DE102006046153B3

DE102006046153B3 - Zündkerze mit einem Absorptionssensor

Info

Publication number: DE102006046153B3
Application number: DE200610046153
Authority: DE
Inventors: Michael Kaffka
Original assignee: LaVision GmbH
Current assignee: LaVision GmbH
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2026-09-29

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Zündkerze mit einem Absorptionssensor, wobei der Absorptionssensor eine Spiegeloptik umfasst, wobei die Spiegeloptik ein Gehäuse aufweist, wobei der Zündkerzenkörper der Zündkerze eine Öffnung zur Aufnahme des Gehäuses der Spiegeloptik besitzt, wobei das Gehäuse (6) durch ein seitlich auf das Gehäuse wirkendes Fixierglied (11) in der Öffnung des Zündkerzenkörpers (2) gehalten ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze mit einem optischen Absorptionssensor, wobei der Absorptionssensor eine Spiegeloptik umfasst, wobei die Spiegeloptik ein Gehäuse aufweist, wobei der Zündkerzenkörper eine Öffnung zur Aufnahme des Gehäuses der Spiegeloptik besitzt.
Für die Entwicklung und Optimierung motorischer Brennverfahren werden Sensoren benötigt, durch die Messdaten direkt aus dem Brennraum des laufenden Motors ermittelt werden können. Ein solcher Absorptionssensor z. B. als faseroptischer Sensor ermöglicht die Erfassung der Kraftstoffkonzentration im Brennraum und daraus abgeleitet des Luft-/Kraftstoffverhältnisses. Alternativ kann durch einen solchen faseroptischen Sensor auch die Restgaskonzentration erfasst werden. Solche direkt am Zündort gewonnenen Daten liefern detaillierte Aussagen u. a. über die Zündfähigkeit der Ladung und stellen zentrale innermotorische Kenngrößen für den Motorentwickler dar.

Nun ist bereits aus der DE 10 2004 057 609 A1 eine Vorrichtung zur Ermittlung laserinduzierter Emission elektromagnetischer Strahlung von in einem Brennraum befindlicher Gase oder Gemische hieraus, insbesondere eines Kraftstoff-/Luftgemisches in einem Brennraum bekannt, wobei der Brennraum eine Öffnung aufweist, wobei die Vorrichtung einen auf der Öffnung aufsitzenden Kopf umfasst, wobei der Kopf einerseits einen Lichtleiter zum Einkoppeln von Licht durch die Öffnung in den Brennraum aufweist und andererseits einen Empfangskanal zur Aufnahme der emittierten elektromagnetischen Strahlung. Dieser Sensor ist bereits Bestandteil einer Zündkerze, so dass unmittelbar im Bereich der Zündkerze die entsprechenden Messungen vorgenommen werden können.

Gegenstand der Erfindung ist nunmehr ein sogenannter Absorptionssensor, wobei durch einen solchen Absorptionssensor die Schwächung des Lichts über eine bestimmte Wegstrecke ermittelt wird. Das heißt, es wird ermittelt, wie viel Licht durch das im Brennraum befindliche Gemisch absorbiert wird, um daraus Rückschlüsse über die Kraftstoffkonzentration und daraus abgeleitet des Luft-/Kraftstoffverhältnisses im Brennraum oder auch die Restgaskonzentration im Brennraum zu ermitteln. Hierüber können auch Rückschlüsse über die im Brennraum befindlichen Temperaturen gezogen werden.

Die Verwendung einer solchen Spiegeloptik innerhalb eines Brennraumes hat immer den Nachteil, dass der Spiegel relativ schnell verrußt. Das heißt, es ist erforderlich, dass die Spiegeloptik häufiger ausgetauscht wird. Gleichzeitig muss aber sichergestellt sein, dass die Spiegeloptik, mit der der Absorptionssensor in den Brennraum ragt, an der Zündkerze sicher befestigt ist. Das heißt, es ist sicherzustellen, dass beim Betrieb des Motors, der mit nicht unerheblichen Erschütterungen für den Absorptionssensor einhergeht, sich keine Teile des Sensor lösen und in den Brennraum fallen. Denn dort würden sie unweigerlich zur Zerstörung des Motors führen.

Erfindungsgemäß wird insofern vorgeschlagen, dass das Gehäuse der Spiegeloptik durch ein seitlich auf das Gehäuse wirkendes Fixierglied in der Öffnung des Zündkerzenkörpers gehalten ist. Dadurch, dass die Zündkerze selbst mit ihrem Gewinde im Motorgehäuse einsitzt, wird somit sichergestellt, dass bei seitlicher Fixierung des Gehäuses der Spiegeloptik in der Zündkerze im Bereich des Gewindes bei im Motorblock einsitzender Zündkerze sich das Fixierglied nicht lösen kann, da es eben durch das Gehäuse des Motorraums gehalten wird.

Im Einzelnen ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass der Zündkerzenkörper im Bereich des Gewindes eine Bohrung zur Aufnahme des Fixiergliedes zum formschlüssigen Fixieren des Gehäuses der Spiegeloptik aufweist. Bekanntermaßen ist eine formschlüssige Fixierung eines Gegenstandes gegen Herausfallen die sicherste Möglichkeit, um einen Gegenstand an einer für ihn vorgesehenen Stelle zu halten.

Insofern ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass das Gehäuse im Bereich der Öffnung für das Gehäuse im Zündkerzenkörper eine Nut aufweist. In diese Nut, und zwar insbesondere tangential in die Nut, ist durch die Bohrung im Zündkerzenkörper hindurch eine Schraube eindrehbar, die insofern das Gehäuse formschlüssig im Bereich der Nut erfasst. Hieraus wird deutlich, dass sowohl die Schraube zur Fixierung des Gehäuses in der Zündkerze gegen Herausfallen gesichert ist als auch das Gehäuse selbst durch die formschlüssige Verbindung der Schraube in Verbindung mit der Nut des Gehäuses. Die tangentiale Anordnung der Schraube gewährleistet einen besseren Halt, insbesondere allerdings auch dann noch eine formschlüssige Verbindung, falls sich die Schraube lockert. Die Schraube muss vielmehr beinahe vollständig aus dem Zündkerzenkörper entnommen werden, um das Gehäuse ausbauen zu können.

In Bezug auf den Sensor selbst ist vorgesehen, dass im Übergang zum Gehäuse der Spiegeloptik der Sensor ein Fenster aufweist, um den Sensor vor den Verbrennungsgasen im Brennraum zu schützen. Das Gehäuse zur Aufnahme der Spiegeloptik stellt sich als zylindrischer Körper dar, der seitlich eine durchgehende Öffnung aufweist, wobei der Boden des Gehäuses als Spiegel ausgebildet ist.

Die Funktionsweise des Sensors lässt sich kurz wie folgt darstellen:
Über das Fenster im Sensor ist über eine entsprechende Optik ein Lichtstrahl in das Gehäuse der Spiegeloptik einkoppelt. Durch eine geeignete Messanordnung wird der Lichtstrahl, der eingekoppelt ist, nach der Reflektion durch den Spiegel im Boden des Gehäuses in Bezug auf seine Intensität gemessen, wobei das Maß der Abschwächung der Intensität des Lichtstrahles ein Maß z. B. für das Luft-/Kraftstoffverhältnis darstellt.

Zusammengefasst bedeutet dies, dass der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung des Gehäuses der Spiegeloptik zum einen darin besteht, dass der Austausch der Spiegeloptik relativ einfach zu bewerkstelligen ist und darüber hinaus sichergestellt ist, dass die Spiegeloptik sicher am Zündkerzenkörper befestigt ist.

Anhand der nachstehend beschriebenen Zeichnungen wird die Erfindung beispielhaft näher erläutert.
1 zeigt einen Schnitt durch die modifizierte Zündkerze;
2 zeigt in verkleinerter Darstellung einen Schnitt durch die Zündkerze gemäß 1.
Schematisch dargestellt ist eine modifizierte Zündkerze 1. Die modifizierte Zündkerze 1 umfasst ebenfalls die Zündelektrode und die Masseelektrode, wobei jedoch seitlich zur Zündelektrode Raum besteht, um den Absorptionssensor in dem Zündkerzenkörper 2 unterzubringen. Ein solcher Absorptionssensor umfasst im Wesentlichen einen Lichtleiter zum Einkoppeln eines Lichtstrahles in den Brennraum 3 eines Motors sowie die insgesamt mit 5 bezeichnete Spiegeloptik. Die Spiegeloptik 5 umfasst das Gehäuse 6 mit einer durchgängigen Gehäuseöffnung 6a, um sicherzustellen, dass sich das Kraftstoff-/Luftgemisch im Brennraum 3 des Motors bis in das Gehäuse der Spiegeloptik 5 verteilt. Zur Aufnahme des Gehäuses 6 besitzt der Zündkerzenkörper eine Öffnung 4.
Im Boden des Gehäuses 6 befindet sich der Spiegel 7, der das durch den Lichtleiter durch den Absorptionssensor eingekoppelte Licht reflektiert. Der Lichtleiter ist von der Spiegeloptik 5 durch das Fenster 8 getrennt.
Die Fixierung des Gehäuses 6 in dem Zündkerzenkörper 2 erfolgt dadurch, dass im Bereich des Gewindes 2a des Zündkerzenkörpers 2, mit welchem der Zündkerzenkörper 2 in das Motorgehäuse 9 eingedreht ist, das Gehäuse 6 eine Nut 10 aufweist, in die eine seitlich in den Zündkerzenkörper 2 im Bereich der Öffnung 4 eingedrehte Schraube 11 tangential zur Nut 10 eingreift. Da der Zündkerzenkörper 2 mit seinem Gewinde in dem Motorgehäuse 9 angeordnet ist, ist bei im Motorgehäuse 9 einsitzender Zündkerze diese Schraube 11 gegen Herausdrehen gesichert. Durch die formschlüssige Verbindung der Schraube 11 mit dem Gehäuse 6 durch die Nut 10 ist auch das Gehäuse 6 mit der Spiegeloptik des Absorptionssensors sicher in dem Motorgehäuse befestigt. Die Spiegeloptik mit dem Gehäuse 6 ist nicht nur sicher in dem Zündkerzenkörper befestigt, sondern ist insbesondere auch leicht austauschbar, was von wesentlichem Vorteil insofern ist, als der Spiegel 7 auf Grund der Verbrennungsrückstände im Motorraum relativ schnell verrußt. Auch benötigt die gefundene Konstruktion wenig Platz, was dann von Vorteil ist, wenn Verbrennungsvorgänge in Motoren untersucht werden sollen, bei denen Zündkerzen mit einem Durchmesser von weniger als 14 mm eingesetzt werden.

Claims

Zündkerze mit einem Absorptionssensor, wobei der Absorptionssensor eine Spiegeloptik umfasst, wobei die Spiegeloptik ein Gehäuse aufweist, wobei der Zündkerzenkörper der Zündkerze eine Öffnung zur Aufnahme des Gehäuses der Spiegeloptik besitzt dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) durch ein seitlich auf das Gehäuse wirkendes Fixierglied (11) in der Öffnung des Zündkerzenkörpers gehalten ist.
Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündkerzenkörper (2) im Bereich des Gewindes (2a) eine Bohrung zur Aufnahme des Fixiergliedes (11) zum Fixieren des Gehäuses (6) der Spiegeloptik aufweist.
Zündkerze nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) im Bereich der Öffnung (4) für das Gehäuse im Zündkerzenkörper (2) eine Nut (10) aufweist.
Zündkerze nach Anspruch 1 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Bohrung im Zündkerzenkörper (2) eine Schraube (11) insbesondere tangential in die Nut (10) des Gehäuses (6) eindrehbar ist.
Zündkerze nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor im Übergang zum Gehäuse (6) der Spiegeloptik ein Fenster (8) aufweist.
Zündkerze nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) zur Aufnahme der Spiegeloptik als zylindrischer Körper ausgebildet ist, der seitlich eine Öffnung (6a) aufweist, wobei der Boden des Gehäuses einen Spiegel (7) aufweist.