Glühstiftkerze

Abstract

 Eine keramische Glühstiftkerze (1) dient zur Anordnung in einer Kammer einer Brennkraftmaschine. Die Glühstiftkerze (1) umfasst einen keramischen Heizkörper (2), der durch eine an einem kammerseitigen Ende (8) vorgesehene Öffnung (20) des Gehäuses (3) aus dem Gehäuse (3) ragt. Zum Stützen des Heizkörpers (2) ist ein Stützabschnitt (5) vorgesehen, der zusammen mit dem übrigen Gehäuse (3) einteilig ausgebildet ist. Dadurch ist eine robuste Glühstiftkerze (1) geschaffen, bei der eine Beschädigung des Heizkörpers (2) verhindert ist.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft eine keramische Glühstiftkerze zur Anordnung in einer Kammer einer Brennkraftmaschine. Speziell betrifft die Erfindung eine keramische Glühstiftkerze zur Anordnung in einer Vor-, Wirbel- oder Brennkammer einer luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschine.

[0002] Aus der DE 36 21 216 A1 ist eine Glühstiftkerze bekannt, die eine längliche, keramische Heizvorrichtung aufweist. Die Heizvorrichtung ist dabei an einem offenen Ende eines hohlen Halters untergebracht, wobei ein Ende der keramischen Heizvorrichtung über den Halter herausragt. Die keramische Heizvorrichtung weist mehrere keramische Schichten auf, die an einer Spitze der Heizvorrichtung miteinander verbunden sind, wobei es durch Anlegen einer Betriebsspannung an die keramischen Schichten zu einem Aufheizen der Heizvorrichtung im Bereich der Spitze kommt.

[0003] Die aus der DE 36 21 216 A1 bekannte Glühstiftkerze hat den Nachteil, dass die keramische Heizvorrichtung leicht beschädigt werden kann, da die Widerstandsfähigkeit des keramischen Materials gering ist und dieses zwischen der Spitze der Heizvorrichtung und dem Haltekörper freiliegt. Insbesondere bei der Demontage der Glühstiftkerze aus verschmutzten oder versotteten Motoren kann es auf Grund der geringen Robustheit zu einer Schädigung der Glühstiftkerze und als Folge auch des Motors kommen.

Vorteile der Erfindung

[0004] Die erfindungsgemäße Glühstiftkerze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Robustheit des Heizkörpers, insbesondere gegen mechanische Beschädigung, verbessert ist. Außerdem ist auch die Robustheit der gesamten Glühstiftkerze verbessert. Durch den Stützabschnitt wird der Heizkörper unterhalb der Spitze des Heizkörpers abgestützt, so dass auch bei der Demontage der Glühstiftkerze eine Beschädigung des keramischen Materials des Heizkörpers verhindert ist. Außerdem ist das Gehäuse zusammen mit dem Stützabschnitt einteilig ausgebildet, so dass eine hohe Festigkeit zwischen dem Stützabschnitt und dem übrigen Gehäuse gegeben ist. Im Unterschied zu einer Ausgestaltung, bei der der Stützabschnitt als separates Bauteil mit dem Gehäuse verbunden ist, beispielsweise durch Pressfügen, Schweißen oder Löten, ist dadurch eine hohe Robustheit der Glühstiftkerze gegeben, die auch der Handhabung und dem Schutz des Motors, insbesondere bei einer Demontage der Glühstiftkerze, zugute kommt. Eine Schwächung des Gehäuses im Bereich einer ansonsten vorhandenen Verbindungsstelle zwischen Stützabschnitt und übrigem Gehäuse wird dadurch von vornherein vermieden.

[0005] Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Glühstiftkerze möglich.

[0006] Vorteilhaft ist es, dass der Stützabschnitt an dem kammerseitigen Ende des Gehäuses vorgesehen ist und dass der Stützabschnitt des Gehäuses rohrförmig ausgestaltet ist. Im montierten Zustand der Glühstiftkerze kann der Stützabschnitt zumindest teilweise in die Kammer oder eine Bohrung der Brennkraftmaschine hineinragen. Die rohrförmige Ausgestaltung des Stützabschnittes ermöglicht dabei ein Einführen der Glühstiftkerze mit geringem verbleibenden Totvolumen.
In vorteilhafter Weise ist der Heizkörper mit dem Stützabschnitt des Gehäuses verbunden. Da der Stützabschnitt einteilig mit dem übrigen Gehäuse der Glühstiftkerze ausgebildet ist, ist eine hohe Festigkeit des Übergangs von dem Stützabschnitt auf das übrige Gehäuse gegeben. Dadurch kann der Heizkörper auch nur im Stützabschnitt mit dem Gehäuse verbunden sein. Eine weitere, insbesondere formschlüssige, Verbindung des Heizkörpers mit dem Gehäuse ist dann gegebenenfalls nicht mehr erforderlich. Der Heizkörper kann daher zumindest innerhalb des Gehäuses mit konstantem Querschnitt, insbesondere zylinderförmig, ausgebildet sein, wodurch sich die Herstellung des Heizkörpers erheblich vereinfacht.

[0007] Weiter ist es vorteilhaft, dass die Verbindung zwischen dem Heizkörper und dem Stützabschnitt durch eine Lötverbindung oder mittels eines keramischen Klebstoffes gebildet ist. Dabei kann die Innenfläche des Gehäuses im Bereich einer Verbindungsfläche mit einer Beschichtung, die beispielsweise Nickel und/oder Phosphor aufweist, versehen sein, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern und die Ausbildung der Verbindung zu erleichtern. Die Ausgestaltung dieser Verbindung in der Weise, dass diese umfänglich, insbesondere ringförmig, ausgebildet ist, ermöglicht außerdem ein zuverlässiges Verschließen der kammerseitigen Öffnung des Gehäuses, um den Innenraum des Gehäuses gegenüber der Kammer der Brennkraftmaschine abzudichten. Die Abdichtung im Übergang von dem Stützabschnitt auf das übrige Gehäuse ist ohnehin vollständig, da das Gehäuse einteilig ausgebildet ist.

Zeichnung

[0008] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Glühstiftkerze in einer schematischen, teilweise geschnittenen Darstellung und

Fig. 2 den in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Glühstiftkerze gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[0009] Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer keramischen Glühstiftkerze 1 in einer auszugsweisen axialen Schnittdarstellung. Die Glühstiftkerze 1 kann insbesondere als Glühstiftkerze 1 für eine luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschine ausgestaltet sein. Ein Heizkörper 2 der Glühstiftkerze 1 ragt bei Vor- und Wirbelkammermotoren in die Kammer der Brennkraftmaschine und bei Motoren mit Direkteinspritzung in eine Brennkammer des Motors. Die erfindungsgemäße Glühstiftkerze 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.

[0010] Die Glühstiftkerze 1 weist ein Gehäuse 3 auf, das beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff besteht. Das Gehäuse 3 weist eine konzentrische Durchgangsbohrung 4 auf, die einen Innenraum 4 des Gehäuses 3 bildet. Das Gehäuse 3 weist einen Stützabschnitt 5 auf, der einteilig mit dem Grundkörper 6 des Gehäuses 3 ausgebildet ist.

[0011] Der Heizkörper 2 ist größtenteils in die Durchgangsbohrung 4 hineingeführt, so dass der Heizkörper 2 im Wesentlichen innerhalb des Stützabschnittes 5 und des übrigen Gehäuses 3 angeordnet ist. Allerdings ragt der Heizkörper 2 im Bereich seiner Spitze 7 am kammerseitigen Ende 8 etwas aus dem Stützabschnitt 5 des Gehäuses 6 heraus. Beim Betrieb der Glühstiftkerze 1 erfolgt die Hitzeentwicklung im Wesentlichen im Bereich der Spitze 7 des Heizkörpers 2, während der übrige Teil des Heizkörpers 2 im Wesentlichen von dem Stützabschnitt 5 umgeben und gestützt ist.

[0012] Der Grundkörper 6 des Gehäuses 3 der Glühstiftkerze 1 weist außerdem einen Befestigungsabschnitt 9 auf, an dem ein Gewinde ausgebildet sein kann, um die Glühstiftkerze 1 in eine Öffnung der Brennkraftmaschine einzuschrauben.

[0013] Im montierten Zustand weist die Glühstiftkerze 1 noch weitere Bauteile auf, die insbesondere den elektrischen Kontakt mit den verschiedenen Schichten des keramischen Heizkörpers 2 herstellen, um die Beaufschlagung mit einer Betriebsspannung zu ermöglichen. Die Betriebsspannung wird dabei von einer kammerfernen Seite 10 an die Glühstiftkerze 1 geführt. Zur Vereinfachung der Darstellung sind diese weiteren, aus dem Stand der Technik bekannten Bauteile in der Fig. 1 nicht dargestellt.

[0014] Der Stützabschnitt 5 des Gehäuses 3 ist rohrförmig ausgestaltet und an dem kammerseitigen Ende 8 des Gehäuses 3 vorgesehen. Im montierten Zustand der Glühstiftkerze 1 kann der Stützabschnitt 5 in die zugeordnete Kammer der Brennkraftmaschine hineinragen. Vorzugsweise ist der Stützabschnitt 5 so ausgebildet, dass er den Heizkörper 2 zumindest im Bereich der zum Einführen der Glühstiftkerze 1 vorgesehenen Bohrung der Brennkraftmaschine umgibt, um zumindest im Bereich der Bohrung ein Festsetzen von Verbrennungsrückständen und dergleichen an dem Heizkörper 2 zu verhindern. Eventuelle Verbrennungsrückstände und dergleichen sammeln sich somit zwischen der Bohrung und einer Außenfläche 11 des Stützabschnittes 5 an, so dass beim Lösen der Glühstiftkerze, das heißt bei einer Demontage, die wesentliche Belastung auf den Stützabschnitt 5 und nicht auf den Heizkörper 2 einwirkt. Durch die einteilige Ausgestaltung des Stützabschnittes 5 mit dem Grundkörper 6 des Gehäuses 3 ist eine hohe Robustheit der Glühstiftkerze 1 gegen mechanische Beschädigung bei der Demontage gegeben. Außerdem ist auch beim Betrieb der Brennkraftmaschine eine potentielle Undichtigkeit der Schnittstelle zwischen dem Stützabschnitt 5 und dem Grundkörper 6 des Gehäuses 3 von vornherein verhindert. Der Stützabschnitt 5 kann beispielsweise durch Drehen oder Fließpressen hergestellt werden, ein Fügeprozess ist nicht erforderlich. Außerdem ist der Heizkörper 2 im Wesentlichen zylinderförmig ausgestaltet, so dass eine einfache Montage der Glühstiftkerze 1 möglich ist.

[0015] Fig. 2 zeigt den in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der Glühstiftkerze 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail. Bereits beschriebene Elemente sind in der Fig. 2 mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, wodurch sich eine wiederholende Beschreibung erübrigt.

[0016] Zwischen dem Grundkörper 6 und dem Stützabschnitt 5 des Gehäuses 3 ist ein Dichtkonus 12 ausgebildet, der mit einer entsprechenden Fläche einer Bohrung der Brennkraftmaschine, die zum Montieren der Glühstiftkerze 1 dient, zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Zumindest an einer Innenfläche 23 ist der Grundkörper 6 im Bereich des Stützabschnittes 5 mit einer Beschichtung 13 versehen, die als Nickel/Phosphor-Beschichtung ausgebildet ist. Dadurch ist die Innenfläche 23 des Gehäuses 3 im Bereich einer Verbindungsfläche 22, an der der Heizkörper 2 mit dem Stützabschnitt 5 verbunden ist, mit der Beschichtung 13 versehen. Zwischen der Beschichtung 13 und dem Heizkörper 2 ist ein keramischer Klebstoff 14 vorgesehen. Die Beschichtung 13 dient als Korrosionsschutz für den Stützabschnitt 5. Der keramische Klebstoff 14 verbindet das keramische Material des Heizkörpers 2 über die Beschichtung 13 mit dem Stützabschnitt 5. Dadurch ist eine zuverlässige Verbindung zwischen dem Stützabschnitt 5 und dem Heizkörper 2 ausgebildet, die temperaturbeständig und kraftstoffresistent ist.

[0017] Der Heizkörper 2 ragt aus dem Innenraum 4 über eine Öffnung 20 des Gehäuses 3 am kammerseitigen Ende 8 heraus. Der keramische Klebstoff 14 umschließt den Heizkörper 2 im Bereich des Stützabschnittes 5 umfänglich, so dass die Öffnung 20 verschlossen ist. Dadurch ist der Innenraum 4 gegenüber der Umgebung am kammerseitigen Ende 8 abgedichtet. Außerdem erstreckt sich der keramische Klebstoff 14 zumindest im Wesentlichen über die gesamte Länge des Stützabschnittes 5, so dass die Abdichtwirkung weiter verbessert ist. Der keramische Klebstoff 14 umschließt den Heizkörper 2 somit in Gestalt eines dünnwandigen Hohlzylinders.

[0018] Alternativ zu dem keramischen Klebstoff 14 kann auch eine Lötverbindung zwischen dem Heizkörper 2 und dem Stützabschnitt 5 ausgebildet sein. Dabei ist vorzugsweise ebenfalls die Beschichtung 13 vorgesehen, so dass die Lötverbindung zwischen dem keramischen Material des Heizkörpers 2 und der Beschichtung 13 hergestellt wird. Der Heizkörper 2 kann gegebenenfalls an seiner Außenfläche 21 beschichtet sein, um die Ausbildung der Lötverbindung zu erleichtern. Eine Beschichtung an der Außenfläche 21 kann auch für die Herstellung der Verbindung mittels eines keramischen Klebstoffes 14 von Vorteil sein.

[0019] Der Stützabschnitt 5 kann alternativ oder zusätzlich auch als Pressbuchse ausgestaltet sein, um durch Verpressen eine Verbindung mit dem Heizkörper 2 herzustellen. Hierbei ist gegebenenfalls eine von der Zylinderform abweichende Gestalt des Heizkörpers 2 erforderlich, um eine formschlüssige Verbindung zu schaffen. Denkbar ist auch ein Aufschrumpfen des Stützabschnitts 5 auf den Heizkörper 2 oder ein Einpressen des Heizkörpers 2 in den Stützabschnitt 5. Dadurch wird eine reibschlüssige Verbindung zwischen dem Stützabschnitt 5 und dem Heizkörper 2 hergestellt.

[0020] Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere eignet sich die Erfindung für Heizkörper 2 mit beliebigem Schichtaufbau und auch für anders ausgestaltete Heizkörper 2.

Ansprüche

1. Glühstiftkerze (1) zur Anordnung in einer Kammer einer Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse (3) und einem keramischen Heizkörper (2), wobei der Heizkörper (2) teilweise innerhalb des Gehäuses (3) angeordnet ist und wobei das Gehäuse (3) eine Öffnung (20) aufweist, durch die der keramische Heizkörper (2) an einem kammerseitigen Ende (8) des Gehäuses (3) teilweise aus dem Gehäuse (3) ragt,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse (3) zum Stützen des Heizkörpers (2) unterhalb einer Spitze (7) des Heizkörpers (2) einen Stützabschnitt (5) aufweist und dass das Gehäuse (3) zusammen mit dem Stützabschnitt (5) einteilig ausgebildet ist.

2. Glühstiftkerze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Stützabschnitt (5) an dem kammerseitigen Ende (8) des Gehäuses (3) vorgesehen ist.

3. Glühstiftkerze nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Stützabschnitt (5) des Gehäuses (3) rohrförmig ausgestaltet ist.

4. Glühstiftkerze nach einem Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Heizkörper (2) mit dem Stützabschnitt (5) des Gehäuses (3) verbunden ist.

5. Glühstiftkerze nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verbindung durch eine Lötverbindung gebildet ist.

6. Glühstiftkerze nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Heizkörper (2) mit dem Stützabschnitt (5) des Gehäuses (3) mittels eines Klebstoffes (14) verbunden ist.

7. Glühstiftkerze nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Klebstoff (14) ein keramischer Klebstoff (14) ist.

8. Glühstiftkerze nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Heizkörper (2) mit dem Stützabschnitt (5) des Gehäuses (3) mittels einer reibschlüssigen Verbindung verbunden ist.

9. Glühstiftkerze nach einem der Ansprüche 4 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Verbindungsfläche (22), an der der Heizkörper (2) mit dem Gehäuse (3) verbunden ist, den Heizkörper (2) umfänglich umschließt, um die Öffnung (20) durch die an der Verbindungsfläche (22) vorgesehene Verbindung an dem kammerseitigen Ende (8) des Gehäuses (3) zum Abdichten eines Innenraumes (4) des Gehäuses (3) zu verschließen.

10. Glühstiftkerze nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Innenfläche (23) des Gehäuses (3) zumindest im Bereich der Verbindungsfläche (22) mit einer Beschichtung (13) versehen ist.

11. Glühstiftkerze nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Beschichtung (13) Nickel und/oder Phosphor aufweist.

12. Glühstiftkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Heizkörper (2) zumindest innerhalb des Gehäuses (3) einen zumindest näherungsweise konstanten Querschnitt hat.

Zeichnung