DE102014000633A1 - Glow plug, particularly ceramic glow plug for use in internal combustion engine, particularly diesel engine, has resistance heater that contains ceramic composition and generates heat on conducting electricity - Google Patents

Glow plug, particularly ceramic glow plug for use in internal combustion engine, particularly diesel engine, has resistance heater that contains ceramic composition and generates heat on conducting electricity Download PDF

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Shindo Watanabe
Toshinori Takeichi
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NGK Spark Plug Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23QIGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q7/00Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
    • F23Q7/001Glowing plugs for internal-combustion engines

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

The glow plug (10) has a resistance heater (810) that contains a ceramic composition and generates heat on conducting electricity. A holding element (860) mainly contains another ceramic composition, which is different from the former ceramic composition. The holding element contains silicon nitride as a main component, in which the resistance heater is embedded, and holds the resistance heater. The latter ceramic composition contains a rare earth element and aluminum.

Description

HINTERGRUNDBACKGROUND

1. Technisches Gebiet1. Technical area

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Glühkerze.The present invention relates to a glow plug.

2. Stand der Technik2. State of the art

Glühkerzen gibt es als keramische Glühkerzen mit einem keramischen Heizer (siehe, zum Beispiel, die offengelegte japanische Patentanmeldung JP 2009-287920 A (Patentdokument 1)). Der keramische Heizer der keramischen Glühkerze beinhaltet eine Widerstandsheizung und ein Halterungselement. Die Widerstandsheizung beinhaltet eine leitfähige Keramikzusammensetzung und erzeugt bei Durchfluss von Elektrizität Wärme. Das Halterungselement beinhaltet eine elektrisch isolierende Keramikzusammensetzung. Das Halterungselement haltert die darin eingebettete Widerstandsheizung.Glow plugs exist as ceramic glow plugs with a ceramic heater (see, for example, Japanese Patent Application Laid-open JP 2009-287920 A (Patent Document 1)). The ceramic heater of the ceramic glow plug includes a resistance heater and a support member. The resistance heater includes a conductive ceramic composition and generates heat when electricity is passed through. The support member includes an electrically insulating ceramic composition. The support member supports the resistance heater embedded therein.

Die offengelegte japanische Patentanmeldung JP 2011-66020 A (Patentdokument 2) offenbart eine Technologie zum Vermeiden von Schäden an dem keramischen Heizer auf Grund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung der Widerstandsheizung und des Halterungselements. In dieser Technologie wird die Widerstandsheizung mit einer Beschichtung beschichtet, die eine Härte und Dichte aufweist, die geringer ist als jene der Widerstandsheizung und des Halterungselements. Die Beschichtung gemäß Patentdokument 2 enthält hauptsächlich Bornitrid (BN). Der thermische Ausdehnungskoeffizient der Beschichtung ist kleiner als der der Widerstandsheizung und des Halterungselements.Japanese Patent Application Laid-Open JP 2011-66020 A (Patent Document 2) discloses a technology for avoiding damage to the ceramic heater due to the differential thermal expansion of the resistance heater and the support member. In this technology, the resistance heater is coated with a coating that has a hardness and density lower than that of the resistance heater and the support member. The coating according to Patent Document 2 mainly contains boron nitride (BN). The thermal expansion coefficient of the coating is smaller than that of the resistance heater and the support member.

Wie allgemein bekannt, ist der thermische Ausdehnungskoeffizient des Widerstandsheizungselement größer als der des Halterungselements (siehe, zum Beispiel, die offengelegte Japanische Patentanmeldung JP 2010-108606 A ).As is well known, the coefficient of thermal expansion of the resistance heating element is greater than that of the support element (see, for example, Japanese Patent Application Laid-open JP 2010-108606 A ).

Um die Startzeit eines Verbrennungsmotors zu verkürzen, muss die Glühkerze die Eigenschaft eines schnellen Temperaturanstiegs haben, so dass die Temperatur bei Beginn des Durchflusses von Elektrizität schnell auf eine gewünschte Temperatur ansteigt. Hinsichtlich der Eigenschaft des schnellen Temperaturanstiegs der Glühkerze wird gefordert, dass 1000°C innerhalb ungefähr zwei Sekunden erreicht werden. In den letzten Jahren wurden die Anforderungen strenger, und es wird nun verlangt, dass 1000°C in ungefähr einer Sekunde erreicht werden. Um die Eigenschaft des schnellen Temperaturanstiegs zu verbessern, wird der Anfangswiderstand der Widerstandsheizung durch die Erhöhung des Gehalts an leitfähigen Komponenten in der Widerstandsheizung verringert.To shorten the starting time of an internal combustion engine, the glow plug must have the property of a rapid increase in temperature, so that the temperature rises rapidly to a desired temperature at the beginning of the flow of electricity. As for the characteristic of the rapid rise in the temperature of the glow plug, it is required that 1000 ° C. be reached within about two seconds. In recent years, demands have become more stringent and it is now required to reach 1000 ° C in about one second. To improve the property of rapid temperature rise, the initial resistance of the resistance heater is reduced by increasing the content of conductive components in the resistance heater.

Wenn der Gehalt an leitfähigen Komponenten in der Widerstandsheizung erhöht wird, um die Eigenschaft des schnellen Temperaturanstiegs zu verbessern, bewirkt dies eine verstärkte thermische Belastung der Widerstandsheizung auf Grund des Unterschieds in der thermischen Ausdehnung gegenüber dem Halterungselement in der Glühkerze gemäß Patentdokument 1. Deshalb hat diese Glühkerze das Problem, dass die Widerstandsheizung sich schnell verschlechtert. Der Widerstand der Widerstandsheizung erhöht sich bei der Verschlechterung. Auch wenn, bei der Glühkerze gemäß Patentdokument 2, der Gehalt an leitfähigen Komponenten in der Widerstandsheizung erhöht wird, kann die in der Widerstandsheizung auftretende thermische Belastung durch die Beschichtung nicht genügend gemildert werden. Deshalb besteht auch bei dieser Glühkerze das Problem, dass sich die Widerstandsheizung schnell verschlechtert. Außerdem ist die Festigkeit der die Widerstandsheizung beschichtenden Beschichtung in der Glühkerze gemäß Patentdokument 2 relativ gering. Daher besteht das Problem, dass die Festigkeit des keramischen Heizers nicht ausreichend gewährleistet werden kann.When the content of conductive components in the resistance heater is increased to improve the property of rapid temperature rise, this causes an increased thermal load on the resistance heater due to the difference in thermal expansion from the support member in the glow plug according to Patent Document 1. Therefore, this has Glow plug the problem that the resistance heating deteriorates rapidly. The resistance of the resistance heater increases with the deterioration. Even if, in the glow plug according to Patent Document 2, the content of conductive components in the resistance heating is increased, the thermal stress occurring in the resistance heating by the coating can not be sufficiently mitigated. Therefore, there is also a problem with this glow plug that the resistance heating rapidly deteriorates. In addition, the strength of the resistance-heating coating in the glow plug according to Patent Document 2 is relatively low. Therefore, there is a problem that the strength of the ceramic heater can not be sufficiently ensured.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die obengenannten Probleme zu lösen. Die vorliegende Erfindung kann wie folgt implementiert werden.The present invention aims to solve the above-mentioned problems. The present invention can be implemented as follows.

Es wird eine Glühkerze gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt. In dieser Ausführungsform beinhaltet die Glühkerze: Eine Widerstandsheizung, die eine erste keramische Zusammensetzung beinhaltet und bei Durchleiten von Elektrizität Wärme erzeugt; und ein Halterungselement, das hauptsächlich eine zweite, von der ersten keramischen Zusammensetzung verschiedene keramische Zusammensetzung beinhaltet und Siliziumnitrid (Si3N4) als Hauptkomponente enthält, in welches die Widerstandsheizung eingebettet ist, und welches die Widerstandsheizung haltert. In der Glühkerze dieser Ausführungsform beinhaltet das Halterungselement einen der Widerstandsheizung benachbarten Nachbarbereich, in welchem mehrere Partikel seitlich von der Widerstandsheizung ungleichmäßig verteilt sind, die eine Komponente enthalten, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient größer ist als der von Siliziumnitrid (Si3N4).A glow plug according to an embodiment of the present invention is provided. In this embodiment, the glow plug includes: a resistance heater that includes a first ceramic composition and generates heat upon passage of electricity; and a support member mainly including a second ceramic composition different from the first ceramic composition, and containing silicon nitride (Si 3 N 4 ) as a main component in which the resistance heater is embedded and supporting the resistance heater. In the glow plug of this embodiment, the support member includes a neighboring region adjacent to the resistance heater, in which a plurality of particles are laterally unevenly distributed laterally of the resistance heater containing a component whose thermal expansion coefficient is larger than that of silicon nitride (Si 3 N 4 ).

Gemäß dieser Ausführungsform der Glühkerze werden unterschiedliche thermische Ausdehnungen zwischen der Widerstandsheizung und dem Halterungselement in dem Nachbarbereich abgepuffert. Dies trägt zur Unterdrückung thermischer Belastung der Widerstandsheizung auf Grund der zu jener des Halterungselements unterschiedlichen thermischen Ausdehnung bei. Auf Grund dessen kann die Langlebigkeit der Widerstandsheizung verbessert werden.According to this embodiment of the glow plug, different thermal expansions between the resistance heater and the support element in the neighboring area are buffered. This contributes to the suppression of thermal stress of the resistance heating due to that of the Supporting element different thermal expansion. Due to this, the longevity of the resistance heating can be improved.

In dieser Ausführungsform der Glühkerze kann die Komponente der in dem Nachbarbereich verteilten Partikeln zumindest eines von Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Wolfram (W), Titan (Ti), Zirkonium (Zr), und Tantal (Ta), oder Siliziumcarbid (SiC) sein.In this embodiment of the glow plug, the component of the particles distributed in the neighboring area may include at least one of chromium (Cr), molybdenum (Mo), tungsten (W), titanium (Ti), zirconium (Zr), and tantalum (Ta), or silicon carbide Be (SiC).

Diese Ausführungsform der Glühkerze kann die Langlebigkeit der von dem Halterungselement gehalterten Widerstandsheizung effektiv verbessern.

  • (1) Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Glühkerze bereitgestellt. Die Glühkerze gemäß dieser Ausführungsform beinhaltet: eine Widerstandsheizung, die eine erste Keramik-Zusammensetzung enthält und bei Durchleiten von Elektrizität Wärme erzeugt; und ein Halterungselement, das hauptsächlich eine zweite, von der ersten verschiedene Keramik-Zusammensetzung enthält, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient kleiner ist als der der ersten Keramik-Zusammensetzung, in welches die Widerstandsheizung eingebettet ist, und welches die Widerstandsheizung haltert. In dieser Ausführungsform der Glühkerze beinhaltet das Halterungselement einen der Widerstandsheizung benachbarten Nachbarbereich, in welchem mehrere Partikeln verteilt sind. Die mehreren Partikeln enthalten eine dritte Keramik-Zusammensetzung, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient größer ist als der der zweiten Keramik-Zusammensetzung. Gemäß dieser Ausführungsform der Glühkerze wird der Unterschied in der thermischen Ausdehnung zwischen der Widerstandsheizung und dem Halterungselement im Nachbarbereich abgepuffert. Dies trägt zur Unterdrückung der thermischen Belastung der Widerstandsheizung auf Grund der zu der des Halterungselements unterschiedlichen thermischen Ausdehnung bei. Auf Grund dessen kann die Langlebigkeit der Widerstandsheizung verbessert werden.
  • (2) In der obigen Ausführungsform der Glühkerze kann die Dicke des Nachbarbereichs 10 bis 200 μm von der Widerstandsheizung betragen. Gemäß dieser Ausführungsform der Glühkerze trägt der Nachbarbereich effektiv zur Unterdrückung der thermischen Belastung der Widerstandsheizung bei.
  • (3) In der obigen Ausführungsform der Glühkerze kann die Dicke des Nachbarbereichs 20 bis 100 μm von der Widerstandsheizung betragen. Gemäß dieser Ausführungsform der Glühkerze trägt der Nachbarbereich noch effektiver zur Unterdrückung der thermischen Belastung der Widerstandsheizung bei.
  • (4) In der obigen Ausführungsform der Glühkerze kann der durchschnittliche Partikeldurchmesser der mehreren Partikeln weniger als oder gleich 5 μm sein.
This embodiment of the glow plug can effectively improve the longevity of the resistance heater supported by the support member.
  • (1) According to one embodiment of the present invention, a glow plug is provided. The glow plug according to this embodiment includes: a resistance heater that includes a first ceramic composition and generates heat when passing electricity; and a support member mainly including a second ceramic composition other than the first one, the thermal expansion coefficient of which is smaller than that of the first ceramic composition in which the resistance heating is embedded, and which supports the resistance heating. In this embodiment of the glow plug, the mounting element includes a neighboring region adjacent to the resistance heater, in which a plurality of particles are distributed. The plurality of particles contains a third ceramic composition whose thermal expansion coefficient is greater than that of the second ceramic composition. According to this embodiment of the glow plug, the difference in thermal expansion between the resistance heater and the support member in the neighboring area is buffered. This contributes to the suppression of the thermal load of the resistance heating due to the thermal expansion different from that of the support member. Due to this, the longevity of the resistance heating can be improved.
  • (2) In the above embodiment of the glow plug, the thickness of the neighboring portion may be 10 to 200 μm from the resistance heater. According to this embodiment of the glow plug, the adjacent area effectively contributes to the suppression of the thermal load of the resistance heater.
  • (3) In the above embodiment of the glow plug, the thickness of the neighboring portion may be 20 to 100 μm from the resistance heater. According to this embodiment of the glow plug, the neighboring area contributes more effectively to the suppression of the thermal load of the resistance heater.
  • (4) In the above embodiment of the glow plug, the average particle diameter of the plurality of particles may be less than or equal to 5 μm.

Die Glühkerze gemäß dieser Ausführungsform trägt zur Unterdrückung der Porenbildung in dem Nachbarbereich bei. Außerdem trägt dies zur Unterdrückung feiner Risse bei, die auf Grund der zwischen den Partikeln und ihrer Umgebung unterschiedlichen thermischen Ausdehnung um die Partikel herum erzeugt werden. Auf Grund dessen kann die Langlebigkeit des Nachbarbereichs gesteigert und somit die Langlebigkeit der Widerstandsheizung verbessert werden.

  • (5) In der obigen Ausführungsform der Glühkerze kann die zweite Keramik-Zusammensetzung Siliziumnitrid sein, und die Hauptkomponente der dritten Keramik-Zusammensetzung kann ein Silizid von wenigstens einem von Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Wolfram (W), Titan (Ti), Zirkonium (Zr) und Tantal (Ta), oder Siliziumcarbid (SiC) sein.
The glow plug according to this embodiment contributes to the suppression of pore formation in the neighboring area. In addition, this contributes to the suppression of fine cracks generated due to the different thermal expansion between the particles and their environment around the particles. Due to this, the longevity of the neighboring area can be increased and thus the longevity of the resistance heating can be improved.
  • (5) In the above embodiment of the glow plug, the second ceramic composition may be silicon nitride, and the main component of the third ceramic composition may be a silicide of at least one of chromium (Cr), molybdenum (Mo), tungsten (W), titanium ( Ti), zirconium (Zr) and tantalum (Ta), or silicon carbide (SiC).

Gemäß dieser Ausführungsform kann die Glühkerze die Langlebigkeit der von dem hauptsächlich Siliziumnitrid enthaltenden Halterungselement gehalterten Widerstandsheizung verbessern.

  • (6) In der obigen Ausführungsform der Glühkerze kann eine Beziehung zwischen der Querschnittsfläche S1 der Widerstandsheizung an einer Position, wo der Nachbarbereich gebildet ist, und der Querschnittsfläche S2 des Halterungselements 0.5% ≤ S1/(S1 + S2) × 100% ≤ 25% genügen.
According to this embodiment, the glow plug can improve the durability of the resistance heating supported by the mainly silicon nitride-containing supporting member.
  • (6) In the above embodiment of the glow plug, a relationship between the cross-sectional area S1 of the resistance heater at a position where the neighboring area is formed and the cross-sectional area S2 of the supporting member can be 0.5% ≦ S1 / (S1 + S2) × 100% ≦ 25% suffice.

Gemäß dieser Ausführungsform kann die Glühkerze die Langlebigkeit der verbessern und dabei die Eigenschaft des schnellen Temperaturanstiegs gewährleisten.

  • (7) In der obigen Ausführungsform der Glühkerze kann eine Beziehung zwischen der Querschnittsfläche S1 der Widerstandsheizung an einer Position, wo der Nachbarbereich gebildet ist, der Querschnittsfläche S2 des Halterungselements, und der Dicke T des Nachbarbereichs T·(S1 + S2)/S1 ≥ 67 μm genügen.
According to this embodiment, the glow plug can improve the longevity of the while ensuring the property of rapid temperature rise.
  • (7) In the above embodiment of the glow plug, a relationship between the cross-sectional area S1 of the resistance heater at a position where the neighboring area is formed, the cross-sectional area S2 of the supporting member, and the thickness T of the neighboring area T · (S1 + S2) / S1 ≥ 67 microns are sufficient.

Gemäß dieser Ausführungsform der Glühkerze trägt der Nachbarbereich zur ausreichenden Unterdrückung der thermischen Belastung des Widerstandsheizung bei.

  • (8) In der obigen Ausführungsform der Glühkerze kann die Widerstandsheizung folgendes beinhalten: einen als Kehrschleife ausgebildeten Umkehrteil; und einen mit dem Umkehrteil verbundenen Zuleitungsteil mit einem größeren Querschnitt als der Umkehrteil, wobei der Nachbarbereich zumindest dem Umkehrteil benachbart sein kann.
According to this embodiment of the glow plug, the neighboring area contributes to the sufficient suppression of the thermal load of the resistance heater.
  • (8) In the above embodiment of the glow plug, the resistance heater may include: a reversing part formed as a reverse loop; and a lead part having a larger cross section than the turn part connected to the turn part, wherein the neighboring part may be at least adjacent to the turn part.

Diese Ausführung der Glühkerze trägt zur Unterdrückung der thermischen Belastung bei, die an dem Umkehrteil auftritt, dessen Heizwert relativ groß ist.

  • (9) In der obigen Ausführungsform der Glühkerze kann die Widerstandsheizung durch Spritzgießen oder Drucken gebildet sein.
This embodiment of the glow plug contributes to the suppression of the thermal load on the reversal occurs, the calorific value is relatively large.
  • (9) In the above embodiment of the glow plug, the resistance heating may be formed by injection molding or printing.

Die Ausführung der Glühkerze mit einer durch Spritzgießen oder Drucken gebildeten Widerstandsheizung kann deren Langlebigkeit erhöhen.

  • (10) In der obigen Ausführungsform der Glühkerze können die erste Keramik-Zusammensetzung und die zweite Keramik-Zusammensetzung eine beiden gemeinsame Komponente enthalten.
The design of the glow plug with a resistance heating formed by injection molding or printing can increase its longevity.
  • (10) In the above embodiment of the glow plug, the first ceramic composition and the second ceramic composition may include a common component.

Gemäß dieser Ausführungsform der Glühkerze ist die Verbindung zwischen der Widerstandsheizung und dem Halterungselement gestärkt, was zu einer erhöhten mechanischen Festigkeit der Widerstandsheizung beiträgt. Daher kann die Langlebigkeit der Widerstandsheizung weiter gesteigert werden.

  • (11) In der obigen Ausführungsform der Glühkerze kann die zweite Keramik-Zusammensetzung ein Seltenerdelement und Aluminium (Al) enthalten.
According to this embodiment of the glow plug, the connection between the resistance heater and the support member is strengthened, which contributes to an increased mechanical strength of the resistance heater. Therefore, the longevity of the resistance heating can be further increased.
  • (11) In the above embodiment of the glow plug, the second ceramic composition may include a rare earth element and aluminum (Al).

Diese Ausführung der Glühkerze kann die Langlebigkeit der Widerstandsheizung weiter erhöhen.This design of the glow plug can further increase the longevity of the resistance heating.

Die vorliegende Erfindung kann, außer als Glühkerze, auf verschiedenerlei Weise implementiert werden. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung in Form einer Komponente der Glühkerze, eines Herstellungsverfahrens für die Glühkerze und so weiter implementiert werden.The present invention can be implemented in a variety of ways except as a glow plug. For example, the present invention may be implemented in the form of a glow plug component, a glow plug manufacturing method, and so on.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist eine schematische Ansicht, die einen Teilquerschnitt der Glühkerze zeigt; 1 is a schematic view showing a partial cross section of the glow plug;

2 ist eine schematische Ansicht, die einen Querschnitt einer Widerstandsheizung zeigt; 2 Fig. 10 is a schematic view showing a cross section of a resistance heater;

3 ist eine schematische Ansicht, die einen Querschnitt des keramischen Heizers zeigt; 3 Fig. 10 is a schematic view showing a cross section of the ceramic heater;

4A ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Struktur des keramischen Heizers zeigt; 4A Fig. 10 is a schematic view showing an example of a structure of the ceramic heater;

4B ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Struktur des keramischen Heizers zeigt; 4B Fig. 10 is a schematic view showing an example of a structure of the ceramic heater;

4C ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Struktur des keramischen Heizers zeigt; 4C Fig. 10 is a schematic view showing an example of a structure of the ceramic heater;

5 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Herstellungsverfahren für die Glühkerze zeigt; 5 Fig. 10 is a flowchart showing a manufacturing method of the glow plug;

6 ist eine Tabelle, die ein Evaluierungsergebnis der Leistungsfähigkeit der Glühkerze zeigt; 6 Fig. 12 is a table showing an evaluation result of the performance of the glow plug;

7 ist eine Tabelle, die ein Evaluierungsergebnis der Leistungsfähigkeit der Glühkerze zeigt; 7 Fig. 12 is a table showing an evaluation result of the performance of the glow plug;

8 ist eine schematische Ansicht, die einen Querschnitt eines keramischen Heizers gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt; 8th Fig. 10 is a schematic view showing a cross section of a ceramic heater according to a second embodiment;

9 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Herstellungsverfahren für die Glühkerze gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt; und 9 Fig. 10 is a flowchart showing a manufacturing method of the glow plug according to the second embodiment; and

10 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines für die Probenanalyse verwendeten Bildes zeigt. 10 Fig. 10 is a schematic view showing an example of an image used for the sample analysis.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

In der nachfolgenden detaillierten Beschreibung werden zum Zweck der Erläuterung zahlreiche spezifische Details angegeben, um ein vertieftes Verständnis der dargestellten Ausführungsformen zu ermöglichen. Es ist jedoch ersichtlich, dass eine oder mehrere Ausführungsformen ohne diese spezifischen Details auskommen können. An anderer Stelle werden wohlbekannte Strukturen und Vorrichtungen schematisch dargestellt, um die Zeichnungen zu vereinfachen.In the following detailed description, for purposes of explanation, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the illustrated embodiments. It will be appreciated, however, that one or more embodiments may do without these specific details. Elsewhere, well-known structures and devices are schematically illustrated to simplify the drawings.

A. Erste AusführungsformA. First embodiment

A1. Konfiguration der GlühkerzeA1. Configuration of the glow plug

1 ist eine schematische Ansicht, die einen Teilquerschnitt einer Glühkerze 10 zeigt. In 1 ist die äußere Form der Glühkerze 10 auf der rechten Seite des Blattes dargestellt, bezogen auf eine durch die Mittenachse SC der Glühkerze 10 gegebene Grenze, während die Querschnittsform der Glühkerze 10 auf der linken Seite des Blattes dargestellt ist. In der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform wird auf die in dem Blatt der 1 untere Seite der Glühkerze 10 als ”Vorderendseite”, und auf die obere Seite in dem Blatt der 1 als ”Hinterendseite” Bezug genommen. 1 is a schematic view showing a partial cross section of a glow plug 10 shows. In 1 is the outer shape of the glow plug 10 shown on the right side of the sheet, based on a through the center axis SC of the glow plug 10 given limit, while the cross-sectional shape of the glow plug 10 is shown on the left side of the sheet. In the description of the present embodiment is referred to in the sheet of the 1 lower side of the glow plug 10 as "front end", and on the upper side in the sheet of 1 referred to as "backend".

Die Glühkerze 10 beinhaltet einen keramischen Heizer 800, der Wärme erzeugt. Die Glühkerze 10 fungiert als Wärmequelle, die die Zündung beim Starten eines Verbrennungsmotors 90, wie einem Dieselmotor, unterstützt. Die Glühkerze 10 beinhaltet, zusätzlich zu dem keramischen Heizer 800, einen Mittelschaft 200, eine Metallhülse 500, und einen äußeren Zylinder 700. Die Mittenachse SC der Glühkerze 10 kennzeichnet gleichzeitig die Mitte jedes Bauteils der Glühkerze 10.The glow plug 10 includes a ceramic heater 800 that generates heat. The glow plug 10 acts as a heat source that ignites the ignition when starting an internal combustion engine 90 , like a diesel engine, supported. The glow plug 10 includes, in addition to the ceramic heater 800 , a middle class 200 , a metal sleeve 500 , and an outer cylinder 700 , The center axis SC of the glow plug 10 indicates at the same time the center of each component of the glow plug 10 ,

Der Mittelschaft 200 der Glühkerze 10 ist ein leitendes metallisches Bauteil. Der Mittelschaft 200 hat eine Säulenform, die sich entlang der Mittenachse SC als Zentrum erstreckt. Der Mittelschaft 200 leitet die von außerhalb der Glühkerze 10 dem keramischen Heizer 800 zugeführte elektrische Energie weiter. The middle class 200 the glow plug 10 is a conductive metallic component. The middle class 200 has a columnar shape extending along the center axis SC as a center. The middle class 200 directs from outside the glow plug 10 the ceramic heater 800 supplied electrical energy on.

In der vorliegenden Ausführungsform nimmt der Mittelschaft 200 die Stromzufuhr über den Anschluss 100 von außerhalb der Glühkerze 10 an der Hinterendseite des Mittelschafts 200 auf. In einer anderen Ausführungsform kann der Mittelschaft 200 die Stromzufuhr direkt von außerhalb der Glühkerze 10 an der Hinterendseite des Mittelschafts 200 aufnehmen.In the present embodiment, the middle shaft is taking 200 the power supply via the connector 100 from outside the glow plug 10 at the rear end of the central shaft 200 on. In another embodiment, the middle shaft 200 the power supply directly from outside the glow plug 10 at the rear end of the central shaft 200 take up.

In der vorliegenden Ausführungsform ist der Mittelschaft 200 elektrisch mit dem keramischen Heizer 800 über einen Ring 600 an der Vorderendseite des Mittelschafts 200 verbunden. In einer anderen Ausführungsform kann der Mittelschaft 200 direkt mit dem keramischen Heizer 800 an der Vorderendseite des Mittelschafts 200 verbunden sein.In the present embodiment, the center shaft 200 electrically with the ceramic heater 800 over a ring 600 at the front end of the central shaft 200 connected. In another embodiment, the middle shaft 200 directly with the ceramic heater 800 at the front end of the central shaft 200 be connected.

Die Metallhülse 500 der Glühkerze 10 ist ein leitfähiges metallisches Bauteil. Die Metallhülse 500 hat eine zylindrische Form, die sich entlang der Mittenachse SC als ihrem Zentrum erstreckt. Die Metallhülse 500 beinhaltet ein axiales Loch 510, einen Werkzeug-Eingriffs-Teil 520, und ein Außengewinde 540.The metal sleeve 500 the glow plug 10 is a conductive metallic component. The metal sleeve 500 has a cylindrical shape that extends along the center axis SC as its center. The metal sleeve 500 includes an axial hole 510 , a tool-engaging part 520 , and an external thread 540 ,

Das axiale Loch 510 der Metallhülse 500 ist ein Durchgangsloch, welches sich entlang der Mittenachse SC als seinem Zentrum erstreckt. Der Innendurchmesser des axialen Lochs 510 ist größer als der Außendurchmesser des Mittelschafts 200. Der Mittelschaft 200 ist auf der Mittenachse SC innerhalb des axialen Lochs 510 angeordnet. Zwischen der Wand des axialen Lochs 510 und dem Mittelschaft 200 ist somit ein Spalt bereitgestellt, der den Mittelschaft 200 von der Wand des axialen Lochs 510 elektrisch isoliert. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Mittelschaft 200 an der Hinterendseite des axialen Lochs 510 über ein zylindrisches Isolierglied 300 und ein ringförmiges Isolierglied 400 befestigt.The axial hole 510 the metal sleeve 500 is a through hole extending along the center axis SC as its center. The inner diameter of the axial hole 510 is greater than the outer diameter of the central shaft 200 , The middle class 200 is on the center axis SC within the axial hole 510 arranged. Between the wall of the axial hole 510 and the middle class 200 Thus, a gap is provided to the central shaft 200 from the wall of the axial hole 510 electrically isolated. In the present embodiment, the center shaft 200 at the rear end side of the axial hole 510 via a cylindrical insulating member 300 and an annular insulating member 400 attached.

Der Werkzeug-Eingriffs-Teil 520 der Metallhülse 500 ist dazu ausgebildet, mit einem (nicht dargestellten) Werkzeug in Eingriff treten zu können, welches für den Ein- und Ausbau der Glühkerze 10 in bzw. aus dem Verbrennungsmotor 90 verwendet wird. Das Außengewinde 540 der Metallhülse 500 ist dazu ausgebildet, in das in dem Verbrennungsmotor 90 ausgebildete Innengewinde zu passen, zur Befestigung an dem Verbrennungsmotor 90.The tool-engaging part 520 the metal sleeve 500 is adapted to be able to engage with a (not shown) tool, which for the installation and removal of the glow plug 10 in or out of the internal combustion engine 90 is used. The external thread 540 the metal sleeve 500 is designed to be in the internal combustion engine 90 trained internal thread to be attached to the internal combustion engine 90 ,

Der Außenzylinder 700 der Glühkerze 10 ist ein leitfähiges metallisches Bauteil. Der Außenzylinder 700 hat eine zylindrische Form, die sich entlang der Mittenachse SC als ihrem Zentrum erstreckt. Der Außenzylinder 700 beinhaltet ein axiales Loch 710, das den keramischen Heizer 800 darin hält. Die Hinterendseite des Außenzylinders 700 ist an die Vorderendseite der Metallhülse 500 angeschweißt. Der keramische Heizer 800 steht über die Vorderendseite des Außenzylinders 700 vor.The outer cylinder 700 the glow plug 10 is a conductive metallic component. The outer cylinder 700 has a cylindrical shape that extends along the center axis SC as its center. The outer cylinder 700 includes an axial hole 710 that the ceramic heater 800 stops in it. The rear end side of the outer cylinder 700 is at the front end side of the metal sleeve 500 welded. The ceramic heater 800 stands over the front end side of the outer cylinder 700 in front.

Der keramische Heizer 800 der Glühkerze 10 ist ein Heizelement (Heizgerät), das eine keramische Zusammensetzung enthält. Der keramische Heizer 800 beinhaltet eine Widerstandsheizung 810 und ein Halterungselement 860.The ceramic heater 800 the glow plug 10 is a heating element (heater) containing a ceramic composition. The ceramic heater 800 includes a resistance heater 810 and a support member 860 ,

Die Widerstandsheizung 810 des keramischen Heizers 800 ist eine leitfähige Keramik, die eine leitfähige erste Keramik-Zusammensetzung enthält. Die Widerstandsheizung 810 erzeugt beim Durchfluss von Elektrizität Wärme. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Widerstandsheizung 810 ein durch Spritzgießen gebildetes Bauteil.The resistance heating 810 of the ceramic heater 800 is a conductive ceramic containing a conductive first ceramic composition. The resistance heating 810 generates heat when electricity is flowing through. In the present embodiment, the resistance heater 810 a formed by injection molding component.

In der vorliegenden Ausführungsform enthält die erste, die Widerstandsheizung 810 bildende Keramik-Zusammensetzung hauptsächlich Wolframcarbid (WC). In der vorliegenden Ausführungsform enthält die erste Keramik-Zusammensetzung zusätzlich zu dem Wolframcarbid Siliziumnitrid (Si3N4). Die erste Keramik-Zusammensetzung enthält 55 bis 70 Gew.-% Wolframcarbid und 28 bis 35 Gew.-% Siliziumnitrid. Die verbleibenden 2 bis 10 Gew.-% der ersten Keramik-Zusammensetzung können Erbiumoxid (Er2O3) und Siliziumoxid (SiO2) beinhalten. In einer anderen Ausführungsform kann die erste Keramik-Zusammensetzung eine Zusammensetzung hauptsächlich aus Molybdänsilizid (MoSi2) sein. Mit ”hauptsächlich” ist im Übrigen die Komponente mit dem größten Gewichtsanteil gemeint, insbesondere eine, der über 50 Gew.-% umfasst.In the present embodiment, the first one includes the resistance heater 810 forming ceramic composition mainly tungsten carbide (WC). In the present embodiment, the first ceramic composition contains silicon nitride (Si 3 N 4 ) in addition to the tungsten carbide. The first ceramic composition contains 55 to 70 wt% tungsten carbide and 28 to 35 wt% silicon nitride. The remaining 2 to 10% by weight of the first ceramic composition may include erbium oxide (Er 2 O 3 ) and silicon oxide (SiO 2 ). In another embodiment, the first ceramic composition may be a composition mainly of molybdenum silicide (MoSi 2 ). By "more important" is meant by the way the component with the largest proportion by weight, in particular one which comprises more than 50% by weight.

Das Halterungselement 860 des keramischen Heizers 800 ist eine isolierende Keramik, die hauptsächlich eine elektrisch isolierende zweite Keramik-Zusammensetzung beinhaltet. Die Widerstandsheizung 810 ist in das Halterungselement 860 eingebettet. Das Halterungselement 860 isoliert die Widerstandsheizung 810 elektrisch nach außerhalb der Glühkerze 10. Außerdem leitet das Halterungselement 860 die Wärme von der Widerstandsheizung 810 nach außerhalb der Glühkerze 10.The support element 860 of the ceramic heater 800 is an insulating ceramic mainly containing an electrically insulating second ceramic composition. The resistance heating 810 is in the support element 860 embedded. The support element 860 Insulates the resistance heater 810 electrically to the outside of the glow plug 10 , In addition, the support element passes 860 the heat from the resistance heating 810 outside the glow plug 10 ,

In der vorliegenden Ausführungsform enthält die das Halterungselement 860 bildende zweite Keramik-Zusammensetzung hauptsächlich Siliziumnitrid (Si3N4). In einer anderen Ausführungsform kann wenigstens ein Teil des Siliziums (Si) des das Halterungselement 860 bildenden Siliziumnitrids (Si3N4) durch Aluminium (Al), und wenigstens ein Teil des Nitrids (N) durch Sauerstoff (O) ersetzt sein. Die zweite, das Halterungselement 860 bildende Keramik-Zusammensetzung 860 kann Seltenerdoxid (beispielsweise Ytterbium(Yb)oxid, Erbium(Er)oxid, oder ähnliches) und Aluminium(Al)oxid als Sinter-Additiv enthalten.In the present embodiment, this includes the support member 860 forming second ceramic composition mainly silicon nitride (Si 3 N 4 ). In another embodiment, at least a portion of the silicon (Si) of the support member 860 silicon nitride (Si 3 N 4 ) by aluminum (Al), and at least part of the nitride (N) by oxygen (O) to be replaced. The second, the support member 860 forming ceramic composition 860 may contain rare earth oxide (eg, ytterbium (Yb) oxide, erbium (Er) oxide, or the like) and aluminum (Al) oxide as a sintering additive.

2 ist eine schematische Ansicht, die einen Querschnitt des keramischen Heizers 800 zeigt. Der Querschnitt in 2 ist ein Querschnitt des keramischen Heizers 800 entlang der die Mittenachse SC enthaltenden Ebene. Die Widerstandsheizung 810 des keramischen Heizers 800 beinhaltet einen Anschlussteil 811, einen Zuleitungsteil 812, einen Umkehrteil 815, einen Zuleitungsteil 818, und einen Anschlussteil 819. 2 is a schematic view showing a cross section of the ceramic heater 800 shows. The cross section in 2 is a cross section of the ceramic heater 800 along the plane containing the center axis SC. The resistance heating 810 of the ceramic heater 800 includes a connector 811 , a supply line 812 , a reversal part 815 , a supply line 818 , and a connector 819 ,

Der Anschlussteil 811 der Widerstandsheizung 810 ist an der Hinterendseite des Zuleitungsteils 812 bereitgestellt, und von dem Halterungselement 860 freigelegt.The connection part 811 the resistance heating 810 is at the rear end side of the lead part 812 provided, and of the support member 860 exposed.

Bei an der Metallhülse 500 angebrachtem keramischem Heizer 800 ist der Anschlussteil 811 elektrisch mit dem Mittelschaft 200 verbunden.When on the metal sleeve 500 attached ceramic heater 800 is the connection part 811 electrically with the center shaft 200 connected.

Der Zuleitungsteil 812 der Widerstandsheizung 810 hat entlang der Mittenachse SC eine lineare Form. Der Zuleitungsteil 812 verbindet den Anschlussteil 811 mit dem Umkehrteil 815. Der Querschnitt des Zuleitungsteils 812 ist größer als der des Umkehrteils 815.The supply line 812 the resistance heating 810 has a linear shape along the center axis SC. The supply line 812 connects the connection part 811 with the reverse part 815 , The cross section of the supply line part 812 is larger than that of the reversing part 815 ,

Der Umkehrteil 815 der Widerstandsheizung 810 bildet eine Kehrschleife in U-Form. Ein Schenkel der U-Form des Umkehrteils 815 ist mit dem Zuleitungsteil 812 verbunden, und der andere Schenkel der U-Form ist mit dem Zuleitungsteil 818 verbunden. Der Querschnitt des Umkehrteils 815 ist kleiner als der des Zuleitungsteils 812 und des Zuleitungsteil 818. Daher ist der elektrische Widerstand des Umkehrteils 815 größer als der des Zuleitungsteils 812 und des Zuleitungsteils 818. Deshalb erzeugt die Widerstandsheizung 810 bei Durchfluss von Elektrizität Wärme, wobei der Umkehrteil 815 den Mittelpunkt der Wärmeerzeugung darstellt.The reverse part 815 the resistance heating 810 forms a sweeping loop in U-shape. A thigh of the U-shape of the reversing part 815 is with the lead part 812 connected, and the other leg of the U-shape is connected to the supply line part 818 connected. The cross section of the reversing part 815 is smaller than that of the lead part 812 and the supply line part 818 , Therefore, the electrical resistance of the reversing part 815 larger than that of the lead part 812 and the lead part 818 , Therefore, the resistance heater generates 810 at flow of electricity heat, the reverse part 815 represents the center of heat generation.

Der Zuleitungsteil 818 der Widerstandsheizung 810 hat entlang der Mittenachse SC eine lineare Form. Der Zuleitungsteil 818 verbindet den Umkehrteil 815 mit dem Anschlussteil 819. Der Querschnitt des Zuleitungsteils 818 ist größer als der des Umkehrteils 815.The supply line 818 the resistance heating 810 has a linear shape along the center axis SC. The supply line 818 connects the inverse part 815 with the connection part 819 , The cross section of the supply line part 818 is larger than that of the reversing part 815 ,

Der Anschlussteil 819 der Widerstandsheizung 810 ist an der Hinterendseite des Zuleitungsteils 818 bereitgestellt, und von dem Halterungselement 860 freigelegt. Bei an der Metallhülse 500 angebrachtem keramischem Heizer 800 ist der Anschlussteil 819 ist elektrisch mit dem Außenzylinder 700 verbunden.The connection part 819 the resistance heating 810 is at the rear end side of the lead part 818 provided, and of the support member 860 exposed. When on the metal sleeve 500 attached ceramic heater 800 is the connection part 819 is electric with the outer cylinder 700 connected.

3 ist eine schematische Ansicht, die den Querschnitt des keramischen Heizers 800 zeigt. Der Querschnitt in 3 ist ein Querschnitt des keramischen Heizers 800 entlang der zu der Mittenachse SC senkrechten Ebene an dem Umkehrteil 815. Dieser Querschnitt entspricht dem Querschnitt entlang F3-F3 von 2. 3 is a schematic view showing the cross section of the ceramic heater 800 shows. The cross section in 3 is a cross section of the ceramic heater 800 along the plane perpendicular to the center axis SC at the turning part 815 , This cross section corresponds to the cross section along F3-F3 of FIG 2 ,

Der Durchmesser des keramischen Heizers 800 beträgt vorzugsweise 2.5 bis 4.0 mm (Millimeter). Der Durchmesser des keramischen Heizers 800 kann auch kleiner als 2.5 mm oder größer als 4.0 mm sein.The diameter of the ceramic heater 800 is preferably 2.5 to 4.0 mm (millimeters). The diameter of the ceramic heater 800 can also be smaller than 2.5 mm or larger than 4.0 mm.

Der lange Durchmesser L1 des Umkehrteils 815 in der Widerstandsheizung 810 beträgt vorzugsweise 0.3 bis 1.8 mm. Der lange Durchmesser L1 des Umkehrteils 815 kann auch kleiner als 0.3 mm oder größer als 1.8 mm sein.The long diameter L1 of the reversing part 815 in the resistance heating 810 is preferably 0.3 to 1.8 mm. The long diameter L1 of the reversing part 815 can also be smaller than 0.3 mm or larger than 1.8 mm.

Der kurze Durchmesser L2 des Umkehrteils 815 in der Widerstandsheizung 810 beträgt vorzugsweise 0.2 bis 1.0 mm. Der kurze Durchmesser L2 des Umkehrteils 815 kann auch kleiner als 0.2 mm oder größer als 1.0 mm sein.The short diameter L2 of the reversing part 815 in the resistance heating 810 is preferably 0.2 to 1.0 mm. The short diameter L2 of the reversing part 815 may also be less than 0.2 mm or greater than 1.0 mm.

4A und 4B sind schematische Ansichten, die ein Beispiel der Struktur des keramischen Heizers 800 zeigen. Die Struktur in 4A und 4B ist die Struktur des keramischen Heizers 800 in der Umgebung der Grenze, an der der Umkehrteil 815 dem Halterungselement 860 benachbart ist, und entspricht dem Teil F4 von 3. 4A and 4B FIG. 12 are schematic views showing an example of the structure of the ceramic heater. FIG 800 demonstrate. The structure in 4A and 4B is the structure of the ceramic heater 800 in the vicinity of the border, at the reverse part 815 the support element 860 is adjacent, and corresponds to the part F4 of 3 ,

Das Halterungselement 860 des keramischen Heizers 800 weist einen der Widerstandsheizung 810 benachbarten Nachbarbereich 866 auf. In dem Nachbarbereich 866 sind mehrere Partikeln 868, die eine dritte Keramik-Zusammensetzung enthalten, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient größer ist als der der zweiten Keramik-Zusammensetzung, in einer festen Phase 862 verteilt, die die zweite Keramik-Zusammensetzung enthält, die das Halterungselement 860 bildet. Die Hauptkomponente der dritten Keramik-Zusammensetzung, die die Partikeln 868 bildet, ist vorzugsweise ein Silizid wenigstens eines von Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Wolfram (W), Titan (Ti), Zirkonium (Zr), und Tantal (Ta), oder Siliziumcarbid (SiC). In den Partikeln 868 kann die Komponente des Halterungselements 860 (zum Beispiel Si3N4) zugemischt sein, oder die Komponente des Halterungselements 860 kann nicht beigemischt sein.The support element 860 of the ceramic heater 800 has one of the resistance heating 810 neighboring area 866 on. In the neighboring area 866 are several particles 868 containing a third ceramic composition whose thermal expansion coefficient is greater than that of the second ceramic composition in a solid phase 862 containing the second ceramic composition containing the support member 860 forms. The main component of the third ceramic composition containing the particles 868 Preferably, a silicide is at least one of chromium (Cr), molybdenum (Mo), tungsten (W), titanium (Ti), zirconium (Zr), and tantalum (Ta), or silicon carbide (SiC). In the particles 868 may be the component of the support member 860 (For example, Si 3 N 4 ) or the component of the support member 860 can not be mixed.

In dem Beispiel der 4A sind die Partikeln 868 derart gebildet, dass die Komponenten der Partikeln 868 zum noch nicht gesinterten Zwischenprodukt der Widerstandsheizung 810 zugefügt werden, und beim Sintern des keramischen Heizers 800 von der Widerstandsheizung 810 zum Halterungselement 860 hin diffundieren. Daher neigt der Partikeldurchmesser der Partikeln 868 dazu, mit der Entfernung von der Widerstandsheizung 810 abzunehmen.In the example of 4A are the particles 868 formed such that the components of the particles 868 to the not yet sintered intermediate product of the resistance heating 810 be added, and during sintering of the ceramic heater 800 from the resistance heater 810 to the support element 860 diffuse out. Therefore, the tends Particle diameter of the particles 868 in addition, with the distance from the resistance heater 810 to decrease.

In dem Beispiel der 4B, sind die Partikeln 868 derart gebildet, dass die Komponenten der Partikeln 868 auf das noch nicht gesinterte Zwischenprodukt der Widerstandsheizung 810 (insbesondere als Schicht) aufgebracht werden, und beim Sintern des keramischen Heizers 800 vom Material des Halterungselements 860 umgeben werden. Somit ist der Partikeldurchmesser der Partikeln 868 über den gesamten Bereich im Wesentlichen derselbe.In the example of 4B , are the particles 868 formed such that the components of the particles 868 on the not yet sintered intermediate product of the resistance heating 810 (In particular, as a layer) are applied, and during sintering of the ceramic heater 800 from the material of the support element 860 be surrounded. Thus, the particle diameter of the particles 868 Essentially the same over the entire range.

4C ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel der Struktur des keramischen Heizers 800 zeigt. Die Struktur in 4C ist die Struktur des keramischen Heizers 800 in der Umgebung der Grenze, an der der Umkehrteil 815 dem Halterungselement 860 benachbart ist, und entspricht dem Teil F4 in 3. Die Ansicht in Teilbild (A) von 4C illustriert schematisch die Struktur des keramischen Heizers 800. Die Ansicht in Teilbild (B) von 4C entspricht der Struktur in Teilbild (A) und stellt die Kristallpartikel in dem Halterungselement 860 spezifisch dar. 4C is a schematic view showing an example of the structure of the ceramic heater 800 shows. The structure in 4C is the structure of the ceramic heater 800 in the vicinity of the border, at the reverse part 815 the support element 860 is adjacent, and corresponds to the part F4 in 3 , The view in field (A) of 4C schematically illustrates the structure of the ceramic heater 800 , The view in partial image (B) of 4C corresponds to the structure in partial image (A) and represents the crystal particles in the support member 860 specifically.

In dem keramischen Heizer 800 von 4C enthält das Halterungselement 860 hauptsächlich die zweite Keramik-Zusammensetzung, die von der ersten Keramik-Zusammensetzung verschieden ist, die die Widerstandsheizung 810 bildet. Die zweite Keramik-Zusammensetzung enthält Siliziumnitrid (Si3N4) als Hauptkomponente. In dem Halterungselement 860 sind mehrere Partikeln 862p, die von Siliziumnitrid (Si3N4) verschieden sind, als die zweite Keramik-Zusammensetzung verteilt. Die Kristallpartikeln der Partikeln 862p sind relativ kleiner als die Kristallpartikeln des Siliziumnitrids (Si3N4). Das Halterungselement 860 weist den der Widerstandsheizung 810 benachbarten Nachbarbereich auf.In the ceramic heater 800 from 4C contains the support element 860 mainly the second ceramic composition, which is different from the first ceramic composition, the resistance heating 810 forms. The second ceramic composition contains silicon nitride (Si 3 N 4 ) as a main component. In the support element 860 are several particles 862p , which are different from silicon nitride (Si 3 N 4 ), distributed as the second ceramic composition. The crystal particles of the particles 862p are relatively smaller than the crystal particles of the silicon nitride (Si 3 N 4 ). The support element 860 has the resistance heating 810 neighboring area on.

In dem Nachbarbereich 866 in 4C sind mehrere Partikeln 868 verteilt. In den Partikeln 868 ist die von der in der zweiten Keramik-Zusammensetzung enthaltenen verschiedene Komponente (also die von Siliziumnitrid (Si3N4) und den Partikeln 862p verschiedene Komponente) als Komponente zum Abpuffern des Unterschieds in dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen der Widerstandsheizung 810 und dem Halterungselement 860 enthalten. Diese Komponente hat einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als Siliziumnitrid (Si3N4). Die in den Partikeln 868 vorhandene Komponente ist vorzugsweise ein Element von wenigstens einem von Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Wolfram (W), Titan (Ti), Zirkonium (Zr), und Tantal (Ta), oder Siliziumcarbid (SiC).In the neighboring area 866 in 4C are several particles 868 distributed. In the particles 868 is that of the various components contained in the second ceramic composition (that of silicon nitride (Si 3 N 4 ) and the particles 862p different component) as a component for buffering the difference in the thermal expansion coefficient between the resistance heating 810 and the support member 860 contain. This component has a larger thermal expansion coefficient than silicon nitride (Si 3 N 4 ). The in the particles 868 The present component is preferably an element of at least one of chromium (Cr), molybdenum (Mo), tungsten (W), titanium (Ti), zirconium (Zr), and tantalum (Ta), or silicon carbide (SiC).

In dem Nachbarbereich 866 von 4C können die Partikeln 862p und die Partikeln 868 gemischt sein. Die Konzentration der Partikeln 868 in dem Nachbarbereich 866 von 4C kann umso höher sein, je näher sie an der Widerstandsheizung 810 sind, oder kann umso geringer sein, je weiter sie von der Widerstandsheizung entfernt sind 810.In the neighboring area 866 from 4C can the particles 862p and the particles 868 be mixed. The concentration of the particles 868 in the neighboring area 866 from 4C The closer you get to the resistance heater, the higher it can be 810 are, or may be lower, the farther they are from the resistance heater 810 ,

In der vorliegenden Ausführungsform ist der Nachbarbereich 866, in welchem mehrere Partikeln 868 verteilt sind, nur in dem Umkehrteil 815 gebildet. Der Nachbarbereich 866 kann mindestens in dem Umkehrteil 815 ausgebildet sein. Der Nachbarbereich 866 kann in einem Teil des Umkehrteils 815, oder in dem gesamten Teil des Umkehrteils 815 ausgebildet sein. Der Nachbarbereich 866 kann zusätzlich zu dem Umkehrteil 815 in einem Teil der Zuleitungsteile 812 und 818, oder in den gesamten Zuleitungsteilen 812 und 818 ausgebildet sein.In the present embodiment, the neighboring area is 866 in which several particles 868 are distributed, only in the reverse part 815 educated. The neighboring area 866 at least in the reverse part 815 be educated. The neighboring area 866 can in a part of the reverse part 815 , or in the entire part of the reversing part 815 be educated. The neighboring area 866 can in addition to the reverse part 815 in a part of the supply line parts 812 and 818 , or in the entire supply line 812 and 818 be educated.

Die Dicke T des Nachbarbereichs 866 ist vorzugsweise 10 bis 200 μm (Mikrometer) von der Widerstandsheizung 810. Die Dicke T des Nachbarbereichs 866 ist weiter bevorzugt 20 bis 100 μm von der Widerstandsheizung 810. Die Bestimmung der Dicke T des Nachbarbereichs 866 wird später beschrieben werden.The thickness T of the neighboring area 866 is preferably 10 to 200 μm (microns) from the resistance heater 810 , The thickness T of the neighboring area 866 is more preferably 20 to 100 microns from the resistance heater 810 , The determination of the thickness T of the neighboring area 866 will be described later.

Der durchschnittliche Partikeldurchmesser der mehreren Partikeln 868 ist vorzugsweise weniger als, oder gleich 5 μm. Die Bestimmung des durchschnittlichen Partikeldurchmessers wird später beschrieben werden.The average particle diameter of the multiple particles 868 is preferably less than or equal to 5 μm. The determination of the average particle diameter will be described later.

Vorzugsweise ist der Beziehung 0.5% ≤ S1/(S1 + S2) × 100% ≤ 25% zwischen der Querschnittsfläche S1 der Widerstandsheizung 810 an der Stelle, wo der Nachbarbereich 866 gebildet ist, und der Querschnittsfläche S2 des Halterungselements 860 genügt. Die Querschnittsfläche S1 ist die Querschnittsfläche, die sich als Summe einer Querschnittsfläche S1a des Umkehrbereichs 815 und der anderen Querschnittsfläche S1b des Umkehrbereichs 815 ergibt (siehe 3). Die Querschnittsfläche S2 ist die Querschnittsfläche einschließlich des Nachbarbereichs 866. S1/(S1 + S2) ist das Widerstands-Querschnittsverhältnis Rs, welches das Verhältnis der Querschnittsfläche der Widerstandsheizung 810 zur Querschnittsfläche des keramischen Heizers 800 repräsentiert. Die Ermittlung des Widerstands-Querschnittsverhältnisses Rs wird später beschrieben werden.Preferably, the relationship is 0.5% ≦ S1 / (S1 + S2) × 100% ≦ 25% between the cross-sectional area S1 of the resistance heater 810 at the point where the neighboring area 866 is formed, and the cross-sectional area S2 of the support member 860 enough. The cross-sectional area S1 is the cross-sectional area which is the sum of a cross-sectional area S1a of the reversal area 815 and the other cross-sectional area S1b of the reverse area 815 results (see 3 ). The cross-sectional area S2 is the cross-sectional area including the neighboring area 866 , S1 / (S1 + S2) is the resistance aspect ratio Rs, which is the ratio of the cross-sectional area of the resistance heater 810 to the cross-sectional area of the ceramic heater 800 represents. The determination of the resistance-area ratio Rs will be described later.

Vorzugsweise ist der Beziehung T·(S1 + S2)/S1 ≥ 67 μm zwischen der Querschnittsfläche S1 der Widerstandsheizung 810, der Querschnittsfläche S2 des Halterungselements 860, und der Dicke T des Nachbarbereichs 866 genügt. Mit anderen Worten, es ist bevorzugt, dass der Beziehung zwischen dem Widerstands-Querschnittsverhältnis Rs und der Dicke T des Nachbarbereichs 866 T/Rs 67 μm genügt ist. Die Ermittlung des Wertes T/Rs wird später beschrieben werden.Preferably, the relationship T · (S1 + S2) / S1 ≥ 67 μm between the cross-sectional area S1 of the resistance heater 810 , the cross-sectional area S2 of the support member 860 , and the thickness T of the neighboring area 866 enough. In other words, it is preferable that the relationship between the resistance aspect ratio Rs and the thickness T of the neighboring area 866 T / Rs 67 μm is sufficient is. The determination of the value T / Rs will be described later.

A2. Herstellungsverfahren der GlühkerzeA2. Production method of the glow plug

5 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Herstellungsverfahren der Glühkerze 10 zeigt. Bei der Herstellung der Glühkerze 10 fertigt der Hersteller zuerst ein Zwischenprodukt der Widerstandsheizung 810 durch Spritzformen (Prozess P110). 5 FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the glow plug. FIG 10 shows. In the production of the glow plug 10 The manufacturer first manufactures an intermediate product of the resistance heating 810 by injection molding (process P110).

Nach dem Fertigen des Zwischenprodukts der Widerstandsheizung 810 (Prozess P110) trägt der Hersteller ein Partikelmaterial, welches das Material der Partikeln 868 ist, auf den Umkehrteil 815 des Zwischenprodukts der Widerstandsheizung 810 auf (Prozess P120). In der vorliegenden Ausführungsform trägt der Hersteller das Partikelmaterial auf das Zwischenprodukt der Widerstandsheizung 810 durch Eintauchen des Zwischenprodukts der Widerstandsheizung 810 in das flüssige Partikelmaterial auf.After finishing the intermediate of resistance heating 810 (Process P110), the manufacturer carries a particulate material containing the material of the particles 868 is, on the reverse part 815 the intermediate of resistance heating 810 on (process P120). In the present embodiment, the manufacturer applies the particulate matter to the intermediate product of the resistance heater 810 by immersing the intermediate product of the resistance heater 810 in the liquid particulate material.

Nach dem Auftragen des Partikelmaterials auf das Zwischenprodukt der Widerstandsheizung 810 (Prozess P120) fertigt der Hersteller das Zwischenprodukt des Halterungselements 860 durch Pressformen mit einer metallischen Form (Prozess S130). In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet das Zwischenprodukt des Halterungselements 860 zwei Hälften, die an der die Mittenachse SC enthaltenden Ebene geteilt sind. Innerhalb dieser Hälften ist eine Nut zum Einpassen des Zwischenprodukts der Widerstandsheizung 810 gebildet. In einer anderen Ausführungsform kann die Fertigung des Zwischenprodukts des Halterungselements 860 (Prozess P130) vor den Prozessen der Fertigung des Zwischenprodukts der Widerstandsheizung 810 (Prozess P110) und der Aufbringung des Partikelmaterials (Prozess P120) stattfinden.After application of the particulate material to the intermediate product of the resistance heating 810 (Process P120), the manufacturer manufactures the intermediate product of the support element 860 by molding with a metallic mold (process S130). In the present embodiment, the intermediate product of the support member includes 860 two halves divided at the plane containing the center axis SC. Within these halves is a groove for fitting the intermediate product of the resistance heater 810 educated. In another embodiment, the fabrication of the intermediate product of the support member 860 (Process P130) before the processes of manufacturing the intermediate product of the resistance heating 810 (Process P110) and the deposition of particulate matter (Process P120).

Nach der Fertigung des Zwischenprodukts des Halterungselements 860 (Prozess P130) fertigt der Hersteller einen zusammengesetzten Formartikel als Kombination des Zwischenprodukts der Widerstandsheizung 810 und des Zwischenprodukts des Halterungselements 860 (Prozess P140).After fabrication of the intermediate product of the support member 860 (Process P130), the manufacturer manufactures a composite molded article as a combination of the resistance heating intermediate 810 and the intermediate product of the support member 860 (Process P140).

Nach der Fertigung des zusammengesetzten Formartikels (Prozess P140) sintert der Hersteller den zusammengesetzten Formartikel, um den keramischen Heizer 800 zu fertigen (Prozess P150). Nach dem Fertigen des keramischen Heizers 800 (Prozess P150) befestigt der Hersteller den keramischen Heizer 800 an anderen Komponenten (dem Mittelschaft 200, der Metallhülse 500, dem Äußeren Zylinder 700, und dergleichen) der Glühkerze 10 (Prozess P190). Dadurch wird die Glühkerze 10 fertiggestellt.After fabrication of the composite molded article (process P140), the manufacturer sinters the composite molded article to the ceramic heater 800 to manufacture (process P150). After making the ceramic heater 800 (Process P150) the manufacturer fastens the ceramic heater 800 on other components (the middle shaft 200 , the metal sleeve 500 , the outer cylinder 700 , and the like) of the glow plug 10 (Process P190). This will cause the glow plug 10 completed.

Es gibt den Fall, dass der Schmelzpunkt der die Partikel 868 bildenden Komponente niedriger ist als die Sintertemperatur beim Sintern (Prozess P150). In diesem Fall kann der Hersteller das Zwischenprodukt der Widerstandsheizung 810 durch Spritzformen fertigen, wobei ein Spritzformmaterial verwendet wird, dem das Partikelmaterial zugesetzt ist, das das Rohmaterial der Partikeln 868 ist (Prozess P115). Das in dem Zwischenprodukt der Widerstandsheizung 810 enthaltene Partikelmaterial diffundiert beim Sintern zum Halterungselement 860 (Prozess P150) und bildet den Nachbarbereich 866. In diesem Fall neigt der Durchmesser der Partikeln 868 dazu, umso kleiner zu sein, je weiter diese von der Widerstandsheizung 810 entfernt sind, wie in 4A gezeigt. In dem Fall, dass die Sintertemperatur beim Sintern (Prozess P150) 1700 bis 1900°C beträgt, ist das Partikelmaterial, dass dem Spritzformmaterial zugesetzt werden kann, wenigstens ein Element von Chrom (Cr), Titan (Ti), und Zirkonium (Zr), oder Silizid oder Oxid wenigstens eines dieser Elemente.There is the case that the melting point of the particles 868 component is lower than the sintering temperature during sintering (process P150). In this case, the manufacturer may be the intermediate of resistance heating 810 by injection molding using an injection molding material to which the particulate material is added, which is the raw material of the particles 868 is (process P115). That in the intermediate of resistance heating 810 contained particulate material diffuses during sintering to the support element 860 (Process P150) and forms the neighboring area 866 , In this case, the diameter of the particles tends to be 868 to be smaller, the farther they are from the resistance heater 810 are removed, as in 4A shown. In the case where the sintering temperature during sintering (process P150) is 1700 to 1900 ° C, the particulate material that can be added to the injection molding material is at least one element of chromium (Cr), titanium (Ti), and zirconium (Zr) , or silicide or oxide of at least one of these elements.

A3. Evaluierung der GlühkerzeA3. Evaluation of the glow plug

6 und 7 sind Tabellen, die das Evaluierungsergebnis der Leistungsfähigkeit der Glühkerze 10 darstellen. Der Untersucher hat die Proben 1 bis 25 evaluiert, nämlich die Glühkerze 10 mit keramischen Heizern 800 in diversen Spezifikationen. 6 and 7 Tables are the evaluation results of the performance of the glow plug 10 represent. The examiner has evaluated samples 1 to 25, namely the glow plug 10 with ceramic heaters 800 in various specifications.

Jede Querschnittsfläche (S1 + S2) der keramischen Heizer 800 in den Proben 1 bis 25 beträgt gleichermaßen 7.54 mm2. In dem keramischen Heizer 800 der Probe 1 ist kein Nachbarbereich 866 gebildet. In jedem der keramischen Heizer 800 der Proben 2 bis 25 ist der Nachbarbereich 866 gebildet.Each cross-sectional area (S1 + S2) of the ceramic heater 800 in Samples 1 to 25 is equal to 7.54 mm 2 . In the ceramic heater 800 Sample 1 is not an adjoining area 866 educated. In each of the ceramic heaters 800 Samples 2 to 25 is the neighboring area 866 educated.

Jedes Halterungselement 860 der Proben 1 bis 22 enthält Siliziumnitrid (Si3N4) als Hauptkomponente. Außerdem enthält jedes dieser Materialien Erbium(Er)oxid und Siliziumoxid (SiO2) als Sinterzusatz. Das Material des Halterungselements 860 in den Proben 23 und 24 enthält Siliziumnitrid (Si3N4) als die Hauptkomponente, und enthält Ytterbium(Yb)oxid und Aluminiumoxid (Al2O3) als Sinterzusatz. Außerdem enthält jedes dieser Materialien Molybdänsilizid (MoSi2) als Zusatzkomponente zum Anpassen des Unterschieds in der thermischen Ausdehnung zwischen dem Halterungselement 860 und der Widerstandsheizung 810. Es wird betont, dass das Material des Halterungselements 860 Wolframsilizid (WSi2) als die Zusatzkomponente zur Anpassung des Unterschieds in der thermischen Ausdehnung zwischen dem Halterungselement 860 und der Widerstandsheizung 810 enthalten kann. Das Material des Halterungselements 860 in Probe 25 enthält Siliziumnitrid (Si3N4) als Hauptkomponente und enthält ferner Erbium(Er)oxid und Aluminiumoxid (Al2O3) als Sinterzusatz. In der Kristallkorngrenze in dem Halterungselement 860 der Proben 1 bis 25 liegt eine Komponente vor, die auf den jeweilige Sinterzusatz zurückgeht (zum Beispiel, Seltenerdelement, Aluminiumelement). Die auf das Seltenerdoxid des Sinterzusatzes zurückgehende Komponente kann das Seltenerdelement enthaltendes Disilikat und/oder Monosilikat sein.Each support element 860 Samples 1 to 22 contains silicon nitride (Si 3 N 4 ) as a main component. In addition, each of these materials contains erbium (Er) oxide and silicon oxide (SiO 2 ) as a sintering additive. The material of the support element 860 In Samples 23 and 24, silicon nitride (Si 3 N 4 ) as the main component contains ytterbium (Yb) oxide and alumina (Al 2 O 3 ) as a sintering additive. In addition, each of these materials contains molybdenum silicide (MoSi 2 ) as an additive component for adjusting the difference in thermal expansion between the support member 860 and the resistance heater 810 , It is emphasized that the material of the support element 860 Tungsten silicide (WSi 2 ) as the additive component for adjusting the difference in thermal expansion between the support member 860 and the resistance heater 810 may contain. The material of the support element 860 In Sample 25, silicon nitride (Si 3 N 4 ) as a main component contains erbium (Er) oxide and alumina (Al 2 O 3 ) as a sintering additive. In the crystal grain boundary in the support member 860 Samples 1 to 25, there is a component due to the particular sintering additive (for example, rare earth element, Aluminum element). The component due to the rare earth oxide of the sintering additive may be the rare earth element-containing disilicate and / or monosilicate.

Die Proben 1 bis 22, 24, und 25 sind durch Sinter in Stickstoff (N2) gefertigt. Die Probe 23 ist durch Sintern in Argon (Ar) gefertigt.Samples 1 to 22, 24, and 25 are made by sintering in nitrogen (N 2 ). The sample 23 is made by sintering in argon (Ar).

In den Proben 2 bis 11 und 16 bis 22 ist das als das Material der Partikeln 868 dienende Partikelmaterial eines von Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Wolfram (W), und Chromoxid (Cr2O3). Diese Partikelmaterialien werden bei der Herstellung des keramischen Heizers 800 durch Reaktion mit dem Siliziumnitrid des Halterungselements 860 beim Sintervorgang zu Silizid umgesetzt. Das Partikelmaterial der Probe 12 ist Siliziumcarbid (SiC), welches die Partikelzusammensetzung der Hauptkomponente der Partikeln 868 ist. Das Partikelmaterial der Probe 13 ist Chromsilizid (CrSi2). Das Partikelmaterial der Probe 14 ist Molybdänsilizid (MoSi2). Das Partikelmaterial der Probe 15 ist Wolframsilizid (WSi2).In Samples 2 to 11 and 16 to 22 this is the material of the particles 868 one of chromium (Cr), molybdenum (Mo), tungsten (W), and chromium oxide (Cr 2 O 3 ). These particulate materials are used in the manufacture of the ceramic heater 800 by reaction with the silicon nitride of the support member 860 implemented during the sintering process to silicide. The particulate material of the sample 12 is silicon carbide (SiC), which is the particle composition of the main component of the particles 868 is. The particulate material of sample 13 is chromium silicide (CrSi 2 ). The particulate material of sample 14 is molybdenum silicide (MoSi 2 ). The particulate material of sample 15 is tungsten silicide (WSi 2 ).

In der Probe 23 ist es Chrom (Cr), das als das Partikelmaterial der Partikeln 868 dient. In dem Halterungselement 860 der Probe 23 sind mehrere Partikeln 862p, die Molybdänsilizid (MoSi2) enthalten, in den Kristallpartikeln verteilt, die, wie In 4C gezeigt, das Siliziumnitrid (Si3N4) enthalten. Mehrere Partikeln 868 sind in dem Nachbarbereich 866 in dem Halterungselement 860 der Probe 23 verteilt. Der Untersucher hat die Komponenten von Molybdän (Mo), Silizium (Si), und Chrom (Cr) als in den Partikeln 868 der Probe 23 vorkommende Komponenten mittels eines Electron Probe Micro-Analyzers (EPMA) und eines Scanning Electron Microscopes (SEM) bestätigt. In der Probe 23 ist, von den Komponenten der Partikel 868, das Chrom (Cr) jenes, welches ungleichmäßig in dem Nachbarbereich 866 verteilt ist.In sample 23, it is chromium (Cr), which is the particle material of the particles 868 serves. In the support element 860 The sample 23 is a plurality of particles 862p containing molybdenum silicide (MoSi 2 ) dispersed in the crystal particles which, like In 4C shown containing silicon nitride (Si 3 N 4 ). Several particles 868 are in the neighboring area 866 in the support member 860 the sample 23 distributed. The examiner has the components of molybdenum (Mo), silicon (Si), and chromium (Cr) as in the particles 868 Sample 23 components were confirmed using an Electron Probe Micro-Analyzer (EPMA) and a Scanning Electron Microscope (SEM). In the sample 23 is, from the components of the particles 868 , the chromium (Cr), which is uneven in the neighboring area 866 is distributed.

In der Probe 24 ist es Chrom (Cr), das als das Partikelmaterial der Partikeln 868 dient. In dem Halterungselement 860 der Probe 24 sind mehrere Partikeln 862p, die Molybdänsilizidcarbid (Mo4.8Si3C0.6) enthalten, in den Kristallpartikeln verteilt, die Siliziumnitrid (Si3N4) enthalten, wie in 4C dargestellt. Mehrere Partikeln 868 sind in dem Nachbarbereich 866 des Halterungselements 860 der Probe 24 verteilt. Der Untersucher hat bestätigt, dass die Komponenten Molybdän (Mo), Silizium (Si), Kohlenstoff (C), und Chrom (Cr) als die Komponenten in dem Partikel 868 der Probe 24 vorliegen, und zwar mittels EPMA und SEM. In der Probe 24 ist von den Komponenten der Partikeln 868 Chrom (Cr) dasjenige, das ungleichmäßig in dem Nachbarbereich 866 verteilt ist. Es wird angenommen, dass der Kohlenstoff (C) in den Partikeln 862p und den Partikeln 868 von dem Formzusatz (Binder) herrührt, der beim Formen der Widerstandsheizung 810 und des Halterungselements 860 zugefügt wird.In sample 24, it is chromium (Cr), which is the particle material of the particles 868 serves. In the support element 860 The sample 24 is a plurality of particles 862p containing molybdenum silicide carbide (Mo 4.8 Si 3 C 0.6 ) dispersed in the crystal particles containing silicon nitride (Si 3 N 4 ) as in 4C shown. Several particles 868 are in the neighboring area 866 the support member 860 the sample 24 distributed. The investigator has confirmed that the components molybdenum (Mo), silicon (Si), carbon (C), and chromium (Cr) as the components in the particle 868 Sample 24 are present, by means of EPMA and SEM. In the sample 24 is from the components of the particles 868 Chromium (Cr) the one that is uneven in the neighboring area 866 is distributed. It is believed that the carbon (C) in the particles 862p and the particles 868 from the mold additive (binder) resulting from the molding of the resistance heating 810 and the support member 860 is added.

In der Probe 25, ist es Chrom (Cr), das als das Partikelmaterial der Partikeln 868 diet. Dieses Partikelmaterial reagiert mit dem Siliziumnitrid des Halterungselements 860 beim Sintervorgang bei der Fertigung des keramischen Heizers 800 zu Chromsilizid (CrSi2).In sample 25, it is chromium (Cr) that acts as the particulate material of the particles 868 diet. This particulate material reacts with the silicon nitride of the support member 860 during the sintering process during the production of the ceramic heater 800 to chromosilicide (CrSi 2 ).

Der Untersucher wertete den Querschnitt entlang der zur Mittenachse SC des keramischen Heizers 800 senkrechten Ebene für die Proben 1 bis 25 mittels eines Electron Probe Micro-Analyzers (EPMA) aus. Der Untersucher berechnete die Dicke T des Nachbarbereich 866, den durchschnittlichen Partikeldurchmesser der Partikeln 868, das Widerstands-Querschnittsverhältnis Rs, und den Wert T/Rs durch Bildanalyse des EPMA-Bildes.The examiner evaluated the cross section along the center axis SC of the ceramic heater 800 vertical plane for samples 1 to 25 using an Electron Probe Micro-Analyzer (EPMA). The examiner calculated the thickness T of the neighboring area 866 , the average particle diameter of the particles 868 , the resistance aspect ratio Rs, and the value T / Rs by image analysis of the EPMA image.

Der Untersucher stellte eine Mehrzahl von Proben für jede der Proben 2 bis 25 her. Für jede Probe verwendete der Untersucher ein Scanning Electron Microscope (SEM) mit 3000facher Vergrößerung und wertete den Nachbarbereich 866 in dem keramischen Heizer 800 im Querschnitt entlang der zur Mittenachse SC senkrechte Ebene aus. Der Untersucher berechnete den Anteil der Proben mit Poren durch Bildanalyse der SEM-Bilder. Der Anteil der Proben mit Poren ist der Anteil der Proben, in welchen Poren von 0,1 μm oder mehr in dem Nachbarbereich 866 vorliegen, die in dem SEM-Bild erkennbar sind.The examiner prepared a plurality of samples for each of samples 2 to 25. For each sample, the investigator used a Scanning Electron Microscope (SEM) at 3000x magnification and evaluated the neighboring area 866 in the ceramic heater 800 in cross section along the plane perpendicular to the center axis SC level. The examiner calculated the proportion of samples with pores by image analysis of the SEM images. The proportion of the samples with pores is the proportion of the samples in which pores of 0.1 μm or more in the neighboring area 866 present, which are recognizable in the SEM image.

10 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel des für die Probenanalyse verendeten Bildes darstellt. Jedes analysierte Bild von 10(A), 10(B), und 10(C) ist ein durch Analysieren desselben Teils in dem Querschnitt entlang der zu der Mittenachse SC senkrechten Ebene der Probe 24 erhaltenes Bild. 10 Fig. 12 is a schematic view showing an example of the image used for the sample analysis. Each analyzed image of 10 (A) . 10 (B) , and 10 (C) is an image obtained by analyzing the same part in the cross section along the plane of the sample 24 perpendicular to the center axis SC.

10(A) ist ein mittels SEM aufgenommenes Bild des Querschnitts des keramischen Heizers 800. 10(B) ist ein mittels EPMA erhaltenes Zuordnungsbild, welches die Verteilung von Chrom (Cr) in dem Querschnitt des keramischen Heizers 800 darstellt. 10(C) ist ein mittels EPMA erhaltenes Zuordnungsbild, welches die Verteilung von Molybdän (Mo) in dem Querschnitt des keramischen Heizers 800 darstellt. 10 (A) is an image taken by SEM of the cross section of the ceramic heater 800 , 10 (B) is an assignment image obtained by means of EPMA, which shows the distribution of chromium (Cr) in the cross section of the ceramic heater 800 represents. 10 (C) is an assignment image obtained by means of EPMA, which shows the distribution of molybdenum (Mo) in the cross section of the ceramic heater 800 represents.

Bei der Bildanalyse mittels EPMA wird im ersten Schritt das Wellenlängendispersive Röntgenspektrometer (WDS) des EPMA für eine qualitative Analyse des Querschnitts des keramischen Heizers 800 verwendet. Das in dem Querschnitt des keramischen Heizers 800 enthaltene Element wurde durch die qualitative Analyse identifiziert.In EPMA image analysis, the first step is the EPMA WDM, which is a wavelength-dispersive X-ray spectrometer for qualitative analysis of the cross section of the ceramic heater 800 used. That in the cross section of the ceramic heater 800 contained element was identified by the qualitative analysis.

Im zweiten Schritt wurde eine Messbedingung zum Erhalten des Zuordnungsbildsfestgelegt, welches die Verteilung jedes im ersten Schritt identifizierten Elements darstellt. Dabei wurden das Analyseintervall und der Strahldurchmesser als die Messbedingungen des Zuordnungsbildes durch Zerlegen des Auswertungsgebiets in ein Netzmuster soweit festgelegt, dass die erforderliche Analysegenauigkeit sichergestellt werden konnte. Die Strahlintensität und die Aufnahmedauer als Messbedingungen des Zuordnungsbildes wurden so festgelegt, dass die Röntgenintensität (in counts) stark genug war, um die Änderung in der Erfassungsgröße bei Elementen niederer Häufigkeit zu visualisieren. In the second step, a measurement condition for obtaining the mapping image which represents the distribution of each element identified in the first step was set. In this case, the analysis interval and the beam diameter were set as the measurement conditions of the mapping image by decomposing the evaluation area into a mesh pattern to the extent that the required analysis accuracy could be ensured. The beam intensity and the recording time as measurement conditions of the mapping image were set so that the X-ray intensity (in counts) was strong enough to visualize the change in the detection amount of low-frequency elements.

Spezifische Messbedingen sind wie folgt.

  • – Beschleunigungsspannung: 15 kV (Kilovolt)
  • – Probenstrom: 1.0 × 10–7 A (Ampère)
  • – Strahldurchmesser (Minimaldurchmesser): weniger als 0.003 μm
  • – Auswertungsgebiet (vertikal × lateral): 100 μm × 100 μm
  • – Analyseintervall: 0.4 μm
  • – Messpunkte: 250 Punkte × 250 Punkte (62500 Punkte)
  • – Hauptpeak-Messdauer: 15 ms (Millisekunden)
  • – Untergrund-Messdauer: 15 ms
Specific measurement conditions are as follows.
  • - Acceleration voltage: 15 kV (kilovolts)
  • - Sample current: 1.0 × 10 -7 A (ampere)
  • - Beam diameter (minimum diameter): less than 0.003 μm
  • - Evaluation area (vertical × lateral): 100 μm × 100 μm
  • - Analysis interval: 0.4 μm
  • - Measuring points: 250 points × 250 points (62500 points)
  • Main peak measurement time: 15 ms (milliseconds)
  • - Underground measurement duration: 15 ms

Im dritten Schritt wurde die Erfassungsgröße in dem Auswertungsgebiet für jedes im ersten Schritt spezifizierte Element unter den im zweiten Schritt festgelegten Messbedingungen gemessen. Insbesondere wurde der Untergrund an der Seite der kleineren Winkel aufgenommen, nachdem der Hauptpeak an jedem Messpunkt in dem Auswertungsgebiet aufgenommen wurde. Das Zuordnungsbild (siehe 10(B) und 10(C)) jedes Elements wurde durch Anzeigen der Röntgenintensität dargestellt, die sich ergab, wenn der Untergrund vom Hauptpeak an jedem Messpunkt abgezogen wurde, und zwar zwei-dimensional durch Farbcodierung.In the third step, the detection amount in the evaluation area was measured for each element specified in the first step under the measurement conditions set in the second step. In particular, the background was picked up at the side of the smaller angles after the main peak was taken at each measurement point in the evaluation area. The assignment picture (see 10 (B) and 10 (C) ) of each element was represented by displaying the X-ray intensity which resulted when the background was subtracted from the main peak at each measurement point, two-dimensionally by color coding.

Aus dem Vergleich der 10(A) und 10(C) ersieht man, dass mehrere das Element Molybdän (Mo) enthaltende Partikeln in dem Halterungselement 860 verteilt sind. Aus dem Vergleich der 10(A), 10(B), und 10(C) ersieht man, dass mehrere das Element Molybdän (Mo) und das Element Chrom (Cr) enthaltende Partikeln in dem Nachbarbereich 866 neben der Widerstandsheizung 810 ungleichmäßig verteilt sind, der dem Umkehrbereich 815 der Widerstandsheizung 810 benachbart ist.From the comparison of 10 (A) and 10 (C) it can be seen that several of the molybdenum (Mo) containing particles in the support member 860 are distributed. From the comparison of 10 (A) . 10 (B) , and 10 (C) it can be seen that several particles containing the element molybdenum (Mo) and the element chromium (Cr) in the neighboring area 866 in addition to the resistance heating 810 unevenly distributed, the reverse area 815 the resistance heating 810 is adjacent.

Der Untersucher maß den Widerstand einer unbenutzten Probe der Glühkerze 10. Danach legte der Untersucher eine Spannung von 11 V an die Glühkerze 10 an, um die Oberflächentemperatur des keramischen Heizers 800 auf 1000°C zu erhöhen, und zwar binnen einer Sekunde vom Beginn des Elektrizitätsflusses, und steigerte sie dann weiter auf 1350°C. Daran anschließend kühlte der Untersucher den keramischen Heizer 800 mittels Zuluft. Der Untersucher führte für jede Probe einen Langlebigkeitstest mit 50 Tausend Zyklen durch, wobei ein Zyklus vom Erhöhen der Temperatur bis zum Kühlen des keramischen Heizers 800. Nach dem Langlebigkeitstest maß der Untersucher wieder den Widerstand der Glühkerze 10. Damit wurde die Widerstandserhöhungsrate berechnet. Die Widerstandserhöhungsrate stellt die Erhöhungsrate des Widerstands der Glühkerze 10 vor und nach dem Langlebigkeitstest dar. Es wird angenommen, dass die Erhöhung des Widerstands der Glühkerze 10 durch die Verschlechterung der Widerstandsheizung 810 (insbesondere des Umkehrbereichs 815) verursacht wird. Der Untersucher wertete die Langlebigkeit jeder Probe an Hand der folgenden Kriterien aus. Das Auswertungsergebnis ist in 6 und 7 angegeben.The examiner measured the resistance of an unused sample of the glow plug 10 , The examiner then applied a voltage of 11 V to the glow plug 10 to the surface temperature of the ceramic heater 800 to increase to 1000 ° C within one second of the beginning of the flow of electricity, and then further increased to 1350 ° C. Following this, the examiner cooled the ceramic heater 800 by means of supply air. The investigator performed a longevity test of 50,000 cycles for each sample, with one cycle ranging from raising the temperature to cooling the ceramic heater 800 , After the longevity test, the examiner again measured the resistance of the glow plug 10 , Thus, the resistance increase rate was calculated. The resistance increase rate represents the rate of increase of the resistance of the glow plug 10 before and after the longevity test. It is believed that increasing the resistance of the glow plug 10 due to the deterioration of the resistance heating 810 (especially the reversal area 815 ) is caused. The examiner evaluated the longevity of each sample according to the following criteria. The evaluation result is in 6 and 7 specified.

Doppelkreis (exzellent): Widerstandserhöhungsrate kleiner als oder gleich 10% Einfachkreis (gut): Widerstandserhöhungsrate größer als 10% und kleiner als 20% X-Markierung (unbrauchbar): Widerstandserhöhungsrate größer als 20%Double circle (excellent): Resistance increase rate less than or equal to 10% Single circle (good): Resistance increase rate greater than 10% and less than 20% X mark (unusable): Resistance increase rate greater than 20%

Gemäß dem Vergleich der Proben 1, 2, und 9 mit den Proben 3 und 5 bis 8 wird eine Dicke T des Nachbarbereichs 866 von 10 bis 200 μm von der Widerstandsheizung 810 in Bezug auf die Sicherstellung der Langlebigkeit der Widerstandsheizung 810 bevorzugt. Darüber hinaus wird gemäß dem Vergleich der Proben 3 und 8 und der Proben 5 bis 8 eine Dicke T des Nachbarbereichs 866 von 20 bis 100 μm von der Widerstandsheizung 810 in Bezug auf die Sicherstellung der Langlebigkeit der Widerstandsheizung 810 bevorzugt.According to the comparison of the samples 1, 2, and 9 with the samples 3 and 5 to 8, a thickness T of the neighboring region becomes 866 from 10 to 200 μm from the resistance heater 810 in terms of ensuring the longevity of resistance heating 810 prefers. Moreover, according to the comparison of the samples 3 and 8 and the samples 5 to 8, a thickness T of the neighboring region becomes 866 from 20 to 100 μm from the resistance heater 810 in terms of ensuring the longevity of resistance heating 810 prefers.

Gemäß dem Vergleich der Proben 5 und 10–17 mit den Proben 18 und 19 wird ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser der Partikeln 868 von weniger als, oder gleich 5 μm in Bezug auf die Sicherstellung der Langlebigkeit der Widerstandsheizung 810 bevorzugt. Bei den Proben 18 und 19 liegen im Nachbarbereich 866 Poren vor, in denen der durchschnittliche Partikeldurchmesser der Partikeln 868 5 μm übersteigt. Es wird daher angenommen, dass die Poren im Nachbarbereich 866 eine der Ursachen für die Verschlechterung der Widerstandsheizung 810 sind.According to the comparison of Samples 5 and 10-17 with Samples 18 and 19, an average particle diameter of the particles becomes 868 less than or equal to 5 μm in terms of ensuring the longevity of the resistance heating 810 prefers. For samples 18 and 19 are in the neighboring area 866 Pores in front of which the average particle diameter of the particles 868 Exceeds 5 microns. It is therefore assumed that the pores in the neighboring area 866 one of the causes of the deterioration of the resistance heating 810 are.

Gemäß dem Vergleich der Probe 18 mit der Probe 25 wird es bevorzugt, wenn das Halterungselement 860 eine von Erbium(Er)oxid und Aluminiumoxid (Al2O3) herrührende Komponente enthält, in Bezug auf die Unterdrückung der Poren in dem Nachbarbereich 866. Dies trägt zu einer gesteigerten Langlebigkeit der Widerstandsheizung 810 bei.According to the comparison of the sample 18 with the sample 25, it is preferred if the support member 860 a component derived from erbium (er) oxide and alumina (Al 2 O 3 ) with respect to the suppression of the pores in the neighboring region 866 , This contributes to an increased longevity of resistance heating 810 at.

Gemäß dem Vergleich der Proben 4, 5, und 21 mit der Probe 20 ist die Widerstandserhöhungsrate der Probe 20, deren Widerstands-Querschnittsverhältnis Rs wniger als 0.5% beträgt, größer als jene der Proben 4, 5, und 21. In der Probe 22, deren Widerstands-Querschnittsverhältnis Rs 25% übersteigt, kann der Widerstnad des Umkehrbereichs 815 nicht ausreichend sichergestellt werden. Deshalb erreichte die Probe 22 nicht die schnelle Temperaturerhöhungseigenschaft von 1000°C innerhlab einer Sekunde vom Beginn des Elektrizitätsdurchflusses. Es ist daher bevorzugt, wenn das Widerstands-Querschnittsverhältnis Rs größer als, oder gleich 0.5% und kleiner als, oder gleich 25% ist, in Bezug auf die Sicherstellung der Langlebigkeit der Widerstandsheizung 810 bei gleichzeitiger Sicherstellung der schnellen Temperaturerhöhungseigenschaft. According to the comparison of the samples 4, 5, and 21 with the sample 20, the resistance increasing rate of the sample 20 whose resistance aspect ratio Rs is less than 0.5% is larger than that of the samples 4, 5, and 21. In the sample 22, whose resistance aspect ratio Rs exceeds 25% can be the resistance of the reverse region 815 can not be sufficiently ensured. Therefore, the sample 22 did not reach the fast temperature raising property of 1000 ° C within one second from the start of the electricity flow. Therefore, it is preferable that the resistance aspect ratio Rs be greater than, equal to or less than 0.5% and equal to or less than 25% in terms of ensuring the durability of the resistance heating 810 while ensuring the rapid temperature raising property.

Gemäß dem Vergleich der Probe 2 mit den Proben 3 bis 8 und 10 bis 22 ist es bevorzugt, wenn der Wert T/Rs größer als, oder gleich 67 μm ist, in Bezug auf die Sicherstellung der Langlebigkeit der Widerstandsheizung 810.According to the comparison of the sample 2 with the samples 3 to 8 and 10 to 22, it is preferable that the value T / Rs be larger than or equal to 67 μm in terms of ensuring the durability of the resistance heating 810 ,

Gemäß dem Vergleich der Probe 5 mit der Probe 13, dem Vergleich der Probe 10 mit der Probe 14, und dem Vergleich der Probe 11 mit der Probe 15 kann ersehen werden, dass die Langlebigkeit der Widerstandsheizung 810 in ähnlicher Weise sichergestellt werden, egal ob das Partikelmaterial eines ist, welches beim Sintern zu Silizid wird, oder ob das Partikelmaterial eines ist, welches schon vor dem Sintern Silizid ist.According to the comparison of the sample 5 with the sample 13, the comparison of the sample 10 with the sample 14, and the comparison of the sample 11 with the sample 15 can be seen that the longevity of the resistance heating 810 Similarly, whether the particulate material is one that becomes silicide upon sintering or the particulate material is one that is silicide prior to sintering.

Gemäß dem Ergebnis der Proben 23 und 24 kann ersehen werden, dass die Langlebigkeit der Widerstandsheizung 810 auch durch eine Struktur des Halterungselements 860 sichergestellt werden kann, bei der Partikeln 862p und die Partikeln 868 wie in 4C gezeigt verteilt sind.According to the result of Samples 23 and 24, it can be seen that the durability of the resistance heating 810 also by a structure of the support member 860 can be ensured at the particles 862p and the particles 868 as in 4C are shown distributed.

A4. Vorteil:A4. Advantage:

Gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird ein Unterschied in der thermischen Ausdehnung zwischen der Widerstandsheizung 810 und dem Halterungselement 860 in dem Nachbarbereich 866 abgepuffert, was zur Unterdrückung der thermischen Belastung der Widerstandsheizung 810 auf Grund des Unterschieds der thermischen Ausdehnung von der des Halterungselements 860 beiträgt. Als Ergebnis kann die Langlebigkeit der Widerstandsheizung 810 gesteigert werden.According to the first embodiment described above, a difference in thermal expansion between the resistance heating becomes 810 and the support member 860 in the neighboring area 866 buffered, resulting in the suppression of the thermal load of the resistance heating 810 due to the difference in thermal expansion from that of the support member 860 contributes. As a result, the longevity of resistance heating 810 be increased.

Ferner trägt, wenn die Dicke T des Nachbarbereichs 866 von 10 bis 200 μm von der Widerstandsheizung 810 beträgt, der Nachbarbereich 866 zu einer effektiven Unterdrückung der thermischen Belastung der Widerstandsheizung 810 bei. Außerdem trägt, wenn die Dicke T des Nachbarbereichs 866 von 20 bis 100 μm von der Widerstandsheizung 810 beträgt, der Nachbarbereich 866 zu einer noch effektiveren Unterdrückung der thermischen Belastung der Widerstandsheizung 810 bei.Further contributes, when the thickness T of the neighboring area 866 from 10 to 200 μm from the resistance heater 810 is the neighbor area 866 to an effective suppression of the thermal load of the resistance heating 810 at. It also contributes when the thickness T of the neighboring area 866 from 20 to 100 μm from the resistance heater 810 is the neighbor area 866 to an even more effective suppression of the thermal load of the resistance heating 810 at.

Wenn ferner der durchschnittliche Partikeldurchmesser der mehreren Partikeln 868 weniger als oder gleich 5 μm ist, kann die Bildung von Poren in dem Nachbarbereich 866 unterdrückt werden. Dies trägt ferner zur Unterdrückung feiner, auf Grund der zwischen den Partikeln und ihrer Umgebung unterschiedlichen thermischen Ausdehnung um die Partikeln 868 herum gebildeter Risse bei. Als Ergebnis kann die Langlebigkeit des Nachbarbereichs 866 gesteigert werden, was zur gesteigerten Langlebigkeit der Widerstandsheizung 810 beiträgt.Further, when the average particle diameter of the plurality of particles 868 less than or equal to 5 microns, the formation of pores in the neighboring area 866 be suppressed. This also contributes to the suppression of fine, due to the different thermal expansion between the particles and their environment around the particles 868 around formed cracks. As a result, the longevity of the neighboring area 866 be increased, resulting in the increased longevity of resistance heating 810 contributes.

Wenn ferner das Widerstands-Querschnittsverhältnis Rs der Beziehung 0.5% ≤ Rs ≤ 25% genügt, kann dies die Langlebigkeit der Widerstandsheizung 810 steigern, während die schnelle Temperatursteigerungseigenschaft sichergestellt wird.Further, when the resistance aspect ratio Rs satisfies 0.5% ≤ Rs ≤ 25%, it can prolong the resistance heating life 810 increase while ensuring the rapid temperature increase characteristic.

Wenn ferner der Wert T/Rs größer als oder gleich 67 μm ist, trägt der Nachbarbereich 866 zur Unterdrückung der thermischen Belastung der Widerstandsheizung 810 bei.Further, when the value T / Rs is greater than or equal to 67 μm, the neighboring area bears 866 for suppressing the thermal load of the resistance heating 810 at.

Ferner ist der Nachbarbereich 866 zumindest dem Umkehrbereich 815 benachbart. Dies trägt zur Unterdrückung der thermischen Belastung an dem Umkehrbereich 815 bei, dessen Heizwert relativ groß ist.Further, the neighbor area 866 at least the reversal area 815 adjacent. This contributes to the suppression of the thermal load on the reverse portion 815 at, whose calorific value is relatively large.

Ferner enthalten die erste Keramik-Zusammensetzung, die die Widerstandsheizung 810 bildet, und die zweite Keramik-Zusammensetzung, die das Halterungselement 860 bildet, Siliziumnitrid als beiden gemeinsame Komponente. Dies trägt zu einer stärkeren Verbindung zwischen der Widerstandsheizung 810 und dem Halterungselement 860 bei. Dies kann die mechanische Festigkeit der Widerstandsheizung 810, und damit die Langlebigkeit der Widerstandsheizung 810 weiter erhöhen.Further, the first ceramic composition containing the resistance heating 810 forms, and the second ceramic composition containing the support member 860 forms, silicon nitride as two common component. This contributes to a stronger connection between the resistance heating 810 and the support member 860 at. This can be the mechanical strength of the resistance heating 810 , and thus the longevity of resistance heating 810 continue to increase.

B. Zweite AusführungsformB. Second Embodiment

8 ist eine schematische Ansicht, die einen Querschnitt eines keramischen Heizers 800B in der zweiten Ausführungsform zeigt. Die Glühkerze 10 der zweiten Ausführungsform ist der der ersten Ausführungsform ähnlich, außer dass sie an Stelle des keramischen Heizers 800 der ersten Ausführungsform den keramischen Heizer 800B beinhaltet. 8th is a schematic view showing a cross section of a ceramic heater 800B in the second embodiment. The glow plug 10 The second embodiment is similar to that of the first embodiment, except that it is used instead of the ceramic heater 800 the first embodiment, the ceramic heater 800B includes.

Der keramische Heizer 800B der zweiten Ausführungsform ist dem der ersten Ausführungsform ähnlich, außer dass die Form der Widerstandsheizung 810 anders ist. Die Widerstandsheizung 810 der zweiten Ausführungsform ist ein durch Drucken geformtes Bauteil. Die Widerstandsheizung 810 der zweiten Ausführungsform ist der der ersten Ausführungsform ähnlich, außer dass die Form des Querschnitts entlang einer zur Mittenachse SC senkrechten Ebene anders ist.The ceramic heater 800B The second embodiment is similar to that of the first embodiment except that the shape of the resistance heater 810 is different. The resistance heating 810 The second embodiment is one by printing shaped component. The resistance heating 810 of the second embodiment is similar to that of the first embodiment, except that the shape of the cross section is different along a plane perpendicular to the center axis SC.

Es ist bevorzugt, wenn der lange Durchmesser L1 des Umkehrteils 815 in der Widerstandsheizung 810 0,4 bis 1,0 mm beträgt. Der lange Durchmesser L1 des Umkehrteils 815 kann kleiner als 0,4 mm oder größer als 1,0 mm sein.It is preferable if the long diameter L1 of the reversing part 815 in the resistance heating 810 0.4 to 1.0 mm. The long diameter L1 of the reversing part 815 may be less than 0.4 mm or greater than 1.0 mm.

Es ist bevorzugt, wenn der kurze Durchmesser L2 des Umkehrteils 815 in der Widerstandsheizung 810 0,02 bis 0,3 mm beträgt. Der kurze Durchmesser L2 des Umkehrteils 815 kann kleiner als 0,02 mm oder größer als 0,3 mm sein.It is preferable if the short diameter L2 of the reversing part 815 in the resistance heating 810 0.02 to 0.3 mm. The short diameter L2 of the reversing part 815 may be less than 0.02 mm or greater than 0.3 mm.

9 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Herstellungsverfahren der Glühkerze 10 in der zweiten Ausführungsform zeigt. Bei der Herstellung der Glühkerze 10 fertigt der Hersteller zuerst ein Zwischenprodukt des Halterungselements 860 durch Metallform-Pressformen (Prozess P210). In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet das Zwischenprodukt des Halterungselements 860 zwei an der die Mittenachse SC enthaltenden Ebene geteilte Bauteile. Innerhalb dieser Bauteile ist eine Nut gebildet, die der Widerstandsheizung 810 entspricht. 9 FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the glow plug. FIG 10 in the second embodiment. In the production of the glow plug 10 The manufacturer first manufactures an intermediate product of the support element 860 by metal mold press forming (process P210). In the present embodiment, the intermediate product of the support member includes 860 two components divided at the plane containing the center axis SC. Within these components, a groove is formed, the resistance heating 810 equivalent.

Nach der Fertigung des Zwischenprodukts des Halterungselements 860 (Prozess P210) trägt der Hersteller ein Partikelmaterial auf die Nut eines der Bauteile des Zwischenprodukts des Halterungselements 860 durch Drucken auf (Prozess P220).After fabrication of the intermediate product of the support member 860 (Process P210), the manufacturer wears a particulate material on the groove of one of the components of the intermediate member of the support member 860 by printing on (process P220).

Nach dem Auftragen des Partikelmaterials auf das Zwischenprodukt des Halterungselements 860 (Prozess P220) druckt der Hersteller die Widerstandsheizung 810 auf das Partikelmaterial, das auf das Zwischenprodukt des Halterungselements 860 durch Drucken (Prozess P230) aufgetragen wurde.After applying the particulate material to the intermediate product of the support member 860 (Process P220) the manufacturer prints the resistance heater 810 on the particulate material acting on the intermediate product of the support element 860 by printing (process P230).

Nach dem Drucken der Widerstandsheizung 810 auf das Zwischenprodukt des Halterungselements 860 (Prozess P230) trägt der Hersteller Partikelmaterial auf die auf das Zwischenprodukt des Halterungselements 860 aufgedruckte Widerstandsheizung 810 durch Drucken auf (Prozess P240).After printing the resistance heater 810 on the intermediate product of the support element 860 (Process P230), the manufacturer applies particulate material to the intermediate product of the support element 860 printed resistance heating 810 by printing on (process P240).

Nach dem Auftragen des Partikelmaterials auf das Zwischenprodukt der Widerstandsheizung 810, die auf das Zwischenprodukt des Halterungselements 860 aufgedruckt wurde (Prozess P240), fertigt der Hersteller einen zusammengesetzten Formartikel durch Einpassen der Widerstandsheizung 810 zwischen die beiden Bauteile des Zwischenprodukts des Halterungselements 860 (Prozess P250).After application of the particulate material to the intermediate product of the resistance heating 810 acting on the intermediate product of the support element 860 was printed (process P240), the manufacturer manufactures a composite molded article by fitting the resistance heater 810 between the two components of the intermediate product of the support element 860 (Process P250).

Nach dem Fertigen den zusammengesetzten Formartikels (Prozess P250) sintert der Hersteller den zusammengesetzten Formartikel, um den keramischen Heizer 800B zu bilden (Prozess P260). Nach dem Fertigen des keramischen Heizers 800B (Prozess P260) befestigt der Hersteller den keramischen Heizer 800B an anderen Komponenten (dem Mittelschaft 200, der Metallhülse 500, dem äußeren Zylinder 700, und dergleichen) der Glühkerze 10 (Prozess P290). Damit wird die Glühkerze 10 komplettiert.After fabricating the composite molded article (P250 process), the manufacturer sinters the composite molded article to the ceramic heater 800B to form (process P260). After making the ceramic heater 800B (Process P260) the manufacturer fastens the ceramic heater 800B on other components (the middle shaft 200 , the metal sleeve 500 , the outer cylinder 700 , and the like) of the glow plug 10 (Process P290). This will be the glow plug 10 completed.

Es gibt einen Fall, in dem der Schmelzpunkt des die Partikeln 868 bildenden Silizids niedriger ist als die Sintertemperatur beim Sintern (Prozess P260). In diesem Fall kann der Hersteller, nach dem Fertigen des Zwischenprodukts des Halterungselements 860 (Prozess P210), die Widerstandsheizung 810 durch Drucken auf die Nut in einem der Bauteile des Zwischenprodukts des Halterungselements 860 mittels eines Druckmaterials drucken, dem das Partikelmaterial, welches das Rohmaterial der Partikeln 868 darstellt, zugefügt wurde (Prozess P235). Das in dem Zwischenprodukt der Widerstandsheizung 810 beinhaltete Partikelmaterial diffundiert beim Sintern (Prozess P260) in das Halterungselement 860 und bildet den Nachbarbereich 866. In diesem Fall neigt der Partikeldurchmesser der Partikeln 868 dazu, umso kleiner zu sein, je weiter sie von der Widerstandsheizung 810 entfernt sind, wie in 4A , gezeigt ist. Wenn die Sintertemperatur beim Sintern (Prozess P260) 1700 bis 1900°C beträgt, kann das Partikelmaterial, das zu dem Druckmaterial zugefügt werden kann, Silizid oder Oxid von wenigstens einem von Chrom (Cr), Titan (Ti), und Zirkonium (Zr) sein.There is a case in which the melting point of the particles 868 Silica is lower than the sintering temperature during sintering (process P260). In this case, the manufacturer may, after manufacturing the intermediate product of the support member 860 (Process P210), the resistance heating 810 by printing on the groove in one of the components of the intermediate member of the support member 860 by means of a printing material containing the particulate material, which is the raw material of the particles 868 was added (process P235). That in the intermediate of resistance heating 810 Particulate material diffused during sintering (process P260) in the support member 860 and forms the neighboring area 866 , In this case, the particle diameter of the particles tends to be 868 to be smaller, the farther they are from the resistance heater 810 are removed, as in 4A , is shown. When the sintering sintering temperature (Process P260) is 1700 to 1900 ° C, the particulate matter that can be added to the printing material may include silicide or oxide of at least one of chromium (Cr), titanium (Ti), and zirconium (Zr). be.

Gemäß der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform kann die Langlebigkeit der Widerstandsheizung 810 ähnlich wie gemäß der ersten Ausführungsform gesteigert werden.According to the second embodiment described above, the longevity of the resistance heating 810 can be increased as similar to the first embodiment.

C. Andere AusführungsformenC. Other Embodiments

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen und deren Modifikationen beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann in diversen Konfigurationen implementiert werden, solange sie nicht vom Konzept der vorliegenden Erfindung abweichen. Beispielsweise können die technischen Merkmale in den Ausführungsformen, Beispielen, und Modifikationen, die den technischen Merkmalen jeder in der ZUSAMMENFASSUNG beschriebenen Form entsprechen, regelmäßig ersetzt und/oder kombiniert werden, um einen Teil oder alle der oben beschriebenen Probleme zu lösen, oder einen Teil oder alle der oben beschriebenen Vorteile zu erzielen. Ferner können die technischen Merkmale weggelassen werden, soweit sie nicht in der vorliegenden Beschreibung als wesentlich beschrieben sind.The present invention is not limited to the above-described embodiments and their modifications. The present invention can be implemented in various configurations as long as they do not depart from the concept of the present invention. For example, the technical features in the embodiments, examples, and modifications that correspond to the technical features of each form described in the SUMMARY may be periodically replaced and / or combined to solve part or all of the problems described above, or a part or parts thereof to achieve all of the advantages described above. Further, the technical features may be omitted unless they are described as essential in the present specification.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (11)

Glühkerze, mit: einer Widerstandsheizung, die eine erste keramische Zusammensetzung beinhaltet und beim Durchleiten von Elektrizität Wärme erzeugt; und ein Halterungselement, das hauptsächlich eine zweite keramische Zusammensetzung beinhaltet, die von der ersten keramischen Zusammensetzung verschieden ist und Siliziumnitrid (Si3N4) als Hauptkomponente enthält, in die die Widerstandsheizung eingebettet ist, und die Widerstandsheizung haltert, wobei das Halterungselement einen Nachbarbereich beinhaltet, der der Widerstandsheizung benachbart ist und in dem mehrere Partikel seitlich von der Widerstandsheizung ungleichmäßig verteilt sind, die eine Komponente enthalten, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient größer ist als der von Siliziumnitrid (Si3N4).A glow plug, comprising: a resistance heater that includes a first ceramic composition and generates heat when passing electricity; and a support member mainly including a second ceramic composition different from the first ceramic composition and containing silicon nitride (Si 3 N 4 ) as a main component in which the resistance heater is embedded and supporting the resistance heater, the support member including a neighboring portion which is adjacent to the resistance heater and in which a plurality of particles are laterally unevenly distributed from the resistance heater including a component whose thermal expansion coefficient is larger than that of silicon nitride (Si 3 N 4 ). Glühkerze gemäß Anspruch 1, wobei die Komponente in den in dem Nachbarbereich verteilten Partikeln wenigstens eines von Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Wolfram (W), Titan (Ti), Zirkonium (Zr), und Tantal (Ta), oder Siliziumcarbid (SiC) ist.A glow plug according to claim 1, wherein the component in the particles distributed in the neighboring area comprises at least one of chromium (Cr), molybdenum (Mo), tungsten (W), titanium (Ti), zirconium (Zr), and tantalum (Ta), or Silicon carbide (SiC) is. Glühkerze gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Dicke des Nachbarbereichs 10 bis 200 μ von der Widerstandsheizung beträgt.A glow plug according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the neighboring region is 10 to 200 μ from the resistance heating. Glühkerze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Dicke des Nachbarbereichs 20 bis 100 μm von der Widerstandsheizung beträgt.Glow plug according to one of claims 1 to 3, wherein the thickness of the adjacent region is 20 to 100 microns from the resistance heater. Glühkerze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die durchschnittliche Größe der mehreren Partikeln weniger als, oder gleich 5 μm ist.A glow plug according to any one of claims 1 to 4, wherein the average size of the plurality of particles is less than or equal to 5 μm. Glühkerze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Beziehung zwischen der Querschnittsfläche S1 der Widerstandsheizung an einer Position, wo der Nachbarbereich gebildet ist, und der Querschnittsfläche S2 des Halterungselements 0.5% ≤ S1(S1 + S2) × 100% ≤ 25% genügt.A glow plug according to any one of claims 1 to 5, wherein a relationship between the cross-sectional area S1 of the resistance heater at a position where the neighboring area is formed and the cross-sectional area S2 of the supporting member satisfies 0.5% ≦ S1 (S1 + S2) × 100% ≦ 25% , Glühkerze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Beziehung zwischen der Querschnittsfläche S1 der Widerstandsheizung an einer Position, wo der Nachbarbereich gebildet ist, der Querschnittsfläche S2 des Halterungselements, und der Dicke T des Nachbarbereichs T·(S1 + S2)/S1 ≥ 67 μm genügt.A glow plug according to any one of claims 1 to 6, wherein a relationship between the cross-sectional area S1 of the resistance heater at a position where the adjacent area is formed, the cross-sectional area S2 of the supporting member, and the thickness T of the adjacent area T · (S1 + S2) / S1 ≥ 67 microns is enough. Glühkerze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Widerstandsheizung beinhaltet: einen als Kehrschleife geformten Umkehrteil; und einen mit dem Umkehrteil verbundenen Zuleitungsteil mit einem größeren Querschnitt als der Umkehrteil, und wobei der Nachbarbereich zumindest dem Umkehrbereich benachbart ist.A glow plug according to any one of claims 1 to 7, wherein the resistance heater includes: a reversing part shaped as a reverse loop; and a supply part connected to the reversing part with a larger cross section than the reversing part, and wherein the neighboring area is at least adjacent to the reversal area. Glühkerze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Widerstandsheizung ein durch Spritzgießen geformtes oder ein gedrucktes Element ist.A glow plug according to any one of claims 1 to 8, wherein the resistance heater is an injection molded or a printed member. Glühkerze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste keramische Zusammensetzung und die zweite keramische Zusammensetzung eine Komponente enthalten, die beiden gemeinsam ist.A glow plug according to any one of claims 1 to 9, wherein the first ceramic composition and the second ceramic composition contain a component which is common to both. Glühkerze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die zweite keramische Zusammensetzung ein Seltenerdelement und Aluminium (Al) enthält.A glow plug according to any one of claims 1 to 10, wherein the second ceramic composition contains a rare earth element and aluminum (Al).
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