DE3602136C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flammglühkerze für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Flammglühkerzen werden insbesondere für Dieselbrennkraftmaschinen als Anlaßhilfe verwendet. Eingebaut in die Ansaugleitung der Brennkraftmaschine ragt das vom Elektro- und Kraftstoffanschluß entgegengesetzt befindliche Ende der Flammglühkerze in die Ansaugleitung. Der in der Flammglühkerze erhitzte und anschließend verdampfte und mit Hilfe der Ansaugluft entzündete Kraftstoff wird von der Brennkraftmaschine angesaugt und bewirkt eine wirksame Starthilfe, insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen und damit verbundener kalter Brennkraftmaschine.

Mit der DE-PS 15 76 652 ist eine Flammglühkerze vorgestellt, bei der der Kraftstoff durch einen seitlichen Anschluß in die Flammglühkerze eintritt. Die Kraftstoffmengendosierung geschieht durch eine Querbohrung, die in eine Buchse eingebracht ist. Der Kraftstoff wird zunächst in eine Vorkammer geführt, die zylindrisch um den Glühkörper angebracht ist. Von der Vorkammer aus gelangt der Kraftstoff in ein in die Flammglühkerze eingebrachtes Rohr, welches den Glühkörper umhüllt und im Vergleich zur Vorkammer eine Querschnittsvergrößerung darstellt.

Nachteilig bei dieser Flammglühkerze ist die Kraftstoffzumessung, sowie die Kraftstofführung entlang des Glühkörpers. Eine Mengenregulierung durch die in die Buchse eingebrachte Querbohrung und anschließende Umlenkung bewirkt Drosselverluste. Die Kraftstofführung gewährleistet darüber hinaus keine ausreichende Betriebssicherheit, da es bei der Dosierung des flüssigen Kraftstoffs dazu kommen kann, daß zuviel Kraftstoff durch die Flammglühkerze fließt, der von dem Glühkörper nicht ausreichend verdampft werden kann. Dies hat zur Folge in flüssiger Form zu den Zylindern der Brennkraftmaschine fließt.

Die gattungsbildende DE-OS 15 26 780 zeigt eine Flammglühkerze mit seitlicher Kraftstoffzufuhr in einem Ringraum 13, der den Glühkerzenkörper umgibt und sich im Bereich des Glühstifts 1 zu einem Ringspalt 14 verengt. Problematisch an dieser Lösung ist einmal die für eine komplette Verdampfung nicht ausreichende Vorwärmung des Kraftstoffs und dazu die fehlende exakte Dosierung desselben.

In der DE-OS 31 36 852 wird eine Flammglühkerze beschrieben, bei der der Kraftstoff in einer ringförmigen Verdampfungskammer 4 verdampft wird und nach Öffnen eines Ventils in eine Verbrennungskammer 7 austritt. Das Ventil wird durch den Glühstift selbst gebildet, dessen Wärmeausdehnung als Steuergröße benutzt wird. Da es sich hierbei um nur minimale Wärmedehnungen handelt, ist das Öffnen des Ventils und damit die Funktion der Flammglühkerze mit erheblichen Unsicherheiten behaftet.

In der DE-OS 21 12 815 wird eine Flammkerze beschrieben, die eine elektrisch beheizte Verdampferrohrwendel 128 und eine Hochspannungszündkerze aufweist. Der bauliche Aufwand dieser Flammkerze ist erheblich und ihre Kosten sind hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flammglühkerze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß bei angepaßter Kraftstoffmengenzumessung der Vermischungszone im wesentlichen verdampfter Kraftstoff der Brennkraftmaschine zugeführt wird, wobei der bauliche Aufwand gering ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit dieser Flammglühkerze erzielbaren Vorteile garantieren eine große Betriebssicherheit durch Unempfindlichkeit gegen Verschmutzung in der Brennstoffzuführung, da keine Drossel notwendig ist, sowie ein gutes Kaltstartverhalten der Brennkraftmaschine durch eine weitgehende Zerstäubung des Kraftstoffs.

Bei der nach dem Erfindungsgedanken aufgebauten Flammglühkerze gelangt der Kraftstoff durch den Anschlußstutzen in die Vorkammer. Dort erfolgt am rückwärtigen Teil des Glühkörpers eine Aufheizung und Verdampfung des Kraftstoffs. Anschließend strömt der Kraftstoffdampf durch den im Verbindungsabschnitt vorhandenen Ringspalt, der gleichzeitig eine Dosierung bewirkt. Der aus dem Ringspalt beschleunigt austretende Kraftstoffdampf reißt mit Injektorwirkung in der Hülse, der Vermischungszone, Luft aus der Ansaugleitung mit, entzündet sich mit Hilfe des Glühkörpers und verbrennt in der Ansaugleitung mit rußfreier Flamme.

Dieser Aufbau der Flammglühkerze erfüllt die Forderung nach einer intensiven Verdampfung und Entflammung des Kraftstoffes und geringem baulichen Aufwand in vorteilhafter Weise.

Der Verbindungsabschnitt ist als ein Ringspalt ausgebildet. Ein enger Ringspalt bewirkt, daß eine evtl. noch vorhandene Restmenge von flüssigem Kraftstoff verdampft wird. Darüber hinaus bietet dieser Ringspalt eine einfache, aber wirksame und exakte Dosierung der Kraftstoffmenge.

Vorteilhaft ist es, den Ringspalt entlang des Glühkörpers mit widerstandserhöhenden Maßnahmen zu versehen, um die Verweildauer des Kraftstoffes in dem engen Ringspalt und eine damit verbundene stärkere Aufheizung zu gewährleisten. Dieses Ziel ist beispielsweise erreichbar mit einer schraubenlinienförmigen Gestaltung des Ringspaltraumes. Außerdem wird mit dieser Maßnahme die Strömung des Kraftstoffdampfes mit einem Drall versehen, der die Vermischung mit der Ansaugluft nach Austritt des Kraftstoffdampfes aus dem Ringspalt weiter verbessert.

Die vorliegende Erfindung sieht vor, daß der Glühkörper im Verbindungsabschnitt von einem Drosselrohr umhüllt wird, das sich in einem vorgebbaren Abstand zum Glühkörper befindet. Der sich zwischen dem Glühkörper und dem Drosselrohr einstellende Querschnitt bildet den Ringspalt. Ein so sich ergebender Ringspalt erlaubt beispielsweise die Verwendung gleicher Flammglühkerzen für verschiedene Brennkraftmaschinen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Flammglühkerze besteht darin, daß der Durchmesser des Drosselrohres konstant ist. Dies bewirkt eine intensive weitere Aufheizung des Kraftstoffdampfes im Bereich des Verbindungsabschnittes, bei nahezu gleicher Geschwindigkeit des Kraftstoffdampfes im Drosselrohr.

Zum Zweck einer größeren Flammstabilität, die ganz wesentlich für eine völlige Entflammung des Kraftstoffdampfes ist, werden drallerzeugende Maßnahmen, die eine Vermischung des Kraftstoff-Luftgemisches intensivieren sollen, in der Vermischungszone der Hülse, angeordnet. So sind Leitbleche denkbar, die dem Verbindungsabschnitt und dem darin enthaltenen Ringspalt nachgeschaltet sind und den verdampften Kraftstoff in eine Drehbewegung versetzen, in Verbindung mit der stark verwirbelten Ansaugluft in der Hülse, hervorgerufen durch drallerzeugende Leitbleche, angebracht an der Hülse.

Zur Stabilisierung der Flamme sind engmaschige Drahtsiebe anwendbar, die um den Glühkörper in der Vermischungszone in einem bestimmten Abstand angebracht sind. Anstelle eines Drahtsiebes ist auch ein Lochblech bzw. Drahtgeflecht oder ähnliches anwendbar, angebracht und befestigt auch in anderer Form als den Glühkörper umhüllend.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Glühkörper wie auch das Drosselrohr konisch ausgebildet sind. Diese Gestaltungsform erlaubt eine Verstellung des Ringspaltes, und als Folge wird auch eine veränderliche Kraftstoffmenge erreicht, die sinnvollerweise in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur regelbar sein soll.

Denkbar ist auch eine regelbare Temperatur für den Glühkörper. Die Temperaturregelung sollte vorteilhaft in Verbindung mit einer Kraftstoffmengenregelung eingesetzt werden, um so den Motorstart optimal auf die Umgebungstemperatur abstimmen zu können. Insbesondere bei extrem niedrigen Umgebungstemperaturen bietet sich an, der Brennkraftmaschine mehr entflammten Kraftstoff zuzuführen, der mit einer hohen Glühtemperatur auch schneller entflammbar ist.

Anstatt den Glühkörper aus einem herkömmlichen, konventionellen Metallmantelrohr mit einer entsprechenden Isolierung herzustellen, ist nach einer Weiterbildung der Erfindung ein Glühkörper aus Keramik vorgesehen. Dieser hochwarmfeste Werkstoff ist besonders vorteilhaft bei temperaturgeregelten Flammglühkerzen. Weiter bietet dieser Werkstoff einen Schutz, wenn es bei einem Freibrennen einer verschmutzten Glühkörperoberfläche zu einer verstärkten Wärmebelastung kommt.

Eine Ausführung der Erfindung zeigt die Zeichnung, die einer Schnittdarstellung die Flammglühkerze zeigt.

Die Flammglühkerze wird mit Hilfe des Befestigungsflansches 13 und Schrauben, die in die Befestigungsbohrung 12 eingesetzt werden, an einer nicht dargestellten Ansaugleitung befestigt. Das Gehäuse 8, ausgeführt als Hohlzylinder mit unterschiedlich großen und abgesetzten Bohrungen, übernimmt eine Trägerfunktion, an bzw. in dem alle erforderlichen Bauteile zusammengefügt sind. Der Befestigungsflansch 13, der sich in ungefähr der Mitte der Flammglühkerze befindet, ist mit dem Gehäuse 8 verschraubt. Am oberen Ende der Flammglühkerze, in der Zeichnung oben, befindet sich der Elektroanschluß 1 mit der Rändelmutter 2, die dazu dient, beispielsweise einen Kabelschuh gegen die Auflage 3 zu verspannen. Die Isolierung 4 verhindert einen Kurzschluß zwischen dem Elektronenanschluß 1 und dem Einschraubstutzen 5, der im Gehäuse 8 eingeschraubt ist und die Grundplatte 7 gegen den Absatz 19 drückt. Die Grundplatte 7 besitzt eine Trägerfunktion für den Glühkörper 11, der mittig eingepaßt ist. Der Glühkörper 11 besteht beispielsweise aus einem Metallmantelrohr 23 und einer Isolierung 24 aus Aluminiumoxydpulver, ersatzweise ist auch Keramik einsetzbar. Als Verbindung zwischen dem Glühkörper 11 und dem Elektroanschluß 1 dient die Stegleitung 6. Der Kraftstoff tritt über einen seitlich angebrachten Einschraubstutzen 21 in die Flammglühkerze ein, der auch das Filter 22 aufnimmt. Der Kraftstoff gelangt weiter in die Vorkammer 10 in der Flammglühkerzenmitte, der einen großen Freiraum darstellt, in dem der Kraftstoff durch den Glühkörper 11 aufgeheizt und verdampft wird. Die Vorkammer 10 ist in Richtung Elektroanschluß 1 durch die Abdichtung 9 verschlossen, die sich an der Grundplatte 7 abstützt und im Gehäuse 8 eingepaßt ist. Zur gegenüberliegenden Seite, im eingebauten Zustand der Flammglühkerze zur Ansaugleitung hin gerichtet wird dann der verdampfte Kraftstoff im Bereich des Verbindungsabschnitts 24 durch den Ringspalt 15 in die Vermischungszone 18 entweichen. Der Ringspalt 15 ergibt sich zwischen dem Glühkörper 11 und dem in einem definierten Abstand zum Glühkörper 11 angebrachten Drosselrohr 14, welches eingebracht ist im Gehäuse 8. Das Drosselrohr 14 umhüllt den Glühkörper 11 bis weit hinein in die Vermischungszone 18. In dem Ringspalt 15 wird der durchtretende verdampfte Kraftstoff weiter erhitzt, beschleunigt und durch die Querschnittsverengung in der Menge begrenzt. Eine Kraftstoffmengenbegrenzung kann zusätzlich durch eine Drossel 20, wie in der Zeichnung dargestellt, im Einschraubstutzen erfolgen. Der erhitzte Kraftstoffdampf, der aus dem Ringspalt 15 beschleunigt in die Vermischungszone 18 gelangt, die umgeben ist von der Hülse 16, wird durch die dort vorhandene Verbrennungsluft in der Ansaugleitung entzündet, wobei der erhitzte Glühkörper 11 unterstützend wirkt. Die Hülse 16 hat die Aufgabe, für eine intensive Vermischung des Kraftstoffdampfs mit der Verbrennungsluft zu sorgen. Um diesen Effekt zu untersützten, sind in der Hülse 16 Bohrungen 17 angebracht, durch die die Verbrennungsluft in die Hülse eintreten kann. Vorteilhaft sind darüber hinaus turbulenz- bzw. drallerzeugende Maßnahmen, um eine noch bessere Vermischung zu erzielen.

Claims (5)

1. Flammglühkerze für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselbrennkraftmaschinen, mit einem elektrisch beheizten Glühkörper aus hitzebeständigem Material und einer Kraftstoffzuführung im Bereich des rückwärtigen Teils des Glühkörpers, die in eine vom Glühkörper durchsetzte ringartige Vorkammer mündet, die über einen Verbindungsabschnitt mit einer Vermischungszone verbunden ist, die sich in einer das freie Ende des Glühkörpers umgebenden Hülse befindet, die im Ansaugluftstutzen der Brennkraftmaschine anzuordnen ist, wobei der Verbindungsabschnitt von der Vorkamer zu der Vermischungszone düsenartig als ein den Glühkörper umgebender Ringspalt ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß entlang des Verbindungsabschnitts (24) im Ringspalt (15) den Glühkörper (11) umschließend eine widerstandserhöhende und drallerzeugende, schraubenlinienförmige Einrichtung angebracht ist, wobei der Ringspalt (15) durch ein den Glühkörper (11) umgebendes Drosselrohr (14) gebildet ist, das über eine axiale Teillänge des Glühkörpers (11) in die Hülse (16) ragt.

2. Flammglühkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Drosselrohres (14) über die gesamte Länge konstant ist.

3. Flammglühkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Austritts des Kraftstoffdampfes aus dem Verbindungsabschnitt (24) in die Vermischungszone (18) drallerzeugende Maßnahmen für die Luftseite wie auch für die Kraftstoffseite vorgesehen sind sowie Einbauten zur Stabilisierung der Flamme angebracht sind.

4. Flammglühkerze nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Glühkörper (11) als auch das den Glühkörper (11) umschließende Drosselrohr (14) konisch ausgebildet sind.

5. Flammglühkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühkörper (11) aus Keramik besteht.