EP3033605A1 - Sensormodul für druckmessglühstiftkerze - Google Patents

Sensormodul für druckmessglühstiftkerze

Info

Publication number
EP3033605A1
EP3033605A1 EP14739477.9A EP14739477A EP3033605A1 EP 3033605 A1 EP3033605 A1 EP 3033605A1 EP 14739477 A EP14739477 A EP 14739477A EP 3033605 A1 EP3033605 A1 EP 3033605A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor module
insulating body
transducer element
sensor
housing
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Withdrawn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
EP14739477.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Holger Scholzen
Juergen Krueger
Anke MAIER-SCHLEICH
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 EP3033605A1 publication Critical patent/EP3033605A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P19/00—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition
    • F02P19/02—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs
    • F02P19/028—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs the glow plug being combined with or used as a sensor
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/08—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically
    • G01L23/10—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically by pressure-sensitive members of the piezoelectric type
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/08—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of piezoelectric devices, i.e. electric circuits therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/08—Testing internal-combustion engines by monitoring pressure in cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • 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 sensor module for a Druckmessglühkerze or
  • the invention relates to a pressure measuring glow plug with such a
  • Sensor module or alternatively a stand-alone combustion chamber pressure sensor with such a sensor module.
  • Combustion chamber pressure identified that plays a crucial role in achieving optimal combustion in the combustion chamber of self-igniting internal combustion engines or in a gasoline process. In order to be able to measure this, must
  • Combustion chamber pressure sensors are provided in the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • At least one electrically heatable glow plug also called GLP (by the English term “glow plug"), by means of which the diesel engine is preheated in the starting phase, is already present in each of the combustion chambers of known diesel engines as a cold-start aid Glow plugs can be a heating element made of metal or ceramic
  • GLP by the English term "glow plug”
  • glow plugs are also widely used in glow starter engines or as cold start assistants for starting kerosene-powered gas turbines and oil heaters
  • solutions have been proposed in the past in which the combustion chamber pressure sensor enters the glow plug
  • An example of such a so-called pressure measuring glow plug can be found in DE 10 201 1088474 A1, in which in a glow module of the pressure measuring glow plug a combustion chamber pressure of one in a cylindrical transmission element
  • the pressure sensor is fixed with a fixed counter bearing in the Glühmodulgephaseuse.
  • a contacting of the glow tube takes place via a connecting bolt and an associated electrical line which passes through a central bore in the pressure sensor and the pressure piece.
  • a sensor module of a Druckmessglühkerze with the features of claim 1 is proposed, preferably for a self-igniting internal combustion engine or a spark-ignition internal combustion engine. More precisely, the sensor module according to the invention thereby inter alia
  • the piezoelectric transducer element and at least one insulating body, which is also arranged in the sensor housing, adjacent to the transducer element.
  • the insulating body is provided, as a heat protection insulation, the transducer element from high
  • the insulating body may in particular consist of a ceramic material, preferably of aluminum oxide (Al 2 0 3 ). To a contacting of the transducer element, so an electrical connection with the
  • piezoelectric transducer element for measuring on the transducer element
  • At least one recess is provided in the insulating body on the outer circumference, in which the electrical contact of the
  • Transducer element extends, preferably in the form of one or more cables, with which the transducer element is contacted.
  • a piezoelectric transducer element is generally to be understood as an element which can convert mechanical effects, for example a force effect which causes a change in length of the transducer element, into electrical signals.
  • the transducer element is here preferably a piezoceramic or a quartz material such as silicon dioxide (Si0 2 ). Alternatively or additionally, however, the piezoelectric transducer element can also be other types of mechanical-electrical
  • transducer elements adapted to convert mechanical to electrical signals. Since, in the context of the present invention, a supply line to a pressure sensor, for example a glow plug of a pressure-measuring glow plug, can be guided laterally past the sensor module, in particular on the piezoelectric transducer element, due to the at least one recess, the transducer element can in particular be configured over the entire surface, for example as a full-surface cuboid element without central opening, or alternatively as a disk with polygonal cross-section or the like.
  • a supply line to a pressure sensor for example a glow plug of a pressure-measuring glow plug
  • the transducer element can in particular be configured over the entire surface, for example as a full-surface cuboid element without central opening, or alternatively as a disk with polygonal cross-section or the like.
  • a force transmission between the pressure transducer and the transducer element is preferably implemented by further comprising at least one transmission element between a receiving component of the glow plug and the piezoelectric transducer element is arranged for transmitting force from the receiving member to the transducer element, for example in the form of a further insulating body.
  • Such a force transmission can basically include the transfer of forces, pressures, movements or similar mechanical state changes caused by the combustion chamber pressure.
  • the transmission element may be designed in particular rod-shaped or annular.
  • a piezoelectric transducer element By passing the supply line to the pressure transducer by means of the at least one recess, a piezoelectric transducer element can be used, the production of which is far less expensive than the production of a circular transducer element with a central bore, for example. Furthermore, with the
  • the insulating body has a substantially square shape with a recess on each side. This results in a symmetrical shape of the insulating body, with the advantage that a corresponding production of the insulating body is achieved and accidental incorrect installation of the insulating can be prevented in the sensor module, since each side of the square shape of the insulating body is the same.
  • Such a design of the insulating body meets the requirements of the Poka Yoke principle, which technical precautions or facilities for immediate
  • Error detection and prevention includes.
  • the contacting of the transducer element extends in two recesses of the insulating body.
  • electrically conductive cables are used as the contacting, this means that the cable connected to the plus side of the piezoelectric transducer element can run in a recess of the insulating body and the cable connected to the minus side of the piezoelectric transducer element can run in another recess of the insulating body.
  • two recesses remain unoccupied in a symmetrically constructed insulating body, ie an insulator with four recesses, in which other lines can run, such as those already above mentioned supply line to the pressure sensor of the pressure measuring sensor.
  • the substantially square insulating body has rounded corners, so that the insulator with little play in the circular interior of the
  • hollow cylindrical sensor housing can be used, with a distance between the straight portions of the cuboid sides of the insulating body and the inner circumference of the sensor housing remains.
  • Insulator that is, the curvature of the curves of the respective rounding of the corners are preferably on the same circumference, which is an optimal
  • the at least one recess has a rounded shape, for example the shape of a lower part of a semicircle.
  • Transitions between the semicircular recess and the straight side surfaces of the cuboid insulating body should also be rounded in order to avoid any sharp edges that may occur.
  • the recesses may also have a polygonal shape, which may have functional advantages over the rounded shape.
  • the insulating body assumes a substantially x-shaped shape by the previously described design features.
  • the outer contour of the insulating body is designed so that both the interaction with sensor module-external and with sensor module-internal neighboring components is space-optimized.
  • the outer contour of the insulating body is designed so that the space-optimized structure can be supported by a suitable assembly process.
  • the transducer element has a substantially parallelepiped shape.
  • a cuboid transducer element has the advantage that it is inexpensive to produce without requiring additional manufacturing steps, such as drilling a central hole.
  • an evaluation device or the like such as a signal processing unit of an electronic module of Druckmessglühkerze
  • the Contact element has a contact plate and a contact arm, wherein the Contact plate in contact with a base of the transducer element is and the contact arm is arranged in a recess of the insulating body.
  • the contact plate of the contact element also has at least one recess which coincides with the at least one recess in the insulating body.
  • the sensor housing has a hollow cylindrical shape, ie the shape of a hollow cylinder, the ends of which are open and thus provide an open to the outside interior.
  • Each cover element has at least one recess on its outer circumference, so that the interior of the sensor housing is not completely closed to the outside. The recess is in
  • each lid member has a symmetrical shape, which means that each lid member has at least two recesses which are arranged opposite to each other.
  • the sensor module has a further insulating body, which has an identical design as the insulating body previously described.
  • Transducer element is arranged in the installed state between the two insulators, wherein in a preferred embodiment, the components of the sensor module in the order cover element, insulator, contact element, transducer element,
  • the further insulating body is preferably provided for pressure transmission to the transducer element, wherein a pressure-transmitting component pressure forces on the other
  • Insulator can transmit, which in turn transmits this to the transducer element.
  • the Isolier Sciencesgestalt with its outer contour described above can be simple constructive be extruded, so that a simple component is created.
  • An insulating body ie the production of at least one insulating or further insulator can therefore be implemented by a cold pressing process, any other type of production of a ceramic molding can also be used, such as ceramic powder injection molding, and ceramic injection molding process (short : CIM method) called.
  • a pressure measuring glow plug comprising a housing, an electronics module disposed in the housing, a sensor module disposed in the housing as described above, and a glow plug at least partially disposed outside the housing
  • Sensor module is mechanically connected. This means that a combustion chamber pressure to be measured is transmitted via the glow plug to the sensor module, and more precisely via the further insulating body to the transducer element, this through the
  • Transducer element is converted into a charge signal, which is then passed through the contact from the sensor module out and to the electronic module, through which the charge signal can be evaluated.
  • a contact between the glow plug and the electronic module which may also have a control unit for controlling the heating of the glow plug in addition to an evaluation unit for evaluating the charge signal, extends at least partially in an inner circumferential channel of the sensor module, which is formed by the respective outer circumferential recess of at least the cover element and insulator , This makes it possible to extend the contact of the glow plug within the sensor module, rather than outside of the sensor module, whereby a space of the entire pressure measuring glow plug can be reduced in relation to the diameter thereof.
  • Insulating body can be aligned, which brings a tolerance minimization with it.
  • FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of a sensor module according to the preferred embodiment of the invention; shows the sensor module shown in Figure 1 from a different perspective;
  • Figure 3a shows a perspective view of an insulating body of the in Figures 1 and
  • FIG. 3b shows a plan view of the insulating body shown in FIG. 3a; and shows a pressure measuring glow plug with the sensor module arranged therein according to the preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of the sensor module 1 according to the invention in a partially sectioned perspective view.
  • the sensor module 1 has a preferably made of steel, for example steel with the material number 1 .4016, produced sensor housing 2 in the form of a hollow cylinder in which a mechanical-electrical transducer element 3 is arranged centrally, ie a transducer element, which convert a mechanical change in shape into an electrical signal can, and vice versa.
  • this embodiment is a piezoelectric transducer element 3 in a square shape.
  • the transducer element 3 at each of its base surfaces preferably made of steel, for example made of steel with the material number 1 .4301, existing electrode 5 as a contact element, each electrode 5 of an electrode plate 51 as a contact plate and an electrode arm 52nd exists as a contact arm.
  • each electrode plate 51 at least one recess 51 1 is provided on its outer circumference, here in the form of a semicircular indentation.
  • the transducer element 3 together with the electrodes 5 arranged thereon is arranged or inserted between insulating bodies 4.
  • Material number 1 .4301 consists, on the one side and a second fixing bolt 7, which is also preferably made of steel, fixed on the other side.
  • Fixing bolts 6, 7 serve as cover elements which close the sensor housing 2 to the outside at least partially.
  • the insulating body 4 each have a recess 41 in each side surface, ie in its outer periphery, wherein a respective electrode arm 52 is bent into one of the recesses 41 of the insulating body 4 on the side of the second fixing bolt 7
  • Electrode arm 52 is at least partially covered.
  • Each of the fixing bolts 6, 7 has on its outer circumference two recesses 61, 71, which over the respective
  • Fixing bolts 6, 7 away from each other are arranged opposite.
  • the recesses 71 of the second fixing bolt 7 merge into an axial through-hole 721 of a projection 72 of the fixing bolt 7, as can be seen in FIG.
  • further axial through-holes 722 are provided in the projection 72, which extend through the entire fixing bolt 7 away.
  • a sensor cable 8 is performed, which in each case is in communication with a corresponding electrode arm 52 of the electrodes 5.
  • Each sensor cable 8 is sealed by an insulation 81, preferably made of Teflon, in the respective through-hole 722.
  • the first fixing bolt 6 has, in addition to the recesses 61, a central axial through-bore 62.
  • the sensor housing 2 is usually arranged in a pressure-measuring glow plug 9 such that the first fixing bolt 6 is disposed on the side of the combustion chamber facing the combustion chamber
  • Sensor housing 2 is arranged, and that the second fixing bolt 7 is arranged on the side facing away from the combustion chamber side of the sensor housing 2.
  • Fixing pin 6 can therefore also be referred to as a combustion chamber-side fixing bolt 6, and the second fixing bolt 7 can therefore also be referred to as combustion chamber facing away from fixing bolt 7, wherein the through hole 62 in the combustion chamber facing fixing bolt 6 is thus aligned to the (not shown) combustion chamber.
  • the components 3, 4, 5, 6, 7 arranged on and in the sensor housing 2 are arranged such that the recess 61 of the combustion chamber-side fixing bolt 6, the recess 41 of the combustion chamber side
  • Through hole 721 of the combustion chamber facing away from the fixing pin 7 form a passing through the sensor module 1 channel, which is enclosed by the components 3, 4, 5, 6, 7 on one side and the inner peripheral wall of the sensor housing 2 on the other side.
  • the transducer element 3 is chosen in size so that it does not protrude into the channel. As can also be seen in FIGS. 1 and 2, these are
  • Transducer element 3 the insulating body 4 and the first and second fixing bolts 6, 7 formed as symmetrical components, which greatly reduces the possibility of incorrect assembly of these components in and on the sensor housing 1 if not completely prevented.
  • FIG. 3 a an insulating body 4 according to the preferred embodiment of the sensor module 1 according to the invention is shown in a perspective view, and FIG. 3 b shows a top view of the insulating body 4.
  • the insulating body 4 consists of two preferably flat base surfaces 42 and four straight in principle
  • Mold release paragraph or mold release paragraph 47 which is necessary in terms of manufacturing technology, when the ceramic insulator 4 is produced in the CIM process.
  • the mold releasing shoulder 47 may be omitted when the insulating body 4 is manufactured by a pressing method, for example.
  • a part of the pressure-measuring glow plug 9 is in part
  • the pressure-measuring glow plug 9 consists of a two-part plug housing 91, in which an electronic module 92 and a glow plug 93 are arranged next to the sensor module 1, the glow plug 93 at least partially from the pressure measuring glow plug 9 in the direction of the combustion chamber (not shown) protrudes.
  • the glow plug 93 is arranged in a holding tube 95, which is mounted axially movably in the plug housing 91.
  • the glow plug 93 is further electrically connected by a wire connection to a terminal bolt 96
  • Inner peripheral wall of the sensor housing 2 is enclosed on the other side.
  • the sensor module 1 or the sensor housing 2 can be inserted directly into the plug housing 91, without having a contacting in the form of cables between it and the plug housing 91.
  • the connecting bolt 96 is likewise fixedly arranged in the holding tube 95, wherein a combustion chamber facing away from the end of the connecting bolt 96, which is in communication with the contact 94, at least partially protrudes from the holding tube 95.
  • the brennraumabgewandte end of the connecting bolt 96 is adapted so that it is movable in the
  • combustion chamber-side insulating body 4 is mechanically in contact.
  • Charge signal is here the difference charge between the two potentials of the transducer element 3.
  • An evaluation circuit which may be implemented by the electronic module 92, then converts the charge signal into a pressure-proportional voltage signal.
  • Sensor module 1 are also used in a stand-alone combustion chamber pressure sensor.

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensormodul mit einem Sensorgehäuse, zumindest einem piezoelektrischen Wandlerelement, das in dem Sensorgehäuse angeordnet ist, und zumindest einem Isolierkörper, der in dem Sensorgehäuse neben dem Wandlerelement angeordnet ist, wobei der Isolierkörper an seinem Außenumfang zumindest eine Aussparung aufweist, in der eine Kontaktierung des Wandlerelements verläuft. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Druckmessglühkerze mit einem derartigen Sensormodul.

Description

Beschreibung Sensormodul für Druckmessglühstiftkerze Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Sensormodul für eine Druckmessglühkerze oder
Druckmessglühstiftkerze, und genauer gesagt ein Brennraumdrucksensormodul mit einem bauraum-optimierten Isolierkörper für eine Druckmessglühkerze zur Anordnung in einer Kammer einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, so zum Beispiel einer Vor-, Wirbel- oder Brennkammer eines luftverdichtenden, selbstzündenden Dieselmotors, eines selbstzündenden HCCI-Ottomotors oder auch für einen„normalen" Otto-Motor. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Druckmessglühkerze mit einem derartigen
Sensormodul, oder alternativ dazu einen Stand-alone-Brennraumdrucksensor mit einem derartigen Sensormodul.
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 im Brennraum von selbstzündenden Brennkraftmaschinen oder bei einem Otto-Prozess spielt. Um nun diesen messen zu können, müssen
Brennraumdrucksensoren im Brennraum der Brennkraftmaschine vorgesehen werden.
Ein Beispiel für einen alleinstehenden Brennraumdrucksensor für einen Otto-Motor kann der DE 10 2009 026 436 A1 entnommen werden, in der eine Vorrichtung zur Erfassung eines Brennraumdrucks eines Otto-Motors beschrieben ist, bei der eine dem Brennraum zugewandte Öffnung eines Brennraumdrucksensorgehäuses mit einer Membran verschlossen ist. Hinter der Membran im Inneren des Sensorgehäuses ist ein
mechanisch-elektrisches Wandlerelement, auch piezoelektrisches Wandlerelement genannt, angeordnet, wobei ein Brennraumdruck über die Membran auf das Wandlerelement mit Hilfe eines Übertragungselements zu übertragen, das zumindest teilweise aus einem wärmeisolierenden Material besteht, um eine Wärmeschädigung des Wandlerelements und der dazugehörigen elektrischen Leitungen durch die
Brennraumhitze zu verhindern beziehungsweise zu verringern.
Alleinstehend angeordnete Brennraumdrucksensoren wie vorhergehend beschrieben erfordern jedoch bauliche Umbaumaßnahmen der bekannten Brennräume von
Brennkraftmaschinen sowie 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 im Brennraum integriert ist. Ein Beispiel für eine derartige sogenannte Druckmessglühkerze ist der DE 10 201 1 088 474 A1 zu entnehmen, bei der in einem Glühmodul der Druckmessglühkerze ein Brennraumdruck von einem in einem zylindrischen Übertragungselement
angeordneten Glührohr aufgenommen und von dem Übertragungselement über ein rundes Druckstück auf einen kreisförmigen Drucksensor in Gestalt eines
piezoelektrischen Wandlerelements übertragen wird. Der Drucksensor ist dabei mit einem festen Gegenlager in dem Glühmodulgehäuse fixiert. Eine Kontaktierung des Glührohrs findet dabei über einen Anschlussbolzen und eine dazugehörige elektrische Leitung statt, die durch eine zentrale Bohrung in dem Drucksensor und dem Druckstück verläuft.
Die vorhergehend beschriebene Lösung mittels einer Druckmessglühkerze ist durch die zentrale Kontaktierung jedoch durch die Herstellungsschritte des Bohrens der zentralen Bohrung und des Rundformen des Drucksensors überaus aufwendig in der Herstellung, was bei der Montage der Glühstiftkerze hohe Kosten verursacht.
Offenbarung der Erfindung Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Sensormodul einer Druckmessglühkerze mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen, vorzugsweise für eine selbstzündende Brennkraftmaschine oder auch eine fremdgezündete Brennkraftmaschine. Genauer gesagt weist das erfindungsgemäße Sensormodul dabei unter anderem ein
Sensorgehäuse sowie zumindest ein in dem Sensorgehäuse angeordnetes
piezoelektrisches Wandlerelement und zumindest einen Isolierkörper auf, der ebenfalls in dem Sensorgehäuse, neben dem Wandlerelement, angeordnet ist. Der Isolierkörper ist dazu vorgesehen, als Wärmeschutz-Isolation das Wandlerelement vor hoher
Temperatureinwirkung durch die Brennraumtemperatur sowie als elektrische Isolation das Wandlerelement mit einer erhöhten Durchschlagsicherheit und einem hohen elektrischen Oberflächenwiderstand zu versehen. Der Isolierkörper kann insbesondere aus einem keramischen Material bestehen, vorzugsweise aus Aluminiumoxid (Al203). Um eine Kontaktierung des Wandlerelements, also eine elektrische Verbindung mit dem
piezoelektrischen Wandlerelement zur Messung von auf das Wandlerelement
einwirkenden Kräften zu ermöglichen, ist in dem Isolierkörper an dessen Außenumfang zumindest eine Aussparung vorgesehen, in der die elektrische Kontaktierung des
Wandlerelements verläuft, vorzugsweise in der Form eines oder mehrerer Kabel, mit den das Wandlerelement kontaktiert ist. Unter einem piezoelektrischen Wandlerelement ist allgemein ein Element zu verstehen, welches mechanische Einwirkungen, beispielsweise eine Krafteinwirkung, die eine Längenänderung des Wandlerelements bewirkt, in elektrische Signale umwandeln kann. Das Wandlerelement ist hier vorzugsweise eine Piezokeramik oder ein Quarzmaterial wie beispielsweise Siliziumdioxid (Si02). Alternativ oder zusätzlich kann das piezoelektrische Wandlerelement jedoch auch andere Arten von mechanisch-elektrischen
Wandlerelementen umfassen, die zur Umwandlung mechanischer in elektrische Signale eingerichtet sind. Da im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Zuleitung zu einem Druckaufnehmer, beispielsweise einem Glühstift einer Druckmessglühkerze, aufgrund der zumindest einen Aussparung seitlich an dem Sensormodul, insbesondere an dem piezoelektrischen Wandlerelement vorbeigeführt werden kann, kann das Wandlerelement insbesondere vollflächig ausgestaltet sein, beispielsweise als vollflächiges Quaderelement ohne zentrale Öffnung, oder alternativ dazu als Scheibe mit polygonalem Querschnitt oder dergleichen. Eine Kraftübertragung zwischen Druckaufnehmer und Wandlerelement wird vorzugsweise dadurch umgesetzt, dass zwischen einem Aufnahmebauteil des Glühstifts und dem piezoelektrischen Wandlerelement ferner mindestens ein Übertragungselement zum Kraftübertrag von dem Aufnahmebauteil auf das Wandlerelement angeordnet ist, beispielsweise in Form eines weiteren Isolierkörpers. Ein derartiger Kraftübertrag kann grundsätzlich den Übertrag von Kräften, Drücken, Bewegungen oder ähnlichen, durch den Brennraumdruck hervorgerufenen mechanischen Zustandsänderungen umfassen. Das Übertragungselement kann insbesondere stabförmig oder auch ringförmig ausgestaltet sein.
Durch die Vorbeiführung der Zuleitung zu dem Druckaufnehmer mittels der zumindest einen Aussparung kann ein piezoelektrisches Wandlerelement zum Einsatz kommen, dessen Herstellung weitaus kostengünstiger als die Herstellung eines beispielsweise kreisrunden Wandlerelements mit zentraler Bohrung ist. Ferner kann mit dem
vorgeschlagenen Sensormodul eine deutlich erhöhte Einbaukompatibilität der einzelnen Komponenten in dem Sensormodul sowie des Sensormoduls an sich und der weiteren Komponenten der entsprechenden Druckmessglühkerze in dieser erzielt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche möglich.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Sensormoduls weist der Isolierkörper eine im Wesentlichen quadratische Form mit einer Aussparung an jeder Seite auf. Dadurch kommt eine symmetrische Form des Isolierkörpers zustande, mit dem Vorteil, dass eine entsprechende Herstellung des Isolierkörpers erreicht wird und ein versehentlicher falscher Einbau des Isolierkörpers in das Sensormodul verhindert werden kann, da jede Seite der quadratischen Gestalt des Isolierkörpers gleich aufgebaut ist. Eine derartige Gestaltung des Isolierkörpers erfüllt die Voraussetzungen des Poka Yoke- Prinzips, welches technische Vorkehrungen bzw. Einrichtungen zur sofortigen
Fehleraufdeckung und -Verhinderung umfasst. Vorzugsweise verläuft mit einer derartigen symmetrischen Gestalt die Kontaktierung des Wandlerelements in zwei Aussparungen des Isolierkörpers. Bei Verwendung von elektrisch leitenden Kabeln als Kontaktierung bedeutet das, dass das mit der Plus-Seite des piezoelektrischen Wandlerelements verbundene Kabel in einer Aussparung des Isolierkörpers und das mit der Minus-Seite des piezoelektrischen Wandlerelements verbundene Kabel in einer anderen Aussparung des Isolierkörpers verlaufen kann. Dadurch bleiben bei einem symmetrisch aufgebauten Isolierkörper, also einem Isolierkörper mit vier Aussparungen zwei Aussparungen unbelegt, in denen andere Leitungen verlaufen können, wie zum Beispiel die bereits oben erwähnte Zuleitung zu dem Druckaufnehmer des Druckmesssensors. Weiter
vorzugsweise hat der im Wesentlichen quadratische Isolierkörper abgerundete Ecken, so dass der Isolierkörper mit nur geringem Spiel in das kreisförmige Innere des
hohlzylindrischen Sensorgehäuses eingesetzt werden kann, wobei ein Abstand zwischen den geraden Anteilen der Quaderseiten des Isolierkörpers und dem Innenumfang des Sensorgehäuses verbleibt. Die Rundungsverläufe der abgerundeten Ecken des
Isolierkörpers, das heißt die Krümmung der Kurvenverläufe der jeweiligen Abrundungen der Ecken liegen vorzugsweise auf demselben Kreisumfang, was ein optimales
Einpassen des Isolierkörpers in das hohlzylindrische Sensorgehäuse optimiert.
Weiter bevorzugt hat die zumindest eine Aussparung eine abgerundete Form, beispielsweise die Form eines unteren Teils eines Halbkreises. Dabei können die
Übergänge zwischen der halbkreisförmigen Aussparung und den geraden Seitenflächen des quaderförmigen Isolierkörpers ebenfalls abgerundet sein, um eventuell auftretende scharfe Kanten zu vermeiden. Alternativ dazu können die Aussparungen auch eine eckige Form aufweisen, die funktional Vorteile gegenüber der abgerundeten Form haben kann. Der Isolierkörper nimmt durch die vorhergehend beschriebenen Gestaltungsmerkmale einem im Wesentlichen x-förmige Gestalt an. Damit ist die Außenkontur des Isolierkörpers so gestaltet, dass sowohl das Zusammenspiel mit sensormodul-externen als auch mit sensormodul-internen Nachbarbauteilen platzoptimiert ist. Gleichzeitig ist die Außenkontur des Isolierkörpers so gestaltet, dass der bauraum-optimierte Aufbau durch einen geeigneten Montageprozess unterstützt werden kann.
Anhand der Gestaltung des Isolierkörpers wie vorhergehend beschrieben ist es vorzuziehen, dass das Wandlerelement eine im Wesentlichen quaderförmige Gestalt aufweist. Ein quaderförmiges Wandlerelement hat den Vorteil, dass er kostengünstig herzustellen ist, ohne zusätzliche Herstellungsschritte, wie beispielweise ein Bohren eines zentralen Lochs zu benötigen. Weiter bevorzugt ist bei der Anordnung des Isolierkörpers und des Wandlerelements in dem Sensorgehäuse des Sensormoduls zumindest ein Kontaktelement zwischen Isolierkörper und Wandlerelement angeordnet, so dass ein Ladungssignal, das durch das Wandlerelement bei Aufbringen einer Kraft auf dasselbe erzeugt wird, durch das Kontaktelement aufgenommen und über die Kontaktierung, mit der das Kontaktelement in Verbindung steht, zur Auswertung des Ladungssignals an eine Auswerteinrichtung oder dergleichen, wie zum Beispiel eine Signalverarbeitungseinheit eines Elektronikmoduls der Druckmessglühkerze weitergeleitet werden kann. Das
Kontaktelement weist eine Kontaktplatte sowie einen Kontaktarm auf, wobei die Kontaktplatte in Anlage mit einer Grundfläche des Wandlerelements geht und der Kontaktarm in einer Aussparung des Isolierkörpers angeordnet ist. Die Kontaktplatte des Kontaktelements weist zudem zumindest eine Aussparung auf, die mit der zumindest einen Aussparung in dem Isolierkörper übereinstimmt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Sensorgehäuse eine hohlzylindrische Form auf, also die Gestalt eines hohlen Zylinders, dessen Enden offen sind und damit einen nach außen hin offenen Innenraum bereitstellen. Dabei ist vorzugsweise ein Deckelelement an jedem offenen Ende des hohlzylindrischen
Sensorgehäuses vorgesehen, um den Innenraum prinzipiell nach außen hin
abzuschließen und die im Inneren des Sensorgehäuses angeordneten Komponenten, wie zum Beispiel das Wandlerelement und den zumindest einen Isolierkörper darin einzuschließen und mitunter darin zu fixieren. Jedes Deckelelement weist zumindest eine Aussparung an seinem Außenumfang auf, so dass der Innenraum des Sensorgehäuses nicht vollständig nach außen hin abgeschlossen ist. Die Aussparung ist im
zusammengebauten Zustand des Sensormoduls in lagetechnischer Übereinstimmung mit einer der Aussparungen in dem Isolierkörper, so dass ein durchgehender, umseitig geschlossener Kanal durch das Deckelelement, den Isolierkörper sowie den Innenumfang des Sensorgehäuses ausgebildet wird. Vorzugsweise weist jedes Deckelelement eine symmetrische Gestalt auf, was bedeutet, dass jedes Deckelelement zumindest zwei Aussparungen aufweist, die zueinander entgegengesetzt angeordnet sind.
Weiter bevorzugt hat das Sensormodul einen weiteren Isolierkörper, der eine identische Gestaltung wie der vorhergehend beschriebene Isolierkörper aufweist. Das
Wandlerelement ist dabei im eingebauten Zustand zwischen den beiden Isolierkörpern angeordnet, wobei in einer bevorzugten Ausführung die Bauteile des Sensormoduls in der Reihenfolge Deckelelement, Isolierkörper, Kontaktelement, Wandlerelement,
Kontaktelement, Isolierkörper, Deckelelement angeordnet sind. Durch die in den jeweiligen Bauteilen vorgesehenen Aussparungen, das heißt die jeweilige Aussparung in Deckelelement, Isolierkörper und Kontaktelement, sowie durch die„kleine" Gestalt des Wandlerelements entsteht ein durchgehender Kanal zwischen Bauteilen und
Sensorgehäuseinnenwand, in dem ein Kabel oder dergleichen geführt sein kann. Der weitere Isolierkörper ist vorzugsweise zur Druckübertragung auf das Wandlerelement vorgesehen, wobei ein druckübertragendes Bauteil Druckkräfte auf den weiteren
Isolierkörper übertragen kann, der diese wiederum an das Wandlerelement überträgt. Die Isolierkörpergestalt mit seiner oben beschriebenen Außenkontur kann einfach konstruktiv extrudiert werden, so dass ein einfaches Bauteil entsteht. Eine Isolierkörperherstellung, also die Herstellung des zumindest einen Isolierkörpers oder des weiteren Isolierkörpers kann daher durch einen Kaltpressvorgang umgesetzt werden, wobei jede andere Art der Herstellung eines keramischen Formkörpers ebenso zum Einsatz kommen kann, wie zum Beispiel Keramikpulverspritzguß, auch Ceramic injection Molding-Verfahren (kurz: CIM- Verfahren) genannt.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Druckmessglühkerze bereitgestellt, die ein Gehäuse, ein in dem Gehäuse angeordnetes Elektronikmodul, ein in dem Gehäuse angeordnetes Sensormodul wie oben beschrieben und einen zumindest teilweise außerhalb des Gehäuses angeordneten Glühstift aufweist, der mit dem
Sensormodul mechanisch in Verbindung steht. Das bedeutet, dass ein zu messender Brennraumdruck über den Glühstift auf das Sensormodul, und genauer gesagt über den weiteren Isolierkörper auf das Wandlerelement übertragen wird, dieser durch das
Wandlerelement in ein Ladungssignal umgewandelt wird, welches anschließend durch die Kontaktierung aus dem Sensormodul heraus und zu dem Elektronikmodul geleitet wird, durch das das Ladungssignal ausgewertet werden kann. Eine Kontaktierung zwischen Glühstift und Elektronikmodul, das außer einer Auswerteinheit zum Auswerten des Ladungssignals auch eine Steuereinheit zum Steuern des Erhitzens des Glühstifts aufweisen kann, verläuft zumindest teilweise in einem innenumfänglichen Kanal des Sensormoduls, der durch die jeweilige außenumfängliche Aussparung von zumindest Deckelelement und Isolierkörper gebildet wird. Dadurch wird ermöglicht, die Kontaktierung des Glühstifts innerhalb des Sensormoduls verlaufen zu lassen, anstatt außerhalb des Sensormoduls, wodurch ein Bauraum der gesamten Druckmessglühkerze in Bezug auf deren Durchmesser verringert werden kann.
Vorteile der Erfindung
Mit dem erfindungsgemäßen Sensormodul und dem darin angeordneten Isolierkörper ist ein kostengünstiger Sensormodul-Aufbau möglich, da durch die Verwendung des bauraum-optimierten Isolierkörpers die Verwendung eines kostengünstigen piezoelektrischen Wandlerelements mit quadratischem Querschnitt ermöglicht. Ferner kann durch die spezielle Gestaltung des Isolierkörpers wie vorhergehend beschrieben eine radiale Verschachtelung der Nachbarbauteile erzielt werden, wodurch ein geringer Gesamt-Durchmesser des Sensormoduls und damit ein geringerer durch die
Druckmessglühkerze benötigter Bauraum erreicht werden kann. Zudem kann aufgrund der Form des bauraum-optimierten Isolierkörpers mit abgerundeten Ecken und geraden Seitenflächen ein optimales Einpassen in das Sensorgehäuse mit seitlichem Ausrichten erreicht werden, so dass mittels geeigneter Vorrichtungen die radiale Lage des
Isolierkörpers ausgerichtet werden kann, was eine Toleranzminimierung mit sich bringt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen zeigt eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht eines Sensormoduls gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; zeigt das in Figur 1 gezeigte Sensormodul aus einer anderen Perspektive;
Figur 3a zeigt eine perspektivische Ansicht eines Isolierkörpers des in Figuren 1 und
2 gezeigten Sensormoduls;
Figur 3b zeigt eine Draufsicht auf den in Figur3a gezeigten Isolierkörper; und zeigt eine Druckmessglühkerze mit dem darin angeordneten Sensormodul gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensormoduls 1 in einer teilweise geschnittenen perspektivischen Ansicht. Das Sensormodul 1 weist ein vorzugsweise aus Stahl, beispielsweise Stahl mit der Werkstoffnummer 1 .4016, hergestelltes Sensorgehäuse 2 in Form eines Hohlzylinders auf, in dem ein mechanischelektrisches Wandlerelement 3 zentral angeordnet ist, also ein Wandlerelement, das eine mechanische Formveränderung in ein elektrisches Signal umwandeln kann, und umgekehrt. Insbesondere handelt es sich hier bei dieser Ausführungsform um ein piezoelektrisches Wandlerelement 3 in quadratischer Form. Wie es auch in Figur 2 zu erkennen ist, weist das Wandlerelement 3 an jeder seiner Grundflächen (im Unterschied zu den Seitenflächen) eine vorzugsweise aus Stahl, beispielsweise aus Stahl mit der Werkstoffnummer 1 .4301 , bestehende Elektrode 5 als Kontaktelement auf, wobei jede Elektrode 5 aus einer Elektrodenplatte 51 als Kontaktplatte und einem Elektrodenarm 52 als Kontaktarm besteht. In jeder Elektrodenplatte 51 ist zumindest eine Aussparung 51 1 an dessen Außenumfang vorgesehen, hier in Form einer halbrunden Einbuchtung. Das Wandlerelement 3 zusammen mit den daran angeordneten Elektroden 5 ist zwischen Isolierkörpern 4 angeordnet beziehungsweise eingebracht. Ferner ist die Anordnung aus Wandlerelement 3, Isolierkörpern 4 und Elektroden 5 in dem Sensorgehäuse 2 durch einen ersten Fixierbolzen 6, der vorzugsweise aus Stahl, beispielsweise mit der
Werkstoffnummer 1 .4301 , besteht, auf der einen Seite und einem zweiten Fixierbolzen 7, der ebenfalls vorzugsweise aus Stahl besteht, auf der anderen Seite fixiert. Die
Fixierbolzen 6, 7 dienen dabei als Deckelelemente, die das Sensorgehäuse 2 nach außen hin zumindest teilweise abschließen.
Die Isolierkörper 4 weisen jeweils eine Aussparung 41 in jeder Seitenfläche auf, also in dessen Außenumfang, wobei ein jeweiliger Elektrodenarm 52 in eine der Aussparungen 41 des Isolierkörpers 4 auf Seite des zweiten Fixierbolzens 7 gebogen ist
beziehungsweise so geknickt ist, dass die jeweilige Aussparung 41 durch den
Elektrodenarm 52 zumindest teilweise abgedeckt ist. Jeder der Fixierbolzen 6, 7 weist an seinem Außenumfang zwei Aussparungen 61 , 71 auf, die über den jeweiligen
Fixierbolzen 6, 7 hinweg zueinander entgegengesetzt angeordnet sind. Die Aussparungen 71 des zweiten Fixierbolzens 7 gehen in eine axiale Durchgangsbohrung 721 eines Vorsprungs 72 des Fixierbolzens 7 über, wie es in Figur 2 zu sehen ist. Zudem sind in dem Vorsprung 72 weitere axiale Durchgangsbohrungen 722 vorgesehen, die sich durch den gesamten Fixierbolzen 7 hinweg erstrecken. In jeder der Durchgangsbohrungen 722 ist ein Sensorkabel 8 durchgeführt, das jeweils mit einem entsprechenden Elektrodenarm 52 der Elektroden 5 in Verbindung steht. Jedes Sensorkabel 8 ist durch eine Isolierung 81 , vorzugsweise aus Teflon, in der jeweiligen Durchgangsbohrung 722 abgedichtet angeordnet. Der erste Fixierbolzen 6 weist zusätzlich zu den Aussparungen 61 eine zentrale axiale Durchgangsbohrung 62 auf. Wie es beispielweise Figur 4 zu entnehmen ist, ist das Sensorgehäuse 2 üblicherweise so in einer Druckmessglühkerze 9 angeordnet, dass der erste Fixierbolzen 6 auf der dem Brennraum zugewandten Seite des
Sensorgehäuses 2 angeordnet ist, und dass der zweite Fixierbolzen 7 auf der von dem Brennraum abgewandten Seite des Sensorgehäuses 2 angeordnet ist. Der erste
Fixierbolzen 6 kann demnach auch als brennraumseitiger Fixierbolzen 6 bezeichnet werden, und der zweite Fixierbolzen 7 kann demnach auch als brennraumabgewandter Fixierbolzen 7 bezeichnet werden, wobei die Durchgangsbohrung 62 in dem brennraumzugewandten Fixierbolzen 6 folglich zu dem (nicht gezeigten) Brennraum hin ausgerichtet ist.
Wie es in Figuren 1 und 2 zu sehen ist, sind die an und in dem Sensorgehäuse 2 angeordneten Bauteile 3, 4, 5, 6, 7 so angeordnet, dass die Aussparung 61 des brennraumseitigen Fixierbolzens 6, die Aussparung 41 des brennraumseitigen
Isolierkörpers 4 auf der Seite des ersten Fixierbolzens 6, die Aussparung 51 1 der brennraumseitigen Elektrode 5 auf der Seite des ersten Fixierbolzens 6, die Aussparung 51 1 der brennraumabgewandten Elektrode 5 auf der Seite des zweiten Fixierbolzens 7, die Aussparung 41 des brennraumabgewandten Isolierkörpers 4 auf der Seite des zweiten Fixierbolzens 7 und die Aussparung 71 in Kombination mit der
Durchgangsbohrung 721 des brennraumabgewandten Fixierbolzens 7 einen durch das Sensormodul 1 hindurchgehenden Kanal bilden, der durch die Bauteile 3, 4, 5, 6, 7 auf der einen Seite und die Innenumfangswand des Sensorgehäuses 2 auf der anderen Seite umschlossen ist. Das Wandlerelement 3 ist in seiner Größe so gewählt, dass es nicht in den Kanal hineinragt. Wie es ebenfalls in Figuren 1 und 2 zu sehen ist, sind das
Wandlerelement 3, die Isolierkörper 4 sowie der erste und der zweite Fixierbolzen 6, 7 als symmetrische Bauteile ausgebildet, was die Möglichkeit einer Fehlmontage dieser Bauteile in und an dem Sensorgehäuse 1 stark verringert wenn nicht sogar gänzlich verhindert.
In Figur 3a ist ein Isolierkörper 4 gemäß der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensormoduls 1 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt, und in Figur 3b ist eine Draufsicht auf den Isolierkörper 4 dargestellt. Der Isolierkörper 4 besteht aus zwei vorzugsweise ebenen Grundflächen 42 und vier prinzipiell geraden
Seitenflächen 43. Am Außenumfang des Isolierkörpers 4, also in jeder der Seitenflächen 43 ist jeweils eine halbrunde Aussparung 41 vorgesehen. Die Ecken 44 des Isolierkörpers 4 sind so abgerundet, dass deren Rundung auf einem gemeinsamen Kreis 45 liegt, dessen Zentrum 46 vorzugsweise im Zentrum der Grundflächen 42 des Isolierkörpers 4 liegt. Der Isolierkörper 4 weist bei dieser Ausführungsform zudem einen
Formtrennungsabsatz oder Formtrennabsatz 47 auf, der fertigungstechnisch notwendig ist, wenn der keramische Isolierkörper 4 im CIM-Verfahren hergestellt wird. Alternativ dazu kann der Formtrennabsatz 47 weggelassen werden, wenn der Isolierkörper 4 beispielsweise durch ein Pressverfahren hergestellt wird. In Figur 4 ist schließlich ein Teil der Druckmessglühkerze 9 in einer teilweise
geschnittenen perspektivischen Ansicht gezeigt, die die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensormoduls 1 aufweist. Wie es Figur 4 zu entnehmen ist, besteht die Druckmessglühkerze 9 aus einem zweigeteilten Kerzengehäuse 91 , in dem neben dem Sensormodul 1 ein Elektronikmodul 92 sowie ein Glühstift 93 angeordnet sind, wobei der Glühstift 93 zumindest teilweise aus der Druckmessglühkerze 9 in Richtung des Brennraums (nicht gezeigt) hinausragt. Der Glühstift 93 ist in einem Halterohr 95 angeordnet, das axial beweglich in dem Kerzengehäuse 91 gelagert ist. Der Glühstift 93 ist ferner durch eine Drahtverbindung mit einem Anschlussbolzen 96 elektrisch
verbunden, der wiederum durch eine Kontaktierung 94 in Form eines Kontaktdrahts mit dem Elektronikmodul 92 verbunden ist. Um bei der Druckmessglühkerze 9 Bauraum zu sparen ist die Kontaktierung 94 innerhalb des Sensormoduls 1 in dem oben genannten Kanal verlegt, der durch die Bauteile 3, 4, 5, 6, 7 auf der einen Seite und die
Innenumfangswand des Sensorgehäuses 2 auf der anderen Seite umschlossen ist.
Dadurch kann das Sensormodul 1 beziehungsweise das Sensorgehäuse 2 direkt in das Kerzengehäuse 91 eingesetzt werden, ohne zwischen diesem und dem Kerzengehäuse 91 eine Kontaktierung in Form von Kabeln verlaufen zu haben. Der Anschlussbolzen 96 ist ebenfalls in dem Halterohr 95 fest angeordnet, wobei ein brennraumabgewandtes Ende des Anschlussbolzens 96, das mit der Kontaktierung 94 in Verbindung steht, aus dem Halterohr 95 zumindest teilweise hervorsteht. Das brennraumabgewandte Ende des Anschlussbolzens 96 ist dabei so angepasst, dass es beweglich in der
Durchgangsbohrung 62 des ersten Fixierbolzens 6 angeordnet ist und mit dem
brennraumseitigen Isolierkörper 4 mechanisch in Kontakt steht. Bei einem Einsatz der Druckmessglühkerze 9 in einem Brennraum würde nun eine
Erhöhung des Brennraumdrucks den Glühstift 93 und damit den Anschlussbolzen 96 über das Halterohr 95 in axialer Richtung verschieben, so dass durch den Anschlussbolzen 96 eine Kraft über den brennraumseitigen Isolierkörper 4 auf das Wandlerelement 3 ausgeübt wird. Diese Kraft wird von dem Wandlerelement 3 in ein Ladungssignal umgewandelt, das über die Sensorkabel 8 zu dem Elektronikmodul 92 übertragen wird. Auf diese Weise kann der Brennraumdruck auf platzsparende Art und Weise mit einer Druckmessglühkerze 9 gemessen werden, die zudem ihre Glühfunktion durch den Glühstift 93 erfüllt. Der zu messende Druck wird demnach beim Auftreffen auf die
Druckmessglühkerze 9 beziehungsweise auf den Glühstift 93 innerhalb deren Bauteile als Kraftsignal bis zum Sensormodul 1 übertragen, wo das Kraftsignal durch das piezoelektrische Wandlerelement 3 in ein Ladungssignal umgewandelt wird; das
Ladungssignal ist hier die Differenz-Ladung zwischen den beiden Potentialen des Wandlerelements 3. Eine Auswerteschaltung, die durch das Elektronikmodul 92 umgesetzt sein kann, wandelt anschließend das Ladungssignal in ein druckproportionales Spannungssignal um.
Als Einsatzgebiet für ein erfindungsgemäßes Sensormodul 1 und eine damit bestückte Druckmessglühkerze 9 sind noch weitere Anwendungsgebiete denkbar, wie zum Beispiel für einen Kraftstoffheizer wie beispielsweise einen Ethanolheizer in einem Flex- Startsystem, oder jede Form von elektrischem Rohrheizkörper, in dem ein nicht isolierter Heizwiderstand in eine Pulverpackung eingebettet ist. Alternativ dazu kann das
Sensormodul 1 auch bei einem Stand-alone-Brennraumdrucksensor zum Einsatz kommen.

Claims

Ansprüche 1. Sensormodul (1 ) mit
einem Sensorgehäuse (2),
zumindest einem piezoelektrischen Wandlerelement (3), das in dem Sensorgehäuse (2) angeordnet ist, und
zumindest einem Isolierkörper (4), der in dem Sensorgehäuse (2) neben dem
Wandlerelement (3) angeordnet ist, wobei
der Isolierkörper (4) an seinem Außenumfang zumindest eine Aussparung (41 ) aufweist, in der eine Kontaktierung (8) des Wandlerelements (3) verläuft.
2. Sensormodul (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der Isolierkörper (4) eine im Wesentlichen quadratische Form mit einer Aussparung (41 ) an jeder Seite aufweist, so dass eine symmetrische Form des Isolierkörpers (4) vorliegt, wobei vorzugsweise die Kontaktierung (8) des Wandlerelements (3) in zwei Aussparungen verläuft.
3. Sensormodul (1 ) nach Anspruch 2, wobei der Isolierkörper (4) abgerundete Ecken (44) aufweist, wobei vorzugsweise deren Rundungsverläufe auf demselben Kreisumfang
(45) liegen.
4. Sensormodul (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die
Aussparungsform eine abgerundete Form ist.
5. Sensormodul (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das
Wandlerelement (3) eine im Wesentlichen quaderförmige Gestalt aufweist.
6. Sensormodul (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Kontaktelement (5) zwischen Isolierkörper (4) und Wandlerelement (3) angeordnet ist, das mit der Kontaktierung (8) in Verbindung steht.
7. Sensormodul (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Isolierkörper (4) aus einem keramischen Material besteht, vorzugsweise aus Aluminiumoxid.
8. Sensormodul (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das
Sensorgehäuse (2) eine hohlzylindrische Form aufweist, und wobei vorzugsweise ein Deckelelement (6, 7) an jedem Ende des hohlzylindrischen Sensorgehäuses (2) vorgesehen ist, das zumindest eine Aussparung (61 , 71 ) an seinem Außenumfang aufweist und die innenliegende Isolierkörper-Wandlerelement-Einheit fixiert.
9. Sensormodul (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das
Sensormodul (1 ) ferner einen weiteren Isolierkörper (4) aufweist und das Wandlerelement (3) zwischen den beiden Isolierkörpern (4) angeordnet ist, vorzugsweise wobei der weitere Isolierkörper (4) zur Kraftübertragung auf das Wandlerelement (3) vorgesehen ist.
10. Sensormodul (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die
Isolierkörperherstellung durch einen Kaltpressvorgang oder ein CIM-Verfahren umgesetzt ist.
1 1 . Druckmessglühkerze (9) mit
einem Gehäuse (91 ),
einem in dem Gehäuse (91 ) angeordneten Elektronikmodul (92),
einem in dem Gehäuse angeordneten Sensormodul (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, und
einem zumindest teilweise außerhalb des Gehäuses (91 ) angeordneten Glühstift (93), der mit dem Sensormodul (2) mechanisch in Verbindung steht,
wobei die Kontaktierung (94) zwischen Glühstift (93) und Elektronikmodul (92) zumindest teilweise in einem innenumfänglichen Kanal (41 , 51 1 , 61 , 71 ) des Sensormoduls (2) verläuft, der durch die jeweilige außenumfängliche Aussparung (41 , 61 , 71 ) von zumindest Deckelelement (6, 7) und Isolierkörper (4) gebildet wird.
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