DE102013000348B4

DE102013000348B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausbau von Glühkerzen und lnjektoren aus Dieselmotoren

Info

Publication number: DE102013000348B4
Application number: DE102013000348.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Vauderwange
Original assignee: VauQuadrat GmbH
Current assignee: VauQuadrat GmbH
Priority date: 2013-01-14
Filing date: 2013-01-14
Publication date: 2015-04-09
Anticipated expiration: 2033-01-15
Also published as: DE102013000348A1

Abstract

Technische Aufgabe und Zielsetzung An Dieselmotoren ist der Ausbau von defekten Glühkerzen und Injektoren mit großen Schwierigkeiten verbunden. Sowohl Korrosion als auch Ölkohle klemmen die Teile im Aluminium-Zylinderkopf fest. Ausbauversuche mit Spezialwerkzeugen, die auf große Kräfte und Momente abzielen, führen oft zum Abreissen. Lösung der technischen Aufgabe In drei Schritten soll diese Aufgabe gelöst werden: – Herausbohren des Innenlebens – Erhitzen des eigentlichen Glühkerzen-/Injektorkörpers (14) durch eine eingebrachte Spezialelektrode (10). Dadurch Stromfluss durch (14) hindurch bis zur Rotglut. – Nach dem Abkühlen bis auf ca. 200°C ist das Gewinde und der Schaft in Rost und Ölkohle freigedrückt bzw. ist die entstandene Ölkohle hinreichend flüssig. Die Glühkerze/der Injektor kann herausgedreht werden. Zur Erhitzung ist eine entsprechende Vorrichtung beschrieben. Anwendungsgebiet Anzuwenden möglichst im eingebauten Zustand in der PKW-Werkstatt oder aber am ausgebauten Zylinderkopf in der Motoreninstandsetzung.

Description

Eine Aufgabe bei der Instandsetzung von Diesel-Kraftfahrzeugen ist die Demontage von Glühkerzen und Diesel-Injektoren. Diese sind im Aluminium-Zylinderkopf eingeschraubt (Glühkerzen) bzw. eingesteckt (Injektoren). In beiden Fällen bildet sich zwischen diesen Bauteilen und dem Zylinderkopf an der Außenseite Spaltkorrosion, an der Innenseite setzt sich der Spalt mit Ölkohle zu, die aus dem Verbrennungsprozess entsteht. Speziell Glühkerzen sind oft schwer zugänglich.
Es sind Spezialwerkzeuge bekannt, die dem Mechaniker ermöglichen sollen, ein Maximum an Kraft und Moment zum Losdrehen bzw. Herausdrehen dieser Bauteile anzuwenden. Zusätzlich ist beispielsweise aus der DE 20 2010 016 937 U1 ein Verfahren offen gelegt, bei dem in das Innere des Glühkerzenkörpers ein Gewinde geschnitten und dann ein dünner Zugbolzen eingesetzt werden kann.
Immer wieder versagt dabei wegen der Klemmwirkung von Rost und Ölkohle der Metallkörper von Glühkerze oder Injektor und bricht. Hierbei bleibt dann ein Stück im Zylinderkopf stecken, mit der Folge, dass der Zylinderkopf ausgebaut werden und einem spezialisierten Motoreninstandsetzer übergeben werden muss.
Thermische Verfahren unter Anwendung von Induktionswärme, wie sie vom Lösen von festkorrodierten Schrauben bekannt sind, sind wegen des ungünstigen Verhältnisses von Querschnitt zu Länge nicht anwendbar. Bei diesen Verfahren wird ein Bauteil stärker erwärmt als sein umliegendes Material. Dadurch dehnt sich das Bauteil aus und komprimiert den mechanisch schwächeren Rost im vorhandenen Spalt.
Mit der vorliegenden Patentanmeldung wird eine Vorrichtung und ein Verfahren beschrieben, mit dem es gelingt, den Körper von Glühkerze oder Injektor im eingebauten Zustand wesentlich stärker zu erwärmen als den Zylinderkopf und damit den Ausbau zu erleichtern.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung im Detail beschrieben.
Zur Illustration zeigen 1 eine Glühkerze als Ganzes (G), 2 eine eingebaute Glühkerze mit ausgebohrtem Innenleben, 3 die benötigte Stromquelle, 4 eine Vergrößerung der Spezialelektrode und 5 ein Übersichtsbild über den eigentlichen Aufbau für den Erhitzungsvorgang. 6–8 zeigen schliesslich die verschiedenen Phasen der Erwärmung und Abkühlung mit dem erwünschten Effekt: Dem Zerdrücken von Rost/Ölkohle, wodurch die Glühkerze nach dem Abkühlen wieder beweglich wird.
1 zeigt den typischen Aufbau einer Glühkerze. Vorn sitzt das eigentliche Glühelement (5). Nach außen führt zunächst der Schaft (4), an dessen oberem Ende zunächst das Befestigungsgewinde (3) sitzt. Der Sechskant (2) wird verwendet, um mit einem geeigneten Werkzeug die Glühkerze ein- und auszuschrauben.
Schaft, Gewinde und Sechskant bilden zusammen den Glühkerzenkörper (14).
Im Normalbetrieb der Glühkerze wird der Strom zur Beheizung des Glühelements (5) über den Stromanschluss (1) durch das Innere des Glühkerzenkörpers zum Glühelement und von dort zum Glühkerzenkörper geführt, der mit der Fahrzeugmasse (Typischerweise der Minuspol der Autobatterie) den Gegenpol bildet.
2 zeigt die Glühkerze (G), wie sie in das Aluminium des Zylinderkopfes (6) eingeschraubt ist. Als erster Schritt des gezeigten Verfahrens wird der Elektroanschluss (1) abgebrochen und mit Hilfe einer geeigneten Bohr- oder Fräsmaschine wird das Innenleben der Glühkerze herausgebohrt, sodass der Innenraum (7) des Glühkerzenkörpers leer ist.
3 zeigt im Überblick die benötigte Vorrichtung: Eine Stromquelle (8) mit einstellbarer Spannung und einstellbarer Strombegrenzung, an deren einem Pol eine Masseklemme (9) angeschlossen ist, am anderen Pol eine Spezialelektrode (10).
4 zeigt den Aufbau der Elektrode. Ein massiver Innenleiter (13) wird geführt durch mindestens zwei ringförmige, temperaturbeständige Isolatoren, deren Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Glühkerzenkörpers. Das vordere Ende (17) des Innenleiters ist abgewinkelt und auf den Innendurchmesser des Glühkerzenkörpers angepasst, sodass eine möglichst geringe Stromdichte an der Übergangsfläche des Stroms von Elektrode zu Glühkerzenkörper entsteht. Damit werden Punktverschweißungen vermieden.
Die Verbindungskabel und der Innenleiter der Spezialelektrode sind so groß dimensioniert, dass deren Widerstand deutlich kleiner als der Widerstand des Glühkerzenkörpers ist. Auf diese Weise wird zu viel Wärmeentwicklung an Kabeln und Elektrode vermieden.
Nun wird für eine voreingestellte Zeit der an der Spannungsquelle vorgewählte Strom durch den Glühkerzenkörper geleitet. Der Stromfluss erzeugt in diesem schnell Wärme, sodass die Temperatur des Glühkerzenkörpers schneller ansteigt, als die des umliegenden Zylinderkopfes, der durch den Temperaturdifferenz-bedingt stattfindenden Wärmeübergang ebenfalls etwas Wärme abbekommt.
Der Glühkerzenkörper versucht sich stark auszudehnen, was aber nur in den Zwischenraum (15) hinein gelingt, wo nun die mechanisch schwächeren Komponenten Rost und Ölkohle komprimiert werden.
Nach der Wirkzeit lässt man die gesamte Anordnung kurz abkühlen, was aufgrund der Wärmeabfuhr durch das Aluminium des Zylinderkopfes nicht allzu lange dauert. Der Glühkerzenkörper schrumpft wieder auf seine ursprüngliche Größe. Hierdurch bildet sich der ursprüngliche Spalt (16) aus, wie er bei der Montage des Bauteils vorhanden war.
Die Glühkerze lässt sich mit handelsüblichen Werkzeugen und ohne Gefahr des Abreißens herausdrehen.
Die erreichten Vorteile:
Die Autowerkstatt kann die Reparatur von Glühkerzen/Injektoren im eingebauten Zustand mit wenig Aufwand durchführen, wobei sich zum Nutzen des Fahrzeughalters die Reparaturzeit verkürzt und damit die Fahrzeugverfügbarkeit erhöht.
Bezugszeichenliste

G: Gesamtbauteil Glühkerze
1: Elektroanschluss Glühkerze
2: Sechskant zum Ein- und Ausdrehen
3: Befestigungsgewinde/hier wirkt Kossorsion
4: Zone der Ölkohle
5: Glühelement
6: Zylinderkopf, meist aus Aluminium
7: Hohlraum nach Ausbohren des Innenlebens
8: Stromquelle, einstellbar mit Strombegrenzung
9: Masseklemme –
10: Austauschbare Spezialelektrode
11: Isolatorrollen, hitzebeständig
12: Anschluss +
13: Massiver Innenleiter
14: Glühkerzenkörper mit ausgebohrtem Innenleben
15: Spalt zwischen Glühkerze und Zylinderkopf, blockiert durch Ölkohle/Korrosion
16: Spalt zwischen Glühkerze und Zylinderkopf, Ölkohle und Korrosion nach Erhitzen und Abkühlen zerdrückt
17: Gebogene Formspitze zur Übertragung des Stroms auf den Glühkerzenkörper
18: Brennraum im Motor/Zylinder

Claims

Verfahren zum Ausbau von Glühkerzen oder Injektoren aus Motoren, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem zu entfernenden Bauteil im eingebauten Zustand der Innenleiter ausgebohrt und das Bauteil aufgeheizt wird, während das es umgebende Material nicht aktiv aufgeheizt wird, wodurch Rost und Ölkohle zerdrückt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzung des Bauteils mittels Stromfluss durch das Bauteil erzielt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Erhitzung eine Abkühlphase abgewartet wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1–3 dadurch gekennzeichnet, dass eine passend geformte Elektrode (10) den Strom an das zum Brennraum des Motors (18) zeigende Ende des Bauteils leitet, sodass der Stromkreis durch das Bauteil hindurch zum Gegenpol (9) geschlossen ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode einen massiven Innenleiter (13) aufweist und dass dieser Innenleiter durch hinreichend temperaturfeste Ringe (11) passenden Durchmessers elektrisch vom Bauteil isoliert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennraum-seitige Ende (17) der Elektrode der Innenform des Bauteils angepasst ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, dasss eine Stromquelle (8) vorhanden ist, mit der Stromstärke und Wirkzeit des Stromflusses durch das Bauteil einstellbar sind.