本发明专利技术涉及一种可电加热的预热塞，具有加热元件(1)，该加热元件具有封闭的热管(11)，可导电的加热螺旋体(12)，与加热螺旋体(12)电连接的可导电的连接销(14)和填充材料(15)，填充材料设置在热管(11)中并且容纳加热螺旋体(12)和至少一部分连接销(14)。加热螺旋体(12)在此由耐温材料制成，该耐温材料具有对于电导体来说高的比电阻和小的温度系数，并且填充材料(15)至少部分地由具有电阻的负温度系数的材料制成。本发明专利技术还涉及一种用于制造这种可电加热的预热塞的方法，其中，热管(11)至少部分地用具有电阻的负温度系数的材料填充。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】现有技术本专利技术涉及一种电热塞或预热塞，和更精确地说一种用于布置在内燃机的室，例如空气压缩的、自点火的柴油机的预燃室、涡流室或燃烧室，中的金属的预热塞。本专利技术此外涉及一种用于制造这种预热塞的方法。在现代机动车和其它的应用中广泛地使用柴油机，其与汽油运行的内燃机相比较具有更高的效率。但是柴油机在起动过程中经常需要冷起动辅助机构，因为在柴油机冷起动时喷射的柴油一般地不能够无问题地自点火(自燃)。燃烧室处于低的温度水平下并且此外具有高的比热容量，因此在柴油机的起动过程中产生的压缩热快速地流入发动机本体中。但是为了在冷的空转阶段中完全燃烧在大多数自燃的内燃机中在~850°C的温度的情况下需要加热支持。这尤其是对于现代结构方式的低压缩的自燃内燃机而言是绝对必要的，它们一般地具有较差的冷起动特性或冷空转特性(低温怠速运转特性)。在这种自燃内燃机中现实需要~850°的持续加热温度。此外不同的燃料质量可以降低被压缩的空气/柴油混合物的可燃性。为了解决所述影响，在柴油机的燃烧室中通常分别设置至少一种可电加热的预热塞，也称为GLP(即英文专业术语“glow plug”)，具有950至1000°C的饱和温度，借此在起动阶段中预热柴油机。如在图2中在示意图中示出的，这种已知的金属的预热塞的加热元件9通常由一端封闭的热管91制成，该热管由耐温的合金，例如具有镍基材料的合金或具有耐温的钢的合金构成，其中，热管91的燃烧室侧的，封闭的一侧与加热螺旋体(螺旋管)92焊接，调节螺旋体(螺旋管)93与加热螺旋体串联地电连接。对于加热螺旋体92，通常使用具有尽可能高的比电阻的金属材料，该比电阻在温度改变时几乎保持恒定，例如FeCrAl或NiCr。相反，调节螺旋体93由具有显著的PTC(正温度系数)效应的金属或金属合金，例如镍(Ni)或铁钴(FeCo)，制成。调节螺旋体93与加热元件9的连接销94，例如预热塞的中心电极，电连接，在其上例如可以拧接上一个连接插头。调节螺旋体93和加热螺旋体92此外埋入绝缘粉末95中，其通过减小热管91的外径在填充之后被压缩。该绝缘粉末，通常氧化镁，在温度高于1400°C情况下也仍然具有高的比电阻。热管91用于机械地保护加热螺旋体92和将加热螺旋体相对于化学有害介质，例如空气中的氧气和氮气，燃料残留物和燃烧残留物进行屏蔽。此外热管91将由加热螺旋体92释放的热能传递到燃烧室中。这个装置负责使电阻在室温下保持低值，但是然后在运行中随着温度的提高而提高。此外这种预热塞广泛地应用于预热点火发动机中或者在起动由煤油运行的燃气轮机和油型暖气设备时作为冷起动辅助装置广泛地应用。除了作为用于柴油机的所谓的快速起动系统的一部分的控制器，如上所述的预热塞是现有技术。预热塞的特征在于，使用的预热塞的运行电压，所谓的低伏预热塞，低于可供使用的车载电网电压4至7伏特。该运行电压以下称为标称电压。通过以高于标称电压的电压短时间运行这种快速起动系统，所谓的“推动”，可以在很低的外部温度下也实现短的加热时间和因此柴油机的快速的起动准备，即使当在起动过程中车载电压不利地短期地回到例如7V上。此外借助于这种快速起动系统可以依据机动车的运行状态通过在一个储存在特征曲线簇中的电压控制依据发动机负荷，冷却水，外部温度等等补偿预热塞的冷却或过热。这种特征曲线簇按照已知的现有技术借助于所谓的温度测量塞确定，其中一个热电偶被焊接到上述预热塞的顶尖中。这种温度测量塞的缺点是其短的寿命和高的价格。此外这种低伏预热塞可以由于错误应用，芯片调节，有意或无意地跨接与预热塞连接的控制器或由于与预热塞连接的预热时间控制器的故障直到过热到加热体的熔化和由此导致发动机损坏。为了解决上述问题，具有一些建造预热塞的方法，其中，电阻作为温度信号被用于控制。为此预热塞实施成所谓的螺旋塞。这种也已知的螺旋塞由在图3中示出的加热元件9’制成，它由单侧封闭的热管91’构成，其中，热管91’的燃烧室侧的，封闭的侧与PTC-加热螺旋体92’焊接，不设置调节螺旋体。作为加热螺旋体92’的螺旋材料，在此处相应地使用具有电阻的正温度系数的金属，以实现PTC效应。与图2中的加热螺旋体92类似地，加热螺旋体92’埋在绝缘粉末95’中，其中，在此加热螺旋体92’直接地与加热元件9’的连接销94’电连接。可以通过这种螺旋塞在与这个控制器结合下避免由于错误应用和芯片调节的上述损坏，螺旋塞的加热螺旋体电阻具有PTC特性并且作为温度信号用于预热时间控制器。但是由此不能够避免由于通过跨接控制器造成的发动机损坏，有意地或无意地，例如由于事故，或由于控制器的故障。此外这种螺旋塞具有缺点，即在加热时由于电阻增大功率快速下降，由此其在通常的冷态电阻300至700m Ω下通过12V车载电压网不能够在1至2s加热到1000°C。冷态电阻因此必须保持得非常低，结果是，初始电流非常高。这要求在预热时间控制器中的较昂贵的半导体，较大的电缆横截面和在极限情况下较高的电池容量，如在上述具有加热螺旋体和调节螺旋体的组合的预热塞中。本专利技术公开按照本专利技术建议一种具有权利要求1的特征的可电加热的预热塞，最好用于自燃式内燃机，例如柴油机，冷起动辅助。此外按照本专利技术建议一种用于制造这种预热塞的方法。本专利技术的有利的改进方案通过从属权利要求的特征表征。按照本专利技术的第一观点，按照本专利技术的可电加热的预热塞包括作为主要组成部分的加热元件。而加热元件具有封闭的热管，可导电的加热螺旋体，与加热螺旋体电连接的可导电的连接销，和填充材料。加热螺旋体和至少一部分连接销在此布置在热管中，和填充材料如此地引入到热管中，使得它容纳或完全包围加热螺旋体和至少一部分连接销。热管在此情况下可以由耐温的金属合金制成，例如由镍基材料或耐温的钢合金。此外加热螺旋体由至少一种耐温的材料，最好高耐温的材料，制成，对于可比较的电导体具有高的比电阻，但是它是仅仅稍微与温度相关的，即具有小的温度系数，和填充材料至少部分地由具有电阻的负温度系数的材料制成。在此处也可以设想由具有高的比电阻的、不同的高耐温的材料的组合建造加热螺旋体，但是这也可能导致增大的制造成本。原则上这样建造的预热塞涉及到加热螺旋体-电阻的并联，其随着温度仅仅稍微地改变，具有填充材料形式的NTC-电阻。通过在热管内部中的这种材料组合尽管比较高的冷态电阻也可以实现预热塞的快速加热。在按照本专利技术的预热塞的一个优选实施方式中，加热螺旋体的材料是耐热的金属，它依赖于温度稍微或完全不改变它的电阻值，即在一个宽的温度范围上，例如直至1400°C，保持一个近似恒定的比电阻。这种材料可以是FeCrAl合金，例如Kanthal (铬铝钴耐热钢)，或NiCr合金。此外填充材料最好可以至少部分地或完全作为粉末位于热管内部中。这便于将填充材料填充到热管中。在此尤其优选的是，所述具有电阻的负温度系数的材料，填充材料至少部分地由其制成，作为NTC-粉末存在。缩写“NTC”在此处是指“负的温度系数”，和用语NTC-粉末因此表示NTC-电阻粉末或具有负的温度系数的热导体粉末。全部填充材料此外最好可以或者完全由这种具有电阻的负温度系数的材料构成或作为其替代方案由至少一种具有电阻的负温度系数的材料和一种绝缘材料的混合物构成，其中，绝缘材料本文档来自技高网...
【技术保护点】
可电加热的预热塞，其具有加热元件(1)，所述加热元件具有以下部分:封闭的热管(11)，可导电的加热螺旋体(12)，可导电的连接销(14)，它与加热螺旋体(12)电连接，和填充材料(15)，它设置在热管(11)中并且容纳加热螺旋体(12)和至少一部分连接销(14)，其中，加热螺旋体(12)由至少一种耐温材料制成，该材料对于电导体具有高的、仅仅稍微与温度相关的比电阻，和填充材料(15)至少部分地由至少一种具有电阻的负温度系数的材料制成。
【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，
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
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