DE2647926C2 - - Google Patents
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02N19/00—Starting aids for combustion engines, not otherwise provided for
- F02N19/02—Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks
- F02N19/04—Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks by heating of fluids used in engines
-
- 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
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- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
-
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Starthilfe für Dieselbrenn
kraftmaschinen mit den Merkmalen des Gattungsbegriffes des An
spruches 1.
Es ist bereits eine Starthilfe für Dieselbrennkraftmaschinen
bekannt, die im Zylinderkopf der Dieselbrennkraftmaschine an
geordnet ist, so daß das Heizelement der Starthilfe sich im
Brennraum der Brennkraftmaschine befindet und bei der außerdem am
Ende eines rohrförmigen Bauteiles ein aus einem Streifen aus
leitendem Material spiralförmig gewickeltes Heizelement angeord
net ist, dessen äußeres Ende elektrisch leitend mit dem rohr
förmigen Bauteil verbunden ist und dessen inneres Ende elektrisch
leitend mit einer in dem rohrförmigen Bauteil achsgleich zu
diesem angeordneten Stange aus leitendem Material verbunden ist
(GB 11 27 454). In der Praxis wird dabei die Verbindung zwischen
dem äußeren Ende des Heizelementes und dem rohrförmigen Bauteil
durch Punktschweißen hergestellt. Entsprechend ist die Anordnung
auch bei einer ähnlichen, ebenfalls bekannten Starthilfe (US-PS
34 34 012). Weil infolge ihrer Anordnung die Starthilfen sehr
harten Einsatzbedingungen unterworfen sind, die auf die hohen
Zünddrücke, die hohen Verbrennungstemperaturen sowie die gerade
bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen (Dieselmotoren) hohen
mechanischen Schwingungen zurückzuführen sind, wobei Drücke und
Temperaturen obendrein häufig wechseln, ist bei den bekannten
Starthilfen die Ausfallrate relativ hoch, bzw. ist die Standzeit
der Starthilfen im allgemeinen relativ gering. Die Problematik
ist nicht wesentlich verändert, wenn das äußere Ende des Heiz
elementes in einem Schlitz des rohrförmigen Bauteiles gehalten
ist (GB-PS 12 22 812). Wichtig für die Beurteilung der bekannten
Starthilfen ist die Feststellung, daß die hohe Ausfallrate weniger
durch Mängel bei der Herstellung der Verbindung zwischen äußerem
Ende des Heizelementes und rohrförmigem Bauteil als eben durch
die erwähnten harten Einsatzbedingungen verursacht ist.
Eine Starthilfe ist dann nicht den vorerwähnten sehr harten Ein
satzbedingungen ausgesetzt, wenn sie mit ihrer Glühspirale nicht
direkt im Brennraum sondern in ebenfalls bekannter Weise in einer
Nische desselben angeordnet ist (US-PS 15 77 483). Außerdem
stammt diese Lösung aus einer Zeit, als die Betriebsbedingungen
generell noch relativ wenig aggressive Verhältnisse im eigent
lichen Brennraum schufen und an die Bauweise der damit in Berüh
rung kommenden Bauteile weniger Anforderungen stellten. Deswegen
genügte es auch, die Glühspirale aus einem Draht mit kreisförmi
gem Querschnitt herzustellen.
Aufgabe der Erfindung ist es, unter Zugrundelegung einer Start
hilfe mit den Merkmalen des Gattungsbegriffes eine solche Start
hilfe derart auszubilden, daß sie auch bei modernen Hochleistungs
dieselmotoren angewendet und im eigentlichen Brennraum angeordnet
werden kann, trotzdem aber eine lange Betriebsdauer möglich ist.
Der Lösung dieser Aufgabe dient die Ausbildung einer gattungs
gemäßen Starthilfe gemäß dem Kennzeichnungsteil des Anspruches 1.
Wesentlich ist dabei die gattungsgemäße Anwendung eines Heizele
mentes aus streifenförmigem Material und die Verlagerung der Ver
bindung zwischen Heizelement und rohrförmigem Bauteil oder Grund
körper in einen Bereich außerhalb des eigentlichen, spiralförmig
gewickelten Heizelementes. Das Heizelement ist wegen der gewähl
ten Streifenform relativ widerstandsfähig und kann gefahrlos im
heißesten Bereich des eigentlichen Brennraumes liegen, und die
Verbindung zwischen diesem Heizelement und rohrförmigem Bauteil
bzw. Grundkörper ist aus diesem Bereich herausgenommen und kann
in einem Bereich mit weniger aggressiven Bedingungen liegen.
Beide Maßnahmen in Kombination tragen also zu einer besonders
günstigen Lösung bei.
Mit den Merkmalen der Unteransprüche wird die Erfindung in zweck
mäßiger Weise weiter ausgestaltet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläu
tert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 einen Mittellängsschnitt durch die erfindungsgemäße Start
hilfe,
Fig. 2 in einer größeren Darstellung die Ansicht auf einen Teil
der Starthilfe während ihrer Fertigung und
Fig. 3 in größerer Darstellung und im Schnitt einen Teil einer
modifizierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Start
hilfe.
Die Starthilfe weist einen zylindrischen Grundkörper 10 mit einer
Längsbohrung 11 auf. Am einen Ende ist der Grundkörper verdickt
und mit einem nicht kreisrunden Außenumfang ausgeführt, um das
Angreifen eines Schraubenschlüssels oder eines sonstigen Werk
zeuges zu ermöglichen. Nahe diesem Ende ist der Grundkörper mit
einem Gewindeabschnitt versehen, mit dem die Starthilfe in eine
Gewindebohrung des Gehäuses des Zylinderkopfes einer Brennkraft
maschine eingeschraubt werden kann. Das andere Ende des Grund
körpers 10 ist konisch ausgebildet, und dieses Teil 12 des Grund
körpers bildet im Zusammenwirken mit einem entsprechenden Sitz
der entsprechenden Bohrung des Zylinderkopfes eine gegen Gas
durchtritt sichere Dichtung.
Das dem verdickten Ende abgekehrte Ende der Bohrung 11 bildet
einen Sitz für das rohrförmige Bauteil 13, das in dem Sitz ein
gelötet oder sonst in geeigneter Weise dort befestigt ist. Übli
cherweise besteht das rohrförmige Bauteil 13 aus einer hitze
beständigen Legierung.
Innerhalb des rohrförmigen Bauteiles 13 und nahe seinem freien
Ende ist ein Heizelement 14 eingesetzt, das in Fig. 2 in größerer
Darstellung, in Fig. 1 im eingebauten Zustand gezeigt ist. Das
Heizelement 14 besteht aus einem spiralförmig aufgewickelten
widerstandsfähigen Streifen, und sein inneres Ende ist mit einer
Stange 15 aus elektrisch leitendem Material verbunden, die durch
das rohrförmige Bauteile 13 hindurch in die Bohrung 11 ragt. Das
Heizelement 14 wird von einer unterhalb des Heizelementes ange
ordneten Keramikscheibe 16 getragen. Der Innenraum des Bauteiles
13 und die Bohrung 11 sind mit einem elektrisch isolierenden
Material, üblicherweise Glas, ausgefüllt, so daß ein Gasdurch
tritt im Inneren der Starthilfe verhindert ist.
Das in der Bohrung 11 liegende Ende der Stange 15 ist mit dem
einen Ende eines Widerstandselementes 17 verbunden, das um einen
isolierenden Träger 18 gewickelt ist.
Das andere Ende des Widerstandselementes 17 ist mit einer wei
teren Metallstange 19 verbunden, die sich aus der Bohrung 11
heraus erstreckt und eine Anschlußklemme aufweist. Die Stange 19
ragt durch eine weitere Keramikscheibe 20, die dadurch in dem
Grundkörper 10 gehalten ist, daß sie in einer Ringnut liegt, oder
daß ihr und dem Grundkörper eine entsprechend wirkende Klemmver
bindung zugeordnet ist. Das Widerstandselement 17 ist mit der
Stange 18 ebenso wie die Stange 19 in ihrer Lage innerhalb des
Grundkörpers bzw. der Bohrung 11 durch die eingeschmolzene Glas
füllung gehalten.
Das äußere Ende des Heizelementes 14 ist mit dem rohrförmigen
Bauteil 13 elektrisch leitend verbunden, und der das Heizelement
bildende Streifen aus leitendem Material ist auf einer Seite oder
beiden Seiten mit einem isolierenden Überzug versehen.
Die Temperaturkoeffizienten des Widerstandes des Heizelementes
und des Widerstandselementes sind in Übereinstimmung mit dem tat
sächlichen Widerstandswerten so gewählt, daß, wenn die Starthilfe
mit einer Stromquelle verbunden ist, das Heizelement 14 sehr
schnell erhitzt wird dank der Tatsache, daß das Widerstandsele
ment 17 im kalten Zustand einen geringen Widerstand hat und des
halb durch das Heizelement ein hoher Strom fließt. Sobald das
Widerstandselement 17 warm zu werden beginnt, wird sein Wider
stand ansteigen, und der Stromfluß durch das Heizelement wird
reduziert. Die Reduktion des Stromflusses bedeutet, daß die in
dem Heizelement vernichtete Energie reduziert wird, so daß einer
seits das Heizelement sehr rasch aufgeheizt, andererseits die
Gefahr einer Überhitzung, die zu einer Zerstörung des Heizele
mentes führen würde, sehr verringert wird.
Wie bereits erwähnt, besteht das Heizelement aus einem spiral
förmig gewickelten Streifen, der vor der Herstellung der Wick
lung an der Stange 15 befestigt worden ist. Nach dieser Befesti
gung wird der Streifen spiralförmig aufgewickelt und nach Errei
chen der gewünschten Größe wird der glatt bzw. gestreckt bleiben
de Streifenabschnitt 21 um sich selbst gefaltet, so daß der ge
streckt bleibende Streifenabschnitt 21 senkrecht zur Ebene des
Heizelementes 14 verläuft. Dieser Streifenabschnitt läuft zu
nächst an der Außenseite des Heizelementes entlang und erstreckt
sich dann über das Heizelement hinaus parallel zur Längsachse der
Starthilfe. Das freie Ende des Streifenabschnittes 21 ist dann,
beispielsweise durch Schweißpunkte 22 an dem Ende des Rohres 13
befestigt, das dem Ende mit dem eigentlichen Heizelement 14
abgekehrt ist (Fig. 2). Diese Schweiß- oder entsprechende Verbin
dung wird ausgeführt, ehe das Rohr 13 in den Sitz des Grundkör
pers 10 eingeführt und mit diesem verbunden worden ist und nach
dem das spiralförmige Heizelement 14 in das äußere Ende des rohr
förmigen Bauteiles 13 eingesetzt worden ist.
Zweckmäßigerweise wird der Abschnitt 21 gemäß Fig. 2 so umgebückt,
daß die Innenseite des Streifens nach außen zu liegen kommt, weil
dann bei entsprechend gewählter Abmessung der Keramikscheibe 16
diese am Außenumfang nicht abgeflacht sein muß, um den Abschnitt
21 hindurchführen zu können. Wird der Streifen jedoch entgegen
gesetzt gefaltet, so daß er mit seiner Innenseite auf der Außen
seite des Heizelementes aufliegt, dann muß die Keramikscheibe am
Außenumfang abgeflacht sein, um beim Einsetzen der Scheibe 16
unzulässige Spannungen im Bereich des äußeren Endes des Elementes
zu vermeiden. Die Hauptaufgabe der Keramikscheibe 16 ist es, das
geschmolzene Glas beim Einfüllen in die Bohrung 11 und das Bau
teil 13 daran zu hindern, in das Heizelement 14 einzudringen. Ob
wohl es in der Zeichnung nicht dargestellt ist, kann das freie
Ende des Rohres 13 um ein geringes Maß eingezogen werden, um das
radiale Spiel zwischen dem Rohr 13 und dem Heizelement 14 ein
stellen zu können. Ist das geschehen, dann ist das Heizelement
sicherer im Ende des rohrförmigen Bauteiles 13 gehalten.
Bei einer alternativen Lösung wird das Ende 21 des Streifens am
rohrförmigen Bauteil 13 oder am Grundkörper 10 befestigt, während
das rohrförmige Bauteil 13 in den Grundkörper 10 eingelötet wird.
Im ersten Ausführungsbeispiel ist das äußere Ende des Heizelemen
tes 14 unmittelbar mit dem rohrförmigen Bauteil verbunden, während
beim zweiten Ausführungsbeispiel das Heizelement indirekt über
den Grundkörper mit dem rohrförmigen Bauteil verbunden ist.
Wie bei der bekannten Starthilfe kann sowohl der Grundkörper als
auch das rohrförmige Bauteil mit einer Umhüllung aus einem Löse
mittel versehen sein, um sie, wenn erforderlich, in ihrer Gesamt
heit aus der Bohrung der Brennkraftmaschine, der die Starthilfe
zugeordnet ist, lösen zu können. In manchen Fällen ist es notwen
dig, einen Adapter vorzusehen, der in die Bohrung der Brennkraft
maschine eingesetzt ist und in den seinerseits die Starthilfe
eingesetzt ist. Dieser Adapter kann so ausgebildet sein, daß die
Starthilfe während ihrer Betriebszeit gekühlt wird, um ihre Le
bensdauer zu verlängern.
Um die Starthilfe bzw. das Heizelement schneller auf die Betriebs
temperatur bringen zu können, kann die thermische Trägheit der
Starthilfe im Bereich des Heizelementes reduziert werden. Zu
diesem Zweck kann gemäß Fig. 3 das freie Ende des rohrförmigen
Bauteiles 13 mit einem reduzierten Außendurchmesser versehen wer
den. Das hat den weiteren Effekt, daß das Heizelement und das
Ende des rohrförmigen Bauteiles eine höhere Temperatur erreichen,
wenn das Heizelement nicht mit Energie versorgt wird, wodurch ein
Selbstreinigungseffekt erzielt wird.
Claims (7)
1. Starthilfe für Dieselbrennkraftmaschinen, die im Zylinderkopf derart anzuord
nen ist, daß sich das Heizelement der Starthilfe unmittelbar im eigentlichen
Brennraum der Brennkraftmaschine befindet, wobei am Ende eines rohrförmigen
Bauteiles ein aus einem Streifen aus leitendem Material spiralförmig gewickeltes
Heizelement angeordnet ist, dessen äußeres Ende elektrisch leitend mit dem
rohrförmigen Bauteil verbunden ist und dessen inneres Ende elektrisch leitend
mit einer in dem rohrförmigen Bauteil achsgleich zu diesem angeordneten Stange
aus leitendem Material verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifenab
schnitt (21) am äußeren Ende des Heizelementes (14) in eine zur Ebene des eigent
lichen Heizelementes senkrechten Richtung gefaltet ist, um im Bereich seines
äußeren Endes mit dem rohrförmigen Bauteil (13) oder dem Grundkörper (10)
der Starthilfe elektrisch leitend verbunden zu sein.
2. Starthilfe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der senkrecht zum Heizelement (14) verlaufende Streifen
abschnitt (21) an seinem äußeren Ende in an sich bekannter
Weise durch Punktschweißen (22) am rohrförmigen Bauteil (13)
befestigt ist.
3. Starthilfe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der senkrecht zum Heizelement (14) verlaufende Streifen
abschnitt (21) beim Einlöten des rohrförmigen Bauteiles (13)
in den Grundkörper (10) mit diesem oder dem rohrförmigen Bau
teil verbunden worden ist.
4. Starthilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das rohrförmige Bauteil (13) am äußeren Ende einen redu
zierten Durchmesser hat.
5. Starthilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das rohrförmige Bauteil (13) am äußeren Ende nach innen
eingezogen ist.
6. Starthilfe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Bereich zwischen der Stange (15) und dem rohrförmigen
Bauteil (13) mit einer Glasmasse ausgefüllt ist.
7. Starthilfe nach Anspruch 6,
gekennzeichnet
durch eine Keramikscheibe (16) zwischen der Glasmasse und dem
Heizelement (14).
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