EP1664526A1 - Glühstiftkerze mit als drucksensor ausgebildetem glü hst ift - Google Patents
Glühstiftkerze mit als drucksensor ausgebildetem glü hst iftInfo
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- EP1664526A1 EP1664526A1 EP04762532A EP04762532A EP1664526A1 EP 1664526 A1 EP1664526 A1 EP 1664526A1 EP 04762532 A EP04762532 A EP 04762532A EP 04762532 A EP04762532 A EP 04762532A EP 1664526 A1 EP1664526 A1 EP 1664526A1
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Definitions
- Glow pin candle with glow pin designed as a pressure sensor
- Sensor-integrative concepts in which a pressure sensor is arranged on or in the glow plug, have the advantage over the previously known sensor concepts for measuring the pressure in the combustion chamber of a fuel engine that no additional borehole has to be provided in the fuel engine. This advantage increases all the more, since the space for attaching additional sensors is very limited in modern fuel engines.
- the invention relates to a ceramic glow pencil candle 1, as shown in FIG. 1. It consists of a candle housing 2 and a ceramic glow pencil 3.
- the ceramic glow pencil 3 has an electrically conductive layer 4 and an electrically insulating layer 5.
- the insulating and the conductive ceramic is produced on the basis of organosilicon polymers which contain different proportions of one or more fillers, such as MoSi 2 , CrSi 2 , MoC 2 , graphite, Fe, Si, SiC, A1 2 0 3 .
- a connecting pin 6 is additionally provided, which is connected to the glow plug.
- a contact element 7 can be provided for this purpose, which is embedded in a sleeve 10 and is electrically insulated from the candle housing.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Glühstiftkerze für eine Brennstoffkraftmaschine, bestehend im wesentlichen aus einem Kerzengehäuse und einem in dem Kerzengehäuse angeordneten Anschlussbolzen sowie einen mit dem Anschlussbolzen kontaktierbaren Glühstift, wobei der Glühstift (3) druckabhängige elektrische Eigenschaften aufweist und als Drucksensor verwendbar ist, wobei die Verformung des Glühstifts (3) durch Druck durch eine Messeinrichtung (11) detektierbar ist.
Description
Gluhstiftkerze mit als Drucksensor ausgebildetem Gluhstift
Die Erfindung bezieht sich auf eine Gluhstiftkerze für eine Brennstoffkraftmaschine, bestehend im wesentlichen aus einem Kerzengehause und einem in dem Kerzengehause angeordneten
Anschlussbolzen, der über ein Kontaktelement mit einem keramischen Gluhstift elektrisch verbunden ist. Der Gluhstift kann z.B. auf der Basis siliziumorganischer Polymere hergestellt sein und unterschiedliche Anteile ein oder mehrerer Füllstoffe enthalten.
Stand der Technik
Dieselmotoren benotigen für ein gutes Start- und Warmlaufverhalten bei tiefen Temperaturen eine Wärmequelle, die entweder das Gasgemisch, die Ansaugluft oder den Brennraum vorwarmen. Hierzu wird in der Regel die Verwendung von Gluhstiftkerzen vorgeschlagen. Diese bestehen aus einem Kerzengehause und einem aus dem Kerzengehause ragenden Gluhstift aus keramischem Material, der in seinem montierten Zustand in den Brennraum einer Brennstoffkraftmaschine hineinragt. In der Regel ragen die Gluhstifte der Gluhstiftkerzen um 4 mm in den Brennraum der Brennstoffkraftmaschine und erwarmen das Diesel-Luft-Gemisch. Erreichte Gluhtemperatur und Nachgluhzeit der Gluhstiftkerze haben dabei einen erheblichen Einfluss auf das Abgasverhalten und den Kraftstoffverbrauch der Brennstoffkraftmaschine .
Um die vorgegebenen Ziele, weiter Kraftstoff einzusparen und Emissionen zu senken, besteht ein zunehmendes Interesse darin, kostengünstige Sensoren zu entwickeln, die Informationen über den Verbrennungsverlauf direkt aus dem Brennraum des Motors liefern können. Aus diesen Informationen konnte z.B. die Einspritzmengenregelung vorgenommen werden. Die Verfolgung des Druckes innerhalb des Brennraums hatte wesentliche Vorteile beispielsweise gegenüber der Ionenstrommessung, die lediglich eine lokale Information aus dem Brennraum liefert, da die
Druckmesswerte bzw. deren Änderungen grosser und daher einfacher erfassbar sind.
Sensorintegrative Konzepte, bei denen ein Drucksensor an oder in der Gluhstiftkerze angeordnet sind, haben zu den bisher bekannten Sensorkonzepten zur Messung des Druckes im Brennraum einer Brennstoffkraftmaschine den Vorteil, dass kein zusatzliches Bohrloch in der Brennstoffkraftmaschine vorgesehen sein muss. Dieser Vorteil vergrossert sich um so mehr, da bei modernen Brennstoffkraftmaschinen der Bauraum zum Anbringen von zusatzlichen Sensoren sehr eingeschränkt ist.
Aus dem Stand der Technik werden Losungen vorgeschlagen, die ein piezoelektrisches Element zwischen dem Gehäuse und der Verschraubung am Zylinder einer Gluhstiftkerze vorsehen, so beispielsweise aus der EP-A 109 6141 bekannt. Des weiteren wird in der Druckschrift WO-A 97 09567 ein zusatzlicher Drucksensor in der Gluhstiftkerze vorgeschlagen, der zwischen einem Fixierungsglied und einem Zylinderdruckaufnahmeglied in einem Korper einer Gluhstiftkerze zwischengeschaltet ist.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Gluhstiftkerze derart weiterzuentwickeln, dass auf einfache Art und Weise eine Druckmessung im Brennraum einer Brennstoffkraftmaschine möglich ist.
Losung der Aufgabe Die Losung der Aufgabe besteht darin, dass der Gluhstift druckabhangige elektrische Eigenschaften aufweist und als Drucksensor verwendbar ist, wobei die Änderung der Eigenschaften des Gluhstifts durch Druck durch eine Messeinrichtung detektierbar ist
Vorteile der Erfindung
Einer der wesentlichen Vorteile der Erfindung besteht darin, dass die Eigenschaften der bisher in einer keramischen Gluhstiftkerze angeordneten Bauelemente ausgenutzt werden. Dadurch können weitere Bauteile eingespart werden.
Zudem wird die Geometrie der bisherigen Gluhstiftkerzen eingehalten, was dazu fuhrt, dass keine neue Umgestaltungen an den Brennstoffkraftmaschinen notwendig werden und dass die bisherigen Gluhstiftkerzen durch die erfindungsgemassen Gluhstiftkerzen mit Druckmesseinrichtung auf sehr einfache Art ersetzbar sind.
Die Wandlung des Drucksignals (Druck, der aus dem Brennraum der Brennstoffkraftmaschine in die Gluhstiftkerze reicht) erfolgt
somit unmittelbar innerhalb der Gluhstiftkerze, weswegen der Baurraum (Umgebung der Gluhstiftkerze) unverändert bleiben kann und keine zusatzliche Bohrung am Zylinderkopf notwendig wird.
Bei der hier vorgeschlagenen Erfindung ist es möglich die unter Druck sich ändernden Eigenschaften des Gluhstifts zugrunde zu legen. Diese Eigenschaften können dadurch optimiert werden, dass der Gluhstift entsprechende Füllstoffe bzw. Anteile enthalt, so zum Beispiel MoSi2, CrSi2, MoC2, Graphit, Fe, Si, SiC, A1203.
Des weiteren können auch drucksensitive Schichten auf dem Gluhstift aufgebracht sein, die eventuell durch eine weitere Schicht vor der Brennraumathmosphare geschützt wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ansprüchen hervor.
Zeichnungen Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemassen Gluhstiftkerze teilweise im Schnitt;
Figur 2 eine schematische Darstellung einer elektrischen Schaltung einer Messeinrichtung zur Feststellung des Druckes innerhalb des Brennraums.
Beschreibung eines Ausfuhrungsbeispiels
Die Erfindung bezieht sich auf eine keramische Gluhstiftkerze 1, wie sie in der Fig. 1 dargestellt ist. Sie besteht aus einem Kerzengehause 2 sowie einem keramischen Gluhstift 3. Der keramische Gluhstift 3 weist eine elektrisch leitende Schicht 4 und eine elektrisch isolierende Schicht 5 auf. Die isolierende und die leitende Keramik ist auf der Basis siliziumorganischer Polymere hergestellt, die unterschiedliche Anteile einer oder mehrerer Füllstoffe, wie zum Beispiel MoSi2, CrSi2, MoC2, Graphit, Fe, Si, SiC, A1203 enthalt. Zur Herstellung einer Kontaktierung ist zusatzlich ein Anschlussbolzen 6 vorgesehen, der mit dem Gluhstift in Verbindung steht. Beispielsweise kann hierfür ein Kontaktelement 7 vorgesehen sein, das in einer Hülse 10 eingebettet und gegenüber dem Kerzengehause elektrisch isoliert ist.
Durch den Druck im Brennraum wirkt dieser unmittelbar auf den ebenfalls im Brennraum befindlichen Gluhstift. Aufgrund des Druckes ändert sich dessen Widerstand, der mittels einer
Messeinrichtung 11 detektiert werden kann. Die messbare Grosse der Widerstandsanderung lasst sich durch die Anteile und Art der Füllstoffe in dem Gluhstift 3 entsprechend anpassen.
Die Messeinrichtung 11 besteht aus dem Widerstand 12 des Gluhstifts 3 und einem Messgerat 14 (Fig. 2) . Die Auswerteelektronik kann sich zum Teil im Gehäuse der Gluhstiftkerze, am Zylinderkopf oder in der EDC befinden.
Claims
1. Gluhstiftkerze für eine Brennstoffkraftmaschine, bestehend im wesentlichen aus einem Kerzengehause und einem in dem Kerzengehause angeordneten Anschlussbolzen sowie einen mit dem Anschlussbolzen kontaktierbaren Gluhstift, dadurch gekennzeichnet, dass der Gluhstift (3) druckabhangige elektrische Eigenschaften aufweist und als Drucksensor verwendbar ist, wobei die Änderung der Eigenschaften des Gluhstifts (3) durch Druck mittels einer Messeinrichtung (11) detektierbar ist.
2. Gluhstiftkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der keramische Gluhstift (3) auf der Basis siliziumorganischer Polymere besteht und der Gluhstift Füllstoffe enthalt.
3. Verwendung eines Gluhstifts nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gluhstift (3) zusatzlich ein oder mehrere Anteile von Füllstoffen enthalt, die die Eigenschaft aufweisen, ihren Widerstand unter Druck zu verandern.
4. Gluhstiftkerze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe ein elastisch-plastisches Verformungsverhalten aufweisen.
5. Verwendung eines aus siliziumorganischen Polymeren hergestellten Gluhstifts (3) einer keramischen Gluhstiftkerze (1) für eine Brennstoffkraftmaschine als Drucksensor.
6. Verwendung eines Gluhstifts nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere drucksensitive Schichten auf dem keramischen Gluhstift (3) aufgebracht werden.
7. Verwendung eines Gluhstifts nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die drucksensitiven Schichten durch eine weitere Schicht vor der Brennraumathmosphare geschützt werden.
8. Verwendung eines Gluhstifts nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die schutzende Schicht aus einem Glas besteht .
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