DE3602136A1 - Flammgluehkerze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flammglühkerze für Brennkraft­ maschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Flammglühkerzen werden insbesondere für Dieselbrennkraft­ maschinen als Anlaßhilfe verwendet. Eingebaut in die An­ saugleitung der Brennkraftmaschine ragt das vom Elek­ tro- und Kraftstoffanschluß entgegengesetzt befindliche Ende der Flammglühkerze in die Ansaugleitung. Der in der Flammglühkerze erhitzte und anschließend verdampfte und mit Hilfe der Ansaugluft entzündete Kraftstoff wird von der Brennkraftmaschine angesaugt und bewirkt eine wirksame Starthilfe, insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperatu­ ren und damit verbundener kalter Brennkraftmaschine.

Mit der DE-PS 15 76 652 ist eine Flammglühkerze vorge­ stellt, bei der der Kraftstoff durch einen seitlichen An­ schluß in die Flammglühkerze eintritt. Die Kraftstoffmen­ gendosierung geschieht durch eine Querbohrung, die in eine Buchse eingebracht ist. Der Kraftstoff wird zunächst in eine Vorkammer geführt, die zylindrisch um den Glühkörper angebracht ist. Von der Vorkammer aus gelangt der Kraft­ stoff in ein in die Flammglühkerze eingebrachtes Rohr, welches den Glühkörper umhüllt und im Vergleich zur Vor­ kammer eine Querschnittsvergrößerung darstellt.

Nachteilig bei dieser Flammglühkerze ist die Kraftstoffzu­ messung, sowie die Kraftstofführung entlang des Glühkör­ pers. Eine Mengenregulierung durch die in die Buchse ein­ gebrachte Querbohrung und anschließende Umlenkung bewirkt Drosselverluste. Die Kraftstofführung gewährleistet dar­ über hinaus keine ausreichende Betriebssicherheit, da es bei der Dosierung des flüssigen Kraftstoffs dazu kommen kann, daß zuviel Kraftstoff durch die Flammglühkerze fließt, der von dem Glühkörper nicht ausreichend verdampft werden kann. Dies hat zur Folge, daß ein Teil des Kraft­ stoffes durch die Ansaugleitung in flüssiger Form zu den Zylindern der Brennkraftmaschine fließt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flammglüh­ kerze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiter­ zubilden, daß bei angepaßter Kraftstoffmengenzumessung der Vermischungszone im wesentlichen fein zerstäubter, ver­ dampfter Kraftstoff der Brennkraftmaschine zugeführt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kraftstoffmengendosierung des verdampften Kraftstoffs in dem Verbindungsabschnitt geschieht, in einem Ringspalt, der sich zwischen dem Drosselrohr und dem Glühkörper er­ gibt. Diese Kraftstoffzumessung ausschließlich durch Do­ sierung des verdampften Kraftstoffs stellt weitgehend si­ cher, daß kein flüssiger Kraftstoff in die Ansaugleitung der Brennkraftmaschine gelangt.

Die mit diesem Erfindungsgedanken erzielbaren Vorteile ga­ rantieren eine große Betriebssicherheit durch Unempfind­ lichkeit gegen Verschmutzung in der Brennstoffzuführung, da keine Drossel notwendig ist, sowie ein gutes Kaltstart­ verhalten der Brennkraftmaschine durch eine weitgehende Zerstäubung des Kraftstoffs.

Bei der nach dem Erfindungsgedanken aufgebauten Flammglüh­ kerze gelangt der Kraftstoff durch den Anschlußstutzen in die Vorkammer. Dort erfolgt am rückwärtigen Teil des Glüh­ körpers eine Aufheizung und Verdampfung des Kraftstoffs. Anschließend strömt der Kraftstoffdampf durch den im Ver­ bindungsabschnitt vorhandenen Ringspalt, der gleichzeitig eine Dosierung bewirkt. Der aus dem Ringspalt beschleunigt austretende Kraftstoffdampf reißt mit Injektorwirkung in der Hülse, der Vermischungszone, Luft aus der Ansauglei­ tung mit, entzündet sich mit Hilfe des Glühkörpers und verbrennt in der Ansaugleitung mit rußfreier Flamme.

Dieser Aufbau der Flammglühkerze erfüllt die Forderung nach einer intensiven Verdampfung und Entflammung des Kraftstoffes in vorteilhafter Weise.

Der Verbindungsabschnitt ist nach Anspruch 2 als ein Ring­ spalt ausgebildet. Ein enger Ringspalt erfüllt in vorteil­ hafter Weise die Aufgabe, eine evtl. noch vorhandene Rest­ menge von flüssigem Kraftstoff zu verdampfen, durch eine zerstäubende Wirkung. Darüber hinaus bietet dieser Ring­ spalt eine einfache, aber wirksame und exakte Dosierung der Kraftstoffmenge.

Weiter bietet sich an, den Ringspalt entlang des Glühkör­ pers mit widerstandserhöhenden Maßnahmen zu versehen, um die Verweildauer des Kraftstoffes in dem engen Ringspalt und eine damit verbundene stärkere Aufheizung zu gewähr­ leisten. Dieses Ziel ist beispielsweise erreichbar mit ei­ ner schraubenlinienförmigen Gestaltung des Ringspaltes. Außerdem wird mit dieser Maßnahme die Strömung des Kraft­ stoffdampfes mit einem Drall versehen, der die Vermischung mit der Ansaugluft nach Austritt des Kraftstoffdampfes aus dem Ringspalt weiter verbessert. Anstelle eines Ringspal­ tes erlaubt der Erfindungsgedanke auch die Verwendung ei­ ner Düse, vorteilhaft werden mehrere Düsen eingesetzt. In den Verbindungsabschnitt eingesetzte Düsen stellen eben­ falls widerstandserhöhende Maßnahmen dar. Die gewünschte zerstäubende Wirkung des Kraftstoffs gelenkt auf den Glüh­ körper bewirkt eine schnelle Verdampfung einer evtl. noch vorhandenen Restmenge von flüssigem Kraftstoff, dazu eine Kraftstoffmengendosierung mit einfachem und geringem Fer­ tigungsaufwand.

Der Anspruch 4 der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß der Glühkörper im Verbindungsabschnitt von einem Drossel­ rohr umhüllt wird, das sich in einem genau definierten Ab­ stand zum Glühkörper befindet. Der sich zwischen dem Glüh­ körper und dem Drosselrohr einstellende Querschnitt bildet den Ringspalt. Ein so sich ergebender Ringspalt erlaubt beispielsweise die Verwendung bis auf das Drosselrohr gleicher Flammglühkerzen für verschiedene Brennkraftma­ schinen.

Der Erfindungsgedanke sieht weiter vor, daß der Durchmesser vom Drosselrohr konstant ist. Dies bewirkt eine intensive weitere Aufheizung des Kraftstoffdampfes im Bereich des Verbindungsabschnittes, bei nahezu gleicher Geschwindig­ keit des Kraftstoffdampfes im Drosselrohr.

Zum Zweck einer größeren Flammstabilität, die ganz wesent­ lich für eine völlige Entflammung des Kraftstoffdampfes ist, werden nach dem Anspruch 6 drallerzeugende Maßnahmen, die eine Vermischung des Kraftstoff-Luftgemisches intensi­ vieren sollen, in der Vermischungszone, der Hülse, ange­ ordnet. So sind Leitbleche denkbar, die dem Verbindungsab­ schnitt und dem darin enthaltenen Ringspalt bzw. den Düsen nachgeschaltet sind und den verdampften Kraftstoff in eine Drehbewegung versetzen, in Verbindung mit der stark ver­ wirbelten Ansaugluft in der Hülse, hervorgerufen durch drallerzeugende Leitbleche, angebracht an der Hülse.

Der Erfindungsgedanke sieht weiter Maßnahmen zur Stabili­ sierung der Flamme vor. Beispielsweise sind engmaschige Drahtsiebe anwendbar, die um den Glühkörper in der Vermi­ schungszone in einem bestimmten Abstand angebracht sind. Anstelle eines Drahtsiebes ist auch ein Lochblech bzw. Drahtgeflecht oder ähnliches anwendbar, angebracht und be­ festigt auch in anderer Form als den Glühkörper umhüllend.

Anstelle eines Drosselrohres ist auch alternativ an den Einbau von Düsen gedacht, die ringförmig um den Glühkörper angebracht sind. Mehrere in die Vorkammer eingesetzte Dü­ sen am Übergang zur Vermischungszone, die das Drosselrohr ersetzen, bewirken in vorteilhafter Weise eine gute Vertei­ lung des zerstäubten Kraftstoffes in der Vermischungszone. Durch entsprechende Düsenquerschnitte kann auch leicht die Kraftstoffdurchflußmenge dosiert werden.

Der Erfindungsgedanke nach Anspruch 8 sieht vor, daß der Glühkörper wie auch das Drosselrohr konisch ausgebildet sind. Diese Gestaltungsform erlaubt eine Verstellung des Ringspaltes, und als Folge wird auch eine veränderliche Kraftstoffmenge erreicht, die sinnvollerweise in Abhängig­ keit von der Umgebungstemperatur regelbar sein soll.

Außerdem ist an eine regelbare Temperatur für den Glühkör­ per gedacht. Die Temperaturregelung sollte vorteilhaft in Verbindung mit einer Kraftstoffmengenregelung eingesetzt werden, um so den Motorstart optimal auf die Umgebungstem­ peratur abstimmen zu können. Insbesondere bei extrem nied­ rigen Umgebungstemperaturen bietet sich an, der Brenn­ kraftmaschine mehr entflammten Kraftstoff zuzuführen, der mit einer hohen Glühtemperatur auch schneller entflammbar ist.

Anstatt den Glühkörper aus einem herkömmlichen, konventio­ nellen Metallmantelrohr mit einer entsprechenden Isolie­ rung herzustellen, ist nach Anspruch 10 ein Glühkörper aus Keramik vorgesehen. Dieser hochwarmfeste Werkstoff ist be­ sonders vorteilhaft bei temperaturgeregelten Flammglühker­ zen. Weiter bietet dieser Werkstoff einen Schutz, bei­ spielsweise bei verschmutzten Glühkörpern, und es zu einer verstärkten Wärmebelastung kommt, bei einem Freibrenn der verschmutzten Glühkörperoberfläche.

Eine Ausführung der Erfindung zeigt die Zeichnung. In ei­ ner Schnittdarstellung wird die Flammglühkerze gezeigt.

Die Flammglühkerze wird mit Hilfe des Befestigungsflan­ sches 13 und Schrauben, die in die Befestigungsbohrung 12 eingesetzt werden, an einer nicht dargestellten Ansauglei­ tung befestigt. Das Gehäuse 8, ausgeführt als Hohlzylinder mit unterschiedlich großen und abgesetzten Bohrungen, übernimmt eine Trägerfunktion, an bzw. in dem alle erfor­ derlichen Bauteile zusammengefügt sind. Der Befestigungs­ flansch 13, der sich in ungefähr der Mitte der Flammglüh­ kerze befindet, ist mit dem Gehäuse 8 verschraubt. Am obe­ ren Ende der Flammglühkerze, in der Zeichnung oben, befin­ det sich der Elektroanschluß 1 mit der Rändelmutter 2, die dazu dient, beispielsweise einen Kabelschuh gegen die Auf­ lage 3 zu verspannen. Die Isolierung 4 verhindert einen Kurzschluß zwischen dem Elektroanschluß 1 und dem Ein­ schraubstutzen 5, der im Gehäuse 8 eingeschraubt ist und die Grundplatte 7 gegen den Absatz 19 drückt. Die Grund­ platte 7 besitzt eine Trägerfunktion für den Glühkörper 11, der mittig eingepaßt ist. Der Glühkörper 11 besteht beispielsweise aus einem Metallmantelrohr 23 und einer Isolierung 24 aus Aluminiumoxydpulver, ersatzweise ist auch Keramik einsetzbar. AIs Verbindung zwischen dem Glüh­ körper 11 und dem Elektroanschluß 1 dient die Stegleitung 6. Der Kraftstoff tritt über einen seitlich angebrachten Einschraubstutzen 21 in die Flammglühkerze ein, der auch das Filter 22 aufnimmt. Der Kraftstoff gelangt weiter in die Vorkammer 10 in der Flammglühkerzenmitte, der einen großen Freiraum darstellt, in dem der Kraftstoff durch den Glühkörper 11 aufgeheizt und verdampft wird. Die Vorkammer 10 ist in Richtung Elektroanschluß 1 durch die Abdichtung 9 verschlossen, die sich an der Grundplatte 7 abstützt und im Gehäuse 8 eingepaßt ist. Zur gegenüberliegenden Seite, im eingebauten Zustand der Flammglühkerze zur Ansauglei­ tung hin gerichtet wird dann der verdampfte Kraftstoff im Bereich des Verbindungsabschnitts 24 durch den Ringspalt 15 in die Vermischungszone 18 entweichen. Der Ringspalt 15 ergibt sich zwischen dem Glühkörper 11 und dem in einem definierten Abstand zum Glühkörper 11 angebrachten Dros­ selrohr 14, welches eingebracht ist im Gehäuse 8. Das Drosselrohr 14 umhüllt den Glühkörper 11 bis weit hinein in die Vermischungszone 18. In dem Ringspalt 15 wird der durchtretende verdampfte Kraftstoff weiter erhitzt, be­ schleunigt und durch die Querschnittsverengung in der Men­ ge begrenzt. Eine Kraftstoffmengenbegrenzung kann zusätz­ lich durch eine Drossel 20, wie in der Zeichnung darge­ stellt, im Einschraubstutzen erfolgen. Der erhitzte Kraft­ stoffdampf, der aus dem Ringspalt 15 beschleunigt in die Vermischungszone 18 gelangt, die umgeben ist von der Hülse 16, wird durch die dort vorhandene Verbrennungsluft in der Ansaugleitung entzündet, wobei der erhitzte Glühkörper 11 unterstützend wirkt. Die Hülse 16 hat die Aufgabe, für ei­ ne intensive Vermischung des Kraftstoffdampfs mit der Ver­ brennungsluft zu sorgen. Um diesen Effekt zu unterstützen, sind in der Hülse 16 Bohrungen 17 angebracht, durch die die Verbrennungsluft in die Hülse eintreten kann. Vorteil­ haft sind darüber hinaus turbulenz- bzw. drallerzeugende Maßnahmen, um eine noch bessere Vermischung zu erzielen.

Claims (10)

1. Flammglühkerze für Brennkraftmaschinen, insbesonde­ re Dieselbrennkraftmaschinen, mit einem elektrisch beheiz­ ten Glühkörper aus hitzebeständigem Material und einer Kraftstoffzuführung in Höhe des rückwärtigen Teils des Glühkörpers, die in eine vom Glühkörper durchsetzte ring­ artige Vorkammer mündet über einen Verbindungabschnitt wird die Vorkammer mit einer Vermischungszone verbunden, die sich in einer das freie Ende des Glühkörpers umgeben­ den Hülse befindet, die im Ansaugluftstutzen der Brenn­ kraftmaschine anzuordnen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsabschnitt (24) von der Vorkammer (10) zu der Vermischungszone (18) düsen­ artig ausgebildet ist.

2. Flammglühkerze nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verbindungsabschnitt (24) aus einem den Glühkörper (11) umgebenden Ringspalt (15) besteht.

3. Flammglühkerze nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß entlang des Verbindungsabschnittes (24) im Ringspalt (15) den Glühkörper (11) umschließend wider­ standserhöhende und drallerzeugende Maßnahmen in Form ei­ ner Schraubenlinie angebracht sind.

4. Flammglühkerze nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (15) durch ein dem Glühkörper (11) umgebendes Drosselrohr (14) gebildet ist, das über eine axiale Teillänge des Glühkör­ pers (11) in die Hülse (16) ragt.

5. Flammglühkerze nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Durchmesser des Drosselrohres (14) über die gesamte Länge konstant ist.

6. Flammglühkerze nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Aus­ trittes des Kraftstoffdampfes aus dem Verbindungsabschnitt (24) in die Vermischungszone (18) drallerzeugende Maßnah­ men für die Luftseite wie auch für die Kraftstoffseite an­ gebracht sind sowie Einbauten zur Stabilisierung der Flam­ me vorgesehen werden.

7. Flammglühkerze nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle eines Dros­ selrohres mehrere um den Glühkörper (11) im Gehäuse (8) angebrachte Düsen angebracht sind.

8. Flammglühkerze nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Glühkörper wie auch das den Glühkörper (11) umschließende Drosselrohr (14) konisch ausgebildet sind.

9. Flammglühkerze nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Glühkörpers (11) regelbar ist.

10. Flammglühkerze nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühkörper (11) aus Keramik besteht.