EP1050717A1 - Glühkerze und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents

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EP1050717A1
EP1050717A1 EP00108177A EP00108177A EP1050717A1 EP 1050717 A1 EP1050717 A1 EP 1050717A1 EP 00108177 A EP00108177 A EP 00108177A EP 00108177 A EP00108177 A EP 00108177A EP 1050717 A1 EP1050717 A1 EP 1050717A1
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EP
European Patent Office
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heating element
area
glow plug
insulation
insulating
Prior art date
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EP00108177A
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English (en)
French (fr)
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EP1050717B1 (de
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Max Endler
Martin Allgaier
Michael Haussner
Heinz-Georg Schmitz
Ulf Wyrwich
Reinhold Grebe
Hans-Peter Kasimirski
Martin Eller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Original Assignee
Beru AG
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Publication date
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    • 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
    • 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
    • F23Q2007/004—Manufacturing or assembling methods
    • 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
    • F23Q2007/004—Manufacturing or assembling methods
    • F23Q2007/007—Manufacturing or assembling methods ion current sensors

Definitions

  • the invention relates to glow plugs that have a heating element have an inner pole with glow and possibly control element (s), the heating rod opposite the glow plug body is electrically insulated, and methods of manufacture of these glow plugs.
  • glow plugs a metal heating element with an internal inner pole and with metal glow plug body so that a heat-resistant between the heating rod wall and the glow plug body electrical insulation in the form of a glass melt is introduced.
  • the glow plug body made of metal and the heating element made of metal with their respective Connection and located between the glow plug body and heating element Glass tubes placed in a graphite mold and heated in an oven until the glass melts. The connections become electrical against each other through ceramic tubes isolated. After the glass has cooled and solidified the glow plug body against the heating element and the connections fixed in isolation. With this complex manufacturing process the treatment must be carried out in an oven, whereby under among other things, the use of heat-resistant materials is also necessary is. Construction precision and functional quality are with this Procedure can not be easily guaranteed because for example, the distortion of the components during the process is possible.
  • the technical effort just described Creation of glow plugs of this kind corresponds to the economic one Expenditure.
  • the heating element made of ceramic material; this must be done in one multi - stage manufacturing process, for special tools and Devices are necessary to connect the ceramic to the heating element shaped, assembled, burned and ground.
  • the ceramic heating element must have a support tube can be connected and only then in a conventional Assembly can be built into a finished glow plug.
  • the invention is based, bypassing the task one of the disadvantages known from the prior art
  • To provide glow plugs, which are usually below Avoidance of special, expensive and complex manufacturing processes can be produced, a relatively large, defined electrode provides high design precision and has functional quality and, especially when combined Use to improve ion current measurement and leads to more reliable measurement signals.
  • Figure 1 has the embodiment shown a conventional glow plug body of the glow plug according to the invention 1 made of metal with an equally common heating element 2 Metal made in the usual way with an internal inner pole (not shown) and associated heating and if necessary, control elements is provided.
  • the insulation 5 In the press fit area of the body 1 on the heating element 2 the insulation 5 is formed, this insulation from an inner support tube 7 and an outer support tube 8 there, the inner support tube 7 adjacent the heating element 2 encloses; between the support tube 7 and the concentric around this arranged support tube 8 is an electric insulating material 6 in the form of a shaped body, one ceramic mass or for example an electrically insulating heat-resistant metal oxide such as MgO.
  • the body 1 in turn encloses concentrically and on this the outer support tube 8.
  • the insulation material 6 between the two support tubes 7, 8 reduced, for example, wherein the insulation 5 is in the form of an insulating sleeve which in the body 1 is pressed. Then the heating element 2 pressed into this insulating sleeve; alternatively, can heating element 2 is first pressed into the insulating sleeve 5 and then by reducing, rolling or pulling in with the Body 1 are connected.
  • connections 3, 4 with inner pole or heating element wall are used as cable connections from the connection-side end area the glow plug led out.
  • FIG. 2 essentially corresponds that of Figure 1, but in one or both End regions of the insulating sleeve 5 O-rings 9, for example made of silicone, as a seal, especially when using powdered insulating compound are provided.
  • the embodiment of the glow plug according to the invention 3 has a separate ion current measuring sleeve 24, which protrudes into the combustion area and both against the body 1 by insulation 5 as well as against the heating element 2 is electrically isolated by insulation 7.
  • the connection the wall of the heating element 2 takes place via connection 4 in Pipe shape, with an O-ring 8 insulated against the inner pole 3 and seals the interior of the heating tube 2.
  • the body 1 is, for example, together with the ion current measuring sleeve 24 and the tubular outer pole 4 in one Injection mold fixed, then in the insulating plastic material, for example a suitable resin or thermoplastic, is introduced so that this then next to the mechanical fixation the insulation 5 of the ion current measuring sleeve 24 against the body 1 as well as the insulation 5 of the Ion current measuring sleeve 24 against the tubular outer pole 4th represents.
  • the ion current measuring sleeve 24 perforated so that the plastic mass penetrate into all areas or the trapped air can escape.
  • the heating element 2 in the area of the contact surface Ion current measuring sleeve 24, for example, ceramic coated.
  • the heating element 2 can then pull in, reduce or Rollers are firmly connected to the ion current measuring sleeve 24.
  • the insulation of the ion current measuring sleeve 24 with respect to the heating rod 2 is due to the ceramic coating, for example 7 guaranteed.
  • FIG. 4 Another embodiment of the invention is shown in Figure 4 reproduced, the insulation 5 in the press fit area between body 1 and heating element 2 as a ceramic coating is formed, the heating rod 2 in conventional Pressed in or by reducing, pulling in or rollers with body 1 is connected.
  • Figure 5 gives another embodiment of the invention again, an inner support tube 7 being provided, the heating rod 2 fits tightly, and in the plant area of the inner support tube 7 on the heating element 2 the diameter of the heating element is reduced in some areas by the Enlarge space for the other adjacent components.
  • the insulating molded body 6 preferably made of ceramic, introduced into the body 1, wherein Heating rod 2 with pressed inner support tube 7 from the is inserted into the body 1 on the connection side.
  • a molded plastic part 10 is placed on the heating element 2 applied and pressed into the body 1.
  • heating element 2 is firmly anchored in the body 1, is in the connection side End region a flare ring 11 is provided on the body 1 in such a way that this the plastic molding 10 on the heating element 2 with pressed support tube 7 and then press this on insulating molded body 6 and the body 1 presses.
  • the glow plug according to the invention is sealed and for Body 1 isolated. The candle is connected again via connections 3 and 4.
  • FIG. 6 has an outer support tube 8 in the press fit area on, in this area up to the connection end the diameter of the heating rod 2, as in the embodiment 5, is reduced.
  • the heating element 2 with the soldered components is then pressed into the body 1.
  • One in the connection side End area of the heating element 2 applied sealing ring 15 seals the body 1 while isolating the Heating rod 2 against body 1.
  • FIG. 7 shows a new type of connection, in particular for glow plugs according to the invention, reproduced at the connection of the heating element 2 via a contact tube 4 takes place, this contact tube 4 in a bore of the End region of the heating element 2 is introduced; in conclusion an O-ring 13 is provided in the interior of the heating element 2, which together with the contact tube 4 in the connection side End area of the heating rod 2 used or reduced becomes.
  • a contact tube 4 for example by pulse welding, concentrically on the End face of the connection-side end area of the heating element 2 fixed; is between the contact tube 4 and the inner pole 3 Insulation 16 in the form of an insulating tube or an insulating compound, for example MgO provided; the O-ring 13 in turn insulates and fixes the inner pole 3 in relation to the heating element 2 and simultaneously seals the interior of the heating element 2.
  • a two-pole or multi-pole plug can be used 17 over the one fastened with a nut 18 - already standard installed - screw connection 19 with a glow plug be connected in which the connection of the inner pole 3 as a conventional inner pole with thread and the Connection of the heating element 2 as projecting beyond the body 1 Metal tube is formed with a collar.
  • FIG. 10 another embodiment of the glow plug according to the invention an insulating, heat-resistant Layer 24, for example made of ceramic, in the area of the the combustion chamber projecting part of the heating element 2 and closes preferably to the insulation 5 between the heating element 2 and the body 1 on.
  • this layer covers the heating rod tip, for example over a range of approximately 5 to 10 mm, insofar as it forms the actual ignition area, not.
  • Measurement signals e.g. regarding the ion current cannot do that insulated tip area of the heating element 2, the actual Ignition area forms, taken over the cylinder head become; in this area the soot is due to the ambient temperature or the heating element temperature during glow mode burned down.
  • a catalytic layer instead of the ceramic layer 24 Layer 20 applied, which burns off the soot layer in catalyzes this heating element area of lower temperature;
  • suitable components of such a catalytic layer 20 can be platinum or palladium or their heat resistant Compounds or alloys.
  • FIG. 12 shows an arrangement in which a glow plug according to the invention in a cylinder head bore is introduced with an insulating layer or an insulating ceramic tube 21 is provided, which at The area of the heating element 2 described in FIGS. 10 and 11 opposite, due to the low temperatures this heating element area is endangered by soot deposition.
  • FIG. 13 Another arrangement according to the invention Figure 13 has a glow plug according to the invention, wherein the candle in a ceramic or other cylinder head insulating temperature-resistant material arranged and where the ion current is between the heating element, for example 2 and injector 23 can be measured.
  • the advantages of the invention are simple Manufacturing processes suitable for mass production and can be integrated into the usual production; the Glow plugs according to the invention are characterized by low Shape and bearing deviations of the components, especially the Inner poles, the various components and building materials such as sealing components and insulating materials the different Operating temperatures of the respective glow plug area can be adjusted; at the same time put the Glow plugs according to the invention in their combustion chamber side Area of an insensitive, large-area electrode for Available with more accurate and reliable ion current measurement signals are achievable. At the same time they allow tubular trained coaxial connections simple connections, in particular the inner pole.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glühkerze mit einem Heizstab, in den ein Innenpol, verbunden mit Heiz- und ggf. Regelelementen, führt, und einem Außenpol, wobei der Außenpol die Wandung des von anliegenden Bauteilen des Kerzenkörpers elektrisch isolierten Heizstabes (2) ist, und die elektrische Isolierung (5) ein isolierendes Material (6) aufweist, das zwischen einem inneren (7) und einem äußeren (8) Stützrohr eingebracht ist, und wobei das innere Stützrohr (7) den Heizstab (2) anliegend umgibt, und der Kerzenkörper (1) das äußere Stützrohr (8) anliegend umgibt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft Glühkerzen, die einen Heizstab mit einem Innenpol mit Glüh- und ggf. Regelelement(en) aufweisen, wobei der Heizstab gegenüber dem Glühkerzenkörper elektrisch isoliert ist, sowie Verfahren zur Herstellung dieser Glühkerzen.
Es ist aus der gängigen Praxis bekannt, Glühkerzen mit einem Heizstab aus Metall mit innenliegendem Innenpol und mit metallenem Glühkerzenkörper derart auszubilden, daß zwischen Heizstabwandung und Glühkerzenkörper eine hitzebeständige elektrische Isolierung in Form einer Glaseinschmelzung eingebracht ist. Hierbei werden der Glühkerzenkörper aus Metall und der Heizstab aus Metall mit ihrem jeweiligen Anschluß sowie zwischen Glühkerzenkörper und Heizstab befindliche Glasröhrchen in eine Graphitform eingebracht und in einem Ofen erwärmt, bis das Glas schmilzt. Die Anschlüsse werden durch keramische Röhrchen gegeneinander elektrisch isoliert. Nach Abkühlung und Erstarrung der Glasschmelze ist der Glühkerzenkörper gegen den Heizstab und die Anschlüsse isoliert fixiert. Bei diesem aufwendigen Fertigungsverfahren muß die Behandlung in einem Ofen erfolgen, wodurch unter anderem auch der Einsatz hitzebeständiger Werkstoffe nötig ist. Baupräzision und Funktionsqualität sind bei dieser Verfahrensweise nicht ohne weiteres zu gewährleisten, da beispielsweise während des Verfahrens der Verzug der Bauteile möglich ist. Der eben geschilderte technische Aufwand der Erstellung der Glühkerzen dieser Art entspricht dem wirtschaftlichen Aufwand.
Es wurde ebenfalls vorgeschlagen, zumindest den Heizstab aus Keramikmaterial herzustellen; hierbei muß in einem mehrstufigen Fertigungsprozeß, für den Spezialwerkzeuge und Vorrichtungen notwendig sind, die Keramik zu dem Heizstab geformt, zusammengesetzt, gebrannt und geschliffen werden. Darüberhinaus muß der Keramikheizstab mit einem Stützrohr verbunden werden und kann erst dann in einer konventionellen Montage zu einer fertigen Glühkerze verbaut werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Umgehung der aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile eine Glühkerze zur Verfügung zu stellen, die üblicherweise unter Vermeidung spezieller teurer und aufwendiger Fertigungsverfahren herstellbar ist, eine relativ große, definierte Elektrode zur Verfügung stellt, hohe konstruktive Präzision und funktionelle Qualität besitzt und, insbesondere bei kombinierter Verwendung zur Ionenstrommessung zu verbesserten und zuverlässigeren Meßsignalen führt.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die Glühkerze gemäß Ansprüchen 1 bis 10 sowie durch die Verfahren zur Herstellung derartiger Glühkerzen gemäß Ansprüchen 11 bis 16 gelöst. Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren 1 bis 13 näher erläutert. Hierbei ist:
  • Figur 1 ein teilweiser schematischer Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Glühkerze;
  • Figur 2 der teilweise schematische Längeschnitt einer Glühkerze nach Figur 1 mit Abänderungen;
  • Figur 3 der teilweise schematische Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Glühkerze mit separater Ionenstrommeßhülse;
  • Figur 4 der teilweise Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Glühkerze;
  • Figur 5 der teilweise Längsschnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform;
  • Figur 6 der teilweise Längsschnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform;
  • Figur 7 der Längsschnitt durch den anschlußseitigen Endbereich des Heizstabes einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Glühkerze;
  • Figur 8 der teilweise Längsschnitt durch den anschlußseitigen Endbereich des Heizstabes einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Glühkerze;
  • Figur 9 eine schematische Darstellung des Anschlußbereichs einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform;
  • Figur 10 der teilweise Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Glühkerze;
  • Figur 11 der teilweise Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Glühkerze;
  • Figur 12 der schematische teilweise Längsschnitt durch eine Anordnung mit erfindungsgemäßer Glühkerze;
  • Figur 13 durch eine weitere Anordnung mit erfindungsgemäßer Glühkerze.
    • Gemäß Figur 1 besitzt die abgebildete Ausführungsform der erfindungsgemäßen Glühkerze einen üblichen Glühkerzenkörper 1 aus Metall mit einem ebenso üblichen Heizstab 2 aus Metall, der in üblicher Weise mit einem innenliegenden Innenpol (nicht abgebildet) und damit verbundenen Heiz- und ggf. Regelelementen versehen ist.
    Im Preßsitzbereich des Körpers 1 auf dem Heizstab 2 ist die Isolierung 5 ausgebildet, wobei diese Isolierung aus einem inneren Stützrohr 7 und einem äußeren Stützrohr 8 besteht, wobei das innere Stützrohr 7 den Heizstab 2 anliegend umschließt; zwischen dem Stützrohr 7 und dem konzentrisch um diesen angeordneten Stützrohr 8 ist ein elektrisch isolierendes Material 6 in Form eines Formkörpers, einer keramischen Masse oder beispielsweise eines elektrisch isolierendes hitzebeständiges Metalloxids wie MgO eingebracht. Der Körper 1 wiederum umschließt konzentrisch und an diesem anliegend das äußere Stützrohr 8.
    Hierbei ist das Isolierungsmaterial 6 zwischen den beiden Stützrohren 7, 8 beispielsweise einreduziert, wobei die Isolierung 5 in Form einer Isolierhülse entsteht, die in den Körper 1 eingepreßt wird. Anschließend wird der Heizstab 2 in diese Isolierhülse eingepreßt; alternativ hierzu kann zunächst Heizstab 2 in die Isolierhülse 5 eingepreßt und anschließend durch Reduzieren, Rollen oder Einziehen mit dem Körper 1 verbunden werden.
    Die Anschlüsse 3, 4 mit Innenpol bzw. Heizstabwandung werden als Kabelanschlüsse aus dem anschlußseitigen Endbereich der Glühkerze herausgeführt.
    Die Ausführungsform gemäß Figur 2 entspricht im wesentlichen der gemäß Figur 1, wobei jedoch in einem oder beiden Endbereichen der Isolierhülse 5 O-Ringe 9, beispielsweise aus Silikon, als Abdichtung, insbesondere bei Verwendung von pulverförmiger Isoliermasse, vorgesehen sind.
    Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Glühkerze gemäß Figur 3 besitzt eine separate Ionenstrommeßhülse 24, die bis in den Verbrennungsbereich vorragt und sowohl gegen den Körper 1 durch Isolierung 5 als auch gegen den Heizstab 2 durch Isolierung 7 elektrisch isoliert ist. Der Anschluß der Wandung des Heizstabes 2 erfolgt über Anschluß 4 in Rohrform, wobei ein O-Ring 8 gegen den Innenpol 3 isoliert und den Innenraum des Heizrohrs 2 abdichtet.
    Der Körper 1 wird beispielsweise zusammen mit der Ionenstrommeßhülse 24 und dem rohrförmigen Außenpol 4 in einem Spritzgießwerkzeug fixiert, in dann das isolierende Kunststoffmaterial, beispielsweise ein geeignetes Harz oder Thermoplast, eingebracht wird, so daß dieses dann neben der mechanischen Fixierung die Isolierung 5 der Ionenstrommeßhülse 24 gegen den Körper 1 als auch die Isolierung 5 der Ionenstrommeßhülse 24 gegen den rohrförmigen Außenpol 4 darstellt. Zu diesem Zweck ist die Ionenstrommeßhülse 24 perforiert, damit die Kunststoffmasse in alle Bereiche vordringen bzw. die eingeschlossene Luft entweichen kann. Zusätzlich ist der Heizstab 2 im Bereich der Kontaktfläche zur Ionenstrommeßhülse 24 beispielsweise keramisch beschichtet. Der Heizstab 2 kann dann über Einziehen, Reduzieren oder Rollen mit der Ionenstrommeßhülse 24 fest verbunden werden. Die Isolierung der Ionenstrommeßhülse 24 gegenüber dem Heizstab 2 ist durch die beispielsweise keramische Beschichtung 7 gewährleistet.
    Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform wird in Figur 4 wiedergegeben, wobei die Isolierung 5 im Preßsitzbereich zwischen Körper 1 und Heizstab 2 als keramische Beschichtung ausgebildet ist, wobei der Heizstab 2 in konventioneller Weise eingepreßt oder durch Reduzieren, Einziehen oder Rollen mit Körper 1 verbunden wird.
    Figur 5 gibt eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform wieder, wobei ein inneres Sützrohr 7 vorgesehen ist, das Heizstab 2 anliegend umschließt, und wobei im Anlagebereich des inneren Stützrohres 7 am Heizstab 2 der Durchmesser des Heizstabes bereichsweise verkleinert ist, um den Bauraum für die weiteren anliegenden Bauteile zu vergrößern. Bei dieser Ausführungsform ist der isolierende Formkörper 6, vorzugsweise aus Keramik, in den Körper 1 eingebracht, wobei Heizstab 2 mit aufgepreßtem inneren Stützrohr 7 von der anschlußseitigen Seite in den Körper 1 eingeschoben ist. Zur Zentrierung und weiteren Isolierung der Bauteile gegeneinander wird ein Kunststoffformteil 10 auf den Heizstab 2 aufgebracht und in den Körper 1 eingepreßt. Damit Heizstab 2 fest im Körper 1 verankert ist, ist im anschlußseitigen Endbereich ein Bördelring 11 am Körper 1 derart vorgesehen, daß dieser das Kunststoffformteil 10 auf den Heizstab 2 mit aufgepreßtem Stützrohr 7 drückt und dieses dann auf den isolierenden Formkörper 6 und den Körper 1 preßt. Auf diese Weise ist die erfindungsgemäße Glühkerze abgedichtet und zum Körper 1 hin isoliert. Der Anschluß der Kerze erfolgt wiederum über die Anschlüsse 3 und 4.
    Die weitere erfindungsgemäße Ausführungsform gemäß Figur 6 weist im Preßsitzbereich ein äußeres Stützrohr 8 auf, wobei in diesem Bereich bis zum anschlußseitigen Ende der Durchmesser des Heizstabs 2, wie bei der Ausführungsform gemäß Figur 5, verkleinert ist. Hierbei wird der isolierende Formkörper 6 im äußeren Stützrohr 8 und auf dem Heizstab 2 mit Lot 12 festgelötet, vorzugsweise unter Schutzgas bzw. unter Vakuum. Der Heizstab 2 mit den aufgelöteten Bauteilen wird dann in den Körper 1 eingepreßt. Ein im anschlußseitigen Endbereich des Heizstabes 2 aufgebrachter Dichtring 15 dichtet den Körper 1 ab unter gleichzeitiger Isolierung des Heizstabes 2 gegen Körper 1.
    In Figur 7 wird eine neuartige Anschlußvariation, insbesondere für Glühkerzen gemäß Erfindung, wiedergegeben, bei der der Anschluß des Heizetabes 2 über ein Kontaktrohr 4 erfolgt, wobei dieses Kontaktrohr 4 in eine Aufbohrung des Endbereichs des Heizstabes 2 eingebracht ist; zum Abschluß des Innenraumes des Heizstabes 2 ist ein O-Ring 13 vorgesehen, der zusammen mit dem Kontaktrohr 4 im anschlußseitigen Endbereich des Heizetabes 2 eingesetzt bzw. einreduziert wird.
    Bei einer anderen erfindungsgemäßen Gestaltung des Heizstabanschlusses gemäß Figur 8 ist ein Kontaktrohr 4, beispielsweise durch Impulsschweißen, konzentrisch auf der Stirnfläche des anschlußseitigen Endbereichs des Heizstabes 2 fixiert; zwischen Kontaktrohr 4 und Innenpol 3 ist die Isolierung 16 in Form eines Isolierrohrs oder einer Isoliermasse, beispielsweise MgO vorgesehen; der O-Ring 13 wiederum isoliert und fixiert den Innenpol 3 gegenüber dem Heizstab 2 und dichtet gleichzeitig den Innenraum des Heizetabes 2 ab.
    Gemäß Figur 9 kann ein zwei- oder mehrpoliger Stecker 17 über den mit einer Mutter 18 befestigten - bereits serienmäßig verbauten - Schraubanschluß 19 mit einer Glühkerze verbunden werden, bei der der Anschluß des Innenpols 3 wie ein konventioneller Innenpol mit Gewindeabschluß und der Anschluß des Heizstabes 2 als über den Körper 1 hinausragendes Metallrohr mit Bund ausgebildet ist.
    Gemäß Figur 10 besitzt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Glühkerze eine isolierende, hitzebeständige Schicht 24, beispielsweise aus Keramik, im Bereich des in den Brennraum ragenden Teils des Heizstabes 2 und schließt bevorzugt an die Isolation 5 zwischen Heizstab 2 und Körper 1 an. Diese Schicht überdeckt jedoch die Heizstabspitze, beispielsweise über einen Bereich von etwa 5 bis 10 mm, soweit sie den eigentlichen Zündbereich bildet, nicht. Hierdurch wird erreicht, daß die Nebenschlußgefahr durch verminderte oder verhinderte Rußbildung auf der temperaturbeständigen isolierenden Schicht 24 verhindert wird. Meßsignale, z.B. bezüglich des Ionenstroms können von dem nicht isolierten Spitzenbereich des Heizstabes 2, der den eigentlichen Zündbereich bildet, über den Zylinderkopf genommen werden; in diesem Bereich wird der Ruß infolge der Umgebungstemperatur oder der Heizstabtemperatur beim Glühbetrieb abgebrannt.
    In entsprechender Weise wie bei der Ausführungsform gemäß Figur 10 ist bei einer anderen Ausführungsform gemäß Figur 11 anstelle der Keramikschicht 24 eine katalytische Schicht 20 aufgebracht, die das Abbrennen der Rußschicht in diesem Heizstabbereich geringerer Temperatur katalysiert; geeignete Bestandteile einer solchen katalytischen Schicht 20 können Platin oder Palladium oder deren hitzebeständige Verbindungen oder Legierungen sein.
    In Figur 12 wird eine Anordnung wiedergegeben, bei der eine erfindungsgemäße Glühkerze in eine Zylinderkopfbohrung eingebracht ist, die mit einer isolierenden Schicht oder einem isolierenden Keramikrohr 21 versehen ist, die dem bei den Figuren 10 und 11 beschriebenen Bereich des Heizstabes 2 gegenüber liegt, der aufgrund der niederen Temperaturen dieses Heizstabbereiches durch Rußablagerung gefährdet ist.
    Eine weitere erfindungsgemäße Anordnung gemäß Figur 13 weist eine erfindungsgemäße Glühkerze auf, wobei die Kerze in einem Zylinderkopf aus Keramik oder einem anderen isolierenden temperaturbeständigen Material angeordnet ist und wobei der Ionenstrom beispielsweise zwischen Heizstab 2 und Injektor 23 gemessen werden kann.
    Die erfindungsgemäßen Vorteile bestehen in den einfachen Fertigungsverfahren, die zur Massenproduktion geeignet und in die bisher übliche Fertigung integrierbar sind; die erfindungsgemäßen Glühkerzen zeichnen sich durch geringe Form- und Lagerabweichungen der Bauteile, insbesondere des Innenpols aus, wobei die verschiedenen Bauteile und Baustoffe wie abdichtende Bauteile und Isoliermassen den unterschiedlichen Betriebstemperaturen des jeweiligen Glühkerzenbereichs angepaßt werden können; gleichzeitig stellen die erfindungsgemäßen Glühkerzen in ihrem brennraumseitigen Bereich eine unempfindliche, großflächige Elektrode zur Verfügung, wobei genauere und zuverlässigere Ionenstrommeßsignale erzielbar sind. Gleichzeitig erlauben die rohrförmig ausgebildeten Coaxialverbindungen einfache Anschlüsse, insbesondere des Innenpols.

    Claims (16)

    1. Glühkerze mit einem Heizstab, in den ein Innenpol, verbunden mit Heiz- und ggf. Regelelementen, führt, und einem Außenpol, wobei der Außenpol die Wandung des von anliegenden Bauteilen des Kerzenkörpers elektrisch isolierten Heizstabes (2) ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Isolierung (5) ein isolierendes Material (6) aufweist, das zwischen einem inneren (7) und einem äußeren (8) Stützrohr eingebracht ist, und wobei das innere Stützrohr (7) den Heizstab (2) anliegend umgibt, und der Kerzenkörper (1) das äußere Stützrohr (8) anliegend umgibt.
    2. Glühkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß endseitig zwischen den Stützrohren (7,8) ein O-Ring oder O-Ringe (9) als Abdichtung angeordnet sind.
    3. Glühkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Isolierung (5) im Preßsitzbereich zwischen Körper (1) und Heizstab (2) in Form einer keramischen dünnen Beschichtung auf dem Heizstab (2) oder auf der am Heizstab (2) anliegenden Bohrungswandung des Körpers (1) ausgebildet ist.
    4. Glühkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Isolierung (5) ein inneres Stützrohr (7) aufweist, das im Preßsitzbereich am Heizstab (2), dessen Durchmesser in diesem Bereich gegenüber dem in den Brennraum ragenden Bereich verkleinert ist, anliegt, wobei das innere Stützrohr (7) im anschlußseitigen Bereich durch ein elektrisch isolierendes Kunststoffformteil (10) und im brennraumseitigen Bereich durch einen hitzebeständigen elektrisch isolierenden Formkörper (6) aus beispielsweise Keramik gegen den umgebenden Körper (1) elektrisch isoliert ist.
    5. Glühkerze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der hitzebeständige elektrisch isolierende Formkörper (6) im Preßsitzbereich am Heizstab (2) anliegt und bei Fortfall des inneren Stützrohrs (7) ein äußeres Stützrohr (8), um Formkörper (6) herum angeordnet, vorgesehen ist, und wobei Körper (1) und Heizstab (2) im anschlußseitigen Bereich durch einen Dichtring (15) voneinander elektrisch isoliert sind.
    6. Glühkerze nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im anschlußseitigen Bereich der elektrische Anschluß an die Wandung des Heizstabes (2) durch einen Rohrabschnitt (4) als Kontaktrohr erfolgt, dessen eines Ende in einer angepaßten Ausbohrung im Endbereich der Heizstabwandung angeordnet ist, wobei ein O-Ring (13) den Innenraum des Heizstab (2) abdichtet und gleichzeitig das Kontaktrohr (4) gegen den Innenpol (3) elektrisch isoliert.
    7. Glühkerze nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im anschlußseitigen Endbereich des Heizstabes (2) ein Kontaktrohr (4) beispielsweise durch Punktschweißung fixiert ist, das gegenüber den sich durch das Kontaktrohr erstreckenden Innenpol durch eingebrachtes elektrisch isolierendes Material elektrisch isoliert ist, wobei ggf. ein O-Ring zur Abdichtung des Innenraumes des Heizstabes (2) und zur elektrisch isolierenden Positionierung des Innenpols (3) vorgesehen ist.
    8. Glühkerze nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine separate Ionenstrommeßhülse (24) konzentrisch um den in den Brennraum ragenden Bereich des Heizstabes (2) vorgesehen ist, die sowohl gegen den Körper (1) als auch gegen den Heizstab (2) isoliert ist, wobei bevorzugt die Isolierung gegen den Heizstab (2) auf dem Anlagebereich der Ionenstrommeßhülse (24) am Heizstab (2) als keramische Beschichtung ausgebildet ist.
    9. Glühkerze nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Brennraum ragende Bereich des Heizstabes (2), ausschließlich der Heizstabspitze als Zündbereich, mit einem hitzbeständigen elektrisch isolierenden Material (24), vorzugsweise keramischen Material, beschichtet ist.
    10. Glühkerze nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Brennraum ragende Bereich des Heizstabes (2) ausschließlich der Heizstabspitze als Zündbereich, mit einer Schicht versehen ist, die katalytisches Material zur Verhinderung einer Rußschicht enthält oder daraus besteht.
    11. Verfahren zur Herstellung einer Glühkerze mit isoliertem Heizstab, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Körper (1) aus Metall und Heizstab (2) in eine Isolierhülse aus einem inneren Stützrohr (7) und einem äußeren Stützrohr (8) ein elektrisch isolierender Formkörper (6), beispielsweise aus MgO oder keramischem Material, einreduziert wird, wobei die Isolierhülse in den Körper (1) und anschließend der Heizstab (2) in die Isolierhülse eingepreßt werden, worauf anschließend das Bauteil mit dem Körper (1) durch Reduzieren, Rollen oder Einziehen verbunden wird, wobei ggf. der Bereich mit dem isolierenden Formkörper (5) mit O-Ringen (9), beispielsweise aus Silikon, an zumindest einem Stützrohrende abgeschlossen ist.
    12. Verfahren zur Herstellung einer Glühkerze mit isoliertem Heizstab, dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen Körper (1) und Glührohr eine dünne Isolierschicht durch keramische Beschichtung im Preßsitzbereich auf den Heizstab (2) aufschichtet.
    13. Verfahren zur Herstellung einer Glühkerze mit isoliertem Heizstab, dadurch gekennzeichnet, daß man den brennraumseitigen Bereich des Heizetabes (2) zumindest teilweise mit einer Ionenstrommeßhülse (24) umgibt, die bis in den Verbrennungsbereich vorragt, wobei diese Ionenstrommeßhülse (24) sowohl gegen den Körper (1) durch Isolierung (5) als auch gegen den Heizstab (2) durch Isolierung (7) isoliert ist, und wobei der zweite Anschluß (4) vorzugsweise als Kontaktrohr ausgeführt ist und über einen O-Ring (8) gegen den als ersten Anschluß dienenden Innenpol (3) abgedichtet sein kann.
    14. Verfahren zur Herstellung einer Glühkerze mit isoliertem Heizstab nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man den Körper (1) zusammen mit der Ionenstrommeßhülse (24) und dem Außenpol (4) in einem Spritzgießwerkzeug fixiert, die isolierende Kunststoffmatrix (Harz, Thermoplast) einbringt, um neben der mechanischen Fixierung sowohl die Isolierung (5) der Ionenstrommeßhülse (24) gegen den Körper (1) als auch die Isolierung der Ionenstrommeßhülse (24) gegen den Außenpol (4) zu bewirken, wobei die Ionenstrommeßhülse (24) zum Durchtreten der Kunststoffmasse in alle Bereiche und zum Entweichen der eingeschlossenen Luft perforiert ist, und wobei man den Heizstab (2) im vorderen Bereich der Kontaktfläche zur Ionenstrommeßhülse (24) isolierend beschichtet; worauf der Heizstab (2) über Einziehen, Reduzieren oder Rollen mit der Ionenstrommeßhülse (24) fest verbunden wird.
    15. Verfahren zur Herstellung einer Glühkerze mit isoliertem Heizstab nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß man den Anschluß zum Glühkerzenkörper durch ein Kontaktrohr (4) herstellt, das mit einem zwischenliegenden O-Ring (13) am Innenpol (3) anliegt und durch Reduzieren des entsprechenden Bereichs des Körpers (3) in dieser Lage fixiert wird.
    16. Verfahren zur Herstellung einer Glühkerze mit isoliertem Heizstab nach Anspruche 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung zwischen Innenpol (3) und Körper (1) im anschlußseitigen Bereich durch O-Ring (13) erfolgt, während man das Kontaktrohr (4) am anschlußseitigen Endbereich des Körpers (1) durch beispielsweise Impulsschweißen fixiert und zwischen Kontaktrohr (4) und Innenpol (3) eine Isolierung in Form eines O-Rings oder einer Isoliermasse, wie MgO, einbringt.
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