Title:
Zündkerze für eine mit Gas betriebene Brennkraftmaschine
Kind Code:
A1


Abstract:

Beschrieben wird eine Zündkerze für eine stationäre, mit Gas befeuerte Brennkraftmaschine, mit einem metallischen Körper (4), mit einem in einem Durchgang (41) des Körpers (4) befestigten Isolator (5), mit einer durch den Isolator (5) hindurchführenden Mittelelektrode (6), mit einer am Körper (4) befestigten Masseelektrode (9), welche mit der Mittelelektrode (6) eine Luftfunkstrecke bildet, und mit einer an dem Körper (4) angebrachten Kappe (12), welche nach dem Einbau der Zündkerze (1) in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine die Mittelelektrode (6) und die Masseelektrode (9) gegen die Brennkammer abschirmt und zusammen mit dem Körper (4) der Zündkerze eine Vorkammer (13) bildet, in welcher die Mittelelektrode (6) und die Masseelektrode (9) angeordnet sind. Die Kappe (12) weist wenigstens eine Öffnung (14) auf, welche einen Gasaustausch zwischen der Vorkammer (13) und dem Raum außerhalb der Vorkammer ermöglicht. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in dem Körper (4) der Zündkerze (1) ein Sensoraufnahmeraum (18) vorgesehen ist, welcher in die Vorkammer (13) mündet und zum Aufnehmen eines Drucksensors (3) in auswechselbarer Weise dient, und dass die Zündkerze (1) einen Anschlusskanal (19) zum Führen einer Anschlussleitung (21) des Drucksensors (3) aufweist, der von dem Sensoraufnahmeraum (18) zu dem der Kappe (12) gegenüberliegenden Ende des Körpers (4) führt.




Inventors:
Niessner, Werner (71711, Steinheim, DE)
Ernst, Anko (88682, Salem, DE)
Application Number:
DE102013109278A
Publication Date:
03/05/2015
Filing Date:
08/27/2013
Assignee:
Federal-Mogul Ignition GmbH, 96524 (DE)
MTU Friedrichshafen GmbH, 88045 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE10144976A1N/A2003-04-03
DE10035536A1N/A2002-02-07
DE3331114C2N/A1992-04-09



Foreign References:
62045942001-03-20
200802180522008-09-11
WO1997031251A11997-08-28
JP2006324120A2006-11-30
Attorney, Agent or Firm:
TWELMEIER MOMMER & PARTNER Patent- und Rechtsanwälte mbB, 75172, Pforzheim, DE
Claims:
1. Zündkerze für eine stationäre, mit Gas befeuerte Brennkraftmaschine,
mit einem metallischen Körper (4),
mit einem in einem Durchgang (41) des Körpers (4) befestigten Isolator (5),
mit einer durch den Isolator (5) hindurchführenden Mittelelektrode (6),
mit einer am Körper (4) befestigten Masseelektrode (9), welche mit der Mittelelektrode (6) eine Luftfunkstrecke bildet,
und mit einer an dem Körper (4) angebrachten Kappe (12), welche nach dem Einbau der Zündkerze (1) in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine die Mittelelektrode (6) und die Masseelektrode (9) gegen die Brennkammer abschirmt und zusammen mit dem Körper (4) der Zündkerze eine Vorkammer (13) bildet, in welcher die Mittelelektrode (6) und die Masseelektrode (9) angeordnet sind,
wobei die Kappe (12) wenigstens eine Öffnung (14) aufweist, welche einen Gasaustausch zwischen der Vorkammer (13) und dem Raum außerhalb der Vorkammer ermöglicht,
dadurch gekennzeichnet, dass in dem Körper (4) der Zündkerze (1) ein Sensoraufnahmeraum (18) vorgesehen ist, welcher in die Vorkammer (13) mündet und zum Aufnehmen eines Drucksensors (3) in auswechselbarer Weise dient,
und dass die Zündkerze (1) einen Anschlusskanal (19) zum Führen einer Anschlussleitung (21) des Drucksensors (3) aufweist, der von dem Sensoraufnahmeraum (18) zu dem der Kappe (12) gegenüberliegenden Ende des Körpers (4) führt.

2. Zündkerze nach Anspruch 1, in welcher der Anschlusskanal (19) entlang seines Umfangs teilweise durch den Isolator (5) und teilweise durch den Körper (4) gebildet wird.

3. Zündkerze nach Anspruch 2, in welcher der Isolator (5) eine in Längsrichtung der Zündkerze (1) verlaufende Nut (22) aufweist, welche zusammen mit dem Körper (4) einen Teil des Anschlusskanals (19) bildet.

4. Zündkerze Anspruch 3, in welcher die Nut (22) im Isolator (5) an einer schulterförmigen Anlagefläche des Isolators (5) beginnt, mit welcher der Isolator (5) unter Zwischenschaltung einer Dichtung (17) an einer Abstufung in dem Durchgang (41) des Körpers (4) anliegt.

5. Zündkerze nach einem der vorstehenden Ansprüche, in welcher die Mittelelektrode (6) an ihrem über den Isolator (5) vorstehenden Ende mit einem Edelmetall oder mit einer Edelmetalllegierung bestückt ist,
in welcher die Masseelektrode (9) das mit einem Edelmetall (10) oder mit einer Edelmetalllegierung bestückte Ende der Mittelelektrode (6) umgibt und auf ihrer der Mittelelektrode (6) zugewandten Innenseite ringförmig mit einem Edelmetall (11) oder mit einer Edelmetalllegierung bestückt ist,
wobei die einander zugewandten, durch das Edelmetall (10; 11) beziehungsweise die Edelmetalllegierung gebildeten Flächen der Mittelelektrode (6) und der Masseelektrode (9) koaxial angeordnete Zylinderflächen sind.

6. Zündkerzen nach einem der vorstehenden Ansprüche, in welcher die Mittelelektrode (6) zentrisch in dem Körper (4) angeordnet ist.

7. Zündkerze nach einem der vorstehenden Ansprüche, in welcher der Sensoraufnahmeraum (18) in einem Bereich des Körpers (4) angeordnet ist, welcher in Längsrichtung der Zündkerze (1) zwischen der Vorkammer (13) und einer zwischen Isolator (5) und Körper (4) befindlichen Abdichtung (17) liegt.

8. Zündkerze nach einem der vorstehenden Ansprüche, in welcher der Sensoraufnahmeraum (18) ein Innengewinde enthält.

9. Zündkerze nach einem der vorstehenden Ansprüche, in welcher der Sensoraufnahmeraum (18) eine konische Dichtfläche (24) enthält.

10. Zündkerze nach einem der vorstehenden Ansprüche, in welcher ein Drucksensor (3) zum Messen des Drucks in der Vorkammer (13) in auswechselbarer Weise in dem Sensoraufnahmeraum (18) angeordnet ist.

11. Zündkerze nach Anspruch 10, in welcher der Drucksensor (3) mit seiner der Vorkammer (13) zugewandten Stirnseite bündig mit der an den Drucksensor (3) angrenzenden und die Vorkammer (13) bildenden Oberfläche des Körpers (4) abschließt.

12. Zündkerze nach Anspruch 10 oder 11, in welcher der Drucksensor (3) ein Piezoelement und/oder eine Druckmembran enthält.

13. Zündkerze nach einem der Ansprüche 10 bis 12, welche zumindest eine mit dem Drucksensor (3) verbundene Glasfaserleitung (21) enthält, welche durch den Anschlusskanal (19) verläuft.

14. Zündkerze nach einem der Ansprüche 10 bis 13, in welcher zwischen Drucksensor (3) und Körper (4) ein Dichtring angeordnet ist.

Description:

Die Erfindung betrifft eine Zündkerze mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Eine derartige Zündkerze ist in der DE 101 44 976 A1 offenbart. Bei ihr ragen die Mittelelektrode und die Masseelektrode nicht unmittelbar in die Brennkammer der Brennkraftmaschine, sondern in eine am vorderen Ende der Zündkerze ausgebildete Vorkammer, welche über eine oder mehrere Öffnungen mit der Brennkammer der Brennkraftmaschine in Verbindung steht. Durch die Öffnungen in der Vorkammer ist ein Gasaustausch zwischen der Vorkammer und Brennkammer möglich. Solche Zündkerzen, die auch als Vorkammerzündkerzen bezeichnet werden, werden zur Zündung von mageren Kraftstoff-Luft-Gemischen in stationären, gasbetriebenen Brennkraftmaschinen eingesetzt. Von einem mageren Kraftstoff-Luft-Gemisch spricht man, wenn das Verhältnis Lambda der tatsächlich in der Brennkammer vorhandenen Luftmenge zu der für eine vollständige Verbrennung des Kraftstoff stöchiometrisch erforderlichen Luftmenge größer als 1 ist, wobei Lambda-Werte von 1,6 bis 1,7 angestrebt werden. Im Verdichtungshub der Brennkraftmaschine wird ein zündfähiges Gemisch durch die Öffnungen der Vorkammer in die Vorkammer eingebracht. Die Vorkammer ist ihrer Funktion nach eine Vorbrennkammer. Das in die Vorkammer einströmende zündfähige Gas-Luft-Gemisch wird mittels eines zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode der Zündkerze erzeugten Zündfunkens zunächst in der Vorkammer entflammt. Die in der Vorkammer erzeugte Flamme wird durch den in der Vorkammer entstehenden Druck der Verbrennung durch die Öffnungen der Vorkammer aus dieser herausgeschleudert und entzündet das in der Brennkammer der Brennkraftmaschine außerhalb der Vorbrennkammer vorhandene magere Kraftstoff-Luft-Gemisch.

Stationäre, gasbetriebene Brennkraftmaschinen sind für eine sehr hohe Lebensdauer ausgelegt und sind dementsprechend auch über lange Zeiträume im Einsatz. Zur Optimierung der Verbrennung und des Laufverhaltens sowie zur Verringerung des Verbrauchs und des Schadstoffausstoßes ist es wünschenswert, Informationen über die im Brennraum ablaufende Verbrennung zu bekommen und anhand dieser die Motorsteuerung anzupassen. Bei bereits länger im Einsatz befindlichen stationären, gasbetriebenen Brennkraftmaschinen ist häufig noch keine Möglichkeit vorhanden, während des Betriebs Informationen aus dem Brennraum zu erfassen, da keine entsprechenden Sensoren bzw. Kanäle in dem Brennraum vorgesehen sind. Eine nachträgliche Einbringung von Öffnungen oder Kanälen, die in den Brennraum münden, ist sehr aufwändig, so dass eine Nachrüstung praktisch nicht möglich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache und kostengünstige Möglichkeit an einer stationären, gasbetriebenen Brennkraftmaschine zu schaffen, mit der Informationen über die im Brennraum stattfindende Verbrennung gewonnen und einer Motorsteuerung zur Verfügung gestellt werden können, und welche einfach an bestehenden Brennkraftmaschinen nachgerüstet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Zündkerze mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung und Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Zündkerze hat einen metallischen Körper, einen in einem Durchgang des Körpers befestigten Isolator, eine durch den Isolator hindurchführende Mittelelektrode und eine am Körper befestigte Masseelektrode, welche mit der Mittelelektrode eine Luftfunkenstrecke bildet. Die Zündkerze hat eine an dem Körper angebrachte Kappe, welche nach dem Einbau der Zündkerze in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine die Mittelelektrode und die Masseelektrode gegen die Brennkammer abschirmt und zusammen mit dem Körper der Zündkerze eine Vorkammer bildet, in welcher die Mittelelektrode und die Masseelektrode angeordnet sind. Die Kappe weist wenigstens eine Öffnung auf, welche einem Gasaustausch zwischen der Vorkammer und dem Raum außerhalb der Vorkammer ermöglicht. In dem Körper der Zündkerze ist ein Sensoraufnahmeraum angeordnet, welcher in die Vorkammer mündet. Der Sensoraufnahmeraum dient zum Aufnehmen eines Drucksensors in auswechselbarer Weise. Die Zündkerze weist einen Anschlusskanal zum Führen einer Anschlussleitung des Drucksensors auf. Der Anschlusskanal führt von dem der Kappe gegenüberliegenden Ende des Körpers zu dem Sensoraufnahmeraum. Mit dem Drucksensor kann der in der Vorkammer herrschende Druck gemessen werden. Ein dem Druck in der Vorkammer entsprechendes Drucksignal wird über die Anschlussleitung einer Motorsteuerung zugeleitet.

Die Erfindung hat folgende wesentliche Vorteile:

  • • Überraschenderweise hat es sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist, den Druck in der Vorkammer der Zündkerze zu messen und auszuwerten. Obwohl die Vorkammer nur über relativ kleine Öffnungen mit der Brennkammer der Brennkraftmaschine in Verbindung steht und die Verbrennungsvorgänge in den beiden Kammern, wie eingangs beschrieben, zeitlich versetzt ablaufen, hat es sich überraschenderweise gezeigt, dass aus dem Druckverlauf in der Vorkammer sehr gute Rückschlüsse auf die Vorgänge in der Brennkammer außerhalb der Vorkammer gezogen werden können. Mit der Erfindung ist es somit nicht mehr notwendig, zusätzliche Bohrungen oder Kanäle für Mess-Zwecke in der Brennkraftmaschine vorzusehen, welche unmittelbar mit der Brennkammer in Verbindung stehen.
  • • Die erfindungsgemäße Zündkerze ist zur Nachrüstung bei stationären, gasbetriebenen Brennkraftmaschinen geeignet, welche noch über keine Messeinrichtungen verfügen. Ältere Brennkraftmaschinen lassen sich mit der erfindungsgemäßen Zündkerze und einer neuen Steuereinheit einfach modernisieren, ohne das weitere mechanische Änderungen an der Brennkraftmaschine erforderlich sind. Die Erfindung eröffnet damit eine sehr einfache und kostengünstige Nachrüstmöglichkeit. Durch die Nachrüstung ist ein optimierter Betrieb der Brennkraftmaschine möglich, bei dem der Verbrauch und/oder der Schadstoffausstoß vermindert werden kann.
  • • Dadurch, dass der Sensoraufnahmeraum so gestaltet ist, dass er einen Drucksensor auswechselbar aufnehmen kann, können die Wartungskosten gering gehalten werden. Zündkerzen unterliegen an ihren Elektroden einem Verschleiß und müssen in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden. Zündkerzen für stationäre, gasbetriebene Brennkraftmaschinen sind wesentlich teuerer als die in sehr großen Stückzahlen hergestellten Automobilzündkerzen ohne Vorkammer. Bei einem nach mehreren tausend Betriebstunden erforderlichen Zündkerzenwechsel kann der Drucksensor aus der verschlissenen Zündkerze ausgebaut und in die neue Zündkerze eingebaut werden.
  • • Das Zündsystem lässt sich leicht Handhaben, ohne das zusätzlicher Montageaufwand im Zylinderkopf notwendig wäre.

In der gattungsfremden und mehr als 15 Jahre alten WO 97/31251 A1 ist eine Zündkerze ohne Vorkammer beschrieben, in welcher ein austauschbarer Drucksensor zur direkten Messung des Druckes in der Brennkammer offenbart ist. Solche Zündkerzen ohne Vorkammer mit austauschbarem Drucksensor haben jedoch bis heute keinen Eingang in die Praxis gefunden. Auch Zündkerzen ohne Vorkammer mit fest eingebautem Drucksensor werden aus Kostengründen lediglich für Versuchszwecke verwendet, nicht jedoch im Automobil-Serieneinsatz.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen das der Anschlusskanal entlang seines Umfangs teilweise durch eine Fläche des Isolators und teilweise durch eine Fläche des Körpers gebildet werden kann. In einem Querschnitt durch den Anschlusskanal gesehen wird dabei die den Anschlusskanal begrenzende Umfangsfläche teilweise durch den Isolator und teilweise durch den Körper der Zündkerze gebildet. Der Anschlusskanal liegt zwischen Isolator und Körper. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass weder in den Isolator, noch in den Körper der Zündkerze eine Bohrung eingebracht werden muss. Sowohl im Isolator als auch im Körper ist jeweils ein Teil des Anschlusskanals geformt. Der vollständige Anschlusskanal entsteht erst nach Montage des Isolator im Zündkerzenkörper durch ein Zusammenwirken der entsprechenden Fläche des Isolators und der entsprechenden Fläche des Körpers. Die für den Anschlusskanal benötigte Formgebung im Isolator und im Zündkerzenkörper lässt sich dadurch sehr einfach und kostengünstig herstellen. Besonders vorteilhaft ist, wenn der Isolator an seiner Außenseite eine in Längsrichtung der Zündkerze verlaufende Nut aufweist, welche zusammen mit dem Körper den Anschlusskanal bildet. Die Nut lässt sich in die Keramik des Isolators bereits vor dem Sintervorgang einbringen. Ein aufwendiger Schleifvorgang der Keramik des Isolators zur Herstellung des Anschlusskanals, wie er beispielsweise in der DE 100 35 536 A1 offenbart ist, kann dadurch entfallen. Besonders vorteilhaft ist, wenn die Nut im Isolator an einer schulterförmigen Anlagefläche des Isolators beginnt, an welcher der Isolator unter Zwischenschaltung einer Dichtung an einer Abstufung in dem Durchgang des Körpers anliegt. Die Nut kann sich bevorzugt über die gesamte Länge des Anschlusskanals erstrecken. Bevorzugt ist, wenn der Anschlusskanal in der Zündkerze gradlinig verläuft. Die Führung der Anschlussleitung und die Austauschbarkeit des Drucksensors werden hierdurch stark vereinfacht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Mittelelektrode an ihrem über den Isolator vorstehenden Ende mit einem Edelmetall oder mit einer Edelmetalllegierung bestückt ist. Die Masseelektrode kann das mit einem Edelmetall oder mit einer Edelmetalllegierung bestückte Ende der Mittelelektrode umgeben und auf ihrer der Mittelelektrode zugewandten Innenseite ringförmig mit einem Edelmetall oder mit einer Edelmetalllegierung bestückt sein. Die einander zugewandten, durch das Edelmetall beziehungsweise die Edelmetalllegierung gebildeten Flächen der Mittelelektrode und der Masseelektrode sind bevorzugt koaxial angeordnete Zylinderflächen. Durch diese Ausgestaltung von Mittelelektrode und Masseelektrode ergibt sich ein ringförmiger Zündspalt und es lassen sich sehr lange Standzeiten der Elektroden erreichen. Zur Bestückung der Elektroden wird bevorzugt Platin, Iridium oder eine Basislegierung aus einem dieser beiden Edelmetalle verwendet.

Es kann vorteilhaft sein, wenn die Mittelelektrode zentrisch in dem Körper angeordnet ist. Der Isolator kann zentrisch in dem Körper und insbesondere koaxial zu der Mittelelektrode, angeordnet sein. Der Körper der Zündkerze kann ein Außengewinde zum Einschrauben der Zündkerze in die Brennkraftmaschine aufweisen. Bevorzugt kann die Mittelelektrode koaxial zu dem Außengewinde angeordnet sein. Eine die Mittelelektrode ringförmig umgebende Masseelektrode kann koaxial zu dem Außengewinde angeordnet sein. Dies ermöglicht eine zentrale Funkenstreckenanordnung in der Vorkammer. Ferner wird ein zentrischer Einbau der Zündkerze im Zylinderkopf ermöglicht, so dass der Zündkerzenstecker zentrisch auf die Kerze aufgesteckt werden kann. Eine zentrale Funkenlage in der Vorkammer ist vorteilhaft, um eine gute Entflammung innerhalb der Vorkammer zu gewährleisten.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann der in dem Sensoraufnahmeraum angeordnete Drucksensor ein Piezoelement und/oder eine Druckmembran enthalten. Bevorzugt ist der Drucksensor mit einer optischen Leitung, beispielsweise einer Glasfaserleitung, verbunden, welche durch den Anschlusskanal verläuft. Es kann eine koaxiale Steckverbindung vorgesehen sein, welche koaxial zum Innenleiter der Zündkerze ist. Der Sensoraufnahmeraum kann in einem Bereich des Körpers angeordnet sein, welcher in Längsrichtung der Zündkerze zwischen der Vorkammer und einer zwischen Isolator und Körper befindlichen Abdichtung liegt. Der Drucksensor schließt bevorzugt mit seiner der Vorkammer zugewandet Stirnseite bündig mit der an den Drucksensor angrenzenden und die Vorkammer bildenden Oberfläche des Körpers ab. Der Druck in der Vorkammer kann dadurch unmittelbar und ungestört auf den Drucksensor einwirken. Hierdurch ist eine sehr genaue Erfassung des Druckes in der Vorkammer möglich.

Zur einfachen Befestigung und leichten Austauschbarkeit des Drucksensors enthält der Sensoraufnahmeraum vorteilhafterweise ein Innengewinde. Der Sensoraufnahmeraum kann eine konische Dichtfläche enthalten. Alternativ kann zwischen dem Drucksensor und dem Körper der Zündkerze ein Dichtring, insbesondere ein Flachdichtring, angeordnet sein. Es wird eine Abdichtung zwischen Sensoraufnahmeraum und Anschlusskanal erreicht, sodass der in der Vorkammer entstehende Druck nicht durch den Anschlusskanal für den Drucksensor entweichen kann. Ein Innengewinde im Sensoraufnahmeraum in Kombination mit einer konischen Dichtfläche ermöglicht eine besonders einfache Austauschbarkeit des Drucksensors.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren. Es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße und teilweise im Längsschnitt dargestellte Zündkerze mit Vorkammer und auswechselbarem Drucksensor,

2 eine Ansicht von unten auf die Zündkerze der 1.

In den 1 und 2 ist eine Vorkammerzündkerze 1, ein Teil eines auf die Zündkerze 1 aufgesteckten Zündkerzensteckers 2 und ein in der Zündkerze 1 angeordneter Drucksensor 3 dargestellt. Die Zündkerze 1 hat einen metallischen Körper 4 und einen in einem Durchgang 41 des Körpers 4 befestigten Isolator 5 aus Keramik. Eine Mittelelektrode 6 führt durch den Isolator 5 hindurch und ist mittels einer elektrisch leitfähigen Glaseinschmelzung 7 elektrisch leitend mit einem Zündstift 8 verbunden. Die Glaseinschmelzung 7 bildet eine druckdichte Keramik/Metallverbindung. Am Körper 4 ist eine Masseelektrode 9 befestigt, welche mit der Mittelelektrode 6 eine Luftfunkenstrecke bildet.

Die Mittelelektrode 6 ist an ihrem über den Isolator 5 vorstehenden Ende mit einem Edelmetall 10 bestückt. Die Masseelektrode 9 umgibt das mit einer Edelmetalllegierung 10 bestückte Ende der Mittelelektrode 6 und ist auf ihrer der Mittelelektrode 6 zugewandet Innenseite ringförmig mit einer Edelmetalllegierung 11 bestückt. Die einander zugewandten, durch die Edelmetalle 10, 11 gebildeten Flächen der Mittelelektrode 6 und der Masseelektrode 9 sind koaxial angeordnete Zylinderflächen.

An dem Körper 4 ist eine Kappe 12 angebracht, welche nach dem Einbau der Zündkerze 1 in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine die Mittelelektrode 6 und die Masseelektrode 9 gegen die Brennkammer abschirmt und zusammen mit dem Körper 4 der Zündkerze 1 eine Vorkammer 13 bildet, in welcher die Edelmetalllegierung 10 der Mittelelektrode 6 und die Edelmetalllegierung 11 der Masseelektrode 9 angeordnet sind. Die Kappe 12 weist Öffnungen 14 auf, welche einen Gasaustausch zwischen der Vorkammer 13 und dem Raum außerhalb der Vorkammer ermöglichen.

Der Körper 4 hat ein Außengewinde 15 zum Einschrauben der Zündkerze 1 in die Brennkraftmaschine. Zum Einschrauben weist der Körper 4 ferner ein Sechskant 16 zum Ansetzen eines Einschraubwerkzeuges auf. Die Mittelelektrode 6 ist koaxial zu dem Außengewinde 15 in der Vorkammer 13 angeordnet. Die Masseelektrode 9 ist ebenfalls koaxial zu dem Außengewinde 15 in der Vorkammer 13 angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine zentrale Funkenlage, die eine Entflammung nahezu aus der Mitte der Vorkammer 13 ermöglicht und damit ein sicheres Durchbrennen des Brenngases sicherstellt.

Der Isolator 5 und der Körper 4 werden mit einer Dichtung 17 gegeneinander abgedichtet, so dass der in der Vorkammer 13 entstehende Druck nicht durch die Zündkerze 1 entweicht. Der Isolator 5 liegt mit einer schulterförmigen Anlagefläche an der Dichtung 17 an. Der Körper 4 liegt mit einer in dem Durchgang 41 des Körpers 4 vorgesehenen Abstufung an der Dichtung 17 an.

In dem Körper 4 der Zündkerze 1 ist ein Sensoraufnahmeraum 18 zum Aufnehmen des Drucksensors 3 vorgesehen. Der Drucksensor 3 ist in auswechselbarer Weise in dem Sensoraufnahmeraum 18 angeordnet. Der Sensoraufnahmeraum 18 ist in einem Bereich des Körpers 4 angeordnet, welcher in Längsrichtung der Zündkerze 1 zwischen der Vorkammer 13 und der zwischen Isolator 5 und Körper 4 befindlichen Abdichtung 17 liegt. Der Sensoraufnahmeraum 18 mündet in die Vorkammer 13.

Der Drucksensor 3 ist in einer Sensor-Baugruppe 20 enthalten, welche außerdem eine Anschlussleitung 21 enthält. Die Zündkerze 1 weist einen Anschlusskanal 19 zum Führen der Anschlussleitung 20 des Drucksensors 3 auf. Der Anschlusskanal 19 erstreckt sich von dem der Kappe 12 gegenüberliegenden Ende des Körpers 4 zu dem Sensoraufnahmeraum 18. Der Isolator 5 weist eine in Längsrichtung der Zündkerze 1 verlaufende Nut 22 auf, welche zusammen mit einer Innenfläche des Durchgangs 41 in dem Körper 4 den Anschlusskanal 19 bildet. Der Anschlusskanal 19 wird dadurch entlang seines Umfangs teilweise durch eine Fläche des Isolators 5 und teilweise durch eine Fläche des Körpers 4 gebildet.

Der Sensoraufnahmeraum 18 enthält ein Innengewinde, in welches der Drucksensor 3 eingeschraubt ist. Die Sensor-Baugruppe 20 kann zum Ein- und Ausschrauben eine Schraubeinrichtung 23, beispielsweise einen Sechskant, aufweisen. Ferner enthält der Sensoraufnahmeraum 18 eine konische Dichtfläche 24, an welcher eine entsprechend geformte Dichtfläche des Drucksensors 3 dichtend anliegt. Zusätzlich kann ein nicht dargestellter Dichtring zwischen Körper 4 und Drucksensor 3 angeordnet sein.

Der Drucksensor 3 ist bevorzugt ein optisch arbeitender Drucksensor mit einer Druckmembran, welcher über Glasfasern in der Anschlussleitung 21 mit Licht versorgt wird. Das Licht wird an der Druckmembran reflektiert und über Glasfasern in der Anschlussleitung 21 zu einem in einer Steuereinheit vorgesehenen Empfänger geleitet. Wechselnde Drücke in der Vorkammer 13 führen zu unterschiedlichen Verformungen der Druckmembran, wodurch sich die Lichtreflektionen an der Druckmembran verändern.

Die Zündkerze 1 wird über den Hochspannungs-Zündkerzenstecker 2 mit Zündspannung versorgt. Der Zündkerzenstecker 2 wird auf das aus dem Körper 4 herausragende Ende des Isolators 5 aufgeschoben. Der Zündstift 8 ist mit einer Anschlussmutter 25 versehen, welche mit einer Steckeinheit 26 des Zündkerzensteckers 2 die Hochspannungsschnittstelle bildet. Zur elektrischen Isolierung ist im Zündkerzenstecker 2 ein Isolierteil 27 vorgesehen. Der Zündkerzenstecker 2 ist mit einem Schlitz 28 versehen, in welchem die Anschlussleitung 21 geführt wird. Die Anschlussleitung 21 führt zu einer Auswerteelektronik mit einem Optokoppler, welche in nicht dargestellter Weise am hinteren Ende des Zündkerzensteckers 2 angeordnet sein kann und das Drucksignal des Drucksensors 3 auswertet und der Motorsteuerung zur Verfügung stellt. Die Anschlussleitung 21 ist von der Auswerteelektronik abkoppelbar, wenn die Sensor-Baugruppe 20 in eine andere Zündkerze eingebaut werden soll.

Bezugszeichenliste

1
Vorkammerzündkerze
2
Zündkerzenstecker
3
Drucksensor
4
Körper
5
Isolator
6
Mittelelektrode
7
Glaseinschmelzung
8
Zündstift
9
Masseelektrode
10
Edelmetalllegierung
11
Edelmetalllegierung
12
Kappe
13
Vorkammer
14
Öffnungen
15
Außengewinde
16
Sechskant
17
Abdichtung
18
Sensoraufnahmeraum
19
Anschlusskanal
20
Sensor-Baugruppe
21
Anschlussleitung
22
Nut
23
Schraubeinrichtung
24
Konische Dichtfläche
25
Anschlussmutter
26
Steckeinheit
27
Isolierteil
28
Schlitz
41
Durchgang

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 10144976 A1 [0001]
  • WO 97/31251 A1 [0007]
  • DE 10035536 A1 [0008]