用于预热温度调节的预热塞制造技术

本发明专利技术涉及一种在机动车的内燃机（64）中的预热塞（10），所述预热塞包括一具有限定的电阻-温度系数的电阻元件（16），所述电阻元件构造为单组分螺旋线（44）。所述电阻元件借助于施加在所述电阻元件（16）上的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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】
技术介绍
预热塞(GlUhstiftkerze)还称为电热塞或基于英语名称“glow plug”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。此外在起动后为了降低排放等可能需要，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。在此，电预热时间控制器(缩写GCU，预热控制单元“glowcontrol unit”)结合发动机控制器进行控制，其中争取实现预热塞的短的加热时间和受控的后加热。为此，预热塞具有形式为预热丝的电阻加热部，所述电阻加热部在1至2秒的短时间间隔内用电压通过下述方式来加载冷的预热塞:在预热塞的顶部上达到部分地超过1000°C的温度。区分所谓的11伏预热塞和快速启动预热塞，所述11伏预热塞利用电池电压或车载电压+来运行，所述快速启动预热塞还称为低电压预热塞或基于英语称为“highspeed glow plug”(HS GLP)。这些预热塞在限定的持续时间内为了进行加热利用7至12伏的加热电压在预热阶段期间运行。在所谓的“推进阶段”结束之后，所述电压被降低为标称电压，所述标称电压明显低于所使用的加热电压，例如在4至7伏的范围内。由此得到了在不同的发动机状态中调节或使用所述温度的可能性。预热塞的恒定温度、这就是说运行温度约为980 °C。电阻加热装置通常包括燃烧室侧的加热螺旋线和与加热螺旋线的端部焊接的调节螺旋线，所述加热螺旋线和调节螺旋线在预热塞中由作为外部封套的、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，电阻加热装置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。所述加热螺旋线的另一个端部与预热管电接触，通过所述预热管实现了接地。连接插头例如可以拧到所述连接螺栓上。因此在预热塞中存在加热螺旋线和调节螺旋线的组合成为一共同的电阻值，其中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)。在电阻值逐渐增加时出现了电流的下调(Abregeln)并且出现限定的端部温度。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温度-电阻系数。典型地由铁-铬-铝-合金制成的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。所述调节螺旋线通常由高纯镍或钴-铁-合金或钴-铁-镍-合金制成，其中所述电阻在室温时是非常低的并且非常陡地随着温度升高而增高。此外，在利用过高的加热电压来操控预热塞时形成了温度过调，从而在推进阶段之后存在不稳定的温度走向，直至所述温度走向变为稳定的温度走向。在DE 10 2008 040 971 A1中已知一种用于调节内燃机中的预热塞的温度的方法，其中针对每个单独的预热塞，在内燃机的参考运行中记录所测量的温度和所测量的电阻之间的数学关系。在预热塞的使用寿命期间动态地调整所述数学关系。预热塞的性能在参考运行中在空气中进行测量或者由昂贵的且专门的温度测量仪来记录。然而预热塞在发动机室中运行期间的实际温度由于多种边缘条件、例如负载、转速、外部温度、柴油机颗粒再生等的影响而不同。
技术实现思路
根据本专利技术提出了一种用于机动车的内燃机的预热塞，所述预热塞包括一具有限定的电阻-温度系数的电阻元件，并且所述电阻元件构造为单组分螺旋线。此外规定，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。所述操控电压根据所测量的、与温度相关的电阻而变化。所述电阻元件具有限定的正的电阻-温度系数。根据本专利技术的预热塞在20°C至1200°C的运行温度范围内优选地展示出限定的电阻-温度系数的线性特性。根据本专利技术的预热塞以对预热塞的电阻的检测为根据，所述电阻在20°C至1200°C的运行温度范围内展示出限定的温度相关性。所述预热塞包括电阻元件，其被构造为螺旋线，还称为单组分螺旋线，所述单组分螺旋线在一个唯一的螺旋线中结合了加热螺旋线和调节螺旋线的特性。对于所述单组分螺旋线来说重要的材料特性是特定的电阻及其与温度的相关性。 适合的材料关于特定的电阻展示了适合的温度相关性，所述材料是合金，所述合金特别地包括材料组(a)中的成分:铌、钼、钽、钨及其合金；和材料组(b)中的成分:铬，镍，钛及其合金。根据本专利技术，所述单组分螺旋线的特征在于特定的电阻P，在一种实施方式中基于所述材料组(a)在温度为20°C时所述电阻例如为0.1±0.06 πιΩ mm，且所述电阻随着温度上升而增高，其中在l〇〇〇°C时所述特定的电阻P 3例如为0.5±0.2 πιΩ mm。替代地，特定的电阻P b可以基于材料组(b)在温度为20°C时例如为1±0.1 πιΩmm，并且在温度为1000°C时，螺旋线材料的特定的电阻例如增高为1.25±0.1 πιΩ mm。—种实例是钼-钛-锆合金。另一种实例是镍-铬-铁合金，其具有重量百分比为19至60 %的镍、重量百分比为14至25 %的铬、重量百分比为24至58 %的铁和重量百分比为1至2.4%的铝。另一种实例包括钼或钨，带有重量百分比直至3%的氧化镧(La203)，重量百分比直至3%的二氧化钍(Th02)、重量百分比直至3%的二氧化铈(Ce02)、重量百分比直至2%的氧化钇(Y203)，重量百分比直至30%的铼以及重量百分比直至50%的铜(Cu)。在装入状态下，在发动机室中在运行期间通过预热丝的电阻对预热塞的温度进行检测只有在下述情况下才能实现:所述预热丝由这样一种唯一的材料制成，所述材料在整个运行温度范围内、特别是在20°C至1200°C的范围内展示出足够高的温度进程。从而实现了电阻尽可能陡的增高，所述电阻优选展示出线性特性。此外必要的是，所述单组分螺旋线处于预热塞的前部分中，因为所述预热塞插入到内燃机的燃烧室中仅约5 _。此外提出了一种用于运行根据本专利技术的预热塞的方法。根据本专利技术的方法基于以足够高的精度对电阻进行检测，其例如可以通过现有的预热时间控制器利用适合的测量电阻借助电流测量以±0.02 Ω的精度来实现。根据本专利技术的用于预热塞的温度调节的方法基于在温度和电阻之间的限定的关系，所述电阻可以在单组分螺旋线中求得。由所测量的电阻(R)和输入电阻(R。)来求得电阻差。现在可以由所求得的电阻差(R - R。)和单组分螺旋线的材料的电阻的已知的电阻-温度系数(dR/dT)以及在输入电阻(R。)时的温度T。根据下述公式求得温度(TbCT):Tber= (R - R0)/ (dR/dT) + T0 (1)， 所述温度为实际温度。根据本专利技术，与预热时间控制器或发动机控制器相关联地根据软件实现了对构造为单组分螺旋线的电阻元件的操控。通过所述处理方法，可以借助于所谓的学习阶段使预热时间控制器匹配于各个预热塞。特别是，在一定的电压水平(?)情况下确定各个预热塞的初始温度(!\)，所述初始温度相应于初始电阻(R0。随后将所述电压提高至电压水平(U2)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在机动车的内燃机（64）中的预热塞（10），所述预热塞包括一具有限定的电阻‑温度系数的电阻元件（16），所述电阻元件构造为单组分螺旋线（44），其特征在于，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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A盖辛格，A赖斯纳，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