DE102018105182A1 - Chamber candle with piezo pressure sensor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kammerkerze 1 für eine Brennkraftmaschine, aufweisend eine Klemmhülse 2 mit einer Mittelachse M, wobei die Klemmhülse 2 einen Boden 21 und eine Seitenwand 22 aufweist, wobei der Boden 21 und die Seitenwand 22 einen Innenraum 24 der Klemmhülse 2 begrenzen, einen zumindest teilweise leitenden Grundkörper 4 zur Festsetzung der Kammerkerze 1 an einer Brennkammer der Brennkraftmaschine, wobei an dem Grundkörper 4 eine Masseelektrode 6 vorgesehen ist, die in die Brennkammer ragt, wobei der Grundkörper 4 an der Klemmhülse 2 festgesetzt ist, einen Isolator 3 mit einer Mittelelektrode 7, der im Innenraum 24 platziert ist und über eine in radialer Richtung zur Mittelachse M vorstehende erste Anlagefläche 31 des Isolators 3 am Grundkörper 4 zumindest mittelbar anliegt und über eine in radialer Richtung der Mittelachse M vorstehende zweite Anlagefläche 32 des Isolators 3 am Boden 21 zumindest mittelbar anliegt, wobei der Isolator 3 in axialer Richtung der Mittelachse M zwischen dem Grundkörper 4 und der Klemmhülse 2 gelagert ist, wobei die Mittelelektrode 7 durch den Isolator 3 zu der Masseelektrode 6 geführt ist und beide zusammen eine Luftfunkstrecke bilden, wobei der Isolator 3 in axialer Richtung bewegbar gelagert ist und dass zwischen dem Isolator 3 und der Klemmhülse 2 und/oder zwischen dem Isolator 3 und dem Grundkörper 4 ein in axialer Richtung der Mittelachse M wirkendes Piezoelement 5 vorgesehen ist, wobei ein Explosionsdruck in der Brennkammer über den Isolator 3 auf das Piezoelement 5 übertragbar und messbar ist.The invention relates to a chamber candle 1 for an internal combustion engine, comprising a clamping sleeve 2 with a central axis M, wherein the clamping sleeve 2 has a bottom 21 and a side wall 22, wherein the bottom 21 and the side wall 22 define an inner space 24 of the clamping sleeve 2, an at least partially conductive base body 4 for fixing the chamber candle 1 to a combustion chamber of the internal combustion engine, wherein on the base body 4, a ground electrode 6 is provided which projects into the combustion chamber, wherein the base body 4 is fixed to the clamping sleeve 2, an insulator 3 with a Center electrode 7, which is placed in the inner space 24 and at least indirectly abuts on the base body 4 via a first abutment surface 31 of the insulator 3 projecting in the radial direction to the central axis M and via a second abutment surface 32 of the insulator 3 on the bottom 21 projecting in the radial direction of the central axis M. at least indirectly applied, wherein the insulator 3 in axial Richtu ng the center axis M is mounted between the base body 4 and the clamping sleeve 2, wherein the center electrode 7 is guided through the insulator 3 to the ground electrode 6 and both together form an air link, wherein the insulator 3 is movably mounted in the axial direction and that between the Insulator 3 and the clamping sleeve 2 and / or between the insulator 3 and the base body 4 acting in the axial direction of the central axis M piezoelectric element 5 is provided, wherein an explosion pressure in the combustion chamber via the insulator 3 on the piezoelectric element 5 is transferable and measurable.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kammerkerze für eine Brennkraftmaschine, aufweisend eine Klemmhülse mit einer Mittelachse
Zur Auswertung des Verbrennungsdrucks einer Brennkraftmaschine wird häufig der Zylinderkopf angebohrt. Diese Bohrung ist konstruktiv sehr kompliziert, da häufig gleichsam Kühlwasserraum und Ölraum durchquert werden müssen. Ferner sind dabei separate Bauteile nötig. Eine weitere Möglichkeit zur Auswertung des Verbrennungsdrucks stellt die Präparation der Kammerkerze selbst dar.To evaluate the combustion pressure of an internal combustion engine, the cylinder head is often drilled. This hole is structurally very complicated, since often quasi cooling water space and oil space must be crossed. Furthermore, separate components are needed. Another option for evaluating the combustion pressure is the preparation of the chamber candle itself.
Aus der
Solche Kammerkerzen finden im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine, mithin außerhalb des Motorprüfstands keine Anwendung. Die Kammerkerzen auf dem Motorprüfstand entsprechen somit nicht den Kammerkerzen, die im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine verwendet werden.Such chamber candles find in normal operation of the internal combustion engine, therefore outside the engine dynamometer no application. The chamber candles on the engine tester thus do not correspond to the chamber candles that are used in normal operation of the internal combustion engine.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kammerkerze derart auszubilden und anzuordnen, dass eine konstruktiv einfache und kostengünstige Ausgestaltung gewährleistet ist.The invention has for its object to form a chamber candle and arrange so that a structurally simple and inexpensive design is guaranteed.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass der Isolator in axialer Richtung bewegbar gelagert ist und dass zwischen dem Isolator und der Klemmhülse und/oder zwischen dem Isolator und dem Grundkörper ein in axialer Richtung der Mittelachse
Der Piezodrucksensor kann dabei auch im Sinne eines Vibrationssensors eingesetzt werden. Somit ist es möglich, das Piezoelement auch zur Klopferkennung zu nutzen. Die Auswertung der Drucksensordaten unterscheidet sich dahingehend von der Verbrennungsdruckmessung, dass eine Fast Hartley Transformation mit angepasstem Frequenzfilter durchzuführen ist.The piezoelectric pressure sensor can also be used in the sense of a vibration sensor. Thus, it is possible to use the piezo element for knock detection. The evaluation of the pressure sensor data differs from the combustion pressure measurement in that a Fast Hartley transformation with adapted frequency filter is to be performed.
Die Festsetzung zwischen dem Grundkörper und der Klemmhülse kann dabei lösbar sein. Eine lösbare Verbindung im Sinne der Erfindung ist keine stoffschlüssige Verbindung wie etwa Verschweißen oder Verkleben. Vielmehr sind lösbare Verbindungen im Sinne der Erfindung formschlüssige Verbindungen, wie sie insbesondere durch Verschraubungen oder kraftschlüssige Verbindungen, insbesondere durch Klemmen, erzielt werden.The fixing between the body and the clamping sleeve can be solvable. A releasable connection according to the invention is not a material connection such as welding or gluing. Rather, releasable connections in the context of the invention are positive connections, as they are achieved in particular by screwing or non-positive connections, in particular by clamping.
Aufgrund der optionalen lösbaren Verbindung kann das Piezoelement einfach montiert durch einen kostengünstigeren Dummyring ausgetauscht werden, der im Normalbetrieb der Kammerkerze Verwendung findet. Auf diese Weise werden Kosten gespart. Die Verkabelung, die zum Anschließen des Piezoelements benötigt wird, kann insbesondere entlang des Isolators aus der Klemmhülse herausgeführt werden.Due to the optional detachable connection, the piezoelectric element can be easily replaced by a cheaper dummyring, which is used in normal operation of the chamber candle. In this way costs are saved. The wiring that is needed to connect the piezoelectric element, in particular be led out of the clamping sleeve along the insulator.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn der Grundkörper an einem dem Boden gegenüberliegenden Endbereich der Seitenwand der Klemmhülse mit der Klemmhülse verbunden ist. Mit einer solch einfachen Ausbildung wird die Kammerkerze entsprechend kompakt und einfach montierbar, insbesondere mit Blick auf die Montage des Piezoelements.Furthermore, it may be advantageous if the base body is connected to the clamping sleeve at an end region of the side wall of the clamping sleeve opposite the bottom. With such a simple design, the chamber candle is correspondingly compact and easy to install, especially with regard to the assembly of the piezoelectric element.
Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn der Grundkörper eine Kappe aufweist, die zusammen mit dem Grundkörper zur Ausbildung einer Vorkammer dient, wobei die Kappe zumindest eine Öffnung aufweist, über die das zu zündende Gemisch zwischen der Vorkammer und dem Brennkammerbereich außerhalb der Vorkammer austauschbar ist, wobei die Masseelektrode und die Mittelelektrode in die Vorkammer ragen. Die Kammer optimiert den Zündungsvorgang dahingehend, dass sie einen Abtrieb des zu zündenden Gemischs aufgrund der Gasbewegung im Zylinder verhindert und für jede Zündung damit vergleichbare Bedingungen vorliegen.It may also be advantageous for this purpose if the main body has a cap which together with the base body for forming an antechamber, wherein the cap has at least one opening through which the mixture to be ignited between the prechamber and the combustion chamber outside the antechamber is interchangeable wherein the ground electrode and the center electrode protrude into the prechamber. The chamber optimizes the ignition process to the effect that it prevents an output of the mixture to be ignited due to the gas movement in the cylinder and thus comparable conditions exist for each ignition.
Es zeigt:
-
1 eine Schnittdarstellung der Kammerkerze mit Piezoelement; -
2 eine Schnittdarstellung der Kammerkerze mit Piezoelement an alternativer Position.
-
1 a sectional view of the chamber candle with piezoelectric element; -
2 a sectional view of the chamber candle with piezoelectric element in alternative position.
Nach
In dem Innenraum
An dem Grundkörper
Das Ausführungsbeispiel nach
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kammerkerzechamber candle
- 22
- Klemmhülsecollet
- 2121
- Bodenground
- 2222
- SeitenwandSide wall
- 2323
- Bodenöffnungbottom opening
- 2424
- Innenrauminner space
- 2525
- Endbereichend
- 33
- Isolatorinsulator
- 3131
- erste Anlagefläche, untere Schulterfirst contact surface, lower shoulder
- 3232
- zweite Anlagefläche, obere Schultersecond contact surface, upper shoulder
- 3333
- oberer Bereichupper area
- 3434
- mittlerer Bereichmiddle area
- 3535
- unterer Bereichlower area
- 44
- Grundkörperbody
- 55
- Piezoelementpiezo element
- 66
- Masseelektrodeground electrode
- 77
- Mittelelektrodecenter electrode
- 88th
- Kappecap
- 81 81
- Öffnungenopenings
- 8282
- Vorkammerantechamber
- MM
- Mittelachsecentral axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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-
2018
- 2018-03-07 DE DE102018105182.4A patent/DE102018105182B4/en active Active
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DE102019101422B4 (en) * | 2019-01-21 | 2021-03-18 | Christophe Hanauer | Gas engine spark plug |
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