DE102004063749A1

DE102004063749A1 - Steel diaphragm for combustion chamber pressure sensors

Info

Publication number: DE102004063749A1
Application number: DE200410063749
Authority: DE
Inventors: Thomas Ludwig; Christoph Kern; Steffen Schott; Juergen Krueger; Pavlo Saltikov
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-12-29
Filing date: 2004-12-29
Publication date: 2006-07-13
Also published as: WO2006072514A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung des Drucks im Brennraum einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine. Die Einrichtung umfasst einen in eine Zylinderkopfkomponente (10), wie zum Beispiel eine Glühstiftkerze, integrierten Drucksensor (16, 22, 24) mit einem stabförmig ausgebildeten Heizkörper. Dieser ist im Inneren der Zylinderkopfkomponente (10) bewegbar aufgenommen. Dem stabförmigen Heizkörper ist eine radialsymmetrisch ausgeführte Stahlmembran (36) zugeordnet, die ein Kraftmesselement (22) des Brennraumdrucksensors (16, 22, 24) gegen Brenngase abschirmt und eine von der Geometrie (64, 66) abhängige Federelastizität aufweist.The invention relates to a device for measuring the pressure in the combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine. The device comprises a pressure sensor (16, 22, 24) integrated in a cylinder head component (10), such as a glow plug, with a rod-shaped heating element. This is movably received in the interior of the cylinder head component (10). The rod-shaped radiator is assigned a radially symmetrical steel diaphragm (36) which shields a force-measuring element (22) of the combustion chamber pressure sensor (16, 22, 24) against fuel gases and has a spring-elasticity dependent on the geometry (64, 66).

Description

Technisches Gebiettechnical area

Die gesetzlichen Abgasvorschriften hinsichtlich des Partikelausstoßes selbstzündender Verbrennungskraftmaschinen verschärfen sich ständig. Es wird die Anforderung an selbstzündender Verbrennungskraftmaschinen gestellt, einen niedrigeren Kraftstoffverbrauch sicherzustellen sowie eine höhere Lebensdauer zu erreichen. An selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen werden daher Motormanagementsysteme eingesetzt, welche die Verbrennung im Brennraum einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine optimieren, was durch eine geregelte Einspritzung des Kraftstoffs erreicht wird. In den derzeit Motormanagementsystemen erfolgt eine brennraumdrucksignalbasierte Motorregelung, die von der Verfügbarkeit eines geeigneten Brennraumdrucksensors abhängig ist.The statutory emissions regulations with regard to the particle emission self-igniting Internal combustion engines are constantly tightening. It will the requirement for self-igniting Internal combustion engines put a lower fuel consumption ensure as well as a higher Reach lifetime. On self-igniting internal combustion engines Therefore, engine management systems are used, which the combustion in the combustion chamber of a self-igniting Internal combustion engine optimize, which through a controlled injection of the fuel is achieved. In the current engine management systems there is a combustion chamber pressure signal based engine control, the of the availability a suitable combustion chamber pressure sensor is dependent.

Stand der TechnikState of technology

Aus dem kraftfahrttechnischen Taschenbuch, 23. Auflage, Braunschweig; Wiesbaden, Vieweg 1999, ISB 3-528-03876-4, Seite 111 ist ein integrierter Silizium-Brennraumdrucksensor bekannt. Der Siliziumbrennraumdrucksensor umfasst einen Übertragungsstößel, ein Silizium-Podest, welches der Krafteinleitung dient sowie einen integrierten Silizium-Drucksensor. An einer Seite einer Stahlmontageplatte befinden sich ein oder mehrere Anschlussstifte, von dem oder von denen aus eine Verbindungsleitung zum integrierten Silizium-Drucksensor verläuft. Gemäß dieser Anordnung ist der Silizium-Chip den hohen Temperaturen in einem Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine nicht unmittelbar ausgesetzt. Dies wird durch eine metallische Trennmembran sowie eine Stößel ausreichender Länge zur Kraftübertragung erreicht. Durch das mikromechanische Aufbringen eines Podestes in der Membranmitte wird der Silizium-Chip zu einem Kraftsensor. Die von der Frontmembran aufgenommen Druckkräfte werden über den Stößel mit nur geringer zusätzlicher Verfälschung über das Podest in den Sensor-Chip aus Silizium eingeleitet.Out the motoring paperback, 23rd edition, Braunschweig; Wiesbaden, Vieweg 1999, ISB 3-528-03876-4, page 111 is an integrated Silicon combustion chamber pressure sensor known. The silicon combustion chamber pressure sensor includes a transfer ram Silicon pedestal, which serves the introduction of force and an integrated Silicon pressure sensor. Located on one side of a steel mounting plate one or more pins, from or from which a connecting line to the integrated silicon pressure sensor runs. According to this Arrangement, the silicon chip is the high temperatures in one Combustion chamber of an internal combustion engine not directly exposed. This is due to a metallic separation membrane and a plunger of sufficient length for power transmission reached. Due to the micromechanical application of a pedestal in At the center of the membrane, the silicon chip becomes a force sensor. The Pressure forces absorbed by the front diaphragm are transmitted via the plunger with little additional Falsification over that Podium introduced into the sensor chip of silicon.

Dieser befindet sich in einer zurückgezogenen Montageposition und ist somit nur noch Betriebstemperaturen unterhalb von 150°C ausgesetzt.This is in a reclusive Mounting position and is therefore only operating temperatures below of 150 ° C exposed.

WO 97/31251 A ist ein Brennraumdrucksensor zur Ermittlung von Klopferscheinungen und Zündaussetzern zu entnehmen. In eine Zündkerze ist ein faseroptischer Brennraumdrucksensor integriert. Dieser ist derart konfiguriert, dass der Zündkerzenkörper von einem Leiter durchzogen ist. Eine tastenförmig ausgebildete Membran mit einer ungleichmäßigen Dicke reduziert die auf die Membran wirkende mechanische Beanspruchung und steigert die Zuverlässigkeit des Sensors. Auftretende Überdrücke, die auf den Brennraumdrucksensor wirken, werden dadurch reduziert, dass an der Membran gewinkelte Abschnitte ausgebildet sind.WHERE 97/31251 A is a combustion chamber pressure sensor for determining knocking phenomena and misfires refer to. In a spark plug a fiber optic combustion chamber pressure sensor is integrated. This is configured such that the spark plug body of a conductor is crossed. A key-shaped membrane with an uneven thickness reduces the mechanical stress on the membrane and increases reliability of the sensor. Occurring overpressures on act the combustion chamber pressure sensor are thereby reduced that formed on the membrane angled portions.

Der zur Zeit meist verbreitete Messvorrichtungstyp zur Erfassung des Brennraumdruckes ist der so genannte „Stand-Alone-Sensor", für dessen Einsatz eine separate Bohrung in der Wand des Zylinderkopfes der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen werden muss. In der Regel ist der Preis solcher Sensoren sehr hoch, was durch ihre hohe Messgenauigkeit zwar gerechtfertigt ist, jedoch einer Serienfertigung aus weiteren Gründen entgegensteht. In Zylinderköpfen moderner Verbrennungskraftmaschinen sind insbesondere bei 4-Ventil-Motoren keine zusätzlichen Bohrungen möglich, was dem Einsatz der oben erwähnten „Stand-Alone-Sensoren" in Serienmotoren nicht förderlich ist. Wenngleich kombinierte Geräte, wie zum Beispiel Zündkerzen mit integriertem piezo-elektrischen Kraftmesselement an fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden, ist aufgrund des in selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen herrschenden, wesentlich höheren Druckniveaus bisher keine kostengünstige Lösung für einen Sensor zur Erfassung des im Brennraum herrschenden Drucks bekannt.Of the currently most common type of measuring device for detecting the Combustion chamber pressure is the so-called "stand-alone sensor", for its use a separate bore in the wall of the cylinder head of the internal combustion engine must be provided. As a rule, the price of such sensors very high, which is justified by their high measuring accuracy is, however, contrary to a series production for other reasons. In cylinder heads modern internal combustion engines are especially in 4-valve engines no additional Drilling possible, what the use of the above-mentioned "stand-alone sensors" in production engines not conducive is. Although combined devices, such as spark plugs with integrated piezoelectric force measuring element on externally ignited internal combustion engines be used, is due to the in self-igniting internal combustion engines ruling, much higher Pressure levels so far no cost-effective solution for a sensor for detection of the pressure prevailing in the combustion chamber known.

Darstellung der Erfindungpresentation the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde im Brennraum einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine den Druck zu erfassen, ohne dass zusätzlicher Einbauraum im Zylinderkopfbereich der Verbrennungskraftmaschine erforderlich ist.Of the Invention is based on the object in the combustion chamber of a self-igniting Internal combustion engine to capture the pressure without additional Installation space in the cylinder head area of the internal combustion engine is required.

Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend wird eine Einrichtung zur Erfassung des Brennraumdruckes im Brennraum einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine vorgeschlagen, wobei der Drucksensor in eine bereits vorhandene Zylinderkopfkomponente, wie zum Beispiel eine Glühstiftkerze integriert ist. Zur Abdichtung des Drucksensors wird bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Einrichtung ein federelastisches Element in Gestalt einer Stahlmembrane eingesetzt.Of the proposed according to the invention solution Following is a device for detecting the combustion chamber pressure in the combustion chamber of a self-igniting Combustion engine proposed, wherein the pressure sensor in an existing cylinder head component, such as a glow plug is integrated. To seal the pressure sensor is proposed in the present invention Device a resilient element in the form of a steel membrane used.

Der Einsatz einer Stahlmembran zur Abdichtung der Einrichtung zur Erfassung des Brennraumdruckes, d.h. des Drucksensors, geht mit einer Vielzahl von Vorteilen einher. So können durch die Verwendung einer aus Stahl gefertigten Membran gleichzeitig mehrere Funktionen erfüllt werden. Es kann eine hermetische, lange Zeit dauernde Abdichtung des Drucksensors gegen die Einflüsse der aggressiven Brennraummedien erreicht werden. Hier sind besonders zu nennen die bei selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen prinzipbedingt auftretenden hohen und höchsten Drücke, die Versottung durch sich anlagernde Rußpartikel sowie der Einfluss der sich unweigerlich einstellenden Korrosion. Ferner lässt sich mit einem federelastisch ausgestalteten Element, wie zum Beispiel einer Stahlmembran, eine elastische Rückfederung innerhalb eines Kraftpfades erreichen. Darunter wird verstanden, dass axial bewegbare, unmittelbar dem Brennraumdruck ausgesetzte Komponenten, wie zum Beispiel ein stabförmig ausgebildeter Heizkörper, nach Abfall des Druckes im Brennraum wieder zurückfedert und seine ursprüngliche Axialposition wieder einnimmt, so dass eine definierte Ausgangsposition für eine neu vorzunehmende Brennraumdruckmessung gegeben ist. Daneben bietet ein federelastisch ausgebildetes Element in Gestalt einer Stahlmembran eine axiale Führung entlang des Kraftpfades. Eine axiale Führung des aus einem keramischen oder einem metallischen Werkstoff ausgebildeten Heizkörpers, d.h. des Glühstiftes kann durch einen an der Stahlmembran geformten Hülsenansatz erreicht werden. Damit lässt sich eine Positionierung des Heizkörpers während der Montage durch radiale Zentrierung und axiale Führung parallel zur Achse einer Glühstiftkerze erreichen.The use of a steel diaphragm to seal the means for detecting the combustion chamber pressure, ie the pressure sensor, is associated with a number of advantages. Thus, the use of a membrane made of steel can simultaneously fulfill several functions. It can be achieved a hermetic, long-term sealing of the pressure sensor against the influences of aggressive combustion media. Particularly noteworthy here are the high and highest pressures occurring in auto-igniting internal combustion engines, the sooting caused by soot particles accumulating as well as the influence the inevitably adjusting corrosion. Furthermore, with a spring-elastic element, such as a steel diaphragm, an elastic springback can be achieved within a force path. By this is meant that axially movable, directly to the combustion chamber pressure exposed components, such as a rod-shaped radiator springs back after dropping the pressure in the combustion chamber and assumes its original axial position again, so that a defined starting position is given for a newly to be measured combustion chamber pressure measurement. In addition, a spring-elastic element in the form of a steel diaphragm provides axial guidance along the force path. An axial guidance of the formed of a ceramic or a metallic material heater, ie the glow plug can be achieved by a formed on the steel membrane sleeve approach. This makes it possible to achieve a positioning of the radiator during assembly by radial centering and axial guidance parallel to the axis of a glow plug.

Durch ein federelastisches Element in Gestalt einer Stahlmembran lassen sich in ausgezeichneter Weise Eigenschwingungen der Komponente, in die der Drucksensor eingebaut ist, dämpfen, so zum Beispiel die Eigenschwingungen eines den Drucksensor aufnehmenden Glühstiftes. Die als federelastisches Bauteil ausgelegte Stahlmembran erlaubt ferner die Integration eines stabförmig ausgebildeten, aus keramischem oder metallischem Material gefertigten Heizkörpers im Gehäuse zum Beispiel eines Glühstiftes.By leave a resilient element in the form of a steel membrane excellent natural vibration of the component, in which the pressure sensor is installed, dampen, such as the Natural vibrations of a pressure sensor receiving glow pin. The designed as a resilient component steel membrane allowed Furthermore, the integration of a rod-shaped, made of ceramic or metallic material made radiator in the housing for Example of a glow plug.

Im Vergleich zu Dichtungselementen, die auf Elastomeren basieren, ist eine aus Stahl gefertigte Membran zur Abdichtung des Drucksensors wesentlich hochtemperaturbeständiger, da die Formstabilität dieses Materials bei hohen Temperaturen höher ist, verglichen mit Dichtungselementen, die auf Elastomerbasis gefertigt sind. Eine aus Stahl gefertigte Membran zum Einsatz zum Beispiel in einer Glühstiftkerze weist eine hohe Dauerfestigkeit auf, wodurch eine lange Standzeit dieser Baukomponente erzielt wird. Daneben ist Stahl ein ausgezeichnetes Material hinsichtlich seiner Alterungsbeständigkeit, verglichen mit Dichtungselementen, die auf Elastomerbasis beruhen, da diese bei den im Zylinderkopfbereich einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine herrschenden hohen Temperaturen zur Auflösungserscheinungen neigen.in the Compared to sealing elements based on elastomers is a membrane made of steel to seal the pressure sensor significantly high temperature resistant, because the dimensional stability of this Material at high temperatures is higher compared to sealing elements, which are made on an elastomer basis. A membrane made of steel For example, in a glow plug has a high Fatigue strength, whereby a long life of this component is achieved. Besides, steel is an excellent material in terms of its resistance to aging, compared to elastomer based sealing elements, since these are in the cylinder head area of a self-igniting Internal combustion engine prevailing high temperatures to the dissolution phenomena tend.

Aufgrund der hohen Materialdichte benötigt ein federelastisch ausgebildetes Element in Gestalt einer Stahlmembran einen sehr geringen Bauraum. Kann die Stahlmembran zur Abdichtung des Drucksensors gegen die aggressiven Medien im Brennraum einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine sehr dünn ausgeführt werden, so stellt sich ein geringer Kraftnebenschluss ein. Die Stahlmembran 36 stellt einen Kraftteiler dar. Dies bedeutet, dass ein Teil der eingeleiteten Kraft zum Kraftmesselement übertragen und der verbleibende Anteil der Kraft über einen an der Stahlmembran ausgebildeten Kragen in das Gehäuse abgeleitet werden kann. Dies stellt den Kraftnebenschluss dar. Je dickwandiger die Membran ausgeführt wird, desto niedriger liegt ihre Federelastizität. Dies bedeutet jedoch, dass der Kraftanteil, der auf das Kraftmesselement wirkt, geringer wird, so dass sich eine geringere Empfindlichkeit des Kraftmesselementes einstellt und ein größerer Kraftanteil ins Gehäuse der Glühstiftkerze abgeleitet wird. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, wird eine möglichst dünnwandige Ausführung der Stahlmembran angestrebt.Due to the high density of material requires a spring-elastic element in the form of a steel membrane a very small space. If the steel diaphragm can be designed to be very thin in order to seal the pressure sensor against the aggressive media in the combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine, a slight force shunt will occur. The steel membrane 36 represents a force divider. This means that a part of the introduced force can be transmitted to the force measuring element and the remaining portion of the force can be derived via a collar formed on the steel membrane in the housing. This represents the force shunt. The thicker the membrane is made, the lower is its spring elasticity. However, this means that the force component that acts on the force measuring element, is lower, so that sets a lower sensitivity of the force measuring element and a larger proportion of force is derived in the housing of the glow plug. In order to take this circumstance into account, a thin-walled design of the steel membrane is desired.

Der Werkstoff Stahl bietet zudem in fertigungstechnischer Hinsicht den Vorteil, dass dieser mittels gängigen Fügeverfahren, wie zum Beispiel Schweißen, Laserschweißen, Reibschweißen, Löten, Hartlöten oder drgl. im Rahmen der Montage sehr einfach und mit ausgereiften Fertigungsverfahren verarbeitet werden kann.Of the Material steel also offers in terms of manufacturing technology Advantage that this means common Joining process, such as welding, Laser welding, friction welding, Soldering, brazing or drgl. In the context of installation very simple and with mature Manufacturing process can be processed.

Zeichnungdrawing

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.Based In the drawings, the invention will be described below in more detail.

Es zeigt:It shows:

1 eine Schnittdarstellung durch einen Glühstift zum Einbau im Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine, 1 a sectional view through a glow plug for installation in the cylinder head of an internal combustion engine,

2 eine in den Glühstift eingesetzte Stahlmembran zur Abdichtung eines in die Glühstiftkerze integrierten Drucksensors in vergrößertem Maßstab, 2 a steel diaphragm used in the glow plug for sealing an integrated pressure sensor in the glow plug on an enlarged scale,

3 eine S-förmig ausgestaltete Ausführungsvariante der Stahlmembran und 3 an S-shaped designed variant of the steel membrane and

4 eine in U-Form ausgestaltete Ausführungsvariante der Stahlmembran. 4 a designed in U-shape variant of the steel membrane.

Ausführungsvariantenvariants

Der Darstellung gemäß 1 ist eine Glühstiftkerze in Schnittdarstellung zu entnehmen, in die ein Drucksensor integriert ist.The representation according to 1 a glow plug is shown in sectional view, in which a pressure sensor is integrated.

Eine Glühstiftkerze 10 umfasst einen Kerzenkörper 12, in den ein metallisch oder keramisch ausbildbarer stabförmig konfigurierter Heizkörper 16 aufgenommen ist. Dieser ist im vorderen Bereich des Kerzenkörpers 12 befestigt und von einem Dichtkonus 18 umgeben. Der stabförmig ausgebildete aus metallischem oder keramischem Material herstellbare Heizkörper 16 ragt über den Dichtkonus 18 hinaus und in einen in der Darstellung gemäß Figur nicht dargestellten Brennraum einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine hinein. Zwischen dem Dichtkonus 18 und dem Heizkörper 16 verläuft ein minimaler Ringspalt. Die in den Brennraum hineinragende Stirnseite des aus keramischem oder metallischem Material herstellbaren stabförmigen Heizkörpers 16 ist den entsprechend den Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschinen herrschenden Drücken im Brennraum ausgesetzt.A glow plug 10 includes a candle body 12 , in which a metallic or ceramic ausbildbarer rod-shaped radiator 16 is included. This is in the front area of the candle body 12 attached and from a sealing cone 18 surround. The rod-shaped made of metallic or ceramic material herstellba radiator 16 protrudes above the sealing cone 18 out and into a not shown in the illustration according to FIG combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine. Between the sealing cone 18 and the radiator 16 runs a minimum annular gap. The projecting into the combustion chamber end face of the producible from ceramic or metallic material rod-shaped radiator 16 is exposed to the pressure prevailing in the combustion chamber according to the operating conditions of the internal combustion engines.

Die auf die Stirnseite des Heizkörpers 16 einwirkende Druckkraft – in der Darstellung gemäß 1 angedeutet durch F – wird über den Heizkörper 16 entlang eines Kraftpfades 20 an ein Kraftmesselement 22 übertragen. In der Darstellung gemäß 1 befinden sich zwischen der dem Brennraum abgewandten Stirnseite des Heizkörpers 16 und dem Kraftmesselement 22, d.h. dem Drucksensor stabförmig oder hülsenförmig ausgebildete Übertragungselemente 24. Diese sind jedoch nicht notwendigerweise erforderlich, können jedoch von Fall zu Fall erforderlich sein, wenn aus Gründen der thermischen Beanspruchung das Kraftmesselement 22 weiter entfernt vom Heizkörper 16 untergebracht werden muss und die Wärmeleitung eine bedeutende Rolle spielt. Der Brennraumdruck wird an der Stirnseite des Heizkörpers 16 an diesen übertragen und entweder unmittelbar durch den stabförmig ausgebildeten Heizkörper 16 an das Kraftmesselement 22 oder mittelbar durch Zwischenschaltung der erwähnten Kraftübertragungselemente 24 dem Kraftmesselement 22 aufgegeben. Eine Druckeinwirkung auf die brennraumseitige Stirnseite des Heizkörpers 16 verursacht eine linear-elastische Einfederung der im Kraftpfad 20 befindlichen Bauteile, die im Mikrometerbereich liegt. Dadurch lässt sich ein Kraftimpuls übertragen, der direkt mit dem im Brennraum der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine jeweils herrschenden Druck korreliert.The on the front side of the radiator 16 acting compressive force - in the illustration according to 1 indicated by F - is about the radiator 16 along a force path 20 to a force measuring element 22 transfer. In the illustration according to 1 are located between the combustion chamber facing away from the front side of the radiator 16 and the force measuring element 22 , ie the pressure sensor rod-shaped or sleeve-shaped transmission elements 24 , However, these are not necessarily required, but may be required on a case-by-case basis if, for reasons of thermal stress, the force sensing element 22 further away from the radiator 16 must be accommodated and the heat conduction plays an important role. The combustion chamber pressure is at the front of the radiator 16 transferred to this and either directly by the rod-shaped radiator 16 to the force measuring element 22 or indirectly by interposition of the mentioned power transmission elements 24 the force measuring element 22 given up. A pressure on the combustion chamber side end of the radiator 16 causes a linear-elastic deflection of the force path 20 located components, which lies in the micrometer range. As a result, a force pulse can be transmitted which correlates directly with the pressure prevailing in the combustion chamber of the self-igniting internal combustion engine.

Beidseits des Kraftmesselementes 22, welches den Drucksensor darstellt, sind eine erste Kontaktierung 28.1 sowie eine zweite Kontaktierung 28.2 aufgebracht. Die Kontaktierungen 28.1 bzw. 28.2 können durch Metallisierungen gebildet werden und dienen der Signalerfassung bei Druckbeaufschlagung des Kraftmesselementes 22. Das Kraftmesselement 22 kann sowohl als Druckdose als auch als piezo-elektrisches Sensorelement ausgebildet sein und ist in der Lage bei Beaufschlagung durch eine mechanische Beanspruchung ein elektrisches Signal zu generieren. Eine Erfassungsmöglichkeit des zum Brennraumdruck korrelierenden Signales ist dadurch gegeben, dass das im Kraftpfad 20 angeordnete Kraftmesselement 22 vorgespannt ist und derart im Kerzenkörper 12 fixiert ist, dass es die Kraftimpulse von stabförmig oder hülsenförmig ausgebildeten Heizkörper 16 an seiner in Richtung des Heizkörpers 16 gerichtete Stirnfläche aufnimmt, wozu zum Beispiel die optional vorsehbaren zusätzlichen Kraftübertragungselemente 24 dienen können, die in der Darstellung gemäß 1 stabförmig ausgebildet sind.On both sides of the force measuring element 22 , which represents the pressure sensor, are a first contact 28.1 and a second contact 28.2 applied. The contacts 28.1 respectively. 28.2 can be formed by metallization and serve the signal detection when pressure is applied to the force measuring element 22 , The force measuring element 22 can be designed both as a pressure cell and as a piezo-electric sensor element and is able to generate an electrical signal when subjected to mechanical stress. A detection possibility of the combustion chamber pressure correlating signal is given by the fact that in the force path 20 arranged force measuring element 22 is biased and so in the candle body 12 is fixed, that it is the power pulses of rod-shaped or sleeve-shaped radiator 16 at its in the direction of the radiator 16 directed end face receives, including, for example, the optionally providable additional power transmission elements 24 can serve in the representation according to 1 are formed rod-shaped.

Für den Fall, dass das Kraftmesselement 22 als piezo-elektrisches Sensorelement ausgebildet ist, wird bei einer mechanischen Beanspruchung desselben eine Ladung und somit eine Spannung erzeugt, die wiederum von den Oberflächen des Sensorelementes mittels der erwähnten ersten Kontaktierung 28.1 bzw. mittels der zweiten Kontaktierung 28.2 abgegriffen werden kann. Das derart abgegriffene elektrische Signal wird über Signalleitungen an einer Steckverbindung 34 übertragen, von der es über Zuleitungen zu einem nicht dargestellten Motormanagementsystem der Verbrennungskraftmaschine übertragen werden kann. Dort dient das über die Glühstiftkerze 10 mit integriertem Drucksensor erfasste Signal dazu, eine an die jeweils ablaufende Verbrennung angepasste Kraftstoffmenge zu bestimmen, die entsprechend den Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine in den Brennraum der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine einzuspritzen ist, um einen möglichst geringen Partikelausstoß bei gleichzeitig maximierter Leistung der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine zu erzielen.In the event that the force measuring element 22 is formed as a piezo-electric sensor element, a charge and thus a voltage is generated at a mechanical stress thereof, which in turn from the surfaces of the sensor element by means of said first contact 28.1 or by means of the second contact 28.2 can be tapped. The thus tapped electrical signal is via signal lines to a connector 34 transferred, from which it can be transmitted via leads to an engine management system of the internal combustion engine, not shown. There it serves over the glow plug 10 Signal detected with integrated pressure sensor to determine an adapted to the respective running combustion amount of fuel which is injected according to the operating conditions of the internal combustion engine in the combustion chamber of the self-igniting internal combustion engine in order to achieve the lowest possible particle emissions while maximizing the performance of the self-igniting internal combustion engine.

Falls notwendig und um den erhöhten Bauraumanforderungen gerecht zu werden, können in der Darstellung gemäß 1 die üblicherweise für die dem Heizkörper 16 den Glühstrom zuleitenden Anschlussbahnen 30 auch durch dünnwandige bzw. nachgiebig ausgebildete Drahtglühstromleitungen ersetzt werden.If necessary and to meet the increased space requirements, can in the illustration according to 1 usually for the radiator 16 the glow current feeding connecting tracks 30 be replaced by thin-walled or yielding trained Drahtglühstromleitungen.

Der Abdichtung des Kraftmesselementes 22 dient eine Stahlmembran 36, die in der Ausführungsvariante gemäß 1 zwischen dem Dichtkonus 18 und einer Stirnseite 46 des Kerzenkörpers 12 an einer Einspannstelle 54 angeordnet ist. Das Stützrohr 38 hat die Aufgabe der Befestigung des keramisch oder metallisch ausgebildeten Heizkörpers 16, d.h. der des Glühstiftes. Das dem Brennraum abgewandte Ende des Heizkörpers 16 ragt nur wenig aus dem Stützrohr 38 heraus. Der keramisch oder metallisch ausbildbare Heizkörper 16 wird in das Stützrohr 38 eingelötet. In der Darstellung gemäß 1 liegt das Stützrohr 38 unmittelbar Kraftübertragungselementen 24 gegenüber, die als Hülsen ausgebildet sind. Ein am Stützrohr 38 ausgebildeter Kragen 38.1 dient zur Kraftübertragung auf das Kraftmesselement 22 (vgl. auch Darstellung gemäß 2). Die Mantelfläche des Stützrohrs 38 ist mit Bezugszeichen 38.2 bezeichnet.The sealing of the force measuring element 22 serves a steel membrane 36 , in the embodiment according to 1 between the sealing cone 18 and a front side 46 of the candle body 12 at a clamping point 54 is arranged. The support tube 38 has the task of attaching the ceramic or metallic radiator 16 ie the glow plug. The combustion chamber facing away from the end of the radiator 16 only slightly protrudes from the support tube 38 out. The ceramic or metallic ausbildbare radiator 16 gets into the support tube 38 soldered. In the illustration according to 1 lies the support tube 38 directly transmission elements 24 opposite, which are formed as sleeves. One on the support tube 38 trained collar 38.1 used for power transmission to the force measuring element 22 (See also illustration according to 2 ). The lateral surface of the support tube 38 is with reference numerals 38.2 designated.

Die symmetrisch zur Symmetrieachse 42 ausgebildete Stahlmembran 36 ist in der Darstellung gemäß 1 an einer ersten Anlagefläche 48 mit einer Mantelfläche 56 des stabförmig ausgebildeten Heizkörpers 16 verbunden. Mit einer zweiten Anlagefläche 50 liegt der Außenrand der Stahlmembran 36 an der Stirnseite 46 des Kerzenkörpers 12 der Glühstiftkerze 10 an.The symmetrical to the symmetry axis 42 trained steel membrane 36 is in the illustration according to 1 at a first contact surface 48 with egg ner lateral surface 56 the rod-shaped radiator 16 connected. With a second contact surface 50 lies the outer edge of the steel membrane 36 at the front 46 of the candle body 12 the glow plug 10 at.

Die Stahlmembran 36 befindet sich innerhalb des Kerzenkörpers 12 der Glühstiftkerze 10 hinter dem durch Druckeinwirkung axial bewegbaren Heizkörper 16, der in der Ausführungsvariante gemäß 1 stabförmig ausgebildet ist. Die Stahlmembran 36 dichtet das Kraftmesselement 22, welches hinter dem in axiale Richtung bei Druckeinwirkung bewegbaren Heizkörper 16 angeordnet ist, gegen die Brennraumgase ab. Dazu ist die Stahlmembran 36 vorzugsweise radialsymmetrisch und als federelastisches Element ausgebildet. Die Stahlmembran 36 kann mittels moderner Herstellungsverfahren in unterschiedlichen Geometrieabmessungen gefertigt werden. Die Vorteile der Stahlmembran 36, die bevorzugt aus einem nichtrostenden Stahl gefertigt wird, im Vergleich zu anderen bekannten Dichtungen auf Elastomerbasis, liegen zum Beispiel darin, dass die Stahlmembran 36 eine wesentlich höhere Temperaturbeständigkeit von Tiefsttemperaturen bis zu Temperaturen von 450°C aufweist, sowie ihr eine hohe chemische Beständigkeit gegen fast alle Medien, insbesondere gegen die aggressiven Medien im Brenngas sowie gute mechanische Eigenschaften über den genannten Temperaturbereich innewohnen. Daneben weist die Stahlmembran 36 eine ausgezeichnete Alterungsbeständigkeit auf, so dass auch bei vergleichsweise lang andauernden hohen Prozesstemperaturen ausreichende Standzeiten erreicht werden können.The steel membrane 36 is inside the candle body 12 the glow plug 10 behind the radiator which can be moved axially by the action of pressure 16 , in the embodiment according to 1 is formed rod-shaped. The steel membrane 36 seals the force measuring element 22 , which is behind the movable in the axial direction under pressure radiator 16 is arranged, against the combustion gases. This is the steel membrane 36 preferably radially symmetrical and designed as a resilient element. The steel membrane 36 can be manufactured using modern manufacturing processes in different geometric dimensions. The advantages of the steel membrane 36 , which is preferably made of a stainless steel, in comparison to other known elastomers based seals, for example, that the steel membrane 36 a much higher temperature resistance of cryogenic temperatures up to temperatures of 450 ° C, as well as a high chemical resistance to almost all media, especially against the aggressive media in the fuel gas and good mechanical properties inherent over the temperature range mentioned. Next to it is the steel membrane 36 an excellent aging resistance, so that even with comparatively long-lasting high process temperatures sufficient service life can be achieved.

Die Stahlmembran 36, die in der Darstellung gemäß 1 beispielhaft in die Glühstiftkerze 10 integriert ist, weist einen Außendurchmesser auf, der zwischen 3 und 5 mm liegt. Dies ist insbesondere für die Integration in Glühstiftkerzen 10 zur Abdichtung des dort integrierten Brennraumdrucksensors wichtig, da der verfügbare Bauraum äußerst begrenzt ist. Eine Abdichtung des Kraftmesselementes 22 innerhalb der Glühstiftkerze 10 mittels der Stahlmembran 36 ist trotz sehr geringem Bauraum, geringer Wandstärke und engen Toleranzen fertigungstechnisch realisierbar.The steel membrane 36 , which in the illustration according to 1 as an example in the glow plug 10 is integrated, has an outer diameter which is between 3 and 5 mm. This is especially true for integration in glow plugs 10 important for sealing the combustion chamber pressure sensor integrated there, since the available space is extremely limited. A seal of the force measuring element 22 inside the glow plug 10 by means of the steel membrane 36 is in spite of very small space, low wall thickness and tight tolerances manufacturing technology feasible.

Der Darstellung gemäß 2 ist die Stahlmembran, die zwischen Dichtkonus und Kerzenkörper angeordnet ist, in einem vergrößerten Maßstab entnehmbar.The representation according to 2 the steel diaphragm, which is arranged between the sealing cone and the plug body, can be removed on an enlarged scale.

Die verformte Stahlmembran 36 ist zwischen der Stirnseite 46 des Kerzenkörpers 12 und der gegenüberliegenden Stirnseite des Dichtkonus 18 aufgenommen. Der Dichtkonus 18 umschließt die Mantelfläche 56 des stabförmig ausgebildeten Heizköpers 16, der durch den Anschlussbolzen 30 bestrombar ist. Innerhalb des Dichtkonus' 18 ist ein Hohlraum 52 ausgebildet, durch den sich ein Teil der Stahlmembran 36 erstreckt. An der ersten Anlagefläche 48 ist die verformte Stahlmembran 36 mit der Mantelfläche 56 des stabförmig ausgebildeten Heizkörpers 16 verbunden. An der zweiten Anlagefläche 50 ist der radial außenliegende Bereich der Stahlmembran 36 mit der Stirnseite 46 des Kerzenkörpers 12 verbunden. Die genannten Verbindungen können aufgrund des Werkstoffes, nämlich Stahl, aus dem die Stahlmembran 36 beschaffen ist, in fertigungstechnisch einfacher Weise durch ein stoffschlüssiges Fügeverfahren, wie zum Beispiel Schweißen, hier insbesondere Laserschweißen, durch Löten oder durch Hartlöten hergestellt werden.The deformed steel membrane 36 is between the front side 46 of the candle body 12 and the opposite end of the sealing cone 18 added. The sealing cone 18 encloses the lateral surface 56 the rod-shaped Heizköpers 16 passing through the connecting bolt 30 is currentable. Inside the sealing cone 18 is a cavity 52 formed, through which a part of the steel diaphragm 36 extends. At the first contact surface 48 is the deformed steel membrane 36 with the lateral surface 56 the rod-shaped radiator 16 connected. At the second contact surface 50 is the radially outer area of the steel membrane 36 with the front side 46 of the candle body 12 connected. The compounds mentioned may be due to the material, namely steel, from which the steel membrane 36 is manufactured in a simple manufacturing technology by a cohesive joining method, such as welding, in particular laser welding, by soldering or by brazing.

Die Signalübertragungsleitungen, mit welchen das Kraftmesselement 22 kontaktiert ist, sind vom Glühstrom, d.h. dem Strom, der dem metallischen oder keramischen Heizkörper 16 zugeführt wird, zu isolieren. Daher ist ein Kontakt der Kontaktierungen 28.1, 28.2 des Kraftmesselementes 22 mit einem Anschlussbolzen 30 bzw. unmittelbar mit dem Heizkörper 16 zu unterbinden. Dazu werden die Kraftübertragungselemente 24 aus einem isolierenden Werkstoff wie zum Beispiel Isolationskeramik hergestellt. Falls das Kraftmesselement 22 unmittelbar hinter dem keramischen oder metallischen Heizkörper 16 angeordnet werden soll, sollte anstelle keramischer Kraftübertragungselemente 24 – wie dargestellt – zumindest eine Isolationsscheibe eingesetzt werden. Position 30 in der Darstellung gemäß 2 zeigt den Anschlussbolzen 30, der zur elektrischen Kontaktierung des Heizkörpers 16, sei er aus keramischem oder metallischem Material beschaffen, dient.The signal transmission lines, with which the force measuring element 22 are from the glow current, ie the current, the metallic or ceramic radiator 16 is fed to isolate. Therefore, a contact of the contacts 28.1 . 28.2 of the force measuring element 22 with a connecting bolt 30 or directly with the radiator 16 to prevent. These are the power transmission elements 24 made of an insulating material such as insulating ceramic. If the force measuring element 22 immediately behind the ceramic or metallic radiator 16 should be arranged, instead of ceramic power transmission elements 24 - As shown - at least one insulation disc can be used. position 30 in the illustration according to 2 shows the connection bolt 30 , for electrical contacting of the radiator 16 , whether made of ceramic or metallic material, serves.

Gemäß des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens wird eine vorzugsweise ringförmig ausgebildete Stahlmembran 36 auf den Umfang ihres Innendurchmessers zum Beispiel mit der Mantelfläche 56 des stabförmig ausgebildeten Heizkörpers 16 verbunden. Der stabförmig ausgebildete Heizkörper 16 kann sowohl aus Metall als auch aus Keramik gefertigt werden. Der stabförmig ausgebildete Heizkörper 16 kann auch in dem Stützrohr 38, welches aus Stahl gefertigt werden kann, aufgenommen sein. Eine weitere Fixierung der vorzugsweise ringförmig ausgebildeten Stahlmembran 36 erfolgt auf dem Umfang des Außendurchmessers mit dem Kerzenkörper 12 an einer Einspannstelle 54. Diese weitere Fixierung kann zum Beispiel als eine stoffschlüssige Verbindung auf dem Wege des Schweißens, insbesondere des Laserschweißens hergestellt werden. Der stabförmig ausgebildete Heizkörper 16 und das Stützrohr 38 befinden sich direkt innerhalb des Kraftpfades 20 und sind bei Beaufschlagung des Brennraumes der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine mit einem Druck, eben diesem Druck ausgesetzt. Sowohl der stabförmig ausgebildete Heizkörper 16 als auch das Stützrohr 38 fungieren als Kraftübertragungselemente des Druckes aus dem Brennraum der selbstzündenden Kraftmaschine zum Kraftmesselement 22, welches im Inneren der Glühstiftkerze 10 angeordnet ist. Die Stahlmembran 36 wird bevorzugt mit dem Stützrohr 38 bewegungsgekoppelt, d.h. die Stahlmembran 36 folgt den Axialbewegungen des Stützrohrs 38. Durch das dimensionierungsgemäß der Stahlmembran 36 innewohnende Rückstellmoment, wird der stabförmig ausbildbare Heizkörper 16 nach jedem Druckimpuls in seine ursprüngliche Lage zurückbewegt. Die dazu erforderliche Verbindung zwischen der Stahlmembran 36 und dem Stützrohr 38 kann insbesondere auf dem Wege des Laserschweißens hergestellt werden.According to the idea underlying the invention is a preferably annular steel diaphragm 36 on the circumference of its inner diameter, for example, with the lateral surface 56 the rod-shaped radiator 16 connected. The rod-shaped radiator 16 can be made of metal as well as ceramic. The rod-shaped radiator 16 can also in the support tube 38 , which can be made of steel, be included. Another fixation of the preferably ring-shaped steel membrane 36 takes place on the circumference of the outer diameter with the candle body 12 at a clamping point 54 , This further fixation can be produced, for example, as a cohesive connection by means of welding, in particular laser welding. The rod-shaped radiator 16 and the support tube 38 are located directly within the force path 20 and are exposed to the combustion chamber of the self-igniting internal combustion engine with a pressure, just this pressure. Both the rod-shaped radiator by 16 as well as the support tube 38 act as force transmission elements of the pressure from the combustion chamber of the self-igniting engine to the force measuring element 22 which is inside the glow plug 10 is arranged. The steel membrane 36 is preferred with the support tube 38 motion coupled, ie the steel diaphragm 36 follows the axial movements of the support tube 38 , By dimensioning according to the steel membrane 36 inherent restoring moment, is the rod-shaped radiator 16 moved back to its original position after each pressure pulse. The required connection between the steel membrane 36 and the support tube 38 can be prepared in particular by way of laser welding.

Die durch die Stahlmembran 36 erzielbare Abdichtung der Glühstiftkerze 10 mit integriertem Drucksensor gegen die Einflüsse der im Brennraum der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine vorherrschenden Medien, wie zum Beispiel hohe Drücke, Partikel, Korrosionsbeanspruchung kann zum Beispiel durch die Anordnung der Stahlmembran 36 zwischen dem Dichtkonus 18 und einer Gewindehülse, die an einem zweiteilig ausbildbaren Kerzenkörper 12 ausgebildet werden kann, realisiert werden. Die geteilte Gehäuseausführung des Kerzenkörpers 12 ist insbesondere für die Montage der Glühstiftkerze 10 sehr vorteilhaft. Wird eine Verbindung zwischen der Stahlmembran 36 und dem Dichtkonus 18 bzw. mit einer am Kerzenkörper 12 ausgebildeten Gewindehülse geschaffen, kann dies ebenfalls bevorzugt mittels des Laserschweißens erfolgen.The through the steel membrane 36 achievable sealing of the glow plug 10 with integrated pressure sensor against the influences of prevailing in the combustion chamber of the self-igniting internal combustion engine media, such as high pressures, particles, corrosion stress can, for example, by the arrangement of the steel membrane 36 between the sealing cone 18 and a threaded sleeve, which on a two-part formable plug body 12 can be realized realized. The split housing design of the candle body 12 is especially for the assembly of the glow plug 10 very advantageous. Will connect between the steel diaphragm 36 and the sealing cone 18 or with one on the candle body 12 created threaded sleeve, this can also be done preferably by means of laser welding.

Die Empfindlichkeit sowie der Druckbereich des in die Glühstiftkerze 10 integrierten Drucksensors, d.h. Kraftmesselement 22, gegebenenfalls Kraftübertragungselement 24 sowie stabförmig ausgebildete Heizkörper 16, wird durch die Federelastizität der Stahlmembran 36 bestimmt. Die jeweils gewünschte Federelastizität kann durch die Geometrie der Stahlmembran 36 sowie deren Materialdicke gezielt eingestellt werden. Zur Messung kleiner Drücke im Brennraum der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine sollte die Stahlmembran 36 durch eine entsprechende Formgebung vergleichsweise weich gestaltet werden. Für einen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit hohen Spitzendrücken ist es vorteilhaft, die Stahlmembran 36 aus einem hochfesten Werkstoff anzufertigen. Dies hängt ab vom Einsatzzweck der jeweiligen selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine. Da die Membranwandstärken der Stahlmembran 36 in der Regel sehr gering ausgelegt sind, ist bei deren Herstellung zu berücksichtigen, dass sich toleranzbedingt vergleichsweise starke Schwankungen der Materialstärke der Stahlmembran 36 einstellen können, wodurch die Empfindlichkeit der Drucksensoren starken Streuungen unterworfen ist. Die fertigungsbe dingt auftretenden Toleranzen können durch die Auswahl eines geeigneten Herstellungsverfahrens gezielt reduziert werden.The sensitivity as well as the pressure range of the glow plug 10 integrated pressure sensor, ie force measuring element 22 , optionally power transmission element 24 and rod-shaped radiator 16 , is due to the resilience of the steel diaphragm 36 certainly. The respectively desired spring elasticity can be determined by the geometry of the steel membrane 36 and their material thickness can be set specifically. For measuring small pressures in the combustion chamber of the self-igniting internal combustion engine, the steel diaphragm 36 be designed comparatively soft by a corresponding shaping. For operation of the internal combustion engine with high peak pressures, it is advantageous to use the steel diaphragm 36 made of a high-strength material. This depends on the intended use of the respective self-igniting internal combustion engine. Since the membrane wall thicknesses of the steel membrane 36 usually designed to be very low, is to be considered in their preparation that due to tolerances comparatively strong fluctuations in the material thickness of the steel membrane 36 can adjust, whereby the sensitivity of the pressure sensors is subject to strong variations. The manufacturing tolerances occurring tolerances can be selectively reduced by selecting a suitable manufacturing process.

Kleine Herstellungstoleranzen ergeben sich insbesondere dann, wenn ein Zerspanverfahren, zum Beispiel Drehen, Schleifen und drgl. eingesetzt wird. Bei Umformverfahren, wie zum Beispiel Kaltfließpressen oder Tiefziehen sind vergleichsweise geringe Herstellungstoleranzen erreichbar. Die Federungscharakteristik der Stahlmembran 36 kann durch ein entsprechendes Design gezielt beeinflusst werden. Im einfachsten Fall kann die Membran als ein Ring oder L-förmig ausgebildet werden, wie die Stahlmembran 36, die den 1 und in vergrößertem Maßstab der 2 zu entnehmen ist. Es lassen sich anstelle eines Ringes auch andere, insbesondere abgestufte Ringgeometrien der Stahlmembran 36 herstellen. Die Federungseigenschaften der Stahlmembran 36 hängen im Wesentlichen von deren Formgebung, dem eingesetzten Material, der Elastizität sowie der Dimensionierung der Stahlmembran 36 ab.Small manufacturing tolerances arise in particular when a machining method, for example, turning, grinding and the like is used. In forming processes, such as cold extrusion or deep drawing comparatively low manufacturing tolerances can be achieved. The suspension characteristic of the steel diaphragm 36 can be specifically influenced by a corresponding design. In the simplest case, the membrane may be formed as a ring or L-shaped, such as the steel membrane 36 that the 1 and on an enlarged scale the 2 can be seen. It can be used instead of a ring and other, in particular stepped ring geometries of the steel membrane 36 produce. The suspension characteristics of the steel diaphragm 36 depend essentially on their shape, the material used, the elasticity and the dimensioning of the steel membrane 36 from.

Wie den in 3 und 4 dargestellten Ausführungsvarianten entnommen werden kann, kann die Stahlmembran für die Glühstiftkerze 10 mit integriertem Drucksensor auch in S-Form oder in U-Form ausgeführt werden. Anstelle der S-Form oder der U-Form ist auch eine L-förmige Ausbildung der Stahlmembran 36 für eine Glühstiftkerze möglich, wobei durchaus auch andere Membrangeometrien möglich sind.Like the in 3 and 4 illustrated embodiments can be removed, the steel membrane for the glow plug 10 with integrated pressure sensor also in S-shape or in U-shape. Instead of the S-shape or the U-shape is also an L-shaped design of the steel membrane 36 for a glow plug possible, although quite other membrane geometries are possible.

Der Darstellung gemäß 3 ist eine in S-Form gestaltete Stahlmembran zu entnehmen, die zwischen dem Dichtkonus und dem Kerzenkörper angeordnet ist.The representation according to 3 is to remove a designed in S-shape steel membrane, which is arranged between the sealing cone and the plug body.

Der Darstellung gemäß 3 ist zu entnehmen, dass die in S-Form 64 beschaffene Stahlmembran 36 an der Einspannstelle 54 zwischen dem Kerzenkörper 12 und dem Dichtkonus 18 aufgenommen ist. Die in S-Form 64 beschaffene Stahlmembran 36 ist an einer ersten Verbindungsstelle 58 mit der Mantelfläche 56 des stabförmig ausgebildeten Heizkörpers 16 verbunden. Ferner ist die Stahlmembran 36 an einer zweiten Verbindungsstelle 62 mit dem Dichtkonus 18, zum Beispiel durch eine stoffschlüssige Schweißverbindung verbunden. Die Stahlmembran 36 weist in axiale Richtung gesehen etwa mittig eine Ringfläche 60 auf. Die Ringfläche 60 teilt die Stahlmembran 36 in axiale Richtung gesehen in einen Bereich, der in einer ersten Axiallänge 70 ausgebildet ist und in einen Bereich, der in einer zweiten Axiallänge 72 ausgeführt ist. Die Stahlmembran 36 in S-Form 64 ist im Wesentlichen in einem Hohlraum 52 aufgenommen, der durch den Dichtkonus 18 begrenzt ist. Mit Bezugszeichen 38 ist das Stützrohr bezeichnet, welches den stabförmig ausgebildeten Heizkörper 16 umschließt.The representation according to 3 it can be seen that in S-form 64 procured steel membrane 36 at the clamping point 54 between the candle body 12 and the sealing cone 18 is included. The in S-shape 64 procured steel membrane 36 is at a first junction 58 with the lateral surface 56 the rod-shaped radiator 16 connected. Further, the steel membrane 36 at a second connection point 62 with the sealing cone 18 , For example, connected by a cohesive weld. The steel membrane 36 has in the axial direction approximately centrally an annular surface 60 on. The ring surface 60 divides the steel membrane 36 seen in the axial direction in a region which is in a first axial length 70 is formed and in an area that is in a second axial length 72 is executed. The steel membrane 36 in S-shape 64 is essentially in a cavity 52 taken up by the sealing cone 18 is limited. With reference number 38 is called the support tube, which is the rod-shaped radiator 16 encloses.

In Bezug auf die Steifigkeit der drei Formen, sei es U-förmig, sei es L-förmig oder sei es S-förmig, sind diese bezüglich einer Relativverschiebung ihrer Fixpunkte in axialer und radialer Richtung in erster Näherung gleichwertig. In fertigungstechnischer Hinsicht bietet die L-förmige Ausbildung der Stahlmembran 36 Vorteile, da nur ein einziger rechter Winkel auszubilden ist. Ein erheblicher Vorteil der U-Form liegt in dem Umstand begründet, dass beide Fixpunkte eine identische axiale Position haben. Eine lokale Übertemperatur der Stahlmembran 36 führt somit nicht zu einer nennenswerten axialen Relativbewegung der Fixpunkte. Die U-Form zeichnet sich darüber hinaus dadurch aus, dass sie einen geringen axialen Bauraum benötigt. Zwischen der durch Bezugszeichen 54 gekennzeichneten Einspannstelle ist zwischen der Stirnseite 46 des Kerzenkörpers 12 und der diese gegenüberliegenden Stirnseite des Dichtkonus 18 ebenfalls eine stoffschlüssige Verbindung ausbildbar.With regard to the rigidity of the three shapes, be it U-shaped, be it L-shaped or S-shaped, they are equivalent in a first approximation to a relative displacement of their fixed points in the axial and radial directions. In terms of manufacturing technology, the L-shaped design of the steel membrane 36 Advantages, since only a single right angle is to be formed. A significant advantage of the U-shape is due to the fact that both fixed points have an identical axial position. A local overtemperature of the steel membrane 36 thus does not lead to a significant axial relative movement of the fixed points. The U-shape is also characterized by the fact that it requires a small axial space. Between the by reference 54 characterized clamping point is between the front side 46 of the candle body 12 and this opposite end face of the sealing cone 18 likewise a cohesive connection can be formed.

Der Darstellung gemäß 4 ist eine in U-Form ausgebildete Stahlmembran zu entnehmen, die zwischen dem Dichtkonus 18 und dem Kerzenkörper der Glühstiftkerze angeordnet ist.The representation according to 4 is to be taken in a U-shaped steel membrane, between the sealing cone 18 and the plug body of the glow plug is arranged.

Die Stahlmembran 36, die gemäß der Darstellung in 4 in U-Form 66 ausgeführt ist, ist an einer ersten Verbindungsstelle 58 zum Beispiel stoffschlüssig mit der Mantelfläche 56 des stabförmig ausgebildeten Heizkörpers 16 verbunden. Der stabförmig ausgebildete Heizkörper 16, der aus einem metallischen oder auch aus einem keramischen Material hergestellt sein kann, ist von dem Stützrohr 38 umschlossen. Die in U-Form 66 ausgebildete Stahlmembran 36 kann einerseits an der Einspannstelle 54 mit einer der Stirnseite der einander kontaktierenden Bauteile Ringkonus 18 und Kerzenkörper 12 verbunden werden und andererseits an der ersten Verbindungsstelle 58 stoffschlüssig an der Mantelfläche 56 des stabförmig ausgebildeten Heizkörpers 16 aufgenommen sein. Mit Bezugszeichen 74 ist die Länge der Stahlmembran 36 in axiale Richtung bezeichnet.The steel membrane 36 , as shown in 4 in U-shape 66 is executed, is at a first connection point 58 For example, cohesively with the lateral surface 56 the rod-shaped radiator 16 connected. The rod-shaped radiator 16 , which may be made of a metallic or of a ceramic material, is of the support tube 38 enclosed. The in U-shape 66 trained steel membrane 36 on the one hand at the clamping point 54 with one of the front side of the contacting components ring cone 18 and candle body 12 and on the other hand at the first connection point 58 cohesively on the lateral surface 56 the rod-shaped radiator 16 be included. With reference number 74 is the length of the steel membrane 36 referred to in the axial direction.

Den in 3 und 4 dargestellten Ausführungsvarianten der Stahlmembran 36 wohnt aufgrund der Geometrie, sei es durch die U-Form 66, sei es durch die S-Form 64, insbesondere durch die Ringfläche 60 eine von der Geometrie und der gewählten Materialdicke abhängige Elastizität inne. Je nachdem wie hoch der Materialanteil ist, der zwischen den einzelnen vorzugsweise stoffschlüssig ausgebildeten Verbindungsstellen 58, 62 (3) bzw. 54, 58 (vgl. 4) ist, stellt sich ein Maß an Verformbarkeit ein, welches die Federelastizität des Bauteiles Stahlmembran 36 entscheidend beeinflusst.The in 3 and 4 illustrated embodiments of the steel membrane 36 lives because of the geometry, be it through the U-shape 66 be it through the S-shape 64 , in particular through the annular surface 60 a dependent on the geometry and the selected material thickness elasticity held. Depending on how high the material content is that between the individual preferably cohesively formed connection points 58 . 62 ( 3 ) respectively. 54 . 58 (see. 4 ), sets a degree of deformability, which is the spring elasticity of the component steel membrane 36 decisively influenced.

1010: Glühstiftkerzeglow plug
1212: Kerzenkörperplug body
1414
1616: Heizkörper (Stabform)Radiator (rod shape)
1818: Dichtkonussealing cone
2020: Kraftpfadforce path
2222: Kraftmesselement (Druckmesselement)Force measuring element (Pressure sensing member)
2424: KraftübertragungselementPower transmission element
2626
28.128.1: erste Kontaktierung (Metallisierung)first Contacting (metallization)
28.228.2: zweite Kontaktierung (Metallisierung)second Contacting (metallization)
3030: Anschlussbolzenconnecting bolt
3232: Zuleitungenleads
3434: Steckverbindungconnector
3636: Stahlmembransteel membrane
3838: Stützrohrsupport tube
38.138.1: Kragen des Stützrohrs 38 Collar of the support tube 38
38.238.2: Mantelfläche Stützrohr 38 Lateral surface supporting tube 38
4040
4242: Symmetrieachseaxis of symmetry
4444
4646: GehäusestirnseitenFaces of the housing
4848: erste Anlagefläche Stahlmembran 36 first contact surface steel diaphragm 36
5050: zweite Anlagefläche Stahlmembran 36 second contact surface steel diaphragm 36
5252: Hohlraumcavity
5454: Einspannstelle Stahlmembran 36 Clamping steel diaphragm 36
5656: Mantelfläche Heizkörper 16 Lateral surface radiator 16
5858: erste Verbindungsstellefirst junction
6060: Ringflächering surface
6262: zweite Verbindungsstellesecond junction
6464: S-FormS-shape
6666: U-FormU-shape
7070: erste Axiallänge first axial length
7272: zweite Axiallängesecond axial length
7474: Axiallängeaxial length

Claims

Device for measuring the pressure in the combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine with a cylinder head component (in 10 ) integrated pressure sensor ( 16 . 22 . 24 ) with a rod-shaped radiator ( 16 ) inside the cylinder head component ( 10 is movably received, characterized in that the rod-shaped radiator ( 16 ) a radially symmetric steel diaphragm ( 36 ), which is a force measuring element ( 22 ) of the combustion chamber pressure sensor ( 16 . 22 . 24 ) shields against the combustion gases and one of the geometry ( 64 . 66 ) has dependent spring elasticity.

Device according to claim 1, characterized in that the steel membrane ( 36 ) between a sealing cone ( 18 ) and a candle body ( 12 ) is arranged and at at least one connection point ( 48 . 50 . 54 . 58 . 62 ) with the sealing cone ( 18 ), or the rod-shaped radiator ( 16 ) or with the candle body ( 12 ) connected is.

Device according to claim 2, characterized in that the connection points ( 48 . 50 . 54 . 58 . 62 ) are designed as cohesive connections.

Device according to claim 1, characterized in that between the rod-shaped radiator ( 16 ) and the force measuring element ( 22 ) at least one force transmission element ( 24 ) is arranged.

Device according to claim 1, characterized in that the force measuring element ( 22 ) two contacts ( 28.1 . 28.2 ) associated with deformation of the force measuring element ( 22 ) pick up an electrical signal due to mechanical stress.

Device according to claim 1, characterized in that the steel membrane ( 36 ) is formed in a ring shape or L-shaped.

Device according to claim 1, characterized in that the steel membrane ( 36 ) in S-form ( 64 ) is trained.

Steel membrane according to claim 1, characterized in that the steel membrane ( 36 ) in U-shape ( 66 ) is trained.

Device according to claim 2, characterized in that the steel membrane ( 36 ) at a first connection point ( 48 . 58 ) cohesively with the lateral surface ( 56 ) of the radiator ( 16 ) connected is.

Device according to claim 2, characterized in that the steel membrane ( 36 ) at a second connection point ( 62 ) with the sealing cone ( 18 ) is integrally connected.

Device according to claim 2, characterized in that the steel membrane ( 36 ) at the clamping point ( 54 ) cohesively with the sealing cone ( 18 ) and / or the candle body ( 12 ) connected is.

Device according to claim 2, characterized in that the steel membrane ( 36 ) substantially in a cavity ( 52 ) within the sealing cone ( 18 ) is recorded.

Device according to claim 7, characterized in that the steel membrane ( 36 ) in S-form ( 64 ) an annular surface ( 60 ) perpendicular to the force path ( 20 ) is oriented.