DE8904411U1 - Glühstiftkerze - Google Patents
GlühstiftkerzeInfo
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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
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Description
Zr
Diö Erfindung betrifft eino Glühstiftkerze zur Anordnung
im Verbrennungsraum einer Dieselbrennkraftmaschine mit Vor- oder Wirbelkammer oder Direkteinspritzer,
insbesondere für Fahrzeuge mit einer Bordnetzspannung von 24 Volt, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Je nach Auslegung des Dieselmotors werden Glühstiftkerzen für 12 Volt oder 24 Volt Betriebsspannung ausgebildet,
wobei aufgrund der hohen Ströme in den Zuleitungen ein Spannungsverlust von ca. 1 Volt eintritt. Man spricht
deshalb auch von 11-Volt- oder 23-Volt-Kerzen, da diese
Betriebsspannung tatsächlich nur zur Verfügung steht. Beide Arten von Glühstiftkerzen bestehen im wesentlichen
aus einem Heizkörper und einem KerzengehSuse, wobei der Heizkörper zwei hintereinander geschaltete
Widerstandswendeln enthält, die innerhalb eines hochtemperaturbeständigen und korrosionsfesten Glührohrs
angeordnet und in einem Isolierpulver eingebettet sind. Das keramische Isolierpulver isoliert die Widerstandswendeln
elektrisch und leitet die von den Widerstandswendeln erzeugte Wärme an das Glührohr weiter· Die
Widerstandswendeln bestehen aus einer im vorderen,
R. 22582
brennraumseitigen Bereich des Glührohrs angeordneten Heizwendel mit einem im wesentlichen konstanten Widerstand
und einer hierzu elektrisch in Reihe geschalteten, anschlußseitigen Regelwendel mit einem hohen positiven
Widerstands-Temperatur-Koeffizienten (PTC), der zur Temperaturregelung bzw, Tessperaturbegrenzung der
Heizwendel dient. Mit erhöhter Wärmebelastung steigt der Widerstand der Regelwendel, begrenzt damit die Stromzufuhr
zur Heizwendel und verhindert eine überhitzung der Glühstiftkerze. Die Regelwendel mit solchen Eigenschaften
besteht z. B. aus Reinstnickel oder Reinsteisen; die &Lgr; Heizwendel besteht bevorzugt aus einer FeCrAl-Legierung.
übliche 12 Volt-Glühstiftkerzen mit einer solchen sogenannten 2-Stoffwendel (Heizwendel und Regelwendel)
weisen bestimmte Drahtdurchmesser auf, die den Widerstandswert der Wendeln bestimmen. Der Widerstandswert
für die im fertigen Glühstift befindliche Heizwendel liegt beispielsweise bei 200C Umgebungstemperatur bei 250
Nilliohm, der für die Regelwendel bei beispielsweise 130 Milliohm. Der Drahtdurchmesser der noch nicht in den
olühstift eingebauten Heizwendel weist dabei etwa einen Wert von ~ 0,5 mm und der der Regelwendel einen Wert von
<n/0,4 mm auf. Diese Drahtstärke ist stark genug, um die 2-
* Stoffwendel bei der Montage außerhalb und innerhalb des*
Glühiohrs hinreichend gut handhaben zu können. Derartige
Drähte können deshalb bei der Montage des Glühstiftes, d. h. beim Befestigen der Wendel an dem Anschlußbolzen
sowie beim Einsetzen der Wendeln in das GlUhrohr auch in einer automatisierten Fertigjnyastraße ausreichend gut
gehandhabt werden.
Glühstiftkerzen kommen - wie weiter vcrn bereits erwähnt auch zur Anwendung bei Dieselmotoren in Fahrzeugen mit
? &Idigr; S « SS1 itS ■
einer Bordnetzspannung von 24 Volt. Die Heizleistung bei diesen 24-Volt-Kerzen darf prinzipiell nicht größer sein
als bei 12-Volt-Kerzen, da sonst eine Materialzerstörung
stattfinden würde. Bei verdoppelter Betriebsspannung muß deshalb der Widerstand der Widerstandswendeln erhöht
werden, um den Stromfluß und damit die Heizleistung zu begrenzen. Die bekannten 2 3-Volt-Kerzen weisen deshalb 2-Stoffwendeln, d. h. eine Heiz- und eine Regelwendel auf,
die zur Erhöhung des Widerstands einen erheblich kleineren Drahtquerschnitt haben als die Widerstandswendeln bei 12-Volt-Kerzen. Die Drahtdurchmesser liegen für die
Regelwendel bei ca. 0,18 mm und für die Heizwendel bei ca. 0,25 mm. Nachteilig an diesen dünnen Drahtdurchmessern ist
die Tatsache, daß eine solche 2-Stoff-Glühwendel
außerordentlich labil ist und eine geringe Eigensteifigkeit hat. Da eine solche 2-Stoffwendel sehr
leicht abknickt, ist die Montage außerordentlich schwierig und mit hohem Ausschuß verbunden. Die Glühstiftmontage bei
derartigen 24-Volt-Glühstiftkerzen kann deshalb nur
manuell erfolgen. Die geringe Eigensteifigkeit gilt insbesondere für die Regelwendel, da das hierfür
verwendete Material außerordentlich flexibel und labil bei diesen kleinen Drahtdurchmessern reagiert.
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs 1 hat bei einer 24-Volt-Kerze
demgegenüber den Vorteil, daß aufgrund einer zusätzlichen Widerstandswendel eine Glühwendel geschaffen wird, die
zwar den gleichen Gesamtwiderstand aufweist wie eine 2-Stoffwendel einer Glühkerze mit 24 Volt-Bordnetz, aber
infolge einer geänderten Aufteilung der Einzelwiderstände wesentlich stabiler und besser handhabbar ist.
mfgrund der zusätzlichen Widerstandswendel kann nämlich
der Widerstand der Regelwendel erniedrigt werdenr d.h.,es
kann ein dickerer Drahtquerschnitt für die Regelwendel verwendet werden« Dadurch kann aber auch die
Glühstiftkerzenmontage für eine 24-Volt-Kerze automatisiert und auf herkömmliche Fertigungsstraßen
verlegt werden. Insbesondere wird der Ausschuß deL
Glühstiftkerzen drastisch reduziert, da die Handhabung der
stabileren sogenannten "3-Stoff-Glühwendel" nicht mehr zum
Abknicken und damit zu Kurzschlüssen bei der Montage oder im Betrieb führt. Die Erfindung bewirkt demnach eine
erhebliche Fertigungserleichterung und die Möglichkeit der Automatisation für Hochleistungs-Glühstiftkerzen, die für
eine Bordnetzspannung von 24 Volt ausgelegt sind.
Die Anordnung der dritten Widerstandswendel erfolgt zwischen der Regelwendel und dem Anschlußbolzen. Hierdurch
ergibt sich insbesondere die Vergrößerung des Drahtquerschnitts für die Regelwendel, aber auch ggf. eine
Vergrößerung des Drahtquerschnitts der Heizwendel/ so daß die 3-Stoffwendel insgesamt stabil ist und die nötige
Eigensteifigkeit für die Handhabung aufweist.
Aus der DE 33 09 133 Al ist zwar eine Flammglühstiftkerze
mit ebenfalls drei elektrisch hintereinander geschalteten Widerstandswendeln bekannt geworden, die für eine
Bordnetzspannung von 12 Volt bzw. 24 Volt vorgesehen sind, doch diese Wendeln haben bei der Flammglühstiftkerze eine
andere Aufgabe: Die dritte, anschlußseitige Widerstandswendel dient nämlich dazu, die Erwärmung und
Verdampfung des der Flairanglühstiftkerze zugeführten
Kraftstoffes schon dann zu bewirken, bevor dieser
Kraftstoffdampf der brennraumseitigen Heizwendel im vorderen Bereich der Flammglühstiftkerze zugeführt und
dort - vermischt mit Luft - entzündet wird. Die Ausführungsform dieser Flammglühstiftkerze sagt demnach
nichts über die Beeinflussung der Drahtdurchmesser der
einzelnen Widerstandswendeln aus. Insbesondere wird die unterschiedliche Handhabung der Wendeln bei
unterschiedlichen, insbesondere sehr kleinen Drahtdurchmessern nicht angesprochen.
Weiterhin ist aus der europäischen Patentanmeldung Nr. 0 189 086 eine Glühstiftkerze mit drei hintereinander
geschalteten Widerstandswendeln bekannt geworden. Bei dieser Anordnung für eine Glühstiftkerze soll jedoch eine
Regelung der Temperatur zur Vermeidung der überhitzung der Glühkerze dadurch erfolgen, daß eine zusätzliche, von
außen eingeführte Beschaltung zwischen der anschlußseitigen Regelwendel und der brennraumseitigen
Heizwendel vorgesehen ist. Die von außen zusätzlich eingeführte Beschaltung greift dann jeweils eine einzelne
Widerstandswendel ab. Dabei werden die drei Widerstandswendeln so ausgelegt, daß mindestens eine einen
positiven Temperaturkoeffizienten aufweist und dadurch Regel- oder Meßaufgaben übernehmen kann.
Auch diese Anordnung einer Glühstiftkerze zeigt demnach
keine Konfiguration von Widerstandswendeln, bei denen es auf die Vergrößerung des Drahtdurchmessers, insbesondere
dem der Regelwendel entscheidend ankommt. Vielmehr bedarf es einer äußeren Beschaltung zur Variation und Anpassung
der Widerstände. Die Aufgabenstellung und Lösung unterscheidet sich demnach maßgeblich von derjenigen der
vorliegenden Erfindung.
Zeichnung
Ein vorteilhaftes und zweckmäßiges Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur
zeigt eine schematische Darstellung einer Glühkerze, deren Glühstift gemäß der Erfindung mit drei hintereinandergeschalteten
Widerstandswendeln versehen ist.
Beschreibung der Erfindung
Der grundsätzliche Aufbau einer Glühstiftkerze ist in der
DE-PS 28 02 625 wiedergegeben. Auf den Inhalt dieser Druckschri ft wird Bezug genommen.
Bei der erfindungsgemäßen Glühstiftkerze 1 besteht der
Heizkörper 2 aus einem hochtemperaturfesten, korrosionsbeständigen Giührohr 3, in welchem sich eine
sogenannte 3-Stoff-Widerstandswendel 4, eingebettet in
einem Keramik-Isolierpulver 5, befindet.
Das anschlußseitige Ende 12 der 3-Stoff-Widerstandswendel
4 ist at einem Anschlußbolzen 6 mit einem Aufsteckdorn befestigt. Das brennraumseitige Ende 13 der 3-Stoff-Widerstandswendel
4 ist über eine Schweißverbindung 8 mit der Spitze des Glührohrs 3 verbunden.
Die Glühstiftkerze gemäß der Erfindung ist für einen Dieselmotor für Fahrzeuge mit einer Bordnet&zgr;spannung von
24 Volt ausgelegt. Hierfür ist brennraumseitig eine Heizwendel 9 mit einem konstanten Widerstand und eine
anschlußseits nachgeschaltete Regelwendel 10 mit einem variablen Widerstand hintereinander geschaltet. Die
Regelwendel 10 besitzt einen hohen positiven Widerstands-Temperatur-Koeffizienten
(PTC).
- 7 - .. R- 22582
8020) oder eine NiCrAl-Legierung und für die Regelwendel S
10 Reinstnickel (99,9 % Ni) oder Reinsteisen (99,9 % Fe) |
oder eine Nickeleisenlegierung (NiFe 701) vorgesehen. |
Erfindungsgemäß ist eine weitere Widerstandswendel 11
zwischen dem Anschlußbolzen 6 und der Regelwendel 10 angeordnet, die nach ihrer Bauart der Heizwendel 9
entspricht und auch aus derartigen Werkstoffen besteht. Mittels der zusätzlichen Widerstandswendel 11 kann der
Einzelwiderstand insbesondere der bei 24 Volt-Bordnetzen sonst sehr labilen Regelwendel erniedrigt und damit deren
Drahtquerschnitt erhöht werden. Gleichzeitig wird auch der Drahtquerschnitt der Heizwendel 9 und damit auch deren
Stabilität erhöht.
Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt der Drahtdurchmesser
d. der Heizwendel 9 &aacgr;,^&Ogr;^, bis 0,35 mm, der
Drahtdurchmesser d2 der Regelwendel 10 d2~0,25 bis
0,3 mm und der Drahtdurchmesser d3 der zusätzlichen
Widerstandwendel 11 d3 ">
0,3 mm t insbesondere d3~0,3
bis 0,35 mm.
Bei einem AusfUhrungsbeispiel mit einem Wendeldurchmesser
d.~M,5 mm der 3-Stoffwendel beträgt die axiale Länge
11 der Heizwendel 9 lj~6 mm, die axiale Länge I2
der Regelwendel 1^20 mm und die axiale Länge I3 der
zusätzlichen Widerstandewendel 11 1- ~ 3 mm. Die einzelnen Wendelabschnitte können - je nach
Anwendungsfall - folgende Längen haben: I^ « 5 bis
8 mm, I2 « 18 bis 23 mm, I3 ■ 2 bis 5 mm. Die
Abmessungen sind in der Zeichnung nicht maßstabsgetreu wiedergegeben. Die Verwendung der erfindungsgemäßen
sogenannten "3-Stoff-Widerstandswendel" ist nicht auf
Fahrzeuge mit einer 24-Volt-Bordnetzspannung beschränkt,
sie kann entsprechend auch bei Bordnetzen anderer Spannung Vorteile haben.
Claims (4)
1. Glühstiftkerza zur Anordnung im Verbrennungsraum
„-&igr; einer Dieselörennkrs£i.i»iascMne mit Vor- oder
Wirbelkammermotor oder Direkteinspritzer, insbesondere für
Fahrzeuge mit einer Bordnetzspannung von 24 Volt, mit einem Kerzengehäuse und einem hieran anschließenden, in
den Brennraum hineinragenden Glühstift mit Widerstandjwen^eln, bestehend aus einer, im vorderen
brennrauir.seitig^i Bereich angeordneten Heizwendel mit im
wesentlichen konstantem Widerstand zur Bildung einer Glühzone und einer zusätzlichen, in Reihe geschalteten
Regelwendel mit einem hohen positiven Widerstands-Temperatur-Koeffizienten (PTC) zur Temperaturbegrenzung
der Heizwendel, wobei die Widerstandswendeln einen gegenüber einer 12-Volt-Kerze erhöhten Widerstand zur
{) Strom- und damit zur Heizleistungsbegrenzung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelwendel (10)
anschlußseitig eine zusätzliche Widerstandswendel (11) vorgeschaltet ist und zur Kompensierung der hiermit
verbundenen Widerstandserhöhung der Drahtdurchmesser (d2) wenigstens der Regelwendel (10) im Sinne einer
entsprechenden Widerstandserniedrigung vergrößert ist.
I 1 I 1 · »
2. Glühstiftkerze nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Drahtdurchraesser (c^) der
Heizwendel (10) im Sinne einer Widerstandserniedrigung gegenüber einer 2-Stoff-Kerze vergrößert ist.
3. Glühstiftkerze nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Drahtdurchmesser (d2) der
Regelwendel (10) <32~" 0,25 bis 0,3 mm und der
Drahtdurchmesser d, der Heizwendel (9) ä, ^ 0,3 bis 0,35 mm beträgt.
-v
4. Glühstiftkerze nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Regelwendel (10) aus Reinstnickel oder Reinsteisen und die Heizwendel (9) wie auch die
zusätzliche Widerstandswendel (11) aus einer PeCrAl- oder auch aus einer NiCr- oder einer NiCrAl-Legierung besteht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE8904411U DE8904411U1 (de) | 1989-04-08 | 1989-04-08 | Glühstiftkerze |
Applications Claiming Priority (1)
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DE8904411U DE8904411U1 (de) | 1989-04-08 | 1989-04-08 | Glühstiftkerze |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE8904411U1 true DE8904411U1 (de) | 1990-08-02 |
Family
ID=6838076
Family Applications (1)
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DE8904411U Expired - Lifetime DE8904411U1 (de) | 1989-04-08 | 1989-04-08 | Glühstiftkerze |
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Country | Link |
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DE (1) | DE8904411U1 (de) |
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1989
- 1989-04-08 DE DE8904411U patent/DE8904411U1/de not_active Expired - Lifetime
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