DE8815005U1 - Glühkerze für Brennkraftmaschinen - Google Patents
Glühkerze für BrennkraftmaschinenInfo
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
- F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
- F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
R. 22235
24.11.1988 St/Pi
24.11.1988 St/Pi
Die Erfindung geht aus von einer Glühkerze nach dem Gattungsbegriff
des Hauptanapiuchs. Durch die DE-PS 31 46 653 ist eine Glühkerze mit
einem leiterbahnartigen elektrischen Heizelement bekannt, das auf der Außenfläche eines elektrisch isolierenden Keramikträgers, bevorzugt
im Bereich einer Bodenzone des Trägers, angeordnet unf von einer dichten, elektrisch isolierenden Schutzschicht bedeckt ist.
Diese, aus einem keramischen Material bestehende Schicht soll das Heizelement gegen Abrasion, Korrosion und Kurzschluß schützen. Bei
/*\ plötzlicher Abkühlung durch Flüssigkeitströpfchen oder kühle Gasschwaden
kann es jedoch zu Thermoschockrissen in der Schutzschicht kommen, wovon auch das in die Schicht eingebettete Heizelement betroffen
ist. Solche Situationen können z.B. beim Machglühen bzw. Zwischenglühen der Kerze in Dieselmotoren auftreten.
Die erfindungsgemäße Glühkerze mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Schutzschiene
und das in diese eingebettete Heizelement eine ausreichende Beständigkeit gegenüber lokal eng begrenzten, schroffen Temperaturwechseln
B. 22235
an der heißen Oberfläche haben. Die den Thermoschock verursachenden
kühlen Flüssigkeiten bzw. Gase treffen zunächst auf die Deckschicht,
wobei die Temperaturdifferenz nicht nur an der Oberfläche, sondern auch innerhalb der Poren der Deckschicht rasch abgebaut wird. Außerdem
neigt die Deckschicht aufgrund ihres porösen Gefüges weit weniger zur Rißbildung als die dichte Schutzschicht, welche das Heizelement
umgibt. Durch die Deckschicht werden somit die Schutzschicht und das Heizelement t'<ermi*ch entlastet und Rißbildungen bei Auftreten
plötzlicher, starker Temperaturwechsel verhindert.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Heiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Glühkerze möglich. Damit die Außenfläche der Kerze im
Bereich des Heiselements hinreichend schnell aufgeheizt wird, ist es
vorteilhaft, daß das Porenvolumen der Deckschicht größer ist als 20 % des Volumens der Gesamtschicht. Einen ausreichenden Schutz der
darunter liegenden Schicht bietet dabei bereits eine Deckschicht, deren Dicke - abhängig von dem verwendeten Material - zwischen
50 um und 300 .um beträgt. Um thermisch bedingte Spannungen zwischen der Schutzschicht und 4er Deckschicht zu vermeiden, ist es
zweckmäßig, daß die beiden Schichten aus Materialien mit zumindest
annähernd gleichem Härmeausdehnungskoeffizienten und mit vergleichbar
hoher Härmeleitfähigkeit bestehen.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und in der nachfolgenden Beschreibung daher erläutert. Ze
zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch eino vergrößert dargestellte
Glühkerze nach der Erfindung, Figur 2 den tür die Erfindung weeentliehen
Teil der Kerze in gegenüber Figur 1 vergrößerter Darstellung·
&iacgr; U &iacgr;
- 3 - 1* 22235
1 Di· in Figur 1 dargestellte Glühkerze hat ein rohrförmigea Metallgahäuae
1, daaaan Längabohrung mit 2 bäieiehnet iat und daa an eelaar
Außenseite für dan Einbau in einen nicht dargestellten Motor ain tinachraubgawinda 3 und ainan am brennraumseitigen Endabichaitt angeordneten
Dichtaita 4 besitzt. Dia Gehäuselangsbohrung 2 iit an
ihrem braaaraumaaitigea Endabschnitt mit einer Schulter 5 versehen, auf der eia Glühkörper 6 mit einem aach außen weiaanden Flanach 7
aufliegt· Zwiachen dem Glühkörper-Flanach 7 und die Langabohrungaachulter
5 dea Gehäuse· 1 iat ein kupferrsr Xontaktring 8 eingelegt,
der auch gleichseitig ala Dichtung swiachen dem Glühkörper &bgr; und dem
Gehäuse 1 dient.
Der Glühkörper &bgr; hat ala Träger ein Keramikrohr 9, welchea an aeinem
brennraumaeltigen Endabschnitt mit einem Boden 10 verachloaaan ist
und aua dem brennraumaeitigen Endabschnitt daa Metallgehäuaea 1 herausragt.
Daa Keramikrohr 9 baateht aus isolierendem Keramikmaterial, vöfäwjäwvii« äüä Alümiüiüimuiä. UiS dsm Glühkcrpsr sias segliehst gsringe
Härmekapazität iu geben, bleibt die Nand dea Kermaikrohraa 9
bevoriugterweise bia ium Flanach 7 hinauf im wesentlichen gleich und
ein Keramikrohr-Innenraum 11 wird im wesentlichen unauagefüllt gelassen.
Der Boden 10 ist ala Kuppe ausgebildet, kann aber auch von anderer Konfiguration sein.
Ein leiterbahnartiges, elektrisches Heizelement 12 ist im wesentlichen
auf die Bodenzone 10 des Keramikrohres 9 beschrankt. Es besteht aus einem Metall der Platingruppe oder einer Legierung aus
wenigstens einem dieser Metalle. Bevorzugt werden Platin-Bhodium-Legierungen,
jedoch sind auch andere Legierungen, nämlich Eutenium, Rhodium, Palladium, Osmium denkbar. Auch können die hochschmelsenden
Metalle der Gruppe Niob, Tantal, Molybdän, Wolfram allein oder als Legierung dieser Metalle verwendet werden. Das Heizelement 12 hat
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vorzugsweise mäanderformige konfiguration, waa eine hohe Energiedicht·
ermöglicht. Ei itt von einer elektrisch isolierenden, dichten Schutsschicht 13 aus keramischem Material, i.B. Aluminiumoxid, bedeckt,
welche es vor Abbrasion, Korrosion und Kurtschluß schiltst.
Das Heiielement 12 ist an seinen beiden Enden mit einer ersten Leiterbahn
14 bsw. einer swelten Leiterbahn 15 verbunden. Nährend die
erste Leiterbahn 14 bis hinauf auf die Stirnseite 16 des Keramikr\
rohr-Flansches 7 fuhrt, endet die sweite Leiterbahn 15 bereits kurs
vor der Stirnseite 16. Die Schutsschicht 13 bedeckt die erste Leiterbahn
14 ausschließlich des die Keramikrohr-Stirnseite 16 bedeckenden Kontaktbereiches sowie die sweite Leiterbahn 15, diese
jedoch nur bis vor den Flansch 7, damit «ie hier über den Kontaktring
8 mit dem elektrisch an Masse liegenden Metallgehäuse 1 in Kontakt
stehen kann. Die Schutsschicht 13 ist bevorsugt zwischen 10 .um und 50 .um dick, vorsugsweise etwa 20 /um.
Der auf der Keramikrohrstirnseite 16 befindliche Abschnitt der ersten
L«i£«rbenn 14 steht mit äiuSSi ÄüiCulüSbciSSS 17 is SlsktriSChSSS
Kontakt und swar über einen Kontaktflansch 18. Der Bolsen 17 ragt
mit einem nicht dargestellten Anschlußgewinde aus dem anschluBseiti-
Qy gen Endabschnitt des Metallgehäuses 1 heraus und ist im Gehäuse 1
mittels Isolierbuchsen 19 elektrisch isoliert geführt. Derartige Glühkersen finden bevorsugt bei Brennkraftmaschinen ohne Fremdsündung,
s.B. bei Dieselmotoren, Anwerdung.
Auf die Schutzschicht 13 ist eine poröse Deckschicht 20 aus einem hitzebeständigen Material aufgebracht. Dieses bildet beim Ausführungsbeispiel
den gesamten, aus dem breanraumseitigen Endabschnitt des Metallgehäuses 1 herausragenden Teil des Keramikrohres 9. Es
wäre aber auch möglich, die Deckschicht 20 nur im Bereich der kuppenförmigen
Bodenzone 10 des Rohres 9 anzubringen, so daß im wesentlichen
nur das Heizelement 12 abgeschirmt wird. Die Deckschicht 20
&lgr; &Lgr; m &bgr;* -.
- 5 - R. 22235
hat: di· Aufgabe, au große Temperaturgradienten in der dicht gesinterten
Schutzschicht 13 au verhindern. Sie erfüllt diese Aufgabe dadurch,
daß sie lokal eng begrenite, schroffe Temperaturwechsel an der heißen Oberfläche aufnimmt und ableitet.
Die Porenstruktur und die Gesamtporosität der Deckschicht zu kann
durch begrenste Sinteraktivität dea Schichtmaterials, durch Xusati
von Porenbildnern, B.B. herausbrennende bsw. verdampfende SubStan-/~>
sen, oder auch durch Einsats von Patermaterialien gegebenenfalls mit
Flußmittelsusätsen, eraeugt werden. Als Schichtwerkstoffe dienen gut
wärmeleitende, temperaturfeste Materialien, wie A1 2 O 3' sic od*r
BH. Porenvolumen und Schichtstärke der Deckschicht 20 sind so aufeinander abgestimmt, daß das Schichtsystem 12, 13 gegen Thermoschockbeanapruchungen
geachütst ist und sugleich die Oberfläche der Deckschicht hinreichend schnell aufgeheilt wird. Voraugsweise ist
das Porenvolumen größer als 20 \ des Gesamtvolumens der Schicht, während die Schichtstärke in der Größenordnung !wischen 50 .um und
300 7um liegt.
Die poröse Dickschicht 20 vermindert die Gefahr, daß es bei aufgehellter
Glühkerse au Thermoschockrissen im Schichtsystem 12, 13
Q) kommt. Kraftstoff- oder andere Flüssigkeitströpfchen verdampfen bereits
beim Auftreffen auf die heiße Deckschicht, deren poröses Gefüge eine relativ große Verdampfer- und Absorbtionsflache bildet.
Dabei entstehende, lokale Temperaturgefälle werden sunächst von der
Deckschicht aufgenorame unö von dieser zumindest teilweise absorbiert.
Durch die Porosität des Schichtwerkstoffes ist die Deckschicht weniger anfällig gegenüber Eisbildung als die darunter liegende,
hochverdichtete Schutsschicht 13.
Die poröse Deckschicht 20 kann auch nach Fertigstellung des Glühkörpers
6 durch Plasmaspritzen eines feuerfesten Pulvers, z.B. eines Al^O,, -Pulvers aufgetragen werdon.
Claims (3)
- S. 22235
24.11.1988 St/PiBOBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 104. Glühkerie nach einem der vorhergehenden Ansprüche/ dadurch gekennzeichnet/ daß die Schutzschicht (13) und die Deckschicht (20) aus Materialien mit zumindest annähernd gleicher Wärmekapazität bestehen.5« Glühkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche/ dadurch gekennzeichnet/ daß die Deckschicht (20) über der schutzschicht (13) auf den gesamten/ in den Zylinder der Brennkraftmaschine hineinragenden Teil des Keramikrohres (9) aufgebracht ist·AnsprUche1. Glühkerze für Brennkraftmaschinen mit: einem dicht in den Zylinder der Maschine einbaubaren Heizkörper, welcher einen rohrförmigen, elektrisch isolierenden Keramikträger für «in leiterbahnartiges, elektrisches Heizelement hat, das auf der Außenfläche, bevorzugt im Bereich einer Bodenzone des Keramikträgers, angeordnet und von einer dichten, elektrisch isolierenden Schutzschicht umschlossen ist,/dadurch gekonnzeichnet, daß auf die Schutzschicht (13) eine poröse Deckschicht (20) aus einem hitzebeständigen Material aufgebracht ist. - 2. Glühkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Porenvolumen der Deckschicht (20) größer ist als 20 \ des Volumens der Gesamtschicht.
- 3. Glühkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ] Dicke der Deckschicht (20) zwischen 50 .um und 300 .um beträgt. | ;• I IM
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-
1988
- 1988-12-02 DE DE8815005U patent/DE8815005U1/de not_active Expired - Lifetime
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