EP1500879B1 - Glühstiftkerze mit integrierter Druckmessung - Google Patents

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EP1500879B1
EP1500879B1 EP20040014414 EP04014414A EP1500879B1 EP 1500879 B1 EP1500879 B1 EP 1500879B1 EP 20040014414 EP20040014414 EP 20040014414 EP 04014414 A EP04014414 A EP 04014414A EP 1500879 B1 EP1500879 B1 EP 1500879B1
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EP
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glow plug
pressure
combustion chamber
housing
glow
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EP20040014414
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English (en)
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EP1500879A1 (de
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Thomas Moelkner
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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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • 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
    • 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
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • 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 of a arranged in a glow tube heating and control coil and connected to the control coil connecting bolt, wherein the glow tube together with at least a portion of the connecting bolt surrounded by a housing and the glow plug comprises an integrated pressure measuring device.
  • a glow plug is made of documents DE-A-4 132 842 and WO-A-97/09567 already known.
  • the engines require a heat source for a good start and warm-up behavior at low temperatures, which preheats either the gas mixture, the intake air or the combustion chamber.
  • a heat source for a good start and warm-up behavior at low temperatures, which preheats either the gas mixture, the intake air or the combustion chamber.
  • cars usually glow plugs are used for this purpose. They protrude with their radiator into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • glow plugs are present, which have in their housing wall a so-called pressure bore, which is coupled to a remote from the combustion chamber end pressure sensor.
  • the pressure measurement itself is usually carried out via a pressure sensor, which usually exploits the pressure sensitivity of piezoceramics.
  • the object of the invention is to optimize the measures provided for glow plugs measurement of prevailing in a combustion chamber of an internal combustion engine pressure and to propose a cost-effective solution.
  • the object of the invention is to provide for the pressure measuring device a pressure channel which is formed by at least one longitudinal groove on the inner wall of the housing in the combustion chamber near the housing and extends to a pressure transducer, which is preferably arranged at the combustion chamber remote end of the glow plug.
  • the essential idea of the invention is that it dispenses with a very costly oblong hole and by conventional means a pressure line from the region of the combustion chamber near the end of the housing is provided up to the remote from the combustion chamber pressure transducer.
  • One of the significant advantages of the invention is that due to the construction according to the invention, which serves to produce a pressure channel, a very inexpensive and commercially available pressure sensor can be used.
  • a particularly preferred embodiment provides that the pressure channel is guided by the combustion chamber near the glow plug in the housing and from there via a bore in the connecting bolt to the combustion chamber distant part of the glow plug on which then the corresponding pressure transducer can be installed via an adapter.
  • 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 filament 4 consists of a heating coil 5 and a control coil 6, wherein the heating coil 5 is connected at its free end to the glow tube 4 and the control coil 6 with its other end to a connecting bolt 7.
  • the glow tube 3 is assigned to the combustion chamber near area 8.
  • the connecting bolt 7 extends into the combustion chamber remote area 9.
  • a part of the glow tube 3, which is associated with the combustion chamber remote area 8, and a large part of the connecting bolt 7 are surrounded by a housing 10.
  • This housing 10 serves to make the entire glow plug 1 compact.
  • the housing 10 has on its outside a thread 11, by means of which the glow plug 1 is mounted in the internal combustion engine.
  • the glow tube 3 is pressed into the housing 10.
  • the housing 10 in the region of the press fit 12 between the glow tube 3 and the housing 10 grooves 13, which extend in the longitudinal extent of the glow plug 1.
  • These grooves 13 cause the pressure generated in the combustion chamber of the internal combustion engine via these grooves 13 in the housing 10 of the glow plug 1 are performed.
  • the pressure thus located in the housing 10 is further transmitted via transverse bores 14, which are provided in the housing 10 arranged connecting bolt 7. From there, the pressure generated in the combustion chamber is transmitted via a further longitudinal bore 15 (pressure channel D) to the pressure sensor 16 arranged in the combustion chamber remote region 9.
  • the connecting bolt 7 is formed in two parts, wherein the part extending in the direction of the glow tube 3, is formed as solid material and the part which is provided with the holes (transverse bore 14 and longitudinal bore 15) as Pipe material is selected.
  • a sensor can advantageously be provided which converts the pressure electromechanically, piezotechnically or optically into an electronically evaluable signal which is transmitted via a signal line 17 to a measuring device.
  • a sealing element 18 is provided on the combustion chamber remote area 9 of the glow plug 1, which is designed such that this part passes through the connecting bolt 7, but also allows the supply of an electrical line 19, the is provided for the heating of the glow tube 3.
  • An insulating disc 20 prevents an electrical contact in the direction of the pressure sensor 16 is formed.

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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. Ein solche Glühstiftkerze ist aus Dokumenten DE-A-4 132 842 und WO-A-97/09567 schon bekannt.
    • 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 (3) angeordneten Heiz- und Regelwendel (4) und einen mit der Regelwendel (6) verbundenen Anschlussbolzen (7), wobei der brennraumferne Teil des Glührohrs (3) zusammen mit mindestens einem Teil des Anschlussbolzens (7) von einem Gehäuse (10) umgeben ist und eine integrierte Druckmesseinrichtung (16) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmesseinrichtung (16) einen Druckkanal (D) umfasst, der mindestens aus eine Rille (13) auf der Innenwandung des Gehäuses (10) im brennraumnahen Bereich (8) des Gehäuses (10) gebildet ist und sich bis zu einem Druckaufnehmer innerhalb des Gehäuses (10) 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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