EP1500879A1 - Glühstiftkerze mit integrierter Druckmessung - Google Patents

Glühstiftkerze mit integrierter Druckmessung Download PDF

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EP1500879A1
EP1500879A1 EP04014414A EP04014414A EP1500879A1 EP 1500879 A1 EP1500879 A1 EP 1500879A1 EP 04014414 A EP04014414 A EP 04014414A EP 04014414 A EP04014414 A EP 04014414A EP 1500879 A1 EP1500879 A1 EP 1500879A1
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pressure
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glow
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Andreas Reissner
Vera Wein
Rainer Bach
Armin Kussmaul
Steffen Carbon
Christoph Kern
Ralf Kaiser
Hans-Peter Didra
Andreas Gaiser
Markus Ledermann
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    • F23Q7/001—Glowing plugs for 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
    • F02P19/00—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition
    • F02P19/02—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs
    • F02P19/028—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs the glow plug being combined with or used as a sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
    • F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines
    • F23Q2007/002—Glowing plugs for internal-combustion engines with sensing means

Definitions

  • the invention relates to a glow plug for arrangement in a combustion chamber of an internal combustion engine, consisting essentially from a arranged in a glow tube heating and control coil and a connected to the control coil connecting bolt, wherein the glow tube together with at least part of the connecting bolt surrounded by a housing and the glow plug an integrated pressure measuring device comprises.
  • the engines require a good start and warm-up behavior at low temperatures, a heat source, either the gas mixture, preheats the intake air or the combustion chamber.
  • a heat source either the gas mixture
  • glow plugs are used for this purpose. They protrude with their radiator in the combustion chamber of the internal combustion engine into it.
  • glow plugs are present in their Housing wall have a so-called pressure bore, which with a is coupled to the combustion chamber remote end disposed pressure transducer.
  • the pressure measurement itself is usually done via a pressure sensor, which mostly exploits the pressure sensitivity of piezoceramics.
  • the object of the invention is that provided for glow plugs Measurement of prevailing in a combustion chamber of an internal combustion engine Optimize printing and propose a cost-effective solution.
  • the solution to the problem is for the pressure measuring device to provide a pressure channel through at least one longitudinal groove on the inner wall of the housing in the combustion chamber near the area Housing is formed and up to a pressure transducer, the preferably arranged at the combustion chamber remote end of the glow plug is, extends.
  • the essential idea of the invention is that of a very costly long hole is omitted and with conventional Means a pressure line from the region of the combustion chamber near End of the housing to the end remote from the combustion chamber located pressure transducer is created.
  • One of the significant advantages of the invention is that due to the construction according to the invention, for the production of a Pressure channel is used, a very inexpensive and commercially available Pressure sensor can be used.
  • a particularly preferred embodiment provides that the Pressure channel from the combustion chamber near area of the glow plug in the housing and from there via a hole in the connecting bolt is led to the combustion chamber distant part of the glow plug, on the then installable via an adapter, the appropriate pressure transducer is.
  • a glow plug 1 according to the invention is shown. It consists of a radiator 2, which in turn consists of a glow tube 3, in which a filament 4 is embedded.
  • the Incandescent filament 4 consists of a heating coil 5 and a control coil 6, wherein the heating coil 5 with its free end with the glow tube. 4 and the control coil 6 with its other end with a connecting bolt 7 is connected.
  • the glow tube 3 is assigned to the combustion chamber near area 8. Of the Connecting bolt 7 extends into the combustion chamber remote area. 9 A part of the glow tube 3, which is assigned to the combustion chamber remote area 8 is, and a large part of the connecting bolt 7 are of surrounded by a housing 10.
  • This housing 10 serves to the entire To make glow plug 1 compact.
  • the housing 10 has its outside a thread 11, by means of which the glow plug 1 is mountable in the internal combustion engine.
  • the glow tube 3 in the Housing 10 pressed.
  • the housing 10 in the region of Press fit 12 between the glow tube 3 and housing 10 grooves 13, which extend in the longitudinal extent of the glow plug 1.
  • the connecting bolt 7 is formed in two parts, wherein the part of in the Direction glow tube 3 extends, formed as a solid material is and the part that with the holes (transverse bore 14 and longitudinal bore 15) is provided, is selected as a tube material.
  • a pressure sensor or pressure sensor 16 may advantageously a sensor can be provided, the pressure electromechanical, piezotechnical or optical in an electronically evaluable signal converts that via a signal line 17 to a measuring device is transmitted.
  • a Sealing element 18 is provided, which is designed such that this partly passes through the connecting bolt 7, but also the Supplying an electrical line 19 allows for the Heating the glow tube 3 is provided.
  • An insulating washer 20 prevents electrical contact arises in the direction of the pressure sensor 16.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Glühstiftkerze, die bei Dieselmotoren eingesetzt wird. Um eine Druckmessung im Brennraum auszuführen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Druckmesseinrichtung (16) einen Druckkanal (D) umfasst, der mindestens aus eine Rille (13) auf der Innenwandung des Gehäuses (4) im brennraumnahen Bereich (8) des Gehäuses (4) gebildet ist und sich bis zu einem Druckaufnehmer (16) innerhalb des Gehäuses (4) der Glühstiftkerze (1) erstreckt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Glühstiftkerze zur Anordnung in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, bestehend im wesentlichen aus einer in einem Glührohr angeordnete Heiz- und Regelwendel und einem mit der Regelwendel verbundenen Anschlussbolzen, wobei das Glührohrs zusammen mit mindestens einem Teil des Anschlussbolzens von einem Gehäuse umgeben ist und die Glühstiftkerze eine integrierte Druckmesseinrichtung umfasst.
Stand der Technik
Die Motoren benötigen für ein gutes Start- und Warmlaufverhalten bei tiefen Temperaturen eine Wärmequelle, die entweder das Gasgemisch, die Ansaugluft oder den Brennraum vorwärmt. Insbesondere bei Kraftwagen (Pkw) werden hierfür meist Glühstiftkerzen verwendet. Sie ragen mit ihrem Heizkörper in den Brennraum der Brennkraftmaschine hinein.
Um eine bessere Aussage über die Verbrennung zu erhalten, sind Daten über die Verhältnisse im Brennraum notwendig. Hierzu zählen insbesondere Druck und Temperatur.
Für solche Messzwecke sind Glühstiftkerzen vorhanden, die in ihrer Gehäusewand eine sogenannte Druckbohrung aufweisen, die mit einem am brennraumfernen Ende angeordneten Druckaufnehmer gekoppelt ist. Die Druckmessung selbst erfolgt in der Regel über einen Drucksensor, der meist die Druckempfindlichkeit von Piezokeramik ausnutzt.
Nachteile des Standes der Technik
Bei dem im Stand der Technik vorgeschlagenen Druckmesseinrichtung ist diese vollständig unabhängig von der eigentlichen Glühfunktion der Glühstiftkerze. Um eine solche Druckbohrung überhaupt herzustellen, ist es notwendig, eine sehr lange und damit tiefe Lochbohrung mit einem sehr geringen Durchmesser herzustellen, der sich über die gesamte Länge der Glühstiftkerze erstreckt. Dies ist mit einem technisch sehr hohen Aufwand und damit hohen Kosten ausführbar.
Ferner erweist sich von Nachteil, dass die lange dünne Bohrung den an dem brennraumnahen Ende der Bohrung entstehenden Druckverlauf dämpft und somit möglicherweise verfälscht. Eine weiterer Nachteil kann darin bestehen, dass ein sogenanntes Pfeifenschwingen innerhalb der Bohrung entsteht, und daher auf diese Art und Weise das Signal verfälscht wird.
Ferner tritt häufig der Fall ein, dass die Brennraum nahe Bohrung, explizit der Austritt der Bohrung aus der Glühstiftkerze verkokt und so eine Messung nicht mehr möglich macht.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die für Glühstiftkerzen vorgesehene Messung des in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine herrschenden Druck zu optimieren und eine kostengünstige Lösung vorzuschlagen.
Lösung der Aufgabe
Die Lösung der Aufgabe besteht darin, für die Druckmesseinrichtung einen Druckkanal vorzusehen, der durch mindestens eine Längsrille auf der Innenwandung des Gehäuses im brennraumnahen Bereich des Gehäuses gebildet ist und sich bis zu einem Druckaufnehmer, der vorzugsweise am brennraumfernen Ende der Glühstiftkerze angeordnet ist, erstreckt.
Somit ist der wesentliche Gedanke der Erfindung der, dass auf eine sehr kostenintensive Langlochbohrung verzichtet wird und mit herkömmlichen Mitteln eine Druckleitung von dem Bereich des brennraumnahen Endes des Gehäuses bis zu dem am brennraumfernen Ende gelegenen Druckaufnehmers geschaffen wird.
Vorteile der Erfindung
Einer der wesentlichen Vorteile der Erfindung besteht darin, dass aufgrund der erfindungsgemäßen Bauweise, die zur Herstellung eines Druckkanals dient, ein sehr kostengünstiger und handelsüblicher Drucksensor verwendet werden kann.
Zudem besteht ein Vorteil darin, dass aufgrund der im Bereich des Dichtsitzes der Glühstiftkerze der Brennkraftmaschine angeordneten Riefen bzw. Rillen gleich mehrere Druckkanäle gebildet sind, so dass ein redundantes Messergebnis möglich ist, auch wenn ein Druckrohr, beispielsweise durch Verstopfung (beispielsweise durch Verkokung) ausfällt.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Druckkanal von dem brennraumnahen Bereich der Glühstiftkerze in das Gehäuse und von dort über eine Bohrung in dem Anschlussbolzen zum brennraumfernen Teil der Glühstiftkerze geführt wird, an dem dann über einen Adapter der entsprechende Druckaufnehmer installierbar ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen sowie den Ansprüchen hervor.
Zeichnungen
Es zeigen
Fig. 1
Eine Ansicht auf einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Glühstiftkerze mit integrierter Druckmesseinrichtung;
Fig. 2
Eine vergrößerte Ansicht des brennraumnahen Teils der Glühstiftkerze zur Verdeutlichung der Anordnung der erfindungsgemäßen Längsrillen.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Glühstiftkerze 1 dargestellt. Sie besteht aus einem Heizkörper 2, der wiederum aus einem Glührohr 3 besteht, in dem eine Glühwendel 4 eingebettet ist. Die Glühwendel 4 besteht aus einer Heizwendel 5 und einer Regelwendel 6, wobei die Heizwendel 5 mit ihrem freien Ende mit dem Glührohr 4 und die Regelwendel 6 mit ihrem anderen Ende mit einem Anschlussbolzen 7 verbunden ist.
Das Glührohr 3 ist dem brennraumnahen Bereich 8 zugeordnet. Der Anschlussbolzen 7 erstreckt sich in den brennraumfernen Bereich 9. Ein Teil des Glührohrs 3, das dem brennraumfernen Bereich 8 zugeordnet ist, und ein großer Teil des Anschlussbolzens 7 sind von einem Gehäuse 10 umgeben. Dieses Gehäuse 10 dient dazu, die gesamte Glühstiftkerze 1 kompakt auszuführen. Das Gehäuse 10 weist auf seiner Außenseite ein Gewinde 11 auf, mittels dem die Glühstiftkerze 1 in die Brennkraftmaschine montierbar ist.
Zur Herstellung der Glühstiftkerze 1 wird das Glührohr 3 in das Gehäuse 10 eingepresst. Dabei weist das Gehäuse 10 im Bereich des Presssitzes 12 zwischen Glührohr 3 und Gehäuse 10 Rillen 13 auf, die sich in die Längserstreckung der Glühstiftkerze 1 ausdehnen.
Diese Rillen 13 bewirken, dass der in dem Brennraum der Brennkraftmaschine erzeugte Druck über diese Rillen 13 in das Gehäuse 10 der Glühstiftkerze 1 geführt werden. Der so im Gehäuse 10 befindliche Druck wird weiter über Querbohrungen 14, die in dem Gehäuse 10 angeordneten Anschlussbolzen 7 vorgesehen sind, übertragen. Von dort wird der im Brennraum erzeugte Druck über eine weitere Längsbohrung 15 (Druckkanal D) an den im brennraumfernen Bereich 9 angeordneten Drucksensor 16 übermittelt.
Alternativ hierzu kann auch vorgesehen werden, dass der Anschlussbolzen 7 zweiteilig ausgebildet ist, wobei der Teil der in der Richtung Glührohr 3 sich erstreckt, als Vollmaterial ausgebildet ist und der Teil, der mit den Bohrungen (Querbohrung 14 und Längsbohrung 15) vorgesehen ist, als Rohrmaterial ausgewählt wird.
Als Druckaufnehmer bzw. Drucksensor 16 kann vorteilhafter Weise ein Sensor vorgesehen werden, der den Druck elektromechanisch, piezotechnisch oder optisch in ein elektronisch auswertbares Signal umwandelt, das über eine Signalleitung 17 an eine Messeinrichtung übertragen wird.
Um die Abdichtung des Innenraums des Gehäuses 10 zu gewährleisten, ist an dem brennraumfernen Bereich 9 der Glühstiftkerze 1 ein Dichtelement 18 vorgesehen, das derart ausgestaltet ist, dass dieses zum Teil den Anschlussbolzen 7 hindurchführt, aber auch die Zuführung einer elektrischen Leitung 19 ermöglicht, die für die Heizung des Glührohrs 3 vorgesehen ist.
Eine Isolierscheibe 20 verhindert, dass ein elektrischer Kontakt in Richtung des Drucksensors 16 entsteht.

Claims (6)

  1. Glühstiftkerze für einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, bestehend im wesentlichen aus in einem Glührohr angeordneten Heiz- und Regelwendel und einen mit der Regelwendel verbundenen Anschlussbolzen, wobei der brennraumferne Teil des Glührohrs zusammen mit mindestens einem Teil des Anschlussbolzens von einem Gehäuse umgeben ist und eine integrierte Druckmesseinrichtung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmesseinrichtung (16) einen Druckkanal (D) umfasst, der mindestens aus eine Rille (13) auf der Innenwandung des Gehäuses (4) im brennraumnahen Bereich (8) des Gehäuses (4) gebildet ist und sich bis zu einem Druckaufnehmer (16) innerhalb des Gehäuses (4) der Glühstiftkerze (1) erstreckt.
  2. Glühstiftkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Anschlussbolzens (7) geringer ist als der Durchmesser des Gehäuses (10) und so sich ein Druckkanal bildet.
  3. Glühstiftkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der brennraumferne Teil (9) des Anschlussbolzens (7) als Rohr ausgebildet ist und so sich ein Druckkanal bildet.
  4. Glühstiftkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbolzen (7) mindestens eine Querbohrung (14) aufweist, durch die der Druck zum Druckaufnehmer (16) weitergeleitet wird.
  5. Glühstiftkerze nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am brennraumfernen Ende (9) der Glühstiftkerze (1) ein Adapterelement anbringbar ist, das zur Aufnahme des Druckaufnehmers (16) vorgesehen ist.
  6. Glühstiftkerze nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abdichtung des Innenraums der Glühstiftkerze gegenüber der Umgebung ein Dichtelement (18) vorgesehen ist.
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