DE8134814U1

DE8134814U1 - SENSOR

Info

Publication number: DE8134814U1
Application number: DE19818134814
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-11-28
Filing date: 1981-11-28
Publication date: 1982-04-08

Description

1750217502

R.R.

16.11.1981 Wt/Hm11/16/1981 Wt / Hm

Sensorsensor

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Sensor nach der Gattung des Hauptanspruches.The invention is based on a sensor of the type of the main claim.

Es ist bekannt, zur Erfassung von physikalischen Vorgängen im Brennraum einer Brennkraftmaschine, "beispielsweise des Druckverlaufes oder des Auftretens von Klopfen, im Brennraum optische Sensoren zu verwenden, bei denen ein Lichtleiter in einem zündkerzenartigen Gehäuse untergebracht ist, das in die Zylinderwandung der Brennkraftmaschine eingeschraubt wird. Ein derartiger Sensor ist beispielsweise aus der DE-OS 30 01 711.9 bekannt.It is known to record physical processes in the combustion chamber of an internal combustion engine, "for example the pressure curve or the occurrence of knocking, to use optical sensors in the combustion chamber where a light guide is housed in a spark plug-like housing that is inserted into the cylinder wall of the Internal combustion engine is screwed. Such a sensor is for example from DE-OS 30 01 711.9 known.

Eine besonders vorteilhafte Anordnung ergibt sich, wenn ein derartiger Sensor funktionell mit einer Zündkerze vereinigt wird. Dann ist es erforderlich, zusätzlich am Lichtleiter eine elektrische Leitung für die Zündenergie an das brennraumseitige Ende des Sensors vorzusehen. Bei der bekannten Anordnung ist hierzu einA particularly advantageous arrangement results when such a sensor functionally with a Spark plug is united. Then it is necessary to additionally connect an electrical cable to the light guide provide the ignition energy to the end of the sensor on the combustion chamber side. In the known arrangement, this is a

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1

Metallrohr vorgesehen, daß den zentrischen, als Lichtleiter dienenden Glasstab über dessen ganze Länge umgibtMetal tube provided that surrounds the central glass rod serving as a light guide over its entire length

Diese bekannte Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß der Wärmewert des derart mit einer Zündkerze kombinierten Sensors sehr niedrig ist, da der zentrische Glasstab ein schlechter Wärmeleiter ist, so daß im Bereich der Kerzenspitze ein Wärmestau auftritt. Hierdurch können insbesondere bei Hochlsistungsbetrieb der Brennkraftmaschine Überhitzungen auftreten, die Glühzündungen zur Folge haben können.However, this known arrangement has the disadvantage that the calorific value of the so combined with a spark plug Sensor is very low, because the central glass rod is a poor conductor of heat, so that in the area a build-up of heat occurs at the tip of the candle. This enables the internal combustion engine, in particular, to operate at high power Overheating occurs, which can lead to glow ignitions.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der erfindungsgemäße Sensor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß sein Wärmewert in weiten Bereichen einstellbar ist, so daß der mit einer Zündkerze kombinierte Sensor an unterschiedliche thermische Eigenschaften von Brennkraftmaschinen angepaßt werden kann.The sensor according to the invention with the characteristic Features of the main claim has the advantage that its heat value can be adjusted over a wide range is, so that the sensor combined with a spark plug has different thermal properties can be adapted by internal combustion engines.

Durch dit in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Sensors möglich.By measures listed in the subclaims Advantageous developments of the sensor specified in the main claim are possible.

So ergibt sich aus dem speziellen Aufbau des Sensors eine'Fülle von Möglichkeiten, den Wärmewert des Sensors durch definierte Abmessung τοη Einzelteilen, beispielsweise einer leitenden Packung, des Kerzenfusses, des Atmungsraumes oder des Luftspaltes zwischen Metallteil und Kerzenstein einzustellen. Darüber hinaus können in vorteilhafter Weise spezielle wärmeleitende Elemente zwischen Glasstab und Kerzenstein oder zwischen Kerzenstein und Metallgehäuse vorgesehen werden.The special structure of the sensor results in a wealth of possibilities, the heat value of the sensor by defined dimension τοη individual parts, for example a conductive packing, the candle base, the The breathing space or the air gap between the metal part and the candle stone. In addition, in Advantageously, special heat-conducting elements between the glass rod and the candle stone or between the candle stone and metal housing can be provided.

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Weitere Vorteile ergeben sich aus d«r Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.Further advantages result from the description and the attached drawing.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Figuren 1, 2a bis 2d, 3a, b und Ua, b Gesamt- bzw. Teilschnitte durch verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Sensoren.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail in the following description explained. They show: Figures 1, 2a to 2d, 3a, b and Ua, b Overall or partial sections through various embodiments of sensors according to the invention.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments

Es ist von c"em Betriabsverhalten von Zündkerzen her bekannt, daß den unterschiedlichen Eigenschaften von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen hinsichtlich Betriebsbelastung, Arbeitsverfahren, Verdichtung, Drehzahl, Kühlung, Vergasereinstellung und Brennstoff dadurch Rechnung getragen werden muß, daß Zündkerzen mit unterschiedlichem Wärmewert verwendet werdei. Ein und dieselbe Zündkerze würde sich in dem einen Motor sehr stark erhitzen, in einem anderen Motor dagegen eine relativ niedrige mittlere Temperatur annehmen. Im ersten Fall würde die Zündkerze zu heiß und das Kraftstoff-Luft-Gemisch würde sich an den in den Verbrennungsraum hineinragenden glünenden Teilen der Zündkerze entzünden (sogenannte Glühzündung), im anderen Fall würde die Zündkerze zu kalt und die Isolatorspitzs durch die Verbrennungsrückstände sehr bald so stark verschmutzt, daß infolge von Nebenschlüssen Zündaussetzer auftreten würden. Um zu verhindern, daß die Zündkerze in einem bestimmten Motor weder zu heiß wird noch zu kalt bleibt, ist es bekannt, Zündkerzen mit verschiedenen thermischen BelastbarkeitenIt is known from the operating behavior of spark plugs that the different properties of internal combustion engines in motor vehicles with regard to Operating load, work process, compression, speed, Cooling, carburetor setting and fuel must be taken into account by using spark plugs different heat values are used. One and the same spark plug would heat up very much in one engine, but one in another engine assume a relatively low mean temperature. In the first case, the spark plug and the fuel-air mixture would become too hot would stick to the glowing parts of the spark plug protruding into the combustion chamber ignite (so-called glow ignition), otherwise the spark plug would be too cold and the insulator tip would be too cold Very soon so heavily polluted by the combustion residues that as a result of shunts Misfires would occur. To prevent the spark plug in a particular engine neither It is known to use spark plugs with different thermal load capacities

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zu schaffen. Diese unteschiedlichen Belastbarkeiten werden in der Praxis mit "Wärmewert" bezeichnet, der jeder Zündkerze zugeordnet wird.to accomplish. These different load capacities will be in practice referred to as the "heat value" assigned to each spark plug.

In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines mit einer Sündkerze kombinierten optischen Sensors für den Brennraum einer Brennkraftmaschine dargestellt. Dabei ist :nit 1 ein Glasstab bezeichnet, der vom brennraumabgewandten zum brennraumzugewandten Ende des Sensors lurch diesen zentrisch hindurchreicht. Der Glasstab 1 ist von einer wärmeleitenden Masse 2 umgeben, die den Zwischenraum zwischen dem Glasstab und einem Rohr 3 an der brennraumabgewandten Seiten sowie einer Zündhülse 8 an der brennraumzugewandten Sei^e des Sensors ausfüllt. Der Sensor weist ein zündkerzenartiges Metallgehäuse U auf. das vermittels eines Gewindes 15 in einen schematisch angedeuteten Motorblock 5 einschraubbar ist. Das Metallgehäuse U läuft an seinem brenrraumseitigen Ende in eine Masseelektrode 1U aus, die zusammen mit der Zündhülse 8 die Funkenstrecke für die funktional mit dem Sensor vereinigte Zündkerze bildet. Die Zündhülse 8 ist von einem Kerzenstein 7 umgeben, der brennraumseitig in einem Fuß 9 ausläuft. An der brennraumabgewandten Seite ist in den Kerzenstein 7 ein Anschlußbolzen 10 eingeschraubt, über den die elektrische Zündenergie eingeleitet wird. Innerhalb des Kerzensteines 7 befindet sich zwischen dem Anschlußbolzen 10 und de~ Zündhülse 8 eine Packung 6 aus leitendem Material, die von einer Platte 1P begrenzt wird. Der Kerzenstein 7 ist gegenüber dem Metallgehäuse h in axialer Richtung i_lt einem Dichtring 1 1 und einem Bördelring 13 abgestützt, in radialer Richtung stellt ein Wärmeleiter 12 eine Wärmebrücke zwischen dem Kerzenstein 7 und dem Metallgehäuse U her. Schließlich befindet sich zwischen dem Fuß 9 des Kerzensteines und dem das Gewinde 15 tragenden Teil des Metallgehäuses k noch ein sogenannter Atmungsraum 16 und zwischen demIn Figure 1, an embodiment of an optical sensor combined with a spark plug for the combustion chamber of an internal combustion engine is shown. Here: nit 1 denotes a glass rod which extends centrally through the sensor from the end of the sensor facing away from the combustion chamber to the end thereof. The glass rod 1 is surrounded by a thermally conductive mass 2, which fills the space between the glass rod and a tube 3 on the side facing away from the combustion chamber and an ignition sleeve 8 on the side of the sensor facing the combustion chamber. The sensor has a metal housing U in the form of a spark plug. which can be screwed into a schematically indicated engine block 5 by means of a thread 15. At its end on the combustion chamber side, the metal housing U ends in a ground electrode 1U which, together with the ignition sleeve 8, forms the spark gap for the spark plug that is functionally combined with the sensor. The ignition sleeve 8 is surrounded by a candle stone 7 which ends in a foot 9 on the combustion chamber side. On the side facing away from the combustion chamber, a connecting bolt 10 is screwed into the plug block 7, via which the electrical ignition energy is introduced. Inside the plug 7, between the connecting bolt 10 and the ignition sleeve 8, there is a packing 6 made of conductive material, which is delimited by a plate 1P. The plug block 7 is supported against the metal housing h in the axial direction i_lt a sealing ring 11 and a flanged ring 13; in the radial direction, a heat conductor 12 creates a thermal bridge between the plug block 7 and the metal housing U. Finally, there is a so-called breathing space 16 between the foot 9 of the candle stone and the part of the metal housing k carrying the thread 15 and between the

brennraumseitig auslaufenden Teil der Zündhülse 8 und dem Fuß 9 des Kerzensteines 7 "befindet sich ein Luftspalt 17-The part of the ignition sleeve 8 and which runs out on the combustion chamber side the foot 9 of the candle stone 7 "is an air gap 17-

Die optische Beobachtung des Brennraumes kann nun über den zentrischen Glasstab 1 vorgenommen werden; die Zündenergie wird über den Anschlußbolzen 10 eingeleitet und gelangt über das Rohr 3 und die Zündhülse 8 zur brennraumseitigen Funkenstrecke. |The optical observation of the combustion chamber can now be made via the central glass rod 1; the ignition energy is introduced via the connecting bolt 10 and reaches the combustion chamber side via the tube 3 and the ignition sleeve 8 Spark gap. |

Zur Einstellung des Wärmewertes des Sensors können er- |To set the heat value of the sensor, you can use |

findungsgemäß verschiedene Wege beschritx-en werden. |According to the invention, different ways are described. |

EinmaJ ist es möglich, den Zwischenraum zwischen Glas- |Sometimes it is possible to remove the space between the glass |

stab 1 und Zündhülse 8 bzw. Rohr 3 in einer definierten £rod 1 and ignition sleeve 8 or tube 3 in a defined £

Länge mit der wärmebständigen und wärmeleitenden Masse 2, | die vorzugsweise aus keramischem. Kitt, wie er unter der |Length with the heat-resistant and heat-conducting mass 2, | which are preferably made of ceramic. Putty, as it is under the |

Bezeichnung "Thermeguß 2000" im Handel ist, besteht, auszufüllen. Hierdurch wird insbesondere am brennraumseitigen Ende ein definierter Wärmeübergang und damit eine definierte Wärmeabfuhr bewirkt.The name "Thermeguss 2000" is available in stores. This results in a defined heat transfer and thus a defined heat transfer, in particular at the end on the combustion chamber side Causes heat dissipation.

Weiterhin ist es möglich, die axiale Länge der Packung 6 durch Einfüllen einer entsprechenden Menge Packungsmaterial und Positionierung der Platte 18 einzustellen, so daß im Mittelbereich des Sensors ein definierter Wärmeübergang bewirkt wird.It is also possible to increase the axial length of the pack 6 by filling in a corresponding amount of packing material and positioning the plate 18 so that in the central area of the sensor a defined Heat transfer is effected.

Weiterhin kann in einer aus der Zündkerzentechnik an sich bekannten Weise entweder di= Länge des Fusses 9 des Kerzensteines T₅ die Breite des Atmungsraumes 16 oder des Luftspaltes 17 definiert eingestellt werden, so daß sich ein entsprechender Wärmeüberging am brennraumseitigen Ende des Sensors ergibt.Furthermore, in a manner known per se from spark plug technology, either di = length of the foot 9 of the plug block T _5, the width of the breathing space 16 or the air gap 17 can be set in a defined manner, so that there is a corresponding heat transfer at the end of the sensor on the combustion chamber side.

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In weiter bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann auch der Wärmeübergang zwischen Kerzenstein 7 und Metairgehäuse k durch das Vorsehen des wärmeleitenden Dichtringes 11, des ebenfalls wärmeleitenden Bördelringes 1ΐ oder des radial wirkenden Wärmeleiters 12 zwischen Kerzenstein 7 und Metallgehäuse k eingestellt werden. IIn a further preferred embodiment of the invention, the heat transfer between candle brick 7 and metal housing k can also be adjusted by providing the heat-conducting sealing ring 11, the likewise heat-conducting flanged ring 1ΐ or the radially acting heat conductor 12 between candle brick 7 and metal housing k . I.

Durch Kombination dieser vorstehend genannten Emstellmöglichkeiten für den Wärmewert kann ein ssbr weiter Bereich von Wärmewerten realisiert werden.By combining these above-mentioned setting options a wide range of heat values can be realized for the calorific value.

Bei dem in Figur 2 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors ist anstelle der Packung 6 des Ausführungsbeispieles gemäß Figur ι ein radial wirkendes federndes Blech 19 vorgesehen, das, wie die ^rT1eilschnitte in den Figuren 2b, 2c, 21 zeigen, unterschiedlich gestaltet sein kann. Hierzu ist gemäß Figur 2b ein kreuzförmiges Blech 19a, gemäßIn the further exemplary embodiment of a sensor according to the invention shown in FIG. 2, a radially acting resilient plate 19 is provided instead of the packing 6 of the ^exemplary embodiment according to FIG. For this purpose, according to FIG. 2b, a cross-shaped sheet metal 19a according to FIG

% Figur 2c ein V-förmiges Blech 19b und gemäß Figur 2d % Figure 2c a V-shaped plate 19b and according to Figure 2d

ein elliptisches Blech 19c vorgesehen. Diese Bleeae 19a bis 19c stützen sich einerseits am Glasstab I bzw. der diesen umgebenden wärmeleitenden Masse 2 und zum anderen am umgebenden Kerzenstein 7 radial ab. Durch definierte Einstellung der tragenden Länge deran elliptical plate 19c is provided. These bleeds 19a to 19c are supported on the one hand on the glass rod I or the heat-conducting compound 2 surrounding it and on the other hand on the surrounding candle stone 7 radially. By defining the load-bearing length of the

% Bleche 19a bis 19c, d.h. des axialen Bereiches der Auflage dieser Bleche an Glasstab 1 bzw. Kerzenstein 7 kann der Wärmeübergang im Bereich des Bleches 19 und damit % Sheets 19a to 19c, ie the axial area of the support of these sheets on the glass rod 1 or candle block 7, the heat transfer in the area of the sheet 19 and thus

fj ebenfalls der Wärmewert eingestellt werden.fj the calorific value can also be set.

Bei dem in Figur 3 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel ist im mittleren Bereich des Sensors ein axial federndes Blech, im dargestellten Beispiel ein Wellblech 20 angeordnet, das die Zündhülse 8 gegenüber dem Anschlußbolzen 10 axial abstützt. Das Wellblech 20 liegt dabei am Glasstab 1 und am Kerzenstein 7 an, soIn the further exemplary embodiment shown in FIG. 3, there is an axial one in the middle area of the sensor resilient sheet metal, in the example shown, a corrugated sheet metal 20 is arranged, which the ignition sleeve 8 compared to the Connection bolt 10 is axially supported. The corrugated iron 20 lies against the glass rod 1 and the candle stone 7, see above

• · · ι• · · ι

daß über die Anlagelänge des Wellbleches 20 der Wärmeübergang einstellbar ist. Weiterhin findet ein Wärmeübergang zwischen Zündhülse 8 und Anschlußbolzen 10 über das Wellblech 20 statt, so daß die axiale Länge des Wellbleches 20 sich auch hier auswirkt.that over the length of the corrugated sheet 20 the heat transfer is adjustable. Furthermore, there is a heat transfer between ignition sleeve 8 and connecting bolt 10 via the corrugated sheet 20 instead, so that the axial length of the corrugated sheet 20 also has an effect here.

Schließlich ist in Figur h noch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors dargestellt, bei <fem statt eines Wellbleches 20 gemäß Figur j eine Packung aus gestapelten Tellerfedern 21 Verwendung findet.Finally, FIG. H shows a further exemplary embodiment of a sensor according to the invention, in which instead of a corrugated sheet metal 20 according to FIG. J, a pack of stacked disc springs 21 is used.

Die Anordnungen gemäß Figuren 3 und k haben darüber hinaus den Vorteil, daß durch den in den Kerzenstein 7 eingeschraubten Anschlußbolzen 10 eine axiale Vorspannung zur Halterung der Zündhülse 8 und damit des Glasstabes 1 erzeugt vird. Außerdem dichten die Elemente 20, 21 den Sensor gegenüber den unter hohem Druck stehenden Brenngasen ab, so daß ein Einkleben des Glasstabes 1, wie es bei den Ausführungsbeispielen gemäß Figuren 1 und 2 erforderlich ist, entfällt.The arrangements according to FIGS. 3 and k also have the advantage that the connecting bolt 10 screwed into the plug block 7 produces an axial prestress for holding the ignition sleeve 8 and thus the glass rod 1. In addition, the elements 20, 21 seal the sensor against the high-pressure combustion gases, so that the glass rod 1 does not need to be glued in, as is necessary in the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2.

Claims

11/16/1981 Wt / Hm ROBERT BOSCH GMBH3 7OOO STUTTGART 1 claims

1. Sensor for the detection of physical processes in the combustion chamber of an internal combustion engine with at least one light guide facing the combustion chamber, preferably in a spark plug-like metal housing (k) , which is designed as a continuous central glass rod (1) and with further means for transmitting ignition energy to an electrode arrangement are provided on the combustion chamber end of the sensor, which have at least one metal part encompassing the glass rod (1), characterized in that a heat-conducting compound (2), preferably ceramic cement, is inserted between the metal part and the glass rod (1) to adjust the heat value of the sensor is introduced, which fills the space between the glass rod (1) and the metal part over a defined length.

2. Sensor according to claim 1, characterized in that are arranged one behind the other around the glass rod (1) from the combustion chamber side:

a.) a metallic ignition sleeve (8) made of highly heat-resistant material, preferably Ni-Cr steel alloyed

b,) a pack (6) made of compressed, in particular electrically conductive powder, preferably Al oxide with graphite, aluminum or copper ground c.) a metallic connecting bolt (1O).

3. Sensor according to claim 2, characterized in that the axial length of the pack (6) is set in a defined manner is.

k. Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the metal part is surrounded by a candle brick (T) which ends at the end of the sensor on the combustion chamber side in a foot (9) of a defined length.

5. Sensor according to claim h, characterized in that a breathing space (16) of defined width is provided between the foot (9) and the metal housing (U).

6. Sensor according to one of claims k or 5 »characterized in that an air gap of a defined width is provided between the metal part and the candle block (7).

T. Sensor according to one of claims k to 6, characterized in that a radially resilient sheet (19, 19a, 19b, 19c) with a defined load-bearing length is arranged between the glass rod (1) and candle stsin (T).

8. Sensor according to one of claims h to 6, characterized in that between the glass rod (1) and candle brick ^ T) an axially resilient sheet (20) with a defined contact length on the glass rod (Ί) and candle brick (T) is arranged.

9. Sens-x * according to claim 8, characterized in that the sheet metal through a pack of plate springs (21) is formed

I / 2 '/

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10. Sensor according to one of claims 8 or 9 »characterized in that the sheet metal (20, 21) of one in the Candle stone (T) screw-in connection bolt (10) is biased.

11. Sensor according to one of claims k "to 10, characterized in that between the plug block (Y) and metal housing (k) sealing or crimp rings (11, 13) and / or heat conductors (12) are arranged.