DE102006040246A1

DE102006040246A1 - Glühstiftkerze

Info

Publication number: DE102006040246A1
Application number: DE200610040246
Authority: DE
Inventors: Rainer Moritz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-08-28
Filing date: 2006-08-28
Publication date: 2008-03-06

Abstract

Eine Glühstiftkerze (1) dient zur Anordnung in einer Brennkammer einer Brennkraftmaschine. Die Glühstiftkerze (1) umfasst einen stabförmigen, keramischen Heizkörper (2) mit einem Heizelement (21). Dabei ist das Heizelement (21) an einer Längsseite (23) des Heizkörpers (2) angeordnet, die von einem auf den Heizkörper (2) gerichteten Brennstoffstrahl abgewandt ist, um eine vorteilhafte Aufheizung eines Gemisches aus Brennstoff und Luft zu erzielen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Glühstiftkerze zur Anordnung in einer Kammer einer Brennkraftmaschine. Speziell betrifft die Erfindung eine Glühstiftkerze zur Anordnung in einer Brennkammer einer luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschine.
Aus der DE 100 30 924 A1 ist eine Glühstiftkerze mit einem stabförmigen Heizkörper bekannt, der eine erste stromführende Schicht, eine zweite stromführende Schicht und eine Isolationsschicht aufweist, die die erste stromführende Schicht und die zweite stromführende Schicht trennt. Am brennraumseitigen Ende des Heizelements sind die beiden stromführenden Schichten durch einen Leitschichtsteg verbunden. Beim Betrieb der bekannten Glühstiftkerze heizt sich der stabförmige Heizkörper am Leitschichtsteg auf.
Die aus der DE 100 30 924 A1 bekannte Glühstiftkerze kann beispielsweise so in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine eingesetzt sein, dass ein Brennstoffstrahl in einem gewissen Abstand zu dem stabförmigen Heizelement an dem Leitschichtsteg vorbei gespritzt wird. An dem Rand des Einspritzstrahls kann durch Verwirbeln der beschleunigten Luft ein Gemisch aus Brennstoff und Luft entstehen. Dieses Gemisch wird dann im Bereich des Leitschichtstegs von der Glühstiftkerze erhitzt, wodurch ein Zünden des Gemisches ermöglicht wird.
Die aus der DE 100 30 924 A1 bekannte Glühstiftkerze hat den Nachteil, dass eine Erhitzung des Gemisches aus Brennstoff und Luft nur in einem relativ kleinen Randbereich des Einspritzstrahls erreicht wird. Ferner kann der Einspritzstrahl im Hinblick auf seine Toleranzlage auch variieren, so dass ein Abstand des Leitschichtstegs von dem äußeren Randbereich des Einspritzstrahls bei gewissen Betriebszuständen auch relativ groß sein kann, wodurch die Wirkung der Glühstiftkerze reduziert ist.
Offenbarung der Erfindung
Vorteilhafte Wirkungen
Die erfindungsgemäße Glühstiftkerze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass ein verbessertes Aufheizverhalten ermöglicht ist. Speziell wird die Aufheizung einer größeren Menge eines Gemisches aus Brennstoff und Luft ermöglicht, so dass ein Verbrennungsvorgang der Brennkraftmaschine, insbesondere in einer Startphase, verbessert ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Glühstiftkerze möglich.
In vorteilhafter Weise ist die Glühstiftkerze so in einer Brennkammer der Brennkraftmaschine angeordnet, dass ein Sprühkegel eines eingespritzten Brennstoffstrahls, der in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand auch variieren kann, zumindest abschnittsweise auf den stabförmigen keramischen Heizkörper auftritt. Die Längsseite des Heizkörpers, an der die Glühzone vorgesehen ist, liegt dabei in einem Sprühschatten des Brennstoffstrahls, der von dem Profil des Heizkörpers im Bereich der Glühzone geschaffen ist. Somit ist die Glühzone nicht optimal zum Brennstoffstrahl positioniert. Durch Verwirbelungen bildet sich aus einer Sicht in Richtung des Brennstoffstrahls hinter dem stabförmigen, keramischen Heizkörper ein Gemisch aus Brennstoff und Luft im Bereich der Glühzone. Dieses Gemisch wird durch die Aufheizung des keramischen Heizelements an der Glühzone erhitzt, so dass ein Zünden des Gemisches ermöglicht wird. Da die Glühzone in dem durch das Profil des Heizkörpers geschaffenen Sprühschatten liegt, ist ein direktes Auftreffen von Brennstoff auf den stabförmigen Heizkörper im Bereich der Glühzone minimiert, so dass eine unerwünschte Abkühlung der Glühzone durch auftreffenden Brennstoff und Korrosion des Heizkörpers verhindert werden.
In vorteilhafter Weise ist die Glühzone elliptisch oder kreisringförmig ausgestaltet. Dadurch ist eine gezielte Aufheizung des Gemisches aus Brennstoff und Luft im Bereich des Sprühschattens möglich, so dass die der Glühstiftkerze zugeführte Energie vorteilhaft ausgenutzt wird.
Vorteilhaft ist es, dass der keramische Heizkörper eine erste stromführende Schicht, eine zweite stromführende Schicht und eine elektrisch isolierende Isolationsschicht aufweist, die die beiden stromführenden Schichten voneinander trennt. Das Heizelement kann dabei eine Brücke bilden, die die erste stromführende Schicht mit der zweiten stromführenden Schicht verbindet. Es können jedoch auch mehrere Heizelemente vorgesehen sein, zwischen denen elektrisch leitende Keramikelemente vorgesehen sind, so dass die beiden stromführenden Schichten über die zumindest teilweise parallel und/oder zumindest teilweise in Reihe geschalteten Heizelemente und Keramikelemente miteinander verbunden sind. Dabei kann die Isolationsschicht im Bereich der Glühzonen jeweils an eine Längsseite des Heizkörpers geführt sein, so dass die Isolationsschicht an jeder Glühzone einen zur Längsseite des Heizkörpers hin verringerten Abstand aufweist, um die Heizelemente auszubilden. Dabei können sich beispielsweise ein Heizelement, das in einem durch das Profil des Heizkörpers geschaffenen Sprühschatten liegt, und ein weiteres Heizelement gegenüber liegen, wobei das weitere Heizelement außerhalb eines möglichen Sprühkegels eines einzuspritzenden Brennstoffstrahls an dem Heizkörper angeordnet ist. Dadurch kann die zur Aufheizung dienende Glühfläche, die sich aus der Summe der Glühflächen der einzelnen Glühzonen ergibt, in vorteilhafter Weise vergrößert werden, wobei die Heizwirkung der Glühstiftkerze optimiert ist. Um ein schnelleres Aufheizen des im Sprühschatten liegenden Heizelements zu erreichen, ist der Widerstand des Heizelements vorzugsweise größer als ein Widerstand des weiteren Heizelements gewählt, wobei ein Faktor x von etwa 2,0 bis etwa 3,0 besonders vorteilhaft ist. Dadurch wird ein schnelles Vor- und Startglühen ermöglicht, da die Glühzone des ersten Heizelements rasch auf eine gewünschte Betriebstemperatur gebracht wird.
In vorteilhafter Weise ist der stabförmige Heizkörper in der Kammer der Brennkraftmaschine positionierbar, um die durch das Heizelement gebildete Glühzone auf einer einem Einspritzventil oder dergleichen abgewandten Seite anzuordnen, so dass die Glühzone in etwa mittig in dem durch das Profil des stabförmigen Heizkörpers geschaffenen Sprühschatten liegt. Beispielsweise kann der stabförmige Heizkörper in einem Gehäuse der Glühstiftkerze drehbar gelagert sein. Hierzu kann beispielsweise eine im demontierten Zustand der Glühstiftkerze lösbare Verbindung vorgesehen sein, die ein Einstellen der Position des stabförmigen Heizkörpers vor der Montage der Glühstiftkerze ermöglicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Glühstiftkerze in einer schematischen Schnittdarstellung;
2 den in 1 mit I bezeichneten Ausschnitt der Glühstiftkerze gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aus der mit II bezeichneten Blickrichtung und
3 den in 1 mit I bezeichneten Ausschnitt einer Glühstiftkerze gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer keramischen Glühstiftkerze 1 in einer axialen Schnittdarstellung. Die Glühstiftkerze 1 kann insbesondere als Glühstiftkerze 1 für eine luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschine dienen. Die Glühstiftkerze 1 weist einen stabförmigen, keramischen Heizkörper 2 auf. Die Glühstiftkerze 1 eignet sich besonders für Motoren mit Direkteinspritzung, wobei der Heizkörper 2 in eine Brennkammer des Motors ragt. Die erfindungsgemäße Glühstiftkerze 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
Die Glühstiftkerze 1 weist ein metallisches Gehäuse 3 auf, wobei der Heizkörper 2 teilweise in einer konzentrischen Durchgangsbohrung des Gehäuses 3 angeordnet ist und teilweise aus dem Gehäuse 3 ragt. Der Heizkörper 2 umfasst eine erste stromführende Schicht 4, eine zweite stromführende Schicht 5 und eine elektrisch isolierende Isolationsschicht 6, die abschnittsweise zwischen der ersten stromführenden Schicht 4 und der zweiten stromführenden Schicht 5 vorgesehen ist und die beiden stromführenden Schichten 4, 5 elektrisch voneinander isoliert.
An dem Gehäuse 3 der Glühstiftkerze 1 ist ein Außengewinde 7 ausgebildet, um die Glühstiftkerze 1 in eine geeignete Öffnung der Brennkraftmaschine einzuschrauben, wobei ein Dichtkonus 8 des Gehäuses 3 zum Abdichten der Brennkammer des Motors gegenüber der übrigen Öffnung der Brennkraftmaschine dient. Über das Außengewinde 7 wird außerdem ein elektrischer Kontakt des metallischen Gehäuses 3 mit Masse hergestellt. Zur Abdichtung eines Innenraums des Gehäuses 3 ist ein Dichtmittel 10 vorgesehen, das im Inneren des Gehäuses 3 einen Zwischenraum zwischen dem Heizkörper 2 und dem Gehäuse 3 auffüllt. Ein Bund 11 des Heizkörpers 2 steht mit einer Spannhülse 12 in Wirkverbindung. Die Spannhülse 12 wird dabei über ein Ringelement 13 und eine Isolationsplatte 14 von einem Anschlusselement 15 mit einer Vorspannung beaufschlagt. Das Anschlusselement 15 ist dabei über ein elektrisch isolierendes Verbindungsmittel 16, das beispielsweise aus einem elastischen Kunststoff bestehen kann, mit dem Gehäuse 3 verbunden. Das Anschlusselement 15 nimmt außerdem teilweise einen Anschlussbolzen 17 auf, der teilweise innerhalb des Gehäuses 3 angeordnet ist. Der Anschlussbolzen 17 weist einen Bund 18 auf, der innerhalb der Spannhülse 12 angeordnet ist. Zwischen dem Bund 18 des Anschlussbolzens 17 und dem Bund 11 des Heizkörpers 2 ist ein Federelement 19 vorgesehen, das von der Spannhülse 12 umgeben ist.
Wie oben beschrieben, ist der Heizkörper 2 im Ergebnis mittelbar mit dem Gehäuse 3 verbunden, wobei die Verbindung durch beispielsweise teilweises Entfernen des Anschlusselements 15 lösbar ist, um ein Drehen des Heizkörpers 2 um eine Achse 20 des Heizkörpers 2 relativ zu dem Gehäuse 3 zu ermöglichen.
Eine der stromführenden Schichten 4, 5 ist über das Federelement 19 mit dem Anschlussbolzen 17 verbunden, so dass eine elektrische Verbindung mit dem Anschlusselement 15 besteht. Die andere stromführende Schicht 4, 5 ist über das Gehäuse 3 mit Masse verbunden. Beispielsweise ist die erste stromführende Schicht 4 mit dem Anschlusselement 15 verbunden, um eine elektrische Spannung an die erste stromführende Schicht 4 anzulegen, während die zweite stromführende Schicht 5 mit Masse verbunden ist.
Der Heizkörper 2 der Glühstiftkerze 1 weist ein Heizelement 21 auf, das einerseits mit der ersten stromführenden Schicht 4 und andererseits mit der zweiten stromführenden Schicht 5 verbunden ist. Im Betrieb der Glühstiftkerze 1, in dem eine Versorgungsspannung an das Anschlusselement 15 angelegt ist, fließt ein Glühstrom durch die erste stromführende Schicht 4, das Heizelement 21 und die zweite stromführende Schicht 5, wobei der Widerstand des Heizelements 21 größer ist als der Widerstand der stromführenden Schichten 4, 5, wodurch sich das Heizelement 21 aufheizt. Die Widerstände der stromführenden Schichten 4, 5 und der Widerstand des Heizelements 21 sind dabei so gewählt, dass die Aufheizung zumindest im Wesentlichen durch das Heizelement 21 bedingt ist. Das Heizelement 21 gibt daher eine Glühzone 22 an einer Längsseite 23 der Außenseite 24 des Heizkörpers 2 vor, an der der Heizkörper 2 seine Hitze an das umgebende Medium, insbesondere an die umgebende Luft oder ein Gemisch aus Luft und Brennstoff, abgibt. Die Glühzone 22 ist dabei etwas beabstandet zu einer Stirnfläche 25 der Außenseite 24, die an einer Spitze 26 des Heizkörpers 2 vorgesehen ist, angeordnet. Der Heizkörper 2 weist außerdem eine weitere Längsseite 27 an der Außenseite 24 auf, die der Längsseite 23 gegenüber liegt.
Die Isolationsschicht 6 weist einen nasenförmigen Abschnitt 28 auf, an dem die Isolationsschicht 6 an die Außenseite 24 des Heizkörpers 2 geführt ist, um das Heizelement 21 auszubilden. Dadurch weist das Heizelement 21 in Bezug auf den Glühstrom einen geringeren wirksamen Querschnitt als die stromführenden Schichten 4, 5 auf, wodurch ein höherer Widerstand des Heizelements 21 erreicht ist. Ferner kann das Heizelement 21 zusätzlich oder alternativ auch aus einem keramischen Material mit einem höheren spezifischen Widerstand bestehen.
In der 1 ist durch zwei unterbrochen dargestellte Linien schematisch ein Sprühkegel 30 eines eingespritzten Brennstoffstrahls veranschaulicht. Der Sprühkegel 30 ist direkt auf den Heizkörper 2 gerichtet, so dass der Brennstoff, insbesondere im Bereich der weiteren Längsseite 27, etwas oberhalb der Stirnfläche 25 auf den Heizkörper 2 teilweise auftrifft und teilweise an dem Heizkörper 2 vorbeispritzt. Das Heizelement 21 und somit auch die Glühzone 22 sind in einem durch den Heizkörper 2 vorgegebenen Sprühschatten angeordnet, so dass diese nicht direkt in dem Brennstoffstrahl liegen.
2 zeigt den in 1 mit I bezeichneten Ausschnitt des Heizkörpers 2 der Glühstiftkerze 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aus der mit II bezeichneten Blickrichtung. Dabei ist der Sprühkegel 30 in der 2 durch eine teilweise einen Kreis beschreibende, unterbrochen dargestellte Linie veranschaulicht, wobei der Kreisradius einen Durchmesser des Sprühkegels 30 im Bereich des Heizkörpers 2 verdeutlicht. Es ist anzumerken, dass die 2 die Blickrichtung II entgegen der Einspritzrichtung des Brennstoffes auf den Heizkörper 2 darstellt.
In Bezug auf die Blickrichtung II definiert die Außenseite 24 des Heizkörpers 2 ein Profil 31 des Heizkörpers 2. Die Blickrichtung II ist direkt auf das Heizelement 21 und somit die Glühzone 22 gerichtet. Somit ist das Profil 31 des Heizkörpers 2 ein von einer Seite der Glühzone 22 betrachtetes Profil 31 des Heizkörpers 2. Das Profil 31 des Heizkörpers 2 gibt in Bezug auf den Sprühkegel 30 zumindest im Wesentlichen den Sprühschatten vor, in dem der eingespritzte Brennstoff nicht direkt auf die Außenseite 24 des Heizkörpers 2 auftritt. Insbesondere trifft der Brennstoff im Bereich der Längsseite 23 nicht direkt auf die Außenseite 24 auf. Dabei liegt auch das Heizelement 21 und zumindest im Wesentlichen die Glühzone 22 im Bereich des Sprühschattens, während im Bereich der Segmente 32, 33 des Sprühkegels 30 Brennstoff teilweise an den Heizkörper 2 spritzt und teilweise an dem Heizkörper 2 vorbeispritzt. Diese Segmente 32, 33 sind nach innen durch die Außenseite 24 des Heizkörpers 2 begrenzt. An jedem der Segmente 32, 33 ergibt sich dadurch an dem durch die Außenseite 24 definierten Rand durch Verwirbelung der durch den eingespritzten Brennstoff beschleunigten Luft ein Gemisch aus Brennstoff und Luft. Dieses Gemisch befindet sich an und in der Nähe der Glühzone 22, so dass es beim Betrieb der Glühstiftkerze 1 aufgeheizt wird. Dabei wird die von dem Heizkörper 2 erzeugte Heizenergie wirkungsvoll zur Erhitzung dieses Gemisches verwendet. Durch die Aufheizung wird das Gemisch in der Verwirbelungszone in einen zündfähigen Zustand gebracht. Dabei kann durch die Ausgestaltung des Heizelements 21 die Geometrie der Glühzone 22 innerhalb gewisser Grenzen vorgegeben werden. Vorteilhaft ist die in der 2 dargestellte, im Wesentlichen elliptische Ausgestaltung der Glühzone 22, die durch eine näherungsweise elliptische Ausgestaltung des Heizelements 21 vorgegeben ist. Eine Vergrößerung der Glühzone 22 kann insbesondere durch eine Verlängerung des Heizelements 21 in Richtung der Achse 20 erfolgen. Denn bei einer solchen Verlängerung ist gewährleistet, dass sich die Glühzone 22 zumindest im Wesentlichen über die Längsseite 23 erstreckt, die nicht unmittelbar dem eingespritzten Brennstoff ausgesetzt ist.
Die in 2 dargestellte Glühzone 22 ist in ihrer umfänglichen Ausdehnung schmaler als das Profil 31 des Heizkörpers 2 ausgestaltet, so dass ein direktes Anspritzen der Glühzone 22 mit Brennstoff aus dem eingespritzten Brennstoffstrahl verhindert ist. Dadurch wird ein teilweises Abkühlen der Glühzone 22 durch flüssigen Brennstoff verhindert, so dass die von der Glühzone 22 an das umgebende Medium, insbesondere das Gemisch aus Brennstoff und Luft, abgegebene Wärme in Bezug auf die der Glühstiftkerze 1 zugeführte Energie optimiert ist.
3 zeigt den in 1 mit I bezeichneten Ausschnitt eines Heizkörpers 2 einer Glühstiftkerze 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Blickrichtung II ist dabei wie in der 1 entgegen der Richtung des eingespritzten Brennstoffs orientiert. Der Sprühkegel 30 ist wiederum durch die beiden unterbrochen dargestellten Linien veranschaulicht.
In diesem Ausführungsbeispiel weist die Isolationsschicht 6 einen weiteren nasenförmigen Abschnitt 35 auf, dessen Ausgestaltung der Ausgestaltung des nasenförmigen Abschnitts 28 entspricht, wobei der weitere nasenförmige Abschnitt 35 im Bereich der weiteren Längsseite 27 vorgesehen ist, so dass sich die Isolationsschicht 6 an dem weiteren nasenförmigen Abschnitt 35 der Außenseite 24 annähert. Dadurch ist ein weiteres Heizelement 36 ausgebildet, das in Bezug auf den Glühstrom eine kleinere wirksame Querschnittsfläche aufweist, als die stromführenden Schichten 4, 5.
Durch die Ausgestaltung der Nase 28 der Isolationsschicht 6 ist der Abstand der Isolationsschicht 6 von der Längsseite 23 der Außenseite 24 verringert, so dass sich ein verringerter Querschnitt des Heizelements 21 in Bezug auf die erste stromführende Schicht 4 ergibt. Entsprechend ist auch der Abstand der Isolationsschicht 6 durch den weiteren nasenförmigen Abschnitt 35 zur weiteren Längsseite 27 hin verringert, so dass das weitere Heizelement 36 einen kleineren Querschnitt aufweist als die zweite stromführende Schicht 5.
Zusätzlich oder alternativ kann durch die Wahl des keramischen Materials des weiteren Heizelements 36 auch der spezifische Widerstand des weiteren Heizelements 36 größer gewählt sein als ein spezifischer Widerstand der stromführenden Schichten 4, 5. Der Widerstand des Heizelements 21 ist vorzugsweise größer gewählt als der Widerstand des weiteren Heizelements 36, so dass die Hitzeentwicklung zunächst hauptsächlich im Bereich des Heizelements 21 erfolgt. Beispielsweise kann der Widerstand des Heizelements 21 im Ausgangszustand das x-fache des Widerstands des weiteren Heizelements 36 betragen, wobei x aus einem Bereich von etwa 2,0 bis etwa 3,0 gewählt ist. Beim Betrieb der Glühstiftkerze 1 kann dieses Verhältnis aufgrund einer möglichen Temperaturabhängigkeit der spezifischen Widerstände der betroffenen keramischen Materialien auch variieren.
Die Anordnung des weiteren Heizelements 36 ist außerhalb des Sprühkegels 30 an der weiteren Längsseite 27 gewählt, so dass das weitere Heizelement 36 nicht direkt von dem eingespritzten Brennstoff getroffen wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegt das weitere Heizelement 36 in der Nähe des Sprühkegels 30 und auf der der Spitze 26 abgewandten Seite des Sprühkegels 30.
Im Betrieb der Glühstiftkerze 1 erfolgt zunächst ein rasches Anglühen des ersten Heizelements 21 und somit primär eine Hitzeentwicklung im Bereich der Glühzone 22. Im Bereich des weiteren Heizelements 36 erfolgt eine langsamere Aufheizung einer weiteren Glühzone 37, die durch das weitere Heizelement 36 vorgegeben ist. Durch die Fläche der Glühzone 22 und die Fläche der weiteren Glühzone 37 ist eine Gesamtglühfläche gegeben, die nach dem Vor- und Startglühen eine größere Menge eines Gemisches aus Brennstoff und Luft erhitzt.
Von der Stirnfläche 25 der Spitze 26 her gesehen ist ein Abstand 41 der durch das weitere Heizelement 36 definierten weiteren Glühzone 37 wesentlich größer als ein Abstand 40 der durch das Heizelement 21 definierten Glühzone 22, so dass die weitere Glühzone 37 außerhalb des Sprühkegels 30 liegt, während die Glühzone 22 in Bezug auf den in 2 im Querschnitt kreisförmig gezeigten Sprühkegel 30 in etwa in der Mitte des Sprühkegels 30 liegt.
Wie in den 1 und 3 dargestellt, ist auf der Seite der weiteren Längsseite 27 innerhalb des Sprühkegels 30 ein Anspritzbereich 39 vorgegeben, der somit von der Längsseite 23 des Heizkörpers 2, an der die Glühzone 22 vorgesehen ist, abgewandt ist. Insbesondere in dem Anspritzbereich 39 kann der keramische Heizkörper 2 aus einem kraftstoffbeständigen keramischen Material gebildet sein, eine geeignete Beschichtung aufweisen oder auf andere Weise mit einer erhöhten Kraftstoffbeständigkeit ausgestaltet sein. Da die weitere Glühzone 37 außerhalb des Anspritzbereichs 39 liegt und die Glühzone 22 dem Abspritzbereich 39 abgewandt ist, erfolgt die Aufheizung des Heizkörpers 2 zumindest im Wesentlichen außerhalb des Anspritzbereichs 39. Dadurch ist die Energieabgabe der Glühstiftkerze zur Aufheizung des Gemisches aus Brennstoff und Luft optimiert.
Beim Kaltstart der Brennkraftmaschine können große Mengen von Brennstoff, beispielsweise 70 mm³ bis 80 mm³ bei relativ geringen Raildrücken eingespritzt werden. Durch die Ausgestaltung der Glühstiftkerze 1 entsprechend den beschriebenen Ausführungsbeispielen findet eine lokale Erhitzung des Gemisches statt, wobei die der Glühstiftkerze 1 zugeführte Energie zumindest im Wesentlichen zur Aufheizung des Gemisches dient und ein unerwünschter Energieverlust durch Erhitzen eines auf den Heizkörper 2 auftretenden flüssigen Brennstoffs verringert ist.
In dem in der 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind das Heizelement 21 und das weitere Heizelement 36 über ein elektrisch leitendes Keramikelement 38 miteinander verbunden. In diesem Fall bildet das elektrisch leitende Keramikelement 38 auch die Spitze 26 des Heizkörpers 2 aus. Es können jedoch auch ein oder mehrere weitere Heizelemente vorgesehen sein, die dem Heizelement 21 oder dem Heizelement 36 entsprechen, wobei zwischen diesen auch weitere elektrisch leitende Keramikelemente 38 vorgesehen sein können. Dabei ist es auch möglich, dass zwei oder mehr Heizelemente in Bezug auf den Glühstrom zueinander parallel geschaltet sind.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims

Glühstiftkerze (1) zur Anordnung in einer Kammer, insbesondere einer Brennkammer, einer Brennkraftmaschine mit einem stabförmigen, keramischen Heizkörper (2), der zumindest ein Heizelement (21) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (21) an einer Längsseite (23) des Heizkörpers (2) angeordnet ist, so dass eine seitlich an dem Heizkörper (2) ausgebildete Glühzone (22) geschaffen ist, und dass das Heizelement (21) so ausgestaltet ist, dass die Glühzone (22) schmaler ausgebildet ist als ein von einer Seite der Glühzone (22) betrachtetes Profil (31) des Heizkörpers (2).
Glühstiftkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühzone (22) zumindest im Wesentlichen als elliptische Glühzone (22), insbesondere als kreisförmige Glühzone (22), ausgestaltet ist.
Glühstiftkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der keramische Heizkörper (2) eine erste stromführende Schicht (4), eine zweite stromführende Schicht (5) und eine elektrisch isolierende Isolationsschicht (6) aufweist, die zumindest abschnittsweise zwischen der ersten stromführenden Schicht (4) und der zweiten stromführenden Schicht (5) angeordnet ist, dass das Heizelement (21) einerseits zumindest mittelbar mit der ersten stromführenden Schicht (4) und andererseits zumindest mittelbar mit der zweiten stromführenden Schicht (5) verbunden ist, und dass die Isolationsschicht (6) zumindest im Bereich der Glühzone (22) einen zu der Längsseite (23) des Heizkörpers (2) hin verringerten Abstand aufweist.
Glühstiftkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der keramische Heizkörper (2) zumindest ein weiteres Heizelement (36) aufweist, und dass das weitere Heizelement (36) auf einer der Längsseite (23) des stabförmigen Heizkörpers (2), an der das Heizelement (21) angeordnet ist, zumindest im Wesentlichen gegenüber liegenden weiteren Längsseite (27) des stabförmigen Heizkörpers (2) angeordnet ist.
Glühstiftkerze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Abstand (40) des Heizelements (21) von einer Spitze (26) des stabförmigen Heizkörpers (2) und ein weiterer Abstand (41) des weiteren Heizelements (36) von der Spitze (26) des stabförmigen Heizkörpers (2) wesentlich voneinander unterscheiden.
Glühstiftkerze nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der keramische Heizkörper (2) einen Anspritzbereich aufweist, der von der Längsseite (23) des Heizkörpers (2), an der die Glühzone (22) vorgesehen ist, abgewandt ist, und dass das weitere Heizelement (21) außerhalb des Anspritzbereichs an der weiteren Längsseite (27) angeordnet ist.
Glühstiftkerze nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Widerstand des Heizelements (21) größer ist als ein Widerstand des weiteren Heizelements (36).
Glühstiftkerze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand des Heizelements (21) zumindest in etwa das x-fache des Widerstands des weiteren Heizelements (36) ist, wobei x aus einem Bereich von etwa 2,0 bis 3,0 ist.
Glühstiftkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der stabförmige Heizkörper (2) zumindest in Bezug auf eine Drehwinkelstellung der Glühzone (22) bezüglich einer Achse (20) des stabförmigen Heizkörpers (2) in der Kammer der Brennkraftmaschine positionierbar ist.
Glühstiftkerze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (3) vorgesehen ist, dass der stabförmige Heizkörper (2) zumindest mittelbar mit dem Gehäuse (3) verbunden ist und dass die Verbindung zur Positionierung des stabförmigen Heizkörpers (2) in der Kammer als lösbare Verbindung ausgebildet ist.