DE3916547A1 - Sensor zur erfassung des verbrennungsverlaufs in einer brennkraftmaschine - Google Patents

Sensor zur erfassung des verbrennungsverlaufs in einer brennkraftmaschine

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    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/40—Sparking plugs structurally combined with other devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P13/00—Sparking plugs structurally combined with other parts of internal-combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Sensor nach der Gattung des Haupt­ anspruchs. Es sind Zündkerzen bekannt, bei denen mittels Klopfsen­ soren und einer entsprechenden Auswerteschaltung das Klopfen einer Brennkraftmaschine erfaßt wird. Diese Sensoren können dabei z.B. im Gehäuse der Zündkerze angeordnet sein oder als Druckaufnehmerringe im Einspannbereich der Zündkerzen angebracht sein. Bei allen diesen Ausbildungen ist aber die Masseelektrode der Zündkerze als Verlän­ gerung des Gehäuses ausgebildet. Diese Lösungen sind sehr aufwendig und teuer. Ferner werden neben den durch die Verbrennung verursach­ ten Druck- und Körperschallwellen auch fremde Signale, wie z.B. das Klappern der Ventile, miterfaßt. Eine Auswertung des Zündstroms bei diesen Lösungen wird dadurch erschwert, da bei eingeschraubter Zünd­ kerze der Wärmewert des Maschinenblocks den Verlauf der Meßkurve negativ und nicht genau kontrollierbar beeinflussen würde.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Sensor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch Messen des Zündstroms ein Aufschluß über die Verbrennung, über Aussetzer wäh­ rend der Verbrennung und Beschädigungen verschiedener Art, z.B. ab­ gefallener Kerzenstecker, möglich ist. Es ist sowohl eine Zündüber­ wachung möglich, als auch kann die Qualität der Gemischentzündung bzw. des Verbrennungsverlaufs beurteilt werden. Durch eine gitterar­ tige Ausbildung der Hülse, die die Masseelektrode darstellt, kann die Sintermasse wie bisher in einem Arbeitsgang hergestellt werden. Der Wärmekontakt von der Außenelektrode zur Einschraubstelle kann in einfacher Weise gesteuert werden und entsprechend den Einsatzbedin­ gungen festgelegt werden. Eine Verlängerung der Hülse in den Totraum der Zündkerze ermöglicht einen elektrischen Kontakt unterhalb der Kriechstrombarriere.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Sensors möglich.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den brennraumseitigen Teil eines er­ findungsgemäßen Sensors und die Fig. 2, 3 und 4 zeigen je eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 ist mit 10 das Einschraubteil eines zündkerzenartigen Gehäuses bezeichnet, das zur Aufnahme eines erfindungsgemäßen Sensors dient. In der etwa mittigen Längsbohrung 11 des Gehäuses ist in seiner Längsachse ein Kerzenstein 12 angeordnet, in dessen wie­ derum mittigen Längsbohrung 13 sich eine Mittelelektrode 14 befin­ det. Die Mittelelektrode 14 liegt auf einer Schulter 15 auf und weist im Bereich der Längsbohrung 13 ein Spiel auf. Als Masseelek­ trode ist im Kerzenstein 12 ein Draht 17 eingebracht, der im Bereich des Totraums 18 und außerhalb des Einschraubteils 10 als Hakenelek­ trode zur Mittelelektrode 14 hin umgebogen ist. Der Draht 17 ist oberhalb des Einschraubteils 10 aus dem Kerzenstein 12 herausgeführt und über ein Meßelement 19 mit Masse verschaltet. Hierzu kann die Mittelelektrode 14 mit dem Einschraubteil 10 aus metallischem Werk­ stoff verbunden sein.
Wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 gezeigt, kann die Masseelek­ trode 14 auch als Hülse 22 ausgebildet sein. Sie ist ebenfalls in den Totraum 18 hinausgeführt, ragt aber nur im Bereich eines als Hakenelektrode oder als mehrere Hakenelektroden dienenden Fortsat­ zes 23 aus dem Totraum 18 heraus. Dadurch ist ein elektrischer Kon­ takt unterhalb der Kriechstrombarriere möglich.
Der Kerzenstein 12 besteht in herkömmlich bekannter Weise aus Sintermaterial. Um eine homogene Keramikstruktur zu erhalten, kann die Hülse 22 gitterartig ausgebildet sein. Dadurch ist eine Herstel­ lung des Sintersteins 12 und der Masseelektrode in einem Herstel­ lungsgang möglich. Die Hülse 22 wird hierbei in den noch grünen Sinterkörper eingelegt und anschließend gesintert. Der Wärmekontakt zwischen der Masseelektrode und dem Einschraubteil 10 kann durch die Dicke des sich hier ausbildenden Bereichs des Kerzensteins 12 gesteuert werden.
In der Abwandlung nach Fig. 3 ist der Meßwiderstand 19 a in den Kerzenstecker 25 direkt mit eingebaut. Dadurch wird der Meßwider­ stand 19 a automatisch beim Aufstecken des Kerzensteckers 25 auf das Gehäuse gegen Masse, d.h. entweder gegen das Zündkerzengehäuse oder gegen den Motorblock verschaltet. In der Abwandlung nach Fig. 4 ist das Meßsignal auf eine separate Masse bezogen. Die beiden Anschluß­ punkte 26, 27 des Widerstands 19 b werden durch den Kerzenstecker 25 nach außen geführt. Dort kann das elektrische Signal in Form einer Meßspannung bezogen auf die Motormasse abgegriffen werden. Als Meß­ element kann jedes herkömmlich bekannte Widerstandselement zur Bestimmung der Spannung verwendet werden. Über die abgegriffene Meß­ spannung ist ein Aufschluß über den Zündvorgang möglich. Aus dem Verlauf der Meßspannung kann sowohl die Zündung überwacht werden als auch die Qualität der Gemischentzündung beurteilt werden.

Claims (8)

1. Sensor zur Erfassung des Verbrennungsverlaufs in einer Brenn­ kraftmaschine, der gleichzeitig als Zündkerze ausgebildet ist, mit einer stiftförmigen Mittelelektrode (14) und einer Masseelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Masseelektrode vom Kerzengehäuse (10) elektrisch isoliert angeordnet ist und über mindestens ein Meßelement (19) zum Abgriff des Zündstroms gegen Masse verschaltet ist.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse­ elektrode in den Kerzenstein (12) der Zündkerze eingebracht ist.
3. Sensor nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Masseelektrode als Hülse (22) ausgebildet ist und das dem Brenn­ raum zugewandte Ende als eine der Mittelelektrode (14) zugewandte Hakenelektrode ausgebildet ist.
4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (22) gitterartig ausgebildet ist.
5. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (19) ein Meßwiderstand ist, der gegen den Motor­ block verschaltet ist.
6. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (19) ein Meßwiderstand ist, der gegen das Zündkerzengehäuse (10) als Masse verschaltet ist.
7. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwiderstand (19) im Kerzenstecker (25) angeordnet ist.
8. Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Anschlüsse (26, 27) des Meßwiderstands (19) durch den Kerzenstecker (25) aus dem Gehäuse herausgeführt werden.
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