EP1216384B1

EP1216384B1 - Sheathed element glow plug

Info

Publication number: EP1216384B1
Application number: EP20000967518
Authority: EP
Inventors: Hans-Peter Bauer; Albrecht Geissinger; Johannes Bongwoo Bldg. 5FT 31-7 1-Ka LOCHER; Werner Teschner; Jochen Neumeister
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-09-15
Filing date: 2000-08-12
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2020-08-12
Also published as: KR100709910B1; JP4605735B2; EP1216384A1; SK3532002A3; HU224254B1; DE50008442D1; CZ2002845A3; KR20020035596A; HUP0202564A2; DE19944193A1; PL195184B1; SK286219B6; JP2003509652A; PL353996A1; WO2001020229A1; BR0014006A

Description

State of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glühstiftkerze, wie sie in Glühsystemen, bestehend aus Steuergerät und Glühkerze, für selbstzündende Brennkraftmaschinen zum Einsatz kommt. Glühkerzen sind beispielsweise aus der DE-OS 28 02 625 bekannt. Eine solche Glühstiftkerze besteht aus einem rohrförmigen metallischen Gehäuse, das auf seinem äußeren Umfang ein Gewinde trägt, mit dessen Hilfe die Glühstiftkerze in den Zylinder eingeschraubt wird. Am brennraumseitige Ende des Gehäuses der Glühstiftkerze wird ein Glühstift vom Gehäuse freitragend umfaßt, so daß er bei einer im Motor eingebauten Glühstiftkerze in den Brennraum hineinragt. Im Glühstift ist eine Heizvorrichtung angeordnet, die brennraumseits für den Masseanschluß mit dem verschlossenen Boden des Glühstiftes und brennraumfern über einen Kontaktbolzen mit der Versorgungsspannung kontaktiert ist. Weiterhin sind noch keramische Glühkerzen bekannt, bei denen der in den Brennraum hineinragende Teil aus Keramik besteht. Bei den bekannten Glühsystemen wird der Strom durch die Heizvorrichtung von einem Glühzeitsteuergerät über einen Schalter (Relais, Leistungstransistor) im Steuergerät ein- bzw. ausgeschaltet.The present invention relates to a glow plug, such as in incandescent systems consisting of control unit and Glow plug, for self-igniting internal combustion engines for Commitment comes. Glow plugs are for example from DE-OS 28 02 625 known. Such a glow plug consists of a tubular metallic housing that sits on its outer circumference carries a thread, with the help of Glow plug is screwed into the cylinder. At the combustion chamber end of the housing of the glow plug includes a glow plug cantilevered from the housing so that it at a glow plug installed in the engine in the combustion chamber protrudes. There is a heater in the glow plug arranged, the combustion chamber side for the ground connection with the closed bottom of the glow plug and distant from the combustion chamber contacted a contact pin with the supply voltage is. Ceramic glow plugs are also known the part of the ceramic protruding into the combustion chamber consists. In the known glow systems, the current is passed through the heating device from a glow control unit via a Switch (relay, power transistor) in the control unit on or switched off.

Aus der EP-A-0657 698 ist eine Glühkerze bekannt, die eine Selbststeuerung des Glühstroms umfaßt. Die Glühkerze umfaßt ein keramisches Rohr, das in einem rohrförmigen Körper befestigt ist. Eine Spule umfaßt eine Heizspule und eine Regelspule. Die Heizspule ist im Kontakt mit der inneren Oberfläche des keramischen Rohrs angeordnet. Die Regelspule bildet eine Stromregelung und steht nicht im Kontakt mit der inneren Oberfläche der keramischen Röhre. Eine Stromsteuerung umfaßt einen positiven Temperaturwiderstandskoeffizienten und ist mit der Spule und einern Anschlußbolzen verbunden. Der Widerstand der Stromsteuerung erhöht sich steil oberhalb einer Spezifischen Temperatur, um die Stromversorgung durch die Spule zu unterbrechen.From EP-A-0657 698 a glow plug is known which enables the self-control of the Includes incandescent current. The glow plug comprises a ceramic tube which is in a tubular body is attached. A coil comprises a heating coil and a control coil. The heating coil is in contact with the inner surface of the ceramic tube arranged. The control coil forms a current control and is not in contact with the inner surface of the ceramic tube. Current control includes a positive one Temperature resistance coefficient and is with the coil and a connecting bolt connected. The resistance of the current control increases steeply above one Specific temperature to cut off the coil power supply.

Advantages of the invention

Die Glühstiftkerze mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber der bekannten Anordnung den Vorteil, daß der Schalter zum Ein- und Ausschalten des Glühstromes in das Gehäuse der Glühstiftkerze integriert ist. Da dieser Schalter nur den Strom einer einzelnen Kerze schaltet, kann er relativ klein ausgebildet sein. Durch die Anordnung in der Nähe des Kerzengewindes und der damit guten Ankopplung an den Zylinderkopf, ist für den Betriebs der Kerze bei kaltem Motor vor dem Start oder in der Warmlaufphase auch eine gute Kühlung gewährleistet. Beim Zwischenglühen während längerem Schubbetrieb des Motors ist die Temperatur am Kerzengewinde über die Wasserkühlung den Motors sicher begrenzt.The glow plug with the characteristic features of the Main claim has over the known arrangement Advantage that the switch for switching the on and off Glow current integrated in the housing of the glow plug is. Because this switch only the current of a single candle switches, it can be made relatively small. Through the Arrangement close to the candle thread and the good ones Coupling to the cylinder head is essential for the operation of the Candle with cold engine before starting or in the Warm-up phase also ensures good cooling. At the Intermediate glow during extended engine overrun the temperature at the candle thread via the water cooling Motor safely limited.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen, sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Glühstiftkerze möglich. Der Aufwand der Verkabelung mit großen Querschnitten zu den Glühstiftkerzen reduziert sich erheblich. Wird mit dem Leistungsschalter ein integrierter Schaltungsteil eingebaut, z.B. ein SMART-Power-Chip benutzt, verringert sich auch die Anzahl der insgesamt notwendigen elektrischen Leitungen. Ein separates Glühzeitsteuergerät kann unter Umständen vollständig entfallen oder es ist eine kompaktere Bauweise möglich. Bei Integration der Ansteuerung in das Gehäuse der Glühstiftkerze, besteht ferner die Möglichkeit, die Glühtemperatur direkt vor Ort zu erfassen und auszuwerten. Somit kann sehr schnell und bestmöglich auf Veränderungen in den Betriebsbedingungen reagiert werden. Letztendlich kann, wenn das Glühzeitsteuergerät die Regelung der Glühtemperatur gewährleistet, in der Glühstiftkerze auf die Regelwendel, die aufgrund ihres positiven Widerstandskoeffizienten sicherstellt, daß die Glühtemperatur keine unzulässigen hohen Werte erreicht, verzichtet werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch den Einsatz eines Halbleiter-Chips als Schaltmittel. Durch den Einbau in das Gehäuse der Glühstiftkerze ist der Chip ausreichend vor äußeren Einflüssen geschützt, so daß beim Einbau des Halbleiter-Schalters in der Glühstiftkerze das handelsübliche Transistorgehäuse entfallen kann und damit Kosten reduziert werden.By those listed in the dependent claims Measures are advantageous training and Improvements in the glow plug according to the invention are possible. The effort of wiring with large cross sections to the Glow plugs are significantly reduced. Will with the Circuit breaker built-in an integrated circuit part, e.g. using a SMART power chip also reduces the Number of total electrical lines required. On separate glow time control unit can under certain circumstances completely eliminated or it is a more compact design possible. When the control is integrated in the housing of the Glow plug, there is also the possibility of Record and evaluate annealing temperature directly on site. Thus, changes in changes can be made very quickly and optimally operating conditions. Ultimately, if the glow timer control the regulation of the glow temperature ensures in the glow plug on the control coil, the due to their positive resistance coefficient ensures that the annealing temperature is not inadmissible high values are achieved, are waived. Another An advantage results from the use of a semiconductor chip as switching means. By installing in the housing of the Glow plug, the chip is sufficient in front of outside Influences protected, so that when installing the semiconductor switch the standard in the glow plug Transistor housings can be omitted and thus costs are reduced become.

drawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel,

Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel,

Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel,

Figur 4 ein viertes Ausführungsbeispiel,

Figur 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Glühstiftkerze,

Figur 6 und 8 erfindungsgemäße Anordnungen eines Glühsystems mit den erfindungsgemäßen Glühkerzen als Blockschaltbild,

Figur 7 und 9 elektrische Ersatzschaltbilder für erfindungsgemäße Glühstiftkerze und

Figur 10 ein sechstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Glühstiftkerze.

Embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. Show it:

FIG. 1 shows a first exemplary embodiment,

FIG. 2 shows a second exemplary embodiment,

FIG. 3 shows a third exemplary embodiment,

FIG. 4 shows a fourth exemplary embodiment,

FIG. 5 shows a fifth embodiment of the glow plug according to the invention,

6 and 8 arrangements according to the invention of a glow system with the glow plugs according to the invention as a block diagram,

Figures 7 and 9 electrical equivalent circuit diagrams for glow plug and invention

Figure 10 shows a sixth embodiment of the glow plug according to the invention.

Description of the embodiments

Die Figuren 1 bis 5 zeigen jeweils in geschnittener Darstellung eine Glühstiftkerze für eine selbstzündende Brennkraftmaschine, wobei der Grundaufbau bei allen Ausführungsbeispielen in den Figuren 1 bis 5 gleich ist, weshalb der prinzipielle Aufbau nur einmal erläutert werden soll. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der integrierten Schalteinheit, die in den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 5 verschieden ist, soll dann direkt in Verbindung mit der jeweilige Figur erläutert werden.Figures 1 to 5 each show in section Illustration of a glow plug for a self-igniting Internal combustion engine, the basic structure of all Embodiments in Figures 1 to 5 is the same, which is why the basic structure is only explained once should. The inventive design of the integrated Switching unit in the embodiments of the figures 1 to 5 is different, should then directly in connection with the respective figure will be explained.

Der Prinzipaufbau einer Glühstiftkerze nach den Figuren 1 bis 5 besteht aus einem rohrförmigen metallischen Gehäuse 10, in dessen Längsbohrung ein Glühstift 11 mit einem Teil seiner Länge abdichtend eingebracht ist. Der Glühstift 11 besteht aus einem am brennraumseitigen Ende verschlossenen Glührohr 12, in welchem sich in axialer Richtung eine Heizvorrichtung erstreckt, die aus einer brennraumseits angeordneten Heizwendel 14 und einer brennraumfern angeordneten Regelwendel 15 besteht. Die bekannten Heizwendeln sind hier zur Vereinfachung als Widerstände dargestellt. Die Heizvorrichtung ist in Isoliermaterial 16 eingebettet und so gegenüber der Wand des Glührohres 12 isoliert. Aufbau und Wirkungsweise einer solchen Glühstiftkerze sind bereits hinreichend aus dem eingangs zitierten Stand der Technik bekannt und sollen hier nicht detallierter erläutert werden. Funktional stellt das Glührohr 12 mit der Heizwendeln 14 ein im Brennraum hineinragendes Heizelement dar. Das Gehäuse 10 stellt mit dem Isolationsmaterial 16 und der Regelwendel 15 eine elektrische Durchführung zur Zuleitung von elektrischer Energie in den Brennraum dar. Da in den Figuren 1 bis 5 von einem gleichen Grundaufbau der Glühstiftkerze ausgegangen wird, wurden gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.The basic structure of a glow plug according to FIGS. 1 to 5 consists of a tubular metallic housing 10, in the longitudinal bore of a glow plug 11 with a part its length is introduced sealingly. Glow plug 11 consists of a closed end on the combustion chamber side Glow tube 12, in which one in the axial direction Heater extends from a combustion chamber side arranged heating coil 14 and a distant from the combustion chamber arranged control coil 15 there. The well-known Heating coils are here for simplification as resistors shown. The heater is in insulating material 16 embedded and so opposite the wall of the glow tube 12 isolated. Structure and mode of operation of such Glow plugs are already sufficient from the beginning known prior art and are not intended here be explained in more detail. Functionally, that means Glow tube 12 with the heating coils 14 in the combustion chamber protruding heating element. The housing 10 provides the insulation material 16 and the control coil 15 a electrical feed-through for the supply of electrical Energy in the combustion chamber. Since in Figures 1 to 5 of assumed the same basic structure of the glow plug same components with the same reference numerals Mistake.

Bei der erfindungsgemäßen Glühstiftkerze gemäß Figur 1 ist im Gehäuse 10 auf der vom Brennraum abgewandten Seite eine Schalteinheit in einem Gehäuse 300 angeordnet. In der Schalteinheit 300 ist ein Schalter vorgesehen durch den der Stromfluß durch die Heizvorrichtung 13 ein- bzw. ausgeschaltet werden kann. Die Schalteinheit 300 ist über Steckkontakte 301 mit Zuleitungen 19 verbunden, über die eine Versorgungsspannung und Signale eines hier nicht dargestellten Steuergeräts zugeführt werden. Wesentlich ist dabei, daß innerhalb des Gehäuses 10 eine für die Verwendung von Halbleiterschaltungen geeignete Temperatur herrscht. Dies ergibt sich dadurch, daß das Gehäuse eine Stromdurchführung durch die Wand eine Zylinders einer Brennkraftmaschiene darstellt und derartige Zylinder (in der Regel durch eine Wasserkühlung) gekühlt werden. Da das Gehäuse in unmittelbarem Kontakt mit der Wand des Zylinders steht wird auch das Gehäuse 10 und der Innenraum des Gehäuses gekühlt. Es können somit Halbleiterschaltungen für die erfindungsgemäßen Schalter im Bereich bzw. Innenraum des Gehäuses verwendet werden.In the glow plug according to the invention shown in Figure 1 is in the housing 10 on the side facing away from the combustion chamber Switch unit arranged in a housing 300. In the Switch unit 300, a switch is provided by the Current flow through the heater 13 on or can be turned off. The switching unit 300 is over Plug contacts 301 connected to leads 19, via the a supply voltage and signals one not here shown control unit are supplied. Is essential doing that within the housing 10 one for use suitable temperature of semiconductor circuits. This results from the fact that the housing Current passing through the wall of a cylinder Represents internal combustion engine and such cylinders (in the Usually cooled by water cooling). Since that Housing in direct contact with the wall of the cylinder is also the housing 10 and the interior of the Housing cooled. Semiconductor circuits for the switch according to the invention in the area or interior of the Housing are used.

Die Kontaktierung der Regelwendel 15 erfolgt auf der vom Brennraum abgewandten Seite durch ein metallisches Verbindungselement 120. In der Figur 1 wird nun ein derartiges metallisches Verbindungselement 120 gezeigt, welches auf der vom Brennraum abgewandten Seite der Kerze, d.h. hin zu den Anschlußleitungen 19 einen abgeflachten Bereich aufweist. Auf diesem abgeflachten Bereich ist nun die Schalteinheit 300 angeordnet, die mit einer metallisch leitenden Schicht, beispielsweise einem Lot oder einem leitfähigen Kleber, mit der abgeflachten Seite des Verbindungselements 120 verbunden ist. Beim Beispiel nach der Figur 1 besteht die Schalteinheit 300 vereinfachend aus einem Transistor, der auf der Unterseite einen metallischen Drainanschluß und zwei Anschlußfahnen 301 aufweist, die dann mit dem Source und dem Gate des Transistors in Verbindung stehen. Abgesehen von einem reinen Transistor kann natürlich auch jede Kombination eines Halbleiterschalters (Transistor) mit einer "intelligenten" Schaltung verwendet werden. Der Vorteil eines verpackten Bauelements liegt darin, daß diese Bauelemente bei der Herstellung der Glühkerzen besonders einfach zu handhaben sind.The contacting of the control coil 15 is carried out on the Side facing away from the combustion chamber by a metallic Connecting element 120. In FIG. 1, a such a metallic connecting element 120 is shown, which on the side of the candle facing away from the combustion chamber, i.e. towards the connecting lines 19 a flattened Area. Is on this flattened area now the switching unit 300 arranged with a metallic conductive layer, for example a solder or a conductive adhesive, with the flattened side of the Connecting element 120 is connected. In the example after 1, the switching unit 300 consists of a simplification a transistor that has a metallic underside Has drain connection and two terminal lugs 301, which then connected to the source and gate of the transistor stand. Aside from a pure transistor, of course also any combination of a semiconductor switch (transistor) can be used with an "intelligent" circuit. The The advantage of a packaged component is that it Components in the manufacture of glow plugs in particular are easy to use.

In der Figur 2 wird ein zweites Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Schalteinheit als ungekapselter Siliziumchip 302 ausgebildet ist. Der Siliziumchip 302 ist auf einer isolierenden Schicht 304 angeordnet, so daß die Unterseite des Sliziumchips gegenüber dem abgeflachten Bereich des Verbindungelements 120 elektrisch isoliert ist. Die Verbindung zu den Anschlußleitungen 19 wird durch Bonddrähte 303 hergestellt. Ebenfalls durch Bonddrähte 303 wird von der Oberseite Siliziumchip 302 eine elektrische Verbindung zum Verbindungselement 120 hergestellt. Vorteilhaft ist hier, daß ungekapselte Siliziumelemente in der Regel billiger sind, als verpackte Bauelemente, weniger Platz benötigen und daß das Gehäuse der Glühkerze selber eine ausreichende Verpackung für den Siliziumchip 302 darstellt.A second exemplary embodiment is shown in FIG. in which the switching unit as an unencapsulated silicon chip 302 is trained. Silicon chip 302 is on one insulating layer 304 arranged so that the bottom of the silicon chip compared to the flattened area of the Connection element 120 is electrically isolated. The Connection to the connecting lines 19 is through bond wires 303 manufactured. Also by bond wires 303 from the Top silicon chip 302 an electrical connection to the Connecting element 120 made. The advantage here that unencapsulated silicon elements are usually cheaper are, as packaged components, require less space and that the housing of the glow plug itself is adequate Packaging for the silicon chip 302 represents.

In der Figur 3 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Glühkerze gezeigt. Das Verbindungselement 120 ist dabei so ausgebildet wie es bereits zur Figur 1 beschrieben wurde mit einem runden Teil zur Kontaktierung der Regelwendel 15 und mit einem nach hinten abgeflachten Teil auf dem nach der Figur 3 ein Halbleiterchip 302 ohne ein Gehäuse aufgebracht ist. Die Kontaktierung der Anschlußleitung 19 erfolgt hier wiederum durch Bonddrähte 303 die auf der Oberseite des Halbleiterchips 302 befestigt sind und so eine Verbindung zu den Anschlußleitungen 19 schaffen. Der elektrische Kontakt zum metallischen Verbindungselement 120 erfolgt einfach dadurch, daß der Halbleiterchip 302 mit seiner Rückseite unmittelbar auf den nach hinten abgeflachten Bereich des metallischen Verbindungselements 120 aufgebracht ist. Der Halbleiterchip 302 enthält einen Leistungstransitor dessen Drainanschluß durch die Rückseite des Halbleiterchips 302 gebildet wird. 3 shows a further embodiment of the Glow plug according to the invention shown. The connecting element 120 is designed as it is for FIG. 1 was described with a round part for contacting the control coil 15 and with a flattened to the rear Part on which, according to FIG. 3, a semiconductor chip 302 without a housing is applied. Contacting the Connection line 19 is here again made by bond wires 303 attached to the top of the semiconductor chip 302 are and so a connection to the connecting lines 19th create. The electrical contact to the metallic Connecting element 120 is made simply in that the Semiconductor chip 302 with its back directly on the area flattened to the rear of the metallic Connecting element 120 is applied. The semiconductor chip 302 includes a power transistor whose drain connection is formed by the back of the semiconductor chip 302.

Das Beispiel nach der Figur 4 unterscheidet sich von dem Beispiel nach der Figur 3 nur darin, daß das letzte Stück der Zuleitungen 19 so ausgebildet ist, daß es unmittelbar auf der Oberfläche des Chips 302 befestigt werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß das letzte Stück der Zuleitungen 19 als dünne Bleche ausgebildet sind, die durch entsprechende Lötpunkte 305 unmittelbar mit der Oberfläche eines Halbleiterchips 302 verlötet werden können.The example according to FIG. 4 differs from that Example according to Figure 3 only in that the last piece the leads 19 is formed so that it is immediate can be attached to the surface of the chip 302. This can be done, for example, that the last piece of the leads 19 are formed as thin sheets, the through corresponding solder points 305 directly with the Surface of a semiconductor chip 302 can be soldered.

In der Figur 5 wird ein Verbindungselement 120 benutzt, welches vollständig rotationssymmetrisch ist und auf der vom Brennraum abgewandten Seite eine vollständig abgeflachte Seite aufweist. Auf dieser abgeflachten Seite ist der Halbleiterchip 302 aufgebracht, so daß wieder ein elektrischer Kontakt zwischen der Unterseite des Halbleiterchips 302 und dem Verbindungselement 120 hergestellt wird. Auf der Oberseite des Halbleiterchips 302 sind wiederum Lötkugeln 305 vorgesehen, die zur Kontaktierung der Zuleitungen 19 dienen.A connecting element 120 is used in FIG. 5, which is completely rotationally symmetrical and on which the A completely flattened side facing away from the combustion chamber Side. On this flattened side is the Semiconductor chip 302 applied, so that again electrical contact between the bottom of the Semiconductor chips 302 and the connecting element 120 will be produced. On top of semiconductor chip 302 solder balls 305 are in turn provided for Contacting the leads 19 are used.

Die Figur 6 zeigt ein Blockschaltbild des gesamten Glühsystems bestehend aus Steuergerät 60 und Glühkerzen 61. Das Steuergerät 60 ist hierbei mit den Glühstiftkerze 61 mit einer gemeinsamen Leitung 19 verbunden. Weiterhin sind die Glühkerzen über eine weitere Leitung 19 mit der Versorgungsspannung 200 verbunden.Figure 6 shows a block diagram of the whole Glow system consisting of control unit 60 and glow plugs 61. The control unit 60 is here with the glow plug 61 a common line 19 connected. Furthermore, the Glow plugs via a further line 19 with the Supply voltage 200 connected.

Figur 7 zeigt das Ersatzschaltbild einer Glühstiftkerze nach Figur 6. Ein Schalter 70 ist mit dem einen Anschluß mit der Versorgungsspannung 200 und auf der anderen Seite in Reihe mit der Regelwendel 15 und der Heizwendel 14 gegen einen Masseanschluß 201 geschaltet. Der Schalter 70 wird über eine entsprechende Leitung von einer Ansteuerschaltung 73 geöffnet oder geschlossen, wobei die Ansteuerschaltung 73 über die Leitung 19 entsprechende Signale vom Steuergerät 60 erhält. Weiterhin erhält die Ansteuerschaltung 73 von dem Versorgungsanschluß 200 einen Betriebsstrom.FIG. 7 shows the equivalent circuit diagram of a glow plug Figure 6. A switch 70 is connected to the one terminal with the Supply voltage 200 and on the other side in series with the control coil 15 and the heating coil 14 against one Ground connection 201 switched. The switch 70 is a corresponding line from a control circuit 73 opened or closed, the drive circuit 73 Corresponding signals from control unit 60 via line 19 receives. Furthermore, the drive circuit 73 receives from the Supply connection 200 an operating current.

Wie in Figur 6 zu sehen ist, werden alle Kerzen mit einer Leitung 19 mit dem Steuergerät 60 verbunden. Durch entsprechend kodierte Bitfolgen, Frequenzsignale usw. können vom Steuergerät 60 trotz dieser gemeinsamen Verkabelung die Glühkerzen einzeln angesteuert werden, wenn dies in einzelnen Betriebszuständen oder zu Diagnosezwecken gewünscht ist. In normalen Betrieb werden aber die Glühkerzen in der Regel alle gemeinsam angesteuert.As can be seen in Figure 6, all candles are marked with a Line 19 connected to the control unit 60. By appropriately coded bit sequences, frequency signals, etc. can from the control unit 60 despite this common wiring Glow plugs can be controlled individually when in individual operating states or for diagnostic purposes is desired. In normal operation, however Glow plugs are usually all controlled together.

Die in den Figuren 1 bis 7 beschriebenen Glühstiftkerzen haben somit drei elektrische Anschlüsse, wobei der Masseanschluß 201 in der Regel durch das Gehäuse 10 realisiert ist. Der Versorgungsanschluß 200 stellt den elektrischen Strom zur Verfügung, welcher über den Schalter 70 die elektrische Energie zur Erwärmungen liefert. Der Schaltzustand des Schalters 70 wird letztendlich über einen dritten elektrischen Anschluß bestimmt. Üblicherweise können handelsübliche p- oder n-Kanal-Leistung-MOS-Fets für die Schalter 70 eingesetzt werden. Die Ansteuerschaltung 73 und der Schalter 70 werden auf einem Halbleiterchip integriert.The glow plugs described in Figures 1 to 7 thus have three electrical connections, the Ground connection 201 usually through the housing 10 is realized. The supply connection 200 provides the electrical current is available, which via the switch 70 which supplies electrical energy for heating. The Switching state of the switch 70 is ultimately a third electrical connection determined. Usually you can commercial p- or n-channel power MOS fets for the Switch 70 are used. The drive circuit 73 and the switch 70 are integrated on a semiconductor chip.

Die Verbindungsleitung 19 zwischen dem Steuergerät 60 und den Glühstiftkerzen 61 kann auch für den Rückfluß von Informationen von den Glühkerzen 61 zum Steuergerät 60 genutzt werden. Die Ansteuerschaltung 73 ist dann mit entsprechend mehr Intelligenz auszustatten, d.h. sie muß dann in der Lage sein bestimmte Informationen von der einzelnen Glühstiftkerze zurück an das Steuergerät 60 zu übertragen. Diese Funktion kann beispielsweise auch nur zu Diagnosezwecken aktiviert werden, d.h. in einem besonderen Betriebszustand erfolgt eine individuelle Abfrage der einzelnen Glühstiftkerzen 61 bezüglich der von ihnen wahrgenommen Funktionen.The connecting line 19 between the control unit 60 and the glow plugs 61 can also be used for the backflow of Information from glow plugs 61 to control unit 60 be used. The control circuit 73 is then with to equip accordingly more intelligence, i.e. she must then be able to get certain information from the individual glow plug back to the control unit 60 transfer. This function can also only be used, for example Diagnostics are activated, i.e. in a special Operating status there is an individual query of the individual glow plugs 61 with respect to those of them perceived functions.

In der Figur 8 wird eine weitere Verschaltung eines Steuergeräts 60 mit Glühstiftkerzen 61 gezeigt. In diesem Falle weisen die Glühstiftkerzen 61 nur einen einzigen Anschluß auf mit dem sie dann über die Leitung 19 mit dem Steuergerät 60 verbunden sind. Das Steuergerät 60 stellt über die Leitung 19, die für den Betrieb der Glühkerzen 61 notwendige Betriebsenergie zur Verfügung. Das Steuersignal für die Schaltung wird zusätzlich auf die Leitung 19 aufmoduliert. In diesem Fall sind sowohl der Schalter 70 wie auch die Auswerteschaltung 73 mit der einen Anschlußleitung verbunden. Auf der Leitung 19 liegt dann immer ein Spannungspegel an, der für den Betrieb der Glühstiftkerzen 61 ausreichend ist, wobei durch zusätzliche Spannungsimpulse die Ansteuerschaltung 73 erkennt, daß nun der Schalter 70 betätigt werden soll. Dies kann beispielsweise durch Bitfolgen oder Frequenzsignale erfolgen, die dann von der Ansteuerschaltung 73 erkannt werden. Ein einfaches Beispiel kann darin bestehen, daß dem üblichen Spannungspegel einfach ein höherfrequentes Signal überlagert wird, welches dann von der Ansteuerschaltung 73 erkannt wird und zu einem Schließen des Schalters 70 führt.A further connection of a Control unit 60 shown with glow plugs 61. In this Traps, the glow plugs 61 have only one Connection on with which they then via line 19 with the Control unit 60 are connected. The control unit 60 provides via line 19, which is responsible for the operation of glow plugs 61 necessary operating energy available. The control signal for the circuit is additionally on line 19 modulated. In this case, both the switch 70 are like also the evaluation circuit 73 with the one connecting line connected. Then there is always on line 19 Voltage level at which the glow plugs operate 61 is sufficient, with additional Voltage pulses the drive circuit 73 recognizes that now the switch 70 is to be operated. This can for example by bit sequences or frequency signals take place, which are then recognized by the control circuit 73 become. A simple example can be that usual voltage level simply a higher frequency signal is superimposed, which is then driven by the control circuit 73 is recognized and leads to the switch 70 being closed.

In der Figur 9 wird ein weiteres vorteilhaftes Schaltungsbeispiel gezeigt, welches von einem Anschluß 200 für die Betriebsspannung und einer Leitung 19 für die Steuersignale vom Steuergerät 60 ausgeht. Die Schalteinheit 73 erhält hier die Steuersignale vom Steuergerät 60 und eine Versorgungsspannung vom Anschluß 200. Der Schalter 70 ist hier in Reihe zur Spannungsversorgung 200 zur Heizwendel 14 und dem Masseanschluß 201 angeordnet. Im Unterschied zu den bisherigen Beispielen wird jedoch auf den Einsatz einer Regelwendel verzichtet und es wird nur eine Heizwendel 14 vorgesehen. Die Funktion der Regelwendel liegt darin den Stromfluß durch die Heizwendel 14 nach einer bestimmten Aufwärmperiode zu begrenzen. Dies erfolgt dadurch, daß für die Regelwendel ein Material gewählt wird dessen Widerstand mit steigender Temperatur steigt. Durch die unmittelbare Anordnung einer intelligenten Ansteuerschaltung 73 in unmittelbarer Nähe des eigentlichen Heizelements kann die Funktion der Regelwendel durch die Ansteuerschaltung 73 übernommen werden. Dabei kann dann auf dem Halbleiterchip ein Temperaturmeßelement angeordnet werden, welches die Temperatur der Glühstiftkerze mißt. Die Temperatur der Glühstiftkerze am Ort des Halbleiterchips hängt von der Temperatur an der Spitze der Glühkerze ab, so daß durch die am Halbleiterchip gemessene Temperatur auf die Temperatur an der Spitze der Glühkerze geschlossen werden kann. Weitere Möglichkeiten der Bestimmung der Temperatur der Glühstiftkerze bestehen in der Messung der Temperatur des Heizstiftes. Die Temperatur des Heizstiftes kann gemessen werden, wenn der Heizwiderstand eine Temperaturabhängigkeit des Widerstands aufweist. Es kann dann durch Messung des Widerstands des Heizelements die Temperatur der Glühkerze bestimmt werden. Weiterhin können auch andere Temperaturempfindliche Meßelemente vorgesehen werden, die im Bereich des Heizelements angeordnet werden können. Die Ansteuerschaltung wird dann so ausgelegt, daß sie in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur den Stromfluß durch die Heizwendel 14 beschränkt. Dies kann beispielsweise durch eine Pulsmodulation erfolgen, d.h. die Ansteuerschaltung 73 wird in Abhängigkeit vom Temperaturverlauf den Schalter 70 öffnen oder schließen um eine gewünschte Temperatur an der Heizwendel 14 einzustellen. Durch diese Maßnahme würde somit der Aufbau der Glühkerze entscheidend vereinfacht werden. Statt einer Temperaturmessung kann auch durch den Stromfluß durch die Heizwendel, Stromfluß durch die Heizwendel integriert über der Zeit, Widerstand der Heizwendel oder andere Methoden indirekt auf die Temperatur der Glühkerzen geschlossen werden. Diese Methoden sind somit technisch äquvalent.Another advantageous is shown in FIG Circuit example shown, which from a terminal 200 for the operating voltage and a line 19 for the Control signals emanating from control unit 60. The switching unit 73 receives the control signals from control unit 60 and one here Supply voltage from terminal 200. Switch 70 is here in series to the power supply 200 to the heating coil 14 and the ground terminal 201. Unlike the previous examples are based on the use of a Control coil is dispensed with and there is only one heating coil 14 intended. The function of the control coil lies in the Current flow through the heating coil 14 after a certain Limit warm-up period. This is done in that for the control coil a material is chosen whose resistance increases with increasing temperature. By the immediate Arrangement of an intelligent control circuit 73 in the immediate vicinity of the actual heating element can Function of the control coil by the control circuit 73 be taken over. It can then on the semiconductor chip a temperature measuring element can be arranged, which the Glow plug temperature measured. The temperature of the Glow plug at the location of the semiconductor chip depends on the Temperature at the tip of the glow plug, so that through the temperature measured on the semiconductor chip to the temperature the tip of the glow plug can be closed. Further Possibilities of determining the temperature of the Glow plug consist of measuring the temperature of the Heizstiftes. The temperature of the heating pin can be measured if the heating resistor is a temperature dependency of resistance. It can then be measured by Resistance of the heating element is the temperature of the glow plug be determined. Others can also Temperature-sensitive measuring elements are provided, which in Area of the heating element can be arranged. The Drive circuit is then designed so that it in Depending on the measured temperature the current flow limited by the heating coil 14. For example by pulse modulation, i.e. the Drive circuit 73 is dependent on Temperature curve open or close switch 70 a desired temperature on the heating coil 14 adjust. This measure would therefore result in the construction the glow plug can be significantly simplified. Instead of one Temperature measurement can also be done by the current flow through the Heating coil, current flow through the heating coil integrated over of time, resistance of the heating coil or other methods indirectly concluded on the temperature of the glow plugs become. These methods are therefore technically equivalent.

In der Figur 10 wird eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Glühstiftkerze gezeigt, wobei in der Figur 10 eine sogenannte keramische Glühstiftkerze gezeigt wird. Bei einer derartigen keramischen Glühstiftkerze besteht das Glührohr 11 aus einer ersten und zweiten leitenden keramischen Schicht 501, 502 zwischen denen eine isolierende keramische Schicht 503 angeordnet ist. An der Spitze des Glührohr 11 sind die erste und zweite leitende keramische Schicht 501, 502 mit einem abgedünnten Spitzenbereich 504 miteinander verbunden, so daß ein Stromfluß von der keramischen leitenden Schicht 501 über den abgedünnten Spitzenbereich 504 zur zweiten leitenden keramischen Schicht 502 möglich ist. Das Glührohr 11 wird wiederum am brennraumabgewandten Ende von einem Gehäuse 10 gehalten. Wie in der Figur 10 zu erkennen ist, erstreckt sich die erste keramische leitende Schicht 501 im Gehäuse 10 weiter nach rechts und auf diesem Bereich ist dann ein Chip 302 aufgebracht, der mittels eines Bonddraht 303 mit einer Zuleitung 19 verbunden ist. In dem Chip 202 ist wieder ein vertikaler Transistor angeordnet, der einen Stromfluß von der Oberseite des Chips 202 zur Unterseite des Chips 202 ermöglicht, so daß über den Chip 202 ein elektrischer Strom in die erste leitende Schicht 501 eingespeist werden kann. Die ganzen keramischen Schichten sind hier mit einer oberflächlichen dünnen Glasschicht überzogen, die nur im Bereich unter dem Siliziumchip 302 und in einem Kontaktbereich 505, in dem ein elektrischer Kontakt zwischen der zweiten leitenden keramischen Schicht 502 und dem Gehäuse 10 hergestellt wird, entfernt ist. Aufgrund der für die Herstellung von keramischen Glühstiftkerzen verwendeten Technologien sind diese Kerzen besonders für die Aufnahme von Siliziumchips geeignet.A further embodiment of the Shown glow plug according to the invention, wherein in the figure 10 a so-called ceramic glow plug is shown. In such a ceramic glow plug, there is Glow tube 11 from a first and second conductive ceramic layer 501, 502 between which an insulating ceramic layer 503 is arranged. At the top of the Glow tube 11 are the first and second conductive ceramic Layer 501, 502 with a thinned tip area 504 interconnected so that a current flow from the ceramic conductive layer 501 over the thinned Tip area 504 to the second conductive ceramic layer 502 is possible. The glow tube 11 is in turn on End held away from the combustion chamber by a housing 10. How can be seen in Figure 10, the first extends ceramic conductive layer 501 in the housing 10 further on the right and on this area is a chip 302 applied by means of a bond wire 303 with a Lead 19 is connected. In the chip 202 is again vertical transistor arranged, which has a current flow of the top of the chip 202 to the bottom of the chip 202 enables so that an electrical current via the chip 202 can be fed into the first conductive layer 501. All the ceramic layers are here with one superficial thin layer of glass covered only in Area under silicon chip 302 and in one Contact area 505, in which an electrical contact between the second conductive ceramic layer 502 and the Housing 10 is made is removed. Because of for used the manufacture of ceramic glow plugs Technologies, these candles are especially for taking of silicon chips.

Claims

Sheathed element glow plug for an auto-ignition internal combustion engine having an electric heating element which projects into a combustion chamber of the internal combustion engine and has a bushing (10) with which a heating current for the heating element is conducted through an opening in the combustion chamber, characterized in that a switch which is controlled by a signal is arranged in the region of the bushing (10), and in that the heating current can be controlled via opening and closing the switch.
Sheathed element glow plug according to Claim 1, characterized in that a drive circuit (73) for the switch is arranged in the region of the bushing (10), and in that a signal for opening and closing the switch can be generated by the drive circuit (73).
Sheathed element glow plug according to Claim 2, characterized in that two feed lines (19) are provided, in that a first feed line (19) can be connected to a terminal for a supply voltage for the heating current, and in that a second line (19) is connected to the drive circuit (73), and in that a control signal for the drive circuit (73) can be applied via the second line (19).
Sheathed element glow plug according to Claim 2, characterized in that an input for a line (19) is provided, in that the input is connected to the switch (70) and to the drive circuit (73), in that an operating voltage and at the same time a control signal for the drive circuit (73) can be applied via the input.
Sheathed element glow plug according to Claims 2 to 4, characterized in that the drive circuit (73) contains a means for determining the temperature of the heating element and in that the heating current is controlled as a function of the signal of this means.
Sheathed element glow plug according to one of the preceding claims, characterized in that the heating element is embodied as a metallic or ceramic sheathed element (11).
Sheathed element glow plug according to Claim 6, characterized in that the sheathed element (11) can be attached in the opening of the combustion chamber by means of a housing (10), and in that the housing (10) at the same time constitutes a housing for the switch (70) or the drive unit (73).
Sheathed element glow plug according to Claim 7, characterized in that the switch (70) and drive circuit (73) are integrated on a chip.
Sheathed element glow plug according to Claim 8, characterized in that the chip is introduced into the housing (10) without packaging.