DE3621216C2 - - Google Patents
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- F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
Die Erfindung betrifft eine Glühkerze gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Da bei niedrigen Temperaturen Dieselmaschinen schlechte Start
eigenschaften haben, wird im allgemeinen eine Glühkerze in
einer Hilfsverbrennungskammer oder einer Verbrennungskammer an
geordnet, die durch elektrischen Strom aufgeheizt wird. Hier
durch wird die Ansaugtemperatur erhöht oder die Glühkerze
dient als Zündquelle, so daß sich die Starteigenschaften ver
bessern. Bisher wurden üblicherweise Glühkerzen verwendet, die
als "Glühstiftkerzen" bezeichnet werden und bei denen hitzebe
ständiges Isolierpulver in eine Metallhülle eingefüllt wird,
wobei ein spiralförmiger Heizdraht aus Eisen, Chrom, Nickel
oder dergleichen darin eingebettet wird. Ferner sind Glüh
kerzen mit einer keramischen Heizvorrichtung bekannt (vgl.
US-PS 44 01 065), bei denen eine stabförmige Heizvorrichtung
dadurch gebildet wird, daß ein Heizdraht aus Wolfram oder
dergleichen in keramisches Material, etwa Siliziumnitrid, mit
Isoliereigenschaften eingebettet wird. Verglichen mit den
Glühstiftkerzen, bei denen eine indirekte Heizung durch das
wärmebeständige Isolierpulver und die Hülle erfolgt, ergeben
sich bei Glühkerzen mit keramischer Heizvorrichtung eine ver
besserte Wärmeübertragung und ausgezeichnete Heizeigenschaften,
so daß sie in kurzer Zeit rotglühend werden; der Anstieg der
Tempe
raturkennlinie
ist steiler, so daß sich eine Heizvor
richtung mit rascher Aufheizung ergibt. Deshalb werden Glüh
kerzen mit keramischer Heizvorrichtung in den letzten Jahren
in großem Umfang verwendet.
Diese Glühkerzen mit keramischer Heizvorrichtung haben jedoch
die folgenden Nachteile: Der Aufbau ist derart, daß ein
metallischer Heizdraht, z. B. aus Wolfram, in dem keramischen
Isoliermaterial z. B. Siliziumnitrid oder dergleichen einge
bettet ist, wobei die Wärmeausdehnungskoeffizienten der beiden
Elemente voneinander verschieden sind. Dies bedeutet, daß
sie einen steilen Temperaturgradienten innerhalb der Heizvor
richtung besitzen. Es besteht deshalb die Gefahr, daß bei
besonders raschem Temperaturanstieg und Wiederholung dieses
Vorganges die Lebensdauer der keramischen Heizvorrichtung be
einträchtigt wird, verbunden mit einem Abfall der Wärmebe
ständigkeit und höheren Kosten.
Um diesen Problemen entgegenzuwirken, ist es aus der japanischen
Patentoffenlegungsschrift 60-9 085 bzw. 60-14 784 bekannt, den
Heizdraht aus einem leitenden keramischen Material mit im
wesentlichen dem gleichen Temperaturkoeffizienten herzu
stellen wie das keramische Material mit Isoliereigenschaft.
Diese keramischen Heizvorrichtungen sind jedoch bei Verwendung
als Glühkerzen sowohl bezüglich des Aufbaus als auch der
Funktion im praktischen Gebrauch problematisch.
Wird somit eine keramische Heizvorrichtung aus einem leitenden
keramischen Material als Heizelement eingebettet in ein
isolierendes keramisches Material verwendet, dann ist zwar
der Wärmeübertragungskoeffizient gegenüber einer "Glühstiftkerze"
günstiger; ein rasches Aufheizen ist jedoch nicht gegeben, da
auch hier eine indirekte Heizung vorliegt. Es ist zwar
möglich, das keramische Heizelement derart anzuordnen, daß es
an der Heizoberfläche zu liegen kommt, was die rasche Auf
heizung fördert; da jedoch das Heizelement aus mehreren über
einander angeordneten Schichten mit einfachen U-förmigen
Elementen gebildet wird und die beiden Enden des Heizelements
lediglich zum rückwärtigen Ende der Heizvorrichtung geführt
sind, ergibt sich eine komplizierte Elektrodenherausführungs
struktur, die mit hohen Kosten verbunden ist. Ferner hat das
U-förmige Heizelement einen negativen Einfluß auf die Wirbel
strombildung in der Verbrennungskammer, so daß sich Probleme
im praktischen Einsatz ergeben.
In jüngster Zeit ist der Bedarf an Glühkerzen erheblich ge
stiegen, die zum Verbessern der Starteigenschaften von Diesel
maschinen ein sogenanntes "Nachglühen" verwenden und bei denen
die Lebensdauer auch bei hohen Temperaturen verbessert wird.
Dieser Bedarf geht zurück auf den Einsatz von Dieselmaschinen
bei denen die Glühkerze für eine vorge
wählte Zeit nach dem Maschinenstart in erregtem Zustand ge
halten wird, so daß sich eine verbesserte Verbrennung in der
Maschine ergibt, verbunden mit verringerten Abgasen und einem
verringerten Geräusch. Ferner soll die Nachglühzeit so lang
als möglich sein, beispielsweise etwa zehn Minuten. Für eine
derartige lange Nachglühzeit ist geregelte Leistungszufüh
rung zu dem Heizelement erforderlich, um die Heizeigenschaf
ten derart zu verbessern, daß eine Überhitzung des Heizteiles
vermieden wird und daß sich eine Selbstsättigung der Tem
peraturkennlinie ergibt, bei einem Wert, der geringer als
eine bestimmte Temperatur ist. Um diesen Gesichtspunkten
Rechnung zu tragen, benötigt man eine Glühkerze mit einer
kostengünstigen keramischen Heizvorrichtung, die sich rasch
aufheizt und eine sich selbst sättigende Temperaturkennlinie
besitzt und die bezüglich der Zuverlässigkeit, insbesondere
der Hitzebeständigkeit ausgezeichnet ist.
Die DE-OS 29 25 373 beschreibt eine Glühkerze der
gattungsgemäßen Art mit einem zentralen elektrischen
Leiter etwa aus Wolfram, der durch pulverförmiges,
elektrisch isolierendes Material wie Magnesiumoxyd oder
Aluminiumoxyd von einem zum elektrischen Leiter konzentrischen
Heizkörper aus elektrisch leitenden Material
umgeben ist. Die Spitze des zentralen elektrischen Leiters
liegt an der inneren Endfläche des geschlossenen Endes
des Heizkörpers an. Bei einer Ausführungsform der bekannten
Glühkerze ist die Wand des Heizkörpers am äußeren
Ende dünner ausgeführt als im übrigen Bereich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Glühkerze
mit verbesserter Zuverlässigkeit, insbesondere Hitzebeständigkeit
anzugeben, die sich rasch aufheizen läßt und
eine Temperaturkennlinie mit Selbstsättigung besitzt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine
Glühkerze mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Bei der erfindungsgemäßen Glühkerze ist der zentrale
elektrische Leiter kein Metalldraht, sondern besteht
aus dem gleichen elektrisch leitenden keramischen Material
wie der Heizkörper. Er besitzt somit die gleichen
elektrischen Eigenschaften sowie den gleichen
Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der Heizkörper selbst.
Durch einen einzigen Sintervorgang kann sowohl das
isolierende als auch das leitende keramische Material
verfestigt werden, wodurch eine starke Bindung mit einer
Haftschicht an den Verbindungsstellen erreicht wird.
Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Glühkerze
sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Glühkerze
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfüh
rungsbeispielen an Hand der Zeichnung. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Glühkerze für eine
Dieselmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt eines wesentlichen Teiles
der Glühkerze nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Perspektivansicht zur schematischen Veranschau
lichung einer stabförmigen keramischen Heizvorrich
tung, die wesentlicher Teil der Glühkerze nach Fig. 1
ist,
Fig. 4 eine Temperaturkennlinie der röhrenförmigen keramischen
Heizvorrichtung gemäß der Erfindung und
Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Glühkerze für eine
Dieselmaschine gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
Zunächst soll ein Ausführungsbeispiel einer Glühkerze für eine
Dieselmaschine gemäß der Erfindung anhand der Fig. 1 bis 3 be
schrieben werden. Eine Glühkerze 10 besitzt eine stabförmige
keramische Heizvorrichtung 11, deren einer Endabschnitt als
Heizteil dient, und einen im wesentlichen röhrenförmigen oder
hohlen metallischen Halter 12, der an seinem offenen Ende die
keramische Heizvorrichtung 11 hält. Ein Anschluß 14 ist kon
zentrisch in den hinteren Teil des Halters 12 über eine Iso
lierbuchse 13 aus Kunststoff oder dergleichen eingepaßt. Der
Anschluß 14 ist mit einem Heizkörper 21 (der noch beschrieben
wird) innerhalb der keramischen
Heizvorrichtung 11 verbunden.
Über die Mantelfläche der Isolierbuchse 13 ist ein Metall
rohr 13 a einstückig aufgepaßt. Das Metallrohr 13 a ist in
axialer Richtung des Halters 12 eingeschnürt und deformiert
auf Grund der auf das hintere Ende des Halters 12 ausge
übten großen Kraft. Hierdurch wird die Isolierbuchse 13 in
dem Halter 12 fixiert, so daß sich ein Aufbau ergibt, der bei
Temperaturänderungen praktisch unbeeinflußt bleibt. Auf einem
Gewindeteil am hinteren Ende des Anschlusses 14 ist ein
Isolierring 16 a, eine Fixiermutter 16 b und eine Mutter 16 c
zum Befestigen einer externen Leitung über Gewinde aufgepaßt.
Eine Leitung von einer nichtgezeigten Batterie wird zwischen
die Muttern 16 b und 16 c geklemmt, so daß sich eine elektrische
Verbindung zur Batterie ergibt. Der Halter 12 ist mit einem
Außengewindeteil 12 a versehen, das in eine Gewindebohrung in
einem Zylinderteil einer Dieselmaschine paßt. Hierdurch wird
die Glühkerze geerdet und das vordere Ende der Heizvorrichtung
11 ragt in die Hilfsverbrennungskammer oder die Verbrennungs
kammer der nichtgezeigten Dieselmaschine.
Der Grund dafür, daß die keramische Heizvorrichtung 11 mit dem
Anschluß 14 über einen Metalldraht 15 verbunden ist, liegt da
rin, daß die Heizvorrichtung 11 von verschiedenen Schwingungen
bzw. mechanischen Kräften zum Beispiel Befestigungsdrehmomenten
oder dergleichen freigehalten wird, die an den Anschluß 14 an
gelegt werden. Der Draht kann aus einem Material mit einer ge
wissen Flexibilität bestehen.
Eine derartig aufgebaute Glühkerze gemäß den Fig. 1 und 2 ist
erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmige
keramische Heizvorrichtung 11, die in dem offenen Endabschnitt
des Halters 12 gehalten ist, einen isolierenden röhrenförmigen
Teil 20 aus isolierendem keramischen Material besitzt und
einen Heizkörper 21 aus leitenden keramischen Material, der ein
stückig ausgebildet ist, um den Innen- und Außenumfangsteil und
den Endteil des isolierenden röhrenförmigen Teils 20 zu um
geben, und daß zumindest der Außenumfangsteil an der Seite des
Endteiles der Heizvorrichtung 11 eine Dicke besitzt, die ge
ringer als diejenige anderer Teile ist.
Insbesondere besitzt die keramische Heizvorrichtung 11 dieses
Ausführungsbeispiels einen Heizkörper 21, der einstückig als
ein kontinuierlicher leitender Abschnitt ausgebildet ist, der
einen Plusleiterteil 22 aufweist, der in den länglich ausge
bildeten isolierenden röhrenförmigen Teil 20 eingefüllt ist,
der aus isolierendem keramischen Material besteht, wobei der
Plusleiterteil 22 einen Endabschnitt 22 a besitzt, der von
innen zum Außenumfang des isolierenden röhrenförmigen Teiles
20 geführt ist, sowie einen anderen Endteil 22 b, der als
Leitungsverbindungsanschluß dient und hinten aus dem isolierenden
röhrenförmigen Teil 20 vorsteht. Ferner schließt sich an den
Plusleiterteil 22 ein im Querschnitt verringerter Heizteil 23
an, der auf dem Außenmantel am Ende des isolierenden röhren
förmigen Teiles 20 ausgebildet ist, so daß er eine geringere
Dicke, z. B. 0,3 mm besitzt. Ein radial vergrößerter Minusleiter
teil 24 schließt sich an den Heizteil 23 auf dem Außenmantel
teil des isolierenden röhrenförmigen Teiles 20 an und erstreckt
sich bis zu dessen anderen Ende, wobei der Minusleiterteil 24
eine Dicke besitzt, die größer ist als diejenige des Heizteiles
23. Ferner ist am Endteil 22 b am anderen
Ende des Plusleiterteils 22 ein Ende des Metalldrahtes 15
über eine Kappe 25 mit der einen Klemme der Spannungsquelle
verbunden. Der Außenmantel des Minusleiterteils 24 auf dem
anderen Ende der Heizvorrichtung 11 ist dadurch geerdet, daß
der Minusleiterteil 24 über eine nichtgezeigte metallisierte
Schicht oder dergleichen mit dem Halter 12 verbunden ist,
wodurch dieser Teil im Halter gehalten wird. Experimente
haben ergeben, daß bei Verwendung einer derartigen keramischen
Heizvorrichtung 11 folgende bevorzugte Dimensionen geeignet
sind: Der Heizteil 23 besitzt einen Durchmesser von 3 mm und
eine axiale Länge von 6 mm und der Minusleiterteil 24 einen
Durchmesser von 5 mm und eine über den Halter 12 hinaus
stehende Länge von 20 mm.
Als isolierende und leitende keramische Stoffe werden für die
vorgenannte keramische Heizeinrichtung Sialone oder der
gleichen verwendet, wobei die isolierenden bzw. leitenden
Eigenschaften dadurch gewählt werden können, daß geeignete
Mengen von Titannitrid (TiN) beispielsweise zu β-Sialon
oder einem Sialon zugefügt werden, das aus einer Mischung von
α- und β-Sialonen besteht. Da Sialon für den isolierenden
röhrenförmigen Teil 20 und Heizelement 21 unter Verwen
dung ähnlicher Materialien gebildet wird, liegt auch der
gleiche Wärmeausdehnungskoeffizient vor, so daß die Festig
keit verbessert wird und damit auch die Zuverlässigkeit be
züglich der Wärmebeständigkeit. Es hat sich bestätigt, daß
das Zusetzen von mehr als etwa 20% von Titannitrid (TiN) dem
SIALON leitende Eigenschaften verleiht, das heißt, daß sich
ein leitendes Sialon ergibt. Es ist auch bekannt, daß der
Widerstandswert sich durch Hinzufügen von Titannitrid
kontinuierlich ändert. Somit kann ein Sialon mit einem ge
eigneten Prozentsatz an Titannitrid verwendet werden. Auch
kann durch Sintern des isolierenden und des leitenden
keramischen Materials unter Verwendung der obengenannten
Sialone durch Oxydsinterzusätze wie Y2O3; Poly-AlN und Al2O3
eine starke Bindung erreicht werden mit einer Haftschicht
an Verbindungsstellen.
Das isolierende und leitende keramische Material, aus dem
der isolierende röhrenförmige Teil 20 und der Heizkörper 21
gebildet werden, ist nicht auf das vorgenannte Sialon be
schränkt. Es kann jegliches keramisches Material verwendet
werden, das bei einer hohen Temperatur, beispielsweise bis
etwa 1200°C stabil ist und ausgezeichnete Hitzbeständig
keitseigenschaften aufweist. Als leitendes keramisches
Material für den Heizkörper 21 kann ein gesintertes Material
verwendet werden, das einen oder mehrere Stoffe enthält, die
aus einer Gruppe von nichtoxidischen leitenden Materialien
wie Karbid, Borid oder Nitrid oder dergleichen ausge
wählt werden, die der Gruppe IVa, Va oder VIa des periodischen
Systems entsprechen, sowie SiC (Siliziumkarbid) und Al
(Aluminium) oder eine Aluminiumverbindung, wobei diese Stoffe
als Bindemittel für die Sinterung dienen. Als isolierendes
keramisches Material für das isolierende röhrenförmige Teil
20 kann ein Stoff verwendet werden, der als Hauptbestandteil
SiC, Si3N4, AlN der Al2O3 oder dergleichen enthält und der
sowohl ausgezeichnete Hitzebeständigkeit oder dergleichen als
auch eine gute Bindung zu dem Heizkörper 21 aufweist.
Wie eingangs erläutert, ist bei einer bekannten Glühkerze mit
indirekter Heizung ein Heizdraht in einer Hülle mit isolier
endem keramischen Material eingebettet, so daß es an einem
raschen Aufheizen mangelt. Bei der erfindungsgemäßen Glüh
kerze ist dieser Nachteil beseitigt und zwar dadurch, daß der
Heizkörper 21 an der Außenfläche der keramischen Heizvorrich
tung 11 angeordnet ist, wodurch sich verbesserte Heizeigen
schaften ergeben. Es ist aus der folgenden Beschreibung
ohne weiteres erkenntlich, daß ein derartiger Vorteil erreicht
werden kann, wenn eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung ver
wendet wird. Eine erfindungsgemäße keramische Heizvorrichtung
11 besitzt einen derartigen Aufbau, daß der Heizabschnitt 23
des Heizteils 21 an der Oberfläche am Ende der Heizvorrich
tung 11 liegt und sich gleichzeitig in das Innere erstreckt.
Die erfindungsgemäße keramische Heizvorrichtung 11 kann somit
im Vergleich zu einer bekannten keramischen Heizvorrichtung
mit Innenheizung als eine Heizvorrichtung mit interner und
externer Heizung angesehen werden.
Ferner ist der Heizkörper 21 und der isolierende röhrenförmige
Teil 20, die die keramische Heizvorrichtung 11 der Erfindung
bilden, aus keramischen Materialien mit im wesentlichen dem
gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt und diese
Elemente sind durch geeignete und sichere Verbindung mitein
ander einstückig ausgebildet. Hierdurch können negative Ein
flüsse auf die Lebensdauer ausgeschaltet werden, nämlich
Brechens bei einer raschen Temperaturer
höhung, wie sie bei bekannten keramischen Heizvorrichtungen
auftreten können, so daß sich eine Verbesserung der Zuver
lässigkeit beispielsweise der Hitzebeständigkeit oder der
gleichen in erheblichen Maße ergibt. Insbesondere macht es
die keramische Heizvorrichtung 11 mit ausgezeichneter Zuver
lässigkeit, insbesondere Wärmebeständigkeit möglich, eine
ausgezeichnete Bindung zwischen den beiden Elementen zu er
reichen im Gegensatz zu einer keramischen Heizvorrichtung,
bei der ein metallischer Heizdraht in dem keramischen Material
eingebettet ist. Auch ist es nicht notwendig, einen Leiter
teil zum Herausführen des Heizleiters aus der Oberfläche des
keramischen Materials vorzusehen.
Durch entsprechendes Zusetzen von Titannitrid kann bei der er
findungsgemäßen keramischen Heizvorrichtung 11 der spezifische
Widerstand des leitenden SIALON entsprechend eingestellt
werden und somit auch die gewünschte Dicke. Insbesondere er
möglicht die Verringerung der Dicke am Heizteil 23 ein rasches
Aufheizen sowie eine Steuerung der Sättigungs
temperatur, die nach dem Glühen über eine lange Zeit an
hält. Eine derartige Selbstsättigung der Temperaturkennlinie
ergibt sich auf Grund der Beziehung zwischen Volumen (Quer
schnitt) des Heizteiles 23 und dem Volumen der Leiter
22 und 24. Auch ist der Heizteil 21 aus leitendem keramischen
Material gebildet mit der Folge, daß ein Formen und Bear
beiten bzw. die Lebensdauer verglichen mit einer bekannten
Glühkerze mit metallischem Heizdraht im hohen Maße möglich
ist. Es ist zu beachten, daß die Dicke etc. jedes Teiles des
Heizelementes 21 eingestellt werden kann, beispielsweise durch
Schleifen, so daß es möglich ist, den gewünschten Widerstands
wert zu wählen.
Ferner liegt bei dem Aufbau gemäß dem erfindungsgemäßen Aus
führungsbeispiel der eingeschlossene Teil bezüglich des Hal
ters 12 der keramischen Heizvorrichtung 11 an Erde und der
Verbindungsteil bezüglich des metallischen Leiters 15 auf der
Plusseite am hinteren von dem Heizteil 23 entfernten Ende,
so daß eine geeignete und feste Bindung bezüglich des
metallischen Materials an einer Stelle mit niedriger Tempe
ratur möglich ist, die somit unter geringem Einfluß der Wärme vom
Heizteil 23 steht.
Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist eine runde
stabförmige keramische Heizvorrichtung 11 mit Teilen von ge
ringem und großem Durchmesser mit Querschnitten vorgesehen,
die im wesentlichen kreisförmig sind, was die Formung und Be
arbeitung sowie die Zusammensetzung in dem Halter 12 er
leichtert. Es ist jedoch selbstverständlich, daß die keramische
Heizvorrichtung 11 nicht auf eine derartige Ausbildung be
schränkt ist. So können beispielsweise verschiedene Modifi
kationen vorgenommen werden, das heißt, daß eine keramische
Heizvorrichtung mit eliptischem oder rechteckigem oder der
gleichen Querschnitt verwendet werden kann. Ferner ist ein Auf
bau gemäß Fig. 5 möglich, bei der der Minusleiterteil 24 der
art ausgebildet ist, daß seine Dicke die gleiche ist, wie
diejenige des Heizteiles 23 und wobei die keramische Heiz
vorrichtung 11 mittels einer metallischen Schutzröhre 26 durch
den Halter 12 gehalten wird.
Obwohl in der vorstehenden Beschreibung des Ausführungsbei
spiels nicht darauf hingewiesen wurde, kann eine verbesserte
Lebensdauer und Beständigkeit dadurch erreicht werden, daß
ein Schutzfilm 27 in Fig. 5 mit Antioxidationseigenschaft
bezüglich des Heizteiles 23 auf der Außenfläche der Heiz
vorrichtung 11 mittels eines Beschichtungsverfahrens, etwa
Vakuumablagerung aufgebracht wird.
Wenn somit die keramische Heizvorrichtung 11 mit einem
isolierenden röhrenförmigen Teil 20 aus isolierendem
keramischen Material und einem Heizelement 21 aus leitendem
keramischen Material verwendet wird, die einstückig mit
einander ausgeführt sind, ergeben sich ausgezeichnete Eigen
schaften für die Glühkerze 10 gemäß der Erfindung. Es hat
sich experimentel bestätigt, daß innerhalb von 3,5 s eine
Temperatur von 800°C erreicht wird, wobei die Spitzen
temperatur etwa 1100°C ist, wobei der erlaubte Temperaturbe
reich geringer als 1200°C angenommen wird und sich eine
Sättigungstemperatur von 800°C ergibt, wie dies aus der Kurve a
der Fig. 4 ersichtlich ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den Aufbau gemäß der
zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Es ist
möglich geeignete Modifikationen und Änderungen der Form oder
des Aufbaus jedes Elements vorzunehmen. Beispielsweise können
verschiedene Modifikationen der Form oder des Aufbaus der
keramischen Heizvorrichtung 11, der Verbindungselemente der
Elektrode oder dergleichen vorgenommen werden.
Wie im einzelnen beschrieben wurde, besitzt die Glühkerze
für eine Dieselmaschine gemäß der Erfindung eine stabförmige
keramische Heizvorrichtung, die in einem vorderen Teil eines
Halters untergebracht ist, wobei der isolierende röhrenförmige
Teil aus isolierendem keramischen Material mit dem Heiz
element aus leitendem keramischen Material einstückig anein
andergrenzend verbunden ist, um die Innen- und Außenumfangs
teile und den oberen Teil des isolierenden röhrenförmigen
Teiles zu bedecken und wobei der Heizteil durch Verringern
der Dicke zumindest des Außenumfangsteiles am vorderen Teil
der keramischen Heizeinrichtung des Heizkörpers gebildet
wird. Obgleich die erfindungsgemäße Glühkerze sehr einfach im
Aufbau und kostengünstig ist, ist es möglich auf Grund der An
ordnung des Heizteiles an der äußeren Fläche der Heizvorrich
tung das vordere Ende derselben rasch und sicher zum Rotglühen
zu bringen, so daß sich eine Glühkerze mit rascher Aufheizung
ergibt, wobei im wesentlichen gleiche Wärmeausdehnungs
koeffizienten für das röhrenförmige Isolierglied und das Heiz
element vorliegen, so daß sich eine verbesserte Bindung er
gibt. Auch wenn somit ein rascher Temperaturanstieg beim
Heizen der Heizvorrichtung erfolgt, ist dies ohne nachträg
lichen Einfluß. Die Zuverlässigkeit und Dauerhaftigkeit
insbesondere die Hitzebeständigkeit wird somit verbessert.
Es ergibt sich eine lange Zeit des Nachglühens als Maßnahme
zur Abgas- und Geräuschverbesserung, so daß sich eine
wesentlich verbesserte Glühkerze ergibt. Die erfindungsgemäße
Glühkerze ist auch einfach in ihrem Gesamtaufbau und es be
steht die Möglichkeit einer einfachen Formung und Bearbeitung
sowie einer einfachen Montage. Die Hitzebeständigkeit und
Lebensdauer ist auch unter harten Bedingungen ausreichend.
Sialon ist ein an sich bekanntes Material aus Si, Al, O und N,
das durch Zusetzen von Al und O zu Siliziumnitrid hergestellt
wird und dessen Eigenschaften verbessert.
Claims (14)
1. Glühkerze für eine Dieselmaschine mit einer länglichen
keramischen Heizvorrichtung, die mit einem Ende nach außen
überstehend in einem hohlen Halter angebracht ist und einen
zentralen elektrischen Leiter aufweist, der getrennt
durch Isoliermaterial von einem zum elektrischen Leiter
konzentrischen Heizkörper aus elektrisch leitendem keramischen
Material umgeben ist und mit diesem Heizkörper an
der Spitze der Glühkerze in leitender Verbindung ist, dadurch
gekennzeichnet, daß das isolierende Material die Form
eines Rohrteiles (20) aus isolierendem keramischen Material besitzt,
und daß das den Heizkörper (21) bildende leitende
keramische Material den Außenmantel des isolierenden Rohrteiles
(20) umgibt und sich kontinuierlich in das Innere
des isolierenden Rohrteiles (20) fortsetzt und dieses
den zentralen elektrischen Leiter (22) bildend ausfüllt.
2. Glühkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
isolierende rohrförmige Teil (20) und der Heizkörper (21)
einstückig aus keramischem Material geformt sind, dessen
Isolationseigenschaften bzw. Leitfähigkeitseigenschaften
durch Auswahl der Menge an einem β-Sialon oder einem
aus einer Mischung von α- und β-Sialonen bestehenden
Sialon zugesetzten Titannitrid bestimmt werden.
3. Glühkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das isolierende rohrförmige Teil (20) im wesentlichen
den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der Heizkörper
(21) hat.
4. Glühkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Heizkörper (21) aufweist einen ersten
Leiterteil in Form eines leitenden Teils (22) in
dem isolierenden rohrförmigen Teil (20) und im wesentlichen
mit der gleichen Länge wie dieses, einen Heizteil (23) in
der Nähe des äußeren Endes der keramischen Heizvorrichtung
(21) mit gegenüber dem leitenden Teil (24) auf dem
Außenmantel des isolierenden rohrförmigen Teiles (20) ver
ringertem Durchmesser und einen zweiten Leiterteil mit im
wesentlichen der gleichen Länge, wie der leitende Abschnitt
auf dem Außenmantel des isolierenden rohrförmigen Teiles (20)
abzüglich des Heizteiles (23).
5. Glühkerze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
eine Ende des ersten Leiterteiles über einen metallischen
Draht in dem hohlen Teil des hohlen Halters (12) mit einer
Spannungsquelle verbunden ist.
6. Glühkerze nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Leiterteil geerdet ist.
7. Glühkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das isolierende rohrförmige Teil (20)
und der Heizkörper (21) durch Sinterung von isolierendem
bzw. leitendem keramischen Material Sialon unter Verwenden
von Sinterzusätzen wie Y2O3, Poly-AlN, und Al2O3 verbunden
sind.
8. Glühkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß das leitende keramische Material aus einem
gesinterten Material besteht, das ein nichtoxydisches
Material von Elementen der Gruppen 4 a, 5 a oder 6 a des
periodischen Systems ist, sowie einem Sinterbindemittel.
9. Glühkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das isolierende keramische Material
aus einem Material be
steht, das SiC, Si3N4, AlN oder Al2O3
als Hauptbestandteil enthält.
10. Glühkerze nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die keramische Heizvorrichtung (11) eine Selbst
sättigungstemperaturkennlinie aufweist, die durch die Be
ziehung zwischen dem Volumen des Heizteiles (23) und den
Volumina des ersten und zweiten Leiterteiles (22, 24) be
stimmt wird.
11. Glühkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Heizkörper (21) aus einem Heiz
teil (23) besteht, das auf dem Außenmantel des isolierenden
rohrförmigen Teiles (20) in der Nähe des äußeren Endes der
keramischen Heizvorrichtung ausgebildet ist, sowie einem
Leiterteil (24), der auf dem Außenmantel des isolierenden
rohrförmigen Teiles (20) des Heizteiles (23)
ausgebildet ist, wobei der Heizteil (23) die gleiche Dicke
wie der Leiterteil (24) besitzt und der keramische Heizkörper (21)
in einem hohlen Halter (12) unter Einfügung eines
metallischen Schutzrohres (26) zwischen dem hohlen Halter
(12) und dem Leiterteil (24) gehalten wird.
12. Glühkerze nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein Schutzfilm (27) mit antioxidierender
Eigenschaft auf dem Heizteil (23) aufgebracht ist.
13. Glühkerze nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Schutzfilm (27) mit antioxidierender Eigenschaft auf dem Heiz
teil (23) unter Verwendung eines Beschichtungsvorgangs
aufgebracht ist.
14. Glühkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch
gekennzeichnet, daß der Heizkörper (21) auf dem Außenmantel
des isolierenden rohrförmigen Teils (20) zumindest in
der Nähe von dessen äußeren Ende dünner ausgeführt ist
als dessen andere Teile.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60139118A JPS62731A (ja) | 1985-06-27 | 1985-06-27 | デイ−ゼルエンジン用グロ−プラグ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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