DE10306634A1 - Low-volt pencil-type glow plug for an internal combustion engine's combustion chamber has a heat conductor linked to a defined operating voltage and fitted with an electrical resistor - Google Patents

Low-volt pencil-type glow plug for an internal combustion engine's combustion chamber has a heat conductor linked to a defined operating voltage and fitted with an electrical resistor Download PDF

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    • F23QIGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
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    • F23Q7/001Glowing plugs for internal-combustion engines

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Abstract

A pencil-type glow plug protects against destruction through surge voltage. An electrical resistor in a heat conductor is so designed that the heat conductor's resistor rises above the operating temperature so that increased operating voltage causing it is compensated.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Glühstiftkerzen, insbesondere Niedervolt-Glühstiftkerzen zum Anordnen in einem Brennraum einer Brennstoffkraftmaschine, wobei die Glühstiftkerze einen mit einer definierten Betriebsspannung ausgelegten Spannungsquelle verbindbaren elektrischen Widerstand aufweisenden Heizleiter umfasst und der Heizleiter auf eine definierte Betriebstemperatur bringbar ist.The invention relates to glow plugs, especially low-voltage glow plugs for arrangement in a combustion chamber of a fuel engine, wherein the glow plug a voltage source designed with a defined operating voltage Connectable electrical resistance heating conductor comprises and the heating conductor can be brought to a defined operating temperature is.

Stand der TechnikState of technology

Glühstiftkerzen als Teil einer Glüheinrichtung werden unter anderem beim Kaltstart und Kaltlauf von Dieselmotoren verwendet. Sie dienen dazu, den Brennraum vor dem eigentlichen Motorstart zu erwärmen und das Laufverhalten des Dieselmotors (Geräusch, Abgasemission) positiv zu beeinflussen.Glow plugs as part of one Annealing device used among other things in cold starting and cold running of diesel engines. They serve to close the combustion chamber before the actual engine start heat and the running behavior of the diesel engine (noise, exhaust emissions) positive to influence.

Um auch während eines Spannungseinbruchs des Bordnetzes, der in der Regel während der Betätigung des Anlassens entsteht, eine kurze Aufheizzeit der Glühstiftkerze zu gewährleisten, werden diese oftmals als Niedervolt-Glühstiftkerzen ausgeführt. Die Reduzierung der Bordnetzspannung auf die notwendige Betriebsspannung erfolgt durch Takten der Bordnetzspannung mit definiertem Taktverhältnis. Ein Betrieb mit Überspannung kann zu Temperaturen weit oberhalb der maximalen Einsatztemperatur der verwendeten Materialien der Glühstiftkerze und somit zur Zerstörung der Glühstiftkerze führen.To even during a voltage drop the electrical system, which is usually during the operation of the Tempering results in a short heating up time of the glow plug to ensure, these are often designed as low-voltage glow plugs. The Reduction of the vehicle electrical system voltage to the necessary operating voltage takes place by clocking the vehicle electrical system voltage with a defined clock ratio. On Operation with overvoltage can reach temperatures far above the maximum operating temperature the materials used of the glow plug and thus to destroy the glow plug to lead.

Aufgabe der ErfindungTask of invention

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die aus dem Stand der Technik bekannten Glühstiftkerzen derart auszulegen, dass eine schnelle Aufheizzeit gewährleistet ist, und dass gleichzeitig niedrige Anfangströme mit einer erhöhten Schutzfunktion gegenüber Spannungen realisiert werden.The object of the invention is to design the glow plugs known from the prior art in such a way that a quick warm-up time is guaranteed, and that at the same time low initial currents with an increased Protective function against Voltages can be realized.

Lösung der AufgabeSolution of task

Kern der Erfindung ist es, eine Schutzfunktion, insbesondere für Niedervoltglühstiftkerzen zu schaffen. Dies wird dadurch realisiert, das oberhalb der Betriebstemperatur der spezifische Widerstand des Heizleiters so stark ansteigt, dass die verursachende erhöhte Betriebsspannung nahezu kompensiert wird, und die umgesetzte elektrische Leistung nur geringfügig ansteigt.The essence of the invention is a protective function, especially for Niedervoltglühstiftkerzen to accomplish. This is achieved by operating above the operating temperature the specific resistance of the heating conductor increases so much that the causing increased Operating voltage is almost compensated, and the implemented electrical Performance only marginal increases.

Als Lösung wird daher vorgeschlagen, dass der spezifische elektrische Widerstand des Heizleiters derart ausgelegt ist, dass ober halb der Betriebstemperatur der spezifische elektrische Widerstand des Heizleiters derart ansteigt, dass die verursachende erhöhte Betriebsspannung kompensiert wird.It is therefore proposed as a solution that that the specific electrical resistance of the heating conductor is such is designed to be above the operating temperature of the specific electrical resistance of the heating conductor increases so that the causing increased Operating voltage is compensated.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Materialauslegung der Glühstiftkerze bzw. des Stiftes ein gegenüber dem Stand der Technik flachere Temperatur-Spannungskennlinie bei hohen Betriebstemperaturen erreicht wird. Dies ermöglicht, die Temperaturen gezielt einzustellen, jedoch die Zerstörung bei Betrieb mit Überspannung zu vermeiden.The main advantage of the invention consists of the material design of the glow plug or the pen opposite the flatter temperature-voltage characteristic in the prior art high operating temperatures is reached. This makes possible, selectively adjust the temperatures, but the destruction Operation with overvoltage to avoid.

Es ist daher möglich, eine Aufheizgeschwindigkeit der Glühstiftkerze mit einer flachen Regelcharakteristik bei hohen Betriebstemperaturen zu kombinieren.It is therefore possible to have a heating rate the glow plug with a flat control characteristic at high operating temperatures to combine.

Ein weiterer Vorteil ist eine steilere Widerstands-Temperatur-Kennlinie, wodurch die Widerstandsmessung zu genaueren Temperaturergebnissen führt.Another advantage is a steeper one Resistance-temperature characteristic curve, which allows the resistance measurement to more accurate temperature results leads.

Temperaturen oberhalb der maximalen Betriebstemperatur der verwendeten Materialien können auf diese Weise vermieden werden.Temperatures above the maximum Operating temperature of the materials used can be avoided in this way become.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den nachstehenden Diagrammen hervor.Further advantageous configurations are shown in the diagrams below.

Zeichnungendrawings

Es zeigenShow it

1 Eine schematische Darstellung des Verhältnisses vom spezifischen Widerstand zur Temperatur; 1 A schematic representation of the ratio of specific resistance to temperature;

2 Eine schematische Darstellung des Verhältnisses von Temperatur zur Betriebsspannung. 2 A schematic representation of the ratio of temperature to operating voltage.

Beschreibungdescription

In den 1 und 2 sind zum einen die aus dem Stand der Technik bekannten Verhältnisse zwischen spezifischem Widerstand des Heizleiters und der Temperatur bzw. Temperatur und Betriebsspannung dargestellt, wobei die aus dem Stand der Technik bekannten Verhältnisse die Bezeichnung „Standardauslegung" erhalten haben.In the 1 and 2 on the one hand, the relationships between the specific resistance of the heating conductor and the temperature or temperature and operating voltage known from the prior art are shown, the relationships known from the prior art having been given the designation “standard design”.

Die erfindungsgemäßen Auslegungen haben die Bezeichnung „idealisiert" bzw. „real" erhalten. Materialeigenschaften für die Glühstiftkerze werden so eingestellt, dass bis zu einer Grenztemperatur, beispielsweise in den 1 und 2 1.200°C, die ungefähr die Betriebstemperatur entspricht, die Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstandes niedrig ist. Dies bringt eine sehr hohe durchschnittliche Leistung bei niedrigen Anfangsströmen mit sich. Oberhalt an dieser Grenztemperatur ist jedoch der Temperaturkoeffizient wesentlich höher. Dies führt dazu, dass ein starkes Abregeln des Betriebsstromes erfolgt und somit die Zerstörung der Glühstiftkerne auf einfache Art und Weise vermieden wird.The interpretations according to the invention have received the designation “idealized” or “real”. Material properties for the glow plug are set so that up to a limit temperature, for example in the 1 and 2 1,200 ° C, which roughly corresponds to the operating temperature, the temperature coefficient of resistivity is low. This brings a very high average power with low initial currents. However, the temperature coefficient is much higher at this limit temperature. This leads to a strong curtailment of the operating current and thus the destruction of the glow plug cores is avoided in a simple manner.

Alternativ lässt sich auch das spezifische Widerstandsverhältnis zur Temperatur über einen spannungsabhängigen Widerstand erreichen, der derart ausgelegt ist, dass der spezifische Widerstand des Heizleiters bei hohen Betriebsspannungen deutlich zunimmt.Alternatively, the specific resistance ratio to the temperature can also be achieved via a voltage-dependent resistor, which is designed such that the specific resistance of the Heating conductor increases significantly at high operating voltages.

Beispielexample

Die Betriebstemperatur beträgt 1.200 °C. Um zu erreichen, dass die Temperatur der Glühstiftkerze nur um 25° pro Volt zunimmt (im Vergleich zum Stand der Technik) wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Temperaturkoeffizient des Materials oberhalb der Sollbetriebstemperatur etwa dreimal höher ist als unterhalb der Betriebstemperatur. Bei dieser Abschätzung wird nur der Wärmetransport für Wärmestrahlung berücksichtigt, da dieser proportional zur vierten Potenz der Temperatur ist. Unter Berücksichtung von Wärmeleitung und Konvektion ist bei der gleichen Materialwahl das Abregelverhalten sogar noch stärker. Um das gleiche Abregelverhalten in der soeben genannten Abschätzung zu erhalten, ist somit eine geringe Differenz der Temperaturkoeffizienten notwendig.The operating temperature is 1,200 ° C. In order to achieve that the temperature of the glow plug is only around 25 ° per volt increases (compared to the prior art) it is proposed according to the invention that the temperature coefficient of the material above the target operating temperature is about three times higher than below the operating temperature. With this estimate only the heat transfer for heat radiation considered, because it is proportional to the fourth power of temperature. Under consideration of heat conduction and convection is the control behavior with the same choice of material even stronger. To the same control behavior in the estimate just mentioned is obtained, there is thus a slight difference in the temperature coefficients necessary.

Claims (3)

Glühstiftkerze, insbesondere Niedervolt-Glühstiftkerze zum Anordnen im Brennraum einer Brennstoffkraftmaschine, wobei die Glühstiftkerze eine mit einer definierten Betriebsspannung ausgelegten Spannungsquelle verbindbaren, einen elektrischen Widerstand aufweisenden Heizleiter umfasst, und der Heizleiter auf eine definierte Betriebstemperatur bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühstiftkerze eine Schutzfunktion gegen die Zerstörung durch Überspannung aufweist, in dem der elektrische Widerstand des Heizleiters derart ausgelegt ist, dass oberhalb der Betriebstemperatur der Widerstand des Heizleiters derart ansteigt, dass die verursachende erhöhte Betriebspannung kompensiert wird.Glow plug, in particular low-voltage glow plug to be arranged in the combustion chamber of a fuel engine, the glow plug comprising a heat conductor which can be connected to a defined operating voltage and has an electrical resistance, and the heat conductor can be brought to a defined operating temperature, characterized in that the glow plug has a protective function against destruction by overvoltage, in which the electrical resistance of the heating conductor is designed such that the resistance of the heating conductor rises above the operating temperature in such a way that the resulting increased operating voltage is compensated for. Glühstiftkerzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bis zu einer Grenztemperatur der Temperaturkoeffizient des speziellen Widerstandes des Heizleiters niedrig ist und ab einem definierten Grenzwert, der über der Betriebstemperatur liegt, deutlich erhöht ist.glow plugs according to claim 1, characterized in that up to a limit temperature the temperature coefficient of the special resistance of the heating conductor is low and from a defined limit that is above the Operating temperature is significantly increased. Glühstiftkerzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der spezielle Widerstand des Heizleiters spannungsabhängig ausgelegt ist, und ab einem definierten Grenzwert, der über der Betriebstemperatur liegt, stark zunimmt.glow plugs according to claim 1, characterized in that the special resistance of the heating conductor depending on the voltage is designed, and from a defined limit that is above the Operating temperature is, increases sharply.
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