DE19752099C1 - Glühstiftkerze für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Glühstiftkerze zur Anordnung im Brennraum luftverdichtender Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Anspruchs 1, wie sie bereits aus der DE 28 02 625 C3 bekannt ist. Diese bekannte Glühstiftkerze weist ei­ nen Glühstift auf, in welchem ein in ein Isoliermaterial eingebettetes elektrisches Widerstandselement, das sich aus zwei in Reihe verbundenen Widerstandswendeln zusammensetzt, angeordnet ist. Die brennraumseitige Widerstandswendel die­ ses Widerstandselementes besitzt einen im wesentlichen tem­ peraturunabhängigen Widerstand und dient als Heizelement, während die brennraumferne Widerstandswendel einen hohen po­ sitiven Temperatur-Widerstandskoeffizienten aufweist und als Regelelement wirkt. Die Funktionsweise einer solchen selbst­ regelnden Glühstiftkerze ist bereits ausführlich im eingangs zitierten Stand der Technik erläutert, so daß hier darauf verzichtet werden soll. Zusammenfassend läßt sich jedoch sa­ gen, daß der Widerstand der Regelwendel bei Beginn des Heizvor­ ganges niedrig ist und so ein hoher Strom durch die Heizwen­ del fließt. Mit dem Erwärmen der Glühstiftkerze steigt der Widerstand der Regelwendel und die Heizleistung der Heizwen­ del nimmt ab. Damit ist die Glühstiftkerze vor Überhitzung geschützt.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, die Aufheizzeit bis zum Erreichen der Startparameter zu verringern. Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Glühstiftkerze durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch Verkürzung des Regelwendelanteils wird der Widerstand der Regelwendel verkleinert. Durch Verkürzung des Regelwendelanteils wird der Widerstand der Regelwendel verkleinert, so daß er im Bereich von etwa 100 bis 150 mΩ beiRaumtemperatur liegt,s und somit die Aufheizzeit bis zum Erreichen der Starttemperatur verringert. Letztendlich hat die erfindungsgemäße Glühstiftkerze weiterhin die be­ kannte Selbstschutzfunktion durch die Regelwirkung mit gleichzeitig deutlich verringerter Aufheizzeit. Das Takten des Stromes durch das Widerstandselement nach Erreichen der Starttemperatur hat den Vorteil, daß die zulässige Maximal­ temperatur nicht überschritten wird, wodurch die Lebensdauer der Glühstiftkerze deutlich erhöht wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Vorteil­ hafterweise kann bei einer verkürzten Regelwendel die gesam­ te Widerstandswendel im Glühstift so angeordnet sein, daß sie nicht im Gehäuse der Glühstiftkerze liegt. Damit wird ge­ zielt nur eine Aufheizung des Glühstiftes und eine direkte Wärmeabgabe an den Brennraum sichergestellt, was die Verlu­ ste, die bei einem unnötigen Aufheizen des Metallgehäuses entstehen würden, vernachlässigbar macht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch den brennraumseitigen Bereich einer Glühstiftkerze, Fig. 2 ei­ nen weiteren Längsschnitt durch den brennraumseitigen Glüh­ stift und Fig. 3 ein Zeit-Temperatur-Diagramm zum Darstel­ len der Temperaturverläufe der Glühstiftkerzen.

Die in Fig. 1 dargestellte Glühstiftkerze besitzt ein rohr­ förmiges Metallgehäuse 11, in dessen Längsbohrung 12 ein Glühstift 13 mit einem Teil seiner Länge abdichtend festge­ legt ist. Dieser Glühstift 13 hat ein korrosionsbeständiges, dünnwandiges Glührohr 14, welches an seinem brennraumseiti­ gen Ende verschlossen ist. Im Inneren des Glührohres 14 er­ streckt sich ein Widerstandselement 15 in axialer Richtung. Das Widerstandselement 15 ist in Isoliermaterial 16 einge­ bettet und brennraumfern mit einem Anschlußteil 17 für den elektrischen Strom versehen. Das Widerstandselement 15 ist brennraumseits elektrisch leitend fest mit dem Boden des Glührohres 14 verbunden. Das dargestellte Widerstandselement 15 besteht aus einer Heizwendel 20, die brennraumseits ange­ ordnet ist. Brennraumfern ist eine Regelwendel 21 vorgese­ hen, die einen hohen positiven Temperatur-Wi­ derstandskoeffizienten aufweist.

Fig. 2 zeigt noch mal im Längsschnitt den Glühstift 13, wo­ bei hier deutlich zu erkennen ist, daß die Regelwendel 21 im Verhältnis zur Ausführung in Fig. 1 verkürzt ist. Es sind hier weniger Wendelgänge vorgesehen, so daß die gesamte Re­ gelwendel in dem Glühstiftteil liegt, der nicht vom Gehäuse 11 umschlossen ist.

Fig. 3 zeigt das Temperaturverhalten der einzelnen Glüh­ stiftkerzen über die Zeit. Mit Kurve 30 ist der Temperatur­ verlauf einer herkömmlichen Glühstiftkerze, wie sie auch in Fig. 1 dargestellt ist, gezeigt. Diese Glühstiftkerze er­ reicht nach ca. vier Sekunden die Temperatur von 850°C und hat eine Maximaltemperatur von 1100°C, welche sie nach etwa 10 sec. erreicht hat. Über das Regelverhalten der Glühstift­ kerze wird dann die Temperatur zurückgeregelt auf ca. 1000°C. Im Vergleich dazu zeigt Kurve 31 die Glühstiftkerze mit einer verkürzten Regelwendel, wie sie in Fig. 2 darge­ stellt ist. Aufgrund des wesentlich geringeren Widerstandes der Regelwendel wird eine wesentlich kürzere Aufheizzeit er­ reicht. Die 850°C sind bei dieser neuen erfindungsgemäßen Anordnung bereits nach etwa 2 1/2 Sekunden erreicht. Diese Glühstiftkerze, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, erreicht eine Maximaltemperatur von etwa 1200°C bevor das Regelver­ halten der Glühstiftkerze anspricht. Damit liegt die Maxi­ maltemperatur der erfindungsgemäßen Glühstiftkerze ca. 150°C höher als bei den bisher verwendeten Glühstiftkerzen. Um die Glühstiftkerze mit der verkürzten Regelwendel vor einer Überhitzung zu schützen wird der Stromfluß durch die Glüh­ stiftkerze nach dem Erreichen der notwendigen Starttemperatur im Ausführungsbeispiel sind das 1050°C durch das hier nicht dargestellte Steuergerät getaktet. Das Takten des Stromes einer Glühstiftkerze ist bereits aus der US-PS 4 391 237 be­ kannt und soll nicht nochmal erläutert werden. Der Tempera­ turverlauf einer getakteten erfindungsgemäßen Glühstiftkerze nach Bild 2 ist mit dem Kurvenverlauf 32 dargestellt.

Die Verbindung einer Glühstiftkerze mit verkürzter Regelwen­ del und dem Takten des Steuergerätes hat den Vorteil, daß zum einen die Aufheizzeit und damit die Vorglühzeit für den Motor deutlich verkürzt wird und gleichzeitig ein Schutz der Glühstiftkerze vor Überhitzung gewährleistet ist.

Claims (3)

1. Glühstiftkerze zur Anordnung im Brennraum luftverdichten­ der Brennkraftmaschinen mit einem rohrförmigen Metallgehäu­ se, in dessen Längsbohrung ein Glühstift mit einem Teil sei­ ner Länge abdichtend festgelegt ist, wobei der Glühstift ein dünnwandiges, an seinem brennraumseitigen Ende mit einem Bo­ den verschlossenes Glührohr hat, in dessen Innenraum ein sich in axialer Richtung erstreckendes Widerstandselement, welches aus einer brennraumseits angeordneten Heizwendel und einer brennraumfern angeordneten Regelwendel angeordnet ist, wobei die brennraumferne Regelwendel mit einem Anschlußteil für den elektrischen Strom versehen ist und die brennraum­ seitige Heizwendel elektrisch leitend mit dem Boden des Glührohres verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand der Regelwendel etwa 100 bis 150 mΩ bei Raumtem­ peratur beträgt und der Strom durch die Glühstiftkerze ge­ taktet wird.

2. Glühstiftkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sich in axialer Richtung erstreckende Widerstands­ element sich in dem Teil des Glühstiftes befindet, der nicht von der Längsbohrung des Metallgehäuses umfaßt wird.

3. Glühstiftkerze nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Strom durch das Widerstandselement nach dem Erreichen der Starttemperatur getaktet wird.