DE2647926C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Starthilfe für Dieselbrenn­ kraftmaschinen mit den Merkmalen des Gattungsbegriffes des An­ spruches 1.

Es ist bereits eine Starthilfe für Dieselbrennkraftmaschinen bekannt, die im Zylinderkopf der Dieselbrennkraftmaschine an­ geordnet ist, so daß das Heizelement der Starthilfe sich im Brennraum der Brennkraftmaschine befindet und bei der außerdem am Ende eines rohrförmigen Bauteiles ein aus einem Streifen aus leitendem Material spiralförmig gewickeltes Heizelement angeord­ net ist, dessen äußeres Ende elektrisch leitend mit dem rohr­ förmigen Bauteil verbunden ist und dessen inneres Ende elektrisch leitend mit einer in dem rohrförmigen Bauteil achsgleich zu diesem angeordneten Stange aus leitendem Material verbunden ist (GB 11 27 454). In der Praxis wird dabei die Verbindung zwischen dem äußeren Ende des Heizelementes und dem rohrförmigen Bauteil durch Punktschweißen hergestellt. Entsprechend ist die Anordnung auch bei einer ähnlichen, ebenfalls bekannten Starthilfe (US-PS 34 34 012). Weil infolge ihrer Anordnung die Starthilfen sehr harten Einsatzbedingungen unterworfen sind, die auf die hohen Zünddrücke, die hohen Verbrennungstemperaturen sowie die gerade bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen (Dieselmotoren) hohen mechanischen Schwingungen zurückzuführen sind, wobei Drücke und Temperaturen obendrein häufig wechseln, ist bei den bekannten Starthilfen die Ausfallrate relativ hoch, bzw. ist die Standzeit der Starthilfen im allgemeinen relativ gering. Die Problematik ist nicht wesentlich verändert, wenn das äußere Ende des Heiz­ elementes in einem Schlitz des rohrförmigen Bauteiles gehalten ist (GB-PS 12 22 812). Wichtig für die Beurteilung der bekannten Starthilfen ist die Feststellung, daß die hohe Ausfallrate weniger durch Mängel bei der Herstellung der Verbindung zwischen äußerem Ende des Heizelementes und rohrförmigem Bauteil als eben durch die erwähnten harten Einsatzbedingungen verursacht ist.

Eine Starthilfe ist dann nicht den vorerwähnten sehr harten Ein­ satzbedingungen ausgesetzt, wenn sie mit ihrer Glühspirale nicht direkt im Brennraum sondern in ebenfalls bekannter Weise in einer Nische desselben angeordnet ist (US-PS 15 77 483). Außerdem stammt diese Lösung aus einer Zeit, als die Betriebsbedingungen generell noch relativ wenig aggressive Verhältnisse im eigent­ lichen Brennraum schufen und an die Bauweise der damit in Berüh­ rung kommenden Bauteile weniger Anforderungen stellten. Deswegen genügte es auch, die Glühspirale aus einem Draht mit kreisförmi­ gem Querschnitt herzustellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Zugrundelegung einer Start­ hilfe mit den Merkmalen des Gattungsbegriffes eine solche Start­ hilfe derart auszubilden, daß sie auch bei modernen Hochleistungs­ dieselmotoren angewendet und im eigentlichen Brennraum angeordnet werden kann, trotzdem aber eine lange Betriebsdauer möglich ist.

Der Lösung dieser Aufgabe dient die Ausbildung einer gattungs­ gemäßen Starthilfe gemäß dem Kennzeichnungsteil des Anspruches 1.

Wesentlich ist dabei die gattungsgemäße Anwendung eines Heizele­ mentes aus streifenförmigem Material und die Verlagerung der Ver­ bindung zwischen Heizelement und rohrförmigem Bauteil oder Grund­ körper in einen Bereich außerhalb des eigentlichen, spiralförmig gewickelten Heizelementes. Das Heizelement ist wegen der gewähl­ ten Streifenform relativ widerstandsfähig und kann gefahrlos im heißesten Bereich des eigentlichen Brennraumes liegen, und die Verbindung zwischen diesem Heizelement und rohrförmigem Bauteil bzw. Grundkörper ist aus diesem Bereich herausgenommen und kann in einem Bereich mit weniger aggressiven Bedingungen liegen. Beide Maßnahmen in Kombination tragen also zu einer besonders günstigen Lösung bei.

Mit den Merkmalen der Unteransprüche wird die Erfindung in zweck­ mäßiger Weise weiter ausgestaltet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläu­ tert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Mittellängsschnitt durch die erfindungsgemäße Start­ hilfe,

Fig. 2 in einer größeren Darstellung die Ansicht auf einen Teil der Starthilfe während ihrer Fertigung und

Fig. 3 in größerer Darstellung und im Schnitt einen Teil einer modifizierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Start­ hilfe.

Die Starthilfe weist einen zylindrischen Grundkörper 10 mit einer Längsbohrung 11 auf. Am einen Ende ist der Grundkörper verdickt und mit einem nicht kreisrunden Außenumfang ausgeführt, um das Angreifen eines Schraubenschlüssels oder eines sonstigen Werk­ zeuges zu ermöglichen. Nahe diesem Ende ist der Grundkörper mit einem Gewindeabschnitt versehen, mit dem die Starthilfe in eine Gewindebohrung des Gehäuses des Zylinderkopfes einer Brennkraft­ maschine eingeschraubt werden kann. Das andere Ende des Grund­ körpers 10 ist konisch ausgebildet, und dieses Teil 12 des Grund­ körpers bildet im Zusammenwirken mit einem entsprechenden Sitz der entsprechenden Bohrung des Zylinderkopfes eine gegen Gas­ durchtritt sichere Dichtung.

Das dem verdickten Ende abgekehrte Ende der Bohrung 11 bildet einen Sitz für das rohrförmige Bauteil 13, das in dem Sitz ein­ gelötet oder sonst in geeigneter Weise dort befestigt ist. Übli­ cherweise besteht das rohrförmige Bauteil 13 aus einer hitze­ beständigen Legierung.

Innerhalb des rohrförmigen Bauteiles 13 und nahe seinem freien Ende ist ein Heizelement 14 eingesetzt, das in Fig. 2 in größerer Darstellung, in Fig. 1 im eingebauten Zustand gezeigt ist. Das Heizelement 14 besteht aus einem spiralförmig aufgewickelten widerstandsfähigen Streifen, und sein inneres Ende ist mit einer Stange 15 aus elektrisch leitendem Material verbunden, die durch das rohrförmige Bauteile 13 hindurch in die Bohrung 11 ragt. Das Heizelement 14 wird von einer unterhalb des Heizelementes ange­ ordneten Keramikscheibe 16 getragen. Der Innenraum des Bauteiles 13 und die Bohrung 11 sind mit einem elektrisch isolierenden Material, üblicherweise Glas, ausgefüllt, so daß ein Gasdurch­ tritt im Inneren der Starthilfe verhindert ist.

Das in der Bohrung 11 liegende Ende der Stange 15 ist mit dem einen Ende eines Widerstandselementes 17 verbunden, das um einen isolierenden Träger 18 gewickelt ist.

Das andere Ende des Widerstandselementes 17 ist mit einer wei­ teren Metallstange 19 verbunden, die sich aus der Bohrung 11 heraus erstreckt und eine Anschlußklemme aufweist. Die Stange 19 ragt durch eine weitere Keramikscheibe 20, die dadurch in dem Grundkörper 10 gehalten ist, daß sie in einer Ringnut liegt, oder daß ihr und dem Grundkörper eine entsprechend wirkende Klemmver­ bindung zugeordnet ist. Das Widerstandselement 17 ist mit der Stange 18 ebenso wie die Stange 19 in ihrer Lage innerhalb des Grundkörpers bzw. der Bohrung 11 durch die eingeschmolzene Glas­ füllung gehalten.

Das äußere Ende des Heizelementes 14 ist mit dem rohrförmigen Bauteil 13 elektrisch leitend verbunden, und der das Heizelement bildende Streifen aus leitendem Material ist auf einer Seite oder beiden Seiten mit einem isolierenden Überzug versehen.

Die Temperaturkoeffizienten des Widerstandes des Heizelementes und des Widerstandselementes sind in Übereinstimmung mit dem tat­ sächlichen Widerstandswerten so gewählt, daß, wenn die Starthilfe mit einer Stromquelle verbunden ist, das Heizelement 14 sehr schnell erhitzt wird dank der Tatsache, daß das Widerstandsele­ ment 17 im kalten Zustand einen geringen Widerstand hat und des­ halb durch das Heizelement ein hoher Strom fließt. Sobald das Widerstandselement 17 warm zu werden beginnt, wird sein Wider­ stand ansteigen, und der Stromfluß durch das Heizelement wird reduziert. Die Reduktion des Stromflusses bedeutet, daß die in dem Heizelement vernichtete Energie reduziert wird, so daß einer­ seits das Heizelement sehr rasch aufgeheizt, andererseits die Gefahr einer Überhitzung, die zu einer Zerstörung des Heizele­ mentes führen würde, sehr verringert wird.

Wie bereits erwähnt, besteht das Heizelement aus einem spiral­ förmig gewickelten Streifen, der vor der Herstellung der Wick­ lung an der Stange 15 befestigt worden ist. Nach dieser Befesti­ gung wird der Streifen spiralförmig aufgewickelt und nach Errei­ chen der gewünschten Größe wird der glatt bzw. gestreckt bleiben­ de Streifenabschnitt 21 um sich selbst gefaltet, so daß der ge­ streckt bleibende Streifenabschnitt 21 senkrecht zur Ebene des Heizelementes 14 verläuft. Dieser Streifenabschnitt läuft zu­ nächst an der Außenseite des Heizelementes entlang und erstreckt sich dann über das Heizelement hinaus parallel zur Längsachse der Starthilfe. Das freie Ende des Streifenabschnittes 21 ist dann, beispielsweise durch Schweißpunkte 22 an dem Ende des Rohres 13 befestigt, das dem Ende mit dem eigentlichen Heizelement 14 abgekehrt ist (Fig. 2). Diese Schweiß- oder entsprechende Verbin­ dung wird ausgeführt, ehe das Rohr 13 in den Sitz des Grundkör­ pers 10 eingeführt und mit diesem verbunden worden ist und nach­ dem das spiralförmige Heizelement 14 in das äußere Ende des rohr­ förmigen Bauteiles 13 eingesetzt worden ist.

Zweckmäßigerweise wird der Abschnitt 21 gemäß Fig. 2 so umgebückt, daß die Innenseite des Streifens nach außen zu liegen kommt, weil dann bei entsprechend gewählter Abmessung der Keramikscheibe 16 diese am Außenumfang nicht abgeflacht sein muß, um den Abschnitt 21 hindurchführen zu können. Wird der Streifen jedoch entgegen­ gesetzt gefaltet, so daß er mit seiner Innenseite auf der Außen­ seite des Heizelementes aufliegt, dann muß die Keramikscheibe am Außenumfang abgeflacht sein, um beim Einsetzen der Scheibe 16 unzulässige Spannungen im Bereich des äußeren Endes des Elementes zu vermeiden. Die Hauptaufgabe der Keramikscheibe 16 ist es, das geschmolzene Glas beim Einfüllen in die Bohrung 11 und das Bau­ teil 13 daran zu hindern, in das Heizelement 14 einzudringen. Ob­ wohl es in der Zeichnung nicht dargestellt ist, kann das freie Ende des Rohres 13 um ein geringes Maß eingezogen werden, um das radiale Spiel zwischen dem Rohr 13 und dem Heizelement 14 ein­ stellen zu können. Ist das geschehen, dann ist das Heizelement sicherer im Ende des rohrförmigen Bauteiles 13 gehalten.

Bei einer alternativen Lösung wird das Ende 21 des Streifens am rohrförmigen Bauteil 13 oder am Grundkörper 10 befestigt, während das rohrförmige Bauteil 13 in den Grundkörper 10 eingelötet wird. Im ersten Ausführungsbeispiel ist das äußere Ende des Heizelemen­ tes 14 unmittelbar mit dem rohrförmigen Bauteil verbunden, während beim zweiten Ausführungsbeispiel das Heizelement indirekt über den Grundkörper mit dem rohrförmigen Bauteil verbunden ist.

Wie bei der bekannten Starthilfe kann sowohl der Grundkörper als auch das rohrförmige Bauteil mit einer Umhüllung aus einem Löse­ mittel versehen sein, um sie, wenn erforderlich, in ihrer Gesamt­ heit aus der Bohrung der Brennkraftmaschine, der die Starthilfe zugeordnet ist, lösen zu können. In manchen Fällen ist es notwen­ dig, einen Adapter vorzusehen, der in die Bohrung der Brennkraft­ maschine eingesetzt ist und in den seinerseits die Starthilfe eingesetzt ist. Dieser Adapter kann so ausgebildet sein, daß die Starthilfe während ihrer Betriebszeit gekühlt wird, um ihre Le­ bensdauer zu verlängern.

Um die Starthilfe bzw. das Heizelement schneller auf die Betriebs­ temperatur bringen zu können, kann die thermische Trägheit der Starthilfe im Bereich des Heizelementes reduziert werden. Zu diesem Zweck kann gemäß Fig. 3 das freie Ende des rohrförmigen Bauteiles 13 mit einem reduzierten Außendurchmesser versehen wer­ den. Das hat den weiteren Effekt, daß das Heizelement und das Ende des rohrförmigen Bauteiles eine höhere Temperatur erreichen, wenn das Heizelement nicht mit Energie versorgt wird, wodurch ein Selbstreinigungseffekt erzielt wird.

Claims (7)

1. Starthilfe für Dieselbrennkraftmaschinen, die im Zylinderkopf derart anzuord­ nen ist, daß sich das Heizelement der Starthilfe unmittelbar im eigentlichen Brennraum der Brennkraftmaschine befindet, wobei am Ende eines rohrförmigen Bauteiles ein aus einem Streifen aus leitendem Material spiralförmig gewickeltes Heizelement angeordnet ist, dessen äußeres Ende elektrisch leitend mit dem rohrförmigen Bauteil verbunden ist und dessen inneres Ende elektrisch leitend mit einer in dem rohrförmigen Bauteil achsgleich zu diesem angeordneten Stange aus leitendem Material verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifenab­ schnitt (21) am äußeren Ende des Heizelementes (14) in eine zur Ebene des eigent­ lichen Heizelementes senkrechten Richtung gefaltet ist, um im Bereich seines äußeren Endes mit dem rohrförmigen Bauteil (13) oder dem Grundkörper (10) der Starthilfe elektrisch leitend verbunden zu sein.

2. Starthilfe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der senkrecht zum Heizelement (14) verlaufende Streifen­ abschnitt (21) an seinem äußeren Ende in an sich bekannter Weise durch Punktschweißen (22) am rohrförmigen Bauteil (13) befestigt ist.

3. Starthilfe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der senkrecht zum Heizelement (14) verlaufende Streifen­ abschnitt (21) beim Einlöten des rohrförmigen Bauteiles (13) in den Grundkörper (10) mit diesem oder dem rohrförmigen Bau­ teil verbunden worden ist.

4. Starthilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Bauteil (13) am äußeren Ende einen redu­ zierten Durchmesser hat.

5. Starthilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Bauteil (13) am äußeren Ende nach innen eingezogen ist.

6. Starthilfe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich zwischen der Stange (15) und dem rohrförmigen Bauteil (13) mit einer Glasmasse ausgefüllt ist.

7. Starthilfe nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Keramikscheibe (16) zwischen der Glasmasse und dem Heizelement (14).