DE102015205665A1 - Glow plug with a glow plug and internal combustion engine - Google Patents

Glow plug with a glow plug and internal combustion engine Download PDF

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DE102015205665A1
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
    • F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Glühstiftkerze mit einem Glühstift (10) zur Anordnung in einem Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend ein Glührohr (5), eine innerhalb des Glührohrs (5) angeordnete Mittelelektrode (3) und ein innerhalb des Glührohrs (5) angeordnetes Heizmaterial (6). Dabei ist auf einem ersten Teil der Oberfläche der Mittelelektrode (3) eine Isolierschicht (7) aufgebracht, welche massiv ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft auch eine Verbrennungskraftmaschine, welche mindestens eine erfindungsgemäße Glühstiftkerze mit einem Glühstift (10) umfasst.The invention relates to a glow plug with a glow plug (10) for arrangement in a combustion chamber of an internal combustion engine, comprising a glow tube (5), a center electrode (3) arranged inside the glow tube (5) and a heating material (6) arranged inside the glow tube (5) ). In this case, an insulating layer (7) is applied on a first part of the surface of the center electrode (3), which is solid. The invention also relates to an internal combustion engine, which comprises at least one glow plug according to the invention with a glow plug (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Glühstiftkerze mit einem Glühstift zur Anordnung in einem Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, welcher ein Glührohr, eine innerhalb des Glührohrs angeordnete Mittelelektrode und ein innerhalb des Glührohrs angeordnetes Heizmaterial umfasst. Die Erfindung betrifft ferner eine Verbrennungskraftmaschine, welche eine erfindungsgemäße Glühstiftkerze umfasst.The invention relates to a glow plug with a glow plug for arrangement in a combustion chamber of an internal combustion engine, which comprises a glow tube, a center electrode arranged inside the glow tube and a heating material arranged inside the glow tube. The invention further relates to an internal combustion engine comprising a glow plug according to the invention.

Stand der TechnikState of the art

Bekannte Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, für Kraftfahrzeuge weisen üblicherweise Glühstiftkerzen auf, welche in je einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine hineinragen. Aufgabe der Glühstiftkerze ist es, den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine vor dem Starten der Verbrennungskraftmaschine derart zu erwärmen, dass eine Entzündung eines und eine saubere Verbrennung in den Brennraum eingespritzten Treibstoffs, insbesondere Diesel, erfolgt.Known internal combustion engines, especially diesel engines, for motor vehicles usually have glow plugs, which protrude into a respective combustion chamber of an internal combustion engine. The task of the glow plug is to heat the combustion chamber of the internal combustion engine before starting the internal combustion engine such that an ignition of a and a clean combustion in the combustion chamber injected fuel, in particular diesel, takes place.

Die Glühstiftkerze ist annähernd kreiszylindrisch ausgeführt und weist ein Außengewinde auf, mittels welchem die Glühstiftkerze in eine Bohrung in der Verbrennungskraftmaschine, welche ein entsprechendes Innengewinde aufweist, eingeschraubt ist. Vor dem Starten der Verbrennungskraftmaschine wird eine Spannung an die Glühstiftkerze angelegt, woraufhin ein Strom durch die Glühstiftkerze fließt. Besagter Strom bewirkt dann eine Erwärmung eines in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine hineinragenden Teils der Glühstiftkerze. Durch die Erwärmung der Glühstiftkerze erfolgt auch eine Erwärmung des Brennraums.The glow plug is designed approximately circular cylindrical and has an external thread by means of which the glow plug is screwed into a bore in the internal combustion engine, which has a corresponding internal thread. Before starting the internal combustion engine, a voltage is applied to the glow plug, whereupon a current flows through the glow plug. Said current then causes heating of a protruding into the combustion chamber of the internal combustion engine part of the glow plug. By heating the glow plug and a warming of the combustion chamber takes place.

Aus der Druckschrift DE 10 2006 040 245 A1 ist eine gattungsgemäße Glühstiftkerze zur Anordnung in einem Brennraum einer gattungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine bekannt. Die Glühstiftkerze umfasst dabei ein Heizrohr, eine innerhalb des Heizrohrs angeordnete Mittelelektrode und ein innerhalb des Heizrohrs angeordnetes Heizmaterial. Das Heizmaterial ist dabei keramisch und elektrisch leitend ausgeführt. Bei Anlegen einer Spannung fließt ein Strom durch die Mittelektrode, durch das Heizmaterial und durch das Heizrohr. Dabei erfolgt eine Aufheizung des Heizmaterials. Dabei wird Wärme an das Heizrohr abgegeben, wodurch eine Erwärmung des Brennraums der Verbrennungskraftmaschine erfolgt.From the publication DE 10 2006 040 245 A1 is a generic glow plug for arrangement in a combustion chamber of a generic internal combustion engine known. The sheathed-element glow plug comprises a heating tube, a center electrode arranged inside the heating tube and a heating material arranged inside the heating tube. The heating material is ceramic and electrically conductive. When a voltage is applied, a current flows through the center electrode, through the heating material and through the heating tube. In this case, a heating of the heating material takes place. In this case, heat is released to the heating tube, whereby a heating of the combustion chamber of the internal combustion engine takes place.

Eine Glühkerze für Brennkraftmaschinen ist auch aus der Druckschrift EP 1 162 407 B1 bekannt. Die Glühkerze umfasst dabei ein Glührohr, eine innerhalb des Glührohrs angeordnete Mittelelektrode und ein innerhalb des Glührohrs angeordnetes Heizmaterial. An einer inneren Mantelfläche des Glührohrs ist eine elektrisch isolierende Schicht vorgesehen. Das Heizmaterial, welches als elektrisch leitfähiges Pulver ausgeführt ist, ist weitgehend in einem von der elektrisch isolierenden Schicht gebildeten Hohlraum angeordnet. Das Heizmaterial ragt dabei aus dem besagten Hohlraum heraus bis zu einem Endbereich des Glührohrs.A glow plug for internal combustion engines is also from the document EP 1 162 407 B1 known. The glow plug comprises an incandescent tube, a center electrode arranged inside the incandescent tube and a heating material arranged inside the incandescent tube. On an inner circumferential surface of the glow tube, an electrically insulating layer is provided. The heating material, which is designed as an electrically conductive powder, is largely arranged in a cavity formed by the electrically insulating layer. The heating material protrudes from said cavity out to an end portion of the glow tube.

Auch in der Druckschrift DE 26 37 464 A1 ist eine Glühkerze für eine Brennkraftmaschine offenbart. Die Glühkerze umfasst dabei eine Glühhülse, einen innerhalb der Glühhülse angeordneten Glühstift und ein innerhalb der Glühhülse angeordnetes Heizelement. Das Heizelement ist dabei als elektrisch leitfähiges Pulver ausgeführt und umfasst insbesondere Silicium Carbid (SiC) sowie ein weiteres elektrisch leitfähiges Pulver.Also in the publication DE 26 37 464 A1 is disclosed a glow plug for an internal combustion engine. The glow plug comprises an incandescent sleeve, a glow plug arranged inside the incandescent sleeve, and a heating element arranged inside the incandescent sleeve. The heating element is designed as an electrically conductive powder and comprises in particular silicon carbide (SiC) and another electrically conductive powder.

Ferner sind durch Benutzung Glühstiftkerzen bekannt, welche als Heizmaterial eine Heizwendel aufweisen. Die Heizwendel ist dabei aus einer metallischen Legierung gefertigt.Further, by use of glow plugs are known which have a heating coil as the heating material. The heating coil is made of a metallic alloy.

Aufgrund immer strenger werdender Gesetzgebung bezüglich des Kraftstoffverbrauchs und der dabei entstehenden Schadstoff-Emissionen von Verbrennungskraftmaschinen, speziell im Kraftfahrzeugbereich, sind Weiterentwicklungen der Verbrennungssteuerung sowie weiterer zugehöriger Bauteile, unter anderem auch der Glühstiftkerzen, notwendig. Insbesondere ist es wünschenswert, in verhältnismäßig kurzer Zeit eine ausreichende Erwärmung des Brennraums der Verbrennungskraftmaschine zu erreichen.Due to increasingly stringent legislation on fuel consumption and the resulting pollutant emissions from internal combustion engines, especially in the automotive sector, further developments of the combustion control and other associated components, including the glow plugs, necessary. In particular, it is desirable to achieve a sufficient heating of the combustion chamber of the internal combustion engine in a relatively short time.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird eine Glühstiftkerze mit einem Glühstift zur Anordnung in einem Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine vorgeschlagen, wobei der Glühstift ein Glührohr, eine innerhalb des Glührohrs angeordnete Mittelelektrode und ein innerhalb des Glührohrs angeordnetes Heizmaterial umfasst.It is proposed a glow plug with a glow plug for arrangement in a combustion chamber of an internal combustion engine, wherein the glow plug comprises a glow tube, a disposed within the glow tube central electrode and disposed within the glow tube heating material.

Erfindungsgemäß ist dabei auf einem ersten Teil der Oberfläche der Mittelelektrode eine Isolierschicht aufgebracht, welche massiv ausgebildet ist. Als massiv wird dabei eine Schicht bezeichnet, die aus einem zusammenhängenden Feststoff besteht. Insbesondere ist die erfindungsgemäß aufgebrachte Isolierschicht somit kein loses Pulver. According to the invention an insulating layer is applied to a first part of the surface of the center electrode, which is solid. As massive while a layer is called, which consists of a coherent solid. In particular, the insulating layer applied according to the invention is thus not a loose powder.

Die Isolierschicht ist vorzugsweise eine temperaturbeständige Keramikschicht, insbesondere auf Basis von Al2O3 oder MgO. Die Keramikschicht kann beispielsweise gefertigt werden, indem ein Keramikschlicker auf den ersten Teil der Oberfläche der Mittelelektrode aufgerollt und anschließend getrocknet sowie gegebenenfalls entbindert wird. Ebenfalls sind Dipcoating sowie Umwickeln des ersten Teils der Oberfläche der Mittelelektrode mit Keramikpapier denkbar. Auch kann ein vorgesintertes Keramikröhrchen auf die Mittelektrode aufgeschoben werden. The insulating layer is preferably a temperature-resistant ceramic layer, in particular based on Al 2 O 3 or MgO. The ceramic layer can be produced, for example, by rolling up a ceramic slurry onto the first part of the surface of the center electrode and then drying it and optionally debinding it. Also dipcoating and wrapping the first part of the surface of the center electrode with ceramic paper conceivable. Also, a pre-sintered ceramic tube may be slid onto the center electrode.

Es ist auch denkbar, die Isolierschicht als eine hochtemperaturbeständige, duktile SiO2-Beschichtung auszuführen. Innerhalb der SiO2-Beschichtung können Keramikpartikel vorgesehen sein.It is also conceivable to carry out the insulating layer as a high-temperature-resistant, ductile SiO 2 coating. Within the SiO 2 coating ceramic particles may be provided.

Die Isolierschicht kann unter anderem vorgesintert mit wenigen Sinterbrücken, gesintert mit offener Porosität sowie auch als dicht gesintertes Röhrchen ausgestaltet sein.Among other things, the insulating layer can be pre-sintered with a few sintered bridges, sintered with open porosity and also designed as a densely sintered tube.

Vorzugsweise ist ein zweiter Teil der Oberfläche der Mittelelektrode frei von der Isolierschicht. Dadurch kann gezielt ein Strom durch den zweiten Teil der Oberfläche der Mittelektrode zu dem Heizmaterial fließen.Preferably, a second part of the surface of the center electrode is free of the insulating layer. As a result, a targeted flow through the second part of the surface of the center electrode to the heating material flow.

Bevorzugt ist dabei die Mittelektrode zumindest annähernd zylindrisch ausgebildet, beispielsweise kreiszylindrisch, und eine Stirnseite der Mittelelektrode ist frei von der Isolierschicht.In this case, the center electrode is preferably at least approximately cylindrical, for example circular-cylindrical, and one end face of the center electrode is free of the insulating layer.

Vorzugsweise ist das Glührohr zumindest annähernd hohlzylindrisch ausgebildet, und das Heizmaterial ist zwischen der Stirnseite der Mittelelektrode und einem Boden des Glührohrs angeordnet. Dadurch kann ein Strom durch die Stirnseite der Mittelektrode und über das Heizmaterial zu dem Boden des Glührohrs fließen.Preferably, the glow tube is at least approximately hollow cylindrical, and the heating material is disposed between the end face of the center electrode and a bottom of the glow tube. This allows a current to flow through the end face of the center electrode and over the heating material to the bottom of the glow tube.

Das Heizmaterial ist vorteilhaft ein elektrisch leitfähiges Pulver. Das elektrisch leitfähige Pulver kann dabei eine Mischung aus einem Stoff mit einem verhältnismäßig hohen elektrischen Widerstand und einem Stoff mit einem verhältnismäßig geringen elektrischen Widerstand sein. Der Stoff mit dem verhältnismäßig hohen elektrischen Widerstand kann beispielsweise ein Isolator oder ein Halbleiter sein. The heating material is advantageously an electrically conductive powder. The electrically conductive powder may be a mixture of a substance with a relatively high electrical resistance and a substance with a relatively low electrical resistance. The substance with the relatively high electrical resistance may for example be an insulator or a semiconductor.

Das leitfähige Pulver kann beispielsweise eine FeCrAl-Legierung, eine NiCr-Legierung, ein refraktäres Metall und/oder ein elektrisch leitfähiges Oxid, Carbid, Nitrid, Borid sowie Silicid aufweisen. Beispielhaft seien hier WC, TiC, ZrC, TiN, ZrN, ZrB2, MoSi2, Cr2O3 genannt. Auch Mischungen der besagten Stoffe mit Fe-Oxiden sind verwendbar. The conductive powder may include, for example, an FeCrAl alloy, a NiCr alloy, a refractory metal, and / or an electrically conductive oxide, carbide, nitride, boride, and silicide. By way of example, mention may be made here of WC, TiC, ZrC, TiN, ZrN, ZrB 2 , MoSi 2 , Cr 2 O 3 . Also, mixtures of said substances with Fe oxides are usable.

Ebenfalls ist es denkbar, leitfähige Kohlenstoffmodifikationen in Pulverform einzusetzen, beispielsweise Graphit oder Carbon Black in Form von Leitfähigkeitsruß. Vorzugsweise ist dabei an der inneren, also der der Mittelelektrode zugewandten, Oberfläche des Glührohrs eine Diffusionsbarriere aufgebracht, welche ein Aufkohlen des Glührohrs unterbindet. Alternativ kann das Glührohr aus einem Material gefertigt sein, welches nicht mit Kohlenstoff reagiert.It is also conceivable to use conductive carbon modifications in powder form, for example graphite or carbon black in the form of conductive carbon black. Preferably, a diffusion barrier is applied to the inner, that is to say the surface of the glow tube facing the center electrode, which prevents carburizing of the glow tube. Alternatively, the glow tube may be made of a material that does not react with carbon.

Das als elektrisch leitfähiges Pulver ausgeführte Heizmaterial ist beispielsweise als Schüttung oder als ungesinterter Pulverpressling in dem Glührohr vorgesehen. Eine Komprimierung des elektrisch leitfähigen Pulvers auf eine gewünschte Dichte kann durch eine Reduktion des Durchmessers des Glührohrs und damit einhergehender Reduktion des Volumens des Glührohrs durchgeführt werden. Eine derartige Reduktion des Durchmessers des Glührohrs kann beispielsweise durch Rundhämmern erfolgen.The running as an electrically conductive powder heating material is provided, for example, as a bed or as unsintered powder compact in the glow tube. Compression of the electrically conductive powder to a desired density can be performed by reducing the diameter of the glow tube and concomitantly reducing the volume of the glow tube. Such a reduction of the diameter of the glow tube can be done for example by swaging.

Die Mittelektrode ist dabei, wie bereits erwähnt, vorzugsweise zumindest annähernd zylindrisch ausgebildet, beispielsweise kreiszylindrisch, und die Isolierschicht ist auf einer Mantelfläche der Mittelelektrode aufgebracht. Somit weist dann die Isolierschicht eine zumindest annähernd hohlzylindrische Gestalt auf.The center electrode is, as already mentioned, preferably formed at least approximately cylindrical, for example circular cylindrical, and the insulating layer is applied to a lateral surface of the center electrode. Thus, then, the insulating layer has an at least approximately hollow cylindrical shape.

Die Isolierschicht ist dabei vorzugsweise beabstandet von dem Glührohr angeordnet, das bedeutet, die Isolierschicht und das Glührohr berühren einander nicht. Die Isolierschicht ist also verhältnismäßig dünn ausgeführt, so dass ein Abstand zwischen der Isolierschicht und dem Glührohr verbleibt.The insulating layer is preferably spaced from the glow tube, that is, the insulating layer and the glow tube do not touch each other. The insulating layer is thus made relatively thin, so that a gap between the insulating layer and the glow tube remains.

Zwischen der Isolierschicht und dem Glührohr ist vorteilhaft ein Füllmaterial vorgesehen. Das Füllmaterial, welches vorteilhaft in Pulverform vorliegt, dient dabei zur Fixierung und zur Positionierung der Mittelelektrode innerhalb des Glührohrs. Between the insulating layer and the glow tube, a filling material is advantageously provided. The filling material, which is advantageously in powder form, serves to fix and position the center electrode within the glow tube.

Das Füllmaterial kann als elektrisch leitfähiges Pulver ausgebildet sein. Insbesondere kann das Füllmaterial aus den gleichen Stoffen bestehen wie das Heizmaterial. In diesem Fall ist nur ein Pulver, beziehungsweise eine Pulvermischung, innerhalb des Glührohrs erforderlich und vorgesehen, wodurch die Fertigung der Glühstiftkerze vorteilhaft vereinfacht ist.The filler material may be formed as an electrically conductive powder. In particular, the filling material may consist of the same materials as the heating material. In this case, only a powder, or a powder mixture, is required and provided within the glow tube, whereby the production of the glow plug is advantageously simplified.

Das Füllmaterial kann auch als ein elektrisch isolierendes Pulver ausgebildet sein. Das Füllmaterial isoliert somit zusätzlich zu der Isolierschicht den ersten Teil der Oberfläche der Mittelelektrode von dem Glührohr. Ein elektrisch isolierendes Pulver ist insbesondere preisgünstiger als verhältnismäßig teures elektrisch leitfähiges Pulver.The filler material may also be formed as an electrically insulating powder. The filler material thus insulates the first portion of the surface of the center electrode from the glow tube in addition to the insulating layer. An electrically insulating powder is particularly less expensive than relatively expensive electrically conductive powder.

Ferner wird eine Verbrennungskraftmaschine vorgeschlagen, welche mindestens eine erfindungsgemäße Glühstiftkerze mit einem Glühstift umfasst.Furthermore, an internal combustion engine is proposed which comprises at least one glow plug according to the invention with a glow plug.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Isolierschicht verhindert einen unkontrollierten Stromfluss von der Mittelelektrode zu dem Glührohr. Ein Strom fließt lediglich von einem Teil der Oberfläche der Mittelelektrode, welcher frei von der Isolationsschicht ist, zu dem Glührohr. Dadurch wird gezielt nur ein Bereich des Glühstifts, vorzugsweise dessen Spitze, erwärmt.The insulating layer prevents uncontrolled current flow from the center electrode to the glow tube. A current flows only from a part of the surface of the center electrode, which is free of the insulating layer, to the glow tube. This will specifically only a portion of the glow plug, preferably its tip, heated.

Gegenüber einer drahtförmigen Heizwendel hat ein als leitfähiges Pulver ausgeführtes Heizmaterial den Vorteil, dass Materialien mit einem verhältnismäßig hohen Schmelzpunkt, die aber verhältnismäßig schwer zu bearbeiten und umzuformen sind, verwendet werden können. Auch kann die Aufheizgeschwindigkeit bei einem als leitfähiges Pulver ausgeführten Heizmaterial höher sein als bei einer Heizwendel, da Materialien mit höherer Temperaturbeständigkeit eingesetzt werden können.Compared to a wire-shaped heating coil, a heating material designed as a conductive powder has the advantage that materials with a relatively high melting point, but which are relatively difficult to process and reshape, can be used. Also, the heating rate may be higher for a heating material designed as a conductive powder than for a heating coil, since materials with higher temperature resistance can be used.

Durch das Mischen verschiedener Stoffe zu dem leitfähigen Pulver, wobei die Stoffe jeweils unterschiedliche Temperaturkoeffizienten ihres spezifischen elektrischen Widerstands aufweisen, kann ein Heizmaterial mit einem gewünschten Temperaturverhalten hergestellt werden. Insbesondere sind Heizmaterialien mit PTC-Verhalten, NTC-Verhalten, aber auch mit temperaturunabhängigem elektrischem Widerstand herstellbar. Das temperaturunabhängige Verhalten des elektrischen Widerstands ist dabei vorrangig von dem Mischungsverhältnis sowie von der Korngrößenverteilung abhängig.By mixing various substances to the conductive powder, wherein the substances each have different temperature coefficients of their electrical resistivity, a heating material with a desired temperature behavior can be produced. In particular, heating materials with PTC behavior, NTC behavior, but also with temperature-independent electrical resistance can be produced. The temperature-independent behavior of the electrical resistance is primarily dependent on the mixing ratio and on the particle size distribution.

Durch das Aufbringen der Isolierschicht unmittelbar auf die Mittelektrode ist die Isolierschicht von dem Glührohr beabstandet angeordnet. Somit kann durch Rundhämmern eine Reduktion des Durchmessers des Glührohrs erfolgen, ohne die Isolierschicht dabei zu Beschädigen. Das Rundhämmern zur Reduktion des Durchmessers und damit des Volumens des Glührohrs dient beispielsweise zur Komprimierung des als elektrisch leitfähigen Pulvers ausgeführten Heizmaterials oder des als elektrisch isolierendes Pulver ausgeführten Füllmaterials auf eine gewünschte Dichte.By applying the insulating layer directly to the center electrode, the insulating layer is spaced from the glow tube. Thus, by round hammers, a reduction of the diameter of the glow tube can take place without damaging the insulating layer. The round hammering for reducing the diameter and thus the volume of the glow tube serves, for example, for compressing the heating material embodied as an electrically conductive powder or the filling material designed as an electrically insulating powder to a desired density.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below.

Es zeigen:Show it:

1 einen Längsschnitt durch einen in einen Brennraum hineinragenden Teil eines Glühstifts einer Glühstiftkerze und 1 a longitudinal section through a projecting into a combustion chamber part of a glow plug of a glow plug and

2 eine vergrößerte Darstellung eines Endbereichs des Glühstifts der Glühstiftkerze aus 1. 2 an enlarged view of an end portion of the glow plug of the glow plug 1 ,

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist ein Längsschnitt durch einen Glühstift 10 gezeichnet. Der Glühstift 10 ist in ein mit einem Außengewinde versehenes metallisches Gehäuse eingepresst, welches hier nicht dargestellt ist, und bildet mit diesem zusammen eine Glühstiftkerze. Der Glühstift 10 ragt in den Brennraum einer hier nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine hinein. Die Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise ein Dieselmotor. Die Glühstiftkerze umfasst dabei in bekannter Art ein Gehäuse mit Außengewinde, welches mit dem Glühstift 10 verbunden ist, und mittels welchem die Glühstiftkerze in eine Bohrung in einem Zylinderkopf der nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine eingeschraubt ist. Die Bohrung in dem Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine weist dazu ein entsprechendes Innengewinde auf. Der Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine ist aus einem Metall gefertigt und somit elektrisch leitfähig. Auch das Außengewinde der Glühstiftkerze ist aus einem Metall gefertigt und somit elektrisch leitfähig.In 1 is a longitudinal section through a glow plug 10 drawn. The glow plug 10 is pressed into a provided with an external thread metallic housing, which is not shown here, and together with this forms a glow plug. The glow plug 10 protrudes into the combustion chamber of an internal combustion engine, not shown here. The internal combustion engine is for example a diesel engine. The glow plug in a known manner comprises a housing with external thread, which with the glow plug 10 is connected, and by means of which the glow plug is screwed into a bore in a cylinder head of the internal combustion engine, not shown. The bore in the cylinder head of the internal combustion engine has for this purpose a corresponding internal thread. The cylinder head of the internal combustion engine is made of a metal and thus electrically conductive. The external thread of the glow plug is made of a metal and thus electrically conductive.

Der Glühstift 10 umfasst einen Anschlussbolzen 1, welcher elektrisch leitfähig ist, und welcher zum Anlegen einer Spannung dient. Der Anschlussbolzen 1 ist elektrisch mit einer Mittelelektrode 3 verbunden, welche von dem Anschlussbolzen 1 weg in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine hineinragt. Auch die Mittelelektrode 3 ist elektrisch leitfähig.The glow plug 10 includes a connecting bolt 1 , which is electrically conductive, and which serves to apply a voltage. The connecting bolt 1 is electrical with a center electrode 3 connected, which of the connecting bolt 1 extends into the combustion chamber of the internal combustion engine. Also the center electrode 3 is electrically conductive.

Der Glühstift 10 umfasst ferner ein Glührohr 5, welches annähernd konzentrisch um die Mittelelektrode 3 herum angeordnet ist, und welches ebenfalls in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine hineinragt. Auch das Glührohr 5 ist elektrisch leitfähig. Das Glührohr 5 ist mechanisch und elektrisch mit dem Außengewinde der Glühstiftkerze verbunden. Zwischen dem Glührohr 5 und dem Anschlussbolzen 1 ist eine Heizkörperdichtung 2 vorgesehen. The glow plug 10 further includes a glow tube 5 which is approximately concentric about the center electrode 3 is arranged around, and which also protrudes into the combustion chamber of the internal combustion engine. Also the glow tube 5 is electrically conductive. The glow tube 5 is mechanically and electrically connected to the external thread of the glow plug. Between the glow tube 5 and the connecting bolt 1 is a radiator seal 2 intended.

In 2 ist ein Endbereich des Glühstifts 10 vergrößert dargestellt. 2 zeigt dabei den dem Anschlussbolzen 1 abgewandten Endbereich des Glühstifts 10, mit der Stirnseite 13 der Mittelektrode 3 sowie mit dem Boden 15 des Glührohrs 5. In 2 is an end portion of the glow plug 10 shown enlarged. 2 shows the connection pin 1 remote end region of the glow plug 10 , with the front side 13 the middle electrode 3 as well as with the ground 15 of the glow tube 5 ,

Die Mittelelektrode 3 ist annähernd zylinderförmig ausgestaltet, vorliegend kreiszylinderförmig. Die Mittelelektrode 3 weist eine Stirnseite 13 auf, welche dem Anschlussbolzen 1 abgewandt ist. Eine Mantelfläche 17 der Mittelelektrode 3 ist von einer Isolierschicht 7 umgeben. Die Isolierschicht 7 ist vorliegend eine massive Keramikschicht, welche auf die Mantelfläche 17 der Mittelelektrode 3 aufgebracht ist. Aber auch andere Ausgestaltungen der Isolierschicht 7 sind denkbar.The center electrode 3 is designed approximately cylindrical, in this case circular cylindrical. The center electrode 3 has an end face 13 on which the connecting bolt 1 turned away. A lateral surface 17 the center electrode 3 is of an insulating layer 7 surround. The insulating layer 7 In this case, a massive ceramic layer, which on the lateral surface 17 the center electrode 3 is applied. But also other embodiments of the insulating layer 7 are conceivable.

Das Glührohr 5 ist annähernd hohlzylindrisch ausgestaltet. Das Glührohr 5 weist an seiner der Heizkörperdichtung 2 abgewandten Seite einen Boden 15 auf. Das Glührohr 5 umgibt die Mittelelektrode 3 und die darauf aufgebrachte Isolierschicht 7 annähernd topfförmig. The glow tube 5 is designed approximately hollow cylindrical. The glow tube 5 indicates at its the radiator seal 2 one side away ground 15 on. The glow tube 5 surrounds the center electrode 3 and the insulating layer applied thereon 7 almost pot-shaped.

Die Stirnseite 13 der Mittelektrode 3 ist in einem Abstand a von dem Boden 15 des Glührohrs 5 angeordnet. Der seitliche Abstand der Stirnseite 13 der Mittelektrode 3 zu einem seitlichen Bereich des Glührohrs 5 entspricht auch etwa dem besagten Abstand a. Somit ist der Abstand a des nicht isolierten Teils der Mittelelektrode 3 zu der Innenoberfläche des Glührohrs 5 annähernd in jede Richtung konstant. Dadurch ergibt sich bei einem Stromfluss von der Mittelektrode 3 zu dem Glührohr 5 eine zumindest annähernd gleichmäßige Stromdichteverteilung. The front side 13 the middle electrode 3 is at a distance a from the ground 15 of the glow tube 5 arranged. The lateral distance of the front side 13 the middle electrode 3 to a side portion of the glow tube 5 also corresponds approximately to the said distance a. Thus, the distance a of the non-isolated part of the center electrode 3 to the inner surface of the glow tube 5 approximately constant in every direction. This results in a current flow from the center electrode 3 to the glow tube 5 an at least approximately uniform current density distribution.

In einem zwischen dem Glührohr 5 und der Mittelektrode 3 befindlichen Freiraum ist ein Heizmaterial 6 angeordnet. Das Heizmaterial 6 befindet sich dabei in einem Bereich zwischen dem Boden 15 des Glührohrs 5 und der Stirnseite 13 der Mittelektrode 3. Vorliegend erstreckt sich das Heizmaterial 6 auch entlang der Isolierschicht 7 von dem Boden 15 des Glührohrs 5 sowie von der Stirnseite 13 der Mittelektrode 3 weg. Anschließend an das Heizmaterial 6 ist in dem zwischen der Mittelelektrode 3 und dem Glührohr 5 vorhandenen Freiraum ein Füllmaterial 4 angeordnet. Das Füllmaterial 4 erstreckt sich dabei in dem besagten Freiraum zwischen der Isolierschicht 7 und dem Glührohr 5 bis annähernd zu der Heizkörperdichtung 2. In one between the glow tube 5 and the center electrode 3 Free space is a heating material 6 arranged. The heating material 6 is located in an area between the ground 15 of the glow tube 5 and the front side 13 the middle electrode 3 , In the present case, the heating material extends 6 also along the insulating layer 7 from the ground 15 of the glow tube 5 as well as from the front side 13 the middle electrode 3 path. Then to the heating material 6 is in between the center electrode 3 and the glow tube 5 existing space a filler 4 arranged. The filling material 4 extends in the said space between the insulating layer 7 and the glow tube 5 close to the radiator seal 2 ,

Das Heizmaterial 6 ist als elektrisch leitfähiges Pulver ausgeführt. Das Heizmaterial 6 umfasst eine Mischung aus einem Pulver mit einem verhältnismäßig hohen elektrischen Widerstand sowie einem Pulver mit einem verhältnismäßig geringen elektrischen Widerstand. Das Heizmaterial 6 hat somit einen von dem Mischungsverhältnis und den Korngrößenverteilungen des höherohmigen und niederohmigen Pulvers abhängigen, genau definierten elektrischen Widerstand. The heating material 6 is designed as an electrically conductive powder. The heating material 6 comprises a mixture of a powder with a relatively high electrical resistance and a powder with a relatively low electrical resistance. The heating material 6 thus has a well-defined by the mixing ratio and the particle size distributions of the high-resistance and low-resistance powder, precisely defined electrical resistance.

Zum Betrieb der Glühstiftkerze, also vor dem Starten der Verbrennungskraftmaschine, wird eine Spannung an den Glühstift 10 angelegt. Insbesondere wird die Spannung dabei zwischen dem Anschlussbolzen 1 des Glühstifts 10 und dem metallischen Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine angelegt. To operate the glow plug, so before starting the internal combustion engine, a voltage to the glow plug 10 created. In particular, the voltage is between the connecting bolt 1 of the glow plug 10 and the metallic cylinder head of the internal combustion engine applied.

Durch Anlegen der besagten Spannung fließt ein Strom durch den Anschlussbolzen 1 hindurch zu der Mittelelektrode 3. Von der Mittelelektrode 3 fließt der Strom weiter durch das Heizmaterial 6 zu dem Glührohr 5. Von dem Glührohr 5 fließt der Strom weiter über das Außengewinde der Glühstiftkerze zu dem Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine. By applying the said voltage, a current flows through the connecting bolt 1 through to the center electrode 3 , From the center electrode 3 the current continues to flow through the heating material 6 to the glow tube 5 , From the glow tube 5 the current continues to flow via the external thread of the glow plug to the cylinder head of the internal combustion engine.

Der Anschlussbolzen 1, die Mittelelektrode 3, das Glührohr 5 sowie der metallische Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine sind, wie bereits erwähnt, elektrisch leitfähig und weisen jeweils einen verhältnismäßig geringen elektrischen Widerstand auf. Das Heizmaterial 6 ist zwar ebenfalls elektrisch leitfähig, weist aber einen höheren elektrischen Widerstand auf. Dadurch ergibt sich ein Spannungsabfall insbesondere über dem Heizmaterial 6. Somit wird von dem fließenden Strom eine Leistung an das Heizmaterial 6 abgegeben, welches dadurch aufgeheizt wird. Das Heizmaterial 6 gibt dabei die Wärme an den Boden 15 sowie an einen Teil der Seite des Glührohrs 5 ab. Dadurch erwärmt sich das Glührohr 5, und damit erfolgt eine Erwärmung des Brennraums der Verbrennungskraftmaschine. The connecting bolt 1 , the center electrode 3 , the glow tube 5 as well as the metallic cylinder head of the internal combustion engine are, as already mentioned, electrically conductive and each have a relatively low electrical resistance. The heating material 6 Although also electrically conductive, but has a higher electrical resistance. This results in a voltage drop, in particular over the heating material 6 , Thus, the flowing current becomes a power to the heating material 6 delivered, which is heated by it. The heating material 6 gives the heat to the ground 15 as well as to a part of the side of the glow tube 5 from. As a result, the glow tube heats up 5 , And thus there is a heating of the combustion chamber of the internal combustion engine.

Die auf die Mantelfläche 17 der Mittelelektrode 3 aufgebrachte Isolierschicht 7 verhindert einen unkontrollierten Stromfluss von der Mittelelektrode 3 zu dem Glührohr 5. Der besagte Strom fließt ausschließlich in einem Bereich der Stirnseite 13 der Mittelelektrode 3 zu dem Boden 15 des Glührohrs 5, sowie zu benachbart seitlich gelegenen Bereichen des Glührohrs 5. Der Strom fließt damit nur lokal in dem Bereich der Stirnseite 13 der Mittelelektrode 3. The on the lateral surface 17 the center electrode 3 applied insulating layer 7 prevents uncontrolled flow of current from the center electrode 3 to the glow tube 5 , The said current flows exclusively in an area of the front side 13 the center electrode 3 to the ground 15 of the glow tube 5 , as well as adjacent laterally located areas of the glow tube 5 , The current thus flows only locally in the area of the front side 13 the center electrode 3 ,

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen des fachmännischen Handelns liegen.The invention is not limited to the described embodiments and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of professional practice.

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  • EP 1162407 B1 [0005] EP 1162407 B1 [0005]
  • DE 2637464 A1 [0006] DE 2637464 A1 [0006]

Claims (10)

Glühstiftkerze mit einem Glühstift (10) zur Anordnung in einem Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend ein Glührohr (5), eine innerhalb des Glührohrs (5) angeordnete Mittelelektrode (3) und ein innerhalb des Glührohrs (5) angeordnetes Heizmaterial (6), dadurch gekennzeichnet, dass auf einem ersten Teil der Oberfläche der Mittelelektrode (3) eine Isolierschicht (7) aufgebracht ist, welche massiv ausgebildet ist.Glow plug with a glow plug ( 10 ) for arrangement in a combustion chamber of an internal combustion engine, comprising a glow tube ( 5 ), one within the glow tube ( 5 ) arranged center electrode ( 3 ) and inside the glow tube ( 5 ) arranged heating material ( 6 ), characterized in that on a first part of the surface of the center electrode ( 3 ) an insulating layer ( 7 ) is applied, which is solid. Glühstiftkerze mit einem Glühstift (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, ein zweiter Teil der Oberfläche der Mittelelektrode (3) frei von der Isolierschicht (7) ist.Glow plug with a glow plug ( 10 ) according to claim 1, characterized in that a second part of the surface of the central electrode ( 3 ) free of the insulating layer ( 7 ). Glühstiftkerze mit einem Glühstift (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelektrode (3) zumindest annähernd zylindrisch ausgebildet ist, und dass eine Stirnseite (13) der Mittelelektrode (3) frei von der Isolierschicht (7) ist.Glow plug with a glow plug ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the middle electrode ( 3 ) is at least approximately cylindrical, and that an end face ( 13 ) of the center electrode ( 3 ) free of the insulating layer ( 7 ). Glühstiftkerze mit einem Glühstift (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass, das Glührohr (5) zumindest annähernd hohlzylindrisch ausgebildet ist, und dass das Heizmaterial (6) zwischen der Stirnseite (13) der Mittelelektrode (3) und einem Boden (15) des Glührohrs (5) angeordnet ist.Glow plug with a glow plug ( 10 ) according to claim 3, characterized in that, the glow tube ( 5 ) is formed at least approximately hollow cylindrical, and that the heating material ( 6 ) between the front side ( 13 ) of the center electrode ( 3 ) and a floor ( 15 ) of the glow tube ( 5 ) is arranged. Glühstiftkerze mit einem Glühstift (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizmaterial (6) ein elektrisch leitfähiges Pulver ist. Glow plug with a glow plug ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating material ( 6 ) is an electrically conductive powder. Glühstiftkerze mit einem Glühstift (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelektrode (3) zumindest annähernd zylindrisch ausgebildet ist, und dass die Isolierschicht (7) auf einer Mantelfläche (17) der Mittelelektrode (3) aufgebracht ist.Glow plug with a glow plug ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the middle electrode ( 3 ) is at least approximately cylindrical, and that the insulating layer ( 7 ) on a lateral surface ( 17 ) of the center electrode ( 3 ) is applied. Glühstiftkerze mit einem Glühstift (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht (7) beabstandet von dem Glührohr (5) angeordnet ist.Glow plug with a glow plug ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the insulating layer ( 7 ) spaced from the glow tube ( 5 ) is arranged. Glühstiftkerze mit einem Glühstift (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Isolierschicht (7) und dem Glührohr (5) ein Füllmaterial (4) vorgesehen ist.Glow plug with a glow plug ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that between the insulating layer ( 7 ) and the glow tube ( 5 ) a filling material ( 4 ) is provided. Glühstiftkerze mit einem Glühstift (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass, das Füllmaterial (4) ein elektrisch isolierendes Pulver ist.Glow plug with a glow plug ( 10 ) according to claim 8, characterized in that, the filling material ( 4 ) is an electrically insulating powder. Verbrennungskraftmaschine, umfassend mindestens eine Glühstiftkerze mit einem Glühstift (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche.Internal combustion engine comprising at least one glow plug with a glow plug ( 10 ) according to any one of the preceding claims.
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