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1. (WO2004074742) GLÜHSTIFTKERZE, INSBESONDERE NIEDERVOLT-GLÜHSTIFKERZE FÜR VERBRENNUNGSMOTOREN
Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

Gluhstiftkerze , insbesondere Niedervolt-Glühstiftkerze für Verbrennungsmotoren

Die Erfindung bezieht sich auf Glühstiftkerzen, insbesondere Niedervolt-Glühstiftkerzen zum Anordnen in einem Brennraum einer Brennstoff kraftmaschine , wobei die Gluhstiftkerze einen mit einer definierten Betriebsspannung ausgelegten Spannungsquelle verbind-baren elektrischen Widerstand aufweisenden Heizleiter umfasst und der Heizleiter auf eine definierte Betriebstemperatur bringbar ist .

Stand der Technik

Glühstiftkerzen als Teil einer Glüheinrichtung werden unter anderem beim Kaltstart und Kaltlauf von Dieselmotoren verwendet . Sie dienen dazu, den Brennraum vor dem eigentlichen Motorstart zu er-wärmen und das Laufverhalten des Dieselmotors (Geräusch, Abgasemission) positiv zu beeinflussen .

Um auch während eines Spannungseinbruchs des Bordnetzes, der in der Regel während der Betätigung des Anlassens entsteht, eine kurze Aufheizzeit der Gluhstiftkerze zu gewährleisten, werden diese oftmals als Niedervolt-Glühstiftkerzen ausgeführt. Die Reduzierung der Bordnetzspannung auf die notwendige Betriebsspannung erfolgt durch Takten der Bordnetzspannung mit definiertem Taktverhältnis. Ein Betrieb mit Überspannung kann zu Temperaturen weit oberhalb der maximalen Einsatztemperatur der verwendeten Materialien der Gluhstiftkerze und somit zur Zerstörung der Gluhstiftkerze führen.

Aufgabe der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die aus dem Stand der Technik bekannten Glühstiftkerzen derart auszulegen, dass eine schnelle

Aufheizzeit gewährleistet ist, und dass gleichzeitig niedrige Anfangströme mit einer erhöhten Schutzfunktion gegenüber Spannungen realisiert werden.

Lösung der Aufgabe

Kern der Erfindung ist es, eine Schutzfunktion, insbesondere für Niedervoltglühstiftkerzen zu schaffen. Dies wird dadurch reali-siert, das oberhalb der Betriebstemperatur der spezifische Widerstand des Heizleiters so stark ansteigt, dass die verursachende erhöhte Betriebsspannung nahezu kompensiert wird, und die umgesetzte elektrische Leistung nur geringfügig ansteigt.

Als Lösung wird daher vorgeschlagen, dass der spezifische elektrische Widerstand des Heizleiters derart ausgelegt ist, dass ober- halb der Betriebstemperatur der spezifische elektrische Widerstand des Heizleiters derart ansteigt, dass die verursachende erhöhte Betriebsspannung kompensiert wird.

Vorteile der Erfindung

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Materialauslegung der Gluhstiftkerze bzw. des Stiftes ein ge-genuber dem Stand der Technik flachere Temperatur - Spannungskennlinie bei hohen Betriebstemperaturen erreicht wird. Dies ermöglicht, die Temperaturen gezielt einzustellen, jedoch die Zerstörung bei Betrieb mit Überspannung zu vermeiden.

Es ist daher möglich, eine Aufheizgeschwindigkeit der Gluhstiftkerze mit einer flachen Regelcharakteristik bei hohen Betriebstemperaturen zu kombinieren.

Ein weiterer Vorteil ist eine steilere Widerstands-Temperatur-Kennlinie, wodurch die Widerstandsmessung zu genaueren Tempera-turergebnissen fuhrt.

Temperaturen oberhalb der maximalen Betriebstemperatur der verwendeten Materialien können auf diese Weise vermieden werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den nachstehenden Diagrammen hervor.

Zeichnungen

Es zeigen

Fig. 1 Eine schematische Darstellung des Verhältnisses vom
spezifischen Widerstand zur Temperatur;

Fig. 2 Eine schematische Darstellung des Verhältnisses von
Temperatur zur Betriebsspannung.

Beschreibung

In den Figuren 1 und 2 sind zum einen die aus dem Stand der Technik bekannten Verhältnisse zwischen spezifischem Widerstand des Heizleiters und der Temperatur bzw. Temperatur und Betriebsspannung dargestellt, wobei die aus dem Stand der Technik bekannten Verhältnisse die Bezeichnung „Standardauslegung" erhalten haben.

Die erfindungsgemäßen Auslegungen haben die Bezeichnung „idealisiert" bzw. „real" erhalten. Materialeigenschaften für die Gluhstiftkerze werden so eingestellt, dass bis zu einer Grenztemperatur, beispielsweise in den Figuren 1 und 2 1.200°C, die ungefähr die Betriebstemperatur entspricht, die Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstandes niedrig ist. Dies bringt eine sehr hohe durchschnittliche Leistung bei niedrigen Anfangsströmen mit sich. Oberhalt an dieser Grenztemperatur ist jedoch der Temperaturkoeffizient wesentlich höher. Dies führt dazu, dass ein starkes Abregein des Betriebsstron.es erfolgt und somit die Zerstörung der Glühstiftkerne auf einfache Art und Weise vermieden wird.

Alternativ lässt sich auch das spezifische Widerstandsverhältnis zur Temperatur über einen spannungsabhängigen Widerstand erreichen, der derart ausgelegt ist, dass der spezifische Widerstand des Heizleiters bei hohen Betriebsspannungen deutlich zunimmt.

Beispiel

Die Betriebstemperatur beträgt 1.200 °C. Um zu erreichen, dass die Temperatur der Gluhstiftkerze nur um 25° pro Volt zunimmt (im Vergleich zum Stand der Technik) wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Temperaturkoeffizient des Materials oberhalb der Sollbetriebstemperatur etwa dreimal höher ist als unterhalb der Betrieb-stemperatur. Bei dieser Abschätzung wird nur der Wärmetransport für Wärmestrahlung berücksichtigt, da dieser proportional zur vierten Potenz der Temperatur ist. Unter Berücksichtung von Wärmeleitung und Konvektion ist bei der gleichen Materialwahl das Abregelverhalten sogar noch stärker. Um das gleiche Abregelverhalten in der soeben genannten Abschätzung zu erhalten, ist somit eine geringe Differenz der Temperaturkoeffizienten notwendig.