SE437561B - Glodstift for forbrenningsmotorer - Google Patents

Description

10 15 20 25 BO 35 8200676-8 2 avlasta keramikröret hos denna speciellt fördelaktiga utfö- ringsform av glödstiftet enligt uppfinningen är det nödvän- digt att mellan värmeelementet och keramikröret anordna ett poröst keramik-mellanskikt och vanligen dessutom ett värme- ledande skikt. För att uppnå lång livslängd hos ett dylikt glödstift är det fördelaktigt om keramikrörets botten är ut- formad som kupol. För att undvika skador pâ keramikröret och värmeelementet vid inmontering av glödstiftet i förbrän- ningsmotorn är det dessutom lämpligt att kring keramikröret anordna en vid driftstemperatur brännbar skyddshylsa, som företrädesvis ligger på något avstånd från keramikröret.

En ytterligare fördel hos glödstiftet enligt uppfinningen är att det på enkelt vis kan utrustas med en optoelektrisk för- bränningsrumsgivare. En sådan givare, som i princip är tidi- gare känd och utnyttjas för avkänning av tändningens början respektive förbränningsförloppet hos bränsleluftblandningen i förbränningsmotorer, kan i form av ljusledare föras genom glödstiftets anslutningsskruv och är med hjälp av glödstif- tets glödkropp funktionssäkert anordnad.

Ritning av uppfinningen beskrivs nedan närmare Utföringsexempel under hänvisning till åtföljande ritning. Fig. l visar i längdsnitt ett i_förstorad skala återgivet glödstift'enligt uppfinningen, fig. 2 visar utsidan av keramikrörbottnen (utan värmeelement-skyddsskikt) hos glödstiftet enligt fig. l, fig. 3 är ett längdsnitt genom en speciellt fördelaktig utföringsform av en glödstiftsglödkropp enligt uppfinningen, àtergiven i förstorad skala, fig. 4 visar utsidan av kera- mikrörbottnen (utan värmeelement-skyddsskikt) hos glödstif- tet enligt fig. 3 och fig. 5 visar ett längdsnitt genom ett i förstorad skala âtergivet glödstift, vars i riktning till förbränningsrummet förlängda hus är försett med en brännbar skyddshylsa (en del av cylinderhuvudet antydes med streck- prickade linjer). 10 15 20 25 30 35 azßexsrs-as 3 Beskrivning av utföringsexemplen Det i fig. 1 och 2 återgivna glödstiftet 10 har ett rörfor- migt metallhus ll, vars längsgående borrning betecknas 12 och vilket på sin utsida i och för montering i en ej visad motor uppvisar en skruvgänga 13, en nyckelsexkant 14 och ett vid sin mot förbränningsrummet vända ände beläget tätnings- säte 15. Husets längsgående borrning 12 är vid sitt mot för- bränningsrummet vända ändparti försett med en ringansats 16, mot vilket en glödkropp 17 anligger med en utåtriktad fläns 18. Mellan glödkroppsflänsen 18 och metallhusets ll ringan- sats 16 är en kontaktring 19 av koppar inlagd, vilken samti- digt bildar tätning mellan glödkroppen 17 och huset ll.

Glödkroppens 17 bärare utgöres av ett keramikrör 20, vilket är tillslutet med en botten 21 vid sitt mot förbränningsrum- met vända ändparti och vilket skjuter ut ur metallhusets ll mot förbränningsrummet vända ändparti. Keramikröret 20 be- står av elektriskt isolerande keramikmaterial eller glaske- ramik, företrädesvis dock av aluminiumoxid och har vid sitt ur huset ll skjutande ändparti en ytterdiameter av ca 5 mm.

Området vid bottnen 21 har en väggtjocklek av 0,5 mm men kan i beroende av glödstiftets användning ligga mellan 0,3 och 0,8 mm. För att ge glödkroppen 17 så ringa värmekapacitet som möjligt hålles keramikrörets 20 väggtjocklek företrädes- vis huvudsakligen likformig ända upp till flänsen 18 och keramikrörets) inre rum 227 lämnas huvudsakligen outfyllt.

Bottnen 21 är utformad som kupol men kan alternativt ha annan utformning.

Keramikrörets 20 botten 21 är på sin utsida täckt av ett tunt poröst, elektriskt isolerande mellanskikt 23, som före- trädesvis består av aluminiumoxid, fångar upp värmetöjnings- rörelser och förhindrar alltför snabb värmeövergång från värmeelementet 24 till keramikröret 20. Mellanskiktet 23 kan också vara förlängt på keramikröret 20 i riktning till kera- mikrörflänsen 18.

M e. , , _ '~-~>~ W.- _ d, 10 15 20 25 30 35 8200676-8 4 Värmeelementet 24 är' huvudsakligen. begränsat till området vid keramikrörbottnen 21, är skiktformigt utfört och består av en platina-rodium-legeríng, som är tillsatt keramiskt material såsom exempelvis aluminiumoxid. Istället för pla- tina-rodium-legeringen kan andra platinametaller, legeringar av platinametaller eller andra lämpliga elektriskt ledande ämnen (exempelvis Ag-perovskit) utnyttjas för värmeelementet 24. Såsom framgår av fig. 2 är värmeelementet 24 i förelig- gande utföringsexempel utfört vágformat, vilket medger hög energitäthet._Värmee1ementet 24 upptager på keramikrörbott- nen 21 mindre yta än mellanskiktet 22. Värmeelementet 24 är täckt av ett elektriskt isolerande, tätt skyddsskikt 25 av keramiskt material (exempelvis aluminiumoxid), som skyddar värmeelementet mot nötning, korrosion och kortslutning.

Värmeelementet är vid sina båda ändar förbundet med en första ledarbana 26 resp. en andra ledarbana 27, vilka be- står av en blandning av platina och aluminiumoxid men alter- nativt kan utgöras av andra platinametaller respektive lege- ringar av platinametaller eller av andra lämpliga elektriskt ledande ämnen (exempelvis Ag-perovskit) och ett keramik- material. Ledarbanorna 26 och 27 är 2 mm breda. Den första ledarbanan 26 sträcker sig ända upp till keramikrörflänsens 18 ändyta 28, men den andra ledarbanan 27 slutar redan bakom flänsens förbränningsrumssida 29. Skyddsskiktet 25 täcker den första ledarbanan 26 bortsett från dess kontaktområde vid keramíkrörets ändyta 28. Skyddsskiktet 25 täcker även den andra ledarbanan 27 men endast fram till flänsens för- bränningsrumssida 29 för att ledarbanan 27 här via kontakt- ringen 19 skall få kontakt med det med elektriskt gods för- bundna metallhuset ll. Mellanskiktet 23 och även skyddsskik- tet 25 är mellan 10 och 50p tjocka, företrädesvis dock ca 20p.

'Det ur huset ll utskjutande partiet av glödkroppen 17 omgi- ves på avstånd av en skyddshylsa 30, som uppvisar öppningar 31 för inströmning av bränsleluftblandningen, består av vär- \J'1 10 15 20 25 50 35 82218676* 8 5 mebeständig plåt och är på i och för sig känt sätt fäst vid metallhusets ll mot förbränningsrummet vända ändparti. 1 stället för en av metall bestående skyddshylsa 30 kan husets ll mot förbränningsrummet vända ändparti uppvisa en rörfor- mig förlängning eller kan en keramisk skyddshylsa utnyttjas.

Det på keramikrörets ändsida 28 belägna partiet av den första ledarbanan 26 står i elektrisk förbindelse med en an- slutningsskruv 32 via en kontaktfläns 33. Anslutningsskruven 32 sträcker sig med en anslutningsgänga 34 ut ur metallhu- sets ll anslutningsände och är elektriskt isolerat fört ge- nom metallhuset ll med hjälp av två isolatorbussningar 35 och 36. ning 37 pâskjuten på anslutningsskruven 32 fram till kon- Isolatorbussningen 35 är med sin.längsgående borr- taktflänsen 33. På anslutningssidan om denna undre bussning 35 är en fjäderring 38 påskjuten på anslutningsskruven 32.

Fjäderringen utjämnar de olika värmeutvidgningarna hos de olika komponenterna hos glödstiftet 10. Därefter är den övre isolatorbussningen 36 pâskjuten med sin längsborrning 36' anslutningsskruven 32. Bussningens 36 anslutningsände är försedd med en koaxiell avfasning 39. Mot denna anligger en metallisk tryckring 40, vilken ligger på avstånd från an- slutningsskruven 32 och mot vars översida metallhuset ll an- ligger med en instukad kant 41. Med hjälp av denna kraglik- nande kant 41 sammanhålles de i husets längsgående borrning 12 belägna komponenterna hos glödstiftet 10 stadigt.

Glödstift av denna typ utnyttjas företrädesvis vid förbrän- ningsmotorer utan yttre tändning (exempelvis vid dieselmoto- rer). I stället för den elektriska förbindelsen mellan den andra ledarbanan 27 och metallhuset ll som elektrisk äter- ledning kan ledarbanan 27 alternativt dragas inuti husets längsgående borrning 12, vilket i princip även är känt vid konventionella glödstift.

Fig. 3 och 4 visar en speciellt fördelaktig utföringsform av en glödkropp l7'. Glödkroppen 17' har ett keramikrör 20' med 8200676-8 6 en fläns 18' och en botten 21' liksom glödstiftet 10 i fig. l och 2. På utsidan av keramikrörets 20' botten 21' är ett värmeledande skikt 42 anbragt på i och för sig känt sätt, vilket skikt består av ett platina/aluminiumoxid-skikt och 5 har till uppgift att förhindra alltför stora temperaturgra- dienter i det tätsintrade keramikröret 20'. Skiktet uppfyl- ler denna uppgift därigenom, att det fördelar och avleder det chockliknande, i det närmaste i endast en punkt uppträ- dande värmet från.värmeelementet 24' över hela keramikrör- 10 bottnen 21'. Detta värmeledande skikt 42 kan alternativt be- stå av andra metall/keramik-föreningar men innehåller som metall företrädesvis en platinametall eller legeringar av platinametaller. 15 Detta värmeledande skikt 42 är ca 30p tjockt och täcks av ett mellanskikt 43, som består av porös keramik (företrädes- vis aluminiumoxid), är 20p tjockt och bidrager till att för- hindra alltför snabb värmeövergâng från värmeelementet 24' 'till keramikröret 20'. Detta mellanskikt 43 uppfângar även 20 värmetöjningar och sträcker sig företrädesvis fram till keramikrörflänsen 18'. Det värmeledande skiktet 42 upptager större yta än värmeelementet 24' och täcks av det elektriskt isolerande mellanskiktet 43. 25 På detta mellanskikt 43 är en första ledarbana 26' anordnad, som börjar på ändytan 28"av keramikröret 20', liksom ledar- banorna 26 och 27 hos glödkroppen 17 i fig. 1 och 2 består av ett platinametall-keramikskiktjoch sträcker sig fram till keramikrörbottnen 21' . Den andra ledarbanan 27' hos denna 30 glödkropp 17' sträcker sig från keramikrörflänsens 18' för- bränningsrumssida 29' likaledes fram till och upp på kera- mikrörbottnen 21' och består av' samma material som den första ledarbanan 26' . Värmeelementet 24' är utformat som insnörning mellan de båda ledarbanorna 26' och 27'. Detta 35 värmeelement 24' är 'endast ce 1 mm långt och 0.5 mm brett men kan, i beroende av önskad tillämpning, vara upp till 6 mm långt eller till och med punktformigt. 10 15 25 50 35 82Û0676-8 7 Området vid värmeelementet 24' och 27' täcks av ett skyddsskikt 25', som vad beträffar arrangemang, material och uppgift motsvarar skyddsskiktet 25 på glödkrop- och ledarbanorna 26' pen 17 enligt fig. 1.

Alla på keramikröret 20' anbragta skiktformiga element 42, 43, 26', 27', 24' och 25' 20' hopsintras med varandra under en enda bränning. kan tillsammans med keramikröret Omnämnas skall att de ovan beskrivna värmeelementen 24 och 26', 27' vara anordnade på keramikrörets 20 resp. 20' 24' med sina ledarbanor 26, 27 resp. ej behöver utsida utan alternativt kan vara anbragta i keramikrorets 20 resp. 20' inre rum 22 resp. 22'. Alternativt är det möjligt att anord- na värmeelement 24, 24' såväl på utsidan som i det inre rum- met 22 resp. 22' hos keramikröret 20 resp. 20'.

Ett glödstift med en glödkropp 17' enligt fig. 3 och 4 kan uppnå den för antändning av bränsleluftblandningar erforder- liga temperaturen på mindre än 1 sekund. Med en sådan glöd- kropp 17' kan nämnda tändtemperaturer till och med vid en pålagd spänning av storleksordningen 9 volt uppnås på mindre än 1,5 sekunder, varvid strömförbrukningen endast är cirka hälften så stor som för konventionella glödstift, vilka i en tunnväggig, av metall bestående glödstifthylsa har en i keramiskt material inbäddad motstândsträd.

Det i fig. l visade glödstiftet 10 med sin glödkropp 17 eller med en glödkropp 17' enligt fig. 3 och 4 lämpar sig utomordentligt väl för att utrustas med en optoelektrisk förbränningsrumsgivare 44. Denna förbränningsrumsgivare 44 är en ljusledare, som består av en kvartsglasstav och/eller en glasfiberkabel och är dragen genom en längsgående borr- ning 45 i anslutningsskruven 32. Förbränningsrumsänden av givaren 44 sträcker sig företrädesvis något in i keramikrö- rets innerutrymme 22, men för att undvika värmebortledning dock utan beröring med keramikröret 20. Det tunnväggiga 7-., ,_... ¿ }¿i: íšfyïwïy Iaf .a.

, "G93 QUÅI-IT-y 10 15 20 25 50 35 . _. 8200676-8 B keramikröret 20 fungerar som skydd för givaren 44 mot för- oreningar (exempelvis sot) men medger trots detta till följd av sin transparens gott och väl tillräcklig genomträngning av det vid förbränningen uppträdande ljuset. Den på anslut- ningssidan ur anslutningsskruven- 32 utförda, ljustätt ommantlade delen av givaren 44 är på känt sätt för- bunden med en ej visad optoelektrisk omvandlare såsom exem- vanligtvis pelvis är känt genom tyska offentligskriften' 2 905 506.

Optoelektriska givare är kända genom den ovannämnda tyska offentligskriften 2 905 506 och även genom 3 001 711, 3 011 569, 3 001 570, 3.042 399 och 3 042 454; Vid användning av en glödkropparna l7, 17* omgivande skydds- hylsa 30 är särskilt en öppning 31 anordnad i hylsans 30 mot förbränningsrummet vända ändyta för att uppnå god verkan hos förbränningsrumsgivaren 44. I många fall är det emellertid tillräckligt med öppningar 31 var som helst pâ skyddshylsan 30.

Fig. 5 visar ett glödstift l0', som huvudsakligen motsvarar glödstíftet 10 enligt fig. 1 och 2 respektive kan vara ut- rustat med en glödkropp 17' enligt fig. 3 och 4. Detta glöd- med stift l0', som med sin gänga 13' är inskruvad i ett streckprickade linjer antytt cylinderhuvud 46, skiljer sig från ovan beskrivna utföringsformer endast därigenom, att det på förbränningsrumsänden av sitt metallhus ll' dessutom har en rörformig förlängning 47 och en skyddshylsa 30', som förbrännes vid glödstiftets 10' Husför- längningen 47 är så utformad att dess ändyta 48 ligger unge- fär i nivå med'insidan 49 av cylinderhuvudet 46 och att den driftstemperatur. uppvisar såväl en ringspalt 50 till glödkroppen l7" som en ringspalt 51 till den mot förbränningsrummet vända delen av V glödstiftborrningen 52 i cylinderhuvudet 46. Genom att för- längningen 47 slutar i nivå med cylinderhuvudet 46 förhind- ras att icke önskvärd turbulens uppstâr i bränsleluftbland- ningen j. detta omrâde av förbränningsmotorn och ringspal- terna 51 och 52 förhindrar icke önskad värmeavledning från ._..:_.__--f-~»-._..- Érv-rv-q x- »- __; pggï 10 15 20 8280676-8 9 glödkroppen 17" . Skyddshylsan 30' består av celluloid, är anordnad på avstånd från och omgivande glödkroppen 17", upp- visar företrädesvis ävenledes en botten (utan hänvisnings- siffra) och är med sitt öppna ändparti fäst vid den mot för- bränningsrummet vända änden av husförlängningen 47. I före- liggande utföringsexempel är skyddshylsan 30' inklämd och fixerad i ett koaxiellt ringspâr 53 i husets ändyta 45.

Skyddshylsan 30' har till uppgift att vid inmontering av glödstiftet 10' i cylinderhuvudet 46 skydda glödkroppen 17' mot skador. Avståndet från skyddshylsan 30' till glödkroppen 17' erbjuder den fördelen, att stötar, som vid inmonteringen av glödstiftet träffar dettas mot förbränningsrummet vända parti, ej direkt träffar glödkroppen 17' utan uppfångas av den eftergivliga skyddshylsan 30'. Skyddsnylsor 30', som är direkt anbragta på glödkroppen l7" (exempelvis påskjuten som hylsa eller anbragta på annat känt sätt, såsom doppning eller liknande), är också användbara för detta ändamål men är av ovannämnda skäl ej optimala. Som material för dylika skyddshylsor kan papp användas.

Ett glödstift enligt uppfinningen, särskilt i enlighet med fig. 5, lämpar sig utomordentligt för användning i fler- bränslemotorer. Glödkroppen 17' skjuter härvid ca 10 mm in i cylindern hos en sådan motor.

Claims (13)

10 15 20 30 55 8295676-3. u (10 Patentkrav l. Glödstift för förbränningsmotorer, särskilt för förbrän- ningsmotorer utan yttre tändning, med ett keramikrör (20, 20'), smn är fäst i. en längsgående borrning (12) i ett metallhus (ll), har en botten (21, 2l') vid sin förbrän- ningsrumsände och på sin yta är försett med ett elektriskt värmeelement (24, 24'), från vilket åtminstone en elektrisk anslutningsförbindelse (26, 32) sträcker sig genom husets (ll) längsgående borrning (12), k ä n n e t e c k n a t av att värmeelementet (24, 24') är begränsat huvudsakligen till området för den mot förbränningsrummet vända bottnen (21, 2l') hos det med ett huvudsakligen tomt inre rum (22, 22') utförda keramikröret (20, 20'), varjämte värmeelementet är skiktformigt utfört och företrädesvis är täckt med ett elektriskt isolerande, tätt skyddsskikt (25, 25').

2. Glödstift enligt krav 1, 'k ä n n e t e c k n a t av att keramikrörbottnen (21, 2l') är maximalt 0,8 mm tjock och företrädesvis har en tjocklek mellan 0,3 och 0,6 mm.

3. Glödstift enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k ~ n_a t av att keramikrörets (20, 20') botten (21, 2l') är kupolformad. - _ ¿

4. Glödstift enligt något av krav l till 3, k ä n n e - t e c k n a t 24') genom på keramikröret (20, 20') anbragta ledarbanor av att det skiktformiga värmeelementet (24, (26, 27; 26', 27') är förbundet med keramikrörets anslut- ningsomràde, varvid ledarbanorna företrädesvis är täckta med ett elektriskt isolerande skyddsskikt (25, 25').

5. Glödstift enligt något av krav 1 till 4, k ä n n e - t e c k n a t av att. mellan värmeelementet (24' ) och keramikröret (20') är anordnat ett p0röst,elektriskt isole- rande mellanskikt (43), vilket företrädesvis täcker större yta av keramikrörbottnen (2l') än vad värmeelementet (24') gör. 10. 15 20 25 BO 35 It e c k n a t 11

6. Glödstift enligt krav 5, ~k ä n n e t e c k n a t av att mellan mellanskiktet (43) och keramikröret (20') är an- ordnat ett värmeledande skikt (42), som täcker större yta av keramikrörbottnen (2l') än vad värmeelementet (24') gör.

7. Glödstift enligt något av krav l - 6, k ä n n e ~ t e c k n a t av att värmeelementet ~(24) intager en huvudsakligen vågformad konfiguration på keramikrörbottnen (21). (Fig. 2)

8. Glödstift enligt något av krav J. - 6, k ä n n e - t e c k n a t av att värmeelementet (24') är utformat som insnörning mellan de båda anslutningsledarbanorna (26' , 27'). (Fig. 4)

9. Glödstift enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t av att det mellan ledarbanorna (26"och 27') som insnörning utformade värmeelementet (24f) är maximalt 6 mm långt.

10. Glödstift enligt något av krav 1 - 9, k ä n n e - av att värmeelementet (24, 24') är anordnat på utsidan och/eller insidan (22, 22') av keramikröret (20, 20'). '

ll. Glödstift enligt något av krav 1 - 10, k ä n n e - t e c k n a t av att den på förbränningsrumssidan ur me- tallhuset (ll) utskjutande delen av keramikröret (20, 2U') på avstånd omgives av en skyddshylsa (30), som har åtminsto- ne en öppning (31).

12. Glödstift enligt något av krav l - 10, k ä n n e - t e c k n a t av att den ur glödstifthuset (ll') skjutan- de delen av keramikröret (20" ) omgives av en skyddshylsa (30'), som består av ett material (exempelvis oelloloid), vilket förbrännas vid glödstiftets driftstemperatur och företrädesvis ligger på avstånd från keramikröret (20"). 12 svznosvveß-a i

13. Glödstiftnåšégicrot 'av krav l - 12, - k ä n n e ie c k - n a ,t av sin användning vid flerbränslemotorer. _ ._ _.,.._.__.. ____ __.