JP2008513717A - 燃焼室圧センサを備えたグロープラグ - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関用の燃焼室圧センサ（１９）を備えたグロープラグ（１１）であって、該グループラグ（１１）が主としてハウジング（１３）と、該ハウジング（１３）内に配置されたグローピン（１７）とを有しており、さらに、燃焼室圧を測定するために、通路（２１）を有している形式のものに関する。
本発明のように通路（２１）と接続されている加熱エレメント（２６）は、通路（２６）の端部に配置された燃焼室圧センサ（１９）がカーボン付着物又は燃焼残留物によって負荷されることを阻止する。
燃焼室圧センサ（１９）を備えたグロープラグ（１１）は有利には自動車構造において使用される。

Description

本発明は、内燃機関用のグロープラグであって、主としてプラグハウジングと、該プラグハウジング内に配置されたグローピンとから成っており、さらに、燃焼室圧を測定する通路が設けられている形式のものに関する。

従来技術
ディーゼル機関は、低温時における良好な始動特性及び暖機特性を得るために、混合気又は吸気又は燃焼室を予加熱する熱源を必要とする。乗用車用のエンジンのためには通常、グロープラグが使用される。このようなグロープラグは、プラグハウジングと、このプラグハウジングから突出しているグローピンとから成っており、このグローピンはグロープラグの取り付けられた状態において、シリンダヘッドから内燃機関の燃焼室内に進入している。通常、グロープラグのグローピンは約４ｍｍ内燃機関の燃焼室内に進入し、ディーゼル燃料・空気混合物を加熱する。グロープラグによる加熱温度及び加熱時間は、内燃機関の排ガス特性及び燃費に大きな影響を与える。

グローピンは金属製の加熱管であってもセラミック製のグローピンであってもよい。

燃料をさらに節減しかつエミッションを低減するという所望の目的を達成するために、従来よりもさらに機能確実なセンサ、すなわち燃焼経過、特に発生する圧力経過に関する情報を、内燃機関の燃焼室から直接得ることができるセンサを、開発することに益々関心が高まっている。燃焼室の内部における圧力の追跡は、例えば単に局部的な情報を提供するに過ぎないイオン流測定に比べて、大きな利点を有している。それというのは、圧力測定値もしくはその変化は大きく、ゆえにより簡単に検出できるからである。これらの情報から例えば、噴射量調整を行うことができる。

圧力センサがグロープラグに配置されている、センサ一体化のコンセプトには、付加的な穿孔を内燃機関に設ける必要がないという利点がある。このような利点は、今日の内燃機関において付加的なセンサを取り付けるための構造空間が極めて制限されていることに基づいて、益々大きな意味を持つ。

例えばＤＥ４１３２８４２Ａ１に基づいて公知の従来技術では、センサエレメントとして、クォーツクリスタル式の圧力ピックアップが使用される。

燃焼室とセンサエレメントとの間における圧力伝達は、長手方向においてグロープラグのハウジング全体を貫いて延びている通路を介して行われる。この通路において燃焼室圧は空気コラムを用いて、エンジンルーム側に配置された燃焼室圧センサにまで導かれる。

圧力センサを組み込まれたグロープラグであって、ガスコラムを用いた燃焼室圧の伝達原理に基づく圧力センサは、侵入して付着もしくは堆積する微粒子が測定に影響を与えることがあるので、カーボン付着に関して敏感である。

発明の利点
独立請求項の特徴部に記載のように構成された、燃焼室圧センサを備えた本発明によるグロープラグは、公知のものに対して、公知の構成における上述の欠点を十分に排除できるという利点を有している。

そのために通路は、少なくとも１つの加熱エレメントを用いて加熱可能であり、これによって通路のカーボン付着がグロープラグの運転時に回避されるか、又は我慢できる程度に低下され、ひいては燃焼室圧センサの機能が保証される。

従属請求項に記載された構成によって、独立請求項に記載されたグロープラグの別の有利な構成が可能である。

本発明の有利な構成では、成形部を備えたブシュを介した通路の構成によって、製造技術的に有利な解決策を得ることができる。

別の有利な構成では、ブシュが内側リングと外側リングとから成っている。この構成によって、リングの移行領域に製造技術的に有利な形式で加熱エレメントを挿入することができるという利点が得られる。

さらにまた、通路が触媒被覆層を有していると有利であり、このように構成されていると、付着カーボンの燃焼温度が低下され、これによって燃焼室圧センサを備えたグロープラグの耐久性が高められる。

さらに別の有利な構成では、加熱エレメントが特性マップ調整で運転されるようになっており、このように構成されていると、エネルギをさらに節約することができる。

さらに別の有利な構成では、加熱エレメントの温度が温度センサによって、又は加熱エレメントの電気抵抗の検出によって監視されるようになっている。これによって、通路における温度が持続的に又は段階的に、カーボン燃焼温度の上に位置することが保証される。温度のこの調整は、温度センサとヒータとの共働によって行われる。

ブシュが温度センサを有していて、同時に燃焼室の近傍に位置していることに基づいて、燃焼室における温度を一緒に検出することが可能である。このことは、燃焼の経過の付加的な推定を可能にし、ひいてはエミッション改善のために使用される。

ブシュの加熱によって、グロープラグのハウジングへの熱伝達も行われ、その結果グロープラグとシリンダヘッドとの間における付着もしくは堆積が回避される。これによってシリンダヘッドにおけるグロープラグの固着が回避され、保守作業時におけるグロープラグの取外しが容易になる。

更なる有利な実施形態は以下の記述並びに請求項から明らかである。

図面
次に、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明によるグロープラグを概略的に示す斜視図であり、
図２は、グロープラグのハウジングを部分的に示す断面図であり、
図３は、グロープラグのブシュの一部を示す図であり、
図４は、グロープラグのブシュ及びハウジングを示す横断面図であり、
図５は、ヒータもしくは加熱体を焼結されたブシュの内側リングを示す図である。

実施例の説明
図１には、ハウジング１３とグローピン（Gluehstift）１７と燃焼室圧センサ１９とを備えたグロープラグ１１が断面図で略示されている。

グロープラグ１１は、金属製の管状のハウジング１３の雄ねじ山１２を用いて、内燃機関特にディーゼル機関の略示されたシリンダヘッド１４に挿入されている。シリンダヘッド１４は内燃機関の燃焼室１６を画成している。燃焼室１６には、グロープラグ１１のグローピン１７が部分的に進入していて、このグローピン１７は、図３に示されたブシュ１８を用いてハウジング１３に固定されている。ブシュ１８の、燃焼室１６とは反対の側の後ろにおいて、ハウジング１３には、燃焼室圧センサ１９が配置されている。燃焼室圧センサ１９は、図３及び図４に示されている通路２１を介して、燃焼室１６と接続されているので、内燃機関の運転時に燃焼室１６のガスは燃焼室圧センサ１９を負荷することが、つまり燃焼室圧センサ１９に供給されることができる。通路２１はハウジング１３の内壁に沿ってほぼグローピン１７に対して平行に延びているので、通路２１内における堆積もしくは付着のおそれは始めから小さく保たれる。

セラミック材料から製造されている、又は択一的に金属部品として構成されていてもよい、図３に示されてブシュ１８は、外側にその全長にわたって、エンボス加工部（Sicken）２２の形の成形部（Profilierung）を有しており、これらのエンボス加工部２２はグロープラグ１１の長手方向軸線２３に対して平行に延びている。ハウジング１３の平滑な壁である内壁２４に対してエンボス加工部２２によって形成される自由な横断面は、全体として通路２１を形成する。

択一的にハウジング１３の内壁２４が相応な成形部を有していて、ブシュ１８の外側が円筒形にかつ平滑に形成されているような構成も可能であり、このような構成によって、製造装置に関連してコスト上の利点が得られる。

内燃機関の運転時におけるカーボン付着を阻止するために、ブシュ１８は図４に示されているように、加熱エレメント２６を有しており、この加熱エレメント２６は少なくとも５００℃の燃焼温度を通路２１内において生ぜしめることができる。

燃焼室１６からの攻撃的なガスに対して加熱エレメント２６を保護するために、加熱エレメント２６は図５に個別に示されているように、ブシュ１８内に焼結されている。そのためにブシュ１８は図４に示されているように、内側リング２７と、成形部を有する外側リング２８とを有している。両方のリング２７，２８の間には、図５に示されているように有利にはジグザグに曲げられた加熱体（Heizmaeander）２９として形成された加熱エレメント２６が、埋め込まれ、かつ場合によっては、ブシュ１８が導電材料である場合には、両方のリング２７，２８に対して電気的に絶縁されている。加熱エレメント２６をジグザグに曲げられた加熱体２９として形成することによって、加熱エレメント２６の熱放射をさらに均一にすることができる。

択一的に、ジグザグに曲げられた加熱体２９を厚膜技術で、２つのシートの間に挟んでラミネートすることも可能である。これによって、コスト上の利点を得ることができる択一的な製造技術が示されている。

通路２１におけるカーボン付着のための燃焼温度を下げるために、通路２１は触媒被覆層３１を有することができる。

基本的に加熱エレメント２６は、持続的に又は周期的に運転されることができる。この両方の運転形式は、温度が決定されている場合には静的に行うことができ、又は時間的に決定される加熱サイクルに応じて動的に行うことができる。これによって、内燃機関用の制御装置の運転形式への適合が可能である。

択一的にまた、加熱エレメント２６は特性マップ調整で運転することも可能であり、これによって例えば機関温度又は内燃機関の目下の運転ポイントを、通路２１の加熱のために考慮することができる。

さらにまた加熱エレメント２６の温度は、ブシュ１８の外側リング２８内に焼結された温度センサ３２（図４参照）によって監視することもできる。

択一的にまた、この監視を、加熱エレメント２６の電気抵抗のコントロールによって行うことも可能である。この場合加熱エレメント２６は、タイミング制御された電流によって運転され、加熱エレメント２６の電気抵抗を監視するための温度測定は、加熱段階の間における休止期間において行われ、その結果温度測定は加熱エレメント２６の運転から切り離されて、正確になる。

通路２１の加熱によって、通路２１の横断面は閉鎖されずに一定に保つことができるので、燃焼室圧の圧力測定をシステム正確に実施することができる。燃焼室圧センサ１９の敏感なダイヤフラムにおける微粒子付着を防止することによって、燃焼室圧センサ１９の機能を長時間安定的に保証することができる。

本発明によるグロープラグを概略的に示す斜視図である。 グロープラグのハウジングを部分的に示す断面図である。 グロープラグのブシュの一部を示す図である。 グロープラグのブシュ及びハウジングを示す横断面図である。 ヒータもしくは加熱体を焼結されたブシュの内側リングを示す図である。

Claims (13)

1. 燃焼室圧センサを備えたグロープラグであって、該グループラグ（１１）がハウジング（１３）と、該ハウジング（１３）内に配置されたグローピン（１７）とを有しており、さらに、燃焼室圧を測定するために、燃焼室圧センサ（１９）に通じる少なくとも１つの通路（２１）を有している形式のものにおいて、通路（２１）が少なくとも１つの加熱エレメント（２６）によって加熱可能であることを特徴とする、燃焼室圧センサを備えたグロープラグ。
2. 通路（２１）が、ハウジング（１３）の内壁（２４）に沿ってグローピン（１７）に対してほぼ平行に延びている、請求項１記載のグロープラグ。
3. 通路（２１）が、ハウジング（１３）の内壁（２４）に接触しているブシュ（１８）の成形部によって形成されている、請求項２記載のグロープラグ。
4. 通路（２１）が、内壁（２４）の成形部に接触している平滑な壁のブシュ（１８）によって形成されている、請求項２記載のグロープラグ。
5. ブシュ（１８）が内側リング（２７）及び外側リング（２８）を有しており、両方のリング（２７，２８）の間に加熱エレメント（２６）が埋め込まれている、請求項１から４までのいずれか１項記載のグロープラグ。
6. 加熱エレメント（２６）が、リング（２７，２８）に対して電気絶縁されたジグザグに曲げられた加熱体（２９）として形成されている、請求項５記載のグロープラグ。
7. ジグザグに曲げられた加熱体（２９）が厚膜技術で２つのシートの間にラミネートされている、請求項６記載のグロープラグ。
8. 通路（２１）が触媒被覆層（３１）を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載４のグロープラグ。
9. 加熱エレメント（２６）が持続的に又は周期的に運転される、請求項１から８までのいずれか１項記載４のグロープラグ。
10. 加熱エレメント（２６）の両運転形式が、決定された温度で静的に行われるか、又は時間的に決定された加熱サイクルに基づいて動的に行われる、請求項９記載のグロープラグ。
11. 加熱エレメント（２６）が特性マップ調整によって運転される、請求項９記載のグロープラグ。
12. 加熱エレメント（２６）の温度が温度センサ（３２）によって監視されるか、又は加熱エレメント（２６）の電気抵抗の監視によって監視される、請求項９記載のグロープラグ。
13. 加熱エレメント（２６）の電気抵抗の監視時に、加熱エレメント（２６）が、タイミング制御された電流によって運転され、加熱エレメント（２６）の電気抵抗を監視するための温度測定が、加熱段階の間における休止期間において行われる、請求項１０記載のグロープラグ。

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