DE4301252A1 - Stabflammglühkerze - Google Patents
StabflammglühkerzeInfo
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- F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
Die Erfindung betrifft eine Stabflammglühkerze zum
Vorwärmen der Ansaugluft einer Brennkraftmaschine mit
Selbstzündung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs
1.
Eine derartige Stabflammglühkerze, die beispielsweise
aus der DE-PS 40 07 340 bekannt ist, wird dazu verwandt, die
Ansaugluft einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung bei
spielsweise eines Dieselmotors zu erwärmen, wenn aufgrund
niedriger Temperaturen bei der Selbstzündung Startprobleme
auftreten würden.
Stabflammglühkerzen sind in Ausführungen mit einem oder
mehreren Heizstäben sowie mit einfachen oder mehrfachen
Wendelkombinationen aus Regel- und Heizwendeln bekannt. Wenn
an eine derartige Stabflammglühkerze eine elektrische Span
nung gelegt wird, dann fließt ein Strom durch die Wendelkom
bination aus Regel- und Heizwendeln, so daß die Heizwendel,
deren Widerstandswert von der Temperatur nahezu unabhängig
ist, zuerst glüht. Durch die Erwärmung des Regelwendelmate
rials, das einen negativen Widerstandstemperaturkoeffizien
ten hat und daher mit steigender Temperatur den Strom über
seinen Eigenwiderstand reduziert, wird die Heizwendel gegen
eine Überhitzung geschützt.
Üblicherweise bestehen die Regelwendeln aus Reinnickel,
d. h. Ni 99,9. Dieses Material hat jedoch ein Regelverhal
ten, d. h. ein Widerstandsverhalten bezüglich der Abregelung
des Stromes über die Temperatur, das zu relativ langen Auf
heizzeiten führt. Der flache Anstieg der Temperaturkurve,
der für die lange Aufheizzeit bis zur Zündtemperatur ver
antwortlich ist, entspricht ohne Taktfunktion beim Einsetzen
der Generatorspannung nicht den Anforderungen für eine
Schnellstart der Brennkraftmaschine, insbesondere innerhalb
von ca. 15 s.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht
daher darin, eine Stabflammglühkerze nach dem Gattungsbe
griff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die eine kürzere
Aufheizzeit bis zur Zündtemperatur hat und nicht getaktet
werden muß, um die hohen Spannungen abzufangen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,
daß die Regelwendel aus einer CoFe-Legierung besteht.
Das Widerstandsverhalten bezüglich der Abregelung des
Stromes gegenüber der Temperatur ist bei CoFe-Legierungen
wesentlich hoher als bei Nickel, wobei der sich ergebende
Regelfaktor proportional mit der Temperatur des Heizstabes
gekoppelt ist. Die Aufheizzeiten einer Stabflammglühkerze
mit einer Regelwendel aus einer CoFe-Legierung gemäß der
Erfindung und einer Regelwendel aus Ni sind im Vergleich in
Fig. 3 der zugehörigen Zeichnung dargestellt.
Besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfin
dungsgemäßen Stabflammglühkerze sind Gegenstand der Patent
ansprüche 2 bis 9.
Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung
besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht des Heizstabes bei einem
ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stabflamm
glühkerze,
Fig. 2 eine Schnittansicht des Heizstabes bei einem
zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stabflamm
glühkerze,
Fig. 3 in einem Temperatur-Zeit-Diagramm die Aufheiz
zeit bei einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Stabflammglühkerze mit Regelwendel aus CoFe gegenüber einer
üblichen Stabflammglühkerze mit Regelwendel aus Ni und
Fig. 4 den Grundaufbau einer Stabflammglühkerze.
Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, besteht eine Stab
flammglühkerze üblicherweise aus einem Gehäuse 12 mit einem
Kraftstoffanschluß 13 mit Dosiereinrichtung und einem elek
trischen Anschluß 14. Im Inneren des Gehauses 12 befindet
sich ein Heizstab, der vom luftseitigen Ende des Gehäuses 12
vorsteht und dort von einem Schutzrohr 15 umgeben ist, das
sich axial an das luftseitige Ende des Gehäuses 12 an
schließt. Im Inneren des Gehäuses wird der über den Kraft
stoffanschluß 13 zugeführte Kraftstoff mittels des Heizsta
bes, der über den elektrischen Anschluß 14 mit Strom ver
sorgt wird, erwärmt, verdampft und schließlich gezündet.
Eine derartige Stabflammglühkerze ist im Ansaugluftstrom
einer Brennkraftmaschine so angeordnet, daß die dabei ent
stehende Flamme die Ansaugluft erwärmt. Dadurch ist ein
Start einer Brennkraftmaschine auch bei Temperaturen mög
lich, die so niedrig sind, daß bei Selbstzündung Startpro
bleme auftreten würden.
Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, besteht der Heizstab
im wesentlichen aus einem Glührohr 8, das mit einem Füllma
terial 10 gefüllt ist und in dem wenigstens eine Regelwendel
2 und eine Heizwendel 1 angeordnet sind, die in das Füllma
terial 10 eingebettet sind. Die Wendeln 1, 2 sind in Reihe
zueinander geschaltet und an einem Schweißpunkt 5 mitein
ander verschweißt sowie mit dem elektrischen Anschluß, d. h.
dem Innenpol 9 sowie bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel über eine Schweißlinse 7 mit dem Glührohr 8
als Masseanschluß verbunden.
Wenn eine elektrische Spannung zwischen dem Innenpol 9
und dem Glührohr 8 liegt, dann fließt ein Strom durch die
Wendelkombination der Heiz- und Glühwendeln l und 2. Da die
Heizwendel aus einem Material besteht, dessen Widerstands
wert über die Temperatur nahezu konstant ist, glüht die
Heizwendel 1 zuerst. Durch die dann einsetzende Erwärmung
des Regelwendelmaterials, das einen negativen Temperaturko
effizienten hat und somit mit steigender Temperatur den
Strom über seinen Eigenwiderstand reduziert, wird die Heiz
wendel 1 gegenüber einer Überhitzung geschützt. Das Regel
wendelmaterial ist eine COFe-Legierung, vorzugsweise Co8Fe
oder Co25Fe.
Wie es weiterhin in Fig. 1 dargestellt ist, ist der
Windungsabstand im vorderen Bereich 4 der Regelwendel 2, d. h.
am heizwendelseitigen Ende größer als im übrigen Bereich
der Regelwendel 2, was eine spätere Abregelung der Regelwen
del 2 durch Wärmeabführung bewirkt. Da der Regelwendeldraht
über die Temperatur den Widerstand verändert, beeinflußt die
Wärmeabstrahlung bzw. Wärmeleitung der Heizwendel 1 das
Regelverhalten der Regelwendel 2. Für dieses Regelverhalten
sind daher sowohl der Abstand zwischen den einzelnen Regel
wendelwindungen sowie der Abstand zwischen der Heiz- und der
Regelwendel 1, 2 ausschlaggebend. Der Sprung, d. h. der
Abstand zwischen den Windungen an den miteinander verbunde
nen Enden der Regelwendel 2 und der Heizwendel 1 trägt somit
gleichfalls zur Verzogerung der Abregelung bei.
Wie es in Fig. 1 weiterhin dargestellt ist, ist auch
bei der Heizwendel 1 an einem bestimmten Bereich, nämlich am
vorderen Bereich der Heizwendel 1, d. h. am luftseitigen
Ende, an dem die Heizwendel 1 mit dem Glührohr 8 verschweißt
ist ein größerer Windungsabstand als am übrigen Bereich der
Heizwendel 1 vorgesehen. Dadurch wird eine bessere Wärmever
teilung und eine bessere Befüllung mit der Füllmasse 10
erreicht und ergibt sich die Möglichkeit, gemäß Fig. 2 durch
ein zusätzliches Anreduzieren 6 des Glührohres an der Glüh
stabspitze eine höhere Verdichtung des Füllmaterials 10 zu
erreichen. Dieses Anreduzieren der Spitze des Glührohrs 6
führt zu einer Verdichtung des Füllmaterials 10 im Bereich
der ersten bis dritten Windung der Heizwendel 1 und damit zu
einer Aufstauchung. Durch den Windungsabstand oder Sprung 3
in der Heizwendel 1 wird verhindert, daß durch das Reduzie
ren 6 die Wendel 1 am Glührohr 8 anliegt, und wird weiterhin
ein nicht definiertes Aufgehen des in Fig. 1 dargestellten
Doppelblocks 11 am Heizwendelende verhindert.
Die zusätzliche Anreduzierung mit Aufstauchung des
Heizdrahtes der Heizwendel 1 ergibt darüberhinaus eine we
sentlich höhere Lebensdauer, da der Draht aufgrund der
Drahtaufstauchung nicht so schnell durchbrennt.
Das Füllmaterial 10, mit dem das Glührohr 8 befüllt ist
und in das die Regel- und Heizwendeln 1, 2 eingebetten sind,
besteht wenigstens teilweise, d. h. wenigstens im Bereich
der Heizwendel 1 aus AlN, d. h. einem Material mit hoher
Wärmeleitung, um für eine schnelle Wärmeabführung von der
Heizwendel 1 zur Oberfläche des Glührohres 8 zu sorgen. Im
Regelwendelbereich 2 besteht das Füllmaterial vorzugsweise
aus MgO, d. h. einem Material mit schlechterer Wärmeleitung
als AlN, was zur Folge hat, daß einerseits die Wärme der
Heizwendel 1 schnell nach außen abgeführt wird, während
andererseits die Erwärmung der Regelwendel 2 durch die Wärme
der Heizwendel 1 verzögert ist.
Es ist auch möglich, sowohl den Heizwendelbereich als
auch den Regelwendelbereich mit AlN zu befüllen und im Zwi
schenraum zwischen der Heiz- und der Regelwendel 1, 2 ein
Füllmaterial aus MgO vorzusehen.
Schließlich kann auch die komplette Füllung aus AlN
bestehen, wenn der Windungsabstand 4 und der Windungssprung
zwischen der Heiz- und der Regelwendel 1, 2 entsprechend
angepaßt werden.
Bei der erfindungsgemäßen Stabflammglühkerze, bei der
die Regelwendel aus einer CoFe-Legierung besteht, wird somit
durch die starke Abregelung eine schnellere Aufheizzeit bei
gleichzeitiger Sicherheit gegen ein Durchbrennen erzielt.
Dieser Effekt wird dadurch verstärkt oder unterstützt, daß
die - Windungsabstände und die Füllmaterialien in der oben
angegebenen Weise gewählt werden.
Die Anreduzierung bewirkt eine Verdichtung des Füll
materials bei gleichzeitiger Aufstauchung des Heizdrahtes,
wobei die Verdichtung einerseits eine bessere Wärmeabfuhr
und andererseits ein Herauspressen des Sauerstoffes bewirkt,
der sonst zur Zerstörung der Wendelelemente führen konnte.
Claims (9)
1. Stabflammglühkerze zum Vorwärmen der Ansaugluft
einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung mit
- - einem Gehäuse, das einen Kraftstoffanschluß mit Do siereinrichtung und einen elektrischen Anschluß aufweist, und
- - wenigstens einem Heizstab, der im Gehäuse angeordnet ist und aus einem mit einem Füllmaterial gefüllten Glührohr und wenigstens einer Regelwendel und wenigstens einer Heiz wendel gebildet ist, die in das Füllmaterial eingebettet und in Reihe zueinander mit dem elektrischen Anschluß verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelwendel (2) aus einer CoFe-Legierung besteht.
2. Stabflammglühkerze nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die CoFe-Legierung Co8Fe ist.
3. Stabflammglühkerze nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die CoFe-Legierung Co25Fe ist.
4. Stabflammglühkerze nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Windungsabstand
der Regelwendel (2) im heizwendelseitigen Bereich größer als
im übrigen Bereich ist.
5. Stabflammglühkerze nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Windungsabstand
der Heizwendel (1) im Bereich der Glühstabspitze größer als
im übrigen Bereich ist.
6. Stabflammglühkerze nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial (10)
wenigstens im Heizwendelbereich AlN ist.
7. Stabflammglühkerze nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Füllmaterial im Regelwendelbereich MgO
ist.
8. Stabflammglühkerze nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Füllmaterial sowohl im Heizwendel- als
auch im Regelwendelbereich AlN ist und zwischen der Heiz-
und der Regelwendel ein Füllmaterial aus MgO vorgesehen ist.
9. Stabflammglühkerze nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Durchmesserreduzierung
(6) der Glührohrspitze.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |