DE102006061956A1 - Pencil-type glow plug for use in e.g. combustion chamber, of internal combustion engine i.e. air-compressing, self-igniting internal combustion engine, has protective layer partially overlapping temperature measuring sensor - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
- F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
- F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines
Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
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.The The invention relates to a glow plug for arrangement in a chamber of an internal combustion engine. Specifically, the invention relates a glow plug for arrangement in a vortex, vortex or combustion chamber of an air-compressing, self-igniting Internal combustion engine.
Aus
der
Die
aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Glühstiftkerze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Temperatur an der Außenfläche des stabförmigen Heizelements der Glühstiftkerze mit relativ hoher Genauigkeit messbar ist und zugleich ein zuverlässiger Schutz gegenüber äußeren Einwirkungen gewährleistet ist.The Inventive glow plug with the Features of claim 1 has the advantage that the temperature the outer surface of the rod-shaped heating element the glow plug with relatively high accuracy measurable is and at the same time a reliable protection against external Actions is guaranteed.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Glühstiftkerze möglich.By the measures listed in the dependent claims are advantageous developments of specified in claim 1 Glow plug possible.
Vorteilhaft ist es, dass der Temperaturmessfühler eine auf die Außenfläche des stabförmigen Heizelements aufgebrachte Schicht aufweist. Das Aufbringen der Schicht kann mittels eines geeigneten Beschichtungsverfahrens in Verbindung mit einer Maskiertechnik erfolgen. Beispielsweise kann ein Plasma-Sprühen, eine Sputtertechnik oder dergleichen zum Einsatz kommen.Advantageous it is that the temperature sensor one on the outside surface Having the rod-shaped heating element applied layer. The application of the layer can be carried out by means of a suitable coating method done in conjunction with a masking technique. For example may be plasma spraying, sputtering or the like be used.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die Schicht des Temperaturmessfühlers als Widerstandsschicht ausgebildet ist. Dabei kann die Schicht ein oder mehrere Platinmetalle, insbesondere Platin, aufweisen. Beispielsweise kann die Widerstandsschicht als Dünnfilm-Widerstandsschicht ausgestaltet sein, wobei eine 1 μm bis 2 μm dicke Platinschicht durch Kathodenzerstäubung auf die Außenfläche des Heizelements oder bei einem elektrisch leitenden Heizelement auf eine Isolierschicht aufgebracht wird. Die Isolierschicht kann dabei beispielsweise als keramische Trägerschicht ausgestaltet sein. Ferner kann die Widerstandsschicht in einem Messabstand schleifen- und/oder mäanderförmig ausgestaltet sein, so dass eine schleifen- und/oder mäanderförmige Leiterbahnstruktur geschaffen wird, die beispielsweise durch Laserschneiden oder Sputterätzen hergestellt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass Längenänderungen des Heizelements, die bei den auftretenden Temperaturänderungen relativ zu den Längenänderungen der Widerstandsschicht auftreten, besser ausgeglichen werden können, da die schleifen- und/oder mäanderförmige Ausgestaltung eine gewisse mechanische Entspannung ermöglicht. Dadurch werden Beschädigungen der Widerstandsschicht verhindert, so dass eine hohe Zuverlässigkeit gegeben ist. Durch die schleifen- und/oder mäanderförmige Struktur kann außerdem ein gewisser Widerstand der Widerstandsschicht vorgegeben werden.Further It is advantageous that the layer of the temperature sensor is designed as a resistance layer. The layer can or more platinum metals, in particular platinum. For example The resistance layer can be used as a thin-film resistance layer be configured, with a 1 micron to 2 microns thick Platinum layer by cathode sputtering on the outer surface of the heating element or an electrically conductive heating element is applied to an insulating layer. The insulating layer can in this case designed, for example, as a ceramic carrier layer be. Furthermore, the resistance layer can be looped at a measuring distance. and / or meander-shaped, so that a loop and / or meander-shaped conductor track structure is created, for example, by laser cutting or sputter etching can be produced. This has the advantage of length changes of the heating element, which occurs at the temperature changes relative to the changes in length of the resistance layer can be better compensated since the looping and / or meandering configuration a certain allows mechanical relaxation. This will damage The resistance layer prevents, so given a high reliability is. Due to the loop and / or meandering shape Structure can also have some resistance of the resistive layer be specified.
Es ist auch vorteilhaft, dass die Schicht zumindest einen Trimmabschnitt aufweist, in dem ein Widerstand der Schicht trimmbar ist. Dadurch kann innerhalb gewisser Grenzen ein Feinabgleich, beispielsweise durch Lasertrimmen, erfolgen. Dieser Feinabgleich kann beispielsweise nach einer Schlusstemperung des beschichteten Heizelements der Glühstiftkerze erfolgen.It It is also advantageous that the layer has at least one trim section in which a resistance of the layer is trimmable. Thereby can fine-tune within certain limits, for example done by laser trimming. This fine adjustment can be, for example after a final annealing of the coated heating element of the glow plug respectively.
Ein Widerstand der Widerstandsschicht kann beispielsweise im Bereich von etwa 100 Ohm bis etwa 200 Ohm liegen.One Resistance of the resistive layer may be, for example, in the range from about 100 ohms to about 200 ohms.
Die Widerstandsschicht kann auch als Dickschicht-Widerstandsschicht ausgestaltet sein. Dabei kann eine Metall- oder Zermet-Schicht in einer Dicke zwischen 5 mm und 15 mm gedruckt werden, wobei eine Tamponprint-Technik zum Einsatz kommen kann, die speziell bei gekrümmten Flächen vorteilhaft ist. Dabei kann auch eine Trimmung des Widerstands der Schicht nach einem Sintern oder dergleichen erfolgen.The Resistance layer can also be used as a thick-film resistive layer be designed. In this case, a metal or zermet layer in a thickness between 5 mm and 15 mm, with a Pad printing technology can be used, especially in curved Surface is advantageous. It can also be a trim the resistance of the layer after sintering or the like respectively.
Änderungen des Widerstands der Widerstandsschicht, die durch die Belastung mit einer relativ hohen Betriebstemperatur in der Größenordnung von 1000°C auftreten können, stellen eine Langzeit-Widerstandstrift dar, die mittels eines Steuer- und Auswerteelements oder dergleichen kompensiert werden kann.amendments the resistance of the resistive layer caused by the load with a relatively high operating temperature of the order of 1000 ° C may occur, provide a long-term resistance represented by means of a control and evaluation or the like can be compensated.
Vorteilhaft ist es, dass der Temperaturmessfühler ein erstes Thermoelementteil und zumindest ein zweites Thermoelementteil aufweist, die ein Thermoelement bilden, und dass die Thermoelementteile in einem Messbereich flächig aufeinander liegen. Als Thermopaar zur Messung hoher Temperaturen kann zum Beispiel eine Kombination von Platin und eine Mischung von Rhodium und Platin zum Einsatz kommen. Bei einer Ausgestaltung, in der die Thermoelementteile jeweils als Metalldraht ausgestaltet sind, können diese in eine als Trägerschicht ausgestaltete Isolierschicht eingebettet sein. Die Stirnflächen oder Stirnseiten am jeweiligen Ende der drahtförmigen Elementteile liegen dabei aneinander an, um eine Thermospannung zu erzeugen. Um eine möglichst große Kontaktfläche zu erreichen, sind diese Stirnseiten vorzugsweise angeschrägt ausgestaltet.It is advantageous that the temperature sensor has a first thermocouple part and at least a second thermocouple part, which form a thermocouple, and that the thermocouple parts lie flat on one another in a measuring range. As a thermocouple for measuring high temperatures, for example, a combination of platinum and a mixture of rhodium and platinum can be used. In one embodiment, in which the thermocouple parts are each designed as metal wire, they can be embedded in an insulating layer designed as a carrier layer. The end faces or end faces at the respective end of the wire-shaped element parts lie against one another in order to generate a thermal voltage. In order to achieve the largest possible contact surface, these end faces are preferably designed bevelled.
Vorteilhaft ist es auch, dass die Thermoelementteile als Metallschichten ausgestaltet sind, wobei sich die Metallschichten in dem Messbereich überlappen. Das heißt, in dem Messbereich ist eine Metallschicht zumindest teilweise auf die andere Metallschicht aufgebracht. Die Ausgestaltung der Metallschichten kann mittels einer Maskiertechnik erfolgen, um eine klare Begrenzung der Metallschicht zu erzielen, wobei insbesondere eine Fototechnik oder eine mechanische Abschattung zum Einsatz kommen kann.Advantageous it is also that the thermocouple parts designed as metal layers are where the metal layers overlap in the measuring range. That is, in the measuring area, a metal layer is at least partially applied to the other metal layer. The design the metal layers can be made by means of a masking technique, to achieve a clear boundary of the metal layer, in particular a photographic technique or a mechanical shading are used can.
Vorteilhaft ist es, dass die erste Metallschicht im Wesentlichen aus Nickel gebildet ist und dass die zweite Metallschicht im Wesentlichen aus Nickelchrom gebildet ist. Alternativ kann die erste Metallschicht auch im Wesentlichen aus Platin gebildet sein und die zweite Metallschicht im Wesentlichen aus Platin und Rhodium gebildet sein. Ferner können auch andere Materialkombinationen, die ein Thermoelementpaar darstellen, zur Bildung des Temperaturmessfühlers verwendet werden. Die beiden Metallschichten können direkt auf das Heizelement aufgebracht werden, sofern das Heizelement elektrisch isolierend ausgestaltet ist. Bei einer elektrisch leitenden Glührohroberfläche ist zur elektrischen Isolation zusätzlich eine elektrisch isolierende, thermisch stabile Schicht direkt auf das stabförmige Heizelement aufgebracht. Die beiden Metallschichten können nacheinander aufgebracht werden, wobei Abdeckmasken zum Einsatz kommen können. Der Thermokontakt entsteht durch Überlappung der beiden Leiterbahnen. Zum Schutz der Metallschichten, die als Leiterbahnen ausgestaltet sind, ist vorzugsweise eine Schutzschicht vorgesehen. Insbesondere kann diese Schutzschicht einen Schutz vor korrosiven Angriffen darstellen. Die Schutzschicht ist dann als Korrosionsschutzschicht ausgestaltet. Die Kontaktierung der beispielsweise als Leiterbahnen ausgestalteten Metallschichten kann innerhalb eines Gehäuses der Glühstiftkerze erfolgen. Das Aufbringen der Metallschichten kann durch Aufdampfen mittels eines PVD-Verfahrens erfolgen.Advantageous it is that the first metal layer is essentially made of nickel is formed and that the second metal layer substantially from Nickel chrome is formed. Alternatively, the first metal layer also be formed essentially of platinum and the second metal layer be formed essentially of platinum and rhodium. Further, you can also other material combinations that represent a pair of thermocouples, be used to form the temperature sensor. The two metal layers can be directly on the heating element be applied, provided that the heating element electrically insulating is designed. For an electrically conductive glow tube surface is for electrical isolation additionally an electric insulating, thermally stable layer directly on the rod-shaped Heating element applied. The two metal layers can successively can be applied, with Abdeckmasken can be used. The thermal contact is created by overlapping the two Interconnects. To protect the metal layers, which are used as interconnects are configured, a protective layer is preferably provided. In particular, this protective layer can provide protection against corrosive Represent attacks. The protective layer is then used as a corrosion protection layer designed. The contacting of example as interconnects configured metal layers can within a housing take the glow plug. The application of the metal layers can be done by vapor deposition using a PVD method.
Die Thermoelementteile des Temperaturmessfühlers, die als Metallschichten, als Metalldrähte oder dergleichen ausgebildet sein können, können eine gewisse Dicke aufweisen, wobei vorzugsweise eine Einbettung in die Schutzschicht erfolgt, um auch einen mechanischen Schutz zu gewährleisten.The Thermocouple parts of the temperature sensor used as metal layers, may be formed as metal wires or the like, may have a certain thickness, preferably one Embedding in the protective layer takes place, to include a mechanical To ensure protection.
Die Schutzschicht weist vorzugsweise ein Korund, das heißt Al2O3, oder ein Mullit, beispielsweise 3Al2O3·2SiO2 oder 2Al2O3·SiO2 auf. Die Schutzschicht kann als Doppel- oder Mehrfachschicht ausgestaltet sein und eine niedrigporöse Unterschicht und eine Oberschicht aufweisen, wobei eine mittlere Dicke der Oberschicht vorzugsweise größer ist als eine mittlere Dicke der Unterschicht. Die dünne und niedrigporöse Unterschicht kann beispielsweise aus feinteiligem Al2O3 aufgedruckt sein, während die Oberschicht im Plasma-Beschichtungsverfahren aus Al2O3 über die Unterschicht gesprüht ist, um eine zuverlässige Barriere gegen die Umgebungsatmosphäre zu bilden. Eine solche Doppelschicht dient zum einen zum Schutz des Temperaturmessfühlers und kann zum anderen auch zum Schutz des Heizelements der Glühstiftkerze dienen. Dadurch ist ein zuverlässiger Schutz gegenüber aggressiven Medien aus dem Brennraum gebildet.The protective layer preferably has a corundum, that is, Al 2 O 3, or mullite, for example, 3Al 2 O 3 · 2SiO 2 or 2Al 2 O 3 · SiO 2. The protective layer may be configured as a double or multiple layer and have a low-porous lower layer and an upper layer, wherein an average thickness of the upper layer is preferably greater than an average thickness of the lower layer. For example, the thin and low porous underlayer may be printed from finely divided Al 2 O 3 while the top layer is sprayed over the underlayer in the plasma coating process of Al 2 O 3 to form a reliable barrier to the ambient atmosphere. Such a double layer serves on the one hand to protect the temperature sensor and on the other hand can also serve to protect the heating element of the glow plug. This provides reliable protection against aggressive media from the combustion chamber.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:preferred Embodiments of the invention are in the following Description with reference to the accompanying drawings, in which corresponding elements with matching reference numerals are provided, explained in more detail. It shows:
Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention
Die
Glühstiftkerze
Das
stabförmige Heizelement
Der
Temperaturmessfühler
Das
erste Thermoelementteil
Das
Aufbringen der in der
Über
die Metallschichten
Das
stabförmige Heizelement
Das
Gehäuse
Die
Metallschichten
Ferner
ist eine Glühstromleitung
Außerdem
ist innerhalb des Gehäuses
Das
zweite Thermoelementteil
Auf
die Außenfläche
Bei
dem in
Alternativ
zu der oben beschriebenen Ausbildung der Widerstandsschicht
Bei
einem metallischen Glührohr
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.The Invention is not limited to the described embodiments limited.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 9112242 U1 [0002, 0003] - DE 9112242 U1 [0002, 0003]
Claims (17)
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DE200610061956 DE102006061956A1 (en) | 2006-12-29 | 2006-12-29 | Pencil-type glow plug for use in e.g. combustion chamber, of internal combustion engine i.e. air-compressing, self-igniting internal combustion engine, has protective layer partially overlapping temperature measuring sensor |
Applications Claiming Priority (1)
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DE200610061956 DE102006061956A1 (en) | 2006-12-29 | 2006-12-29 | Pencil-type glow plug for use in e.g. combustion chamber, of internal combustion engine i.e. air-compressing, self-igniting internal combustion engine, has protective layer partially overlapping temperature measuring sensor |
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Publication Number | Publication Date |
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DE102006061956A1 true DE102006061956A1 (en) | 2008-07-03 |
Family
ID=39465731
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DE200610061956 Ceased DE102006061956A1 (en) | 2006-12-29 | 2006-12-29 | Pencil-type glow plug for use in e.g. combustion chamber, of internal combustion engine i.e. air-compressing, self-igniting internal combustion engine, has protective layer partially overlapping temperature measuring sensor |
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Citations (1)
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---|---|---|---|---|
DE9112242U1 (en) | 1991-10-01 | 1991-11-28 | Beru Ruprecht Gmbh & Co Kg, 7140 Ludwigsburg, De |
-
2006
- 2006-12-29 DE DE200610061956 patent/DE102006061956A1/en not_active Ceased
Patent Citations (1)
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DE9112242U1 (en) | 1991-10-01 | 1991-11-28 | Beru Ruprecht Gmbh & Co Kg, 7140 Ludwigsburg, De |
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Legal Events
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R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20131008 |
|
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |