DE4028860A1 - Gluehkerze mit selbsttemperatursteuerung - Google Patents

Description

Hinterqrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Glühkerze als Vorheiz- oder Vorerwärmungskerze zur Verbesserung der Starteigenschaf­ ten eins Dieselmotors. Genauer gesagt, betrifft sie die Verbesserung einer Glühkerze der Bauart mit Selbst-Tempe­ ratur-Steuerung, die ausgezeichnete Eigenschaften einer Schnellerwärmung und einer Selbst-Temperatur-Sättigung aufweisen und ein Langzeit-Nachglühen gewährleisten soll.

Es sind Glühkerzen mit verschiedenen Strukturen zur Ver­ besserung der Starteigenschaften eins Dieselmotors be­ kannt. Insbesondere wird in der japanischen Patent-Offen­ legungsschrift Nr. 57-1 82 026 eine Glühkerze der Bauart mit Selbst-Temperatur-Steuerung vorgeschlagen. Bei die­ ser bekannten Glühkerze werden eine Schnell-Erwärmungs­ funktion und eine Temperatursättigungsfunktion zur Ver­ meidung einer Übererwärmung von Heizdrähten und zur Erzielung von stabilen Erwärmungseigenschaften durch eine sorgfältig aufeinander anzupassende Kombination von aus zwei Materialarten bestehenden Widerstandselementen verwirklicht.

Im einzelnen weist die Glühkerze dieser Bauart eine Struktur auf, bei der ein erstes Widerstandselement als Heiz- oder Erwärmungselement und ein mit dem ersten Widerstandselement in Serie geschaltetes zweites Wider­ standselement, das aus einem Material mit einem größeren positiven Widerstandstemperaturkoeffizienten als das erste Widerstandselement besteht, in einem Metallgehäuse in ein hitzebeständiges isolierendes Pulver eingebettet sind. Zudem ist zwischen den beiden Widerstandselementen ein Zwischenraum zur Verzögerung einer Wärmeübertragung von dem ersten Widerstandselement so vorgesehen, daß durch Beaufschlagung des ersten Widerstandselements mit einer großen Energie eine Schnellerwärmungseigenschaft unmittelbar nach der Energieerregung gewährleistet ist, um schnell zu bewirken, daß es Wärme hervorbringt. Da der Widerstand des zweiten Widerstandselements nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeit mit einem Tempe­ raturanstieg desselben vergrößert wird, wird außerdem die Energiezufuhr an das erste Widerstandselement ver­ ringert, wobei so die Selbsttemperatursättigungsfunktion ausgeführt wird, um eine Unterbrechung od. dgl. nach einem durch Übererwärmung des ersten Widerstandselements bewirkten Durchschmelzen zu verhindern. Da es bei einer derartigen Struktur nicht erforderlich ist, das Tempera­ tursteuermittel od. dgl. zur Steuerung der zuzuführenden Energie in einer Energieerregungsschaltung für die Glüh­ kerze anzuordnen, können die Kosten der gesamten Vorer­ wärmungseinheit verringert werden.

Obwohl bei einer derartigen herkömmlichen Glühkerze eine Schnellerwärmungsfunktion und eine Selbsttemperatursätti­ gungsfunktion in gewissem Maß sichergestellt werden können, ist es jedoch schwierig, eine Erwärmungseigen­ schaft zu erzielen, bei der eine Erwärmungstemperatur während eines Nachglühens nach dem Start eines Motors verringert wird. Das heißt, daß, obwohl die herkömmliche Glühkerze ein Nachglühen von ca. mehreren 10 Sekunden ausführen kann, ein Langzeit-Nachglühen (10 Minuten oder länger), wie es jüngst gefordert wird, nicht bewältigt werden kann. Um die genannte Schnellerwärmungsfunktion zu erzielen und um einen Langzeit-Nachglühbetrieb bei Verringerung der Erwärmungstemperatur auszuführen, muß die Energieerregungsschaltung für die Glühkerze in getrennter Anordnung sowohl ein während eines Erwärmungs­ zeitabschnitts verwendetes Relais als auch ein während eines Nachglühzeitabschnitts verwendetes Relais umfas­ sen, und in die Schaltung muß auf der Nachglühseite ein Spannungsabfall-Widerstand od. dgl. eingebaut werden. Dies verursacht eine Erhöhung der Anzahl von Schaltungs­ bauelementen sowie der Kosten der Gesamteinheit.

Um ein Langzeit-Nachglühen unter Verwendung nur der Glüh­ kerze ohne Hinzufügung irgendwelcher Elemente in die Schaltung zu erzielen, ist eine Selbsttemperatur-Steue­ rungsfunktion erforderlich. Nach Maßgabe dieser Funktion wird eine das Erwärmungselement beaufschlagende Energie selbst- oder eigengesteuert, um die Erwärmungseigenschaf­ ten beträchtlich zu verbessern und an einem Erwärmungsab­ schnitt eine Überhitzung zu vermeiden. Zugleich wird, um Haltbarkeit und Dauerhaftigkeit der Erwärmungs-/Heizdräh­ te oder -leitungen sicherzustellen, die Sättigungstem­ peratur unter eine geeignete Temperatur abgesenkt und auf dieser Temperatur gehalten. Daher ist eine große Nachfrage nach einer Glühkerze mit einem Erwärmungsab­ schnitt entstanden, der ausgezeichnete Schnellerwär­ mungs- und Selbsttemperatursättigungseigenschaften auf­ weisen und hinsichtlich Wärmebeständigkeit höchst zuver­ lässig sein soll.

Andere bekannte Glühkerzen, die, wie oben beschrieben, aus einer Kombination von zwei Arten von Erwärmungslei­ tungen oder -Drähten bestehen, sind z. B. in den japa­ nischen Patent-Offenlegungsschriften Nr. 54-60 630 und Nr. 57-87 535 vorgeschlagen worden. Um eine Schneller­ wärmungsfunktion zu erreichen, wird bei diesen Glühker­ zen der Durchmesser eines vorderen Gehäuseendabschnitts, in dem ein Erwärmungsdraht der vorderen Endseite als Erwär­ mungsabschnitt eingebettet ist, klein vorgesehen, um eine geringere Erwärmungskapazität als die eines Ab­ schnitts zu erhalten, in den der einen Steuerabschnitt bildende Heizdraht der rückwärtigen Endseite eingebettet ist. Bei diesen herkömmlichen Strukturen kann die Funk­ tion zum Erreichen der ersten Erwärmungseigenschaft zu einem gewissen Maß erzielt werden, wobei während eines Anfangszeitabschnitts der Energieerregung dem Erwärmungs­ draht an der Vorderendseite eine große Energie zugeführt wird, um eine vorbestimmte Erwärmungstemperatur zu errei­ chen. Es ist jedoch nicht möglich, auf befriedigende Weise eine Überschwing-Funktion zur Verminderung der Erwärmungstemperatur nach dem Verstreichen eines vorbe­ stimmten Zeitabschnitts und die Ausführung eines Lang­ zeit-Nachglühens bei Gewährleistung der Haltbarkeit der Erwärmungsdrähte zu erzielen. So können die herkömm­ lichen Glühkerzen mit den beschriebenen Strukturen die gewünschten Charakteristika und Eigenschaften, nämlich die vorübergehende oder zeitweilige Erhöhung einer Erwär­ mungstemperatur auf eine erforderliche Temperatur und ein ausreichendes Absenken der Erwärmungstemperatur beim Verstreichen einer Zeit, in der die Sättigung zu erfol­ gen hat, nicht gewährleisten. Unter Berücksichtigung dieser Gesichtspunkte besteht daher das Erfordernis, den beschriebenen Anforderungen genüge zu tun.

Kurzdarstellung der Erfindung

Ein Hauptziel der Erfindung besteht darin, eine Glüh­ kerze der Selbsttemperatursteuerungsbauart zu schaffen, die eine Schnellerwärmungsfunktion und eine Langzeit- Nachglühfunktion gewährleistet, wobei es ein weiteres Ziel der Erfindung ist, eine Glühkerze der Selbsttempera­ tursteuerungsbauart vorzusehen, die ausgezeichnete Schnellerwärmungs- und Selbsttemperatursättigungseigen­ schaften sowie ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich Zuverlässigkeit aufweist.

Um diese Ziele zu erreichen, schlägt die Erfindung eine Glühkerze der Selbsttemperatursteuerungsbauart vor, umfassend ein erstes Widerstandselement als Heiz- oder Erwärmungselement, ein mit einem Ende des ersten Wider­ standselements in Serie geschaltetes zweites Widerstands­ element, das aus einem Material besteht, das einen größe­ ren positiven Widerstandstemperaturkoeffizienten als das erste Widerstandselement aufweist, und ein das erste und das zweite Widerstandselement, die beide in ein hitzebe­ ständiges isolierendes Material eingebettet sind, umman­ telnder Mantel, wobei ein Manteldurchmesser eines das erste Widerstandselement einbettenden Mantelabschnitts kleiner als ein Manteldurchmesser eines das zweite Widerstandselement einbettenden Mantelabschnitts ist, zwischen dem ersten und dem zweiten Widerstandselement ein Spalt oder Zwischenraum vorgesehen ist, der größer ist als zumindest der Manteldurchmesser des das erste Widerstandselement einbettenden Abschnitts, und das erste und das zweite Widerstandselement durch geringen Wider­ stand aufweisende Verbindungsmittel innerhalb des Spalts oder Zwischenraums miteinander verbunden sind.

Gemäß der Erfindung ist die Wärmekapazität des Mantel- Vorderendabschnitts, in dem das erste Widerstandselement als das Erwärmungs-/Heizelement eingebettet ist, ausrei­ chend kleiner als die des Mantel-Rückendabschnitts, in dem das zweite Widerstandselement eingebettet ist, vorge­ sehen, so daß eine Schnell-Erwärmungsfunktion erreicht ist. Zugleich erfolgt durch den vorbestimmten Spalt oder Zwischenraum ein korrekter und geeigneter Betrieb einer gewünschten Energie-Steuerungsfunktion des zweiten Wider­ standselements als Steuerungsmittel, das in den Mantel- Rückendabschnitt eingebettet ist, der mit dem Mantel-Vor­ derendabschnitt verbunden ist, in den das Heiz-/Erwär­ mungselement eingebettet ist. Dadurch ist eine Über­ schwing- oder Überschuß-Eigenschaft und -Charakteristik erreicht, die ein Langzeit-Nachglühen gewährleisten, d. h. eine Sättigungseigenschaft derart, daß eine Sätti­ gung einer Erwärmungstemperatur bei einer Temperatur erzielt ist, die ausreichend geringer als eine maximale oder Spitzentemperatur ist.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile und Ausführungsformen oder -möglich­ keiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschrei­ bung der in der schematischen Zeichnung dargestellen Ausführungsbeispiele hervor.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die einen schematischen Aufbau einer gesamten Glühkerze der Selbsttemperatur­ steuerungsbauart gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 2 zeigt in vergrößerter Schnittansicht einen Haupt­ teil einer erfindungsgemäßen Glühkerze;

Fig. 3 (A) und 3 (B) sind graphische Darstellungen, die Änderungen in der Erwärmungstemperatur der Vorderend­ abschnitte als Funktion der Zeit mit bzw. ohne einem Zwischenraum/Spalt darstellen;

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Erwärmungseigenschaften;

Fig. 5 (A) und 5 (B) sind Schaltbilder, die den Aufbau von Energieerregungsschaltungen für erfindungsgemäße Glühkerzen bzw. für Glühkerzen nach dem Stand der Tech­ nik zeigen;

Fig. 6 und 7 sind Schnittansichten, die gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel eine Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Glühkerze bzw. eine vergrößerte Schnittansicht eines Hauptteils derselben zeigen; und

Fig. 8 stellt eine vergrößerte Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung dar.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung genauer beschrieben.

Fig. 1 und 2 zeigen eine Glühkerze der Selbsttemperatur­ steuerungs-Bauart gemäß einer Ausführungsform der Erfin­ dung. Der schematische Aufbau einer mit Bezugszeichen 1 in Fig. 1 bezeichneten Glühkerze wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 beschrieben. In Fig. 1 und 2 bezeichnet 2 einen Mantel in Form einer ein Gehäuse bil­ denden Hülse, die aus einem wärme-/hitzebeständigen Metallmaterial wie einem rostfreien Stahl besteht, und 3 ein zylindrisches Kerzengehäuse zum Lagern der Hülse 2 an ihrem vorderen Endabschnitt. Durch eine isolierende Buchse 4 ist ein Elektrodenstab 5 konzentrisch mit dem rückwärtigen Endabschnitt des Gehäuses 3 verbunden. Das Vorderende der Elektrode 5 ist in die Hülse 2 einge­ setzt.

Ein erstes schrauben-/wendelförmig verlaufendes Wider­ standselement 10 (das im folgenden als erstes Wider­ standselement bezeichnet wird), ist als Heiz- oder Erwär­ mungselement in dem inneren Raum des vorderen Endab­ schnitts der Hülse 2 entlang deren Axialrichtung angeord­ net. Das erste Widerstandselement 10 besteht aus einem einen elektrischen Widerstand aufweisenden Widerstands­ material mit einem kleinen positiven Widerstands-Tempera­ turkoeffizienten, z. B. einer Eisen-Chrom- oder Nickel- Chrom-Legierung. Ein Ende des ersten Widerstandselements 10 ist elektrisch mit dem vorderen Endabschnitt der Hülse 2 verbunden. Zudem ist ein zweites schrauben- oder wendelförmig verlaufendes Widerstandselement 11, (das im folgenden als zweites Widerstandselement bezeichnet wird), in dem inneren Raum des rückwärtigen Endab­ schnitts der Hülse 2 zwischen dem ersten Widerstands­ element 10 und dem Elektrodenstab 5 derart angeordnet, daß es zusammenhängend mit dem ersten Widerstandselement 10 vorgesehen ist. Das zweite Widerstandselement 11 besteht aus einem elektrischen Widerstandsmaterial mit einem großen positiven Widerstands-Temperaturkoeffizien­ ten, z. B. aus einem Material auf Eisenbasis oder aus Nickel. Mit dieser Anordnung sind das erste Widerstands­ element 10 und das zweite Widerstandselement 11 zwischen der Hülse 2 und dem Elektrodenstab 5 miteinander in Serie geschaltet. Das erste und das zweite Widerstands­ element 10 bzw. 11 sind in ein wärmebeständiges in die Hülse 2 eingefülltes Material 6 wie Magnesiumoxid (Magne­ sia) (MgO) eingebettet.

Das beschriebene zweite Widerstandselement 11 dient nicht nur als Erwärmungs-/Heizquelle sondern auch als ein Mittel zur Temperatursteuerung oder -regelung. Das zweite Widerstandselement 11 als das Mittel der Tempera­ tursteuerung kann unmittelbar nach dem Beginn der Ener­ gieerregung bzw. der Beaufschlagung mit Energie eine große Energie liefern, und zwar aufgrund des Umstandes, daß es während dieses Zeitabschnitts einen kleinen Wider­ stand aufweist. Zudem wird, da der Widerstand des zwei­ ten Widerstandselements 11 mit dem Ablauf der Energie­ beaufschlagungszeit zunimmt, die Energieabgabe entspre­ chend reduziert. Dies hat zur Folge, daß die Sättigungs­ temperatur der Glühkerze durch diese selbst unter eine bestimmte Temperatur unterdrückt bleibt, so daß eine Überhitzung vermieden ist. Eine solche Funktion ist ohne weiteres von dem Umstand her zu verstehen, daß das zweite Widerstandselement 11 den großen positiven Wider­ stands-Temperaturkoeffizienten aufweist und sein Wider­ stand mit Erwärmung durch Energiebeaufschlagung nach und nach zunimmt. Um mittels des zweiten Widerstandselements 11 eine geeignete und zweckmäßige Steuerung bzw. Rege­ lung des Stroms auszuführen, sind das erste Widerstands­ element 10 und das zweite Widerstandselement 11 derart miteinander verbunden, daß ihre schrauben-/wendelförmig verlaufenden Abschnitte durch einen vorbestimmten Spalt oder Zwischenraum GAP einander gegenüberliegen. Genauer beschrieben ist es so, daß der vorbestimmte Spalt zwi­ schen den schrauben-/wendelförmig verlaufenden Abschnit­ ten ein Zeitintervall für thermische Einflüsse oder Wirkungen von dem ersten Widerstandselement 10 an das zweite Widerstandselement 11 gewährleistet. Durch dieses Zeitintervall ist eine durch das zweite Widerstandsele­ ment 11 durchzuführende Stromsteuerung derart verzögert, daß die Beaufschlagungszeit einer großen Energie an das erste Widerstandselement 10 verlängert ist, wobei so das erste Widerstandselement 10 schnell auf Rotglut bzw. Glühtemperatur erwärmt wird und die Temperatur-Anstiegs­ charkteristiken erheblich verbessert sind. Bei dieser Ausführungsform sind, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist, lineare, geradlinig verlaufende Endabschnitte oder -stücke 10a und 11a, die sich axial von den Enden der schrauben-/wendelförmig verlaufenden Abschnitte des ersten und des zweiten Widerstandselements 10 bzw. 11 erstrecken, in einer parallelen Lage oder Ausrichtung zur Überlappung miteinander gebracht und durch Laser-Schwei­ ßung od. dgl. miteinander verbunden, so daß ein Verbin­ dungsabschnitt 12 mit einem kleinen Widerstand (dessen Wert im wesentlichen nahezu Null ist) ausgebildet ist.

Bei der Selbst-Temperatur-Steuerungs-Glühkerze 1 des beschriebenen Aufbaus ist gemäß der Erfindung ein Hülsen­ durchmesser DR des vorderen Endabschnitts der Hülse 2, in dem das erste Widerstandselement 10 als Erwärmungs­ element eingebettet ist, kleiner gewählt und vorgesehen als ein Hülsendurchmesser DB des rückwärtigen Endab­ schnitts der Hülse 2, in dem das zweite Widerstandsele­ ment 11 eingebettet ist. Zudem ist der Spalt GAP zwi­ schen dem ersten und dem zweiten Widerstandselement 10 bzw. 11 auf ein größeres Maß als zumindest der Hülsen­ durchmesser DR des vorderen Hülsenendabschnitts, in dem das erste Widerstandselement 10 eingebettet ist, festge­ legt (GAP < DR), und das Widerstandselement 10 und das Widerstandselement 11 sind innerhalb des Spalts durch den Verbindungsabschnitt 12 miteinander verbunden, der - wie beschrieben - mit einem kleinen Widerstand, der im wesentlichen bei Null liegt, ausgebildet ist. Bei der beschriebenen Ausführungsform ist der dem beschriebenen Spalt entsprechende Abschnitt der Hülse 2 durch einen im Durchmesser veränderten, trichterförmig verlaufenden Wand- oder Bodenabschnitt ausgebildet, so daß der vor­ dere Endabschnitt mit kleinem Durchmesser mit dem rück­ wärtigen Endabschnitt mit großem Durchmesser vereinigt ist bzw. an diesen anschließt.

Es ist durch Versuche bestätigt worden, wie in Fig. 3A und 3B dargestellt, daß die oben beschriebenen Hülsendurchmesser DR und DB vorzugsweise so gewählt werden, daß DB 1.3 DR erfüllt und besonders vorteil­ haft ungefähr DB/DR = 1.7 vorgesehen ist. Z. B. wird dann, wenn der Hülsendurchmesser DB des rückwärtigen Abschnitts der Hülse 2 mit 5⌀ (mit dem Durchmesser 5) vorgesehen ist, der Hülsendurchmesser DR des vorderen Hülsenendabschnitts vorzugsweise zu ca. 3⌀ (mit dem Durchmesser 3) gewählt. In Fig. 3A sind Kennlinien darge­ stellt, die erreicht werden, wenn der Spalt GAP 8 mm beträgt und DB/DR = 1.0, 1.3 und 1.7 beträgt. Es hat sich herausgestellt, daß bei DB/DR = 1.3 oder größer eine Kennlinie mit einer Überschwingung bzw. einem über­ schießenden Verlauf erzielt wird, und es ist ein optima­ les Ergebnis mit DB/DR = 1.7 erreicht worden, was durch Spitzentemperaturen und im Zusammenhang mit Herstellungs­ grenzen stehenden Hülsendurchmessern begründet ist. Es ist ersichtlich, daß die Schnell-Erwärmungseigenschaft durch eine Vergrößerung des Verhältnisses weiter verbes­ sert werden kann. Eine derartige Vergrößerung des Ver­ hältnisses wird jedoch den Durchmesser des vorderen Hül­ senendes übermäßig verringern und Herstellungsprobleme mit sich bringen. D. h., daß der Hülsendurchmesser DR des vorderen Endabschnitts bei einer Herstellungsgrenze liegt, die unter Berücksichtigung der geforderten Dicke der Hülse 2 und des Draht-/Leitungsdurchmessers des schrauben/-wendelförmigen Widerstandselements 10 durch ein Verhältnis von ungefähr 2.0 bestimmt ist. Fig. 3B zeigt eine Kennlinie, die man erhält, wenn zwischen dem ersten und dem zweiten Widerstandselement 10 und 11 kein Spalt vorgesehen ist. Wie aus Fig. 3B ersichtlich, kann mit einem Verhältnis von ca. 1.7 eine Kennlinie mit einem geringfügig überschießenden bzw. überschwingenden Verlauf erreicht werden. Die erhaltene Kennlinie ist aber in der Praxis unzureichend, und folglich wird die Notwendigkeit und Bedeutung des Spalts GAP bei der Erfin­ dung ersichtlich. Das heißt, da die Wärmeübertragung zwischen dem Widerstandselement 10 und dem Widerstands­ element 11 groß ist, daß eine vorbestimmte Energiesteu­ erung auf geeignete und zweckmäßige Weise durch eine einfache Änderung des Hülsendurchmessers DR ausgeführt werden kann, um die Wärmekapazität zu verringern.

Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Wärmekapazität des vorderen Endabschnitts der Hülse 2, in dem das erste Widerstandselement 10 als Heizele­ ment eingebettet ist, ausreichend kleiner als die des rückwärtigen Endabschnitts der Hülse 2, in dem das zweite Widerstandselement 11 als Steuermittel oder -element eingebettet ist, vorgesehen. Damit ist eine Erwärmung bis zur Rotglut bzw. Glühtemperatur schnell verwirklicht, um zu gewährleisten, daß die Glühkerze die Schnell-Erwärmungsfunktion zeigt, d. h., daß 800°C inner­ halb von 5 Sekunden erreicht werden. Zudem ist dadurch sichergestellt, daß das zweite Widerstandselement 11 als Steuermittel oder -element, das in den rückwärtigen Abschnitt der Hülse 2 eingebettet und durch den vorbe­ stimmten Spalt mit dem ersten Widerstandselement 10 in dem vorderen Endabschnitt der Hülse 2 verbunden ist, auf zweckmäßige und geeignete Weise die gewünschte Energie- Steuerungs-Funktion durchführt, so daß eine in Fig. 4 dargestellte Kennlinie mit einem überschießenden bzw. überschwingenden Verlauf erzielt ist, wobei nach dem Start eines Motors eine Erwärmungstemperatur bei unge­ fähr 850°C gesättigt wird. Diese Temperatur ist mit ca. 200°C ausreichend kleiner als eine Spitzentemperatur von ungefähr 1050°C. Damit ist ein Nachglühen über einen langen Zeitabschnitt gewährleistet.

Weiterhin ist gemäß der Erfindung, da die oben beschrie­ benen Erwärmungseigenschaften durch die Selbststeuerung nur der Glühkerze 1 erzielt sind, erreicht, daß ein her­ kömmliches Relais zum Nachglühen, ein Spannungsabfall- Widerstand od. dgl. Bauteile als nicht benötigte Schal­ tungsbauteile entfallen können. Damit sind die Kosten der gesamten Vorerwärmungseinheit verringert.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5A wird im folgenden eine der Energieerregung dienende Steuerschaltung für die oben beschriebene Glühkerze 1 beschrieben. Vier Heiz-/Erwär­ mungsabschnitte der Glühkerze 1 (GP) sind parallel geschaltet. Durch ein Relais 21 wird eine Nennspannung von z. B. 12 V einer Batteriequelle 20 an jeden Erwärmungs­ abschnitt angelegt, um zu bewirken, daß jeder Erwärmungs­ abschnitt Wärme hervorbringt, so daß die Verbrennungs­ kammer oder eine Unterverbrennungskammer eines Diesel­ motors vorgewärmt wird, wobei so die Starteigenschaften des Motors unterstützt werden. Die Glühkerze 1 dient als Erdungskörper. Unter Bezugnahme auf Fig. 5A bezeichnet 22 einen Motor-Schlüsselschalter; 23 eine Steuereinheit mit einer Zeitfunktion; 24 einen Kühlwasser-Tempera­ tursensor und 25 eine Start-Zeitmessungs-Anzeigeeinheit. Die Betriebsweisen und Funktionen dieser Bauelemente sind bekannt, so daß eine detaillierte Beschreibung derselben entfallen kann.

Aufgrund der Selbst-Temperatur-Steuerungsfunktion gemäß der erfindungsgemäßen Glühkerze 1 kann die beschriebene Schaltungsanordnung verwendet werden. Dagegen ist, wie in Fig. 5B dargestellt, bei einer herkömmlichen Glüh­ kerze für die Steuerschaltung eine andere Steuerschal­ tung zum Nachglühen zusätzlich mit einem Steuerrelais 26 und einem Spannungsabfall-Widerstand 27 erforderlich. So ist der Unterschied im Schaltungsaufbau für die erfin­ dungsgemäße Glühkerze und die herkömmliche Glühkerze ohne weiteres ersichtlich.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben be­ schriebene Struktur des Ausführungsbeispiels beschränkt. Form und Aufbau eines jeden Bauelements der Glühkerze 1 können im Rahmen der Erfindung beliebig modifiziert und geändert werden. Insbesondere ist ein für die Erfindung geeigneter Glühkerzenaufbau nicht auf die in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Wie aus Fig. 6 und 7 ersichtlich, kann z. B. ein säulen- oder zylinderförmiger Stab 30 mit gegenüber dem ersten und dem zweiten Widerstandselement 10 und 11 größeren Pro­ fil-/Querschnittsflächen vorgesehen sein, um die beiden Widerstandselemente innerhalb des Spalts GAP miteinander zu verbinden. Der Widerstand des Stabelements 30 mit derart großen Profil-/Querschnittsflächen kann im wesent­ lichen Null sein. Auch können, wie in Fig. 8 gezeigt, die Verbindungsmittel ohne weiteres z. B. in Form eines Verbindungsstückes oder -abschnitts 31 ausgebildet sein, den man durch eine Erstreckung der schrauben-/wendel­ förmig verlaufenden Teile der Widerstandselemente 10 und 11 erhält, indem wendelförmige Abschnitte mit kleinerem Durchmesser gebildet sind und diese ineinander gedreht bzw. miteinander verwunden und verbunden sind. D. h., daß die beiden Widerstandselemente 10 und 11 mit einen aus­ reichend kleinen Widerstand aufweisenden Verbindungs­ mitteln durch den vorbestimmten Spalt miteinander verbun­ den sind.

Wie anhand der Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, umfaßt die Selbst-Temperatur-Steuerungs-Glühkerze gemäß der Erfindung ein erstes Widerstandselement als Heiz-/Erwärmungselement, ein mit einem Ende des ersten Widerstandselements in Serie geschaltetes zweites Wider­ standselement, das aus einem Material mit einem größeren positiven Widerstandstemperaturkoeffizienten als das erste Widerstandselement besteht, und eine das erste und das zweite Widerstandselement ummantelnde Mantel-/Gehäu­ sehülse, in der die Widerstandselemente in ein wärme-/ hitzebeständiges Pulver eingebettet sind. Der Hülsen­ durchmesser des vorderen Hülsenendabschnitts, in dem das erste Widerstandselement eingebettet ist, ist kleiner als der Durchmesser des rückwärtigen Hülsenendabschnitts vorgesehen, in dem das zweite Widerstandselement einge­ bettet ist. Weiterhin ist zwischen dem ersten und dem zweiten Widerstandselement ein Spalt ausgebildet, der größer ist als zumindest der Hülsendurchmesser des vorderen Hülsenendabschnitts, in dem das erste Wider­ standselement eingebettet ist, und die beiden Wider­ standselemente sind innerhalb dieses Spalts durch Verbin­ dungsmittel mit einem kleinen Widerstand miteinander verbunden. Daher können trotz des einfachen Aufbaus die folgenden Eigenschaften und Funktionen erzielt werden. Durch eine ausreichende Verringerung der Wärmekapazität des vorderen Hülsendendabschnitts, in dem das erste Widerstandselement als Heizelement eingebettet ist, kann schnell Wärme während eines Anfangszeitabschnitts der Energieerregung bzw. -beaufschlagung erzeugt werden. Folglich ist eine Schnell-Erwärmungs-Funktion verwirk­ licht. Weiterhin wird auf geeignete Weise eine gewünsch­ te Energie-Steuerungsfunktion ausgeführt mittels des zweiten Widerstandselements als Steuerelement an der rückwärtigen Hülsenendseite, wobei das zweite Wider­ standselement mit dem ersten Widerstandselement an der vorderen Hülsenendseite durch einen vorbestimmten Spalt verbunden ist. Dadurch wird eine Eigenschaft oder Kenn­ linie mit einer Überschwingung bzw. einer überschießen­ den Erwärmung erzielt, wobei man eine Erwärmungstempe­ ratur als Sättigungstemperatur erhält, die mit dem Verstreichen von Zeit ausreichend geringer als eine Spitzentemperatur ist. D. h., daß ein Langzeit-Nachglühen verwirklicht werden kann, und derartige Erwärmungseigen­ schaften und Funktionen erhält man durch die Glühkerze selbst. Daher entfallen unnötige Schaltungsbauteile, und die Kosten der gesamten Vorerwärmungseinheit sind ver­ ringert.

Claims (5)

1. Glühkerze (1) der Selbst-Temperatur-Steuerungs-Bauart umfassend ein erstes Widerstandselement (10) als Heiz- oder Erwärmungselement, ein mit einem Ende des ersten Widerstandselements (10) in Serie geschal­ tetes zweites Widerstandselement (11), das aus einem Material besteht, das einen größeren postitiven Widerstandstemperaturkoeffizienten als das erste Widerstandselement (10) aufweist, und einen das erste (10) und das zweite (11) Widerstandselement umman­ telnden Mantel (2), wobei das erste und das zweite Widerstandselement (10, 11) in ein hitzebeständiges isolierendes Material (6) eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Manteldurchmesser (DR) eines das erste Wider­ standselement (10) einbettenden Mantelabschnitts kleiner als ein Manteldurchmesser (DB) eines das zweite Widerstandselement (11) einbettenden Mantel­ abschnitts ist, daß zwischen dem ersten (10) und dem zweiten (11) Widerstandselement ein Spalt oder Zwi­ schenraum (GAP) vorgesehen ist, der größer ist als zumindest der Manteldurchmesser (DR) des das erste Widerstandselement (10) einbettenden Abschnitts, und daß das erste und das zweite Widerstandselement (10, 11) durch geringen Widerstand aufweisende Verbin­ dungsmittel (12) innerhalb des Spalts oder Zwischen­ raums (GAP) miteinander verbunden sind.

2. Glühkerze nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindungsmittel (12) durch Aneinanderschweißung sich jeweils von einem Ende des ersten bzw. zweiten Widerstandsele­ ments (10, 11) sich erstreckender linearer Ab­ schnitte (10a, 11a) gebildet sind, wobei die line­ aren Abschnitte (10a, 11a) einander überlappen.

3. Glühkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindungsmittel (12) durch ein Verbindungselement (30) gebildet sind, daß größere Querschnitts- oder Profilflächen als das erste und das zweite Widerstandselement (10, 11) aufweist.

4. Glühkerze nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindungsmittel (12) durch verwundene und fest miteinander verbun­ dene schrauben-/wendelförmig verlaufende Abschnitte (31) gebildet sind, die sich jeweils von einem Ende des ersten bzw. zweiten Widerstandselements (10, 11) erstrecken.

5. Glühkerze nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das erste und zweite Widerstandselement (10, 11) in Form von schrauben­ oder wendelförmig verlaufenden Teilen ausgebildet sind und daß die verwundenen und fest miteinander verbundenen Abschnitte durch ineinander verwundene oder verdrehte und fest miteinander verbundene schrauben-/wendelförmig verlaufende Abschnitte kleinen Durchmessers des ersten und des zweiten Widerstandselements (10, 11) gebildet sind.