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DE10342487A1 - Glow plug with trained as a pressure sensor glow plug - Google Patents

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DE10342487A1
DE10342487A1 DE2003142487 DE10342487A DE10342487A1 DE 10342487 A1 DE10342487 A1 DE 10342487A1 DE 2003142487 DE2003142487 DE 2003142487 DE 10342487 A DE10342487 A DE 10342487A DE 10342487 A1 DE10342487 A1 DE 10342487A1
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Germany
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glow plug
pressure
glow
pressure sensor
plug
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DE2003142487
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Steffen Carbon
Volker Rothacker
Sigrid Wagner
Christoph Kern
Thomas Wolfangel
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02P19/00—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Glühstiftkerze für eine Brennstoffkraftmaschine, bestehend im Wesentlichen aus einem Kerzengehäuse und einem in dem Kerzengehäuse angeordneten Anschlussbolzen sowie einen mit dem Anschlussbolzen kontaktierbaren Glühstift, wobei der Glühstift (3) druckabhängige elektrische Eigenschaften aufweist und als Drucksensor verwendbar ist, wobei die Verformung des Glühstifts (3) durch Druck durch eine Messeinrichtung (11) detektierbar ist.The invention relates to a glow plug for a fuel engine, consisting essentially of a plug housing and arranged in the plug housing connecting bolt and a contactable with the connecting pin glow pin, wherein the glow plug (3) has pressure-dependent electrical properties and can be used as a pressure sensor, wherein the deformation of Annealing pin (3) by pressure through a measuring device (11) is detectable.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Glühstiftkerze für eine Brennstoffkraftmaschine, bestehend im wesentlichen aus einem Kerzengehäuse und einem in dem Kerzengehäuse angeordneten Anschlussbolzen, der über ein Kontaktelement mit einem keramischen Glühstift elektrisch verbunden ist. Der Glühstift kann z.B. auf der Basis siliziumorganischer Polymere hergestellt sein und unterschiedliche Anteile ein oder mehrerer Füllstoffe enthalten.The The invention relates to a glow plug for a fuel engine, consisting essentially of a plug housing and arranged in the plug housing Connecting bolt, the over a contact element electrically connected to a ceramic glow plug is. The glow plug can e.g. produced on the basis of organosilicon polymers and different proportions of one or more fillers contain.

Dieselmotoren benötigen für ein gutes Start- und Warmlaufverhalten bei tiefen Temperaturen eine Wärmequelle, die entweder das Gasgemisch, 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 montierten 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 Brennstoffkraftmaschine.diesel engines need for a good start and warm-up behavior at low temperatures a heat source, which preheat either the gas mixture, the intake air or the combustion chamber. For this purpose is usually proposed the use of glow plugs. These consist of a candle housing and a protruding from the candle housing Glow plug made of ceramic material, which in its assembled state in the Burner chamber of a fuel engine protrudes. Usually the glow pins protrude the glow plugs by 4 mm into the combustion chamber of the fuel engine and heat the Diesel-air mixture. Achieved annealing temperature and afterglow time of glow plug have a considerable influence on the exhaust gas behavior and the fuel consumption of the fuel engine.

Um die vorgegebenen Ziele, weiter Kraftstoff einzusparen und Emissionen zu senken, besteht ein zunehmendes Interesse darin, kostengünstige Sensoren zu entwickeln, die Informationen über den Verbrennungsverlauf direkt aus dem Brennraum des Motors liefern können. Aus diesen Informationen könnte z.B. die Einspritzmengenregelung vorgenommen werden. Die Verfolgung des Druckes innerhalb des Brennraums hätte wesentliche Vorteile beispielsweise gegenüber der Ionenstrommessung, die lediglich eine lokale Information aus dem Brennraum liefert, da die Druckmesswerte bzw. deren Änderungen grösser und daher einfacher erfassbar sind.Around the given goals, to continue to save fuel and emissions There is an increasing interest in low cost sensors to develop the information about the combustion process can deliver directly from the combustion chamber of the engine. From this information, e.g. the injection quantity control can be made. The pursuit of the Pressure within the combustion chamber would have significant benefits, for example across from the ion current measurement, which only provides local information supplies the combustion chamber, since the pressure readings or their changes larger and Therefore, are easier to detect.

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 Brennstoffkraftmaschine den Vorteil, dass kein zusätzliches Bohrloch in der Brennstoffkraftmaschine vorgesehen sein muss. Dieser Vorteil vergrössert sich um so mehr, da bei modernen Brennstoffkraftmaschinen der Bauraum zum Anbringen von zusätzlichen Sensoren sehr eingeschränkt ist.Integrative sensor Concepts in which a pressure sensor on or in the glow plug are arranged to the previously known sensor concepts for Measurement of the pressure in the combustion chamber of a fuel engine the Advantage that no additional Borehole in the fuel engine must be provided. This Advantage increases even more so, since in modern fuel engines the space for attaching additional Sensors very limited is.

Aus dem Stand der Technik werden Lösungen vorgeschlagen, die ein piezoelektrisches Element zwischen dem Gehäuse und der Verschraubung am Zylinder einer Glühstiftkerze vorsehen, so beispielsweise aus der EP-A 109 6141 bekannt. Des weiteren wird in der Druckschrift WO-A 97 09567 ein zusätzlicher Drucksensor in der Glühstiftkerze vorgeschlagen, der zwischen einem Fixierungsglied und einem Zylinderdruckaufnahmeglied in einem Körper einer Glühstiftkerze zwischengeschaltet ist.Out The prior art becomes solutions proposed that a piezoelectric element between the housing and provide the screw on the cylinder of a glow plug, such as from EP-A 109 6141 known. Furthermore, in the document WO-A 97 09567 an additional Pressure sensor in the glow plug proposed, between a fixing member and a cylinder pressure receiving member in a body of one glow plug is interposed.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Glühstiftkerze derart weiterzuentwickeln, dass auf einfache Art und Weise eine Druckmessung im Brennraum einer Brennstoffkraftmaschine möglich ist.The The object of the invention is to develop a glow plug in such a way that in a simple way, a pressure measurement in the combustion chamber of a Fuel engine is possible.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, dass der Glühstift druckabhängige elektrische Eigenschaften aufweist und als Drucksensor verwendbar ist, wobei die Änderung der Eigenschaften des Glühstifts durch Druck durch eine Messeinrichtung detektierbar ist.The solution the task is that the glow plug pressure-dependent electrical Has properties and can be used as a pressure sensor, wherein the change the characteristics of the glow plug Pressure can be detected by a measuring device.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Einer der wesentlichen Vorteile der Erfindung besteht darin, dass die Eigenschaften der bisher in einer keramischen Glühstiftkerze angeordneten Bauelemente ausgenutzt werden. Dadurch können weitere Bauteile eingespart werden.one the main advantages of the invention is that the Properties of the previously arranged in a ceramic glow plug components be exploited. Thereby can additional components can be saved.

Zudem wird die Geometrie der bisherigen Glühstiftkerzen eingehalten, was dazu führt, dass keine neue Umgestaltungen an den Brennstoffkraftmaschinen notwendig werden und dass die bisherigen Glühstiftkerzen durch die erfindungsgemässen Glühstiftkerzen mit Druckmesseinrichtung auf sehr einfache Art ersetzbar sind.moreover the geometry of the previous glow plugs is complied with, what causes that no new conversions to the fuel engines necessary be and that the previous glow plugs by the inventive glow plugs can be replaced with pressure measuring device in a very simple way.

Die Wandlung des Drucksignals (Druck, der aus dem Brennraum der Brennstoffkraftmaschine in die Glühstiftkerze reicht) erfolgt somit unmittelbar innerhalb der Glühstiftkerze, weswegen der Bau raum (Umgebung der Glühstiftkerze) unverändert bleiben kann und keine zusätzliche Bohrung am Zylinderkopf notwendig wird.The Conversion of the pressure signal (pressure from the combustion chamber of the fuel engine in the glow plug ranges) is thus directly within the glow plug, why the construction space (environment of the glow plug) can remain unchanged and no extra Bore on the cylinder head is necessary.

Bei der hier vorgeschlagenen Erfindung ist es möglich, die unter Druck sich ändernden Eigenschaften des Glühstifts zugrunde zu legen. Diese Eigenschaften können dadurch optimiert werden, dass der Glühstift entsprechende Füllstoffe bzw. Anteile enthält, so zum Beispiel MoSi2, CrSi2, MoC2, Graphit, Fe, Si, SiC, Al2O3.In the invention proposed here, it is possible to use the pressure changing properties of the glow plug as the basis. These properties can be optimized in that the glow plug contains corresponding fillers or components, for example MoSi 2 , CrSi 2 , MoC 2 , graphite, Fe, Si, SiC, Al 2 O 3 .

Des weiteren können auch drucksensitive Schichten auf dem Glühstift aufgebracht sein, die eventuell durch eine weitere Schicht vor der Brennraumathmosphäre geschützt wird.Furthermore, also pressure-sensitive Layers may be applied to the glow plug, which may be protected by another layer in front of the combustion chamber atmosphere.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ansprüchen hervor.Further advantageous embodiments will become apparent from the following description as well as the claims out.

Zeichnungendrawings

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen Glühstiftkerze teilweise im Schnitt; 1 a schematic representation of the inventive glow plug partially in section;

2 eine schematische Darstellung einer elektrischen Schaltung einer Messeinrichtung zur Feststellung des Druckes innerhalb des Brennraums. 2 a schematic representation of an electrical circuit of a measuring device for detecting the pressure within the combustion chamber.

Beschreibung eines AusführungsbeispielsDescription of an embodiment

Die Erfindung bezieht sich auf eine keramische Glühstiftkerze 1, wie sie in der 1 dargestellt ist. Sie besteht aus einem Kerzengehäuse 2 sowie einem keramischen Glühstift 3. Der keramische Glühstift 3 weist eine elektrisch leitende Schicht 4 und eine elektrisch isolierende Schicht 5 auf. Die isolierende und die leitende Keramik ist auf der Basis siliziumorganischer Polymere hergestellt, die unterschiedliche Anteile einer oder mehrerer Füllstoffe, wie zum Beispiel MoSi2, CrSi2, MoC2, Graphit, Fe, Si, SiC, Al2O3 enthält. Zur Herstellung einer Kontaktierung ist zusätzlich ein Anschlussbolzen 6 vorgesehen, der mit dem Glühstift in Verbindung steht. Beispielsweise kann hierfür ein Kontaktelement 7 vorgesehen sein, das in einer Hülse 10 eingebettet und gegenüber dem Kerzengehäuse elektrisch isoliert ist.The invention relates to a ceramic glow plug 1 as they are in the 1 is shown. It consists of a candle housing 2 and a ceramic glow plug 3 , The ceramic glow plug 3 has an electrically conductive layer 4 and an electrically insulating layer 5 on. The insulating and the conductive ceramic is made on the basis of organosilicon polymers containing different proportions of one or more fillers, such as MoSi 2 , CrSi 2 , MoC 2 , graphite, Fe, Si, SiC, Al 2 O 3 . To make a contact is additionally a connection bolt 6 provided, which is in communication with the glow plug. For example, this can be a contact element 7 be provided in a sleeve 10 embedded and electrically insulated from the candle housing.

Durch den Druck im Brennraum wirkt dieser unmittelbar auf den ebenfalls im Brennraum befindlichen Glühstift. Aufgrund des Druckes ändert sich dessen Widerstand, der mittels einer Messeinrichtung 11 detektiert werden kann. Die messbare Grösse der Widerstandsänderung lässt sich durch die Anteile und Art der Füllstoffe in dem Glühstift 3 entsprechend anpassen.Due to the pressure in the combustion chamber, this acts directly on the glow plug, which is also located in the combustion chamber. Due to the pressure changes its resistance by means of a measuring device 11 can be detected. The measurable size of the change in resistance can be determined by the proportions and type of fillers in the glow plug 3 adjust accordingly.

Die Messeinrichtung 11 besteht aus dem Widerstand 12 des Glühstifts 3 und einem Messgerät 14 (2). Die Auswerteelektronik kann sich zum Teil im Gehäuse der Glühstiftkerze, am Zylinderkopf oder in der EDC befinden.The measuring device 11 consists of the resistance 12 of the glow plug 3 and a meter 14 ( 2 ). The evaluation electronics can be located partly in the housing of the glow plug, on the cylinder head or in the EDC.

Claims (8)

Glühstiftkerze für eine Brennstoffkraftmaschine, bestehend im wesentlichen aus einem Kerzengehäuse und einem in dem Kerzengehäuse angeordneten Anschlussbolzen sowie einen mit dem Anschlussbolzen kontaktierbaren Glühstift, dadurch gekennzeichnet, dass der Glühstift (3) druckabhängige elektrische Eigenschaften aufweist und als Drucksensor verwendbar ist, wobei die Änderung der Eigenschaften des Glühstifts (3) durch Druck mittels einer Messeinrichtung (11) detektierbar ist.Sheathed-element glow plug for a fuel-fired engine, consisting essentially of a plug housing and a connecting bolt arranged in the plug housing, and a glow plug which can be contacted with the connecting bolt, characterized in that the glow plug ( 3 ) has pressure-dependent electrical properties and can be used as a pressure sensor, wherein the change in the properties of the glow plug ( 3 ) by pressure by means of a measuring device ( 11 ) is detectable. Glühstiftkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der keramische Glühstift (3) auf der Basis siliziumorganischer Polymere besteht und der Glühstift Füllstoffe enthält.Glow plug according to claim 1, characterized in that the ceramic glow plug ( 3 ) is based on organosilicon polymers and the glow plug contains fillers. Verwendung eines Glühstifts nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Glühstift (3) zusätzlich ein oder mehrere Anteile von Füllstoffen enthält, die die Eigenschaft aufweisen, ihren Widerstand unter Druck zu verändern.Use of a glow plug according to claim 1, characterized in that the glow plug ( 3 ) additionally contains one or more fractions of fillers which have the property to change their resistance under pressure. Glühstiftkerze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe ein elastisch-plastisches Verformungsverhalten aufweisen.glow plug according to claim 2, characterized in that the fillers have an elastic-plastic deformation behavior. Verwendung eines aus siliziumorganischen Polymeren hergestellten Glühstifts (3) einer keramischen Glühstiftkerze (1) für eine Brennstoffkraftmaschine als Drucksensor.Use of a glow plug made from organosilicon polymers ( 3 ) of a ceramic glow plug ( 1 ) for a fuel engine as a pressure sensor. Verwendung eines Glühstifts nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere drucksensitive Schichten auf dem keramischen Glühstift (3) aufgebracht werden.Use of a glow plug according to claim 1, characterized in that one or more pressure-sensitive layers on the ceramic glow plug ( 3 ) are applied. Verwendung eines Glühstifts nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die drucksensitiven Schichten durch eine weitere Schicht vor der Brennraumathmosphäre geschützt werden.Use of a glow plug according to claim 6, characterized characterized in that the pressure-sensitive layers by a further Layer be protected from the combustion chamber atmosphere. Verwendung eines Glühstifts nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die schützende Schicht aus einem Glas besteht.Use of a glow plug according to claim 7, characterized characterized in that the protective layer consists of a glass.
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