ersten Innendurchmesser und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Innendurchmesser, wobei der erste Innendurchmesser kleiner als der zweite Innendurchmesser ist. Das bedeutet dass die zweite Durchgangsbohrung als Stufenbohrung vorgesehen ist, wodurch die zweite Durchgangsbohrung so gestaltet wird, dass das faseroptische Drucksensormodul entweder von vorn oder von hinten in dem Sensorhalter montiert werden kann. Um den Heizkörper und/oder das Drucksensormodul in dem Sensorhalter fixieren zu können, vorzugsweise durch einen Schweißvorgang, ist es vorzuziehen, dass jede der Durchgangsbohrungen an dem jeweiligen axialen Ende des vorzugsweise zylindrischen Sensorhalters in einen ringförmigen Vorsprung oder Ansatz übergeht, so dass ein jeweiliger Kragen aus der Hauptgeometrie des Sensorhalters hervorsteht, um die Zugänglichkeit der jeweiligen Schweißstelle zu gewährleisten. Um nun dafür zu sorgen, dass sich die Kragen für Drucksensormodul und Heizkörper bei der Verschweißung gegenseitig nicht im Weg stehen, ist es vorzuziehen, dass sich die Kragen für die Verschweißung des Drucksensormoduls beziehungsweise des Heizkörpers jeweils auf den zueinander entgegengesetzten axialen Seitenflächen des vorzugsweise zylindrischen Sensorhalters befinden. Entsprechend ist es vorzuziehen, dass die erste Durchgangsbohrung in einen ersten ringförmigen Ansatz übergeht, der von dem Sensorhalter in axialer Richtung hervorsteht und der dessen Durchgangsbohrung verlängert. Insbesondere ist es ferner vorzuziehen, dass die zweite Durchgangsbohrung in einen zweiten ringförmigen Ansatz übergeht, der von dem Sensorhalter in axialer Richtung hervorsteht und der dessen Durchgangsbohrung verlängert. Der erste ringförmige Ansatz ist entsprechend an dem Sensorhalter zu dem zweiten ringförmigen Ansatz entgegengesetzt angeordnet.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung weist der Sensorhalter ferner einen Anschlagkragen an dessen Außenseite zur Schweißverbindung mit dem Gehäuse auf. Das bedeutet, dass der vorzugsweise zylindrische Sensorhalter an dessen radialen Außenumfang einen Vorsprung aufweist, der dazu dient, dass der Sensorhalter mit einem Gehäuse einer Druckmessglühkerze, in das der Sensorhalter eingesetzt werden soll, fest verbunden werden kann, beispielweise durch einen Schweißvorgang oder dergleichen. Der Vorsprung ist dabei durchgehend an dem radialen Außenumfang des Sensorhalters so vorgesehen, dass er in einer ringförmigen Art und Weise um den Außenumfang des Sensorhalters herum hervorsteht. Entsprechend dienen die Abschnitte des Sensorhalters, die in axialer Richtung vor und hinter dem Anschlagkragen liegen, dazu, ein Dichtkonusgehäuse sowie ein Gewindegehäuse der Druckmessglühkerze bei deren Zusammenbau zu führen, wobei der Sensorhalter dabei die Aufgabe eines Führungszylinders übernimmt. Das Dichtkonusgehäuse wird dabei von vorne auf den Sensorhalter bis zum Anschlag an dem Anschlagkragen geschoben, und das Gewindegehäuse wird von der anderen Seite ebenfalls bis zum Anschlag an den Anschlagkragen geschoben, so dass der Sensorhalter die Ausrichtung der beiden Gehäusebauteile gegenüber dem Sensorhalter übernimmt, wobei das Dichtkonusgehäuse und das Gewindegehäuse zusammen ein Gehäuse der Druckmessglühkerze bilden. Der Anschlagkragen dient dabei wie oben bereits erwähnt gleichzeitig als Partner für die Stumpfschweißung der beiden Gehäusebauteile an dem Sensorhalter, die beispielsweise durch einen Laserschweißvorgang erfolgen kann. Der Sensorhalter benötigt dazu eine gewisse Mindestwanddicke, die gleichzeitig als Schweißbadsicherung fungiert. Entsprechend bildet der Sensorhalter mit dem Anschlagkragen ein Kontur, die ein Anschweißen von beispielsweise einem kundenspezifischen Dichtkonusgehäuse und einem kundenspezifischen Gewindegehäuse ermöglichen, wobei gleichzeitig diese Gehäusebauteile durch die Außengeometrie des Sensorhalters bezüglich deren Mittelachsen zueinander ausgerichtet werden können.
-
Der erfindungsgemäße Sensorhalter ist vorzugsweise durch spanende Bearbeitung, wie zum Beispiel Drehen, Fräsen oder dergleichen, oder durch ein Spritzgussverfahren wie zum Beispiel ein Metallpulverspritzgussverfahren hergestellt. Alternativ kann der Sensorhalter aber auch aus einer Kombination aus spanender Bearbeitung und einem Spritzgussverfahren hergestellt sein. Durch Metallpulverspritzguss, auch als MIM-Technologie (von dem englischen Fachbegriff „Metal Injection Molding“) bezeichnet, können Metallbauteile für Klein- bis Großserien hergestellt werden, wobei dieses Verfahren gegenüber klassischen Verfahren wie Fräsen, Drehen und Erodieren den Vorteil hat, dass sich wirtschaftlich komplexe Bauteile herstellen lassen, die unterschiedliche Strukturen wie unter anderem dünnwandige Bereiche aufweisen können, wie zum Beispiel die vorhergehend genannten Ansätze, aus der Hauptgeometrie des Sensorhalters hervorstehen, oder aber der ebenfalls hervorgehend genannte Anschlagkragen. Mit diesem in MIM-Technologie hergestellten Sensorhalter werden alle vorhergehend diskutierten Aufgaben von einem einzigen Bauteil erfüllt, welches für seine komplexe Geometrie kostengünstig hergestellt werden kann. Als bevorzugten Werkstoff kann dabei ein Metallwerkstoff verwendet werden, der den Nachbarbauteilen der Druckmessglühkerze ähnlich ist, wie zum Beispiel der rostfreie Stahl 1.4301.
-
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Druckmessglühkerze für eine Brennkraftmaschine bereitgestellt, die den erfindungsgemäßen Sensorhalter aufweist. Zudem hat die Druckmessglühkerze ferner zumindest ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse angeordneten Heizkörper und ein faseroptisches Drucksensormodul zum Erfassen eines Brennraumdrucks, wobei der Heizkörper und das faseroptische Drucksensormodul in dem Gehäuse exzentrisch nebeneinander angeordnet sind und der Sensorhalter in dem Gehäuse fluiddicht aufgenommen ist. Das Gehäuse besteht dabei vorzugsweise aus zumindest einem Dichtkonusgehäuse und einem Gewindegehäuse, die durch den Sensorhalter miteinander verbunden sind, vorzugsweise durch eine Verschweißung. Entsprechend wird es durch die Druckmessglühkerze mit dem erfindungsgemäßen Sensorhalter ermöglicht, eine faseroptische Brennraumdruck-Messsensorik in der Druckmessglühkerze vorzusehen, ohne deren Bauraum wesentlich zu erhöhen.
-
Vorteile der Erfindung
-
Für den Markt ist ein kombinierter Brennraumdrucksensor mit Glühfunktion von Vorteil, da in den immer kompakter werdenden Brennkraftmaschinen in der Regel wenig Platz ist für eine zusätzliche (Gewinde)-Bohrung für eine zusätzliche Komponente neben der üblicherweise verwendeten reinen Glühkerze. Viele Unternehmen arbeiten entsprechend daran, die Glühfunktion einer Glühstiftkerze mit der Druckmessfunktion eines Brennraumdrucksensors zu kombinieren und suchen dabei nach dem Druckmessprinzip, das die Integration hinsichtlich Technik und Kosten optimal ermöglicht. Neben dem bereits im Stand der Technik verwendeten piezoelektrischen Druckmessprinzip hat sich herausgestellt, dass eine faseroptische Lösung eine bessere Druckmessung ermöglicht, da ein faseroptischer Sensor nicht nur eine geringe Baugröße aufweist sondern ein derartiger Sensor zudem einen hohen Temperaturwiderstand zeigt, aus einer nicht-metallenen Konstruktion bestehen kann sowie eine Immunität gegenüber elektromagnetischer Strahlung besitzt. Entsprechend wird es durch einen Sensorhalter gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Vorteile des faseroptischen Messprinzips in einer Druckmessglühstiftkerze zu integrieren, ohne deren notwendigen Bauraum wesentlich zu erhöhen.
-
Ein weiteres Problem ist darin zu finden, dass das Gehäuse des Druckmesssensors während der Montage und während des Betriebs äußeren Einflüssen ausgesetzt sein kann, wie zum Beispiel Stauchung und Torsion beim Einschrauben oder beim sogenannten Zylinderkopfatmen, die zu Formänderungen oder mechanischen Belastungen desselben führen können. Dadurch kann es wiederrum zu Beschädigungen oder Verstimmungen des Drucksensormoduls kommen, was jedoch zu vermeiden ist. Mit dem erfindungsgemäßen Sensorhalter kann jedoch ein vom Druckmessglühkerzengehäuse mechanisch entkoppelter Anbau des Drucksensormoduls ermöglicht werden, was dadurch erreicht, dass das Sensormodul ausschließlich am Sensorhalter fixiert ist, welcher wiederum nur an einem Punkt, und zwar durch den Anschlagkragen, mit dem Gehäuse verbunden ist. Somit wird es erreicht, dass die oben beschriebenen Formänderungen und mechanischen Belastungen nur in geringem Maße auf den Sensorhalter, jedoch nicht auf das Sensormodul übertragen werden. Entsprechend können die vorhergehend beschriebenen Beschädigungen des Drucksensormoduls vermieden werden.
-
Dadurch, dass alle der vorhergehend angesprochenen Aufgaben durch ein einziges Bauteil – den Sensorhalter – erfüllt werden, entfallen Schnittstellen zu anderen Bauteilen, welche weiteren Platz benötigen würden. Somit können die oben beschriebenen Aufgaben auf kleinstem Bauraum erfüllt werden.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt eine teilweise geschnittene Druckmessglühkerze mit einem Sensorhalter gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Ansicht;
-
2 zeigt eine teilweise geschnittene Detailansicht des in 1 dargestellten Sensorhalters mit Drucksensormodul und Heizkörper, der in einem Gehäuse der Druckmessglühkerze gehalten ist;
-
3 zeigt eine perspektivische Ansicht des in 1 und 2 dargestellten Sensorhalters mit Drucksensormodul und Heizkörper;
-
4 zeigt den Sensorhalter gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Schnittansicht;
-
5a zeigt eine teilweise geschnittene Detailansicht eines Sensorhalters gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform mit Drucksensormodul und Heizkörper;
-
5b zeigt eine Seitenansicht der in 5a gezeigten Ansicht;
-
6 zeigt den Sensorhalter gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Schnittansicht; und
-
7 zeigt eine Druckmessglühkerze gemäß dem Stand der Technik.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
1 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorhalters 1 im eingebauten Zustand in eine Druckmessglühkerze 2 in einer perspektivischen teilgeschnittenen Ansicht. Wie es auch 2 zu entnehmen ist, ist der Sensorhalter 1 dabei in einem Gehäuse 3 der Druckmessglühkerze 2 gehalten, und zwar ist der Sensorhalter 1 zwischen einem Dichtkonusgehäuse 31 und einem Gewindegehäuse 32 eingesetzt und mit diesen verschweißt. Wie auch in 2 und 3 gezeigt hält und fixiert der Sensorhalter 1 dabei einen Heizkörper 4 und ein Drucksensormodul 5, das als faseroptische Baugruppe im Wesentlichen aus einer Druckmessmembran 51, eine Lichtwellenleiter 52 in Form einer Glasfaser und einer (nicht gezeigten) LED/Fotodioden-Einheit besteht und mit einem (nicht gezeigten) Auswertemodul verbunden sein kann, welches als Auswerteeinheit einen ASIC-Schaltkreis aufweisen kann. Das Drucksensormodul 5 als auch das (nicht gezeigte) Auswertemodul können dabei auf einem gemeinsamen Halter 6 gehalten sein. Der Heizkörper 4 sowie das Drucksensormodul 5 sind mit dem Sensorhalter 1 verschweißt. Der Heizkörper 4 weist zudem ein Glührohr 41 auf, das in den (nicht gezeigten) Brennraum hervorsteht, und ist an einem Ende durch einen Anschlussbolzen 42 mit einer separat hochkant eingebauten Glühstromschiene 43 elektrisch kontaktiert, wie es in 3 zu sehen ist, die sich unterhalb des Halters 6 fortsetzt, wie es 1 zu entnehmen ist.
-
4 zeigt den Sensorhalter 1 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform in einem Querschnitt. Der Sensorhalter 1 weist eine erste Durchgangsbohrung 11 zum Halten und Fixieren des Heizkörpers 4 sowie eine zweite Durchgangsbohrung 12 zum Halten und Fixieren des Drucksensormoduls 5 auf, wobei beide Durchgangsbohrungen 11, 12 zueinander parallel angeordnet sind und axial entlang der Mittelachse des Sensorhalters 1 verlaufen, so dass beide Durchgangsbohrungen 11, 12 außermittig in dem Sensorhalter 1 vorgesehen sind. Die erste Durchgangsbohrung 11 hat dabei einen durchgehend konstanten Durchmesser, um den Heizkörper 4 gleichmäßig aufnehmen zu können. Demgegenüber ist die zweite Durchgangsbohrung 12 eine Stufenbohrung mit einem ersten Abschnitt 121 mit einem ersten Innendurchmesser und einen zweiten Abschnitt 122 mit einem zweiten Innendurchmesser, wobei der erste Innendurchmesser kleiner als der zweite Innendurchmesser ist, und wobei der erste Abschnitt 121 an einem schräg verlaufenden Übergangsbereich 123 in den zweiten Abschnitt 122 übergeht. Der zweite Innendurchmesser des zweiten Abschnitts 122 kann dabei beispielsweise 1,8mm groß sein, was dem Außendurchmesser des Sensorgehäuses der Druckmessmembran entspricht. Wie es unter anderem 2 zu entnehmen ist, kann durch die derart ausgebildete zweite Durchgangsbohrung 12 das Drucksensormodul 5 von hinten eingebaut werden, also von der Anschlussseite der Druckmessglühkerze 2, die zu der Glührohrseite entgegengesetzt ist. Um den Heizkörper 4 in dem Sensorhalter 1 fixieren zu können, vorzugsweise durch einen Schweißvorgang, geht die erste Durchgangsbohrung 11 in einen Ansatz 111 über, der in Form eines ringförmigen Vorsprungs als sogenannter Kragen aus einer vorderen Stirnfläche 13 des Sensorhalters 1 hervorsteht, um die Zugänglichkeit der gewünschten Schweißstelle zu gewährleisten. Um das Drucksensormodul 5 in dem Sensorhalter 1 fixieren zu können, vorzugsweise durch einen Schweißvorgang, geht die zweite Durchgangsbohrung 12 in einen Ansatz 124 über, der in Form eines ringförmigen Vorsprungs als sogenannter Kragen aus einer hinteren Stirnfläche 14 des Sensorhalters 1 hervorsteht, um die Zugänglichkeit der gewünschten Schweißstelle zu gewährleisten. Die Ansätze 111, 124 für die Verschweißung des Drucksensormoduls 5 beziehungsweise des Heizkörpers 4 sind jeweils auf den zueinander entgegengesetzten axialen Stirnflächen 13, 14 des zylindrischen Sensorhalters 1 angeordnet, um dafür zu sorgen, dass sich die Ansätze 111, 124 für Drucksensormodul 5 und Heizkörper 4 bei der Verschweißung gegenseitig nicht im Weg stehen.
-
Der Sensorhalter 1 weist darüber hinaus einen Anschlagkragen 15 an dessen Außenseite zur Schweißverbindung mit dem Gehäuse 3 auf. Das bedeutet, dass der Sensorhalter 1 an dessen radialem Außenumfang den Anschlagkragen 15 in Form eines Vorsprungs aufweist, der dazu dient, dass der Sensorhalter 1 mit dem Gehäuse 3 fest verbunden werden kann, beispielweise durch einen Schweißvorgang oder dergleichen. Der Anschlagkragen 15 ist dabei durchgehend an dem radialen Außenumfang des Sensorhalters 1 so vorgesehen, dass er in einer ringförmigen Art und Weise um den Außenumfang des Sensorhalters 1 herum hervorsteht. Im zusammengebauten Zustand, wie er unter anderem in 2 zu sehen ist, ist das Dichtkonusgehäuse 31 dabei von vorne auf den Sensorhalter 1 bis zum Anschlag an dem Anschlagkragen 15 aufgeschoben, und das Gewindegehäuse 32 ist von der anderen Seite ebenfalls bis zum Anschlag an den Anschlagkragen 15 aufgeschoben, so dass der Sensorhalter 1 die Ausrichtung der beiden Gehäusebauteile zueinander übernimmt, wobei das Dichtkonusgehäuse 31 und das Gewindegehäuse 32 zusammen mit dem Anschlagkragen 15 das Gehäuse 3 der Druckmessglühkerze 2 bilden. Der Anschlagkragen 15 dient dabei wie oben bereits erwähnt gleichzeitig als Partner für die Stumpfschweißung des Dichtkonusgehäuses 31 und des Gewindegehäuses 32 an dem Sensorhalter 1. Die dadurch erreichte dichte und robuste Schweißung zwischen Sensorhalter 1 und Gehäuse 3 sowie zwischen Sensorhalter 1 und Heizkörper 4 sowie Drucksensormodul 5 dienen dazu, dass das Innere der Druckmessglühkerze 2, in der sich die Sensorik befindet, gegenüber dem Brennraum beziehungsweise dem Motorraum abgedichtet ist.
-
5a zeigt eine teilweise geschnittene Detailansicht eines Sensorhalters 1‘ gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform mit Drucksensormodul 5‘ und Heizkörper 4‘, und 5b zeigt eine Seitenansicht der in 5a dargestellten Baugruppe. Anders als bei dem Sensorhalter 1 der ersten bevorzugten Ausführungsform wird bei dem Sensorhalter 1‘ der zweiten bevorzugten Ausführungsform das Drucksensormodul 5‘ von vorne anstatt von hinten eingebaut, wodurch sich auch dessen Aufbau leicht ändert. Eine Druckmessmembran 51‘ kann dadurch größer ausgebildet sein und ist wieder über einen Lichtwellenleiter 52‘ mit einer (nicht gezeigten) LED/Fotodioden-Einheit verbunden. In 5b sind auch eine Schweißnaht 53‘, die zur Verbindung von Drucksensormodul 5‘ und Sensorhalter 1‘ dient, und eine Schweißnaht 16‘ dargestellt, die zur Verbindung von Heizkörper 4‘ und Sensorhalter 1‘ dient. Der restliche Aufbau der Druckmessglühkerze, in der der Sensorhalter 1‘ zum Einsatz kommt, entspricht dem Aufbau der in 1 dargestellten Druckmessglühkerze 2.
-
6 zeigt schließlich den Sensorhalter 1‘ gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform in einem Querschnitt. Der Sensorhalter 1‘ weist eine erste Durchgangsbohrung 11‘ zum Halten und Fixieren des Heizkörpers 4‘ sowie eine zweite Durchgangsbohrung 12‘ zum Halten und Fixieren des Drucksensormoduls 5‘ auf, wobei beide Durchgangsbohrungen 11‘, 12‘ zueinander parallel angeordnet sind und axial entlang der Mittelachse des Sensorhalters 1‘ verlaufen, so dass beide Durchgangsbohrungen 11‘, 12‘ außermittig in dem Sensorhalter 1‘ vorgesehen sind. Die erste Durchgangsbohrung 11‘ hat dabei einen durchgehend konstanten Durchmesser, um den Heizkörper 4‘ gleichmäßig aufnehmen zu können. Demgegenüber ist die zweite Durchgangsbohrung 12‘ eine Stufenbohrung mit einem ersten Abschnitt 121‘ mit einem ersten Innendurchmesser und einen zweiten Abschnitt 122‘ mit einem zweiten Innendurchmesser, wobei der erste Innendurchmesser kleiner als der zweite Innendurchmesser ist, und wobei der erste Abschnitt 121‘ an einem schräg verlaufenden Übergangsbereich 123‘ in den zweiten Abschnitt 122‘ übergeht. Der zweite Innendurchmesser des zweiten Abschnitts 122‘ kann dabei beispielsweise 1,4mm groß sein, was dem Außendurchmesser der (nicht gezeigten) LED/Fotodioden-Einheit entsprechen kann. Wie es unter anderem 5a zu entnehmen ist, kann das Drucksensormodul 5‘ von vorne eingebaut werden, also von der Glührohrseite. Um den Heizkörper 4‘ in dem Sensorhalter 1‘ mit der Schweißnaht 16‘ fixieren zu können, geht die erste Durchgangsbohrung 11‘ in einen Ansatz 111‘ über, der in Form eines ringförmigen Vorsprungs als sogenannter Kragen aus einer hinteren Stirnfläche 14‘ des Sensorhalters 1‘ hervorsteht, um die Zugänglichkeit der Schweißnahtstelle zu gewährleisten. Um das Drucksensormodul 5‘ in dem Sensorhalter 1‘ mit der Schweißnaht 53‘ fixieren zu können, geht die zweite Durchgangsbohrung 12‘ in einen Ansatz 124‘ über, der in Form eines ringförmigen Vorsprungs als sogenannter Kragen aus einer vorderen Stirnfläche 13‘ des Sensorhalters 1‘ hervorsteht, um die Zugänglichkeit der Schweißnahtstelle zu gewährleisten. Die Ansätze 111‘, 124‘ für die Verschweißung des Drucksensormoduls 5‘ beziehungsweise des Heizkörpers 4‘ sind jeweils auf den zueinander entgegengesetzten axialen Stirnflächen 13‘, 14‘ des zylindrischen Sensorhalters 1‘ angeordnet, um dafür zu sorgen, dass sich die Ansätze 111‘, 124‘ für Drucksensormodul 5‘ und Heizkörper 4‘ bei der Verschweißung gegenseitig nicht im Weg stehen.
-
Der Sensorhalter 1‘ weist darüber hinaus einen Anschlagkragen 15‘ an dessen Außenseite zur Schweißverbindung mit dem Gehäuse auf. Das bedeutet, dass der Sensorhalter 1‘ an dessen radialem Außenumfang den Anschlagkragen 15‘ in Form eines Vorsprungs aufweist, der dazu dient, dass der Sensorhalter 1‘ mit dem Gehäuse fest verbunden werden kann, identisch wie bei dem Sensorhalter 1 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform, wie sie unter anderem in 2 dargestellt ist. Der Anschlagkragen 15‘ ist dabei durchgehend an dem radialen Außenumfang des Sensorhalters 1‘ so vorgesehen, dass er in einer ringförmigen Art und Weise um den Außenumfang des Sensorhalters 1‘ herum hervorsteht. Im zusammengebauten Zustand (nicht gezeigt) ist ein Dichtkonusgehäuse dabei von vorne auf den Sensorhalter 1‘ bis zum Anschlag an dem Anschlagkragen 15‘ aufgeschoben, und ein Gewindegehäuse ist von der anderen Seite ebenfalls bis zum Anschlag an den Anschlagkragen 15‘ aufgeschoben, so dass der Sensorhalter 1‘ die Ausrichtung der beiden Gehäusebauteile zueinander übernimmt. Der Anschlagkragen 15‘ dient dabei ebenfalls wie oben bereits erwähnt gleichzeitig als Partner für die Stumpfschweißung des Dichtkonusgehäuses und des Gewindegehäuses an dem Sensorhalter 1‘.
-
Bei dem von vorne eingebauten Drucksensormodul 5‘ kann das Brennraumgas verlustfrei zum Drucksensormodul 5‘ strömen geführt werden, da das Drucksensormodul 5‘ in diesem Fall vor dem Sensorhalter 1‘ montiert ist und somit keine Beeinträchtigung des Brennraumgasstroms auftreten kann. Ein Einbau des Drucksensormoduls 5‘ von vorne, wie in 5a gezeigt, ist demnach dem Einbau von hinten, wie in 2 gezeigt, diesbezüglich vorzuziehen, auch unter dem Aspekt dass die von hinten montierte Variante gegenüber der von vorne montierten Variante Vorteile bezüglich der Montage der gesamten Druckmessglühkerze 2 haben kann. Für die von hinten montierte Sensormodul-Variante, wie in 2 gezeigt, ist ein Gaskanal innerhalb der zweiten Durchgangsbohrung 12 möglichst kurz und möglichst groß bezüglich deren Durchmesser zu gestalten, um eventuell auftretende Pfeifenschwingungen zu verringern oder zu verhindern. Gleichzeitig kann hierdurch ein Verstopfen der zweiten Durchgangsbohrung 12, beispielsweise durch Verkokung, minimiert werden.
-
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr sind innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
-
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 [0005, 0007]
- US 2007/0023412 A1 [0007]
