DE3041739C2

DE3041739C2 - Schnellvorglühkerze für einen Dieselmotor

Info

Publication number: DE3041739C2
Application number: DE19803041739
Authority: DE
Inventors: Mitusuke Kawagoe Saitama Masaka; Soukichi Higashimatsuyama Saitama Minegishi; Hisao Sakado Saitama Nakajima
Original assignee: JIDOSHA KIKI CO Ltd TOKIO/TOKYO JP
Current assignee: JIDOSHA KIKI CO Ltd TOKIO/TOKYO JP
Priority date: 1980-02-26
Filing date: 1980-11-05
Publication date: 1985-08-14
Also published as: JPS56119422A; DE3041739A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schnellvorglühkerze für einen Dieselmotor mit einer Heizwendel aus metallischem, mittels eines pulvermetallurgischen Verfahrens durch gleichförmiges Verteilen von Metalloxidpulver in Metallpulver erhaltenem Material.

Bei Dieselmotoren ist es zur Verkürzung der für das Kaltstarten des Motors erforderlichen Zeit notwendig, eine Schnellvor;"lühkerze zu verwenden, welche dazu bestimmt ist, den Temperaturanstieg in der Heizschlange dadurch zu beschleunigen, daß din hoher elektrischer Strom der Heizschlange zugeleitet wird.

Die Heizeinheit für die Schnellvo glühkerze ist erforderlich, um den hohen Temperaturkoeffizienten des Widerstands zu haben (mehr als das Dreifache desjenigen bei der Raumtemperatur) und um eine geringere Vergröberung der kristallinen Körner bei hoher Temperatur und ebenso eine geringere Verschlechterung infolge der Ausdehnung während des Erwärmens oder der Kontraktion beim Kühlen zu erzielen. Dadurch kann der Temperaturanstieg beschleunigt und ein Schmelztrennen infolge einer Überhitzung der Heizschlange verhindert werden. Wenn das Heizschlangenmateria! einen großen Koeffizienten der Widerstandstemperatur hat, und zwar bei dem verwendeten Temperaturbereich der Heizschlange von 800°C bis 1000"C, wird das metallische Nickel einer herkömmlichen Güte verwendet, welches weniger als 0.5 Gew.-% an Mn, Si und Co und ebenso weniger als 0,1 Gew.-% an Verunreinigungen in der Zusammensetzung enthält.

Wenn jedoch das metallische Nickel als Heizeinheit verwendet wird, werden die Sauerstoffmoleküle und die Feuchtigkeit in der Luft dissoziert und atomarer Sauerstof' gebildet, der auf die Oberfläche des im Heizschlangenmaterial enthaltenden metallischen Nickels, diffundiert wodurch auf der Oberfläche des metallischen Nikkeis Nickeloxid gebildet wird. Dadurch wird das Heizschlangenmaterial brüchig. Dies senkt die Dauerhaftigkeit und somit die Lebensdauer der Heizschlange.

Aus der GB-PS 14 47 964 ist eine Schnellvorglühkerze bekannt, bei welcher eine Metallkeramik aus Chrom und Aluminiumoxid bzw. Chromoxid verwendet wird. Aus der GB-PS 11 84 656 sind weiterhin selbstregelnde Heizelemente bekannt, die auf Basis von Nickel mit bestimmten zugegebenen weiteren Metallen aufgebaut sind. Schließlich ist aus »Fortschritte der Pulvermetallurgie«, R Eisenkolb. Band II, 1963, Seite 262 und Seite 263, bekannt, Thoriumoxid in Mengen von 1 bis 10 VoI.-% zum Dispersionshärten von Nickel zu verwenden. Solche Werkstoffe haben eine bei hohen Temperaturen hohe Verschleißbeständigkeit und können für Käfige von Wälzlagern in Gasturbinen angewendet werden. Wälzlager für Gasturbinen müssen sehr fest und sehr abriebbeständig sein, weil sie bei hohen Temperaturen von etwa 400 bis 5.00⁰C erheblich belastet -yerden. Für die Heizwende! einer Schnellvorglühkerze für einen Dieselmotor werden andere Eigenschaften gefordert. Solche Heizwendeln müssen gegenüber Oxidation beständig sein, und es darf unter den Bedingungen, unter denen eine solche Heizwendel in der Praxis betrieben wird, nämlich Temperaturen von 800 bis 1100⁰C und sehr schnelles Erwärmen und wieder Abkühlen, keine Versprödung oder Brüchigkeit eintreten. Es darf auch keine Vergröberung der kristallinen Körner eintreten.

Aufgabe der Erfindung ist es, für eine Schnellvorglühkerze für einen Dieselmotor eine Heizwendel zu schaffen, die einen hohen Temperaturwiderstand und eine hohe Lebensdauer aufweist, d. h, daß das Material der Heizwendel während des Betriebs oder während einer längeren Benutzung nicht brüchig oder spröde wird. Diese Aufgabe wird durch eine Schnellvorglühkerze gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst Vorzugsweise beträgt die Menge an Metalloxidpulver 0,1 bis 2 Vol.-% bezogen auf das Volumen des metallischen Nickelpulvers.

Weiten; Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Darstellungen wiedergegebenen Schnittbilder der erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele. Es zeigt

F i g. 1 eine Mikrofotografie (lOOfache Vergrößerung) mit der Querschnittsdarstellung der Struktur der Heizschlange des Beispiels 1 nach einem Haltbarkeitstest,

F i g. 2 eine Mikrofotografie (lOOfache Vergrößerung) mit der Querschnittsdarstellung dir Struktur einer Heizschlange des Beispiels I vor dem Test und

Fi g. 3 eine Mikrofotografie(lOCfache Vergrößerung) mit der Querschnittsdarstellung der Struktur der aus herkömmlichem metallischem Nickel bestehenden Heizschlange nach dem Test.

Nickelmetallpulver, welche für die vorliegende Erfin dung verwendbar sind, sind auf dem Markt befindliche metallische Nickelpulver und enthalten gewöhnlich weniger als 0,5 Gew.-% Mn, Si und Co und weniger als 0.1 Gew.-°/o von Verunreinigungen auf der Gewichtsbasis des metallischen Nickels.

Das Metalloxidpulver wird in einer Menge von 0,05 bis 5 Vol.-% dem metallischen Nickelpulver zugegeben. Mehr als 5 Vol.-% erschweren die Verarbeitung des Nickeldrahtes für die Heizwendei, während weniger als 0,05 VoI.-% keine merkenswerte Verbesserung der Dauerhaftigkeit der Heizwendel ergeben. Sowohl das Metalloxidpulver als auch das metallische Nickelpulver haben eine mittlere Teilchengröße von 0.1 bis 8 μηι.

Beispiel

Eine Nickellegierung wurde durch Zusammenfügen von metallischem Nickelpulver mit der mittleren Partikelgröße von 0,1 bis 8 Mikron, von Magnesiumoxidpulver mit der mittleren Partikelgröße von 0,1 bis 8 Mikron in der Menge von 0,5 Vol.-% (Beispiel 1) und 2,0 Vol.-% (Beispiel 2) jeweils auf der Volumenbasis metallischen Nickelpulvers durch das pulvermetallurgische Verfahren hergestellt. Dann wurde diese Zusammensetzung in

einen Draht umgeformt, welcher einen runden Querschnitt hat und für die Heizwendel der Glühkerze verwendet wird.

Der spezifische elektrische Widerstand des Drahtes entsprechend Beispiel 1 und 2 ivurde bei der verwendeten Temperatur von jeweils 900⁰C im Vergleich mit dem spezifischen elektrischen Widerstand bei Raumtemperatur von 20"C gemessen. Die Testresultate sind in der folgenden Tabelle 1 dargestellt.

10 Tabelle 1

Spez. elektrischer Widerstand (Ω)*)

Test Beispiel Beisniel Metall

Temp.(°C) Nr. 1 Nr.2 Nickel

20 0,073 0,073 0,105

900 0,45 0,45 0,45

2G

*) Der Wert des spez. elektrischen Widerstandes h>t der der Glühkerze.

Anhand des Testresultates wurde herausgefunden, daß der spezifische elektrische Widerstand des metallisehen Nickels bei der hohen Temperatur von 900⁰C ungefähr das 4,5fache des spezifischen elektrischen Widerstandes bei Raumtemperatur von 20° C beträgt, während der spez. elektrische Widerstand der Heizwendel der Beispiele Nr. 1 und Nr. 2 bei der hohen Temperatur von 900⁰C ungefähr das 6,4fache des spez. elektrischen Widerstandes bei Raumtemperatur ist.

Gleiche Ergebnisse wurden auch durch den Zusatz von BeO und ZrOj unter sonst gleichen Bedingungen des Beispiels 1 eirzielL

In Fig. 1 wird in lOOfacher Vergrößerung die Struktur der Heizwendel des Beispiels 1 nach dem Test im Querschnitt gezeigt.

Bei dem Test wurden 5000 Betriebszyklen durchgeführt. Unter einem Betriebszyklus versteht man den Betrieb des Heizens der Heizwendel, enthaltend 0,5 Vol.-% MgO in herkömmlichem Metallnickel auf eine Maximaltemperatur von 1100⁰C durch einen elektrischen Strom für 10 s und dann Abkühlen derselben für 1 min. Dieser Test wurde mit dem Ziel der Prüfung der Dauerhaftigkeit vorgenommen.

Die in F i g. 2 gezeigte Mikrofotografie gibt die Struktur der Heizweiidel gemäß Beispiel 1 vor dem Test im Querschnitt an.

In Fig. 3 wird die Struktur der Heizwendel. die aus metallischem Nickel bestand, nach dem Test auf Dauerhaftigkeit gezeigt.

Aus den Mikrofotografien 1 bis 3 kann man feststellen, daß metallisches Nickel, welches kein Metalloxid enthält, eine Diffusionsschicht um die Metallstruktur der Heizwendel bildet, nachdem der Dauerhaftigkeitstest durchgeführt worden ist. Dabei trat eine Vergrößerung der Kristallkörner im Metallgefüge ein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Schnellvorglühkerze für einea Dieselmotor mit einer Heizwendel aus metallischem, mittels eines pulvermetallurgischen Verfahrens durch gleichförmiges Verteilen von Metalloxidpulver in Metallpulver erhaltenem Material, dadurch gekennzeichnet, daß in metallischem Nickelpulver mit der mittleren Teilchengröße von 0,1 bis 8 μιτι 0,05 bis to 5 Volumenprozent Metalloxidpulver MgO, BeO und ZrO? mit der mittleren Teilchengröße von 0,1 bis 8 μΐη verteilt sind.

2. Schnellvorglühkerze gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Metalloxidpulver 0,1 bis 2 Volumenprozent, bezogen auf das Volumen des metallischen Nickelpulvers, ausmacht.