EP2620709A2 - Glühstiftkerze mit integriertem Drucksensor - Google Patents

Glühstiftkerze mit integriertem Drucksensor Download PDF

Info

Publication number
EP2620709A2
EP2620709A2 EP20120190539 EP12190539A EP2620709A2 EP 2620709 A2 EP2620709 A2 EP 2620709A2 EP 20120190539 EP20120190539 EP 20120190539 EP 12190539 A EP12190539 A EP 12190539A EP 2620709 A2 EP2620709 A2 EP 2620709A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure sensor
glow plug
sensor
housing part
heating element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20120190539
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Wehleit
Waldemar Kiel
Bernd Berghaenel
Hrvoje Lalic
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2620709A2 publication Critical patent/EP2620709A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
    • F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
    • F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines
    • F23Q2007/004—Manufacturing or assembling methods
    • F23Q2007/005—Manufacturing or assembling methods pressure sensors

Definitions

  • the invention relates to a glow plug for installation in an internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1.
  • a pressure sensor for detecting the combustion chamber pressure is integrated.
  • a device for detecting the cylinder pressure of a diesel engine integrated in a glow plug 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the central power supply device may also be of a different design.
  • 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.
  • 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.
  • the pressure sensor is supported in the axial direction directly or indirectly on the housing part.
  • the housing part for example, bear the pressure sensor with an end face on a radial shoulder of the housing part.
  • the Housing then serves as an abutment while the pressure sensor is acted upon by the heating element of a compressive force.
  • 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.
  • the housing part serves as ground potential.
  • a targeted contacting and / or connection to a line is not required.
  • a wiring through the glow plug is dispensable.
  • 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.
  • 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.
  • the sensitivity of the pressure sensor can be increased.
  • the sensor elements 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.
  • a sensor element may have a multilayer structure and comprise at least a first and a second layer.
  • the first and second layers are oppositely polarized. That means that yourself lie in the contact region of both layers contact surfaces of the same polarization.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the in the Fig. 1 illustrated glow plug comprises a housing part 2, in which a first end portion 1.1 of a heating element 1 is added. A second end portion 1.2 of the heating element 1 is exposed to the combustion chamber pressure in the installed state.
  • the heating element 1 comprises an incandescent filament 15 surrounded by a sealing sleeve 14, which is indirectly supported via a receptacle 16 on a rod-shaped electrode 8 of a current supply device 7.
  • the power supply device 7 further comprises a plug-in contact 17, via which the rod-shaped electrode 8 to a control unit (not shown) can be connected.
  • a sleeve-shaped insulating element 18 is arranged in the vicinity of the plug contact 17. In the vicinity of the heating element 1, the rod-shaped electrode 8 is surrounded by an annular pressure sensor 3.
  • the pressure sensor 3 is received in an annular groove of the housing part 2 and supported with at least one end face 11 on the housing part 2 in the axial direction. At least in the region of an outer circumferential surface 13, the pressure sensor 3 is electrically insulated from the housing part 2.
  • the pressure sensor 3 is for making a ground connection with at least one end face 11.2 (see Fig. 2 ) directly on the housing part 2, while the other end face 11.1 serves as a support surface is electrically insulated from the housing part 2.
  • Fig. 3 shows a first embodiment of a pressure sensor 3 for a glow plug according to the invention according to the Fig. 1 and 2 with only one piezoelectric sensor element 4.
  • the sensor element 4 has two end faces, which each form an electrode 12.
  • the illustrated polarization is chosen only by way of example and can also be reversed.
  • the upper electrode 12 is selectively contacted via the contact 10 and is of an electrical insulation 19 covered.
  • the lower electrode 12, however, has no electrical insulation 19 and can therefore be placed directly on the housing part 2 for producing a ground connection 20.
  • two sensor elements 4, 5 are used from a piezoelectric material.
  • the sensor elements 5 rest against one another in such a way that the end faces or electrodes 12 of the same polarity lie opposite one another.
  • the targeted contacting 10 takes place in the region of a central electrode 21, which is arranged between the two electrodes 12 facing each other.
  • the opposite polarization of the two sensor elements 4, 5 is indicated by arrows.
  • the two outer electrodes 12 are each placed directly on the housing part 2 to produce a ground connection 20.
  • Fig. 4 To simplify the pressure sensor of Fig. 4 is according to the embodiment of the Fig. 5 proposed that the formation of the two internal electrodes 12 is omitted.
  • the two sensor elements 4, 5 are instead placed directly on top of each other with their facing end faces, so that they merge into a common center electrode 21.
  • the sensor package comprises three sensor elements 4, 5, 6 which have been placed against one another such that end faces or electrodes 12 formed thereon are opposite to one another with the same polarization. Each additional sensor element is applied in the same way.
  • the simplistic representation of the Fig. 7 is a further glow plug according to the invention can be seen. Shown are the heating element 1, comprising a recorded in a sealing sleeve 14 filament 15, and 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 transmits the combustion chamber pressure to the pressure sensor 3.
  • the pressure sensor 3 is in turn supported on a housing part 2.
  • the pressure sensor 3 comprises at least two sensors 4, 5 made of a piezoelectric material, which polarizes oppositely and are juxtaposed so that a common center electrode 21 is formed.
  • the common center electrode 21 is used here the contact 10 of the pressure sensor 3.
  • the electrical connection of the pressure sensor 3 is effected to a central power supply means 7, which also supplies the heating element 1 with an electrical voltage.
  • a blocking diode 22 is disposed between the contact 10 and the heating element 1.
  • a heating element 1 and a pressure sensor 3 can be seen, which are in this case connected in parallel.
  • a blocking diode 22 is again arranged according to the invention, which is intended to prevent a short circuit of the pressure sensor 3 via the heating element 1.
  • the current source is presently in the form of a battery 25 which supplies the heating element 1 with the required voltage. The voltage can be checked via the voltmeter 23.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

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.

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.
    • Stand der Technik
  • 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.
  • 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.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird eine Glühstiftkerze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
    • Offenbarung der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der Drucksensor im Bereich einer Außenumfangsfläche gegenüber dem Gehäuseteil elektrisch isoliert ist, um einem Kurzschluss entgegen zu wirken.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Glühstiftkerze,
    Fig. 2
    einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1 im Bereich des Drucksensors,
    Fig. 3
    einen Schnitt durch einen ersten Drucksensor,
    Fig. 4
    einen Schnitt durch einen zweiten Drucksensor,
    Fig. 5
    einen Schnitt durch einen dritten Drucksensor,
    Fig. 6
    einen Schnitt durch einen vierten Drucksensor,
    Fig. 7
    eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Glühstiftkerze und
    Fig. 8
    ein Verschaltungsdiagramm der wesentlichen Komponenten einer erfindungsgemäßen Glühstiftkerze.
    Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
  • Die in der Fig. 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.
  • Wie der Fig. 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 Fig. 2) direkt am Gehäuseteil 2 an, während die andere Stirnfläche 11.1 als Stützfläche dient gegenüber dem Gehäuseteil 2 elektrisch isoliert ist.
  • Fig. 3 zeigt eine erste Ausgestaltung eines Drucksensors 3 für eine erfindungsgemäße Glühstiftkerze entsprechend der Fig. 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.
  • Zur Erhöhung der Empfindlichkeit des Drucksensors 3 können, wie in der Fig. 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.
  • Zur Vereinfachung des Drucksensors der Fig. 4 wird gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 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.
  • Wie darüber hinaus in der Fig. 6 dargestellt, können auch mehr als zwei Sensorelemente 4, 5 aus einem piezoelektrischen Material zu einem Drucksensor 3 zusammengesetzt werden. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 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.
  • Der stark vereinfachten Darstellung der Fig. 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.
  • Dem Verschaltungsdiagramm der Fig. 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.

Claims (9)

  1. 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, wobei der Drucksensor (3) an eine zentrale Stromzuführeinrichtung (7) für das Heizelement (1) angeschlossen ist, so dass über die zentrale Stromzuführvorrichtung (7) ein Messsignal des Drucksensors (3) erfassbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass 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.
  2. Glühstiftkerze nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Stromzuführeinrichtung (7) eine zumindest teilweise im hohlzylinderförmigen Gehäuseteil (2) aufgenommene stabförmige Elektrode (8) umfasst, welche vorzugsweise über einen Schraub- oder Steckkontakt mit einer externen Stromquelle und/oder einer Steuereinheit zur Auswertung des Messsignals des Drucksensors (3) verbindbar ist.
  3. Glühstiftkerze nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (3) eine Ausnehmung (9) besitzt, durch welche die zentrale Stromzuführeinrichtung (7) hindurch geführt ist, wobei eine gezielte Kontaktierung (10) des Drucksensors (3) vorzugsweise im Bereich der Ausnehmung (9) erfolgt.
  4. Glühstiftkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (3) in axialer Richtung unmittelbar oder mittelbar am Gehäuseteil (2) abgestützt ist.
  5. Glühstiftkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (3) zur Herstellung einer Masseverbindung über wenigstens eine Stirnfläche (11) oder über eine auf der Stirnfläche (11) ausgebildete Elektrode (12) unmittelbar oder mittelbar mit dem Gehäuseteil (2) elektrisch leitend verbunden ist.
  6. Glühstiftkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (3) wenigstens zwei Sensorelemente (4, 5, 6) umfasst, die vorzugsweise derart aneinandergesetzt sind, dass sich Stirnflächen gleicher Polarisierung gegenüber liegen.
  7. Glühstiftkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensorelement (4, 5, 6) mehrschichtig aufgebaut ist und wenigstens eine erste und eine zweite Schicht umfasst, die vorzugsweise entgegengesetzt polarisiert sind.
  8. Glühstiftkerze nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die gezielte Kontaktierung (10) des Drucksensors (3) im Kontaktbereich zweier Sensorelemente (4, 5, 6) oder im Kontaktbereich zweier Schichten erfolgt.
  9. Glühstiftkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (3) im Bereich einer Außenumfangsfläche (13) gegenüber dem Gehäuseteil (2) elektrisch isoliert ist.
EP20120190539 2011-11-09 2012-10-30 Glühstiftkerze mit integriertem Drucksensor Withdrawn EP2620709A2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201110085970 DE102011085970A1 (de) 2011-11-09 2011-11-09 Glühstiftkerze mit integriertem Drucksensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2620709A2 true EP2620709A2 (de) 2013-07-31

Family

ID=47290613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20120190539 Withdrawn EP2620709A2 (de) 2011-11-09 2012-10-30 Glühstiftkerze mit integriertem Drucksensor

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2620709A2 (de)
DE (1) DE102011085970A1 (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19680912C2 (de) 1995-09-05 2001-04-05 Unisia Jecs Corp Vorrichtung und Verfahren zum Detektieren des Zylinderdrucks eines Dieselmotors

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19680912C2 (de) 1995-09-05 2001-04-05 Unisia Jecs Corp Vorrichtung und Verfahren zum Detektieren des Zylinderdrucks eines Dieselmotors

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011085970A1 (de) 2013-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1920264B1 (de) Batteriesensoreinheit
WO2006089446A1 (de) Bauteil für piezoelektrische kraft- oder drucksensoren, zusammengehalten von elektrisch isolierendem film
DE102004012673A1 (de) Glühstiftkerze mit elastisch gelagertem Glühstift
DE102013220971A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum statischen Testen einer Zündkerze, die in einer Brennkraftmaschine montiert ist, einschließlich der Detektion eines gerissenen Keramikisolators
WO2012156126A2 (de) Sensorelement mit piezoelektrischem wandler
DE4010609A1 (de) Zuendkerze mit temperatur- und druckerfassung
WO2009067833A2 (de) Bauteil für kraft- oder druckmessungen und sensor umfassend ein solches bauteil
EP1001220B1 (de) Stabglühkerze
DE102008041539A1 (de) Shuntwiderstand mit Auswerteschaltung
DE102012101215A1 (de) Druckmessglühkerze
EP2620709A2 (de) Glühstiftkerze mit integriertem Drucksensor
EP2831601B1 (de) Elektronischer batteriesensor
EP3884287B1 (de) Verfahren zum feststellen eines elektrischen fehlers eines leitfähigkeitssensors und leitfähigkeitssensor
DE10258417B3 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zum Erfassen und/oder Bestimmen der Beschaffenheit eines Mediums
WO2020078814A1 (de) Widerstandsbaugruppe und verfahren zur herstellung einer widerstandsbaugruppe und batteriesensor
DE102019203687A1 (de) Verfahren zur Diagnose von Abgassensoren
EP0758288A1 (de) Einrichtung zur signalübertragung, insbesondere für eine schraubvorrichtung zum ultraschallgesteuerten anziehen von schraubverbindungen
DE10337967A1 (de) Sensor mit Identifikationseinheit
EP3451535A1 (de) Sensorvorrichtung zur kapazitiven erfassung einer benutzerhandlung bei einem fahrzeug
EP3818367B1 (de) Verfahren zum betreiben eines sensors zum nachweis mindestens eines anteils einer messgaskomponente mit gebundenem sauerstoff in einem messgas
DE102016225177A1 (de) Kontaktierungsanordnung zum Verbinden eines Batterieterminals
DE19802487A1 (de) Zündeinheit
DE10200052A1 (de) Sensorelement
EP0997687A1 (de) Rohrförmige Heiz- oder Messvorrichtung
DE102015206617A1 (de) Sensor und Verfahren zu seiner Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20170503