EP1046013A1 - Keramische glühstiftkerze - Google Patents
Keramische glühstiftkerzeInfo
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
- F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
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- F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines
Definitions
- the invention relates to a ceramic glow plug for diesel engines according to the preamble of the main claim.
- a glow plug is already known from DE-OS 3 837 128, in which a ceramic heating device is held by the tip of a cylindrical holder. The ceramic heater is electrically isolated from the holder.
- a ceramic heating device is held by the tip of a cylindrical holder.
- the ceramic heater is electrically isolated from the holder.
- connection device which is contacted with the supply voltage.
- the ceramic heating device consists of a U-shaped heating section, the two ends of the U-shaped heating section being contacted with the connection device via wires or sintered connections.
- a voltage is applied to the ceramic heating device, so that a current flows from one end of the U-shaped heating section over the combustion chamber-side tip of the heating section to the other end of the U-shaped heating section.
- the current causes the heating section to heat up due to the resistance of the ceramic, so that it glows and the fuel-air mixture is heated for ignition.
- the ceramic glow plug according to the invention with the features of the main claim has the advantage that by inserting a ceramic sleeve and a ring in the candle housing, this is filled and thus more stable, and that a sealant that is located between the distant end of the candle housing and when mounting the glow plug the ceramic heater is well compressed.
- the pressure applied from the opening remote from the combustion chamber is well transmitted to the ceramic heating device via the ring and the ceramic sleeve, so that the desired seating of the ceramic heating device in the metal housing is well ensured.
- production becomes easier and therefore cheaper.
- a ceramic sleeve is arranged in the candle housing. At the same time, this provides good insulation of the inner conductor arrangement, which is guided centrally through the ceramic sleeve. Otherwise, the ceramic sleeve can rest directly on the ceramic heating device.
- a shock-insensitive ring for example a metal ring, has the advantage that when the glow plug is assembled, a selective pressure applied to the metal ring is distributed well over the metal ring over the entire surface of the ceramic sleeve and onto the end surface of the ceramic heater remote from the combustion chamber. Due to the flat distribution of the applied compression pressure, the stress on the ceramic is minimized.
- the figure shows a longitudinal section through a ceramic glow plug.
- the glow plug consists of a cylindrical tubular metal housing, which the
- the candle housing 10 Represents candle housing 10. At its end 11 on the combustion chamber side, the candle housing 10 comprises a ceramic heating device 12.
- This ceramic heating device 12 is a glow plug embodied as a ceramic layer composite, which consists of an insulating composite ceramic layer 13 which is between two electrically conductive
- Composite ceramic layers 14 is there. At the tip of the ceramic heating device, the two electrically conductive composite ceramic layers 14 are connected by a thin web made of electrically conductive composite ceramic, so that the electrically conductive composite ceramic layers 14 are arranged essentially in a U-shape.
- the ceramic heater 12 also referred to as a glow plug, points in its cylindrical candle housing
- the glow pencil or the Ceramic heater 12 is mounted in the cylindrical candle housing 10 so that a cavity 17 is formed between the inner wall of the tubular metal housing 11 and the outer wall of the ceramic heater 12 in the region of the smaller diameter, which is filled with an electrically conductive, compressible material 18.
- This electrically conductive material 18 can be, for example, graphite, a metal powder, a powder mixture of ceramic and conductive particles or a hollow cylinder wound from graphite foil.
- the glow pencil is covered at least in the area in which it is surrounded by the candle housing 10 with an insulating layer 20, this insulating layer being produced by means of glazing.
- the area in which this insulating layer 20 is applied is hatched in the figure for better identification.
- a first and a second cutout 21 and 22 are made in the insulating layer 20 for the contacting of the electrically conductive composite ceramic layers.
- the first recess 21 is located on the front end of the glow plug, in such a way that the connecting bolt is contacted with one leg of the U-shaped electrically conductive ceramic.
- the second electrical contact takes place on the lateral outer wall of the second leg of the U-shaped, electrically conductive ceramic.
- This second recess 22 contacts the candle housing via the sealing compound 18, as can be seen in the figure.
- the cutouts are indicated in the figure with a dark area.
- the electrically conductive sealing material 18 is first introduced into the candle housing 10 in the form of a preform from the combustion chamber opening. Then the ceramic Heater 12 used. A ceramic sleeve 19 and a metal ring 20 are connected to the ceramic heating device 12 in the candle housing 10, far from the combustion chamber. After these individual elements have been inserted into the tubular metal housing, the glow plug is pressed into the end 11 of the candle housing on the combustion chamber side by means of force and the sealing material 18 is compressed in the process. The volume 17 of the cavity 17 is reduced during the compression process. The housing is then closed by means of a sealing ring 23. The connecting bolt of the inner conductor arrangement is guided through a central opening of the sealing ring. After a definite setting of a defined pressing force, the ring can be connected by a material, non-positive or positive connection
- Caulking, welding, press connection, screwing, soldering or gluing can be fixed.
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Abstract
Es wird eine keramische Glühstiftkerze vorgeschlagen, bei welcher ein rohrförmiges Metallgehäuse an seinem brennraumseitigen Ende eine keramische U-förmige Heizvorrichtung freitragend hält und auf der brennraumfernen Seite einen Anschlussbolzen zum Anlegen einer Spannung an die keramische Heinzvorrichtung aufweist. In dem Metallgehäuse schliesst sich brennraumfern an die keramische Heizvorrichtung eine Keramikhülse und ein Ring an.
Description
Keramische Glühstiftkerze
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer keramischen Glühstiftkerze für Dieselmotoren nach der Gattung des Hauptanspruchs . Es ist schon eine solche Glühstiftkerze aus der DE-OS 3 837 128 bekannt, bei welcher eine keramische Heizvorrichtung von der Spitze eines zylindrischen Halters gehalten wird. Die keramische Heizvorrichtung ist hierbei gegen den Halter elektrisch isoliert. Auf der Seite des zylindrischen
Halters, die der keramischen Heizvorrichtung gegenüber liegt, ist eine Anschlußvorrichtung vorgesehen, welche mit der VersorgungsSpannung kontaktiert ist. Die keramische Heizvorrichtung besteht aus einem U-förmigen Heizabschnitt, wobei die beiden Enden des U-förmigen Heizausschnittes jeweils über Drähte bzw. eingesinterte Anschlüsse mit der Anschlußvorrichtung kontaktiert sind. Während eines Glühvorganges wird an die keramische Heizvorrichtung eine Spannung angelegt, so daß ein Strom von einem Ende des U- förmigen Heizabschnittes über die brennraumseitige Spitze des Heizabschnittes zum anderen Ende des U-förmigen Heizabschnittes fließt. Der Strom bewirkt aufgrund des Widerstandes der Keramik die Erwärmung des Heizabschnittes, so daß dieser glüht und das Brennstoff-Luft-Gemisch für eine Entzündung erwärmt wird.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße keramische Glühstiftkerze mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß durch das Einfügen einer Keramikhülse und eines Ringes in das Kerzengehäuse dieses ausgefüllt und damit stabiler ist und daß bei der Montage der Glühstiftkerze eine Dichtmasse, die sich zwischen dem brennraumfemen Ende des Kerzengehäuses und der keramischen Heizvorrichtung befindet, gut verdichtet werden kann. Der von der brennraumfemen Öffnung her aufgebrachter Druck wird über den Ring und die Keramikhülse gut an die keramische Heizvorrichtung weitergegeben, so daß der gewünschte Sitz der keramischen Heizvorrichtung in dem Metallgehäuse gut gewährleistet wird. Die Fertigung wird letztendlich einfacher und damit kostengünstiger.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen keramischen Glühstiftkerze möglich.
Besonders vorteilhaft ist, daß an die keramische
HeizVorrichtung anschließend zunächst eine Keramikhülse Im Kerzengehäuse angeordnet ist. Damit ist gleichzeitig eine gute Isolation der Innenleiteranordnung, welche zentral durch die Keramikhülse hindurchgeführt ist, gegeben. Im übrigen kann die Keramikhülse direkt auf der keramischen Heizvorrichtung aufsitzen. Die Verwendung eines stoßunempfindlichen Ringes beispielsweise eines Metallringes hat den Vorteil, daß beim Zusammenbau der Glühstiftkerze ein auf den Metallring aufgebrachter punktueller Druck sich über den Metallring gut auf die gesamte Fläche der Keramikhülse und auf die brennraumferne Stirnfläche der keramischen Heizvorrichtung verteilt. Durch die flächige Verteilung des
aufgebrachten Verdichtungsdruckes wird die Spannungsbelastung für die Keramik minimiert .
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Glühstiftkerze .
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine keramische Glühstiftkerze. Die Glühstiftkerze besteht aus einem zylindrischen rohrförmigen Metallgehäuse, welches das
Kerzengehäuse 10 darstellt. Das Kerzengehäuse 10 umfaßt an seinem brennraumseitigen Ende 11 eine keramische Heizvorrichtung 12. Diese keramische Heizvorrichtung 12 ist ein als keramischer Schichtverbund ausgeführter Glühstift, welcher aus einer isolierenden Kompositkeramikschicht 13, die zwischen zwei elektrisch leitenden
Kompositkeramikschichten 14 liegt, besteht. An der Spitze der keramischen Heizvorrichtung sind die beiden elektrisch leitenden Kompositkeramikschichten 14 durch einen dünnen Steg aus elektrisch leitender Kompositkeramik verbunden, so daß die elektrisch leitenden Kompositkeramikschichten 14 im wesentlichen u-förmig angeordnet sind.
Die keramische Heizvorrichtung 12, auch mit Glühstift bezeichnet, weist in ihrem vom zylindrischen Kerzengehäuse
10 umfaßten hinteren Abschnitt einen Bereich größeren Durchmessers 15 auf. Der Durchmesser dieses hinteren Abschnittes des Glühstiftes ist so gewählt, daß der Glühstift beim Zusammenbau der Glühstiftkerze im Gehäuse 10 verschiebbar ist. Der Glühstift beziehungsweise die
keramische Heizvorrichtung 12 wird im zylindrischen Kerzengehäuse 10 so montiert, daß sich zwischen der Innenwand des rohrförmigen Metallgehäuses 11 und der Außenwand der keramischen Heizvorrichtung 12 im Bereich des kleineren Durchmessers ein Hohlraum 17 bildet, der mit einem elektrisch leitfähigen, verdichtbarem Material 18 ausgefüllt ist. Dieses elektrisch leitfähige Material 18 kann beispielsweise Graphit, ein Metallpulver, eine Pulvermischung aus Keramik und leitfähigen Partikeln oder ein aus Graphitfolie gewickelter Hohlzylinder sein.
Der Glühstift ist zumindest in dem Bereich, in welchem er vom Kerzengehäuse 10 umfaßt wird, mit einer isolierenden Schicht 20, wobei diese isolierende Schicht mittels Verglasen hergestellt ist, überzogen. Der Bereich, in welchem diese isolierende Schicht 20 aufgebracht ist, ist in der Figur zur besseren Kenntlichmachung schraffiert. In der isolierenden Schicht 20 sind für die Kontaktierung des der elektrisch leitenden Kompositkeramikschichten eine erste und eine zweite Aussparung 21 und 22 angebracht. Die erste Aussparung 21 befindet sich auf der brennraumfe en Stirnseite des Glühstiftes und zwar so, daß eine Kontaktierung des Anschlußbolzens mit einem Schenkel der u- förmigen elektrisch leitenden Keramik erfolgt . Der zweite elektrische Kontakt erfolgt an der seitlichen Außenwand des zweiten Schenkels der u-förmigen, elektrisch leitenden Keramik. Der Kontakt dieser zweiten Aussparung 22 mit dem Kerzengehäuse erfolgt über die Dichtmasse 18, wie dies der Figur zu entnehmen ist. Die Aussparungen sind in der Figur mit einer dunklen Fläche angegeben.
Bei der Montage der Glühstiftkerze wird zunächst das elektrisch leitende Dichtmaterial 18 von der brennraumfemen Öffnung her in das Kerzengehäuse 10 in Form eines Vorpreßlings eingebracht. Anschließend wird die keramische
HeizVorrichtung 12 eingesetzt. An die keramische Heizvorrichtung 12 schließt sich brennraumfern im Kerzengehäuse 10 eine Keramikhülse 19 und im weiteren ein Metallring 20 an. Nachdem diese einzelnen Elemente in das rohrförmige Metallgehäuse eingesetzt wurden, wird mittels Krafteinwirkung der Glühstift in das brennraumseitige Ende 11 des Kerzengehäuses eingepresst und dabei das Dichtmaterial 18 verdichtet. Während des Verdichtungsprozesses wird der Hohlraum 17 in seinem Volumen verkleinert. Anschließend wird das Gehäuse mittels eines Dichtringes 23 verschlossen. Wobei durch eine zentrale Öffnung des Dichtringes der Anschlußbolzen der Innenleiteranordnung geführt ist. Nach einer endgültigen Einstellung einer definierten Preßkraft kann der Ring durch eine stoff-, kraft- oder formschlüssige Verbindung wie
Verstemmen, Schweißen, Preßverbund, Verschrauben, Löten oder Kleben fixiert werden.
Claims
1. Keramische Glühstiftkerze mit einem rohrförmigen Metallgehäuse, welches an seinem brennraumseitigen Ende eine keramische, u-förmige Heizvorrichtung in Form eines Glühstiftes freitragend hält, mit einem auf der brennraumfemen Seite angeordneten Anschlußbolzen, welcher mit der keramischen Heizvorrichtung über eine Innenleiteranordnung elektrisch kontaktiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich im rohrförmigen Metallgehäuse an die keramische Heizvorrichtung zunächst mmindestens eine isolierende Hülse (19) und anschließend an die mindestens eine isolierende Hülse (19) ein Ring (20) anschließt, wobei die Innenleiteranordnung zur Kontaktierung der keramischen Heizvorrichtung durch die mindestens eine isolierende Hülse (19) und den Ring (20) hindurchreicht.
2. Keramische Glühstiftkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine isolierende Hülse eine Keramikhülse ist .
3. Keramische Glühstiftkerze nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, die der Ring (20) aus einem stoßunempfindlichen Material besteht.
4. Keramische Glühstiftkerze nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (20) aus einem Metall besteht und der Durchmesser seiner Innenöffnung so gewählt ist, daß die Innenwand des Ringes nicht in Verbindung mit der Innenleiteranordnung steht.
5. Keramische Glühstiftkerze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Innenwand des Ringes und der Innenleiteranordnung ein Dielektrikum befindet.
6. Keramische Glühstiftkerze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Dielektrikum ein Luftspalt vorgesehen ist.
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