AT2228U1

AT2228U1 - Zündkerze für brennkraftmaschinen

Info

Publication number: AT2228U1
Application number: AT41997U
Authority: AT
Inventors: Gernot Dr Leuprecht; Ernst Dipl Ing Dr Winklhofer; Harald Dipl Ing Dr Philipp; Alfred Fernitz
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 1997-07-09
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 1998-06-25
Also published as: DE19830213A1; DE19830213C2

Abstract

Eine Zündkerze (1) für Brennkraftmaschinen weist einen in die Zündkerze (1) integrierten optischen Sensor mit mehreren in den Brennraum mündende Lichtleiter auf. Die Lichtleiter sind dabei um die Achse (2a) einer Mittelelektrode (2) herum angeordnet. Um eine einfache Montierbarkeit der Meßvorrichtung und eine hohe Meßzuverlässigkeit zu erreichen, ist vorgesehen, daß zumindest eine Gruppe von Lichtleitern in einer Kupplungseinrichtung (9) der Zündkerze (1) für den Anschluß eines lösbaren Lichtleiterkabels zusammengeführt sind.

Description

AT 002 228 Ul

Die Erfindung betrifft eine Zündkerze für Brennkraftmaschinen, mit einem in die Zündkerze integrierten optischen Sensor, welcher mehrere in den Brennraum mündende Lichtleiter aufweist, wobei die Lichtleiter um die Zündkerzenachse im Zündkerzenmantel angeordnet sind. Über Lichtleiter, die in die Zündkerze einer Otto-Brennkraftmaschine integriert sind, kann auf einfache Weise überprüft werden, in welche Richtung sich die nach der Zündung entstehende Flamme ausbreitet. Die Analyse der dabei aufgenommenen Meßsignale gibt Hinweise darauf, ob im untersuchten Motorbetriebspunkt die Flammenkembildung regulär abläuft, oder ob diese frühe Verbrennungsphase durch irreguläre Strömungsvorgänge beeinträchtigt wird. Je nach dem Analysenergebnis kann dann in einer gemeinsamen Interpretation mit konventionellen Motorprüfdaten über Änderungsmaßnahmen entschieden werden.

Derartige Vorgangsweisen sind Stand der Technik. Ebenso ist es bekannt, in welcher Weise die solcher Art registrierten Lichtsignale ausgewertet werden müssen und wie die Meßdaten zu interpretieren sind. Der optische Zugang über Lichtleiter in der Zündkerze hat den großen Vorteil, daß an der Brennkraftmaschine selbst keine Änderungen nötig sind. Allerdings muß durch die Bauart der Zündkerze ein unveränderter Motorbetrieb gewährleistet und die Zündkerze selbst trotz eventuell zusätzlicher Einbauten an Steckverbindungen einfach montierbar sein.

Aus der US 4 446 723 A oder der US 4 506 186 A sind Zündkerzen für Brennkraftmaschinen mit einem einzigen mittig angeordneten Lichtleiter bekannt. Dies ermöglicht allerdings nur einfache Messungen, wie beispielsweise die Feststellung, ob Klopfen auftritt oder nicht. Für komplexere Messungen, wie beispielsweise die Beobachtung der Flammenkembildung und Bewegung, sind Zündkerzen mit einem einzigen Lichtleiter nicht ausreichend.

Es ist eine Zündkerze der eingangs genannten Art bekannt, welche mehrere in den Brennraum mündende Lichtleiter aufweist, über welche neben der Klopfdetektion auch komplexere Messungen, wie die Beobachtung der Flammenausbreitung, durchgeführt werden können, siehe beispielsweise Artikel „In-cylinder Diagnostics for Production Spark-Ignition Engines“, Unsteady Combustion, F.E. CULICK, M.V. HEITOR and J.H. WHITELAW (Eds.), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1995. Die bekannte Zündkerze hat allerdings den Nachteil, daß jeder Lichtleiter in ein eigenes Lichtleiterkabel übergeht und somit ein ganzes Kabelbündel notwendig ist, um die erforderlichen Messungen durchführen zu können. Dadurch wird allerdings die Handhabung der Zündkerze und der Meßeinrichtungen erheblich erschwert und behindert, sodaß der Meßaufbau und -abbau relativ viel Zeit in Anspruch nimmt. Abgesehen davon besteht bei der Vielzahl an erforderlichen Lichtleiterkabeln erhöhte Beschädigungsund Ausfallgefahr.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Zündkerze der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß eine einfachere Handhabung beim Meß-aufbau und -abbau bei möglichst hoher Zuverlässigkeit des Meßsystems ermöglicht wird. 2 AT 002 228 Ul

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zumindest eine Gruppe von Lichtleitern in einer Kupplungseinrichtung der Zündkerze für den Anschluß eines lösbaren Lichtleiterkabels zusammengefuhrt sind. Anstelle von einer Vielzahl von Kabeln, nämlich einem Kabel pro Lichtleiter, ist somit nur ein einziges Lichtleiterkabel pro Gruppe von Lichtleitern zur Zündkerze erforderlich, wobei vorzugsweise pro Gruppe eine Kupplungseinrichtung vorgesehen ist. Die Verbindung zwischen dem Lichtleiterkabel und den Lichtleitern der Zündkerze erfolgt dabei vorteilhafterweise über eine Steckkupplung, gegebenenfalls mit Schraubsicherung.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß die Kupplungseinrichtung einstückig mit dem Zündkerzengehäuse ausgefuhrt ist.

In einer besonders bevorzugten Ausfiihrungsform ist vorgesehen, daß die Lichtleiter zu einer einzigen Gruppe zusammengefuhrt sind.

Weiters kann vorgesehen sein, daß der Hochspannungsanschluß und der Lichtleiteranschluß über eine einzige Kupplungseinrichtung erfolgt.

Um Informationen über den Anfangszustand der Flammenausbreitung zu gewinnen, sind sechs bis zehn, vorzugsweise etwa acht einzelne Lichtleiter konzentrisch zur Hochspannungselektrode angeordnet.

Die Führung der Lichtleiter erfolgt vorteilhafterweise über im wesentlichen in Richtung der Kerzenachse verlaufende Bohrungen im Zündkerzenmantel, wobei jeweils eine Gruppe von Bohrungen in eine dazu geneigte Sammelbohrung einmündet, die zu einem Sammelraum der Kupplungseinrichtung fuhren. Dabei münden vorteilhaftenveise jeweils zumindest zwei, vorzugsweise vier Bohrungen in eine Sammelbohrung ein. Die Bohrungen und Sammelbohrungen sind als Sacklöcher ausgebildet, wobei die Bohrungen von der in den Brennraum mündenden Stirnfläche der Zündkerze und die Sammelbohrungen vom Sammelraum ausgehen. Vorzugsweise besteht jeder Lichtleiter aus einem Einzelfaserlichtleiter, wodurch der Durchmesser der Bohrungen und der Sammelbohrung möglichst klein gehalten werden kann.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Schrägansicht auf die erfindungsgemäße Zündkerze von oben, Fig. 2 eine Schrägansicht auf diese Zündkerze von unten, Fig. 3 eine Seitenansicht auf diese Zündkerze mit teilweise geschnittenem Zündkerzenmantel.

Die erfmdungsgemäße Zündkerze 1 weist eine Mittelelektrode 2 mit einem Hochspannungsanschluß 3 auf, welche in einem Isolierkörper 4 angeordnet ist. Die Mittelelektrode 2 samt Isolierkörper 4 ist in einem Zündkerzenmantel 5 eingesetzt, der in einen nicht weiter dargestellten Motorblock eingeschraubt ist und die Verbindung mit der Fahrzeugmasse herstellt.

Der Zündkerzenmantel 5 weist mehrere, vorzugsweise acht, etwa konzentrisch zur Mittelelektrode 2 angeordnete Bohrungen 6 auf. Die Bohrungen 6 verlaufen im wesentlichen in Richtung der Elektrodenachse 2a bzw. zur Achse 5a des Zündkerzenmantels 5. Wie aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich ist, kann die Elektrodenachse 2a zur Zündkerzenmantelachse 5a geneigt sein. 3 AT 002 228 Ul

Eine Gruppe von Bohrungen 6, beispielsweise von vier Bohrungen 6, mündet jeweils in eine Sammelbohrung 7, welche geneigt zu den Bohrungen 6 ausgeführt ist und von einem Sammelraum 8 ausgeht, welcher Teil einer Kupplungseinrichtung 9 zum Anschluß eines nicht weiter dargestellten Lichtleiterkabels ist. Die Bohrungen 6 und die Sammelbohrungen 7 sind als Sacklöcher ausgeführt, wobei die Bohrungen 6 von der an den Brennraum grenzenden Stirnfläche 5b des Zündkerzenmantels 5 ausgehen. Die Sammelbohrungen 7 gehen von dem Sammelraum 8 aus.

Ein Lichtleiterkabel wird über die Kupplungseinrichtung 9 an die Zündkerze 1 angeschlossen. Die Kupplungseinrichtung 9 kann als einfache Steckverbindung, gegebenenfalls mit Schraubsicherung, ausgefuhrt sein. Dadurch wird eine optische Verbindung zwischen dem Lichtleiterkabel und den in den Brennraum über die Sammelbohrung 7 und die Bohrungen 6 mündenden Lichtleitern hergestellt. Die Lichtleiter sind dabei vorteilhafterweise als Einzelfaserlichtleiter ausgefuhrt. Dadurch können die Bohrungen 6 und die Sammelbohrungen 7 mit einem möglichst kleinen Durchmesser ausgefuhrt sein.

Die Kupplungseinrichtung 9 kann gegebenenfalls mit dem Hochspannungsanschluß 3 der Mittelelektrode 2 kombiniert sein.

Die Einzelfaserlichtleiter können weiters gruppenweise zusammengefaßt sein, wobei jede Gruppe von Lichtleitern zu einer eigenen Kupplungseinrichtung 9 führt.

Dadurch, daß die zumindest eine Gruppe von Lichtleitern in einer Kupplungseinrichtung 9 für den Anschluß eines lösbaren Lichtleiterkabels zusammengeführt ist, kann eine einfache Montierbarkeit der Meßvorrichtung und eine hohe Meßzuverlässigkeit bei der Klopfdetektion oder bei komplexeren Messungen, wie etwa der Beobachtung der Flammenausbreitung, erreicht werden. 4

Claims

AT 002 228 Ul ANSPRÜCHE 1. Zündkerze (1) für Brennkraftmaschinen, mit einem in die Zündkerze (1) integrierten optischen Sensor, welcher mehrere in den Brennraum mündende Lichtleiter aufweist, wobei die Lichtleiter um die Achse (2a) einer Mittelektrode (2) in einem Zündkerzenmantel (5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Gruppe von Lichtleitern in einer Kupplungseinrichtung (9) der Zündkerze (1) für den Anschluß eines lösbaren Lichtleiterkabels zusammengeführt sind.
2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Lichtleiter aus einem Einzel faserlichtleiter besteht.
3. Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Lichtleiterkabel und den Lichtleitern der Zündkerze (1) über eine Steckkupplung, vorzugsweise mit Schraubsicherung, erfolgt.
4. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung (9) einstückig mit dem Zündkerzenmantel (5) ausgeführt ist.
5. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter zu einer einzigen Gruppe zusammengeführt sind.
6. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß pro Gruppe von Lichtleitern eine Kupplungseinrichtung (9) vorgesehen ist.
7. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannunganschluß (3) und der Lichtleiteranschluß zur Zündkerze (1) über eine einzige Kupplungseinrichtung (9) erfolgt.
8. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß etwa sechs bis zehn, vorzugsweise acht Lichtleiter, konzentrisch zur Mittelelektrode (2) der Zündkerze (1) angeordnet sind.
9. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung der Lichtleiter über im wesentlichen in Richtung der Achse (5a) des Zündkerzenmantels (5) verlaufende Bohrungen (6) im Zündkerzenmantel (5) erfolgt, wobei jeweils eine Gruppe von Bohrungen (6) in eine dazu geneigte Sammelbohrung (7) einmündet, und jede Sammelbohrung (7) zu einem Sammelraum (8) der Kupplungseinrichtung (9) führt.
10. Zündkerze nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (6) und Sammelbohrungen (7) als Sacklöcher ausgeführt sind, wobei die Bohrungen (6) von einer in den Brennraum mündenden Stirnfläche (5b) des Zündkerzenmantels (5) und die Sammelbohrungen (7) vom Sammelraum (8) ausgehen. 5