CN107002998A

CN107002998A - 预热塞

Info

Publication number: CN107002998A
Application number: CN201580068192.2A
Authority: CN
Inventors: B.塞龙尼古拉特
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2015-11-11
Publication date: 2017-08-01
Also published as: DE102014225908A1; EP3234466A1; WO2016096257A1

Abstract

本发明涉及一种用于自点火的内燃机的预热塞（10）以及一种用于制造预热塞（10）的方法。所述预热塞（10）具有壳体（20）和至少部分地布置在所述壳体（20）中的连接触头（22）。此外，所述预热塞（10）具有至少间接地与所述壳体（20）相连接的预热管（30），其中，所述预热管（30）在背向所述壳体（20）的端部（31）处闭合并且用绝缘粉末（39）来充填。在所述预热管（30）中布置了加热螺旋线（32），所述加热螺旋线能够与所述连接触头（22）相连接。所述加热螺旋线（32）的内直径（33）至少部分地构造了空腔（34），其中，在所述空腔（34）中置入了电绝缘的粉末（36、39）的粉末压制品（35）。

Description

预热塞

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的用于自点火的内燃机的预热塞以及一种根据权利要求10的用于制造预热塞的方法。

背景技术

在自点火的内燃机中，预热塞被设置用于加热所述内燃机的各个燃烧室到下述程度:使得被喷射到所述燃烧室内的燃料在向上运动的活塞的压缩下可靠地点燃。在此，所述预热塞受到燃烧室中突然的加热和相应的压力波。此外，所述预热塞受到所述内燃机的持续运行中的振动。在此，必须在所有运行状态下保证：所述预热塞的加热螺旋部除了规定的接触区域之外与壳体电绝缘，以便避免所述预热塞在没有规定的位置处的电短路或者加热。此外，必须保证:在连接触头与加热螺旋部之间的电连接稳定并且持久地保持但是足够有柔性，以便不会被所描述的振动和压力波破坏。

为此，所述加热螺旋部在预热管的区域中通过下述方式来固定:将绝缘粉末填入并且压缩到所述预热管中，所述绝缘粉末一方面固定所述加热螺旋部的位置，另一方面在加热螺旋部与壳体之间产生可靠的电绝缘。由EP 1 471 307已知一种预热塞，在所述预热塞中，陶瓷的芯置入到由所述加热螺旋部形成的空腔中，所述陶瓷的芯电绝缘并且有导热性，所述导热性比所述绝缘粉末的导热性更低，所述绝缘粉末填入到加热螺旋部与预热管壁之间的间隙中。这个解决方案虽然提高了预热塞的功率收益，因为更少的热量在内部流失，但是，所述硬的陶瓷的芯在压力波和振动的缓冲方面具有缺点。

此外，由现有技术已知预热塞，在所述预热塞中，单个螺旋线结合了加热螺旋线和调节螺旋线的特性。在这样的预热塞的已知的结构中，所述加热螺旋线和调节螺旋线与金属的预热管相连接，然后用导热的并且电绝缘的粉末来填充、密封并且通过所谓的旋转锻造方法（Rundknetverfahren）来压缩到一定程度。首先，所述旋转锻造实现用于压缩在加热体内部的粉末，以便确保从加热螺旋线到预热管的外表面的良好的导热。

发明内容

因此，本发明的任务在于提供一种预热塞，所述预热塞的特征在于简单的制造并且克服了由现有技术已知的缺陷。

与此相对，具有独立权利要求1的特征的根据本发明的预热塞具有以下优点：所述加热螺旋线的内腔至少部分地构造了空腔，其中，电绝缘的粉末的粉末压制品置入到所述空腔中。相对于现有技术，所述粉末压制品具有以下优点：所述加热螺旋线之间的空腔中的粉末不必附加地通过时间长并且成本高的方法来压缩，此外，在所述压缩中存在下述危险:所述加热螺旋线的导线在所述粉末压缩期间变形或者甚至损坏。在为所述加热螺旋线置入延展性强的材料时，由现有技术已知的预热塞的导线直径可能增加，并且原本圆形的导线可能后来变成椭圆形。作为导线变形的后果，已知的是所述加热螺旋线的短路的线圈，在预热管与加热螺旋线之间的短路以及所述预热螺旋线的导线的电阻的不期望的下降。这通过所述提出的结构设计来避免。此外，所述粉末压制品相对于固定的陶瓷体明显更有柔性，并且不得已时能够通过所述加热螺旋线的导线再分成粉末。因此，所述加热螺旋线的变形明显降低，并且所述预热塞的使用寿命显著改善。

通过在从属权利要求中列举的措施，在独立权利要求中给出的预热塞的有利的改进方案和改良方案是可行的。

有利的改进方案在于，所述加热螺旋线之间的空腔和所述粉末压制品构造为圆柱体。虽然其他形状、尤其是所述粉末压制品的六边形的、八边形的或者椭圆形的轮廓也是可行的，但是圆柱体的形状以及所述加热螺旋线的导线的圆柱体的绕组可以特别简单地制造。

另一个有利的改进方案在于，所述粉末压制品具有外轮廓、尤其是外直径，所述外轮廓小于或者等于所述加热螺旋线的内轮廓。所述粉末压制品应该易于置入到所述加热螺旋线之间的空腔中，并且在置入时不引起所述加热螺旋线的变形或者损坏。因为间隙配合或者过渡配合是有利的，对于所述配合来说两个部分一样大，因为由此能够实现所述粉末压制品的简单并且尽量不受力的置入。

另一个有利的改进方案在于，所述粉末压制品具有与通过所述加热螺旋线形成的空腔相同的长度。因此，所述加热螺旋线在所述空腔的整个长度范围内得到支撑和固定，从而所述加热螺旋部通过所述粉末压制品在其柔性方面得到降低，并且在所述绝缘粉末的填入和压缩时遭受更小的变形。

作为替代方案规定，所述粉末压制品构造为多部分并且在此包括多个的粉末片。这种粉末片能够代替单部分的粉末压制品来置入到所述空腔中。作为替代方案，也能够在两个粉末片之间布置薄的绝缘体，所述绝缘体提高了所述粉末压制品之间的稳定性或者构造为用于各个粉末片的导引部（Führung）。此外，多个粉末片具有以下优点:所述粉末片从某个长度开始能够更容易地制造，因为用于单部分的粉末压制品的压制所需的力随着粉末压制品的长度而升高。

此外，有利地规定，所述粉末压制品和所述绝缘粉末由相同的基本材料构成。当所述粉末压制品和所述绝缘粉末由相同的基本材料构成时，那么在生产过程中排除了混淆材料的危险。此外，这样的解决方案引起持久相同的导热性和导电性，即使所述粉末压制品在所述预热塞的寿命期间被损坏并且与所述绝缘粉末混合。

此外，有利地规定，所述粉末压制品具有比所述绝缘粉末更低的导热性。因此，促进了由所述加热螺旋线到预热管的热传输，这引起所述预热塞的更快速的加热和总计更低的电流消耗。

在此特别有利的是，所述粉末压制品和所述绝缘粉末由不同的基本材料构成。通过具有不同的导热性力的不同的原材料能够简单地实现一种预热塞，在所述预热塞中，促进了由所述加热螺旋线到预热管的热传输。

作为替代方案或者补充方案，有利地规定，所述粉末压制品和所述绝缘粉末在基本材料上具有不同的颗粒尺寸。在此特别优选的是，所述粉末压制品由比所述绝缘粉末颗粒更粗的基本材料构成。

另一个有利的改进方案在于，所述加热螺旋线在其朝向所述预热管的闭合的端部的端部处具有减小的直径，从而所述粉末压制品的端面能够以下述方式放在所述这减小的直径上:使得所述减小的直径是用于所述粉末压制品的轴向的止挡部。作为替代方案，所述粉末压制品也能够通过所述减小的直径夹压在围面处，但是，轴向的止挡部更加保护材料。

附图说明

本发明借助于在附图中示出的实施例在以下说明中得到进一步阐述。在此，相同的构件或者具有相同功能的构件用相同的附图标记来表征。其中:

图1示出了根据现有技术的预热塞的结构；

图1a示出了根据现有技术的具有单螺旋线的预热塞的燃烧室侧的区段的结构；并且

图2示出了根据本发明的、用于置入到由加热螺旋线形成的空腔中的粉末压制品。

具体实施方式

图1示出了根据现有技术的预热塞10。所述预热塞10具有壳体20，在所述壳体中布置了连接触头22。所述预热塞10具有预热管30。在所述预热管30中布置了调节螺旋线3和与所述调节螺旋线3相连接的加热螺旋线32。作为替代方案，所述加热螺旋线32和所述调节螺旋线3也能够构造为单个螺旋线、所谓的单螺旋线。

所述加热螺旋线32与所述预热管30的闭合的端部31相连接，其中所述闭合的端部31背向所述壳体20。将绝缘粉末39填入到所述预热管30中，所述绝缘粉末电绝缘但是导热。在所述预热管30的朝向所述壳体20的端部与所述连接触头22之间布置了加热体密封部6，所述加热体密封部在连接螺栓22与所述预热管30之间形成了电绝缘。在此，所述连接螺栓22构造为正极触头，而与所述壳体20导电地连接的预热管30构造为所述预热塞10的负极触头。为了所述预热塞10的电接触，在所述壳体的背向所述预热管30的端部处在壳体20与连接触头22之间设置了壳体密封部8和绝缘盘9，还设置了圆插头5，通过所述圆插头能够电操控所述连接触头22。在此，所述绝缘盘9是圆插头5与壳体20之间的电绝缘部。

在图1a中示出了同样由现有技术已知的、具有所谓的单螺旋线132的预热塞10的燃烧室侧的区段。在此，所述单螺旋线132在功能上将所述加热螺旋线32和所述调节螺旋线3的任务结合在单个构件中。所述单螺旋线132在其朝向所述预热管30的闭合的端部31的端部区段处与所述预热管30相连接，并且关于其背向所述闭合的端部31的端部区域处与所述连接触头22相连接。在下述实施方案和权利要求中，应该如此理解所述加热螺旋线32的概念:在具有单螺旋线132的预热塞中，该单螺旋线同样落入所述概念加热螺旋线32的范围内。

在根据本发明的预热塞10的制造中，如在图2中所示出的那样，首先由导热的但是电绝缘的材料来制造粉末压制品35。将所述粉末压制品35置入到由所述加热螺旋线32和如有必要由所述调节螺旋线3形成的空腔34中。在此，所述粉末压制品35的长度43和外直径42大约对应于所述空腔34的长度或者内直径33。在此，所述加热螺旋线32的内轮廓37形成了所述空腔34的边界。在此，所述粉末压制品35以其端面44在减小的直径处支承在朝向预热管30的闭合的端部31的端部48处，所述端部48形成了用于所述粉末压制品35的轴向的止挡部49。然后，所述预热管30用绝缘粉末39来充填并且在下一个制造步骤中被压缩。接着，所述加热螺旋线32要么直接要么借助于所述调节螺旋线3与所述连接触头22相连接。这个制造过程减少了在所述绝缘粉末39的压缩中对于所述加热螺旋线32的导线的负荷，并且由此引起下述情况：所述预热塞10具有更高的使用寿命。此外，通过所述粉末压制品35来获得所述加热螺旋线32内部的特别好的导热性，因为这个位置在绝缘粉末39的传统的压缩中不是那么容易到达，并且由于所述加热螺旋线32的导线使得压缩变得困难。

Claims

1.用于自点火的内燃机的预热塞（10），所述预热塞具有壳体（20）、至少部分地布置在所述壳体中的连接触头（22）和至少间接地与所述壳体（20）相连接的预热管（30），其中，所述预热管（30）在背向所述壳体（20）的端部（31）处闭合并且用绝缘粉末（39）来充填，并且其中，在所述预热管（30）中布置了加热螺旋线（32），所述加热螺旋线能够与所述连接触头（22）相连接，其特征在于，

所述加热螺旋线（32）的内直径（33）至少部分地构造了空腔（34），其中，电绝缘的粉末（36、39）的粉末压制品（35）置入到所述空腔（34）中。

2.按权利要求1所述的预热塞（10），其特征在于，所述空腔（34）和所述粉末压制品（35）构造为圆柱体。

3.按权利要求1或2所述的预热塞（10），其特征在于，所述粉末压制品（35）具有外轮廓（41）、尤其是外直径（42），所述外轮廓小于或者等于所述加热螺旋线（32）的内轮廓（37）。

4.按权利要求1到3中任一项所述的预热塞（10），其特征在于，所述粉末压制品（35）具有与通过所述加热螺旋线构造的空腔（34）相同的长度。

5.按权利要求1到4中任一项所述的预热塞（10），其特征在于，所述粉末压制品（35）构造为多部分并且包括多个压制的粉末片（38）。

6.按权利要求1到5中任一项所述的预热塞，其特征在于，所述粉末压制品（35）由导热的粉末构成。

7.按权利要求6所述的预热塞，其特征在于，所述导热的粉末是氧化镁（MgO）、氧化铝（Al₂O₃）、氮化硅（Si₃N₄）、碳化硅（SiC）、氮化铝（AlN）、氧化锆（ZrO₂）或者由这些材料构成的混合物。

8.按权利要求1到7中任一项所述的预热塞，其特征在于，所述粉末压制品（35）具有比所述绝缘粉末（39）更低的导热性。

9.按权利要求1到8所述的预热塞，其特征在于，所述粉末压制品（35）和所述绝缘粉末（39）由不同的基本材料构成。

10.按权利要求1到8中任一项所述的预热塞，其特征在于，所述粉末压制品（35）和所述绝缘粉末（39）由相同的基本材料构成。

11.按权利要求1到10所述的预热塞，其特征在于，所述粉末压制品（35）和所述绝缘粉末（39）在基本材料上具有不同的颗粒尺寸，尤其所述粉末压制品（35）具有比所述绝缘粉末（39）更大的平均的颗粒尺寸。

12.按权利要求1到11中任一项所述的预热塞，其特征在于，所述加热螺旋线（32）在其朝向所述预热管（20）的闭合的端部（31）的端部（48）处具有减小的直径，从而所述粉末压制品（35）的端面（44）以下述方式放在所述减小的直径上：使得所述减小的直径是用于所述粉末压制品（35）的轴向的止挡部（49）。

13.用于制造具有壳体（20）的预热塞（10）的方法，其中，将连接触头（22）至少部分地布置在所述壳体（20）中，并且其中，将具有单侧闭合的端部（31）的预热管（30）至少间接地与所述壳体（20）相连接，并且其中，将加热螺旋线（32）布置在所述预热管（30）中，其特征在于，

由绝缘粉末（36、39）来制造粉末压制品（35），在用绝缘粉末（39）充填所述预热管（30）之前并且在将所述加热螺旋线（32）与所述连接触头（22）连接之前，将所述粉末压制品置入到被所述加热螺旋线（32）的内直径（33）限制的空腔（34）中。

14.按权利要求13所述的用于制造预热塞的方法，其特征在于，在将所述粉末压制品（35）置入到所述空腔（34）中之后，将所述绝缘粉末（39）填入并且压缩到所述预热管（30）中。