Title:
Zündkerze für eine Brennkraftmaschine
Kind Code:
B4


Abstract:

Zündkerze für eine Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse (5), wobei in einer durchgehenden Bohrung des Gehäuses (5) ein Isolator (8) und in einer durchgehenden Öffnung des Isolators (8) eine Mittelelektrode (10) angeordnet ist, wobei die Mittelelektrode (10) an ihrem brennraumfernen Ende mit einem Zündkabel (18) verbunden ist und wobei das Gehäuse und/oder eine am Gehäuse (5) festgelegte Masseelektrode (13) und/oder der Isolator (8) mit einem Gasentnahmekanal (41, 46, 49, 55) versehen ist, welcher mit einem Gasentnahmesystem (35) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (31) zwischen dem Gasentnahmekanal (41, 46, 49, 55) und dem Gasentnahmesystem (35) und das Zündkabel (18) mittels eines Fixierelements (44) am Isolator (8) befestigt wird, wobei das Fixierelement (44) über das brennraumferne Ende des Isolators (8) geschoben wird.




Inventors:
Mueller, Bernd (Korntal-Münchingen, 70825, DE)
Application Number:
DE19950932A
Publication Date:
04/08/2004
Filing Date:
10/21/1999
Assignee:
Robert Bosch GmbH (Stuttgart, 70469, DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE2938650A1N/A
DE4306905A1N/A



Foreign References:
GB209790A1924-01-21
1429017
1355310
13223461919-11-18
WO1991012511A1
JPS5644464A
Other References:
Motortechnische Zeitschrift 42 (1981) 2, S. 76, linke Spalte oben
Claims:
1. Zündkerze für eine Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse (5), wobei in einer durchgehenden Bohrung des Gehäuses (5) ein Isolator (8) und in einer durchgehenden Öffnung des Isolators (8) eine Mittelelektrode (10) angeordnet ist, wobei die Mittelelektrode (10) an ihrem brennraumfernen Ende mit einem Zündkabel (18) verbunden ist und wobei das Gehäuse und/oder eine am Gehäuse (5) festgelegte Masseelektrode (13) und/oder der Isolator (8) mit einem Gasentnahmekanal (41, 46, 49, 55) versehen ist, welcher mit einem Gasentnahmesystem (35) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (31) zwischen dem Gasentnahmekanal (41, 46, 49, 55) und dem Gasentnahmesystem (35) und das Zündkabel (18) mittels eines Fixierelements (44) am Isolator (8) befestigt wird, wobei das Fixierelement (44) über das brennraumferne Ende des Isolators (8) geschoben wird.

2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventil (36) des Gasentnahmesystems (35) innerhalb des Fixierelements (44) angeordnet ist

Description:
Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zündkerze für eine Brennkraftmaschine nach Gattung des unabhängigen Anspruchs. Zündkerzen, die zur Zündung des brennfähigen Gemischs im Brennraum einer Brennkraftmaschine dienen, sind hinreichend bekannt.

Des weiteren sind Zündkerzen bekannt, die Durchführungen in dem Brennraum zugewandten Teilen wie Mittelelektrode oder Gehäuse aufweisen, die dazu dienen, Sensoren wie Drucksensoren oder lichtübertragende Elemente aufzunehmen.

Es sind weiterhin Gasentnahmesysteme bekannt, bei denen mittels einer rohrförmigen Vorrichtung, die in den Brennraum eingebracht wird, Gas aus dem Brennraum entnommen werden kann. Diese rohrförmigen Vorrichtungen werden durch zusätzlich in die Brennraumwand eingebrachte Bohrungen in den Brennraum eingeführt.

Aus der US 1,355,310 ist bekannt, das Gehäuse einer Zündkerze mit einer Durchführung zu versehen, die auf ihrer einen Seite in den Brennraum führt und deren andere Seite seitlich aus dem Gehäuse herausgeführt wird. Ähnliche Anordnungen sind aus der US 1,429,017, aus der JP 56-44464 A, aus der DE 29 38 650 A1 sowie aus der US 1,322,346 bekannt. Dabei kann ein Teilabschnitt der Durchführung durch den Isolator geführt sein. Der WO 91/12511 A1 und der GB 209 790 A ist zu entnehmen, dass die als Gasentnahmekanal dienende Durchführung durch die Mittelelektrode der Zündkerze führt.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Zündkerzen ist nachteilig, dass Beschädigungen sowohl an der Verbindung zwischen der Durchführung und einem sich an die Durchführung anschließenden Gasentnahmesystem als auch an einem mit der Mittelelektrode elektrisch verbundenen Zündkabel auftreten können. Die der Endung zugrundeliegende Aufgabe ist somit darin zu sehen, eine Anordnung bereitzustellen, bei der eine zuverlässige Verbindung zwischen Durchführung und Gasentnahmesystem sichergestellt ist und bei der das Zündkabel und die Verbindung zwischen Durchführung und Gasentnahmesystem zuverlässig vor Beschädigungen geschützt ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zündkerze für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass Zündkabel und Verbindung zwischen dem Gasentnahmekanal und dem Gasentnahmesystem vor Beschädigungen geschützt sind. Hierzu ist ein Fixierelement vorgesehen, durch das die Verbindung zwischen dem Gasentnahmekanal und dem Gasentnahmesystem und das Zündkabel am Isolator befestigt sind, wobei das Fixierelement über das brennraumferne Ende des Isolators geschoben wird.

Durch die in dem Unteranspruch aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Gegenstands möglich. Besonders vorteilhaft ist, innerhalb des Fixierelements ein Ventil des Gasentnahmesystems anzuordnen, um so auch das Ventil vor Beschädigungen zu schützen.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 eine erfindungsgemäße Zündkerze für eine Brennkraftmaschine im Querschnitt (schematisch) und die 2 bis 7 weitere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Zündkerzen für eine Brennkraftmaschine im Querschnitt (schematisch).

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In 1 ist der schematische Querschnitt einer erfindungsgemäßen Zündkerze 1 für eine Brennkraftmaschine dargestellt. In einer durchgehenden Öffnung eines Gehäuses 5 ist ein Isolator 8 eingesetzt. Die durchgehende Öffnung des Gehäuses 5 ist vorzugsweise zentrisch ausgeführt. In einer durchgehenden Öffnung des Isolators 8 ist am brennraumseitigen Ende eine Mittelelektrode 10 angeordnet. Auch die durchgehende Öffnung des Isolators 8 ist vorzugsweise zentrisch angeordnet. Die Öffnung des Gehäuses und die Öffnung des Isolators können aber auch nicht zentrisch angeordnet sein, d.h. eine Längsachse, die in einem bestimmten Abstand von der Längsachse des Gehäuses parallel verläuft, aufweisen. Bei einer zentrischen Anordnung der Öffnung des Isolators und der Öffnung des Gehäuses liegen die Längsachsen des Gehäuses und der Öffnungen übereinander. Am brennraumfernen Ende der Mittelelektrode ist in der durchgehenden Öffnung des Isolators ein Kontaktierungselement 16 angeordnet. Das Kontaktierungselement 16 kann auch aus mehreren Teilen bestehen. Am brennraumfernen Ende des Kontaktierungselements 16 ist ein Zündkabel 18 angeschlossen. Über das Zündkabel 18 erfolgt die Versorgung der Zündkerze mit elektrischer Energie, die über das Kontaktierungselement 16 zur Mittelelektrode 10 übertragen wird. Zu einem von der Steuerung der Brennkraftmaschine initiierten Zeitpunkt erfolgt dann, wie es aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt ist, ein Überschlag eines Zündfunkens von der Mittelelektrode 10 zu der Masseelektrode oder den Masseelektroden 13, die an der Stirnseite des Gehäuses 5 angebracht ist. Die Verbindungslinie zwischen dem brennraumseitigen Ende der Mittelelektrode und dem brennraumseitigen Ende der Masseelektrode wird auch Funkenstrecke genannt. Die Zündkerze kann eine oder mehrere Masseelektroden 13 aufweisen, die mit dem gleichen oder unterschiedlichen Abbiegewinkeln abgebogen sind. Die Zündkerze 1 weist weiterhin ein Dichtelement 21 auf, das bei eingebauter Zündkerze den Brennraum nach außen abdichtet. Eine erfindungsgemäße Zündkerze kann aber auch ohne Dichtelement 21 ausgebildet sein. Die Abdichtung erfolgt in diesem Fall über eine konische Ausführung des Gehäuses 5.

Ein erster Teil der Zündkerze, der mindestens teilweise zur Anordnung innerhalb des Brennraums ausgebildet ist, und ein zweiter Teil der Zündkerze, der mindestens teilweise zur Anordnung außerhalb des Brennraums ausgebildet ist, sind mit einer Durchführung mit einer zum Brennraum offenen Öffnung zu versehen. Die jeweilige zum Brennraum offene Öffnung soll dabei Bestandteil der jeweiligen Durchführung sein, ist jedoch in den Figuren zur besseren Übersichtlichkeit separat bezeichnet. Die Durchführung kann auch durch ein erstes und zweites Teil führen, das nur als ein einziges Teil ausgebildet ist, das sowohl zur Anordnung innerhalb als auch außerhalb des Brennraums ausgebildet ist. Dies könnte beispielsweise das Gehäuse betreffen. Die Durchführung ist mit einem Gasentnahmesystem verbindbar, so daß Gas aus dem Brennraum entnommen werden kann. Demnach kann eine derartige Durchführung auch als Gasentnahmekanal bezeichnet werden.

In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Gasentnahmekanal 41 mit einer Öffnung 25 in mindestens einer Masseelektrode 13 vorgesehen. Sind mehrere Masseelektroden vorhanden, besitzt eine mit dem Gasentnahmekanal 41 versehene Masseelektrode den gleichen Abbiegewinkel wie mindestens eine nicht mit dem Gasentnahmekanal versehene Masseelektrode. Der Gasentnahmekanal 41 erstreckt sich von der Masseelektrode bis zum brennraumfernen Ende der Zündkerze, wo der Gasentnahmekanal 41 austritt und über eine Verbindung 31 mit dem Gasentnahmesystem 35 verbunden ist. Das Gasentnahmesystem enthält mindestens ein Ventil 36. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Gasentnahmesystem 35 außerdem mindestens eine Pumpe 37 und eine Analyseeinheit 38 auf. Dies ist schematisch in 1 dargestellt. Die Verbindung 31 vom Gasentnahmekanal 41 zum Gasentnahmesystem 35 ist vorzugsweise als gasdichtes Verbindungskabel, als gasdichter Verbindungsschlauch oder als gasdichtes Verbindungsrohr ausgebildet. Es ist insbesondere bei einer Ausführung der Verbindung als gasdichtes Verbindungskabel oder gasdichter Verbindungsschlauch eine flexible Verbindung zwischen dem Gasentnahmesystem und dem Gasentnahmekanal 41 in der Zündkerze möglich. In Verbindung mit dem Gasentnahmesystem 35 kann Gas aus dem Brennraum durch die Öffnung 25 entnommen sowie durch den Gasentnahmekanal 41 und die Verbindung 31 an das Gasentnahmesystem 35 weitergeleitet werden. Befindet sich die brennraumseitige Öffnung 25 des Gasentnahmekanals 41 an der Masseelektrode, dann kann direkt an der Stelle, an der eine Zündung des brennfähigen Gemischs erfolgt, Gas aus dem Brennraum entnommen werden und so Rückschlüsse auf den Verbrennungsprozeß und die Gemischzusammensetzung insbesondere in der Nähe der Funkenstrecke gezogen werden.

Die in 1 dargestellte Zündkerze weist erfindungsgemäß ein Fixierelement 44 auf. Dieses Fixierelement 44 besitzt einen zylindrischen Querschnitt mit einer durchgehenden Öffnung. Das brennraumferne Ende des Isolators 8 kann in die durchgehende Öffnung des Fixierelements 44 gesteckt werden, wobei auch die Verbindung 31 innerhalb der durchgehenden Öffnung des Fixierelements 44 angeordnet ist. Innerhalb des Isolators ist an das Kontaktierungselement 16 das Zündkabel 18 angeschlossen. Der Anschluß kann vorzugsweise über eine Schraubverbindung erfolgen. Somit ist zum einen die Hochspannung sicher von dem Gasentnahmesystem getrennt und mittels des Fixierelements gleichzeitig das empfindliche Zündkabel und die empfindliche Verbindung 31 fixiert und so vor Beschädigungen geschützt.

2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfidungsgemäßen Zündkerze für eine Brennkraftmaschine, die sich gegenüber dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, daß das Ventil 36 des Gasentnahmesystems ebenfalls innerhalb des Fixierelements 44 angeordnet ist. Auch hier wird ein empfindliches Teil (hier das Ventil) vor Beschädigungen geschützt.

Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündkerze für eine Brennkraftmaschine unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Ausführungsform dadurch, daß eine den Gasentnahmekanal 41 enthaltende Masseelektrode 13 mit einer brennraumseitigen Öffnung der Durchführung 25 in einem beliebigen, vorgebbaren Winkel bezogen auf eine weitere Masseelektrode 13' abgebogen ist. Der Abbiegewinkel kann eine Größe von 0° bis 180° aufweisen. Es ist damit möglich, in einem beliebigen vorgebbaren Bereich des Brennraums, nämlich dort, wo sich die brennraumseitige Öffnung 25 der zweiten Durchführung 41 befindet, Gas aus dem Brennraum zu entnehmen.

4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündkerze für eine Brennkraftmaschine, die gegenüber dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eine den Gasentnahmekanal bildende Durchführung 46 lediglich durch den Isolator aufweist. Das brennraumseitige Ende dieser Durchführung 46 mit einer Öffnung 25' befindet sich am brennraumseitigen Ende des Isolators. Es kann sich jedoch auch an einer beliebigen anderen, mit dem Gas des Brennraums in Kontakt stehenden Stelle des Isolators 8 befinden. Somit ist eine Gasentnahme dort möglich, wo sich der Isolator in Kontakt mit dem Gas befindet. Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel können beliebige den Gasentnahmekanal bildende, hier genannte Durchführungen oder auch mehrere Durchführungen gleichen Typs miteinander kombiniert werden. Das Fixierelement 44 dient zur Befestigung von Verbindung 31 und Zündkabel 18.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündkerze für eine Brennkraftmaschine ist in 5 dargestellt. Diese Zündkerze weist gegenüber der in 1 dargestellten Zündkerze eine den Gasentnahmekanal bildende Durchführung 49 durch die Mittelelektrode und das Kontaktierungselement 16 auf. Die brennraumseitige Öffnung 25"dieser Durchführung 49 ist am brennraumseitigen Ende der Mittelelektrode angeordnet. Auch so ist es wiederum möglich, direkt an der Stelle, an der die Zündung des brennfähigen Gemischs erfolgt, eine Entnahme von Gas aus dem Brennraum durchzuführen. Die Verbindung 31 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit dem Zündkabel 18 in ein Bauteil integriert. Die Verbindung zum Kontaktierungselement, beziehungsweise zur Durchführung 49 erfolgt innerhalb des Isolators. Dabei ist es notwendig, das Zündkabel und die Verbindung 31 elektrisch von dem Gasentnahmesystem zu trennen. Es könnte sonst die Gefahr bestehen, daß eine Hochspannung an dem Gasentnahmesystem 35 anliegt. Ebenso ist es möglich, die Durchführung so zu gestalten, daß sie durch die Mittelelektrode das Kontaktierungselement 16 und/oder den Isolator zur Verbindung 31 führt. Zur Befestigung von Verbindung 31 und Zündkabel 18 dient das Fixierelement 44.

In 6 ist eine weitere erfindungsgemäße Zündkerze für eine Brennkraftmaschine im Querschnitt (schematisch) dargestellt. Die in 6 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich gegenüber der Ausführungsform der Zündkerze in 1 darin, daß eine den Gasentnahmekanal bildende Durchführung 55 von der brennraumseitigen Öffnung 25"` in der Stirnseite des Gehäuses 5 durch das Gehäuse und den Isolator verläuft. An die Durchführung ist die Verbindung 31 zum Gasentnahmesystem angeschlossen. Somit kann aus dem Volumen nahe der Stirnfläche des Gehäuses Gas aus dem Brennraum entnommen werden. Zur Befestigung von Verbindung 31 und Zündkabel 18 dient wiederum das Fixierelement 44.

Eine Abwandlung des in 6 dargestellten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Zündkerze für eine Brennkraftmaschine kann derart erfolgen, daß an das brennraumseitige Ende der den Gasentnahmekanal bildenden Durchführung 55 durch das Gehäuse 5 ein rohrförmiger Fortsatz 57 angeordnet ist (siehe 7). Mittels des in das brennraumseitige Ende dieser Durchführung 55 eingesteckten Fortsatzes 57, der auch in einem beliebigen, vorgebbaren Winkel abgebogen ausgeführt werden kann, wird die entsprechende Durchführung in Richtung Brennraum verlängert. Der rohrförmige Fortsatz 57 besitzt analog zu den Durchführungen eine in Richtung Brennraum offene Öffnung 25''''. Somit kann nun aus einer Entfernung, die vorgebbar ist, von der Stirnseite des Gehäuses 5 Gas aus dem Brennraum entnommen werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der rohrförmige Fortsatz 57 auch derart in die Durchführung 55 eingesteckt oder eingeschraubt sein, daß er wieder entfernbar oder mit einem rohrförmigen Fortsatz anderer Länge austauschbar ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann, wie in 7 dargestellt, die Länge des rohrförmigen Fortsatzes 57 während des Betriebs der Zündkerze verändert werden. Die Längenänderung kann über eine in der Durchführung 55 angeordnete bis zur Verbindung 31 reichende rohrförmige zweite Verbindung, über die Verbindung 31 und ein an der Verbindung 31 angebrachtes Verstellteil 58 erfolgen. Das Verstellteil 58 ist vorzugsweise, zusammen mit einem das Verstellteil 58 antreibenden Motor 59 im Fixierelement 44 angeordnet. Eine Längenänderung des Fortsatzes ist vorteilhaft, da unter Umständen in unterschiedlichen Bereichen des Brennraumes Gas entnommen werden soll und so je nach dem, in welchem Bereich Gas entnommen werden soll, die brennraumseitige Öffnung des rohrförmigen Fortsatzes 57 mehr oder weniger weit in den Brennraum hineinragt.

Ein in Verbindung mit 7 erläuterter rohrförmiger Fortsatz kann auch in Durchführungen angeordnet werden, deren brennraumseitige Öffnung sich in anderen Teilen der Zündkerze befindet.

Die in der vorangegangenen Beschreibung erwähnten, den Gasentnahmekanal bildenden Durchführungen, die eine Gasentnahme aus dem Brennraum einer Brennkraftmaschine ermöglichen und mit einem Gasentnahmesystem über eine Verbindung 31 verbunden sind, können in beliebiger Art und Weise kombiniert werden. Des weiteren können auch die Durchführungen in einem Teil der Zündkerze derart gestaltet sein, daß zu einer Durchführung am brennraumseitigen Ende der Durchführung eine Verzweigung gehört, so daß mehrere brennraumseitige Öffnungen 25, 25', 25'' ,25''' oder 25'''' zu einer Durchführung gehören. Das Gas, das durch diese Öffnungen dem Brennraum entnommen wird, wird durch die jeweilige Verzweigung der Durchführung in eine Durchführung zusammengeführt und über die Verbindung 31 an das Gasentnahmesystem 35 weitergeleitet.

In den Durchführungen kann zusätzlich mindestens ein Rohrelement angeordnet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform verläuft ein derartiges Rohrelement von der brennraumseitigen Öffnung der Durchführung bis zum Anschluß der Verbindung 31 am brennraumfernen Ende der Durchführung und ist dort mit der Verbindung 31 verbunden. Die Gasentnahme aus dem Brennraum erfolgt dann durch das in die Durchführung eingesetzte Rohrelement.