DE102005050502B3

DE102005050502B3 - Glühkerze für einen Dieselmotor

Info

Publication number: DE102005050502B3
Application number: DE200510050502
Authority: DE
Inventors: Erhard Giese
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-10-21
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2025-10-22

Abstract

Glühkerze für einen Dieselmotor mit einem mit einem Einschraubgewinde versehenen Körper (16), einem sich in Verlängerung des Körpers (16) erstreckenden Glühstift (14) und einem in einer zentralen Bohrung (22) in dem Körper (16) angeordneten, mit einer Membran (48) versehenen Drucksensor (24), bei dem Membran (48) des Drucksensors (24) benachbart zu dem - mit dem Körper (16) unter Ausbildung einer mit dem Brennraum (12) des Motors kommunizierenden Kammer starr verbundenen - Glühstift (14) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Glühkerze für einen Brennraum eines Dieselmotors.

Glühkerzen für Dieselmotoren bestehen wesentlichen aus einem Glühstift aus Metall oder Keramik, der in den Brennraum des Motors hineinragt und durch eine elektrische Heizwendel im Innern des Stiftes beim Starten des Motors zum Glühen gebracht wird. Der Glühstift ist axial mit einem Einschraubkörper verbunden. Die elektrischen Anschlüsse der Heizwendel erfolgen dabei über einen axialen Kontaktstift und über das metallische Gehäuse der Glühkerze.

Die Anforderungen an die Reduzierung des Schadstoffausstoßes von Dieselmotoren werden immer höher und es werden Sensoren im Brennraum benötigt, um die Verbrennung gezielt beeinflussen zu können. Der Zugang mit Sensoren zum Brennraum eines Dieselmotors kann am leichtesten über die Glühkerze erfolgen.

Aus der DE 103 47 216 A1 ist eine Glühkerze für einen Dieselmotor, der mit einem Drucksensor versehen ist, bekannt. Aus der DE 203 01 021 U1 ist eine Glühkerze mit einem mit einer Membran versehenem Drucksensor bekannt. Diese Glühkerzen sind in Hinblick auf ihre Messgenauigkeit nicht befriedigend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Glühkerze mit einem Drucksensor zu schaffen, die eine genaue Messung des jeweiligen Drucks im Brennraum erlaubt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigt:
1 eine Schnittdarstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in einer Schnittdarstellung,
2 den gesonderten Glühstift, und
3 eine weitere bevorzugte Ausführungsform in einer Schnittdarstellung.
1 zeigt den vorderen Teil einer Glühkerze, die in einen Zylinderkopf 10 eines Motors eingebaut ist. Der Glühkörper 14 befindet sich im Brennraum 12 des Motors.
Der Einschraubkörper der Glühkerze ist mehrteilig aufgebaut. Er besteht aus dem äußeren metallischen Einschraubgehäuse 16, der mit einer zentralen Bohrung 22 versehen ist, in die ein Metallrohr (Rohr 20) eingebracht ist. Rohr 20 und Einschraubgehäuse 16 sind über eine hoch- temperatur- und druckfeste elektrische Isolierschicht 18, die gute Wärmeleiteigenschaften hat, fest miteinander verbunden.
In die Bohrung 22 ist ein Drucksensor 24, dessen frontseitige Druckmembrane (Membran 48) im wesentlichen in einer Linie mit der Brennraumwand 46 oder nur ein wenig hinter dieser zurückliegt (wenn die Druckmembran 48 in den Brennraum hineinragt, wird der Drucksensor zu heiß, wenn die Druckmembran 48 dagegen weiter zurückliegt, so entsteht ein Sackloch, in dem sich eine Druckschwingung aufbauen kann, die die eigentliche Druckmessung erheblich verfälscht; ein solches Sackloch sollte nicht tiefer als der Durchmesser der Bohrung 22 sein, um solche Resonanzschwingungen sicher zu vermeiden).
Das Metallrohr 20 dient dabei als Aufnahmeöffnung für den Drucksensor 24 und als elektrische Anschlussleitung an das obere Ende der Glühwendel (Heizwendel 44) mit dem Pluspol der Glüh- stromversorgung.
Der Glühstrom fließt damit von einem oben liegenden Anschluss, der nicht dargestellt ist, über das Rohr 20, das Anschlusselement 30, den Stiftkontakt 36, die elektrische Heizwendel 44, das metallische Glühelementgehäuse, das Verbindungsstück 32 auf den Einschraubgehäuse 16, der mit der elektrischen System-Masse d.h. dem Minuspol verbunden ist.
Der Stiftkontakt 36 ist über das käfigförmige Anschlusselement 30 mit dem Rohr 20 verbunden. Die feste elektrische und mechanische Verbindung ist durch eine Schweißverbindung an den Stellen 28 und 29 gewährleistet.
Ein Anschlussring 32 verbindet den Glühkörper 14 mit dem Einschraubgehäuse 16. Dazu sind die Teile an den Stellen 26 und 27 fest miteinander verschweißt.
Der Anschlussring 32 besitzt an seinem Umfang mehrere radiale Bohrungen 38, durch die der Druck aus dem Brennraum 12 und durch das Anschlusselement 30 zur Membran 48 des Drucksensors 24 gelangt.
Das eigentliche Funktionselement der Glühkerze ist der Glühkörper 14, der mittels der elektrischen Heizwendel 44 zum Glühen gebracht werden kann. Anders als bei den bekannten Glühstiftelementen, ist der Glühkörper 14 hier ein in sich geschlossenes Funktionselement mit den beiden elektrischen Anschlüssen für die Heizstromzuführung.
Der Glühkörper 14 ist durch die Lage der Heizwendel 44 so konstruiert, dass die Spitze am heißesten wird und zur Anschlussseite hin am wenigsten aufgeheizt wird und damit dort so kalt wie möglich bleibt.
2 zeigt den Glühkörper 14 so, wie er als Bauelement für die Herstellung der Glühkerze benötigt wird. Der Kontaktstift 36 und der metallische Glühkörper 14 dienen als elektrische Anschlusselemente 30, 32 für die Heizstromzuführung auf die Heizwendel 44, die an den Punkten 50 und 52 mit diesen elektrisch leitend verbunden ist. Ein Isolatorring 40 sorgt für eine elektrische Trennung des Stiftkontakts und des Gehäuses des Glühkörpers 14 und eine Abdichtung des Glühstifts. Vorzugsweise besteht der Isolatorring 40 aus einer hochtemperaturfesten Isolierkeramik. Der Stiftkontakt 36 soll dabei über den Isolierring 40 und den oberen Rand des Gehäuses des Glühkörpers 14 hinausragen.
Der Drucksensor 24, bei dem es sich um einen faseroptischen Drucksensor handeln kann, passt dabei spaltfrei in das Rohr 20 und hat damit einen möglichst guten Wärmekontakt zum Gehäuse der Glühkerze 15.
Drucksensor 24 und Rohr 20 können einstückig ausgefüht sein. Damit kann die Stromzuführung zum Glühelement über das Sensorgehäuse selbst erfolgen.
Die Anschlusselemente 30 und 32 sollen gute elektrische Leiter sein und so ausgeformt sein, dass sie möglichst wenig Wärme an das Einschraubgehäuse 16 übertragen.
Bei einer herkömmlichen Glühkerze wird ein Ringspalt 54 dazu verwendet, das herkömmliche Glühelement thermisch vom Zylinderkopf besser zu entkoppeln, damit die Heizenergie der Glühspitze zu einem möglichst geringen Teil in den Zylinderkopf 10 eingebracht wird und hauptsächlich in der Spitze verbleibt. Eine metallische Wärmebrücke ist erst an der Dichtsitzfläche 42 vorhanden.
Bei der hier vorgeschlagenen Glühkerze erfolgt die thermische Isolation der Glühspitze weiter vorne in Höhe der Brennraumoberfläche 46 durch die Anschlusselemente 30 und 32.
Der verbleibende Ringspalt ist für die Funktion des Drucksensors schädlich, da das Frontende des Drucksensors 24 durch das Glühen und den Motorbetrieb aufgeheizt wird und diese Wärme erst an Dichtung 42 auf das Motorgehäuse 10 abgibt. Ziel ist es aber, den Sensor thermisch so wenig wie möglich zu belasten. Der Ringspalt sollte daher entfallen oder, wie in 3 gezeigt, durch eine Wärmeleithülse 56 aufgefüllt werden, die fest mit dem Einschraubgehäuse verbunden ist. Die Hülse 56 besteht dabei aus einem Werkstoff mit einem großen Wärmeausdehnungskoeffizienten, vorzugsweise aus Kupfer, und einen solchen Außendurchmesser im heißen betriebswarmen Zustand haben, dass eine thermisch gut leitende Verbindung zwischen Einschraubgehäuse 16 und Zylinderkopf 10 entsteht.

Claims

Glühkerze für einen Brennraum eines Dieselmotors, umfassend ein Einschraubgehäuse (16), einen sich in Verlängerung des Einschraubgehäuses (16) erstreckenden Glühkörper (14) und einen in einer zentralen Bohrung (22) des Einschraubgehäuses (16) angeordneten, mit einer Membran (48) versehenen Drucksensor (24), wobei das Einschraubgehäuse (16) und der Glühkörper (14) starr miteinander verbunden sind und die starre Verbindung so ist, dass die Membran (48) des Drucksensors (24) und der Glühkörper (14) eine Kammer ausbilden, die über Öffnungen oder Bohrungen (38) mit dem Brenn- raum (12) des Dieselmotors kommuniziert, und wobei in der Kammer ein Anschluss- element (30) zur elektrischen Verbindung des Glühkörpers (14) angeordnet ist.
Glühkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (48) im eingeschraubten Zustand der Glühkerze mit der Wandung (46) des Brennraums (12) fluchtet.
Glühkerze nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen den Glühstift (14) mit dem Einschraubgehäuse (16) starr verbindenden, die Außenwandung der Kammer bildenden, mit einen Gasdurchtritt erlaubenden Öffnungen versehenen Anschlussring (32).
Glühkerze nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein in das Einschraubgehäuse (16) gegen diesen elektrisch isoliert eingesetztes, den Drucksensor (24) aufnehmendes, aus einem elektrisch leitenden Material gefertigtes, den Glühkörper (14) mit Strom versorgendes Rohr (20).
Glühkerze nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen das Rohr (20) mit einer Mittelelektrode (36) des Glühkörpers (14) verbindenden, einen Gasdurchtritt erlaubenden Käfig als Anschlusselement (30) aus einem elektrisch leitenden Material.
Glühkerze nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (24) ein faseroptischer Drucksensor ist.
Glühkerze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen dem Zylinderkopf (10) und dem Einschraubkörper (16) verbleibender Spalt (54) mit einer Wärmeleithülse (56) ausgefüllt ist.