Title:
Glühstiftkerze mit integriertem Druckmesselement
Kind Code:
A1


Abstract:

Insbesondere zur brennraumdrucksignalbasierten Motorregelung ist eine zuverlässige und gleichzeitig kostengünstige Möglichkeit zum Erfassen eines Brennraumdrucks in selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen erforderlich. Es wird daher eine Glühstiftkerze (110) vorgeschlagen, welche ein Glühstiftmodul (112) und ein mit dem Glühstiftmodul (112) verbundenes Druckmessmodul (114) aufweist. Das Glühstiftmodul (112) weist einen Heizkörper (124) und ein Kerzengehäuse (118) auf. Das Druckmessmodul (114) wiest mindestens ein Kraftmesselement (132) auf, welches in das Druckmessmodul (114) integriert ist. Das mindestens eine Kraftmesselement (132) ist ausgestaltet, um ein elektrisches Signal in Abhängigkeit von einer Kraft (130) zu erzeugen. Das mindestens eine Kraftmesselement (132) ist dabei im montierten Zustand der Glühstiftkerze (110) derart mit dem Heizkörper (124) verbunden, dass über den Heizkörper (124) eine Kraft (130) auf das mindestens eine Kraftmesselement (132) übertragbar ist.




Inventors:
Kern, Christoph (Aspach, 71546, DE)
Schott, Steffen (Schwieberdingen, 71701, DE)
Saltikov, Pavlo (Stuttgart, 70565, DE)
Application Number:
DE102005016463A
Publication Date:
10/12/2006
Filing Date:
04/11/2005
Assignee:
Robert Bosch GmbH (Stuttgart, 70469, DE)
International Classes:



Claims:
1. Glühstiftkerze (110) für eine selbstzündende Verbrennungskraftmaschine, aufweisend ein erstes, einen Heizkörper (124) und ein Kerzengehäuse (118) beinhaltendes Modul (112) sowie ein Druckmessmodul (114), wobei sich das Druckmessmodul (114) auf einer dem Heizkörper (124) abgewandten Seite an das erste Modul (112) anschließt, wobei mindestens ein Kraftmesselement (132) in das Druckmessmodul (114) integriert ist, wobei das mindestens eine Kraftmesselement (132) ausgestaltet ist, um ein elektrisches Signal in Abhängigkeit von einer Kraft (130) zu erzeugen, wobei das mindestens eine Kraftmesselement (132) derart mit dem Heizkörper (124) verbunden ist, dass über den Heizkörper (124) eine Kraft (130) auf das mindestens eine Kraftmesselement (132) übertragbar ist.

2. Glühstiftkerze (110) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kraftmesselement (132) mindestens eines der folgenden Bauelemente aufweist: ein piezoelektrisches Kraftmesselement (132 ), ein piezoresistives Kraftmesselement (132), ein kapazitives Kraftmesselement (132), ein induktives Kraftmesselement (132) und/oder ein Kraftmesselement (132) mit Dehnungsmessstreifen (DMS).

3. Glühstiftkerze (110) gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kerzengehäuse (118) und das Druckmessmodul (114) stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind.

4. Glühstiftkerze (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein zusätzliches Kraftübertragungselement (142), wobei mittels des mindestens einen Kraftübertragungselement (142) eine Kraft (130) von dem Heizkörper (124) auf das mindestens eine Kraftmesselement (132) übertragbar ist.

5. Glühstiftkerze (110) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kraftübertragungselement (142) einen Kraftübertragungsstößel (142) aufweist.

6. Glühstiftkerze (110) gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kraftmesselement (132) mindestens eine sich senkrecht zu einer Achse der Glühstiftkerze (110) erstreckende Aktorfläche (134) aufweist, wobei das mindestens eine Kraftmesselement (132) radial an einem Gehäuse (140) des Druckmessmoduls (114) befestigt ist und wobei mittels des mindestens einen Kraftübertragungselements (142) in axialer Richtung direkt oder indirekt eine Kraft (130) auf die mindestens eine Aktorfläche (134) ausübbar ist.

7. Glühstiftkerze (110) gemäß einem der drei vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine Membran (136) zwischen dem mindestens einen Kraftübertragungselement (142) und dem mindestens einen Kraftmesselement (132), wobei die mindestens eine Membran (136) vorzugsweise in das mindestens eine Kraftmesselement (132) integriert ist.

8. Glühstiftkerze (110) gemäß einem der vier vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein in dem Kerzengehäuse (118) aufgenommenes Schwingungsdämpfungselement (146), wobei das mindestens eine Schwingungsdämpfungselement (146) mindestens einen Hohlraum zwischen dem mindestens einen Kraftübertragungselement (142) und dem Kerzengehäuse (118) ganz oder teilweise ausfüllt.

9. Glühstiftkerze (110) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Schwingungsdämpfungselement (146) mindestens ein Harz (146) aufweist.

10. Glüshtiftkerze gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine Trennwand (116) zwischen dem Kerzengehäuse (118) und dem Druckmessmodul (114), wobei die mindestens eine Trennwand (116) mindestens eine Kraftübertragungsöffnung (144) aufweist.

11. Verfahren zum Herstellen einer Glühstiftkerze (110) für eine selbstzündende Verbrennungskraftmaschine mit folgenden Schritten:
a) ein erstes Modul (112), aufweisend einen Heizkörper (124) und ein Kerzengehäuse (118), wird montiert, wobei der Heizkörper (124) mit dem Kerzengehäuse (118) verbunden wird;
b) ein Druckmessmodul (114), aufweisend mindestens ein Kraftmesselement (132), wird montiert, wobei das mindestens eine Kraftmesselement (132) ausgestaltet ist, um ein elektrisches Signal in Abhängigkeit von einer Kraft (130) zu erzeugen; und
c) das Druckmessmodul (114) wird derart mit dem ersten Modul (112) verbunden, dass über den Heizkörper (124) eine Kraft (130) auf das mindestens eine Kraftmesselement (132) übertragbar ist.

Description:

Die Erfindung betrifft eine Glühstiftkerze mit integriertem Druckmesselement sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Glühstiftkerze. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Glühstiftkerze, welche neben einem Heizkörper und einem Kerzengehäuse ein Druckmessmodul mit mindestens einem Kraftmesselement aufweist.

Im Zuge der stetigen Verschärfung der gesetzlichen Abgasvorschriften, insbesondere für Dieselmotoren, verschärfen sich die Anforderungen an eine verringerte Schadstoffemission von selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen. Moderne Motormanagementsysteme sollen einen niedrigen Kraftstoffverbrauch gewährleisten und gleichzeitig eine hohe Lebensdauer aufweisen.

Eine Verbrennungsoptimierung im Brennraum eines Dieselmotors lässt sich insbesondere durch den Einsatz einer geregelten Einspritzung von Kraftstoff erzielen. Diese geregelte Einspritzung kann insbesondere gesteuert werden durch elektronische Motorsteuerungsgeräte, welche sich bereits in modernen Kraftfahrzeugen etabliert haben. Die erfolgreiche Ausführung einer brennraumdrucksignalbasierten Motorregelung (combustion signal based control system, CSC) hängt jedoch von der Verfügbarkeit produktionstauglicher Drucksensoren ab, welche hohen Anforderungen bezüglich Preis, Zuverlässigkeit, Genauigkeit und Bauraum genügen müssen.

Derzeit sind Messvorrichtungen weit verbreitet, welche so genannte „Stand-Alone"-Sensoren aufweisen. Für deren Einsatz muss eine separate Bohrung in der Zylinderkopfwand vorgesehen werden, was einen zusätzlichen Montageaufwand bedeutet. Daneben benötigen Stand-Alone Sensoren zusätzliche Bohrungen im Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine, was insbesondere bei Vierventilmotoren heutiger Bauweise aufgrund der sehr beengten Platzverhältnisse erhebliche Probleme aufwirft. Weiterhin ist in der Regel der Preis derartiger Systeme vergleichsweise hoch, und die Lebensdauer derartiger Systeme ist, zumeist bedingt durch die hohen Betriebstemperaturen, deutlich kürzer als eine typische Fahrzeuglebensdauer.

Dementsprechend gibt es im Stand der Technik Ansätze, Brennraumdrucksensoren in bereits existierende Komponenten des Zylinderkopfes zu integrieren. Ein Beispiel einer derartigen Integration sind Zündkerzen mit integriertem piezoelektrischem Kraftmesselement, welche beispielsweise aus DE 694 05 788 T2 bekannt sind. Diese Druckschrift offenbart eine Zündkerze mit eingebautem Drucksensor, wobei der Drucksensor mindestens einen Druckeinführungskanal aufweist, der die Verbrennungskammer eines zugehörigen Zylinders des Verbrennungsmotors mit dem Drucksensor verbindet.

Eine derartige Sensorintegration in bereits existierende Komponenten des Zylinderkopfs bringt einen deutlichen Preisvorteil mit sich und macht auch einen Großserieneinsatz wirtschaftlich möglich. Bei derartigen Systemen entfällt die Notwendigkeit des direkten Zugriffs zum Brennraum. Andererseits hängt die Signalgüte derartiger Brennraumdrucksensoren stark vom Kraftverlauf im gesamten mechanischen Verbund ab und genügt in der Regel den gestellten Anforderungen nicht.

Aus DE 196 80 912 C2 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Detektieren des Zylinderdrucks in einem Dieselmotor bekannt. Die Vorrichtung weist einen Drucksensor, einen Heizabschnitt einer Glühkerze, welcher im Innenraum eines Zylinders des Dieselmotors aufgenommen ist und durch den Zylinderdruck beaufschlagbar ist sowie ein Fixierglied zum Fixieren des Heizabschnitts in einem Körper der Glühkerze auf. Dabei ist der Drucksensor zwischen dem Heizabschnitt und dem Fixierglied der Glühkerze angeordnet. Über den Heizabschnitt wird der Zylinderdruck auf den Drucksensor übertragen.

Die in DE 196 80 912 C2 offenbarte Vorrichtung weist jedoch insbesondere den Nachteil auf, dass der Drucksensor unmittelbar mit dem Heizabschnitt in Verbindung steht und somit hohen Temperaturbelastungen und Temperaturschwankungen ausgesetzt ist. Weiterhin ist eine Montage der in der DE 196 80 912 C2 beschriebenen Vorrichtung aufwendig, da zunächst der Heizabschnitt in den Körper der Glühkerze eingebracht werden muss, wonach anschließend der Drucksensor zentrisch auf dem Heizabschnitt positioniert werden muss, um eine einwandfreie Funktionalität der Vorrichtung zu gewährleisten. Anschließend muss der Drucksensor auf der vom Zylinder abgewandten Seite der Vorrichtung mittels der Fixiervorrichtung fixiert werden, was wiederum das Risiko einer Deplatzierung des Drucksensors beinhaltet. Ein Testen der Funktionalität des Drucksensors ist erst im vollständig montierten Zustand der Glühkerze möglich.

Aus DE 102 18 544 A1 ist eine Glühkerze mit eingebautem Verbrennungsdrucksensor bekannt. Die Glühkerze weist ein Gehäuse mit einem Verbrennungsdrucksensor auf, welcher um einen Kern herum konzentrisch angeordnet und durch den Kern vorgespannt ist. Der Verbrennungsdruck in einem Motor wird über den Kern als Kraft übertragen, wodurch die über den Kern auf den Drucksensor ausgeübte Kraft auf den Drucksensor vermindert wird. Der Verbrennungsdruck wird also in eine Verminderung einer Vorlast auf den Drucksensor umgesetzt und kann mittels eines elektrischen Signals des Drucksensors somit erfasst werden.

Die in DE 102 18 544 dargestellte Anordnung weist jedoch den Nachteil einer hohen Teileanzahl auf. Weiterhin kann die Verbindung zwischen dem Kern und dem um diesen Kern herum konzentrisch angeordneten Drucksensor bei der Montage Schwierigkeiten bereiten, da es zu Verspannungen zwischen dem Kern und dem Drucksensor kommen kann. Bauteiltoleranzen können sich hierbei kritisch bemerkbar machen. Weiterhin ist auch der in der DE 102 18 544 A1 dargestellte Aufbau erst im vollständig montierten Zustand testbar, so dass erst nach einer vollständigen Montage eventuelle Fehler erkannt werden können.

Vorteile der Erfindung

Es wird daher eine Glühstiftkerze mit integriertem Druckmesselement sowie ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Glühstiftkerze vorgeschlagen, welches die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Glühstiftkerzen mit integriertem Druckmesselement vermeiden.

Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Glühstiftkerze aus zwei separaten Modulen zusammenzusetzen. Die Glühstiftkerze weist einen Heizkörper und ein Kerzengehäuse auf, welche Bestandteile eines ersten Moduls der Glühstiftkerze sind. Weiterhin weist die Glühstiftkerze ein Druckmessmodul auf, welches sich auf einer dem Heizkörper abgewandten Seite an das Kerzengehäuse anschließt. In das Druckmessmodul ist mindestens ein Kraftmesselement integriert, welches ein elektrisches Signal in Abhängigkeit von einer Kraft erzeugen kann. Das Druckmessmodul ist derart mit dem ersten Modul verbunden, dass das mindestens eine Kraftmesselement direkt oder indirekt mit dem Heizkörper verbunden ist, dergestalt, dass über den Heizkörper eine Kraft auf das mindestens eine Kraftmesselement übertragbar ist.

Als Kraftmesselement lassen sich eine Vielzahl von dem Fachmann bekannten Bauelementen einsetzen. Besonders vorteilhaft lassen sich piezoelektrische, piezoresisistive, kapazitive, induktive Kraftmesselemente und/oder Messelemente mit Dehnungsmessstreifen (DMS) einsetzen. Grundsätzlich sind jedoch auch andere mechanisch-elektrische Wandlerelemente einsetzbar.

Die erfindungsgemäße Glühstiftkerze bietet gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen eine Reihe von Vorteilen. Insbesondere bewirkt die Verwendung eines separaten Druckmessmoduls und der modulare Aufbau, dass die äußeren Abmessungen des mindestens einen Kraftmesselements nicht mehr durch den inneren Bauraum des Kerzengehäuses begrenzt ist. Dadurch ist eine größere Auswahl an Kraftmesselementen kommerziell verfügbar, wodurch Kosten der Produktion gesenkt werden können und Lieferengpässe vermieden werden können. Es lassen sich nun unter Umständen auch Kraftmesselemente einsetzen, welche eine höhere Präzision, geringere Temperaturabhängigkeit und andere vorteilhafte Eigenschaften aufweisen, welche jedoch aufgrund des geringen zur Verfügung stehenden Bauraums in herkömmliche, aus dem Stand der Technik bekannte Glühkstiftkerzen nicht integrierbar wären.

Weiterhin bewirkt der modulare Aufbau der Glühstiftkerze, dass bei Konstruktion und Montage eine hohe Kundenunabhängigkeit gewährleistet ist, so dass beispielsweise auch ein und derselbe Typ von Glühstiftkerze in unterschiedliche Motortypen integriert werden kann. Beispielsweise genügt zu diesem Zweck ein einfaches Austauschen des Druckmessmoduls.

Bei der Herstellung der Glühstiftkerze können insbesondere das erste Modul und das Druckmessmodul in separaten Schritten, beispielsweise durch separate Hersteller oder in unterschiedlichen Fertigungsanlagen, gefertigt werden. Bei der Herstellung des ersten Moduls wird der Heizkörper mit dem Kerzengehäuse verbunden. Bei der Herstellung des Druckmessmoduls wird mindestens ein Kraftmesselement in das Druckmessmodul integriert. Beide Module sind insbesondere separat testbar, da die Funktionalität der beiden Module vom jeweils anderen Modul unabhängig ist.

Auf diese Weise lassen sich im Fertigungsprozess frühzeitig Fehler entdecken und beheben, was den Ausschuss erheblich senkt, Kosten senkt und die Zuverlässigkeit der Bauelemente erhöht. Anschließend werden das Druckmessmodul und das erste Modul miteinander verbunden, dergestalt, dass über den Heizkörper eine Kraft auf das mindestens eine Kraftmesselement übertragbar ist. Diese Verbindung kann insbesondere stoffschlüssig, beispielsweise durch Schweißen, und/oder durch eine kraftschlüssige Verbindung erfolgen.

Zur Übertragung der Kraft von dem Heizkörper auf das mindestens eine Kraftmesselement kann insbesondere mindestens ein Kraftübertragungselement eingesetzt werden. Beispielsweise kann das mindestens eine Kraftübertragungselement einen Kraftübertragungsstößel aufweisen.

Dieses zusätzliche mindestens eine Kraftübertragungselement bietet insbesondere den Vorteil, dass der Heizkörper und das mindesten eine Kraftmesselement räumlich voneinander getrennt werden können. So kann insbesondere das Druckmessmodul außerhalb des Brennraums der Verbrennungskraftmaschine angeordnet sein, so dass das mindestens eine Kraftmesselement geringstmöglichen Temperaturbelastungen und Temperaturschwankungen ausgesetzt ist. Da die Signalcharakteristik vieler kommerziell verfügbarer Kraftmesselemente signifikant von der Betriebstemperatur und/oder Temperaturschwankungen abhängt, ist diese erfindungsgemäße Konstruktion somit von erheblichem Vorteil für die Signalqualität.

Als vorteilhaft hat es sich weiterhin erwiesen, wenn das mindestens eine Kraftmesselement mindestens eine sich senkrecht zu einer Achse der Glühstiftkerze erstreckende Aktorfläche aufweist. Das mindestens eine Kraftmesselement kann beispielsweise die Form einer Scheibe, beispielsweise einer Kreisscheibe, aufweisen und kann radial an einem Gehäuse des Druckmessmoduls fixiert sein. Dabei kann über das mindestens eine Kraftübertragungselement in axialer Richtung direkt oder indirekt eine Kraft auf die mindestens eine Aktorfläche ausgeübt werden. Beispielsweise kann die Glühstiftkerze zusätzlich mindestens eine Membran aufweisen, welche zwischen dem mindestens einen Kraftübertragungselement und dem mindestens einen Kraftmesselement angeordnet ist. Diese Membran kann insbesondere ein integraler Bestandteil des mindestens einen Kraftmesselements sein.

In der Ausgestaltung, in welcher mindestens ein Kraftübertragungselement eingesetzt wird, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Glühstiftkerze zusätzliche ein Schwingungsdämpfungselement aufweist. Dieses Schwingungsdämpfungselement kann insbesondere mindestens einen Hohlraum zwischen dem mindestens einen Kraftübertragungselement und dem Kerzengehäuse ganz oder teilweise ausfüllen. insbesondere wenn langgestreckte Kraftübertragungselemente, beispielsweise ein Kraftübertragungsstößel, eingesetzt werden, hat sich dies zur Unterdrückung von Schwingungen des mindestens einen Kraftübertragungselements als vorteilhaft erwiesen, um unerwünschte Vibrationen und somit unerwünschte Artefakte im elektrischen Signal des mindestens einen Kraftmesselements zu vermeiden.

Das erste Modul und das Druckmessmodul können insbesondere durch eine Schnittstelle, beispielsweise eine Trennwand voneinander getrennt sein. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die mindestens eine Trennwand mindestens eine Kraftübertragungsöffnung aufweist.

Beispielsweise kann es sich bei dieser Kraftübertragungsöffnung um eine zentrale Bohrung handeln, durch welche ein Kraftübertragungsstößel in axialer Richtung geführt wird.

Zeichnung

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

Es zeigt:

1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Glühstiftkerze; und

2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Glühstiftkerze.

In 1 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Glühstiftkerze 110 dargestellt. Die Glühstiftkerze 110 weist ein erstes Modul 112 (Glühstiftmodul) und ein Druckmessmodul 114 auf. Beide Module sind entlang einer Schnittstelle durch eine Trennwand 116 voneinander getrennt, welche Bestandteil des Druckmessmoduls 114 oder auch des Glühstiftmoduls 112 sein kann. Auch zwei Trennwände 116 sind möglich, wobei z. B. eine Trennwand Bestandteil des Glühstiftmoduls 112 und eine Trennwand Bestandteil des Druckmessmoduls 114 ist. Die Verbindung zwischen Druckmessmodul 114 und Glühstiftmodul 112 kann beispielsweise durch Verschweißen erfolgen. Auch eine Verschraubung durch entsprechende Überwurfmuttern ist denkbar.

Das Glühstiftmodul 112 weist ein Gehäuse 118 mit einem im Wesentlichen zylinderförmigen Innenraum 120 auf. An einem dem Druckmodul 114 abgewandten, einem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zugewandten Ende des Gehäuses 118 weist das Gehäuse 118 einen Dichtkonus 122 auf, in welchen ein (in diesem Ausführungsbeispiel keramischer) Heizkörper 124 eingelassen ist. Dabei ist der keramische Heizkörper 124 im Dichtkonus 122 derart mit dem Gehäuse 118 verbunden, beispielsweise durch Verkleben, dass der Innenraum 120 im Wesentlichen gegen die Einflüsse des Brennraums abgedichtet ist. Der keramische Heizkörper 124 kann auch in ein metallisches Stützrohr eingelötet werden, welches anschließend mit dem Gehäuse verschweißt wird oder in dieses eingepresst werden kann.

Der keramische Heizkörper 124 weist an seinem vorderen, dem Brennraum zugewandten Ende eine Druckfläche 126 auf, welche in diesem Ausführungsbeispiel als Fläche senkrecht zu einer Achse 128 der Glühstiftkerze 110 ausgestaltet ist. Der Druck im Brennraum der Verbrennungskraftmaschine bewirkt, dass ein Kraft F (Bezugsziffer 130) auf den keramischen Heizkörper (wobei es sich sinngemäß auch um einen metallischen Heizkörper handeln kann) ausgeübt wird. Diese Krafteinwirkung verursacht eine linear-elastische Einfederung der im Kraftpfad befindlichen Bauteile der Glühstiftkerze 110. Diese Einfederung liegt üblicherweise im Mikrometerbereich. Über diese linear-elastische Einfederung kann eine Kraft auf die Glühstiftkerze 110 übertragen werden, welche direkt mit dem Brennraumdruck korreliert.

Eine Möglichkeit der Erfassung dieser Kraft 130 besteht erfindungsgemäß darin, dass im Druckmessmodul 114 ein Kraftmesselement 132 angeordnet ist. Das Kraftmesselement 132 weist im Wesentlichen die Gestalt einer senkrecht zur Achse 128 angeordneten Kreisscheibe auf und weist eine Stirnfläche 134 mit einer integrierten, miniaturisierten Membran auf, welche auf der dem Heizkörper 124 zugewandten Seite angeordnet ist. Das Kraftmesselement, bei welchem es sich, wie oben beschrieben, beispielsweise um ein piezoresistives Kraftmesselement handeln kann, weist zwei Signalleitungen 138 auf, welche an dem Glühstiftmodul 112 abgewandten Ende des Druckmessmoduls 114 axial aus einem Gehäuse 140 herausgeführt und einer entsprechenden Signalverarbeitung (nicht dargestellt) zugeführt werden.

Wird eine Kraft auf das Kraftmesselement 132 ausgeübt, so wird diese vom Kraftmesselement 132 in entsprechende elektrische Signale, beispielsweise eine Spannung oder einen Strom, umgewandelt, welche mittels der Signalleitungen 138 abgegriffen werden können.

Das Kraftmesselement 132 ist in diesem Ausführungsbeispiel umfangsseitig mit dem Gehäuse 140 verbunden, beispielsweise durch Verkleben oder durch ein entsprechendes Gewinde. Zusätzlich oder alternativ kann das Kraftmesselement 132 auch von der dem Heizelement 124 abgewandten Seite her unterstützt werden, beispielsweise dadurch, dass das Gehäuse 140 ein Innengewinde aufweist, in welches beispielsweise ein entsprechender Ring mit einem Außengewinde eingeschraubt werden kann.

Im Gegensatz zur oben beschriebenen DE 196 80 912 C2 kann bei dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Glühstiftkerze 110 somit auf ein zusätzliches Fixierglied hinter dem Kraftmesselement 132 verzichtet werden. Das Kraftmesselement 132 wird viel mehr umfangsseitig am Gehäuse 140 des vom Glühstiftmodul 112 getrennten Druckmessmoduls 114 fixiert. Dadurch unterscheidet sich die erfindungsgemäße Ausgestaltung auch wesentlich von der in der EP 102 18 544 A1 dargestellten Anordnung. Insbesondere ist, wie oben beschrieben, eine separate Herstellung der beiden Module 112, 114 möglich. Es lassen sich auch unterschiedliche Varianten des Glühstiftmoduls 112 und des Druckmessmoduls 114 herstellen, deren Geometrien an jeweils spezifische Kundenanforderungen angepasst sind. Dabei soll jedoch die Schnittstellengeometrie, welche ein Zusammenfügen der beiden Module 112, 114 entlang der Trennwand 116 ermöglicht, typenunabhängig sein, so dass sich ein „Baukasten" aus Glühstiftmodulen 112 und Druckmessmodulen 140 ergibt.

Bedingt durch die Länge des Kraftübertragungselements 142, also insbesondere der Tatsache, dass das Kraftübertragungselement 142 eine Länge aufweist, welche seinen Durchmesser erheblich übersteigt, können im Anregungsspektrum für mechanische Schwingungen Schwingungsmoden im zumeist unerwünschten Niederfrequenzbereich auftreten. Durch derartige Eigenresonanzen wird die Auswertung der Signale des Kraftmesselements 132 erschwert, bzw. vollständig verhindert.

Um dieses Problem zu beheben, ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 erfindungsgemäß ein Schwingungdämpfungselement 146 vorgesehen. Dieses Schwingungsdämpfungselement 146 ist in diesem Ausführungsbeispiel, im welchem ein zylinderförmiger Kraftübertragungsstößel 142 als Kraftübertragungselement eingesetzt wird, vorteilhafterweise als Zylinderhülse ausgelegt und füllt einen Ringspalt zwischen dem Kraftübertragungsstößel 142 und dem Gehäuse 118 des Glühstiftmoduls 112 vollständig aus.

Vorteilhafterweise kann, um den Ringspalt vollständig auszufüllen, das Schwingungsdämpfungselement 146 ein Harz, insbesondere ein elektrisch und/oder thermisch isolierendes Harz, aufweisen kann. Dieses Harz kann in flüssigem Zustand in den Ringspalt zwischen dem Kraftübertragungsstößel 142 und dem Gehäuse 118 des Glühstiftmoduls 112 eingefüllt werden und anschließend dort ausgehärtet werden. Anstelle eines Harzes können jedoch auch eine Vielzahl weiterer Werkstoffe eingesetzt werden, welche im flüssigen oder plastischen Zustand in den Ringspalt eingebracht werden können, um anschließend dort ausgehärtet zu werden. Die Aushärtung kann ganz oder teilweise erfolgen, so dass sich beispielsweise ein elastisches oder ein plastisches Schwingungsdämpfungselement 146 ergibt. Weiterhin kann die Aushärtung auf verschiedene Weise erfolgen, beispielsweise durch UV-Einwirkung oder auch durch Wärmebehandlung. Zahlreiche andere Möglichkeiten sind denkbar und dem Fachmann bekannt.

Weiterhin ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 der bei Glühstiftkerzen 110 üblicherweise verwendete Stahlanschlussbolzen für eine Glühstromzuleitung zu dem keramischen Heizkörper 124 ersetzt durch eine dünne und/flexible Drahtglühstromzuleitung 148. Die Drahtglühstromzuleitung 148 bewirkt, dass der geringe zur Verfügung stehende Bauraum innerhalb des Gehäuses 118 des Glühstiftmoduls 112 optimal ausgenutzt wird. Diese Drahtglühstromzuleitung 148 kann über eine radial Bohrung 150 aus dem Gehäuse 118 des Glühstiftmoduls 112 herausgeführt und einer entsprechenden Energieversorgung zugeführt werden.

In 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Glühstiftkerze 110, beispielsweise zu der in 1 dargestellten Glühstiftkerze 110, dargestellt. Die dargestellten Verfahrensschritte müssen nicht notwendigerweise in der abgebildeten Reihenfolge durchgeführt werden, und es können zusätzliche, in 2 nicht dargestellte Verfahrensschritte durchgeführt werden. Einzelne Verfahrensschritte können auch wiederholt durchgeführt werden.

In Verfahrensschritt 210 wird ein erstes Modul 112 hergestellt, welches einen Heizkörper 124 und ein Gehäuse 118 aufweist. Dabei wird der Heizkörper 124 mit dem Kerzengehäuse 118 verbunden. In Verfahrenschritt 212 wird dieses erste Modul 112 getestet, wobei beispielsweise die Funktionalität des Heizkörpers 124 durch Beaufschlagung mit einem entsprechenden Strom, beispielsweise über die Drahtglühstromzuleitung 148, überprüft wird.

In Verfahrensschritt 214 wird ein Druckmessmodul 114, beispielsweise gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß 1, montiert, wobei insbesondere mindestens ein Kraftmesselement 132, beispielsweise 132 der oben beschriebenen Art, in das Druckmessmodul 114 integriert wird. Anschließend wird in Verfahrensschritt 216 das Druckmessmodul 114 getestet. Dieses Testen kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass über die Öffnung 144 in der Trennwand 116 die Membran 136 des Kraftmessmoduls 132 mittels eines geeigneten Testelements mit einer definierten Kraft beaufschlagt wird, wobei das durch das Kraftmesselement 132 generierte elektrische Signal beispielsweise an den Signalleitungen 138 erfasst werden kann. Auf diese Weise lassen sich insbesondere Fehlfunktionen des Druckmessmoduls 114 erkennen.

Anschließend werden in Verfahrensschritt 218 das Druckmessmodul 114 und das Glühstiftmodul 112 miteinander verbunden, beispielsweise durch Verschweißen oder durch Verbinden mittels einer Überwurfmutter. Diese Verbindung erfolgt derart, dass eine Kraft von dem Heizkörper 124 auf das Kraftmesselement 132 übertragbar ist. Beispielsweise kann zu diesem Zweck ein Verbinden der Kraftübertragungsstößel 142 durch die zentrische Bohrung 144 in den Innenraum des Druckmessmoduls 114 geführt und auf die Membran 136 aufgesetzt werden.

In diesem Ausführungsbeispiel wird die Kraft 130 vom Heizelement 124 vollständig oder teilweise mittels eines Kraftübertragungselements 142, welches in diesem Ausführungsbeispiel als Kraftübertragungsstößel 142 ausgestaltet ist, übertragen. Dieser Kraftübertragungsstößel 142 überträgt die Kraft 130 axial auf die Stirnfläche 134 des Kraftmesselements 132. Zu diesem Zweck ist der Kraftübertragungsstößel 142 durch eine zentrische Bohrung 144 geführt.

110Glühstiftkerze112Glühstiftmodul114Druckmessmodul116Trennwand118Gehäuse des Glühstiftmoduls120Innenraum122Dichtkonus124keramischer Heizkörper126Druckfläche128Achse130Kraft132Kraftmesselement134Stirnfläche136Membran138Signalleitungen140Gehäuse des Druckmessmoduls142Kraftübertragungsstößel144Zentrische Bohrung146Schwingungdämpfungselement148Drahtglühstromzuleitung150radiale Bohrung210Herstellung Glühstiftmodul212Testen des Glühstiftmoduls214Montage des Druckmessmoduls216Testen des Druckmessmoduls218Verbinden von Druckmessmodulund Glühstiftmodul