用于能够调节的预热塞的预热管制造技术

本发明专利技术涉及一种用于布置在机动车的内燃机的燃烧室中的预热塞（10），所述预热塞具有接纳在预热管（12）中的电阻元件（16），所述电阻元件构造为具有限定的电阻-温度系数的单组分螺旋线（44），其中所述电阻元件（16）借助于动态变化的操控电压来加热并且/或者保持在一预先给定的温度上。此外建议，所述电阻元件（16）的材料包括至少一种难熔金属并且所述预热管（12）由镍-铬合金制成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于能够调节的预热塞的预热管
技术介绍
预热塞（Glühstiftkerze）还称为电热塞或基于英语名称“glowplug”缩写为GLP，所述预热塞被插入到燃烧发动机中以用于点燃燃料-空气-混合物，所述预热塞在其温度足够高之前，在冷状态下对其预热，从而所述预热塞足够用于点燃所述燃料-空气-混合物。此外为了降低排放在起动后可能需要，所述预热塞至少还继续运行若干时间，以便实现在燃烧室内部中升高温度。预热塞通常包括也称为加热电阻的电阻元件，所述电阻元件构造为燃烧室侧的加热螺旋线和与加热螺旋线焊接的调节螺旋线。在预热塞中电阻元件被作为外部封套的、例如金属的预热管或保护管同轴地包围。预热管的插入到内燃机的燃烧室中的区段通常被填充有电绝缘的填充粉末、例如氧化镁，电阻元件被埋入到所述填充粉末中。所述电连接通常通过连接螺栓来实现，所述连接螺栓与调节螺旋线和加热螺旋线导电连接。所述加热螺旋线的一个端部与预热管电接触，通过所述预热管实现了接地。连接插头例如可以固定到所述连接螺栓上。因此在预热塞中实现了加热螺旋线和调节螺旋线的组合，所述组合具有一共同的电阻值。加热电阻由合适的材料制成，所述材料包括一合金，所述合金包含铬、铝或类似物作为主要组分——铁和镍的附加。所述管通常由合金制成，所述合金包含作为主要组分的铁和镍，其中加热电阻接纳在所述管内。通常，所述加热螺旋线形成预热管的前部分、加热区。后部分、即调节螺旋线具有下述特性：所述电阻随着温度的逐渐升高而增高，这就是说所述调节螺旋线具有高的正温度系数（PTC“正温度系数”特性）。在温度升高并且因此电阻值逐渐增加时出现了电流的下调（Abregeln），其中设定了限定的端部温度。加热螺旋线和调节螺旋线电串联，其中两种螺旋线具有正的但是不同大小的电阻-温度系数。加热螺旋线在室温时具有高的电阻，所述电阻几乎恒定地保持在运行温度范围内。而所述调节螺旋线在室温时具有非常低的电阻，所述电阻较陡地随着温度升高而增高。所述调节螺旋线的通常合适的材料是高纯镍或钴-铁-合金或钴-铁-镍-合金。在DE102011077239A1中已知一种预热塞，所述预热塞具有由金属材料制成的加热线圈，所述金属材料包含钨或钼作为主要成分，并且所述加热线圈接纳在管中，所述管由包含重量百分比为0.5至5.0%的铝和重量百分比为20至40％的铬的合金组成，以便因此能够实现加热电阻尽可能高的温度，而该加热电阻不达到其熔化温度并且还保证了所述管的热稳定性。
技术实现思路
根据本专利技术提出了一种用于布置在机动车的内燃机的燃烧室中的预热塞，其中包括电阻元件，所述电阻元件构造为具有限定的电阻-温度系数的单组分螺旋线并且接纳在预热管中。所述电阻元件借助于动态变化的操控电压来加热并且/或者保持在一预先给定的温度上，其中，所述预热塞的温度调节通过获知的电阻值来实现。此外，所述电阻元件包括至少一种难熔金属并且与所述预热管气密地且抗腐蚀地焊接。对于相应的电阻元件合适的材料包括铬、铌、钼、钽、钨、但也包括镍、钛、铼、铜以及它们的合金，其中所述合适的材料在特定的电阻方面是合适的并且此外展示了较高的稳定性。所述电加热元件包含至少一种难熔金属作为主要成分，例如钼或钨或它们的合金。其他的实施方式包括镍-铬-铁合金连同重量百分比超过10％的镍，重量百分比超过10％的铬，重量百分比超过1％的铝和/或重量百分比超过0.5％的硅。此外，存在以下可行方案：使用镍-铬-铁-合金，其具有重量百分比为15至60％的镍和/或重量百分比为12至27％的铬和/或重量百分比为24至58％的铁和/或重量百分比为0.1至10％的铝。在一种替代的实施方式中钼或者钨连同三氧化二镧（La2O3）和/或二氧化钍(ThO2)和/或二氧化铈（CeO2）和/或三氧化二钇（Y2O3）被证实为合适的材料成分。此外，钼-钛-锆合金也是合适的。在能够与根据本专利技术构造为单组分螺旋线的电阻元件组合的预热管的材料方面，下述材料是合适的，所述材料在争取到的较高的温度情况下提高了所述管的稳定性并且在较长的时间间隔内保持该稳定性。合适的材料成分除了铁和镍作为主要成分之外还包含铝份额和铬份额。在一种优选的实施方式中，镍-铬-合金特别包括至少重量百分比1至10％的铝、重量百分比10至30％的铬和重量百分比0.05至5％的硅。预热管的材料的其他实施方式包括重量百分比超过5％的铁和/或重量百分比超过0.05％的钛和/或重量百分比小于0.2％的铜和/或重量百分比小于0.5％的碳和/或重量百分比小于0.3％的钇和/或重量百分比小于0.2％的锆和/或重量百分比小于0.7％的锰。将相应地允许预热螺旋线具有较高温度的难熔金属用作加热电阻的材料的这种做法结合金属的预热管，对加热元件连接到预热管上提出了特别的要求。被构造为单组分螺旋线的加热元件的前端部段根据本专利技术与预热管的前端部段相连接。构造为单组分螺旋线的加热元件被插入到预热管中，其中构造为预热管颈的前端部段本身是敞开的。现在关闭预热管的前端部段，其中加热元件的前端部段至少部分地被埋入。预热管的前端部段可以与加热元件的至少一部分相焊接，从而预热管的前端部段与加热元件以材料方式彼此连接并其因此也以电方式彼此连接。替代地，电阻元件的前端部段能够与预热管材料材料配合地结合，例如焊接，例如借助于激光焊接，并且接下来在另一材料配合的结合步骤中进行预热管的封闭。在另一变型设计中能够借助于钎焊材料封闭接头。因为对于构造为单组分螺旋线的电加热元件来说合适的难熔金属具有用氧气进行氧化的特性，其中加热电阻本身减小，所以重要的是，接头特别是相对于氮气和氧气是尽可能气密的。此外，特别是所述电加热元件的前端部段相对于所述预热管的前端部段的外表面的距离是重要的。所述距离与接头的构造有关联，所述接头又与所选择的连接工艺有关。为了实现所期望的距离，根据本专利技术建议，以预热管颈的方式来构造预热管的前端部段，其中预热管颈的长度能够根据规定来选择。此外，相应于被构造用于所述单组分螺旋线的预热丝的直径的至少两倍的所述距离是重要的，以便即使在预热塞的使用寿命过程中预热管有外部腐蚀的情况下也避免热的燃烧室气体与电阻元件相接触。专利技术优点：根据本专利技术所提出的解决方案提供了一种预热塞，所述预热塞允许在极高的温度情况下发热，而不出现电阻元件的熔化过程。根据本专利技术被建议为加热元件的组成成分的难熔金属的特征在于在较低的热膨胀系数和较高的热导率和电导率的情况下极高的熔化温度。此外，能够以简单的方式实现对预热塞的温度进行控制和/或调节，因为所使用的难熔金属允许在预热塞的运行温度的范围内能获知可测量的电阻和温度之间的关系。但是，难熔金属易于被例如存在于预热管中的氧气氧化，其中发生加热电阻减小。为了阻碍电加热电阻的氧化，预热管的材料是重要的。因此，在预热管的材料组分中需要一定份额的铝和铬，以便尤其在预热管的内部中用作氧清除剂元素。因为预热管的内部相对于周围环境密封，因此能够有效地降低预热管内部中的氧气分压。此外，构造在预热管的外表面上的氧化膜防止了氧气的另外的进入，其中改善了预热塞的部件的抗氧化性。预热管与电加热元件的材料的敏感协调在同时降低成本的情况下允许预热塞的较长的使用寿命，因为根据本专利技术的材料选择提供了节约潜力。此外，以有利的方式得出：通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于布置在机动车的内燃机的燃烧室中的预热塞（10），所述预热塞具有接纳在预热管（12）中的电阻元件（16），所述电阻元件构造为具有限定的电阻‑温度系数的单组分螺旋线（44），其中所述电阻元件（16）借助于动态变化的操控电压来加热并且/或者保持在一预先给定的温度上，其特征在于，所述电阻元件（16）的材料包括至少一种难熔金属并且与所述预热管（12）气密地且抗腐蚀地焊接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.26 DE 102013212283.71.一种用于布置在机动车的内燃机的燃烧室中的预热塞（10），所述预热塞具有接纳在预热管（12）中的电阻元件（16），所述电阻元件构造为具有限定的电阻-温度系数的单组分螺旋线（44），其中所述电阻元件（16）借助于动态变化的操控电压来加热并且/或者保持在一预先给定的温度上，其中，所述电阻元件（16）的材料包括至少一种难熔金属并且与所述预热管（12）气密地且抗腐蚀地焊接，其中，所述电阻元件（16）的材料从难熔金属钼或钨中选择，其特征在于，所述电阻元件（16）的材料包括具有三氧化二镧（La2O3）、二氧化铈（CeO2）和/或三氧化二钇（Y2O3）的钼或者钨。...

【专利技术属性】
技术研发人员：B塞龙尼科拉特，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE