Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
MINIATURIZED COMBUSTION CHAMBER PRESSURE SENSOR HAVING A TENSION-BIASED SENSOR HOUSING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/067722
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a combustion chamber pressure sensor (10) having a sensor module (20), comprising a sensor housing (48) mounted to a connecting sleeve (40) and a fixing element (34). The sensor module (20) has a piezoelectric element (22) configured for detecting a pressure force (70) onto a plunger (38). To this end, a spring element (42) is accommodated between the plunger (38) and the connecting sleeve (40).

Inventors:
SCHOLZEN HOLGER (DE)
Application Number:
PCT/EP2013/070087
Publication Date:
May 08, 2014
Filing Date:
September 26, 2013
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
G01L23/10; F02P19/02; F23Q7/00
Foreign References:
DE102006008351A12007-08-23
GB550123A1942-12-23
JPS5985932A1984-05-18
JPS6378236U1988-05-24
DE102009022539A12010-12-02
EP2444786A12012-04-25
DE102004043874A12006-03-16
DE102011002596A12012-07-12
Attorney, Agent or Firm:
ROBERT BOSCH GMBH (DE)
Download PDF:
Claims:
Ansprüche

1. Brennraumdrucksensor (10) mit einem Sensormodul (20), das ein Sensorgehäuse (48), das an einer Verbindungshülse (40) und einem Fixierelement (34) angebracht ist, und ein Piezoelement (22), das zum Erfassen einer auf einen Stößel (38) wirkenden Druckkraft (70) ausgebildet ist, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stößel (38) und der Verbindungshülse (40) ein Federelement (42) aufgenommen ist.

2. Brennraumdrucksensor (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Verbindungshülse (40) und einer Druckhülse (45) eine Schweißverbindung (56) ausgebildet ist.

3. Brennraumdrucksensor (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Piezoelement (22) in einem Einbauzustand eine Druckvorspannung (76) aufweist.

4. Brennraumdrucksensor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Sensorgehäuse (48) und der Druckhülse (45) ein Restluftspalt (50) ausgebildet ist.

5. Brennraumdrucksensor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungshülse (48) mit einer Flammschutzmembran (44) versehen ist, die an einer umlaufenden Verbindungsfläche (66) am Stößel (38) anliegt.

6. Brennraumdrucksensor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (42) als Tellerfeder, Spiralfeder oder Hohlzylinder ausgebildet ist.

7. Brennraumdrucksensor (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federsteifigkeit des Federelements (42) die Federsteifigkeit der Flammschutzmembran (44) übersteigt.

8. Brennraumdrucksensor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (38) als Heizkörper ausgebildet ist.

9. Brennraumdrucksensor (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckhülse (45) einen Durchmesser (80) aufweist, der einem M8-Gewinde entspricht.

10. Brennraumdrucksensor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Piezoelement (22) zwischen Isolierkörpern (24) befestigt ist.

1 1. Brennraumdrucksensor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (38) im Betrieb einen Hub von 1 bis 10 μηι aufweist.

Description:
Beschreibung

Titel

Miniaturisierter Brennraumdrucksensor mit zugvorgespanntem Sensorgehäuse

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Brennraumdrucksensor mit einem Sensormodul, der in einem Verbrennungsmotor eingesetzt wird.

Aus DE 10 2004 043 874 A1 ist eine Vorrichtung zum Erfassen des Drucks in einem Brennraum bekannt, die Teil einer Glühstiftkerze ist. Die Druckmessvorrichtung umfasst einen Glühstift, der eine Druckkraft auf eine stufenförmige Erweiterung ausübt. Die stufenförmige Erweiterung ist an ihrem brennraumabgewandten Ende mit einem Zapfen versehen, der eine Druckkraft auf einen Drucksensor ausübt. Dabei ist der Drucksensor an einem Träger gelagert, und mit einer Datenleitung verbunden, die die erfassten Messwerte des Drucksensors an eine Steuereinheit weiterleitet. Ferner ist zwischen der stufenförmigen Erweiterung und einer Anschlagfläche an einem unteren Gehäuseteil ein elastisches Dichtelement angeordnet.

Aus DE 10 2011 002 596 A1 ist ein Brennraumdrucksensor bekannt, der ein Gehäuse umfasst, in dem ein Stößel zentrisch aufgenommen ist. Die im Verbrennungsraum vorherrschenden Drücke üben auf den Stößel eine Druckkraft auf, die auf ein Wandlerelement, das als Piezoelement ausgeführt sein kann, übertragen. Das Wandlerelement ist an einem oder mehreren Fixierelementen gelagert, die im Innenraum des Gehäuses aufgenommen sind. Ferner ist der Stößel an einem brennraumseitigen Ende mit einer Membran versehen, die den Brennraumdrucksensor vor den im Verbrennungsraum herrschenden Druck- und Temperaturbedingungen schützt. Die Membran ist im Wesentlichen mit einem U-förmigen Querschnitt ausgeführt und stützt sich über Fixierungen an Vertiefungen in der Innenwand des Gehäuses bzw. im Stößel ab. In den bekannten Brennraumdrucksensoren sind die Piezoelemente durch eine Mehrzahl an Gehäusewandungen umgeben, die durch Restluftspalte voneinander getrennt sind. Hierdurch ergeben sich erhebliche Mindestdurchmesser für die Brennraumdrucksensoren.

Offenbarung der Erfindung

Der Brennraumdrucksensor weist ein Sensormodul auf, das die in einem Verbrennungsraum herrschenden Drücke erfasst, quantifiziert und an eine elektronische Messeinheit weiterleitet. Das Sensormodul umfasst ein Sensorgehäuse, das zwischen einer Verbindungshülse und einem Fixierelement angebracht ist. Dabei umschließen die Verbindungshülse, das Fixierelement und das Sensorgehäuse einen im Wesentlichen zylindrischen Sensor- Innenraum. Das Sensormodul umfasst ferner ein Piezoelement, das im Sensorinnenraum aufgenommen ist. Das Piezoelement ist ausgebildet, eine Druckkraft zu erfassen, die auf einen Stößel ausgeübt wird. Der Stößel erstreckt sich durch die Verbindungshülse in den Sensor-Innenraum und ist in der Verbindungshülse axial beweglich aufgenommen. Dabei ist zwischen dem Stößel und der Verbindungshülse ein Federelement angebracht, das auf den Stößel eine Axialkraft ausübt. Das Sensormodul ist in einer vorteilhaften Ausführungsform ferner in einer Druckhülse aufgenommen, die als ein Gehäuse des Brennraumdrucksensors dient. Eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere eine Schweißverbindung zwischen der Verbindungshülse und der Druckhülse gewährleistet vorteilhafterweise eine Fixierung des Sensormoduls, die eine axiale Verschiebung des Sensormoduls verhindert.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennraumdrucksensors wirken in einem Einbauzustand keine äußeren Kräfte, beispielsweise infolge von Druck in einem Verbrennungsraum, auf den Brennraumdrucksensor ein. Ferner kann sich im Einbauzustand durch die Axialkraft des Federelements und die Rückstellkraft des Piezoelements im

Piezoelement eine Druckvorspannung einstellen. Dabei wirkt im Einbauzustand vorzugsweise eine Druckkraft von maximal 800N auf das Piezoelement ein. Druckkräfte, die auf den Stößel einwirken, führen in vorteilhafter Weise im Piezoelement zu einer Druckschwellbelastung. Ferner kann zwischen dem Sensorgehäuse und der Druckhülse ein Restluftspalt ausgebildet sein, der das Sensormodul vor thermischen Schockeinwirkungen der Umgebung isoliert. Des Weiteren kann die Verbindungshülse des Brennraumdrucksensors mit einer Flammschutzmembran versehen sein, die an einer umlaufenden Verbindungsfläche am Stößel anliegt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Federsteifig- keit des Federelements die Federsteifigkeit der Flammschutzmembran übersteigen, in einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Flammschutzmembran eine Federsteif- igkeit von Null auf. Darüber hinaus kann der Stößel als Heizkörper, der Teil einer Glühstiftkerze ist, ausgebildet sein. Ferner kann die Druckhülse einen Durchmesser aufweisen, der einem M8-Gewinde entspricht. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann im Sensormodul des Brennraumdrucksensors das Piezoelement zwischen Isolierkörpern befestigt sein, die sich an einem Fixierelement oder am Stößel abstützen. Ferner kann der Brenn- raumdrucksensor derart ausgebildet sein, dass der Stößel im Betrieb des Verbrennungsmotors einen Hub von 1 bis 10 μηι ausführt.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Druckraumsensor stellt ein kompaktes Messinstrument zur Verfügung, das dazu geeignet ist, mit hoher Präzision die in einem Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors herrschenden Druckbedingungen zu erfassen. Dabei ist der erfindungsgemäße Brennraumdrucksensor einfach und kostengünstig herzustellen. Zur Erzielung einer erhöhten Messgenauigkeit befinden sich Piezoelemente in einem Einbauzustand stets unter einer Vorspannung. Das Federelement im erfindungsgemäßen Brennraumdrucksensor erlaubt es, in einem Einbauzustand, in dem keine Druckkräfte aus einem Verbrennungsraum auf den Stößel einwirken, das Piezoelement unter einer Druckvorspannung zu halten.

Druckkräfte, die auf den Stößel einwirken, führen im laufenden Betrieb des Brennraumdrucksensors zu einer Druckschwellbelastung des Piezoelements. Bei einer Druckschwellbelastung liegt zwischen der einwirkenden Druckkraft und der vorliegenden Verformung ein linearer Zusammenhang vor. Ein nichtlinearer Zusammenhang kann ferner durch einen ASIC linearisiert werden. Ein linearer Zusammenhang liefert präzise Messwerte, so dass der erfindungsgemäße Brennraumdrucksensor eine hohe Messgenauigkeit aufweist. Ferner wird durch die Druckschwellbelastung des Piezoelements eine exakt reproduzierbare, möglichst gleichbleibende Kennlinie gewährleistet.

Des Weiteren bewirkt die Druckvorspannung des Piezoelements, dass sich das Sensorgehäuse in einem Einbauzustand in axialer Richtung in einem Zustand der Zugbelastung befindet. Das Sensorgehäuse ist ein rotationssymmetrisches Bauteil, das auch bei einer geringen Wandstärke einer hohen Zugbeanspruchung standhält. Steht ein Sensorgehäuse in einem Einbauzustand hingegen unter einer Druckbeanspruchung, ist für das Sensorgehäuse eine hohe Wandstärke erforderlich, die eine hinreichende Stabilität gegen Beulen gewährleistet. Das Sensormodul des erfindungsgemäßen Brennraumdrucksensors vermeidet den beschriebenen Nachteil und kann folglich in einfacher Weise mit einem verhältnismäßig dünnwandigen Sensorgehäuse hergestellt werden. Ferner erlaubt das axiale Aufbringen einer Vorspannung des Piezoelements durch das Federelement, den Brennraumdrucksensor in radialer Richtung zu verkleinern und platzsparend auszuführen.

Auf zusätzliche Komponenten, wie beispielsweise Spannhülsen, die im Piezoelement im Einbauzustand eine Vorspannung einstellen, kann verzichtet werden. Ferner entfällt mit der Spannhülse auch der zusätzliche Restluftspalt zwischen der Spannhülse und dem Sensorgehäuse. Der erfindungsgemäße Brennraumdrucksensor weist lediglich einen umlaufenden Restluftspalt zwischen dem Sensorgehäuse und der Druckhülse auf. Infolgedessen kann das Sensormodul im erfindungsgemäßen Brennraumdrucksensor mit einem verhältnismäßig geringen Durchmesser ausgeführt werden. Ferner kann ohne Beeinträchtigung der Funktionstüchtigkeit oder Zuverlässigkeit des Brennraumdrucksensors der Durchmesser der Druckhülse ebenfalls verringert ausgeführt werden. Ferner können die Restluftspalte im erfindungsgemäßen Brennraumdrucksensor vergrößert ausgebildet sein, was eine bessere Temperaturkompensation des Piezoelements und höhere Robustheit des Brennraumdrucksensors gewährleistet. Insgesamt stellt die Platzersparnis in radialer Richtung Bauraum zur Verfügung, der Spielraum für die mechanische Auslegung des Piezoelements bietet.

Des Weiteren erlaubt der erfindungsgemäße Brennraumdrucksensor ein hohes Maß an Messgenauigkeit beim Erfassen der im Verbrennungsraum herrschenden Drücke. Das Federelement, das zwischen dem Stößel und der Verbindungshülse aufgenommen ist, weist vorzugsweise eine Federsteifigkeit auf, die die Federsteifigkeit der Flammschutzmembran deutlich übersteigt. Hierdurch wird der Anteil der Federkraft, die die Flammschutzmembran auf den Stößel ausübt, gering. Es erfolgt praktisch keine Beeinträchtigung des Messergebnisses durch die Federkraft der Flammschutzmembran. Stattdessen ist bei der Auswertung der erfassten Werte des Piezoelements lediglich die Wrkung der Federkraft des Federelements zu berücksichtigen. Hierzu kann ein Federelement, beispielsweise in Form einer Tellerfeder gewählt werden, das auch über eine lange Betriebsdauer eine exakte Feder- Kennlinie aufweist. Das dem Piezoelement in Reihe vorgeschaltete Federelement gewährleistet einen Zugewinn an Bauraum, was mit Flexibilität in der Auslegung des Federelements einhergeht. Das Federelement kann eine erhöhte Empfindlichkeit aufweisen oder eine Biegung durchführen. Eine erhöhte Empfindlichkeit des Federelements geht mit einem größeren Rausch-Abstand einher. Ferner ist eine Tellerfeder stets selbstzentrierend und erfordert keine präzisen und aufwendigen Montageschritte. Eine Spiralfeder stellt eine Möglichkeit zur Verfügung, das Federelement mit einer niedrigeren Federsteifigkeit als eine Tellerfeder aus- zuführen. Ein Hohlzylinder stellt eine Möglichkeit zur Verfügung, das Federelement mit einer höheren Federsteifigkeit als eine Tellerfeder auszuführen. Der erfindungsgemäße Brennraumdrucksensor ist an eine breite Spanne von Einsatzzwecken optimal anpassbar.

Zusätzlich wird die Miniaturisierung des erfindungsgemäßen Brennraumdrucksensors in wirtschaftlicher Weise erzielt. Dadurch, dass im erfindungsgemäßen Brennraumdrucksensor auf eine zusätzliche Spannhülse verzichtet werden kann, wird ein Teil des in radialer Richtung eingesparten Bauraums dazu genutzt, die Fertigungstoleranzen im Bereich einer radial außenliegenden Schulter des Verbindungselements zu vergrößern, was eine einfache und kostengünstige Fertigung erlaubt. Gleichermaßen können das Piezoelement, die Isolierkörper, das Sensorgehäuse und der Dichtkonus mit vergrößerten Fertigungstoleranzen hergestellt werden, was eine effiziente Herstellung ermöglicht. Ferner wird eine Miniaturisierung des Sensormoduls und des Brennraumdrucksensors ohne Veränderung des Piezoelements, der Isolierkörper und der zugehörigen elektrischen Kontaktplättchen erzielt. Eine Verkleinerung des Piezoelements, der Isolierkörper und der elektrischen Kontaktplättchen kann nur unter einem erhöhten Fertigungs- und Kostenaufwand erzielt werden. Insgesamt erzielt der erfindungsgemäße Brennraumdrucksensor eine erhebliche Miniaturisierung bei Vermeidung erheblicher Einbußen in puncto Messgenauigkeit, Fertigungsaufwand und Kosten.

Darüber hinaus kann der erfindungsgemäße Brennraumdrucksensor mit einem Durchmesser gefertigt werden, der es erlaubt, auf die Druckhülse ein Normgewinde der Größe M8 zu schneiden. Hierdurch kann der Brennraumdrucksensor auch in schmale Abschnitte von Motorkomponenten eingeschraubt werden, die für eine Bohrung, die größer als M8 ist, keinen hinreichend breiten Rand bieten. Folglich weist der erfindungsgemäße Brennraumdrucksensor ein vergrößertes Einsatzspektrum auf.

Des Weiteren gewährleistet der erfindungsgemäße Brennraumdrucksensor bei einem Hub des Stößels von 1 bis 10 μηι präzise Messergebnisse. Infolge des geringen Hubs treten am Federelement während des Betriebs nur geringe Verformungen auf. Das Federelement erfährt im Betrieb des Verbrennungsmotors mit jedem Arbeitszyklus des Kolbens ebenfalls einen Lastzyklus. Die Materialermüdung, die auf das Federelement infolge dieser Lastzyklen einwirkt, wird durch die geringe Verformung des Federelements reduziert. Dadurch ist das Federelement während der gesamten Lebensdauer des Brennraumdrucksensors keiner Änderung der Federsteifigkeit bzw. der Feder-Kennlinie unterworfen, so dass stets eine hohe Messgenauigkeit gewährleistet ist. Der Hubweg des Piezoelements ist prinzipbedingt gering, so dass das Piezoelement das Prinzip eines Kraftsensors verwirklicht. Über die Fe- dersteifigkeit des Federelements kann die Empfindlichkeit des Brennraumdrucksensors eingestellt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines bekannten Brennraumdrucksensors,

Figur 2 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Sensormoduls nach dem Stand der

Technik,

Figur 3 zeigt eine schematische Schrägansicht eines Sensormoduls eines erfindungsgemäßen Brennraumdrucksensors,

Figur 4 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Sensormoduls eines erfindungsgemäßen Brennraumdrucksensors.

In Figur 1 ist ein Brennraumdrucksensor 10 gemäß dem Stand der Technik abgebildet. Der Brennraumdrucksensor 10 umfasst eine Druckhülse 45, die als Gehäuse dient. In der Druckhülse 45 ist ein Sensorgehäuse 48 aufgenommen, das von der Druckhülse 45 über einen Restluftspalt 50 isoliert ist. Ferner ist an einem brennraumseitigen Ende die Druckhülse 45 in Form eines Dichtkonus 46 ausgebildet. Im Bereich des Dichtkonus 46 ist ferner eine Flammschutzmembran 44 angebracht, die ein Sensormodul 20 vor Druck- und Temperatureinwirkung aus dem Verbrennungsraum schützt. Ferner ist im Sensorgehäuse 48 das Sensormodul 20 aufgenommen, das eine Spannhülse 32 aufweist. Zwischen der Spannhülse 32 und dem Sensorgehäuse 48 ist ein Restluftspalt 51 ausgebildet, der das Sensormodul 20 vor Temperatur- und Druckeinwirkungen isoliert. Die radialen Abmessungen des Sensormoduls 20 bestimmen die radialen Abmessungen des Sensorgehäuses 48, und damit einen in der Druckhülse 45 erforderlichen Durchmesser 78 des Einbauraums. Durch den Durchmesser 78 des Einbauraums und die Wandstärke der Druckhülse 45 ist der Durchmesser 80 des Brennraumdrucksensors 10 vorgegeben. In Figur 2 ist ein Sensormodul, wie in Figur 1 dargestellt, im Detail abgebildet. Das Sensormodul 20 weist ein Fixierungselement 34 auf, in dem eine zentrische Ausnehmung ausgebildet ist, durch die sich ein Stößel 38 erstreckt. Das Fixierungselement 34 ist mit einer Spannhülse 32 verbunden, die an einer Kontaktfläche 72 eines Fixierbolzens 36 anliegt. Ferner sind am Fixierungselement 34 und am Fixierbolzen 36 Isolierkörper 24 angebracht, zwischen denen ein Piezoelement 22 aufgenommen ist. Das Piezoelement 22 wird über Kontaktplättchen 26, die an den Isolierkörpern 24 anliegen, mit Sensorkabeln 28 verbunden. In einem Einbauzustand steht das Piezoelement 22 unter einer Vorspannung 76, die eine Druckbelastung darstellt. Infolge der Vorspannung 76 im Piezoelement 22 steht die Spannhülse 32 unter einer Zugbeanspruchung. Ferner wirkt auf den Stößel 38 eine Druckkraft 70 ein, die sich infolge von Druck- und Temperaturschwankungen im Verbrennungsraum eines (nicht dargestellten) Verbrennungsmotors einstellt. Im Betrieb wirkt auf das Piezoelement 22 folglich eine Schwellbelastung ein.

Ausführungsformen der Erfindung

In Figur 3 ist ein Sensormodul 20 eines erfindungsgemäßen Brennraumdrucksensors 10 in einer schräggestellten Schnittansicht abgebildet.

Das Sensormodul 20 ist zentrisch in einer Druckhülse 45 aufgenommen, an der an einem brennraumseitigen Ende ein Dichtkonus 46 ausgebildet ist. Das Sensormodul 20 umfasst eine Verbindungshülse 40, die im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist und über eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere eine radiale Schweißverbindung 56 fest mit der Druckhülse 45 verbunden ist. Benachbart zur Schweißverbindung 56 sind an der Verbindungshülse 40 ferner eine umlaufende Schulter 58, ein ringförmiger Anschlag 64 und eine umlaufende Kontaktfläche 62 ausgebildet. Des Weiteren weist die Verbindungshülse 40 eine zentrische Ausnehmung 41 auf, in der ein Stößel 38 aufgenommen ist. Der Stößel 38 weist im Wesentlichen eine Kolbenform auf, an der eine Stützfläche 54 ausgebildet ist. Des Weiteren ist der Stößel 38 in der Verbindungshülse 40 axial beweglich gelagert. Zwischen dem Stößel 38 und der Verbindungshülse 40 ist ein Federelement 42 aufgenommen, das sich an der Stützfläche 54 am Stößel 38 und an einer umlaufenden Schulter 52 der Verbindungshülse 40 abstützt. Die Summe der auf den Stößel 38 einwirkenden Druckkraft 70 und der Federkraft des Federelements 42 entspricht der Kraft, mit der der Stößel 38 auf ein Piezoelement 22 drückt, das zwischen Isolierkörpern 24 aufgenommen ist. Die auf den Stö- ßel 38 einwirkende Druckkraft 70 wird durch Druckänderungen im Verbrennungsraum eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors hervorgerufen.

Ferner ist die Verbindungshülse 40 mit einer Flammschutzmembran 44 versehen, die an der umlaufenden Kontaktfläche 62 und dem ringförmigen Anschlag 64 anliegt. Die Flammschutzmembran 44 ist mit der Verbindungshülse 40 entlang einer umlaufenden Schweißnaht laserverschweißt. Ferner ist die Flammschutzmembran 44 mit dem Stößel 38 verbunden, und liegt an einer umlaufenden Verbindungsfläche 66 des Stößels 38 an. Insgesamt üben die Flammschutzmembran 44 und das Federelement 42 auf den Stößel 38 eine Federkraft aus. Dabei weist die Flammschutzmembran 44 eine Federsteifigkeit auf, die deutlich kleiner ist als die Federsteifigkeit des Federelements 42, so dass die Federkraft der Flammschutzmembran 44 auf den Stößel 38 vernachlässigt werden kann.

Des Weiteren liegt an der umlaufenden Schulter 58 das Sensorgehäuse 48 an, das den Sensorinnenraum 47 umschließt. Zwischen dem Sensorgehäuse 48 und der Druckhülse 45 ist ein umlaufender Restluftspalt 50 ausgebildet. Im Sensorinnenraum 47 befindet sich ferner das zwischen zwei Isolierkörpern 24 gelagerte Piezoelement 22. Das Piezoelement 22 ist mit Kontaktplättchen 26 versehend, die eine Verbindung zu Sensorkabeln 28 gewährleisten, die aus dem Fixierungselement 34 heraustreten. Die Kontaktplättchen 26 leiten eine elektrische Spannung, die im Piezoelement 22 infolge einer Verformung durch den Stößel 38 hervorgerufen wird, über die Sensorkabel 28 an eine nicht dargestellte Messeinheit zur Auswertung weiter. Das Sensorgehäuse 48 ist fest mit der Verbindungshülse 40 und dem Fixierungselement 34 verbunden, so dass in einem Einbauzustand des Brennraumdrucksensors 10, in dem keine Druckkräfte 70 auf den Stößel 38 vorliegen, das Piezoelement 22 unter einer Vorspannung 76 steht. Die Vorspannung 76 des Piezoelements 22 wirkt hierbei als Druckbeanspruchung, während gleichzeitig das Sensorgehäuse 48 einer Zugbelastung unterworfen ist. Druckkräfte 70, die im laufenden Betrieb des Verbrennungsmotors auf den Stößel 38 einwirken, rufen im Piezoelement 22 eine Druckschwellbelastung hervor, deren Größe durch das Piezoelement 22 erfasst wird. Der Bereich der Verbindungshülse 40, der die Schweißverbindung 56 mit der Druckhülse 45 herstellt, definiert den Durchmesser 78 des für das Sensormodul 20 erforderlichen Einbauraums. Des Weiteren weist die Druckhülse 45 einen Durchmesser 80 auf, der die Einbaumaße des Brennraumdrucksensors 10 definiert. In Figur 4 ist ein Sensormodul 20 eines erfindungsgemäßen Brennraumdrucksensors 10 abgebildet.

Das Sensormodul 20 umfasst eine Verbindungshülse 40, die stabil und belastbar ausgebildet ist. Dies gewährleistet, dass die Verbindungshülse 40 als stabiles Widerlager für den Sensoraufbau dient, so dass sich im Betrieb lediglich das Federelement 42 bewegt und Nichtlinearitäten des Sensormoduls 20 vermieden werden. Ferner gewährleistet die Geometrie der Verbindungshülse 40, dass die auf das Sensormodul 20 einwirkenden Kräfte keine Lagerreaktionskräfte an der Verbindungshülse 40 hervorrufen, die zu einer Verformung oder Bewegung des Sensormoduls 20 führen. Derartige Verformungen oder Bewegungen reduzieren die mit dem Brennraumdrucksensor 10 erzielbare Messgenauigkeit.

Ferner ist an der Verbindungshülse 40 eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere eine Schweißverbindung 56 ausgebildet, deren Festigkeit und Genauigkeit die Ausrichtung und die Fixierung des Sensormoduls 20 in der Druckhülse 45 bestimmt. Die Verbindungshülse 40 und die Druckhülse 45 sind in Bereich der Schweißverbindung 56 mit einer Spiel- oder Übergangspassung gefertigt, die eine leichtgängige Montage gewährleistet. Dabei weist die Spiel- oder Übergangspassung zwischen der Druckhülse 45 und der Verbindungshülse 40 einen geringen radialen Spalt auf, der in einfacher Weise durch ein Laserschweißen überbrückt werden kann. Die präzise Fertigung der Schweißverbindung 56 gewährleistet, dass der umlaufende Restluftspalt 50 schmal ausgebildet werden kann, was den erforderlichen Durchmesser 78 des Einbauraums reduziert. Ferner erlaubt die präzise Fertigung der Schweißverbindung 56 eine gleichmäßige Krafteinleitung von der Verbindungshülse 40 in die Druckhülse 45. Die gleichmäßige Krafteinleitung in die Druckhülse 45 gewährleistet eine niedrigen erforderlichen Wandstärke der Druckhülse 45 und damit einen niedrigen Durchmesser 80 des Brennraumdrucksensors 10.