DE3136852A1

DE3136852A1 - Flammgluehkerze fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3136852A1
Application number: DE19813136852
Authority: DE
Inventors: Paul 7141 Steinheim Bauer
Original assignee: Beru-Werk Albert Ruprecht & Co KG GmbH; Beru-Werk Albert Ruprecht & Co Kg 7140 Ludwigsburg GmbH; Beru Werk Albert Ruprecht GmbH and Co KG
Current assignee: BERU RUPRECHT GmbH and CO KG 7140 LUDWIGSBURG DE
Priority date: 1980-10-30
Filing date: 1981-09-16
Publication date: 1982-06-16
Also published as: FR2497924A1; US4459948A; FR2497924B1; IT1172857B; GB2093111B; ES8207617A1; BR8107051A; NL8104851A; SE8106383L; GB2093111A; ES506740A0; CA1191758A; SE450651B; IT8168402A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Flammglühkerze für Brennkraftmaschinen, insbesondere als Anlaßhilfe bei Dieselmotoren, die im wesentlichen aus einem Kerzengehäuse, mindestens einem elektrischen Heizkörper zur Entzündung des eingespeisten Brennstoffes und einer Vorrichtung zur dosierten Einspeisung von flüssigem Brennstoff besteht. Flammglühkerzen dieser Art sind allgemein bekannt. Nachteilig an diesen Flammglühkerzen ist deren lange Vorglühdauer, sowie starke Tropfenbildung wegen ungenügender Vorwärmung des eingespeisten Brennstoffes. Zur teilweisen Behebung dieser Nachteile wird beispielsweise im deutschen Gebrauchsmuster 19 31 381 vorgeschlagen, in einem von außen beheizten Brennstoffdurchflußrohr den Brennstoff zu verdampfen. Diese Lösung hat wegen des erheblichen konstruktiven Aufwands und der hinsichtlich der aufgezeigten Nachteile nur unwesentlichen Verbesserungen keine praktische Bedeutung erlangt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Flammglühkerze zur Verfügung zu stellen, die aufgrund ihrer einfachen Konstruktion aus wenigen Bauteilen geringe Fertigungsprobleme stellt, und gleichzeitig bei deutlich verkürzter Zündzeit ohne Tropfenbildung betrieben werden kann.

Diese Auf gaben werden durch die erfindungsgemäße Flammglühkerze gemäß Ansprüchen 1 bis 17 gelöst.

Hierbei weist die erfindungsgemäße Flammglühkerze eine Kammer zur Verdampfung des eingespeisten flüssigen Brennstoffes auf, die nicht durch eine äußere Heizvorrichtung, sondern durch den elektrischen Heizkörper der Flammglühkerze beheizt wird. Die Verdampfungskammer ist zunächst während der Aufheizzeit der Verdampfungskammer durch den Heizkörper der Flammglühkerze zum Verbrennungsraum hin _:

solange verschlossen, bis die Temperatur in der Verdampfungs-

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kammer über der Verdampfungstemperatur des eindosierten flüssigen Brennstoffes liegt, so daß der Brennstoff in der Kammer vollständig in verdampfter Form vorliegt. Die Verdampfungskammer ist mit dem benachbarten Verbrennungsraum durch einen mit einem Ventil versehenen Durchlaß verbunden, wobei die öffnung des Ventils in an sich bekannter Weise bei einer bestimmten Temperatur oberhalb der Verdampfungstemperatur in der Verdampfungskammer ausgelöst wird.

Vorteilhafterweise wird das Ventil unmittelbar durch eine definierte Volumenvergrößerung des Heizkörpers bei dessen Aufheizung geöffnet. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn als Heizkörper ein an sich bekannter Glühstift verwendet wird, dessen temperaturabhängige Längsausdehnung über einen bestimmten Wert hinaus die Öffnung des Ventils aktiviert.

Vorteilhafterweise wird der Glühstift im Bereich seiner Spitze mit einer ggf. ringförmig oder konisch ausgebildeten Verdickung versehen, die auf den entsprechend ausgebildeten Soitenwänden des Kerzengehäuses im Bereich des Durchlasses von der Verdampfungskammer in den Verbrennungsraum gasdicht aufliegt, wenn der Glühstift noch nicht so weit aufgeheizt ist, daß die Temperatur in der Verdampfungskammer oberhalb der Verdampfungstemperatur des eingespeisten Brennstoffes liegt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn dieser Dichtsitz in sich elastisch oder federnd ausgebildet ist, wodurch eine zusätzliche Regelung des Öffnungszeitpunktes dieses ventilartigen Verschlusses möglich wird.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Flammglühkerze eine sich konzentrisch um den Mittelbereich des Glühstifts herum erstreckende Verdampfungskammer auf, die einen ringförmigen Querschnitt ■ besitzt, und deren zylinderwandförmige Außenwand und obere Wand durch das Kerzengehäuse und deren innnere die Glühstiftoberfläche ist, wobei die Verdampfungskammer in Richtung auf den Verbrennungsraum hin durch die Verdickung im Bereich der

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Glühstiftspitze gasdicht verschlossen ist.

Eine weitere Verbesserung zur Überwindung der aufgezeigten Nachteile und damit eine Verminderung der Startzeit bei gleichzeitiger vollständiger Verbrennung der verdampften Kohlenwasserstoffe besteht darin, daß durch Bohrungen bzw. einen Ringspalt im Kerzengehäuse Luft zugeführt wird, die durch die Bohrungen oder eine entsprechende Ringdüse im brennkammerseitigen Bereich des Kerzengehäuses in den Verbrennungsraum auf die Glühstiftspitze geleitet wird.

Die hierdurch auftretende Verbesserung kann noch dadurch gesteigert werden, daß um die Spitze des Glühstiftes herum ein Schutzrohr angeordnet wird, so daß um die Glüh-.stiftspitze herum eine Mischkammer ausgebildet wird, in der sich verdampfter Brennstoff und zugeführte Luft zu schneller und optimaler Verbrennung vermischen können.

Die erfindungsgemäße Flammglühkerze ist aufgrund der einfachen Konstruktion mit wenigen Bauteilen leicht herzustellen. Durch die erfindungsgemäße Beheizung der Verdampfungskammer werden zusätzliche Heizelemente überflüssig.

Darüber hinaus besitzt sie mit weniger als 1.0 s eine wesentlieh kürzere Zündzeit als die bisher üblichen Flammglühkerzen, wobei sie bei vorgeschriebener Kraftstoffdosierung tropffrei brennt und mit oder ohne Dosiereinsatz betrieben werden kann. Schließlich reißt selbst bei hoher Luftgeschwindigkeit die Flamme nicht ab.

Diese überraschenden Vorteile bei verblüffend einfacher Konstruktion weisen auf die wesentliche Bedeutung der vorliegenden Erfindung hin.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren 1 bis 6 näher erläutert.

Fig. 1 gibt schematisch ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Flammglühkerze im Querschnitt wieder.

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Fig. 2 gibt in der Ansicht den Glühstift der erfindungsgemäßen Flammglühkerze mit konusförmiger Verdickung im Bereich der Glühstiftspitze wieder.

Fig. 3 entspricht Fig. 2, wobei die Verdickung im Bereich der Glühstiftspitze ringförmig ausgebildet ist.

Fig. 4 gibt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Flammglühkerze im Querschnitt wieder, durch deren Gehäuse Luft in den

Bereich der Glühstiftspitze geleitet werden kann.

Fig. 5 ist eine Aufsicht auf die Flammglühkerze gemäß Fig. 4 bei deren Drehung um 90°, in Richtung auf die Glühstiftspitze.

Fig. 6 gibt schematisch ein weiteres abgeändertes Ausführungsbeispiel entsprechend der Flammglühkerze gemäß Fig. 4 wieder.

Gemäß Fig. 1 besteht eine Ausführungsform der erfin- ■ dungsgemäßen Flammglühkerze aus dem Kerzengehäuse 1, einem Glühstift 2 sowie einer nicht dargestellten Dosiereinrich-. tung 3 für zufließenden Brennstoff. Die Verdampfungskammer 4 besteht aus einer sich senkrecht durch das Kerzengehäuse 1 erstreckenden zylindrischen Bohrung,deren Durchmesser grosser als der des darin mittig angeordneten Glühstifts 2 ist. Die Verdampfungskammer 4 erstreckt sich etwa von der Eintrittsöffnung der Dosiereinrichtung 3 bis hin zur Verdickung 5 des Glühstifts 2 im Bereich der Glühstiftspitze 6, die in die Verbrennungskammer 7 ragt. In abgekühltem Zustand des Glühstiftes 2 liegen die der Verdampfungskammer 4 zugewandten Seiten der Verdickung 5 an den entsprechend ausgebildeten gegenüberliegenden inneren Seitenbereichen des Kerzengehäuses 1 gasdicht an und verschließen den Durchgang von der

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Verdampfungskammer 4 in den Verbrennungsraum 7. Die Verdickung 5, die integraler Bestandteil des Glühstifts 2 ist oder auf diesen aufgeschweißt, aufgepresst oder an diesen angeschweißt sein kann, kann in sich in Längsrichtung des Glühstifts elastisch oder federnd ausgebildet sein.

Vorteilhafterweise wird um die Glühstiftspitze 6 ein Schutzrohr angeordnet, das mit dem unteren Ende des Kerzengehäuses 1 fest verbunden ist.

In Fig. 2 ist in.der Ansicht der erfindungsgemäß veränderte Glühstift 2 mit einer kragenförmigen Verdickung 5 versehen, die als Hülse oberhalb der Glühstiftspitzo 6 auf den Glühstift 2 befestigt ist.

In Fig. 3 ist die Verdickung 5 ringförmig mit planer Abdichtungsfläche oberhalb der Glühstiftspitze 6 auf dem Glühstift 2 ausgebildet.

Selbstverständlich ist bei unterschiedlichen Ausführungsformen der Verdickung 5 die gegenüberliegende Auf- oder Anlagefläche des Kerzengehäuses 1 entsprechend zum gasförmigen Verschließen der Verdampfungskammer 4 ausgebildet.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 entspricht im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 mit dem Unterschied, daß Vorrichtungen zur Luftzufuhr in dem Vorbrennungskammerbereich 7, der um die Glühstiftspitze 6 ausgebildet ist, vorgesehen sind. Hierbei handelt es sich um 5 einen Ringkanal 12 im oberen Bereich der Glühkerze, der zur Luftzuführung mit dem Anschlußstutzen 10 versehen ist. Von diesem Ringkanal 12 ausgehend, erstrecken sich mehrere Bohrungen 11 in Längsrichtung durch das Kerzengehäuse 1 und treten im Bereich der Öffnung der Verdampfungskammer 4 zur Verbrennungskammer 7 aus dem Gehäuse aus; diese Bohrungen 11 sind vorzugsweise in Bezug auf die Kerzenlängsachse derart geneigt, daß ihre gedachte Verlängerung auf die Glühstiftspitze 6 trifft, wodurch die zugeführte Luft unmittelbar an den Ort der Entflammung geleitet wird. Ledig-." lieh im Bereich des Durentritts der Do si er ein rieh tu α ο .5

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durch das Kerzengehäuse ist eine solche Bohrung 11 nicht vorgesehen.

Gegebenenfalls können die Bohrungen 11 ebenfalls in Form eines Ringspalts ausgebildet sein, wobei die Austrittsöffnung zur Verbrennungskammer vorzugsweise als ringförmige Düse vorliegt. Im übrigen entsprechen die übrigen Bauteile und Bezugszeichen denen der vorgehend beschriebenen Figuren.

■ ' In Fig. 5 sind in einer Draufsicht auf die Glühstiftspitze 6 der Anschlußstutzen 10 zur Zuleitung der Luft, die Dosiereinrichtungszuführung 3 und die Austrittsöffnungen der Kanäle 11 zeichnerisch wiedergegeben.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 entspricht hinsichtlich der Bezugszeichen und der Bauteile der Ausfüh-. rungsform gemäß Fig. 4; ein wesentlicher Unterschied besteht darin, daß gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Heizstab 2 nicht als Ventil ausgebildet ist; vielmehr handelt es sich um einen durchgehend graden Heizstab, der im übrigen in zuvor beschriebener Weise in der Verdampfungskammer 4 angeordnet ist. Gegebenenfalls kann er eine Verdickung 13 aufweisen, die eine gewisse Stauwirkung hinsichtlich des zugeführten Brennstoffes und eine zur Zündung des gasförmigen Brennstoffes vorteilhafte Verwirbelung bewirkt.

Für die anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung gilt übereinstimmend, daß das Verhältnis des Durchmessers der Verdampfungskainrtier 4 zum Druchmesser des Heizstabes 2 etwa 1,1 : 1 beträgt. Bei üblicher Dimensionierung der Flammglühkerze sind Ringspaltbreiten von etwa 0,2 - 2 mm, vorzugsweise 0,4 bis 1,8 mm, insbesondere 0 etwa 0,5 bis 1 mm besonders geeignet.

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Claims

PATENTANWÄLTE
EUROPEANPATENTATTORNEYS- europäische Patentvertreter mandataires en brevets europeens

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Flammglühkerze für Brennkraftmachinen

Innere Priorität: Bundesrepublik Deutschland - 30.10.1980

Nr. 30 40 906 4

PATENTANSPRÜCHE

f 1. ) Flammglühkerze für Brennkraftmaschinen, insbesondere als Anlaßhilfe bei Dieselmotoren, im wesentlichen bestehend aus dem Kerzengehäuse, mindestens einem elektrischen Heizkörper zur Entzündung dtis Brennstoffes und einer Vorrichtung zur dosierten Einspeisung von flüssigem Brennstoff in die Flammglühkerze,

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gekennzeichnet durch eine von dem elektrischen Heizkörper geheizte Kammer zur Verdampfung des eingespeisten flüssigen Brennstoffes.
2. Flammglühkerze nach Anspruch 1 _r dadurch gekennzeichnet , daß in dem Kerzengehäuse konzentrisch angeordnete Bohrungen vorgesehen sind, die am verbrennungskammerseitigen Bereich der Kerze aus dem Kerzengehäuse austreten und im Bereich des gegenüberliegenden Kerzengehäusekopfes mit einer Luftzufuhrleitung verbunden sind-
3. Flammglühkerze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen zu einem Ringspalt erweitert sind, der im Kerzengehäuse im wesentlichen konzentrisch zur Kerzengehäuselängsachse angeordnet ist.
4. Flammglühkerze nach Anspruch 3, dadurch g e kennzeichnet, daß die Austrittsöffnung des konzentrischen Ringspalts in Form einer ringförmigen Düse ausgebildet ist.
5. Flammglühkerze nach mindestens einem der voher-

gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die geheizte Kammer zur Verdampfung des· eingespeisten flüssigen Brennstoffes zum Verbrennungsraum abgetrennt und mit diesem durch ein Ventil verbunden ist, das bei einer Temperatur in der Verdampfungskammer oberhalb der Verdampfungstemperatur des Brennstoffes geöffnet wird.
6. Flammglühkerze nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Öffnung des Ventils durch eine definierte Volumenausdehnung des Heizkörpers bei elektrischer Aufheizung ausgelöst wird.

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7. Flammglühkerze nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennze ichnet durch einen an sich bekannten Glühstift als elektrischer Heizkörper .

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8. Flammglühkerze nach mindestens einem der vohergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichne t-, dass sie einen Glühstift definierter thermischer Längsausdehnung aufweist, durch die die öffnung des Ventils gesteuert wird.
9. Flammglühkerze nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Glühstift im Bereich der Glühstiftspitze im nicht aufgeheizten Zustand zum Abtrennen des Verdampfungsraumes vom Verbrennungsraum ausgebildet ist.
TO. Flammglühkerze nach mindestens'einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichn e t , daß der Glühstift im Bereich seiner Spitze eine Verdickung aufweist, die den Austritt der Verdampfungskammer zur Verbrennungskammer im nicht aufgeheizten Zustand gasdicht verschließend übergreift.
11. Flammglühkerze nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche , gekennzeichnet durch eine Verdampfungskammer, die sich innerhalb des Kerzengehäuses konzentrisch um den Glühstift herum und etwa über dessen halbe Länge hin erstreckt, und deren Ausgang zur Verbrennungskammer durch eine konzentrische Vordickunq des Glühstifts im Bereich der Glühstiftspitze ventilartiq vorschließbar ist.
12. Flammglühkerze nach mindestens einem der vorherb gehenden Ansprüche, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , udS die Verdickung im Rereich der Glühstif tspitz^ in r. i.rb elastisch Ά<-(. Ü':dor πΊ .iu:',<«ib5 I /Jft \at .

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13. Flammglühkerze nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Verdickung als an den Glühstift angedrehter Ring als Planabdichtung oder Kegeldichtsitz ausgebildet ist.
14. Flammglühkerze nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß um die Glühstiftspitze in an sich bekannter Weise ein Schutzrohr angeordnet ist.
15. Flammglühkerze nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Glühstift mit innenliegenden, hintereinandergeschalteten Heizspiralen, die stark voneinander abweichende Temperaturkoeffizienten aufweisen, versehen ist.
- 16. Flammglühkerze nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Glühstift mit einer innenliegenden Heizspirale aus einem Material wie Nickeldraht, das einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist, versehen ist.
17. Flammglühkerze nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Glühstift mit einer innenliegenden Heizspirale aus einem Material mit geringem Temperaturkoeffizienten versehen ist.