WO2007000372A1 - Glühstiftkerze - Google Patents

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WO2007000372A1
WO2007000372A1 PCT/EP2006/062161 EP2006062161W WO2007000372A1 WO 2007000372 A1 WO2007000372 A1 WO 2007000372A1 EP 2006062161 W EP2006062161 W EP 2006062161W WO 2007000372 A1 WO2007000372 A1 WO 2007000372A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heating element
glow
glow plug
tube
plug according
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/062161
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Simon Schmittinger
Jens Schneider
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2007000372A1 publication Critical patent/WO2007000372A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
    • F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines

Definitions

  • the invention relates to a glow plug for arrangement in a chamber of an internal combustion engine. Specifically, the invention relates to a glow plug for arrangement in a pre-vortex or combustion chamber of an air-compressing, self-igniting internal combustion engine.
  • a glow plug with a housing and an associated with the housing glow tube is known.
  • a wire spiral arrangement is provided within the glow tube, which serves as a heating element.
  • the wire helix arrangement is arranged in an insulating material.
  • the glow plug according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the thermal and mechanical strength of the glow plug are improved.
  • the ceramic heating element allows a high heating speed and a high operating temperature of the glow plug.
  • the combination of the ceramic heating element with the surrounding glow tube ensures a high mechanical strength.
  • the glow plug according to the invention is particularly suitable for arrangement in a combustion chamber of an internal combustion engine. In particular, in the case of small-volume combustion chambers, an arrangement of the glow plug in the vicinity of an injection valve may be necessary or advantageous. However, this can cause wetting of the glow plug with unburned fuel, at least at certain operating points.
  • the glow plug can be made directly from the injected fuel jet.
  • the glow tube of the glow plug according to the invention ensures protection for the ceramic heating element, so that damage to the heating element is prevented.
  • the heating element is designed as a rod-shaped heating element, wherein the heating element extends at least through part of an inner space of the glow tube.
  • a simple shaping of the ceramic heating element is possible.
  • the incandescent body is preferably produced without sharp-edged transitions that are susceptible to cracking or breakage. The production can be carried out by extrusion or transfer molding, wherein a post-treatment by grinding or the like is possible.
  • the heating element may also consist of a plurality of rod-shaped, in particular cylindrical, elements which are arranged parallel to one another.
  • the heating element may for example be made of MoSi2 / polysiloxane.
  • a gap formed between the heating element and an inner wall of the glow tube is filled up with a heat-conducting heat conducting medium.
  • the heat-conducting medium is preferably electrically insulating and may be formed by a powder packing, for example of magnesium oxide powder.
  • the heat conducting means By the heat conducting means, a uniform heat transfer to the heating element can be ensured, whereby the disadvantages of certain materials for the heating element can be overcome. It is advantageous that the heating element is connected at least indirectly with a formed on a tip of the glow tube inner surface of the glow tube with the glow tube. The heating element can thereby be contacted once at the chamber end and once at the chamber distal end, whereby a simple construction of the heating element is possible.
  • the housing of the glow plug is preferably connected to ground (0 V), so that the current flowing through the heating element can flow away via the glow tube connected to the housing.
  • a guide element is provided, which is embedded on the one hand in the ceramic heating element and which on the other hand is connected to the inner surface at the tip of the glow tube.
  • the guide element which may be formed by a guide wire or a conductive layer, may be soldered, welded or connected in a similar manner in the area of the inner surface to the tip of the glow tube. This provides a cost effective solution for connecting the heating element to the tip of the glow tube.
  • an electrically conductive conducting means is provided in a space formed between the heating element and an inner wall of the glow tube in the region of the tip of the glow tube.
  • the conducting means may additionally or alternatively to the guiding element establish an electrical contact with the tip of the glowing tube.
  • the conducting means can also provide a movable electrical connection between the heating element and the tip, for example in that the conducting means consists of a conductive powder or a ground, electrically conductive ceramic. This will even after shocks and The like ensures a reliable electrical contact.
  • the heating element is arranged to be movable in the region of the tip, damage to the heating element in a vibration or the like can be prevented.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a glow plug according to the invention in an axial sectional view.
  • Fig. 2 in Fig. 1 denoted by II section of a glow plug according to a second embodiment of the invention
  • Fig. 3 the designated in Fig. 1 with II section of a glow plug according to a third embodiment of the invention.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a glow plug 1 in an axial, schematic sectional view.
  • the glow plug 1 can be configured in particular as a glow plug 1 for an air-compressing, self-igniting internal combustion engine.
  • a radiator 2 of the glow plug 1 protrudes in Vor- and swirl chamber engines in the chamber of the internal combustion engine and in direct injection engines in a combustion chamber of the engine.
  • the arrangement is shown in a combustion chamber 3 of the engine.
  • the glow plug 1 according to the invention is also suitable for other applications.
  • the glow plug 1 has a metallic housing 4.
  • the housing 4 has a concentric through hole 5, wherein the radiator 2 is partially disposed within the housing 4 and is held by the housing 4.
  • the radiator 2 of the glow plug 1 has a glow tube 6, which is connected in the region of a chamber-side opening 7 of the housing 4, for example by a welded connection to the housing 4.
  • the housing 4 has an external thread 8, by means of which the glow plug 1 is screwed into a bore of the internal combustion engine. As a result, the housing 4 is usually connected to ground (0 V), so that the electrically connected to the housing 4 glow tube 6 is grounded.
  • the glow plug 1 also has a connection bolt 10, which is arranged substantially within the through hole 5.
  • the connecting bolt 10 is screwed into a connection device 12, which serves to connect an electrical supply line to the glow plug 1 in order to apply an operating voltage to the glow plug 1.
  • the connecting bolt 10 and the connecting device 12 are electrically insulated from the housing 4 via an electrically insulating sealing element 13, the sealing element 13 additionally sealing the interior 5 of the housing 4 given through the through-hole 5 from the chamber-distal end 11.
  • the seal at the chamber-side opening 7 is given over the weld.
  • the glow tube 6 can also in the Be pressed housing 4. The weld can then be omitted.
  • the radiator 2 of the glow plug 1 has a ceramic heating element 15 which is disposed within the glow tube 6 connected to the housing 4.
  • the ceramic heating element 15 has a reduced cross-section, in particular a reduced diameter, in order to introduce the ceramic heating element 15 into a bore of the connection bolt 10 for electrical connection to the connection bolt 10.
  • the ceramic heating element 15 may also be provided with a suitable coating at its chamber-distal end 16.
  • the connection between the connecting bolt 10 and the ceramic heating element 15 can also by means of a wire, a spring, by soldering or by means of a pressure-insensitive, somewhat deformable contact pill, which consists for example of graphite done.
  • the ceramic heating element 15 may also be pressed into the bore of the connecting bolt 10 at its chamber-distal end 16.
  • the radiator 2 has a tip 18 at its chamber-side end 17.
  • the glow tube 6 narrows conically and is rounded at the top 18.
  • the ceramic heating element 15 has a conical portion 19, wherein the conical portion 19 ends at an end face 20 of the heating element 15.
  • the glow tube 6 can also be designed differently, in particular without a conical section.
  • the glow tube 6 has an inner surface 21. The end face 20 of the heating element 15 abuts a tip portion 22 of the inner surface 21, wherein the tip portion 22 at the Inside the tip 18 is formed.
  • an additional coating of the end face 20 and / or the inner face 21 may be provided in the tip region 22.
  • the contact can be improved by a Tampoprint- contact or an active solder bonding or be formed for example by a welded wire.
  • the ceramic heating element 15 is electrically connected to the tip 18 on the chamber-side end 17, so that an outflow of the current through the glow tube 6 and the housing 4 of the glow plug 1 is ensured.
  • the ceramic heating element 15 in the axial direction may also be slightly biased or acted upon by a clamping force.
  • a resilient mounting of the heating element 15 to the connecting bolt 10, for example by a contact pill or a spring is suitable.
  • a gap 25 is formed, which extends from the terminal bolt 10 to the tip 18.
  • the intermediate space 25 is filled with a heat conducting means 26, wherein the heat conducting means 26 consists of a magnesium oxide powder. Furthermore, the intermediate space 25 is closed towards the chamber-distal end 11 by means of a sealing element 27, wherein the sealing element 27 is provided between the connecting bolt 10 and the inner surface 21 of the glow tube 6.
  • the heat conducting means 26 conducts the heat generated by the ceramic heating element 15 during operation of the glow plug 1 to the surrounding glow tube 6 Heat conducting 6 a shock and vibration resistant storage for the heating element 15.
  • the heat conduction 26 is electrically insulating, so that the circuit is closed via the tip 18.
  • the heat conducting means 26 may also be designed to be electrically conductive, if a suitable, for example made of glass insulating layer is provided, which is provided for example on the heating element 15.
  • a fuel injection valve 28 is also arranged, which is shown schematically in FIG.
  • the injection range may be limited by a conical surface, which is indicated in FIG. 1 by the line 29 shown in broken lines.
  • the radiator 2 of the glow plug 1 can partially protrude into the injection region, as shown schematically in FIG. 1.
  • wetting of the glow tube 6 with unburned fuel occurs, so that, supported by the subsequent combustion, chemical and thermal stresses occur.
  • the ceramic heating element 15 allows operation of the glow plug 1 even at very high temperatures, wherein there is effective protection for the ceramic material of the heating element 15 due to the metallic glow tube 6.
  • FIG. 2 shows the section of a glow plug 1 according to a second exemplary embodiment, designated by II in FIG. 1, in a schematic sectional view.
  • the end face 20 is slightly spaced from the inner surface 21 in the tip region 22.
  • the region between the end face 20 and the tip region 22 is also filled with the heat-conducting heat conducting means 26. Shocks that occur in the region of the tip 18 are therefore also damped by the heat conducting means 26, so that the mechanical load of the heating element 15 is further reduced.
  • a guide element 35 in particular a guide wire 35, partially embedded. The guidewire 35 protrudes out of the end face 20 of the heating element 15 and is guided to the tip portion 22 of the glow tube 6 and connected to the tip 18 in the tip region 22 by means of a solder connection 36, by welding or the like.
  • the ceramic heating element 15 is therefore electrically connected to the tip 18 at the chamber-side end 17 by means of the guide element 35.
  • the metallic glow tube 6 may for example consist of an alloy comprising nickel, chromium and iron. As a result, an advantageous protection with respect to mechanical and thermal loads for the ceramic heating element 15 is ensured.
  • the glow tube 6 also have a small cross section, in particular small diameter. The diameter may be 4.0 mm or smaller, for example.
  • Fig. 3 shows the designated in Fig. 1 with II section of a glow plug 1 according to a third embodiment in a schematic sectional view.
  • the end face 20 according to the second embodiment shown in Fig. 2 also spaced from the inner surface 21 in the tip region 22.
  • the gap 25 is filled to the chamber-side end 17 with a guide means 37.
  • the guide means 37 is arranged around a part of the conical portion 19 of the heating element 15 and in the region of the end face 20.
  • the conducting means 37 is electrically conductive and ensures an electrical connection between the tip 18 and the ceramic heating element 15.
  • the ceramic heating element 15 may be provided, for example, in the conical section 19 with a coating to the contact resistance between the ceramic heating element 15 and the guide means 37 to reduce. Accordingly, the inner surface 21, in particular in the tip region 22, be provided with a suitable coating.
  • the guide means 37 may be formed of a plurality of mutually movable particles in order to allow a certain mobility of the heating element 15 in the region of the conical portion 19. As a result, mechanical effects acting on the glow tube 6 can be advantageously damped.
  • the guide means 37 may comprise a press pack of a metal or cermet powder and a panat packing.
  • the conducting means 37 and / or the heat conducting means 26 may also consist of a liquid.
  • the heat conducting means 26 may be made of a high-temperature resistant synthetic resin, in particular, a casting resin which cures after processing. If the heat conduction means 26 is formed rigid, the sealing element 27 may also be omitted. The invention is not limited to the described embodiments.

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Abstract

Eine Glühstiftkerze (1) dient zur Anordnung in einer Kammer (3) einer Brennkraftmaschine. Die Glühstiftkerze (1) umfasst einen Heizkörper (2), der ein mit einem Gehäuse (4) verbundenes Glührohr (6) aufweist. Außerdem weist der Heizkörper (2) ein keramisches Heizelement (15) auf, das innerhalb des Glührohres (6) angeordnet ist und das zum Aufheizen des Glührohres (6) dient. Das Glührohr (6) gewährleistet einen thermischen und mechanischen Schutz für das keramische Heizelement (15).

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Glühstiftkerze zur Anordnung in einer Kammer einer Brennkraftmaschine. Speziell betrifft die Erfindung eine Glühstiftkerze zur Anordnung in einer Vor-, Wirbel- oder Brennkammer einer luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschine .
Aus der DE 196 30 208 Al ist eine Glühstiftkerze mit einem Gehäuse und einem mit dem Gehäuse verbundenen Glührohr bekannt. Dabei ist innerhalb des Glührohrs eine Drahtwendelanordnung vorgesehen, die als Heizelement dient. Die Drahtwendelanordnung ist dabei in einem Isolierstoff angeordnet .
Die aus der DE 196 30 208 Al bekannte Glühstiftkerze hat den Nachteil, dass die Heizwendelanordnung einer erheblichen thermischen Belastung ausgesetzt ist, was die Lebensdauer der Glühstiftkerze begrenzt. Ferner wird die Aufheizgeschwindigkeit und die maximal erreichbare Glühtemperatur durch die begrenzte thermische Belastbarkeit der Drahtwendelanordnung begrenzt. Außerdem kann es auf Grund mechanischer Erschütterungen zu einem Bruch der Drahtwendelanordnung kommen. Die bekannte Glühstiftkerze weist daher eine begrenzte mechanische Widerstandsfähigkeit auf.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Glühstiftkerze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die thermische und die mechanische Belastbarkeit der Glühstiftkerze verbessert sind. Dabei ermöglicht das keramische Heizelement eine hohe Aufheizgeschwindigkeit und eine hohe Betriebstemperatur der Glühstiftkerze. Die Kombination des keramischen Heizelements mit dem umgebenden Glührohr gewährleistet eine hohe mechanische Belastbarkeit. Ferner eignet sich die erfindungsgemäße Glühstiftkerze besonders zur Anordnung in einer Brennkammer einer Brennkraftmaschine. Insbesondere bei kleinvolumigen Brennkammern kann eine Anordnung der Glühstiftkerze in der Nähe eines Einspritzventils erforderlich oder von Vorteil sein. Allerdings kann dadurch zumindest bei gewissen Betriebspunkten eine Benetzung der Glühstiftkerze mit unverbranntem Brennstoff auftreten. Gegebenenfalls kann die Glühstiftkerze auch direkt von dem eingespritzten Brennstoffstrahl getroffen werden. Das Glührohr der erfindungsgemäßen Glühstiftkerze gewährleistet einen Schutz für das keramische Heizelement, so dass eine Beschädigung des Heizelementes verhindert ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Glühstiftkerze möglich. In vorteilhafter Weise ist das Heizelement als stabförmiges Heizelement ausgebildet, wobei sich das Heizelement zumindest durch einen Teil eines Innenraums des Glührohrs erstreckt. Dabei ist eine einfache Formgebung für das keramische Heizelement möglich. Speziell der Glühkörper wird vorzugsweise ohne scharfkantige Übergänge, die riss- oder bruchanfällig sind, hergestellt. Die Herstellung kann durch Extrudieren oder Transfermolding erfolgen, wobei eine Nachbehandlung durch Schleifen oder dergleichen möglich ist. Das Heizelement kann auch aus mehreren stabförmigen, insbesondere zylindrischen, Elementen bestehen, die parallel zueinander angeordnet sind. Das Heizelement kann beispielsweise aus MoSi2/Polysiloxan hergestellt sein.
In vorteilhafter Weise ist ein zwischen dem Heizelement und einer Innenwand des Glührohres ausgebildeter Zwischenraum mit einem wärmeleitenden Wärmeleitmittel aufgefüllt. Das Wärmeleitmittel ist vorzugsweise elektrisch isolierend und kann durch eine Pulverpackung, beispielsweise aus Magnesiumoxidpulver, gebildet sein. Durch die Einbettung des Heizelementes in eine Pulverpackung oder dergleichen wird eine stoß- und schlagfeste Lagerung des Heizelementes ermöglicht, wodurch die mechanische Widerstandsfähigkeit der Glühstiftkerze verbessert wird. Speziell können dadurch Heizelemente eingesetzt werden, die einer hohen Temperaturbelastung standhalten, aus einem kostengünstigen Material bestehen und/oder mit einem kostengünstigen Herstellungsverfahren hergestellt worden sind, aber gegebenenfalls eine geringe Biegefestigkeit, Thermoschockgüte und dergleichen aufweisen. Durch das Wärmeleitmittel kann auch ein gleichmäßiger Wärmetransport an das Heizelement gewährleistet werden, wodurch die Nachteile bestimmter Materialien für das Heizelement überwunden werden können. Vorteilhaft ist es, dass das Heizelement zumindest mittelbar mit einer an einer Spitze des Glührohres ausgebildeten Innenfläche des Glührohres mit dem Glührohr verbunden ist. Das Heizelement kann dadurch einmal am kammerseitigen Ende und einmal am kammerfernen Ende kontaktiert werden, wodurch ein einfacher Aufbau des Heizelementes möglich ist. Das Gehäuse der Glühstiftkerze ist vorzugsweise auf Masse (0 V) gelegt, so dass der durch das Heizelement fließende Strom über das mit dem Gehäuse verbundene Glührohr abfließen kann.
Ferner ist es vorteilhaft, dass ein Leitelement vorgesehen ist, welches einerseits in das keramische Heizelement eingebettet ist und welches andererseits mit der Innenfläche an der Spitze des Glührohres verbunden ist. Das Leitelement, das durch einen Leitdraht oder eine Leitschicht gebildet sein kann, kann im Bereich der Innenfläche mit der Spitze des Glührohres verlötet, verschweißt oder auf ähnliche Weise verbunden sein. Dadurch ist eine kostengünstige Lösung zur Verbindung des Heizelementes mit der Spitze des Glührohres gegeben.
Vorteilhaft ist es auch, dass in einem zwischen dem Heizelement und einer Innenwand des Glührohres ausgebildeten Zwischenraum im Bereich der Spitze des Glührohres ein elektrisch leitendes Leitmittel vorgesehen ist. Das Leitmittel kann zusätzlich oder alternativ zu dem Leitelement einen elektrischen Kontakt mit der Spitze des Glührohres schaffen. Dabei kann das Leitmittel auch eine bewegbare elektrische Verbindung zwischen dem Heizelement und der Spitze schaffen, zum Beispiel indem das Leitmittel aus einem leitenden Pulver oder einer gemahlenen, elektrisch leitenden Keramik besteht. Dadurch wird auch nach Erschütterungen und dergleichen ein zuverlässiger elektrischer Kontakt gewährleistet. Ferner kann dadurch, dass das Heizelement auch im Bereich der Spitze bewegbar angeordnet ist, eine Beschädigung des Heizelementes bei einer Erschütterung oder dergleichen verhindert werden.
Zeichnung
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Glühstiftkerze in einer axialen Schnittdarstellung;
Fig. 2 den in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt einer Glühstiftkerze gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
Fig. 3 den in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt einer Glühstiftkerze gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Glühstiftkerze 1 in einer axialen, schematischen Schnittdarstellung. Die Glühstiftkerze 1 kann insbesondere als Glühstiftkerze 1 für eine luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschine ausgestaltet sein. Ein Heizkörper 2 der Glühstiftkerze 1 ragt bei Vor- und Wirbelkammermotoren in die Kammer der Brennkraftmaschine und bei Motoren mit Direkteinspritzung in eine Brennkammer des Motors. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Anordnung in einer Brennkammer 3 des Motors dargestellt. Die erfindungsgemäße Glühstiftkerze 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle .
Die Glühstiftkerze 1 weist ein metallisches Gehäuse 4 auf. Das Gehäuse 4 weist eine konzentrische Durchgangsbohrung 5 auf, wobei der Heizkörper 2 teilweise innerhalb des Gehäuses 4 angeordnet ist und von dem Gehäuse 4 gehalten wird. Der Heizkörper 2 der Glühstiftkerze 1 weist ein Glührohr 6 auf, das im Bereich einer kammerseitigen Öffnung 7 des Gehäuses 4 beispielsweise durch eine Schweißverbindung mit dem Gehäuse 4 verbunden ist. Das Gehäuse 4 weist ein Außengewinde 8 auf, mittels dem die Glühstiftkerze 1 in eine Bohrung der Brennkraftmaschine einschraubbar ist. Dadurch ist das Gehäuse 4 gewöhnlich mit Masse (0 V) verbunden, so dass auch das elektrisch mit dem Gehäuse 4 verbundene Glührohr 6 auf Masse liegt .
Die Glühstiftkerze 1 weist ferner einen Anschlussbolzen 10 auf, der weitgehend innerhalb der Durchgangsbohrung 5 angeordnet ist. Im Bereich eines kammerfernen Endes 11 der Glühstiftkerze 1 ist der Anschlussbolzen 10 in eine Anschlussvorrichtung 12 eingeschraubt, die zum Anschließen einer elektrischen Zuleitung an die Glühstiftkerze 1 dient, um eine Betriebsspannung an die Glühstiftkerze 1 anzulegen. Der Anschlussbolzen 10 und die Anschlussvorrichtung 12 sind über ein elektrisch isolierendes Dichtelement 13 gegenüber dem Gehäuse 4 elektrisch isoliert, wobei das Dichtelement 13 den durch die Durchgangsbohrung 5 gegebenen Innenraum 5 des Gehäuses 4 zusätzlich von dem kammerfernen Ende 11 her abdichtet. Die Abdichtung an der kammerseitigen Öffnung 7 ist über die Schweißnaht gegeben. Das Glührohr 6 kann auch in das Gehäuse 4 eingepresst sein. Die Schweißnaht kann dann auch entfallen.
Der Heizkörper 2 der Glühstiftkerze 1 weist ein keramisches Heizelement 15 auf, das innerhalb des mit dem Gehäuse 4 verbundenen Glührohrs 6 angeordnet ist. An einem kammerfernen Ende 16 des keramischen Heizelements 15 des Heizkörpers 2 weist das keramische Heizelement 15 einen verringerten Querschnitt, insbesondere einen verringerten Durchmesser, auf, um das keramische Heizelement 15 zum elektrischen Verbinden mit dem Anschlussbolzen 10 in eine Bohrung des Anschlussbolzens 10 einzubringen. Hierbei kann das keramische Heizelement 15 an seinem kammerfernen Ende 16 auch mit einer geeigneten Beschichtung versehen sein. Die Verbindung zwischen dem Anschlussbolzen 10 und dem keramischen Heizelement 15 kann jedoch auch mittels eines Drahts, einer Feder, durch Anlöten oder mittels einer druckunempfindlichen, etwas verformbaren Kontaktpille, die beispielsweise aus Graphit besteht, erfolgen. Das keramische Heizelement 15 kann an seinem kammerfernen Ende 16 auch in die Bohrung des Anschlussbolzens 10 eingepresst sein.
Der Heizkörper 2 weist an seinem kammerseitigen Ende 17 eine Spitze 18 auf. Zur Spitze 18 hin verengt sich das Glührohr 6 konisch und ist an der Spitze 18 abgerundet ausgestaltet. Im Bereich der Spitze 18 weist das keramische Heizelement 15 einen konischen Abschnitt 19 auf, wobei der konische Abschnitt 19 an einer Stirnfläche 20 des Heizelementes 15 endet. Das Glührohr 6 kann aber auch anders ausgestaltet sein, insbesondere ohne einen konischen Abschnitt. Das Glührohr 6 weist eine Innenfläche 21 auf. Die Stirnfläche 20 des Heizelementes 15 liegt an einem Spitzenbereich 22 der Innenfläche 21 an, wobei der Spitzenbereich 22 an der Innenseite der Spitze 18 ausgebildet ist. Zur Verbesserung der elektrisch leitenden Verbindung im Übergangsbereich von der Stirnfläche 20 auf den Spitzenbereich 22 der Innenfläche 21 kann eine zusätzliche Beschichtung der Stirnfläche 20 und/oder der Innenfläche 21 im Spitzenbereich 22 vorgesehen sein. Die Kontaktierung kann durch eine Tampoprint- Kontaktierung oder eine Aktivlot-Kontaktierung verbessert werden oder zum Beispiel durch einen angeschweißten Draht ausgebildet sein. Durch die elektrische Verbindung wird das keramische Heizelement 15 am kammerseitigen Ende 17 mit der Spitze 18 elektrisch verbunden, so dass ein Abfluss des Stromes über das Glührohr 6 und das Gehäuse 4 der Glühstiftkerze 1 gewährleistet ist. Dabei kann das keramische Heizelement 15 in axialer Richtung auch etwas vorgespannt sein oder mit einer Spannkraft beaufschlagt werden. Hierfür eignet sich insbesondere eine federnde Lagerung des Heizelementes 15 an dem Anschlussbolzen 10, beispielsweise durch eine Kontaktpille oder eine Feder.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen der Innenfläche 21 des Glührohres 6 und dem keramischen Heizelement 15 ein Zwischenraum 25 ausgebildet, der sich von dem Anschlussbolzen 10 bis zur Spitze 18 erstreckt. Der Zwischenraum 25 ist mit einem Wärmeleitmittel 26 gefüllt, wobei das Wärmeleitmittel 26 aus einem Magnesiumoxidpulver besteht. Ferner ist der Zwischenraum 25 zum kammerfernen Ende 11 hin mittels eines Dichtelementes 27 verschlossen, wobei das Dichtelement 27 zwischen dem Anschlussbolzen 10 und der Innenfläche 21 des Glührohres 6 vorgesehen ist.
Das Wärmeleitmittel 26 leitet die beim Betrieb der Glühstiftkerze 1 von dem keramischen Heizelement 15 erzeugte Wärme an das umgebende Glührohr 6. Außerdem gewährleistet das Wärmeleitmittel 6 eine stoß- und erschütterungsfeste Lagerung für das Heizelement 15. Das Wärmeleitmittel 26 ist dabei elektrisch isolierend, so dass der Stromkreis über die Spitze 18 geschlossen ist. Das Wärmeleitmittel 26 kann allerdings auch elektrisch leitend ausgebildet sein, wenn eine geeignete, beispielsweise aus Glas bestehende Isolierschicht vorgesehen ist, die zum Beispiel an dem Heizelement 15 vorgesehen ist.
In dem Brennraum 3 der Brennkraftmaschine ist außerdem ein Brennstoffeinspritzventil 28 angeordnet, das in der Fig. 1 schematisch dargestellt ist. Beim Einspritzen von Brennstoff, insbesondere Dieselbrennstoff, kann der Einspritzbereich durch eine Kegelmantelfläche begrenzt sein, die in der Fig. 1 durch die unterbrochen dargestellte Linie 29 angedeutet ist. Insbesondere bei kleinvolumigen Brennkammern 3 kann der Heizkörper 2 der Glühstiftkerze 1 teilweise in den Einspritzbereich ragen, wie es in der Fig. 1 schematisch dargestellt ist. Bei einer Einspritzung von Brennstoff kommt es daher zur Benetzung des Glührohres 6 mit unverbranntem Brennstoff, so dass unterstützt durch die nachfolgende Verbrennung chemische und thermische Belastungen auftreten. Das metallische Glührohr 6 hält diesen Belastungen länger Stand. Außerdem wird durch das keramische Heizelement 15 ein Betrieb der Glühstiftkerze 1 auch mit sehr hohen Temperaturen ermöglicht, wobei ein effektiver Schutz für das keramische Material des Heizelementes 15 auf Grund des metallischen Glührohres 6 besteht.
Fig. 2 zeigt den in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt einer Glühstiftkerze 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Schnittdarstellung. Bereits beschriebene Elemente sind in allen Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, wodurch sich eine wiederholende Beschreibung erübrigt.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Stirnfläche 20 etwas von der Innenfläche 21 im Spitzenbereich 22 beabstandet. Dadurch ist auch der Bereich zwischen der Stirnfläche 20 und dem Spitzenbereich 22 mit dem wärmeleitenden Wärmeleitmittel 26 gefüllt. Erschütterungen, die im Bereich der Spitze 18 auftreten, werden daher ebenfalls durch das Wärmeleitmittel 26 gedämpft, so dass die mechanische Belastung des Heizelementes 15 weiter verringert ist. In den konischen Abschnitt 19 des keramischen Heizelementes 15 ist ein Leitelement 35, insbesondere ein Leitdraht 35, teilweise eingebettet. Der Leitdraht 35 ragt dabei aus der Stirnfläche 20 des Heizelementes 15 heraus und ist an den Spitzenbereich 22 des Glührohres 6 geführt und mit der Spitze 18 im Spitzenbereich 22 mittels einer Lötverbindung 36, durch Schweißen oder dergleichen, verbunden. Das keramische Heizelement 15 ist daher am kammerseitigen Ende 17 mittels des Leitelements 35 mit der Spitze 18 elektrisch verbunden. Das metallische Glührohr 6 kann beispielsweise aus einer Legierung bestehen, die Nickel, Chrom und Eisen umfasst. Dadurch wird ein vorteilhafter Schutz bezüglich mechanischer und thermischer Belastungen für das keramische Heizelement 15 gewährleistet. Dabei kann das Glührohr 6 auch einen kleinen Querschnitt, insbesondere kleinen Durchmesser, aufweisen. Der Durchmesser kann beispielsweise 4,0 mm oder kleiner sein.
Fig. 3 zeigt den in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt einer Glühstiftkerze 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Schnittdarstellung. Bei dem in Fig. 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel ist die Stirnfläche 20 entsprechend dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ebenfalls von der Innenfläche 21 im Spitzenbereich 22 beabstandet. Allerdings ist der Zwischenraum 25 zum kammerseitigen Ende 17 hin mit einem Leitmittel 37 gefüllt. Das Leitmittel 37 ist dabei um einen Teil des konischen Abschnitts 19 des Heizelements 15 und im Bereich der Stirnfläche 20 angeordnet. Das Leitmittel 37 ist elektrisch leitend und gewährleistet eine elektrische Verbindung zwischen der Spitze 18 und dem keramischen Heizelement 15. Dabei kann das keramische Heizelement 15 beispielsweise im konischen Abschnitt 19 mit einer Beschichtung versehen sein, um den Kontaktwiderstand zwischen dem keramischen Heizelement 15 und dem Leitmittel 37 zu verringern. Entsprechend kann auch die Innenfläche 21, insbesondere im Spitzenbereich 22, mit einer geeigneten Beschichtung versehen sein. Das Leitmittel 37 kann aus einer Vielzahl gegeneinander bewegbarer Partikel gebildet sein, um eine gewisse Bewegbarkeit des Heizelements 15 auch im Bereich des konischen Abschnitts 19 zu ermöglichen. Dadurch können auf das Glührohr 6 einwirkende mechanische Einwirkungen vorteilhaft gedämpft werden. Das Leitmittel 37 kann eine Presspackung aus einem Metall- oder Zermetpulver sowie eine Panatpackung aufweisen.
Das Leitmittel 37 und/oder das Wärmeleitmittel 26 können auch aus einer Flüssigkeit bestehen. Außerdem kann das Wärmeleitmittel 26 aus einem hochtemperaturbeständigen Kunstharz, insbesondere einem Gießharz, das nach der Verarbeitung aushärtet, bestehen. Sofern das Wärmeleitmittel 26 formfest ausgebildet ist, kann das Dichtelement 27 auch entfallen. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims

R . 311229ROBERT BOSCH GMBH, 70442 StuttgartAnsprüche
1. Glühstiftkerze (1) zur Anordnung in einer Kammer (3) einer Brennkraftmaschine mit einem Heizkörper (2), wobei der Heizkörper (2) ein mit einem Gehäuse (4) der Glühstiftkerze
(1) verbundenes Glührohr (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (2) ein keramisches Heizelement (15) aufweist, das innerhalb des Glührohres (6) angeordnet ist, und dass das Heizelement (15) zum Aufheizen des Glührohres (6) dient.
2. Glühstiftkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (15) als stabförmiges Heizelement (15) ausgebildet ist.
3. Glühstiftkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen dem Heizelement (15) und einer Innenfläche (21) des Glührohres (6) ausgebildeter Zwischenraum (25) zumindest teilweise mit einem wärmeleitenden Wärmeleitmittel (26) aufgefüllt ist.
4. Glühstiftkerze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitmittel (26) als elektrisch isolierendes Wärmeleitmittel (26) ausgebildet ist.
5. Glühstiftkerze nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitmittel (26) durch eine Pulverpackung gebildet ist.
6. Glühstiftkerze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitmittel (26) aus einem Magnesiumoxidpulver ausgebildet ist.
7. Glühstiftkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (16) zumindest mittelbar mit einer an einer Spitze (18) des Glührohres (6) ausgebildeten Innenfläche (21) des Glührohres (6) mit dem Glührohr (6) verbunden ist.
8. Glühstiftkerze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leitelement (35) vorgesehen ist, das einerseits in das keramische Heizelement (15) eingebettet ist und das andererseits mit der Innenfläche (21) an der Spitze (18) des Glührohres (6) verbunden ist.
9. Glühstiftkerze nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zwischen dem Heizelement (15) und einer Innenfläche (21) des Glührohres (6) ausgebildeten Zwischenraum (25) im Bereich der Spitze (18) des Glührohres (6) ein elektrisch leitendes Leitmittel (37) vorgesehen ist.
10. Glühstiftkerze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (2) im Bereich der Spitze (18) in das Leitmittel (37) eingebettet ist.
11. Glühstiftkerze nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitmittel (37) eine Vielzahl gegeneinander bewegbarer Partikel aufweist.
12. Glühstiftkerze nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitmittel (37) als elektrisch leitendes Leitpulver ausgebildet ist.
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