DE102005050502B3 - Glühkerze für einen Dieselmotor - Google Patents
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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 derDE 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 Zylinderkopf10 eines Motors eingebaut ist. Der Glühkörper14 befindet sich im Brennraum12 des Motors. - Der Einschraubkörper der Glühkerze ist mehrteilig aufgebaut. Er besteht aus dem äußeren metallischen Einschraubgehäuse
16 , der mit einer zentralen Bohrung22 versehen ist, in die ein Metallrohr (Rohr20 ) eingebracht ist. Rohr20 und Einschraubgehäuse16 sind über eine hoch- temperatur- und druckfeste elektrische Isolierschicht18 , die gute Wärmeleiteigenschaften hat, fest miteinander verbunden. - In die Bohrung
22 ist ein Drucksensor24 , dessen frontseitige Druckmembrane (Membran48 ) im wesentlichen in einer Linie mit der Brennraumwand46 oder nur ein wenig hinter dieser zurückliegt (wenn die Druckmembran48 in den Brennraum hineinragt, wird der Drucksensor zu heiß, wenn die Druckmembran48 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 Bohrung22 sein, um solche Resonanzschwingungen sicher zu vermeiden). - Das Metallrohr
20 dient dabei als Aufnahmeöffnung für den Drucksensor24 und als elektrische Anschlussleitung an das obere Ende der Glühwendel (Heizwendel44 ) mit dem Pluspol der Glüh- stromversorgung. - Der Glühstrom fließt damit von einem oben liegenden Anschluss, der nicht dargestellt ist, über das Rohr
20 , das Anschlusselement30 , den Stiftkontakt36 , die elektrische Heizwendel44 , das metallische Glühelementgehäuse, das Verbindungsstück32 auf den Einschraubgehäuse16 , der mit der elektrischen System-Masse d.h. dem Minuspol verbunden ist. - Der Stiftkontakt
36 ist über das käfigförmige Anschlusselement30 mit dem Rohr20 verbunden. Die feste elektrische und mechanische Verbindung ist durch eine Schweißverbindung an den Stellen28 und29 gewährleistet. - Ein Anschlussring
32 verbindet den Glühkörper14 mit dem Einschraubgehäuse16 . Dazu sind die Teile an den Stellen26 und27 fest miteinander verschweißt. - Der Anschlussring
32 besitzt an seinem Umfang mehrere radiale Bohrungen38 , durch die der Druck aus dem Brennraum12 und durch das Anschlusselement30 zur Membran48 des Drucksensors24 gelangt. - Das eigentliche Funktionselement der Glühkerze ist der Glühkörper
14 , der mittels der elektrischen Heizwendel44 zum Glühen gebracht werden kann. Anders als bei den bekannten Glühstiftelementen, ist der Glühkörper14 hier ein in sich geschlossenes Funktionselement mit den beiden elektrischen Anschlüssen für die Heizstromzuführung. - Der Glühkörper
14 ist durch die Lage der Heizwendel44 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 Glühkörper14 so, wie er als Bauelement für die Herstellung der Glühkerze benötigt wird. Der Kontaktstift36 und der metallische Glühkörper14 dienen als elektrische Anschlusselemente30 ,32 für die Heizstromzuführung auf die Heizwendel44 , die an den Punkten50 und52 mit diesen elektrisch leitend verbunden ist. Ein Isolatorring40 sorgt für eine elektrische Trennung des Stiftkontakts und des Gehäuses des Glühkörpers14 und eine Abdichtung des Glühstifts. Vorzugsweise besteht der Isolatorring40 aus einer hochtemperaturfesten Isolierkeramik. Der Stiftkontakt36 soll dabei über den Isolierring40 und den oberen Rand des Gehäuses des Glühkörpers14 hinausragen. - Der Drucksensor
24 , bei dem es sich um einen faseroptischen Drucksensor handeln kann, passt dabei spaltfrei in das Rohr20 und hat damit einen möglichst guten Wärmekontakt zum Gehäuse der Glühkerze15 . - Drucksensor
24 und Rohr20 können einstückig ausgefüht sein. Damit kann die Stromzuführung zum Glühelement über das Sensorgehäuse selbst erfolgen. - Die Anschlusselemente
30 und32 sollen gute elektrische Leiter sein und so ausgeformt sein, dass sie möglichst wenig Wärme an das Einschraubgehäuse16 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 Zylinderkopf10 eingebracht wird und hauptsächlich in der Spitze verbleibt. Eine metallische Wärmebrücke ist erst an der Dichtsitzfläche42 vorhanden. - Bei der hier vorgeschlagenen Glühkerze erfolgt die thermische Isolation der Glühspitze weiter vorne in Höhe der Brennraumoberfläche
46 durch die Anschlusselemente30 und32 . - 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 Dichtung42 auf das Motorgehäuse10 abgibt. Ziel ist es aber, den Sensor thermisch so wenig wie möglich zu belasten. Der Ringspalt sollte daher entfallen oder, wie in3 gezeigt, durch eine Wärmeleithülse56 aufgefüllt werden, die fest mit dem Einschraubgehäuse verbunden ist. Die Hülse56 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 Einschraubgehäuse16 und Zylinderkopf10 entsteht.
Claims (7)
- 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.
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