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WO2001042714A1 - Glühstiftkerze - Google Patents

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WO2001042714A1
WO2001042714A1 PCT/DE2000/003800 DE0003800W WO0142714A1 WO 2001042714 A1 WO2001042714 A1 WO 2001042714A1 DE 0003800 W DE0003800 W DE 0003800W WO 0142714 A1 WO0142714 A1 WO 0142714A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
glow plug
section
glow
tip
diameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2000/003800
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Otterbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7932268&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2001042714(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE50007813T priority Critical patent/DE50007813D1/de
Priority to EP00987035A priority patent/EP1240461B1/de
Priority to JP2001543960A priority patent/JP2003516512A/ja
Priority to US10/149,484 priority patent/US6849829B1/en
Publication of WO2001042714A1 publication Critical patent/WO2001042714A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
    • F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines

Definitions

  • the invention relates to a glow plug for igniting a thermal combustion process, in particular for starting a self-igniting internal combustion engine, with the features mentioned in the preamble of claim 1.
  • Glow plugs of the generic type are known. These are used to start self-igniting internal combustion engines (diesel engines). As is known, an initial ignition is required for the self-igniting combustion process to start. Glow plug plugs are used for this purpose, which are inserted in a wall of a combustion chamber (cylinder chamber in an internal combustion engine) in such a sealing manner that a glow plug protrudes into the combustion chamber. The glow plug is in contact with a fuel-air mixture to be ignited.
  • Ceramic glow plugs the glow section of which consists of a ceramic, electrically conductive material. These are characterized by high strength and high resistance to the atmosphere in the combustion chamber. Ceramic glow pencils also have a high temperature resistance.
  • the glow plug is connected to a voltage source (usually in motor vehicles with a motor vehicle battery). In accordance with the electrical resistance of the glow plug, a current flows which leads to heating of the glow section of the glow plug.
  • a glow plug in which a reduction in the electrically conductive cross section is provided in the area of a glow plug tip.
  • This reduction in the electrically conductive cross section causes a more intense heating of the glow plug takes place than in the rest of the area.
  • the reduction in the electrically conductive cross section is obtained by providing the glow plug with holes which are subsequently filled with an electrically insulating material. It is disadvantageous here that such a reduction in cross-section can only be achieved in a complex manner with additional manufacturing process steps.
  • electrical insulating materials are introduced in the area of the highest heating of the glow plug, mechanical stresses can build up due to different thermal expansion coefficients of the materials used, which can lead to damage or destruction of the glow plug.
  • the glow plug according to the invention with the features mentioned in claim 1 offers the advantage that an increase in the electrical resistance in the region of the glow plug tip can be achieved in a simple manner.
  • the fact that an electrically conductive cross section of the glow plug section of the glow plug is smaller in the area of the glow plug tip than in the area of a glow plug body and the glow plug tip comprises a frustoconical section running to a longitudinal axis of the glow plug, can advantageously be the same material with the same specific electrical resistance in the glow plug tip as in the entire glow pencil body be used.
  • the reduction in the electrically conductive cross section in the region of the glow pencil tip leads to a local increase in the resistance due to the known dependence of the electrical resistance on the cross section of a current-carrying conductor.
  • Such a frustoconical section enables an exactly reproducible reduction in the electrically conductive cross section of the glow section in the region of the glow pencil tip.
  • a frustoconical section can be repeated using simple shaping tools in a reproducible manner suitable for mass production.
  • a surface of the glow plug tip running perpendicular to the longitudinal axis of the glow plug candle merges into a frustoconical section via a chamfer.
  • the introduction of the chamfer leads to a Cross-sectional reduction and thus an increase in resistance of the tip.
  • this truncated cone By reworking this truncated cone, its height can be reduced, thus making it possible to set a defined electrically conductive cross section of the glow section at the glow pencil tip.
  • this allows an electrical resistance of the entire glow plug to be set precisely by processing and / or reworking the truncated cone height during a resistance measurement.
  • the electrical resistance can be adapted to desired parameters, in particular a temperature to be reached in the region of the glow pencil tip.
  • Such process steps can be automated in a manner suitable for mass production.
  • Figure 1 is a sectional view through a glow plug
  • FIG. 1 shows a glow plug 10 that can be used to start a self-igniting internal combustion engine.
  • the glow plug 10 comprises a candle housing 12 which is essentially hollow-cylindrical.
  • the candle housing 12 receives a glow plug 14.
  • the candle housing 12 can be arranged in a sealing manner in a wall of a cylinder housing, so that the glow plug 14 projects into the combustion chamber.
  • Glow plug 14 is electrically conductively connected to a contact pin 18 via a contact spring 16.
  • the contact pin 18 can be connected in a manner not shown to a voltage source in the motor vehicle of the motor vehicle battery, so that a voltage U + can be applied to the glow plug 14 via the contact pin 18 and the contact spring 16.
  • the glow pencil 14 itself comprises a layer (glow section) made of a ceramic, electrically conductive material which is embedded in outer layers made of an electrically non-conductive ceramic. This leads to the formation of a U-shaped conductor loop from the electrically conductive ceramic, which forms a heating conductor.
  • the glow plug 10 comprises further components, of which seals 20 and 22, a ceramic sleeve 24, a metal ring 26 and a tensioning element 28 are also designated here.
  • the seal 20 can at the same time be designed such that an electrical connection to the candle housing 12 is formed, via which the ground connection U is in turn realized. Structure and function of such glow plug Candles 10 are generally known, so that this will not be discussed in detail in the present description.
  • Glow plug 14 also has a core 30 made of an electrically insulating material.
  • the glow plug 14 is shown individually, it being indicated schematically that the voltage U can be applied to the glow plug 14 via a switching means 32.
  • Figure la shows a longitudinal section through the electrically conductive ceramic layer.
  • the electrically conductive ceramic forms a U-shaped element which encompasses the core 30 - in the sense of the current flow direction of the current I.
  • the glow plug 14 comprises a glow plug body 34 of length 1, which is essentially cylindrical. Within the candle housing 12, the glow plug body 34 forms an annular bead 36 which is supported on the candle housing 12 via the seal 20. At the end opposite the annular bead 16, the glow plug body 34 merges into a glow plug tip 38, which has a length 1 ⁇ .
  • Such a shape of the glow plug 14 results in a total of three electrically conductive sections of the glow plug 14, namely a first section 40 from the annular bead 36 to the glow plug tip 38, and a second section 42 within the glow plug tip 42 and a third section 44 back from the glow pencil tip 42 to the annular bead 36.
  • the electrically conductive ceramic material of the glow plug 14 has a known specific electrical resistance, so that the glow plug 14 can be transformed into the equivalent circuit diagram shown in FIG. 1b. This results in a series connection of the electrical resistances R 4 of section 40, R 42 of section 42 and R 44 of section 44.
  • the proportion of the resistor R 42 in the total resistance R must be much larger than the proportion of the sum of the resistors R4 0 + R4 4 in the total resistance R.
  • the resistance R3 0 of the core 30 is very much larger than the resistance R of the Glow plug 14.
  • FIGS. 2 to 4 different exemplary embodiments of an optimized design of the glow plug tip 38 are shown in FIGS. 2 to 4.
  • the optimized geometry serves the goal of concentrating a high electrical resistance R 42 in the region of the glow plug tip 38, with the same specific electrical resistance values of the electrically conductive ceramic material used for the glow plug body 34 and the glow plug tip 38.
  • FIGS. 2 to 4 each show a different Largest schematic representation of a glow pencil tip 38 is shown.
  • FIG. 2 shows that the glow pencil tip 38 consists of a first frustoconical section 46, which is followed by a hemispherical section 48.
  • the hemispherical section 48 has a diameter d that is smaller than a diameter d] _ of the glow plug body 34.
  • the diameter d ] _ is adapted to the diameter d via the frustoconical section 46. This results in a reduction in the cross-section - as viewed perpendicular to the paper plane - from the glow plug body 34 to the hemispherical section 48 over the length 1] _ of the glow pencil tip 38.
  • the diameter d of the hemispherical section 48 By choosing the diameter d of the hemispherical section 48, the smallest cross section A of the electrical can thus be obtained Conductive section 42 of the glow pencil tip 38 are determined. This results in the transition area between the frustoconical section 46 and the hemispherical section 48. With a known voltage U and a known specific electrical resistance of the material used, the resistance R 4 can thus be selected by choosing the diameter d of the hemispherical section 48 and choosing the length l 2 of the glow pencil tip 38 can be optimized.
  • the glow plug body 34 merges via a first frustoconical section 50 into a second frustoconical section 52.
  • the input diameter of the frustoconical section 50 corresponds to the diameter d ⁇ of the glow plug body 34.
  • the output diameter d 2 of the frustoconical section 50 corresponds to the input diameter of the frustoconical section 52, which tapers down to the diameter d.
  • Section 57 allows a subsequent correction of the resistance within certain limits.
  • FIG. 4 shows a particularly preferred embodiment variant in which the frustoconical section 52 has been provided with a chamfer 54.
  • the ratio of the diameters d 3 and d 4 can be set in accordance with an angle of the chamfer 54 to a longitudinal axis of the glow plug 14. The larger this angle ⁇ , the smaller the cross-sectional area A of the line section 42 in the region of the frustoconical section 56.
  • a layer thickness d ⁇ of the Section 56 can then correct the resistance within certain limits. In accordance with the known relationships, this results in an increase in the resistance R 2.
  • a cross-section A of the line section 42 and thus an increase in the resistance R 4 2 can be achieved by simple geometric designs. In this way, very short heating times can be achieved on the glow plug 38.
  • the specific electrical resistance of the material used and the temperature coefficient of the material by optimizing the cross section A, in conjunction with the length 1 1; and thus the resistance R 42, the maximum glow temperature of the glow plug 14, in particular at the glow plug tip 38, can be set. If a ceramic with a positive temperature coefficient is used as the material for the glow pencil 34, that is, with increasing
  • a self-regulating glow plug temperature can be achieved by decreasing the glow current I with increasing resistance R.
  • the proposed geometries of the glow plugs 14 can be produced in a simple manner.
  • the glow pencils 14 are known to be formed from a "green" ceramic material and then sintered. A production of the ceramic glow pencils using injection molding technology is also conceivable.
  • Sintered glow pencils can be used during shaping the frustoconical sections 46, 50 and 52 or the hemispherical section 48 are produced by appropriate shaping tools.
  • the resistance R 4 2 of the glow pencil tip 38 can be defined in a defined manner by subsequently reducing the layer thickness d ⁇ .
  • manufacturing tolerances of the glow plug 14 can be compensated for, which can arise, for example, by an offset of the core 30 to the longitudinal axis of the glow plug 14 or if there is a deviation in the specific electrical resistance.
  • This process can be automated in the manufacture of glow plugs. The resistance is measured with simultaneous grinding. As a result, the layer thickness d ⁇ is reduced, so that the resistance increases. When the target resistance is reached, grinding is stopped.
  • Glow pencil 14 merge into each other over radii R ⁇ .
  • these radii R3 have only negligibly small effects on a cross section A to be set and thus a resistance R 42 of the glow plug tip 38 to be set.
  • the glow plug according to the invention can also be used, for example, to ignite a thermal combustion process, for example in gas boilers. It is also within the meaning of the invention if, in addition to the described possibilities for influencing the resistance, the glow plug tip 38 consists of a material with a different electrical resistance than the other regions of the glow plug 14.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Glühstiftkerze zum Zünden eines thermischen Verbrennungsvorgangs, insbesondere zum Starten einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine, mit einem dichtend in einer Wandung eines Verbrennungsraumes anordbaren Gehäuse, welches einen in den Verbrennungsraum ragenden keramischen Glühstift aufnimmt, wobei der Glühstift einen mit einer Spannungsquelle verbindbaren, einen elektrischen Widerstand aufweisenden Heizleiter bildet, wobei ein elektrisch leitfähiger Querschnitt des Heizleiters im Bereich einer Glühstiftspitze geringer ist als ein elektrisch leitfähiger Querschnitt im Bereich eines Glühstiftkörpers. Es ist vorgesehen, dass die Glühstiftspitze (38) wenigstens einen kegelstumpfförmigen Abschnitt (46, 50, 52) umfasst.

Description

Glühstiftkerze
Die Erfindung betrifft eine Glühstiftkerze zum Zünden eines thermischen Verbrennungsvorgangs, insbesondere zum Starten einer selbstzündenden Verbrennungskraft- maschine, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
Stand der Technik
Glühstiftkerzen der gattungsgemäSen Art sind bekannt. Diese werden zum Starten selbstzündender Verbren- nungskraftmaschinen (Dieselmotoren) eingesetzt. Damit der selbstzündende Verbrennungsvorgang einsetzt, bedarf es bekannterweise einer Initialzündung. Hierzu werden Glühstiftkerzen verwendet, die in einer Wandung eines Verbrennungsräumes (Zylinderraum bei Ver- brennungskraftmaschine) derart dichtend eingesetzt sind, dass ein Glühstift in den Verbrennungsraum ragt. Der Glühstift steht hierbei in Kontakt mit einem zu zündenden Kraftstoff-Luft-Gemisch.
Bekannt ist der Einsatz keramischer Glühstifte, deren Glühabschnitt aus einem keramischen, elektrisch leitfähigen Material besteht. Diese zeichnen sich durch eine hohe Festigkeit und durch eine hohe Resistenz gegenüber der im Verbrennungsraum herrschenden Atmosphäre aus. Darüber hinaus besitzen keramische Glühstifte eine hohe Temperaturfestigkeit .
Zum Starten der selbstzündenden Verbrennungskra tmaschine wird der Glühstift mit einer Spannungsquelle (in Kraftfahrzeugen üblicherweise mit einer Kraft- fahrzeugbatterie) verbunden. Entsprechend dem elek- trischen Widerstand des Glühstiftes fließt ein Strom, der zu einer Erwärmung des Glühabschnittes des Glühstiftes führt.
Um eine schnelle Erwärmung einer Glühstiftspitze des Glühstiftes zu erreichen, ist bekannt, im Bereich der Glühstiftspitze lokal ein Keramikmaterial mit einem höheren spezifischen elektrischen Widerstand vorzusehen als im übrigen Bereich des Glühstiftkörpexs . Hierdurch erfolgt eine Konzentration des elektrischen Widerstandes des Glühstiftes in der Glühstiftspitze, so dass dort lokal eine stärkere und schnellere Erwärmung auftritt. Nachteilig hierbei ist, dass sich derartige Glühstifte mit unterschiedlichen Materialien, die einen unterschiedlichen spezifischen elek- trischen Widerstand aufweisen, nur sehr aufwendig "und somit kostenintensiv herstellen lassen.
Aus der DE 195 06 950 ist eine Glühstiftkerze bekannt, bei der im Bereich einer Glühstiftspitze eine Reduzierung des elektrisch leitfähigen Querschnittes vorgesehen ist. Diese Reduzierung des elektrisch leitfähigen Querschnittes bewirkt, dass dort eine stärkere Erwärmung des Glühstiftes als im übrigen Bereich stattfindet. Erhalten wird die Reduzierung des elektrisch leitfähigen Querschnittes dadurch, dass die Glühstiftkerze mit Bohrungen versehen wird, die anschließend mit einem elektrisch isolierenden Material aufgefüllt werden. Hierbei ist nachteilig, dass eine derartige Querschnittsreduzierung nur aufwendig mit zusätzlichen Herstellungsverfahrensschrit- ten erzielbar ist. Insbesondere beim Einbringen von elektrisch isolierenden Materialien im Bereich der höchsten Erwärmung der Glühstiftkerze können aufgrund unterschiedlicher Temperaturausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien mechanische Spannungen aufgebaut werden, die zu einer Beschädigung bezie- hungsweise Zerstörung der Glühstiftkerze führen können.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Glühstiftkerze mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet demgegenüber den Vorteil, dass in einfacher Weise eine Erhöhung des elektrischen Widerstandes im Bereich der Glühstiftspitze erzielbar ist. Dadurch, dass ein elektrisch leitfähiger Querschnitt des Glühabschnittes des Glühstiftes im Bereich der Glühstiftspitze geringer ist als im Bereich eines Glühstiftkörpers und die Glühstiftspitze einen zu einer Längsachse der Glühstiftkerze verlaufenden kegelstumpfförmigen Abschnitt umfasst, kann vorteilhaft in der Glühstiftspitze das gleiche Material mit dem gleichen spezifischen elektrischen Widerstand wie im gesamten Glühstif körper verwendet werden. Die Verringerung des elektrisch leitfähigen Querschnittes im Bereich der Glühstiftspitze führt aufgrund der bekannten Abhängigkeit des elektrischen Widerstandes vom Querschnitt eines stromdurchflossenen Leiters zu einer lokalen Erhöhung des Widerstandes. Somit kann mittels einer speziellen Formgebung der Glühstiftkerze im Bereich der Glühstiftspitze ein auf die erforderliche Glühtemperatur, in Verbindung mit einer sehr kurzen Aufheizzeit, ein optimaler elektrischer Widerstand eingestellt werden. Dadurch, dass der elektrische Widerstand nunmehr von der Formgebung abhängig ist, lassen sich derartige Glühstiftkerzen in einfacher Weise durch entsprechende Formwerkzeuge herstellen. Da die Glühstiftkerze sowieso durch eine Formgebung erhalten wird, ist ein Aufwand zur Einstellung des reduzierten elektrisch leitenden Querschnitts vernachlässigbar.
Durch einen derartigen kegelstumpfförmigen Abschnitt wird eine exakt reproduzierbare Verkleinerung des elektrisch leitfähigen Querschnittes des Glühabschnittes im Bereich der Glühstiftspitze möglich. Darüber hinaus lässt sich ein kegelstumpfförmiger Abschnitt mittels einfacher Formwerkzeuge in für eine Massenfertigung geeigneter reproduzierbarer Art und Weise wiederholen.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine senkrecht zur Längsachse der Glüh- stiftkerze verlaufende Fläche der Glühstiftspitze über eine Fase in einen kegelstumpfförmigen Abschnitt übergeht . Das Einbringen der Fase führt zu einer Querschnittsverringerung und somit zu einer Widerstandserhöhung der Spitze . Durch Nacharbeit an diesem Kegelstumpf kann dessen Höhe verringert werden, somit ist die Einstellung eines definierten elektrisch leitfähigen Querschnitts des Glühabschnittes an der Glühstiftspitze möglich. Insbesondere kann hierdurch ein elektrischer Widerstand des gesamten Glühstiftes exakt eingestellt werden, indem eine Anarbeitung und/oder Nacharbeitung der Kegelstumpfhöhe während einer Widerstandsmessung erfolgt . Hierdurch kann eine Anpassung des elektrischen Widerstandes an gewünschte Parameter, insbesondere eine zu erreichende Temperatur im Bereich der Glühstiftspitze, erfolgen. Derartige Prozessschritte las- sen sich in für eine Massenproduktion geeigneter Weise automatisieren.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbei- spielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Schnittansicht durch eine Glühstiftkerze und
Figuren schematisch verschiedene Schnittdarstellun- 2 bis 4 gen durch jeweils eine Glühstiftspitze. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt eine Glühstiftkerze 10, die zum Starten einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine ein- setzbar ist. Die Glühstiftkerze 10 umfasst ein Kerzengehäuse 12, das im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet ist. Das Kerzengehäuse 12 nimmt einen Glühstift 14 auf. Das Kerzengehäuse 12 ist in einer Wandung eines Zylindergehäuses dichtend anordbar, so dass der Glühstift 14 in den Verbrennungsraum hineinragt. Der Glühstift 14 ist über eine Kontaktfeder 16 mit einem Kontaktbolzen 18 elektrisch leitend verbunden. Der Kontaktbolzen 18 ist in nicht näher dargestellter Weise mit einer Spannungsquelle, im Kraft- fahrzeug der Kraftfahrzeugbatterie, verbindbar, so dass über den Kontaktbolzen 18 und die Kontaktfeder 16 der Glühstift 14 mit einer Spannung U+ beaufschlagbar ist. Der Gluhstift 14 selber umfasst eine Schicht (Glühabschnitt) aus einem keramischen, elek- trisch leitfähigen Material, das in äußeren Schichten aus einer elektrisch nicht leitenden Keramik eingebettet ist. Hierdurch kommt es zur Ausbildung einer U-fδrmigen Leiterschleife aus der elektrisch leitfähigen Keramik, die einen Heizleiter bildet. Die Glühstiftkerze 10 umfasst weitere Bestandteile, von denen hier noch Dichtungen 20 beziehungsweise 22, eine Keramikhülse 24, ein Metallring 26 sowie ein Spannelement 28 bezeichnet sind. Die Dichtung 20 kann gleichzeitig so ausgebildet sein, dass eine elek- trische Verbindung zum Kerzengehäuse 12 gebildet wird, über das wiederum der Masseanschluss U realisiert ist. Aufbau und Funktion derartiger Glühstift- kerzen 10 sind allgemein bekannt, so dass hierauf im Rahmen der vorliegenden Beschreibung im Einzelnen nicht näher eingegangen werden soll.
Der Glühstift 14 besitzt ferner einen Kern 30 aus einem elektrisch isolierenden Material.
In Figur la ist der Glühstift 14 vereinzelt dargestellt, wobei schematisch angedeutet ist, dass über ein Schaltmittel 32 der Glühstift 14 mit der Spannung U beaufschlagbar ist. Figur la zeigt einen Längsschnitt durch die elektrisch leitfähige Keramikschicht. Bei geschlossenem Schaltmittel 32 fließt daher der Strom I über den Glühstift 14. Durch den Schichtaufbau des Glühstiftes 14 bildet die elektrisch leitfähige Keramik ein U-förmiges Element, das den Kern 30 - im Sinne der Stromflussrichtung des Stromes I - umgreift. Der Glühstift 14 umfasst einen Glühstiftkörper 34 der Länge 1, der im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist. Innerhalb des Kerzengehäuses 12 bildet der Glühstiftkörper 34 einen Ring- wulst 36 aus, der sich über die Dichtung 20 an dem Kerzengehäuse 12 abstützt. An dem dem Ringwulst 16 gegenüberliegenden Ende geht der Glühstiftkörper 34 in eine Glühstiftspitze 38 über, die eine Länge 1^ besitzt.
Durch eine derartige Formgestalt des Glühstiftes 14 ergeben sich insgesamt drei elektrisch leitfähige Ab- schnitte des Glühstiftes 14, nämlich ein erster Abschnitt 40 vom Ringwulst 36 bis zur Glühstiftspitze 38, ein zweiter Abschnitt 42 innerhalb der Glühstift- spitze 42 und ein dritter Abschnitt 44 von der Glühstiftspitze 42 zum Ringwulst 36 zurück. Das elektrisch leitfähige Keramikmaterial des Glühstiftes 14 besitzt einen bekannten spezifischen elektrischen Wi- derstand, so dass sich der Glühstift 14 in das in Figur lb gezeigte Ersatzschaltbild transformieren lässt . Hierbei ergibt sich eine Reihenschaltung der elektrischen Widerstände R4 des Abschnittes 40, R42 des Abschnittes 42 und R44 des Abschnittes 44. Ein Gesamtwiderstand R für den Glühstift 14 ergibt sich somit aus R = R40 + R42 + R 44 ■
Um beim bestimmungsgemäßen Einsatz der Glühstiftkerze 10 im Bereich der Glühstiftspitze 38 bei bekanntem spezifischen elektrischen Widerstand des Materials des Glühstiftes 14 innerhalb einer sehr kurzen Aufheizzeit die vorgesehene Glühtemperatur zu erreichen, beispielsweise 950 °C innerhalb von höchstens 2 s, ergibt sich für die Verhältnisse der einzelnen Wider- stände untereinander eine bestimmte Notwendigkeit. Hierbei muss der Anteil des Widerstandes R42 am Gesamtwiderstand R viel größer sein als der Anteil der Summe der Widerstände R40 + R44 am Gesamtwiderstand R. Ferner gilt, dass der Widerstand R30 des Kernes 30 sehr viel größer ist als der Widerstand R des Glühstiftes 14.
Dadurch, dass der Widerstand R42 viel größer ist als die Summe der Widerstände R40 + R44 ergibt sich bei konstanter Spannung U entsprechend dem elektrischen Widerstand R die Größe des Glühstromes I . Bei konstanter Spannung U und konstantem Strom I ist der Spannungsabfall über den Teilwiderständen R4o> R 2' R44 dort am größten, wo der größte elektrische Widerstand ist. Liegt dieser bei dem Widerstand R 2 ergibt sich dort der größte Spannungsabfall. Durch Definition der Grδßenverhältnisse des Widerstandes R42 einerseits zu der Summe der Widerstände R40 R 4 andererseits, kann bei entsprechend groß dimensioniertem Widerstand R42 dort der größte Spannungsabfall konzentriert werden. Da wiederum die abgege- bene Heizleistung direkt abhängig ist vom konstanten Strom und dem Spannungsabfall, wird somit erreicht, dass sich im Bereich der Glühstiftspitze 38 die größte Heizleistung ergibt.
Bekannt für den Widerstand R ist, dass dieser einerseits abhängig ist von der Länge 1 eines elektrischen Leiters und dem Querschnitt A des elektrischen Leiters sowie dessen spezifischen elektrischen Widerstand. Je kleiner die Querschnittsfläche A bei kon- stanter Länge 1 und gleichem spezifischen elektrischen Widerstand ist, je größer wird der Widerstand R. Unter Ausnutzung dieser Beziehung sind in den Figuren 2 bis 4 verschiedene Ausführungsbeispiele einer optimierten Gestaltung der Glühstiftspitze 38 ge- zeigt. Die optimierte Geometrie dient dem Ziel, bei gleichen spezifischen elektrischen Widerstandswerten des für den Glühstiftkörper 34 und die Glühstift- spitze 38 verwendeten elektrisch leitfähigen keramischen Materials im Bereich der Glühstiftspitze 38 einen hohen elektrischen Widerstand R42 zu konzentrieren. In den Figuren 2 bis 4 ist jeweils eine ver- größerte schematische Darstellung einer Glühstift- spitze 38 dargestellt.
Figur 2 zeigt, dass die Glühstiftspitze 38 aus einem ersten kegelstumpfförmigen Abschnitt 46 besteht, an dem sich ein halbkugelförmiger Abschnitt 48 anschließt. Der halbkugelförmige Abschnitt 48 besitzt einen Durchmesser d, der geringer ist als ein Durchmesser d]_ des Glühstiftkörpers 34. Über den kegel- stumpf örmigen Abschnitt 46 erfolgt eine Anpassung des Durchmessers d]_ an den Durchmesser d. Hierdurch ergibt sich über die Länge 1]_ der Glühstiftspitze 38 eine Verringerung des Querschnittes - gemäß der Darstellung senkrecht zur Papierebene betrachtet - vom Glühstiftkörper 34 zum halbkugelförmigen Abschnitt 48. Durch Wahl des Durchmessers d des halbkugelförmigen Abschnittes 48 kann somit der geringste Querschnitt A des elektrisch leitfähigen Abschnittes 42 der Glühstiftspitze 38 bestimmt werden. Dieser er- gibt sich im Übergangsbereich zwischen dem kegelstumpfförmigen Abschnitt 46 und dem halbkugelförmigen Abschnitt 48. Bei bekannter Spannung U und bekanntem spezifischen elektrischen Widerstand des verwendeten Materials kann somit über Wahl des Durchmessers d des halbkugelförmigen Abschnittes 48 und Wahl der Länge l der Widerstand R42 der Glühstiftspitze 38 optimiert werden.
Bei dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel geht der Glühstiftkörper 34 über einen ersten kegelstumpf- förmigen Abschnitt 50 in einen zweiten kegeistumpf- förmigen Abschnitt 52 über. Der Eingangsdurchmesser des kegelstumpfförmigen Abschnittes 50 entspricht dem Durchmesser d^ des Glühstiftkörpers 34. Der Ausgangsdurchmesser d2 des kegelstumpfförmigen Abschnittes 50 entspricht dem Eingangsdurchmesser des kegelstumpf- förmigen Abschnittes 52, der sich bis auf den Durchmesser d verjüngt. Durch Wahl der Durchmesserverhältnisse d und d2 zum Durchmesser d]_ lässt sich eine Einstellung eines Querschnittes A des Leitungs- abschnittes 42 erzielen. Je geringer die Durchmesser d beziehungsweise d2 gewählt werden, um so geringer wird die Querschnittsfläche A des Leitungsabschnittes 42, und hieraus folgt, über die Wahl der Durchmesser d beziehungsweise d2 und der Länge lj_ lässt sich der Widerstand R 2 der Glühstiftspitze 38 optimieren.
Durch die Verringerung der Schichtdicke dj?_ des Abschnitts 57 ist eine anschließende Korrektur des Widerstandes in gewissen Grenzen möglich.
Figur 4 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungs- variante, bei der der kegelstumpfförmige Abschnitt 52 mit einer Fase 54 versehen wurde. Hierdurch ergibt sich an der Glühstiftspitze 38 ein weiterer kegelstumpfförmiger Abschnitt 56, der von dem Eingangs- durchmesser d4 auf den Durchmesser d3 übergeht. Entsprechend einem Winkel der Fase 54 zu einer Längsachse des Glühstiftes 14 kann das Verhältnis der Durchmesser d3 beziehungsweise d4 eingestellt werden. Je größer dieser Winkel α ist, um so geringer wird die Querschnittsfläche A des Leitungsabschnittes 42 im Bereich des kegelstumpfförmigen Abschnittes 56. Durch Verringerung einer Schichtdicke d^ des Ab- Schnitts 56 ist anschließend eine Korrektur des Widerstandes in gewissen Grenzen möglich. Entsprechend den bekannten Beziehungen ergibt sich hierdurch eine Erhöhung des Widerstandes R 2.
Anhand der Ausführungsbeispiele wird ohne weiteres deutlich, dass durch einfache geometrische Gestaltungen ein Querschnitt A des Leitungsabschnittes 42 und somit eine Erhöhung des Widerstandes R42 erzielbar ist. Hierdurch lassen sich sehr kleine Aufheizzeiten an der Glühstiftkerze 38 erreichen. Entsprechend dem spezifischen elektrischen Widerstand des eingesetzten Materials und dem Temperaturkoeffizienten des Materials kann durch Optimierung des Querschnittes A, in Verbindung mit der Länge 11; und somit des Widerstandes R42 die maximale Glühtemperatur des Glühstiftes 14, insbesondere an der Glühstiftspitze 38, eingestellt werden. Wird als Material für den Gluhstift 34 eine Keramik mit einem positiven Temperatur- koeffizienten eingesetzt, das heißt, mit zunehmender
Temperatur steigt der Widerstand R an, lässt sich eine selbstregelnde Glühstifttemperatur durch Abnahme des Glühstromes I bei steigendem Widerstand R erzielen.
Die vorgeschlagenen Geometrien der Glühstifte 14 lassen sich in einfacher Weise herstellen. Die Glühstifte 14 werden bekannterweise aus einem "grün" vorliegenden Keramikmaterial geformt und anschließend gesintert. Eine Herstellung der keramischen Glühstifte in Spritzgußtechnik ist ebenfalls denkbar. Bei gesinterten Glühstiften können während der Formgebung durch entsprechende Formwerkzeuge die kegelstumpf- förmigen Abschnitte 46, 50 und 52 beziehungsweise der halbkugelförmige Abschnitt 48 erzeugt werden. Insbesondere bei dem in Figur 4 gezeigten Ausführungs- beispiel kann durch nachfolgende Reduzierung der Schichtdicke d^ eine definierte Einstellung des Widerstandes R42 der Glühstiftspitze 38 erfolgen. So lassen sich beispielsweise Fertigungstoleranzen des Glühstiftes 14 ausgleichen, die beispielsweise durch ein Offset des Kernes 30 zur Längsachse des Glühstiftes 14 oder bei Abweichung im spezifischen elektrischen Widerstand entstehen können. Dieser Vorgang kann bei der Glühstiftherstellung automatisiert werden. Es erfolgt eine Messung des Widerstandes bei gleichzeitiger Schleifbearbeitung. Hierdurch wird die Schichtdicke d^ reduziert, so dass sich der Widerstand erhöht. Beim Erreichen des Sollwiderstands wird die Schleifbearbeitung eingestellt .
Fertigungsbedingt können die einzelnen Abschnitte des
Glühstiftes 14 über Radien R^ ineinanderübergehen. Diese Radien R3 haben jedoch nur vernachlässigbar kleine Auswirkungen auf einen einzustellenden Querschnitt A und somit einzustellenden Widerstand R42 der Glühstiftspitze 38.
Neben dem Starten einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine kann die erfindungsgemäße Glühstiftkerze beispielsweise auch zum Zünden eines ther- mischen Verbrennungsvorgangs, beispielsweise bei Gasthermen, eingesetzt werden. Im Sinne der Erfindung ist auch, wenn zusätzlich zu den beschriebenen Möglichkeiten der Beeinflussung des Widerstandes die Glühstiftspitze 38 aus einem Material mit anderem spezifischen elektrischen Widerstand als die übrigen Bereiche des Glühstiftes 14 besteht .

Claims

Patentansprüche
1. Glühstiftkerze zum Zünden eines thermischen Verbrennungsvorgangs, insbesondere zum Starten einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine, mit einem dichtend in einer Wandung eines Verbrennungsraurnes anordbaren Gehäuse, welches einen in den Verbrennungsraum ragenden keramischen Glühstift aufnimmt, wobei der Glühstift einen mit einer Spannungsquelle verbindbaren, einen elektrischen Widerstand aufwei- senden Heizleiter bildet, wobei ein elektrisch leitfahiger Querschnitt des Heizleiters im Bereich einer Glühstiftspitze geringer ist als ein elektrisch leitfähiger Querschnitt im Bereich eines Glühstiftkörpers, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühstift- spitze (38) wenigstens einen kegelstumpfförmigen Abschnitt (46, 50, 52) umfasst.
2. Glühstiftkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühstiftspitze (38) einen halb- kugelförmigen Abschnitt (48) umfasst, dessen Durchmesser (d) geringer ist als ein Durchmesser (d^) des Glühstiftkörpers (34) .
3. Glühstiftkerze nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die Festlegung eines Verhältnisses des Durchmessers (d) zu (di) in Verbindung mit der Länge (l ) der elektrisch leitfähige Querschnitt (A) einstellbar ist.
4. Glühstiftkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gluhstift- spitze (38) zwei kegelstumpfförmige Abschnitte (50, 52) umfasst, wobei ein Ausgangsdurchmesser des ersten Abschnittes (50) dem Eingangsdurchmesser des zweiten Abschnittes (52) entspricht.
5. Glühstiftkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Ξnd- durchmesser (d) aufweisender kegelstumpfförmiger Abschnitt (52) eine Fase (54) besitzt.
6. Glühstiftkerze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch Wahl eines Winkels (α) der Fase (54) zu einer Längsachse des Glühstiftes (14) der elektrisch leitfähige Querschnitt (A) einstellbar ist.
7. Glühstiftkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Wahl einer Schichtdicke (d^) des den Enddurchmesser (d) aufweisenden kegelstumpfförmigen Abschnitts (52, 56) der elektrisch leitfähige Querschnitt (A) einstellbar ist .
8. Glühstiftkerze nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Glühstift
(14) im Bereich seiner Glühstiftspitze (38) aus einem
Material mit einem anderen spezifischen elektrischen Widerstand besteht als im Bereich seines Glühstift- körpers (34) .
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10155230C5 (de) * 2001-11-09 2006-07-13 Robert Bosch Gmbh Stiftheizer in einer Glühstiftkerze und Glühstiftkerze
US7533435B2 (en) 2003-05-14 2009-05-19 Karcher North America, Inc. Floor treatment apparatus
FR2884298B1 (fr) 2005-04-12 2007-08-10 Siemens Vdo Automotive Sas Bougie de prechauffage a capteur de pression integre
US20070119153A1 (en) * 2005-11-29 2007-05-31 Pierz Patrick M Superheated urea injection for aftertreatment applications
WO2008105327A1 (ja) * 2007-02-22 2008-09-04 Kyocera Corporation セラミックヒータ、このセラミックヒータを用いたグロープラグ及びセラミックヒータの製造方法
US10082293B2 (en) * 2011-04-19 2018-09-25 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Ceramic heater and manufacturing method thereof
US8978190B2 (en) 2011-06-28 2015-03-17 Karcher North America, Inc. Removable pad for interconnection to a high-speed driver system
US9097734B2 (en) 2012-01-04 2015-08-04 Amphenol Thermometrics, Inc. Ceramic heating device
USD693529S1 (en) 2012-09-10 2013-11-12 Karcher North America, Inc. Floor cleaning device
FR3043460B1 (fr) * 2015-11-05 2019-01-25 Continental Automotive France Embout anti-resonnance de cavitation et anti-suie pour capteur de pression d'un moteur a combustion interne

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61225517A (ja) 1985-03-29 1986-10-07 Ngk Spark Plug Co Ltd セラミツクグロ−プラグ
EP0438097A1 (de) * 1990-01-16 1991-07-24 B 80 S.r.l. Glühstiftkerze für Dieselmotoren, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit reduziertem Durchmesser des geschlossenen Glührohrendes
DE19506950A1 (de) 1995-02-28 1996-08-29 Bosch Gmbh Robert Glühstiftkerze für Dieselmotoren

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5862427A (ja) * 1981-10-07 1983-04-13 Toyota Motor Corp グロ−プラグ
US4475029A (en) * 1982-03-02 1984-10-02 Nippondenso Co., Ltd. Ceramic heater
JPH0789589B2 (ja) * 1983-12-16 1995-09-27 日本電装株式会社 グロープラグ型発電装置
JPS62731A (ja) * 1985-06-27 1987-01-06 Jidosha Kiki Co Ltd デイ−ゼルエンジン用グロ−プラグ
JPS62148869U (de) * 1986-03-11 1987-09-19
JPH0311575Y2 (de) * 1986-04-11 1991-03-20
DE3802233A1 (de) * 1987-01-22 1988-08-04 Jidosha Kiki Co Gluehkerze fuer einen dieselmotor
JPS63297924A (ja) * 1987-05-29 1988-12-05 Jidosha Kiki Co Ltd デイ−ゼルエンジン用グロ−プラグ
US5304778A (en) * 1992-11-23 1994-04-19 Electrofuel Manufacturing Co. Glow plug with improved composite sintered silicon nitride ceramic heater
US5993722A (en) * 1997-06-25 1999-11-30 Le-Mark International Ltd. Method for making ceramic heater having reduced internal stress
DE19852785A1 (de) * 1998-09-28 2000-03-30 Bosch Gmbh Robert Keramische Glühstiftkerze
US6184497B1 (en) * 1999-06-16 2001-02-06 Le-Mark International Ltd. Multi-layer ceramic heater element and method of making same
US6727473B2 (en) * 2001-03-09 2004-04-27 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Ceramic heater device and method for manufacturing the device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61225517A (ja) 1985-03-29 1986-10-07 Ngk Spark Plug Co Ltd セラミツクグロ−プラグ
EP0438097A1 (de) * 1990-01-16 1991-07-24 B 80 S.r.l. Glühstiftkerze für Dieselmotoren, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit reduziertem Durchmesser des geschlossenen Glührohrendes
DE19506950A1 (de) 1995-02-28 1996-08-29 Bosch Gmbh Robert Glühstiftkerze für Dieselmotoren

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 011, no. 067 (M - 566) 28 February 1987 (1987-02-28) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 11, no. 067 (M - 566)

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Publication number Publication date
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