DE2802625C3

DE2802625C3 - Glühkerze

Info

Publication number: DE2802625C3
Application number: DE2802625A
Authority: DE
Inventors: Paul 7141 Steinheim Bauer
Original assignee: BERU RUPRECHT GmbH and CO KG 7140 LUDWIGSBURG DE
Current assignee: BERU RUPRECHT GmbH and CO KG 7140 LUDWIGSBURG DE
Priority date: 1978-01-21
Filing date: 1978-01-21
Publication date: 1985-07-18
Also published as: JPS6161013B2; SE435540B; CA1089307A; SE435540C; IT7919444A0; GB2013277A; IT1109494B; BE873196A; US4556781A; SE7900500L; GB2013277B; JPS54109538A; FR2415266A1; DE2802625B2; DE2802625A1; BR7807873A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Glühkerze, wie sie im Oberbegriff des Hauptansprtdis beschrieben ist

Bei kaltem, unterhalb der Selbststarttemperatur liegendem Motor müssen luftvenichtende Brennkraftmaschinen mit Hilfe von Glühkerzen angelassen is werden. Sie sitzen dabei mit ihrem glühenden Teil im Motorenbrennraum und entzünden das sie umgebende Brennstoff-Luft-Gemisch.

Die Glühkerzen benötigen eine gewisse Zeit, um sich auf ihre Arbeitstemperatur zu erhitzen. Erst dann kann ad die Brennkraftmaschine angelassen werden. Die?e Zeitdauer, auch Vorglühzeit genannt, ist bei normalen Kerzen, wie sie beispielsweise auch in der GB-PS 8 59 659 beschrieben sind, relativ lang und sie wirkt sich dadurch nachteilig gegenüber dem Benzinmotor aus, der sofort anlaßbereit ist

Man ist bemüht, die Vorglühzeit möglichst zu verkleinern.

Um das zu erreichen, sind Vorrichtungen bekannt geworden, bei denen eine normale Glühkerze zuerst mit so einem überhöhten Strom gespeist wird. Nach Erreichen ihrer Glühtemperatur wird dieser Strom begrenzt, indem man einen Widerstand in Reihe hinzuschaltet. Auch sind Vorrichtungen vorgeschlagen worden, bei denen der überhöhte Strom nach Erreichen der _<s Glühtemperatur nur noch stoßweise zugeführt wird (deutsche Patentanmeldung P 27 43 059).

Der Nachteil dieser Lösungen ist der, daß neben der Glühkerze zusätzliche Schaltmittel notwendig sind, die Vorglühzeit zu verkürzen. _M)

Eine andere Lösung zeigt die GB-PS 11 27 454. Hier weist eine Glühkerze am Ende eines offenen rohrförmigen, in den Motorenbrennraum ragenden Bauteils ein Heizelement auf, das über einen Widerstand mit einer Anschlußeinrichtung verbunden ist Der Widerstand hat _(|S einen gegenüber dem Heizelement hohen positiven Widerstands-Temperaturkoeffizicnt — der Widerstandswen erhöht sich beim Ansteigen der Temperatur schneller — und läßt daher beim Einschalten der Glühkerze zunächst einen hohen Strom zum Hetzelement fließen. Das Heizelement erhitzt sich sehr schnell. Der Glühstrom erwärmt aber auch den Widerstand, dessen Widerstandswen sich erhöht und den anfänglich hohen Glühstrom reduziert

In der DE-OS 23 60 571 ist eine Glühkerze beschrieben, bei der das Heizelement aus einem gesinterten, elektrisch leitenden feuerfesten Block besteht Bei einem Ausführungsbeispiel dieser Veröffentlichung wird der anfänglich hohe Strom ebenfalls durch einen Widerstand mit einem hohen positiven Widerstands-Tempera turkoeffizient begrenzt

Bei diesen beiden Lösungen glühen im wesentlichen die Heizelemente. Die dadurch entstehenden Glühflächen sind in vielen Fällen aber zu klein, um das Brennstoff-Luftgemisch zu entzünden.

Die Widerstände sollen durch ihre mit der Temperatur ansteigenden Widerstandswerten den anfänglich hohen Glühstrom begrenzen und dadurch die Kerzen vor Überhitzung schützen. Dieser Anforderung können sie aber nur bedingt gerecht werden, denn sie sind lediglich den durch den Glühstrom bedingten Eigenerwärmungen unterworfen, nicht dagegen den Glühtemperaturen der Heizelemente. Die Widerstände begrenzen so zwar den Glühstrom nach einiger Zeit, die Möglichkeit einer Überhitzung der Kerze ist aber nicht völlig ausgeschlossen.

Weiter sind die Heizelemente dieser bekannten Ausführungen den Verbrennungsgasen direkt ausgesetzt und es besteht die Gefahr, daß sie von ihnen angegriffen und zerstört werden. Außerdem sind diese Kerzen so aufgebaut, daß eine bei solchen Massenartikeln notwendig kostengünstige Herstellung nicht gewährleistet ist

In der gaftungsbildendcn deutschen Offenlcgungsschrift 14 26 173 der Anmelden« aus dem Jahre 1962 isi eine Glühkerze offenbart, bei der dab Heizelement, da.s in Form einer Drahtwendel aus ein?m Heizleitermaterial mit bei steigender Temperatur stark zunehmender Widerstandscharakteristik innerhalb des Glührohres in verdichtetes keramisches Pulver elektrisch isolierend eingepackt ist Ebenfalls wird erwähnt, daß die Kerze in einem gewissen Maße auch bei Anwendungen in den bisher üblichen nicht geregelten Schaltungen vor unerwünscht großen Temperaturschwankungen bewahrt, wenn sich die Versorgungsspannung ändert. Derartige Glühkerzen mit einteiliger Wendel aus Draht mit großem positiven Temperaturkoeffizienten ohne zusätzliche elektrische Regelorgane werden in den letzten jähren produziert jedoch nicht für die modernen Pkw-Dieselmotoren, weil ihre Aufheizzeit zu lang ist.

Aus dem 1925 angemeldeten britischen Patent 2 54 482 ist eine Glühkerze der direkt beheizten Art bekannt, bei der der spulenförmige Heizdraht in Reihe mit einem spulenförmigen Widerstandsdraht mit relativ hohem Temperaturkoeffizienten des Widerslands verbunden ist, wobei beide Spulen in den Brennraum ragen und den Verbrennungsflammen und -abgasen ausgesetzt sind. Hierdurch soll erreicht werden, daß das Schmelzen des Glühdrahtes durch die gleichzeitige Wirkung des durchlaufenden elektrischen Stromes und der Flamme verhindert wird. Die Widerstandsspjle wird ebenfalls der Einwirkung der Flamme ausgesetzt, um vor allem automalisch den Strom zu vermindern, der durch den Glühdraht fließt, wenn der Gliihdrahl durch die Flamme erhitzt wird. Die gemäß dieser Veröffentlichung zu überwindenden Nachteile treten demnach prm

dann auf. wenn das Kraflsloffgemisch bereits entzündet ist und die Verbrennung stattfindet. Folgerichtig findet sich deshalb auch kein Hinweis darauf, daß und auf welche Weise die Zeit bis zur Zündung durch diese Anordnung verkürzt wird. Schließlich stellt sich die Aufgabe gemäß dieser Vorvcröffendichung bei den Glühkerzen der indirekt beheizten Art nicht

Aus der britischen Patentschrift 13 76 817 wird eine Glühkerze beschrieben, bei der zwei in Reihe verbundene Widerstandswendeln mit unterschiedlichen Widerstands-Temperaturkoeffizienten und/oder Durchmessern in einem Rohr angeordnet sind. Hierbei handelt es sich allerdings um eine Flammglühkerze, die im Ansaugrohr eines Dieselmotors angeordnet ist, wobei die Widerstandswendel im Kerzengehäase angeordnet ist, und von einer Rohrspirale umgeben ist, durch die der Brennstoff geleitet und erwärmt wird. Hierdurch wird ein Glühen dieses Bereichs des rohrförmigen Bauteils ausgeschlossen, wobei die in diesem Bereich angestrebte Temperatur etwa 600"C beträgt Abgesehen von der Anordnung dieses Bereichs außerhalb des Verbrennungsraums ist dieser Bereich weder als Glühfläche zur Zündung vorgesehen noch geeignet, weil der Zündtemperaturbereich sich von etwa 850 bis 1100°C erstreckt Ais schnellstmöglichste Vorheizzeit werden 30 Sekunden genannt

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Glühkerze herzustellen, die ihre Glühtemperatur schnell erreicht und dabei eine so große Glühfläche aufweist, daß ein Zünden des Brennstoff-Luftgemisches sichergestellt ist Eine Überhitzung der Kerze soll ausgeschlossen sein, ebenso ihre Zerstörung durch die Verbrennungsgase. Außerdem soll die Glühkerze einfach aufgebaut und damit billig in der Herstellung sein.

Dies wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs erreicht

Beim Einschalten der Glühkerze fließt ein hoher Strom in die vordere Widerstandswendel, die die Spitze des Glühstittes aufglühen läßt Das Glühen breitet sich aus und nach drei bis fünf Sekunden glüht der gesamte in den Motorenbrennraum ragende Teil des rohrförmigen Bauelements. Das Glühen überdeckt auch die hintere Widerstandswendel, deren Widerstandswert sich mit steigender Temperatur erhöht und die Stärke des Glühstroms reduziert Dadurch wiro der Widerstandswert dieser Wendel nicht nur durch ihre Eigenwärme, hervorgerufen durch den durchfließenden Strom, sondern auch durch die Glühtemperatur unmittelbar beeinflußt Ein Überhitzen der Glühkerze ist somit nicht möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Glühkerze, teilweise geschnitten,

F i g. 2 ein Widerstandselement, bestehend aus zwei Widerstandswendeln, im vergrößerten Maßstab.

Eine Glühkerze 10 besteht im wesentlichen aus einem mit einem Gewinde 12 und einem Sechskant 14 ausgestatteten Kerzengehäuse 16, in dessen zentrale Längsbohrung 18 am engeren Teil 20 ein rohrförmiges Bauelement 22 durch Hartlöten oder in anderer Weise befestigt ist Das Bauelement 22 ist an seinem freien Ende 22a verschlossen und ragt als Glühstift in den Motorenbrennrajrn einer nicht gezeichneten luftverdichtenden Brennkraftmaschine. Das Bauteil 22 besteht aus einem temperaturbeständigen Material, das außerdem gegen die Angriffe der Verbrennungsgase bestän-

In dem als Glühstift dienenden Teil dos Bauteils 22 befindet sich ein in keramisches Pulver 24 eingepacktes Widerstandselement 26, das aus Widerstandswendeln 28 und 30 besteht (in Fig. 1 ist die Widerstandseinheit nur schematisch gezeigt). Die Wendeln 28, 30 sind an ihren Enden 28a, 30a durch Schweißen 32 oder ähnlichem Befestigungsverfahren verbunden, und die Wendel 28 weist einen gegenüber der Wendel 30 höheren positiven Widerstands-Temperatur-Koeffizienten auf.

Um die Enden 28a, 30a leicht miteinander verschweißen zu können, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Drehsinn der Wendeln entgegengesetzt gerichtet ist (Fig.2). Dadurch verlaufen die beiden Enden 28a und 30a parallel zueinander und können leicht verschweißt werden. Nach dem Verschweißen werden die verbundenen Enden in die Wendeln eingedreht, so daß sie beim Einbau der Widerstandseinheit 26 nicht die Wand des Bauteils 22 berühren und einen Kurzr hluß verursachen können.

Das Ende 306 der Widerstandswendef 30 ist an die Spitze 22a des Bauteils 22 angeschweißt, das Ende 2Sb der Wendel 28 an einen Anschlußstift 34. Der Anschh>3stift 34 ist in das Kerzengehäuse 16 durch eine Glasabdichtung 36 oder ähnlichem befestigt und stellt die Glühstromversorgung von einer nicht gezeichneten Batterie zur Glühkerze 10 her.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß durch geeignete Variation der Wendeln und ihrer Werkstoffe die Aufheiz- bzw. Vorglühzeit der Glühkerze und ihrer Glühtemperatur den jeweiligen Wünschen angepaßt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Glühkerze zur Anordnung im Brennraum einer luftverdichtenden Brennkraftmaschine, mit einem Kerzengehäuse, mit einer Anschlußvorrichtung für den Glühstrom und mit einem an dem Kerzengehäuse befestigten Rohr, das an seinem vom Kerzengehäuse abgewandten Ende verschlossen ist, wobei in dem aus dem Kerzengehäuse herausragenden, als "> Glühstift dienenden Teil des Rohres ein drahtwendelförmiges Widerstandselement, das zur Regulierung des Glühstromes einen positiven Temperatur-Widerstands-Koeffizienten aufweist, in einem Isolierstoff angeordnet ist, dadurch gekenn- ι* zeichnet, daß das Widerstandselement aus zwei in Reihe verbundenen Widerstandswendeln (28,30) besteht, von denen die hintere Widerstandswendel (28) einci'. höheren positiven Temperatur-Widerstands-Reeffizienten als die vordere. a!s Heizeie- s» ment dienende Widerstandswendel (30) aufweist, und daß beide Widerstandswendeln in dem Glühstift angeordnet sind.

2. Glühkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehsinne der Widerstandswendein (28,30) entgegengesetzt sind.