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Title:
SHEATHED-TYPE GLOW PLUG COMPRISING AN INTEGRATED COMBUSTION CHAMBER PRESSURE SENSOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/040602
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a sheathed-type glow plug for an internal combustion engine, comprising essentially a plug housing, a connecting bolt that is disposed inside said plug housing, and a ceramic glow pencil which can be contacted with the connecting bolt. Said ceramic glow pencil is provided with a face that extends into the combustion chamber in order to measure the pressure inside the combustion chamber of the internal combustion engine. According to the invention, the glow pencil (1) is provided with a hollow space (5) in which a pressure sensor (6) can be integrated.

Inventors:
HACHTEL ANDREAS (DE)
FLIK GOTTFRIED (DE)
STOLL OLIVER (DE)
KNAUSS MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/DE2004/001715
Publication Date:
May 06, 2005
Filing Date:
July 30, 2004
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
HACHTEL ANDREAS (DE)
FLIK GOTTFRIED (DE)
STOLL OLIVER (DE)
KNAUSS MICHAEL (DE)
International Classes:
F23Q7/00; F02P19/02; (IPC1-7): F02P19/02; F23Q7/00
Domestic Patent References:
WO2004015385A12004-02-19
WO1997009567A11997-03-13
Foreign References:
US4494401A1985-01-22
US4549430A1985-10-29
DE1194201B1965-06-03
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Claims:
ANSPRÜCHE
1. Glühstiftkerze für eine Brennstoffkraftmaschine, bestehend im wesentlichen aus einem Kerzengehäuse und einem in dem Kerzen gehäuse angeordneten Anschlussbolzen sowie einem mit dem An schlussbolzen kontaktierbaren keramischen Glühstift mit einer in den Brennraum hineinragenden Seite zum Messen des Druckes innerhalb des Brennraums der Brennstoffkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass der Glühstift (1) einen Hohlraum (5) aufweist, in den ein Drucksensor (6) integrierbar ist.
2. Glühstiftkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Glühstift (1) eine mittige Ausnehmung als Hohlraum (5) aufweist, wobei der eigentliche keramische Glühstift (1) auf der in den Brennraum ragenden Seite (3) den Drucksensor (6) vollständig umgibt.
3. Glühstiftkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Glühstift (1) sich auf der in den Brennraum hineinragen den Seite (3) stark verjüngt.
4. Glühstiftkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Glühstiftkerze (1) planar ist.
5. Glühstiftkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Glühstiftkerze (1) rund ist.
6. Glühstiftkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Signalleitungen zur Übertragung des Signals des Drucksensors (6) an eine Messeinheit innerhalb des Glühstifts (1) angeord net sind.
Description:
Glühstiftkerze mit einem integrierten Brennraumdrucksensor Die Erfindung bezieht sich auf eine Glühstiftkerze für eine Brenn- stoffkraftmaschine, bestehend im wesentlichen aus einem Kerzenge- häuse und einem in dem Kerzengehäuse angeordneten Anschlussbolzen sowie einen mit dem Anschlussbolzen kontaktierbaren keramischen Glühstift mit einer in den Brennraum hineinragenden Seite zum Mes- sen des Druckes innerhalb des Brennraums der Brennstoffkraftma- schine.

Stand der Technik Dieselmotoren benötigen für ein gutes Start-und Warmlaufverhalten bei tiefen Temperaturen eine Wärmequelle, die entweder das Gasge- misch, die Ansaugluft oder den Brennraum vorwärmen. Hierzu wird in der Regel die Verwendung von Glühstiftkerzen vorgeschlagen. Diese

bestehen aus einem Kerzengehäuse und einem aus dem Kerzengehäuse ragenden Glühstift aus keramischem Material, der in seinem mon- tierten Zustand in den Brennraum einer Brennstoffkraftmaschine hineinragt. In der Regel ragen die Glühstifte der Glühstiftkerzen um 4 mm in den Brennraum der Brennstoffkraftmaschine und erwärmen das Diesel-Luft-Gemisch. Erreichte Glühtemperatur und Nachglühzeit der Glühstiftkerze haben dabei einen erheblichen Einfluss auf das Abgasverhalten und den Kraftstoffverbrauch der Brennstoffkraftma- schine. Glühstiftkerzen der neueren Generation sind derart ausges- taltet, dass durch Stromfluss die Spitze des Glühstifts zum Glühen gebracht wird. Der Glühstift selbst ist im Querschnitt rund und weist bei bestimmten Typen einen Durchmesser von ca. 5 mm auf.

Um die vorgegebenen Ziele, weiter Kraftstoff einzusparen und Emis- sionen zu senken, besteht ein zunehmendes Interesse darin, kosten- günstige Sensoren zu entwickeln, die Informationen über den Verbrennungsverlauf direkt aus dem Brennraum des Motors liefern können. Aus diesen Informationen könnte z. B. die Einspritzmengen- regelung vorgenommen werden. Die Verfolgung des Druckes innerhalb des Brennraums hätte wesentliche Vorteile beispielsweise gegenüber der Ionenstrommessung, da die Messwerte bzw. deren Änderungen grösser und daher einfacher erfassbar sind.

Sensorintegrative Konzepte, bei denen ein Drucksensor an oder in der Glühstiftkerze angeordnet sind haben zu den bisher bekannten Sensorkonzepten zur Messung des Druckes im Brennraum einer Brenn- stoffkraftmaschine den Vorteil, dass kein zusätzliches Bohrloch in der Brennstoffkraftmaschine vorgesehen sein muss. Dieser Vorteil vergrössert sich um so mehr, da bei modernen Brennstoffkraftma-

schinen der Bauraum zum Anbringen von zusätzlichen Sensoren sehr eingeschränkt ist.

Aus dem Stand der Technik werden Lösungen vorgeschlagen, die ein piezoelektrisches Element zwischen dem Gehäuse und der Verschrau- bung am Zylinder einer Glühstiftkerze vorsehen, so beispielsweise aus der EP-A 109 6141 bekannt. Des weiteren wir in der Druck- schrift WO-A 97 09567 ein zusätzlicher Drucksensor in der Glüh- stiftkerze vorgeschlagen, der zwischen einem Fixierungsglied und einem Zylinderdruckaufnahmeglied in einem Körper einer Glühstift- kerze zwischengeschaltet ist.

Aufgabe der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Glühstiftkerze der- art weiterzuentwickeln, dass auf einfache Art und Weise eine Druckmessung im Brennraum einer Brennstoffkraftmaschine möglich ist.

Lösung der Aufgabe Die Lösung der Aufgabe besteht darin, den Glühstift der Glühstift- kerze als Hohlraum auszubilden und innerhalb des Hohlraums einen Drucksensor zur Feststellung des Druckes innerhalb des Brennraums einer Brennstoffkraftmaschine anzuordnen.

Vorteile der Erfindung Einer der wesentlichen Vorteile der Erfindung ist darin zu sehen, dass der Drucksensor integrativer Bestandteil der Glühstiftkerze ist und so keine weiteren Bauteile und insbesondere keine geson- derten Bohrungen in der Brennstoffkraftmaschine notwendig sind.

Dadurch kann der Bauraum unverändert bleiben.

Ferner ist ein Vorteil darin zu sehen, dass eine brennraumnahe Messung erfolgt, so dass Ungenauigkeiten, die beispielsweise durch Pfeifenschwingungen hervorgerufen werden, vermieden werden.

Die Kontaktierung des Drucksensors erfolgt vorzugsweise über elektrische Kontakte, die bereits beim Herstellvorgang der Glüh- stiftkerze eingelassen worden sind, beispielsweise während des Sinterprozesses.

Der Glühstift lässt sich in beliebigen Querschnitten herstellen, beispielsweise als ebenes, planares oder als ellipsoides oder halbrundes Substrat. Zudem lässt sich das von dem Brennraum weg- weisende Ende des Glühstifts wie bei den bisher aus dem Stand der Technik bekannten Glühstiftkerzen herstellen, so dass alle Kennt- nisse und Entwicklungen für diesen Bereich ohne Änderungen anwend- bar sind und dass auf bisher bekannte Verbindungs-und Fügeverfah- ren zurückgegriffen werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ansprüchen hervor.

Zeichnungen Es zeigen : Figur 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungs- beispiels einer erfindungsgemässen Glühstifts für eine Glühstiftkerze in Seitenansicht ; Figur 2 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungs- beispiels einer erfindungsgemässen Glühstifts für eine Glühstiftkerze in Aufsicht ; Figur 3 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungs- beispiels einer erfindungsgemässen Glühstifts für eine Glühstiftkerze in einer perspektivischen Ansicht ; Figur 4 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungs- beispiels einer erfindungsgemässen Glühstifts für eine Glühstiftkerze in einem Querschnitt ; Figur 5 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausfüh- rungsbeispiels einer erfindungsgemässen Glühstifts für eine Glühstiftkerze in Seitenansicht ; Figur 6 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausfüh- rungsbeispiels einer erfindungsgemässen Glühstifts für eine Glühstiftkerze in Draufsicht ; Figur 7 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausfüh- rungsbeispiels einer erfindungsgemässen Glühstifts für

eine Glühstiftkerze in einer perspektivischen Teil-An- sicht ; Figur 8 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausfüh- rungsbeispiels einer erfindungsgemässen Glühstifts für eine Glühstiftkerze in mehreren Querschnittvariationen ; Figur 9 eine schematische Darstellung eines dritten Ausfüh- rungsbeispiels einer erfindungsgemässen Glühstifts für eine Glühstiftkerze in Seitenansicht ; Figur 10 eine schematische Darstellung eines dritten Ausfüh- rungsbeispiels einer erfindungsgemässen Glühstifts für eine Glühstiftkerze in perspektivischen Ansicht ; Figur 11 eine schematische Darstellung eines dritten Ausfüh- rungsbeispiels einer erfindungsgemässen Glühstifts für eine Glühstiftkerze in einem Querschnitt ; Figur 12 eine schematische Darstellung eines Glühstifts, teil- weise im Schnitt, mit seiner von dem Brennraum wegwei- senden Seite.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele In den Fig. 1-4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfin- dungsgemässen Ausgestaltung einer Glühstiftkerze dargestellt, wo- bei zur Vereinfachung der Darstellung der erfindungswesentliche

Teil, nämlich der Glühstift 1 schematisch dargestellt ist. Diese besteht im wesentlichen aus dem hier in Draufsicht hufeisenförmi- gen Keramikkörper 2 aus elektrisch leitendem Material, wobei auf der zum Brennraum hinweisenden Seite 3 eine Verjüngung 4 derart ausgebildet ist, dass bei Stromfluss diese Verjüngung 4 zu glühen beginnt. In den durch die Form gebildeten Zwischenraum 5 ist ein hier ebenfalls schematisch dargestellter Drucksensor 6 einbring- bar. Die Form des Glühstifts 1 kann durch keramisches Spritzgies- sen, durch Ausstanzen oder Heraustrennen aus einer keramischen Fo- lie erstellt werden.

Bei dem in den Fig. 5-8 dargestellten Ausführung ist ferner vorge- sehen, den gebildeten Zwischenraum 5 mit einer isolierenden Kera- mik ausgekleidet ist. Ferner können je nach gewünschter Bauform die in Fig. 8 dargestellten Querschnitte realisiert werden.

Im Unterschied zu den bisher in den Fig. 1 bis 8 dargestellten Ausführungen weist das dritte Ausführungsbeispiel in den Fig. 9-11 einen nahezu kreisrunden Querschnitt 7 auf, wobei der äussere Be- reich der Glühstiftkerze Abschnitte aufweist, in denen die Keramik isolierend (Abschnitt 8) und Bereiche, in denen die Keramik (Ab- schnitte 9) elektrisch leitend ist.

In Fig. 12 ist das dem Brennraum wegweisende Ende 10 eines Glüh- stifts 1 gemäss den vorherstehenden Figuren dargestellt. Um eine Abdichtung zwischen Kerzengehäuse und Brennraum zu realisieren, bietet es sich an, bisher bekannte Montagetechniken zu verwenden.

Hierzu wird bevorzugt vorgeschlagen, dieses Ende mit einem kreis- runden Querschnitt zu versehen. Zudem ist der Einbau des Glüh-

stifts mit einem kreisrunden Querschnitt schon aus mechanischen Gründen vorteilhaft.

Die Einbettung des Drucksensors 6 kann durch Einschieben und an- schliessendes Fixieren bzw. Einzementieren in dem Hohlraum 5 er- folgen. Zudem kann vorgesehen werden, dass bereits bei dem Her- stellungsprozess der elektrisch leitenden Keramik des Glühstifts 1 Kontaktbahnen eingearbeitet sind, die ein Kontaktieren des Druck- sensors 6 wesentlich erleichtern.