Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Glühkerze für Dieselmotoren mit einer keramischen Heizvorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche Glühkerze aus der DE-OS 38 37 128 bekannt, bei welcher eine keramische Heiz¬ vorrichtung von der Spitze eines zylindrischen Halters ge¬ halten wird. Die keramische Heizvorrichtung ist gegen den Halter elektrisch isoliert. Auf der Seite des zylindrischen Halters, die der keramischen Heizvorrichtung gegenüberliegt ist eine Anschlußvorrichtung vorgesehen, welche mit der Ver¬ sorgungsspannung kontaktiert ist. Die keramische Heizvor¬ richtung besteht aus einem U-förmigen Heizabschnitt. Die beiden Enden des U-förmigen Heizabschnitts sind jeweils mit der Anschlußvorrichtung kontaktiert. Während eines Glühvor¬ gangs wird an die keramische Heizvorrichtung eine Spannung derart angelegt, daß ein Strom über den keramischen Heizab¬ schnitt und zwar von einem Ende des U-förmigen Heizab¬ schnitts über die brennraumseitige Spitze des Heizabschnitts zum anderen Ende des U-förmigen Heizabschnitts fließt. Der Strom bewirkt aufgrund des Widerstandes der Keramik die Er¬ wärmung des Heizabschnittes, so daß dieser glüht und das Brennstoff-Luftgemisches entzünden kann.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Glühstiftkerze mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil , daß der Be¬ reich der HeizVorrichtung, der dem brennbaren Gemisch am zu¬ gänglichsten ist, aufgrund des damit größeren Widerstandes am schnellsten die notwendige Zündtemperatur erreicht. Da-

durch sind kürzere Aufheizzeiten möglich. Die Widerstandser- hδhung durch eine Reduzierung des Querschnitts der elek¬ trisch leitfähigen Keramik ermöglicht es, ein keramisches Heizelement von etwas stärkerer Wanddicke einzusetzen, das dann nur an den gewünschten, von der Konstruktion des Motors abhängigen Punkten einen reduzierten Querschnitt aufweist. Dadurch kann die mechanische Festigkeit insbesondere des keramischen Heizabschnittes erhöht werden. Die definierte Reduzierung der Wanddicke ermöglicht es, genau die Stelle der Glühstiftkerze am heißesten werden zu lassen, auf die das Brennkraftgemisch auftrifft.

Besonders vorteilhaft ist, daß durch die Reduzierung der Wanddicke der keramischen Heizvorrichtung in der Seitenwand eine Erhöhung des Widerstandes und damit eine schnelleres Erreichen der Betriebstemperatur an dieser Stelle einfach und ohne Veränderung der Materialbeschaffenheit zu realisieren ist. Bei einem Einbau der Glühstiftkerze in der Wirbelkammer, wird genau die Stelle der HeizVorrichtung am heißesten, die die beste Gemischzugänglichkeit hat, was somit ein besseres Entzündung des Dieselgemisches bewirkt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Glühstiftkerze möglich. Eine weitere einfache und kostengünstige Realisierung der Reduzierung des Querschnittes des Strompfades durch die Ke¬ ramik ergibt sich, wenn eine bekannte U-fδrmige oder hülsen- fδrmige keramische Heizvorrichtung an den Stellen der Quer¬ schnittsreduzierung einfach mit Unterbrechungen, beispiels¬ weise Bohrungen versehen ist. Hier ist keine neue entspre¬ chend angepaßte Fertigung notwendig, sondern beispielsweise nur ein weiterer Arbeitsschritt beispielsweise das Bohren hinzuzufügen. Durch das Ausfüllen der elektrisch leitenden keramischen Heizvorrichtung mit elektrisch isolierenden Ma¬ terial wird die mechanische Festigkeit der keramischen Heiz¬ vorrichtung erhöht.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er¬ läutert. Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Glühstiftkerze, Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel und Figur 4 ein viertes Ausführungsbeispiel. Figur 5 zeigt schematisch zwei mögliche Einbauvarianten einer Glühkerze in der Wirbelkammer einer Brennkraftmaschine.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erste Ausfüh¬ rungsform der Erfindung. Die Glühstiftkerze besteht hierbei aus einen zylindrischen Metallrohr 1. Dieses zylindrische Metallrohr stellt das Gehäuse der Glühkerze dar und dient durch ein auf der Außenseite angebrachtes Gewinde 2 zum Ein¬ schrauben in den Motorblock. Das zylindrische Metallrohr dient außerdem als Halter für den Glühstift, welcher in den Brennraum hineinragt und hier für eine Erwärmung des Diesel- gemisches sorgt. In eine Spitze des zylindrischen Metall¬ rohrs 1 ist als Glühstift eine keramische HeizVorrichtung 3, deren Kopfende als Heizelement dient, eingebracht. Mittels des Gewindes 2 wird das Gehäuse so in den nicht dargestell¬ ten Motorblock einer Brennkraftmaschine eingeschraubt, daß das Ende der keramischen HeizVorrichtung 3 in einem freitra¬ genden Zustand in eine Verbrennungskammer der Brennkraftma¬ schine hineinragt. Die keramische Heizvorrichtung 3 besteht hierbei aus einer elektrisch leitfähigen Keramik, die die Form einer an einer Seite verschlossenen Hülse aufweist. Das rückwärtige Ende des zylindrischen Metallrohrs 1 umfaßt einen Anschlußbolzen 4, welcher mittels einer Isolations- schicht 5 gegenüber des zylindrischen Metallrohrs 1 elek¬ trisch isoliert ist. Der Anschlußbolzen 4 ist wiederum über einen Kontakt 6 mit der keramischen HeizVorrichtung 3 in der Art kontaktiert, daß der Kontakt im geschlossenen brennraum-

seitigen Boden der keramischen Heizvorrichtung elektrisch leitend kontaktiert ist. Die keramische HeizVorrichtung 3 ist an ihrer vom zylindrischen Metallrohr gehaltenen Um- fangsfläche mit dem zylindrischen Metallrohr 1 elektrisch kontaktiert, so daß der brennraumseitige Boden der kerami¬ schen HeizVorrichtung 3 einerseits mit der Versorgungsspan¬ nung, welche beispielsweise von der nicht dargestellten Bat¬ terie eines Kraftfahrzeugs geliefert wird, verbunden ist und andererseits über das zylindrische Metallrohr 1 mit Masse kontaktiert ist. Damit ergibt sich ein Stromfluß von dem verschlossenen Boden der keramischen Heizvorrichtung 3 über die Seitenwände der hülsenförmigen keramischen Heizvorrich¬ tung zum zylindrischen Metallrohr nach Masse. Die Wanddicke der keramischen Heizvorrichtung ist hierbei nicht über die gesamte keramische Heizvorrichtung gleich. Vielmehr ist die Wanddicke im brennraumsei igen freitragenden Ende der kera¬ mischen Heizvorrichtung 3 geringer als am Rand der hülsen¬ förmigen Keramik. Dadurch wird der Widerstand auf der Brenn¬ raumseite der keramischen Heizvorrichtung erhöht, so daß an dieser Stelle die keramische HeizVorrichtung zuerst glüht. Dabei ist jedoch nicht zwingend erforderlich, daß die kera¬ mische HeizVorrichtung eine Hülsenform aufweist. Denkbar ist beispielsweise auch eine U-förmige keramische Heizvorrich¬ tung, wobei wiederum das brennraumseitige Ende der kerami¬ schen HeizVorrichtung in seiner Wanddicke gegenüber des im zylindrischen Metallrohr befestigten Endes der keramischen Heizvorrichtung verjüngt ist. Die Darstellung einer solchen U-förmigen keramischen Heizvorrichtung in geschnittener Form ist der geschnittenen Darstellung einer hülsenförmigen ke¬ ramischen Heizvorrichtung identisch, so daß hier nur eine Figur für beide Varianten dargestellt ist.

Figur 2 zeigt den Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform der Erfindung

Die Glühstif kerze der Figur 2 entspricht in ihrem prinzipi¬ ellen Aufbau der konstruktiven Gestaltung der Figur 1, wes-

halb die einzelnen Details mit gleichem Bezugszeichen verse¬ hen sind und der Aufbau für gleiche Details nicht nochmals erläutert werden soll. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 ist ebenfalls die Querschnittsfläche der keramischen Heiz- vorrichtung auf der halterfernen Seite verringert. Im Gegen¬ satz zu Figur 1 wurden hier jedoch in die Wand der kerami¬ schen Heizvorrichtung Aussparungen 7 eingebracht. Mit der Anzahl, dem Durchmesser und der Lage der eingebrachten Aus¬ sparungen 7 kann die Stelle des geringsten Werkstoffquer¬ schnitts und somit die heißeste Stelle an der keramischen Heizvorrichtung genau definiert und eingestellt werden. Die Grundform der keramischen Heizvorrichtungen ist dabei unbe¬ deutend, da diese Aussparungen in Form von Bohrungen in jeg¬ licher Form also beispielsweise in U-förmige und hülsenfδr- mige keramischen HeizVorrichtungen eingebracht werden kön¬ nen. Es ist lediglich sicherzustellen, daß beim Anlegen der Spannung der Strom durch die Stelle der keramischen Heizvor¬ richtung fließt, an welcher die Querschnittsfläche für den Stromfluß verringert und damit der Widerstand erhöht ist.

Der Kern der keramischen Heizvorrichtung ist mit einem hitzebeständigen, elektrisch isolierenden Material gefüllt.

Figur 3 zeigt eine dritte Ausgestaltungsform, wobei der prinzipielle Aufbau der Glühstiftkerze wiederum den Aufbau aus den Figuren 2 und 3 entspricht. Der einzige Unterschied besteht in der Gestaltung des keramischen Heizabschnitts. Die keramische Heizvorrichtung hat hierbei eine Stabform, mit einer kreisringförmige Ausnehmung 8, die einen konzen¬ trischen Kern 9 auf eist. Die kreisringförmige Ausnehmung 8 erstreckt sich dabei fast über die gesamte Länge der kerami¬ schen HeizVorrichtung 3 in der Art, daß auf der gehäusefer¬ nen Seite der keramischen Heizvorrichtung 5 wiederum der Querschnitt der elektrischen Keramik definiert reduziert ist, indem die kreisringförmige Ausnehmung soweit in die halterferne Spitze stabförmigen keramischen Heizvorrichtung

ragt, daß die Querschnittsfläche für den Strom hier am ge¬ ringsten ist.

Figur 4 zeigt eine vierte Ausgestaltungsform der Erfindung, die unter Bezugnahme der Figur 5 erläutert werden soll. Die Figur 4 zeigt hier nur den keramischen Heizstift, da der Aufbau und die Anordnung des Metallrohrs und der Anschlu߬ vorrichtung den Figuren 1 bis 3 entspricht und hier nicht nochmals erläutert werden soll. In Figur 5 ist schematisch eine Wirbelkammer einer Brennkraftmaschine dargestellt. Die für die Verbrennung notwendige Verbrennungsluft gelangt über einen Überströmkanal 11 in die Wirbelkammer, während der Brennstroff über eine Düse 12 in die Wirbelkammer einge¬ spritzt wird, so daß sich ein brennfähiges Gemisch bildet. Nun sind in dieser Figur 5 zwei Einbaumöglichkeiten für Glühstiftkerzen gezeigt. Die Glühstiftkerze Gl ist hier in der sogenannten Stromaufeinbaulage dargestellt, d.h. die zum Überströmkanal 11 der Wirbelkammer einströmende Verbren¬ nungsluft trifft in Aufwärtsrichtung auf die Glühstiftkerze Gl. Hier ist die halterferne Glühstiftspitze am weitesten dem brennbaren Gemisch zugänglich. Deshalb ist es sinnvoll auch die Stelle mit der Reduzierung des Querschnitts der elektrischen leitfähigen Keramik, wie in Figur 1 bis 3 be¬ schrieben, an der halterfernen Spitze der keramischen Heiz¬ vorrichtung vorzusehen. Dagegen ist die zweite Glühstiftker¬ ze G2 in der sogenannten Stromabeinbaulage eingebaut. Hier trifft die einströmende Verbrennungsluft in Abwärtsrichtung auf die Glühstiftkerze G2. Zu Verdeutlichung wurde in der Wirbelkammer mit dem gestrichelten Pfeil schematisch die Strömungsrichtung eingetragen. Da bei dieser Stromabeinbau¬ lage der Glühstiftkerze das brennfähige Gemisch in einem de¬ finierten Abstand von der halterfernen Spitze auf den Glüh¬ stift auftrifft, wird der reduzierte Querschnitt auch an dieser Stelle angebracht. Der definierte Abstand ist dabei abhängig von der Konstruktion des Motors. Der Einbau in Stromabwärtsrichtung ist gegenüber der Stromaufeinbaulage günstiger im Hiblick auf die Abgaswerte aus.

Die keramische Heizvorrichtung in Form des Glühstiftes, der von dem Gehäuse freitragend gehalten wird, kann selbstver¬ ständlich auch bei Flammkerzen als HeizVorrichtung einge¬ setzt werden.