CN107429917A - 具有点火棒的点火塞以及燃烧发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有点火棒（10）的、用于布置在燃烧发动机的燃烧室中的点火塞，包括预热管（5）、布置在所述预热管（5）的内部的中心电极（3）和布置在所述预热管（5）的内部的加热材料（6）。在此，在所述中心电极（3）的表面的第一部分上涂覆了绝缘层（7），该绝缘层构造为实心的。本发明也涉及一种燃烧发动机，该燃烧发动机包括至少一个具有点火棒（10）的按本发明的点火塞。

Description

具有点火棒的点火塞以及燃烧发动机

技术领域

本发明涉及一种具有点火棒的用于布置在燃烧发动机的燃烧室中的点火塞，所述点火棒包括预热管、布置在所述预热管的内部的中心电极和布置在所述预热管的内部的加热材料。此外，本发明涉及一种燃烧发动机，该燃烧发动机包括按本发明的点火塞。

背景技术

所熟知的、用于机动车的燃烧发动机、尤其是柴油马达通常具有点火塞，所述点火塞分别伸入到燃烧发动机的燃烧室中。点火塞的任务是，在起动所述燃烧发动机之前如此对所述燃烧发动机的燃烧室进行加热，从而点燃并且清洁地燃烧被喷射到所述燃烧室中的燃料、尤其是柴油。

所述点火塞构造为差不多圆柱状并且具有外螺纹，借助于所述外螺纹所述点火塞被旋入到所述燃烧发动机中的钻孔中，该钻孔具有相应的内螺纹。在起动所述燃烧发动机之前将电压施加到所述点火塞上，随后电流流过所述点火塞。所提到的电流而后引起对于所述点火塞的伸入到所述燃烧发动机的燃烧室中的部分的加热。通过对于所述点火塞的加热，也对所述燃烧室进行加热。

从文献DE 10 2006 040 245 A1中公开了所述类型的点火塞，所述点火塞用于布置在所述类型的燃烧发动机的燃烧室中。所述点火塞在此包括加热管、布置在所述加热管的内部的中心电极以及布置在所述加热管的内部的加热材料。所述加热材料在此构造为陶瓷的并且导电的。在施加电压时，电流流经所述中心电极、流经所述加热材料并且流经所述加热管。在此对所述加热材料进行加热。在此将热给出到所述加热管上，由此对所述燃烧发动机的燃烧室进行加热。

一种用于内燃机的预热塞也从文献EP 1 162 407 B1中得到了公开。所述预热塞在此包括预热管、布置在所述预热管的内部的中心电极和布置在所述预热管的内部的加热材料。在所述预热管的内部的侧面上设置了电绝缘的层。所述作为可导电的粉末来构造的加热材料尽可能地布置在由所述电绝缘的层构成的空腔中。所述加热材料在此从所提到的空腔出来一直伸至所述预热管的端部区域处。

在文献DE 26 37 464 A1中也公开了一种用于内燃机的预热塞。所述预热塞在此包括预热套筒、布置在所述预热套筒的内部的点火棒和布置在所述预热套筒的内部的加热元件。所述加热元件在此构造为可导电的粉末并且尤其是包括碳化硅（SiC）以及另一种可导电的粉末。

此外，通过使用知道了点火塞，所述点火塞具有作为加热材料的加热螺旋部。所述加热螺旋部在此由金属的合金制成。

由于尤其在机动车领域内关于燃烧发动机的燃料消耗以及在此产生的有害物质排放的方面的将越来越严格的法规，燃烧控制机构以及另外的所属的构件、尤其是点火塞的进一步开发方案是必要的。尤其值得追求的是，在较短的时间里达到对于所述燃烧发动机的燃烧室的足够的加热。

发明内容

提出一种具有点火棒的用于布置在燃烧发动机的燃烧室中的点火塞，其中所述点火棒包括预热管、布置在所述预热管的内部的中心电极以及布置在所述预热管的内部的加热材料。

按照本发明，在此在所述中心电极的表面的第一部分上涂覆了绝缘层，该绝缘层构造为实心的。在此将由连续的固体构成的层称为实心。特别地，所述按本发明涂覆的绝缘层因此不是松散的粉末。

所述绝缘层优选是耐热的、尤其是基于Al₂O₃或者MgO的陶瓷层。所述陶瓷层比如能够制成，方法是：将陶瓷泥（Keramikschlicker）卷到所述中心电极的表面的第一部分上并且随后对其进行干燥并且必要时脱粘（entbindern）。同样，能够考虑用陶瓷纸来对所述中心电极的表面的第一部分浸涂和缠绕。也能够将预烧结的陶瓷管搁置到所述中心电极上。

也能够考虑，将所述绝缘层构造为耐高温变化的、可延展的SiO₂涂层。在所述SiO₂涂层的内部能够设置陶瓷颗粒。

所述绝缘层尤其能够用预烧结的方式来设有少许的烧结桥（Sinterbrücken）、用烧结的方式来设有敞开的孔并且也能够构造为紧密地烧结的小管。

优选所述中心电极的表面的第二部分不含所述绝缘层。由此，电流能够有针对性通过所述中心电极的表面的第二部分流往所述加热材料。

优选地，在此所述中心电极构造为至少差不多柱状、比如构造为圆柱状，并且所述中心电极的端面不含所述绝缘层。

优选地，所述预热管构造为至少差不多空心柱状，并且所述加热材料布置在所述中心电极的端面与所述预热管的底部之间。由此，电流能够通过所述中心电极的端面流动并且通过所述加热材料流往所述预热管的底部。

所述加热材料有利地是可导电的粉末。所述可导电的粉末在此能够是由具有较高的电阻的材料与具有较低的电阻的材料构成的混合物。所述具有较高的电阻的材料比如能够是绝缘体或者半导体。

所述有传导能力的粉末比如能够具有FeCrAl合金、NiCr合金、难熔的金属和/或可导电的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物以及硅化物。例如在这里要提到WC、TiC、ZrC、TiN、ZrN、ZrB₂、MoSi₂、Cr₂O₃。也能够使用所提到的材料与氧化铁的混合物。

同样能够考虑，使用粉末形式的有传导能力的碳变体、比如是有传导能力炭黑的形式的碳黑或者石墨。优选在此在所述预热管的内部的、也就是朝向中心电极的表面上涂覆了扩散阻挡部，所述扩散阻挡部禁止所述预热管的渗碳。作为替代方案，所述预热管能够由不与碳起反应的材料制成。

所述作为可导电的粉末来构造的加热材料比如作为填料或者作为未烧结的粉末压制品被设置在所述预热管中。将所述可导电的粉末压缩到所期望的厚度可以通过所述预热管的直径的减小以及所述预热管的体积的随之而来的减小来实施。所述预热管的直径的这样的减小比如能够通过旋转锻造来进行。

所述中心电极在此如已经提到的那样优选构造为至少差不多柱状、比如圆柱状，并且所述绝缘层被涂覆在所述中心电极的侧面上。由此而后所述绝缘层具有至少差不多空心柱状的外形。

所述绝缘层在此优选与所述预热管隔开地布置，这意味着，所述绝缘层和所述预热管彼此不接触。所述绝缘层因而构造得较薄，从而在所述绝缘层与所述预热管之间留有间隔。

在所述绝缘层与所述预热管之间有利地设置了填充材料。所述有利地以粉末形式存在的填充材料在此用于将所述中心电极固定并且定位在所述预热管的内部。

所述填充材料能够构造为可导电的粉末。尤其是所述填充材料能够由和所述加热材料相同的材料构成。在这种情况下，在所述预热管的内部仅仅一种粉末、或者粉末混合物是必不可少的并且被设置，由此所述点火塞的制造有利地得到了简化。

所述填充材料也能够构造为电绝缘的粉末。所述填充材料由此附加于所述绝缘层将所述中心电极的表面的第一部分与所述预热管绝缘。所述电绝缘的粉末尤其比比较昂贵的可导电的粉末更便宜。

此外，提出一种燃烧发动机，该燃烧发动机包括至少一个按本发明的具有点火棒的点火塞。

所述绝缘层防止不受控制的从所述中心电极至所述预热管的通过电流。电流仅仅从所述中心电极的表面的、不含所述绝缘层的部分流往所述预热管。由此，有针对性地仅仅对所述点火棒的一个区域、优选是其尖部进行加热。

相对于线状的加热螺旋部，作为有传导能力的粉末来构造的加热材料具有以下优点：能够使用具有较高的熔点的、但是比较难以能够被加工和被改造的材料。在作为有传导能力的粉末来构造的加热材料中加热速度也能够比在加热螺旋部中更快，因为能够使用具有更高的耐热性的材料。

通过将不同的材料混合成所述有传导能力的粉末，其中所述材料分别具有其单位电阻的不同的温度系数，能够制造具有所期望的温度特性的加热材料。尤其能够制造具有PTC特性、NTC特性、不过也具有不取决于温度的电阻的加热材料。所述电阻的不取决于温度的特性在此首先取决于混合比并且取决于颗粒尺寸分布。

通过将所述绝缘层直接涂覆到所述中心电极上，所述绝缘层与所述预热管隔开地布置。由此，通过所述旋转锻造能够减小所述预热管的直径，而在此没有损害所述绝缘层。所述旋转锻造用于减小所述预热管的直径并且由此减小其体积，所述旋转锻造比如用于将所述作为可导电的粉末来构造的加热材料或者所述作为电绝缘的粉末来构造的填充材料压缩到所期望的厚度上。

附图说明

本发明的实施方式借助于附图和以下说明进行详细解释。附图中：

图1示出了点火塞的点火棒的伸入到燃烧室中的部分的纵剖面并且

图2示出了来自图1的点火塞的点火棒的端部区域的放大的图示。

具体实施方式

在图1中示出了点火棒10的纵剖面。所述点火棒10被压入到设有外螺纹的这里没有示出的金属的壳体中并且与这个壳体一起形成点火塞。所述点火棒10伸入到在这里没有示出的燃烧发动机的燃烧室中。所述燃烧发动机比如是柴油马达。所述点火塞在此以所熟知的方式包括一个具有外螺纹的壳体，所述外螺纹与所述点火棒10相连接，并且借助于所述外螺纹所述点火塞被旋入到未示出的燃烧发动机的气缸头中的钻孔中。所述燃烧发动机的气缸头中的钻孔为此具有相应的内螺纹。所述燃烧发动机的气缸头由金属制成并且由此可导电。所述点火塞的外螺纹也由金属制成并且由此可导电。

所述点火棒10包括连接螺栓1，该连接螺栓可导电并且该连接螺栓用于施加电压。所述连接螺栓1与中心电极3进行了电连接，所述中心电极离开所述连接螺栓1伸入到所述燃烧发动机的燃烧室中。所述中心电极3也可导电。

此外，所述点火棒10包括预热管5，该预热管围绕着所述中心电极3差不多同中心地布置，并且该预热管同样伸入到所述燃烧发动机的燃烧室中。所述预热管5也可导电。所述预热管5与所述点火塞的外螺纹机械地并且电地连接。在所述预热管5与所述连接螺栓1之间设置了加热体密封件2。

在图2中放大地示出了所述点火棒10的端部区域。图2在此示出了所述点火棒10的背向所述连接螺栓1的端部区域，其具有所述中心电极3的端面13以及具有所述预热管5的底部15。

所述中心电极3构造为差不多柱形、在此是圆柱形。所述中心电极3具有端面13，该端面背向所述连接螺栓1。所述中心电极3的侧面17被绝缘层7所包围。所述绝缘层7在此是实心的陶瓷层，该实心的陶瓷层被涂覆到所述中心电极3的侧面17上。但是，也能够考虑所述绝缘层7的其它设计方案。

所述预热管5差不多构造为空心柱状。所述预热管5在其背向所述加热体密封件2的一侧上具有底部15。所述预热管5差不多盆状地包围着所述中心电极3以及被涂覆在所述中心电极上的绝缘层7。

所述中心电极3的端面13离开所述预热管5的底部15以间隔a来布置。所述中心电极3的端面13的、相对于所述预热管5的侧面的区域的侧向的间隔也大约相当于所提到的间隔a。由此所述中心电极3的未被绝缘的部分的、相对于所述预热管5的内表面的间隔a差不多朝每个方向都是恒定的。由此，在从所述中心电极3至所述预热管5通过电流时产生至少差不多均匀的电流密度分布。

在处于所述预热管5与所述中心电极3之间的自由空间中布置了加热材料6。所述加热材料6在此处于所述预热管5的底部15与所述中心电极3的端面13之间的区域中。在此，所述加热材料6也沿着所述绝缘层7从所述预热管5的底部15以及从所述中心电极3的端面13延伸出去。紧挨着所述加热材料6，在所述处于中心电极3与预热管5之间存在的自由空间中布置了填充材料4。所述填充材料4在此在所提到的、在绝缘层7与预热管5之间的自由空间中一直差不多延伸至加热体密封件2。

所述加热材料6构造为可导电的粉末。所述加热材料6包括由具有较高的电阻的粉末以及具有较低的电阻的粉末构成的混合物。所述加热材料6由此具有取决于所述更高阻抗的和低阻抗的粉末的混合比和颗粒尺寸分布的精确地定义的电阻。

为了也就是在起动所述燃烧发动机之前运行所述点火塞，将电压施加到所述点火棒10上。尤其在此将所述电压施加在所述点火棒10的连接螺栓1与所述燃烧发动机的金属的气缸头之间。

通过所提到的电压的施加，电流通过所述连接螺栓1流往所述中心电极3。电流从所述中心电极3继续通过所述加热材料6流往所述预热管5。电流从所述预热管5继续通过所述点火塞的外螺纹流往所述燃烧发动机的气缸头。

所述连接螺栓1、所述中心电极3、所述预热管5以及所述燃烧发动机的金属的气缸头如已经提到的那样可导电并且分别具有较低的电阻。所述加热材料6虽然同样可导电，但是具有更高的电阻。由此尤其在所述加热材料6上产生电压降。由此由流动的电流将功率给出到所述加热材料6上，所述加热材料由此而被加热。所述加热材料6在此将热给出到所述预热管5的底部15上以及给出到侧面的一部分上。由此，所述预热管5变热并且由此对所述燃烧发动机的燃烧室进行加热。

所述被涂覆到中心电极3的侧面17上的绝缘层7防止不受控制的从所述中心电极3至所述预热管5的通过电流。所提到的电流仅仅在所述中心电极3的端面13的区域中流往所述预热管5的底部15以及流往所述预热管5的处于相邻的侧面的区域。所述电流由此仅仅局部地在所述中心电极3的端面13的区域中流动。

本发明不局限于所描述的实施例和在其中强调的方面。更确切地说，在通过权利要求所说明的范围之内大量的处于专业的处理的范围之内的改动方案是可行的。

Claims (10)

1.具有点火棒（10）的、用于布置在燃烧发动机的燃烧室中的点火塞，包括：

-预热管（5）,

-布置在所述预热管（5）的内部的中心电极（3）和布置在所述预热管（5）的内部的加热材料（6）,

其特征在于，

在所述中心电极（3）的表面的第一部分上涂覆了绝缘层（7），所述绝缘层构造为实心的。

2.按权利要求1所述的具有点火棒（10）的点火塞，其特征在于，

所述中心电极（3）的表面的第二部分不含所述绝缘层（7）。

3.按前述权利要求中任一项所述的具有点火棒（10）的点火塞，其特征在于，

所述中心电极（3）构造为至少差不多柱状，并且所述中心电极（3）的端面（13）不含所述绝缘层（7）。

4.按权利要求3所述的具有点火棒（10）的点火塞，其特征在于，

所述预热管（5）构造为至少差不多空心柱状，并且所述加热材料（6）布置在所述中心电极（3）的端面（13）与所述预热管（5）的底部（15）之间。

5.按前述权利要求中任一项所述的具有点火棒（10）的点火塞，其特征在于，

所述加热材料（6）是可导电的粉末。

6.按前述权利要求中任一项所述的具有点火棒（10）的点火塞，其特征在于，

所述中心电极（3）构造为至少差不多柱状，并且所述绝缘层（7）被涂覆在所述中心电极（3）的侧面（17）上。

7.按前述权利要求中任一项所述的具有点火棒（10）的点火塞，其特征在于，

所述绝缘层（7）与所述预热管（5）隔开地布置。

8.按前述权利要求中任一项所述的具有点火棒（10）的点火塞，其特征在于，

在所述绝缘层（7）与所述预热管（5）之间设置了填充材料（4）。

9.按权利要求8所述的具有点火棒（10）的点火塞，其特征在于，

所述填充材料（4）是电绝缘的粉末。

10.燃烧发动机，包括至少一个按前述权利要求中任一项所述的具有点火棒（10）的点火塞。