專利名稱：電熱塞和用于制造電熱塞芯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電熱塞，且更具體地，涉及一種用于柴油機(jī)的電熱塞，其包括具有加熱部的陶瓷電熱塞芯(glow pencil),和電熱塞芯從中伸出的外殼。
背景技術(shù)：
此類電熱塞的電熱塞芯可通過(guò)首先由擠壓制作坯體而進(jìn)行制造，坯體具有由燒結(jié)后導(dǎo)電的陶瓷材料制成的芯，圍繞芯且由燒結(jié)后電絕緣的陶瓷材料制成的中間層，以及圍繞中間層且由燒結(jié)后導(dǎo)電的陶瓷材料制成的層。一旦坯體已經(jīng)燒結(jié)，外層即形成電熱塞芯的外導(dǎo)體，且芯形成電熱塞芯的內(nèi)導(dǎo)體。為了對(duì)電熱塞芯設(shè)置加熱部，在燒結(jié)前從坯體的一端部移除外層，且由燒結(jié)后導(dǎo)電的另一陶瓷材料制成的層包圍該端部。該層可作為泥漿(slip)施用，因此可被稱為泥漿層。通過(guò)燒結(jié)坯體，由泥漿層形成具有增加的電阻的外導(dǎo)體層，即加熱層。此類電熱塞芯有時(shí)被稱為外加熱電熱塞芯，因?yàn)榧訜犭娮杵鞅辉O(shè)置為外導(dǎo)體的一部分。與內(nèi)導(dǎo)體的一部分被設(shè)置為加熱電阻器的內(nèi)加熱電熱塞芯相比較，這具有優(yōu)點(diǎn)。更具體地，在外加熱電熱塞芯中，加熱電阻器中生成的熱量能夠非?？焖偾矣行У厣l(fā)至發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)的燃料/空氣混合物。外加熱電熱塞芯的表面溫度非?？焖俚仨憫?yīng)于加熱功率的變化，因此可根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力沖程，使用時(shí)新的電熱塞控制裝置控制外加熱電熱塞。時(shí)新的電熱塞和電熱塞控制裝置因而可有效地輔助燃料燃燒，且可調(diào)整加熱過(guò)程以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的個(gè)體要求，以便例如提高其性能或減少其廢氣排放。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種能夠更好地滿足在燃料燃燒的最優(yōu)輔助方面對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的要求的方法。在根據(jù)本發(fā)明的電熱塞中，外導(dǎo)體層僅覆蓋加熱部中的絕緣層的一部分。因此加熱部中的絕緣層的第一部分區(qū)域沒(méi)有外導(dǎo)體層，而絕緣層的第二部分區(qū)域由外導(dǎo)體層覆蓋。由于這兩個(gè)區(qū)域的比例，電熱塞的電阻可適應(yīng)規(guī)定類型的發(fā)動(dòng)機(jī)或車輛的要求。通過(guò)將由燒結(jié)后導(dǎo)電的陶瓷材料制成的層印制到坯體上，可制造精確限定的外導(dǎo)體層，其留下絕緣層的部分區(qū)域未被覆蓋。噴印法是特別適合的。例如，移印法也是可能的。通過(guò)將適當(dāng)形成的加熱導(dǎo)體部印制在坯體的絕緣層上，可將根據(jù)本發(fā)明的電熱塞芯的電阻設(shè)定成期望值。這能夠以低成本完成。因此可通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的制造方法，經(jīng)濟(jì)有效地制造適應(yīng)規(guī)定類型發(fā)動(dòng)機(jī)或規(guī)定用途的要求的電熱塞。加熱部中的外導(dǎo)體層可以是條形的，即覆蓋絕緣層的一個(gè)或多個(gè)條形區(qū)域，而不覆蓋熱導(dǎo)體層的鄰近部分之間的絕緣層的部分區(qū)域。外導(dǎo)體層可在加熱部中僅形成單個(gè)軌道，例如螺旋形盤繞的軌道。在這種情況下，電阻由該軌道的長(zhǎng)度和寬度來(lái)決定。加熱部中的外導(dǎo)體層也可形成多個(gè)軌道，然而，這些軌道彼此隔開(kāi)一定距離布置。在最簡(jiǎn)單的情況下，這些軌道可在電熱塞芯的縱向方向上直線延伸，或者可具有復(fù)雜的形狀，例如可以折曲的方式盤繞或螺旋形地彎曲。根據(jù)本發(fā)明的有益的改進(jìn)，加熱部中的外導(dǎo)體層由保護(hù)層覆蓋。使用這樣的保護(hù)層能夠增加電熱塞的使用壽命。因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的電熱塞的外導(dǎo)體層僅部分覆蓋加熱部中的絕緣層，所以外導(dǎo)體層通常形成臺(tái)階，其在不同程度上是明顯的。當(dāng)操作電熱塞時(shí)，例如當(dāng)將其安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)中時(shí)，因此存在電熱塞由于這些臺(tái)階而可被障礙物掛住，且外導(dǎo)體層的該部分可因此碎裂或損壞的風(fēng)險(xiǎn)。由于電絕緣保護(hù)層，外導(dǎo)體層可有效地受到保護(hù)，免于損壞。特別地，這樣的保護(hù)層還可補(bǔ)償絕緣層的覆蓋部分與未覆蓋部分之間的高度差異。一旦坯體已經(jīng)燒結(jié)，則通過(guò)印制形成加熱部中的外導(dǎo)體層的層，層的厚度可被預(yù)先限定在窄的制造公差內(nèi)。同樣地制造的電熱塞芯的電阻因此僅小程度地變化，這顯著促進(jìn)了電熱塞在期望的目標(biāo)溫度的驅(qū)動(dòng)。該層優(yōu)選以小于50 i! m的厚度印制，優(yōu)選小于30 i! m的厚度。在燒結(jié)期間，層的厚度通常稍微減少。根據(jù)本發(fā)明的電熱塞芯的加熱部中的外導(dǎo)體層優(yōu)選具有小于50 ii m的厚度,優(yōu)選小于30 ii m的厚度。如已提到的，可通過(guò)噴射印刷法印制加熱部的外導(dǎo)體層。在文獻(xiàn)中經(jīng)常被稱為“連續(xù)噴墨”法的連續(xù)噴射法特別適合。在這些印刷方法中，與當(dāng)前是否執(zhí)行印刷無(wú)關(guān)，通常稱為油墨的印刷液體連續(xù)流經(jīng)印刷頭。取決于所印刷的圖像，一些液體從連續(xù)流轉(zhuǎn)向，以便印刷到將被印刷圖像的表面上，也就是說(shuō)，將到達(dá)表面的部分油墨受電子控制。液流或液滴通過(guò)充電電極充電。作為該充電過(guò)程的結(jié)果，液體于是可在擋板的電場(chǎng)中轉(zhuǎn)向，并且印刷過(guò)程可因此受到控制。如果采用該方法，瞬時(shí)不執(zhí)行印刷，則噴液不轉(zhuǎn)向到印刷表面上。液體于是可經(jīng)由集液管被再次收集且反饋到儲(chǔ)存容器中。與噴墨印刷一同為公眾所知的、同樣適合本發(fā)明的其它噴射印刷方法有氣泡噴射印刷、按需噴射印刷和壓電印刷。


以下將參照附圖 通過(guò)說(shuō)明性的實(shí)施例解釋本發(fā)明的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)及優(yōu)點(diǎn)。相同和相應(yīng)的組件由相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示。在附圖中:圖1示出電熱塞的示意圖；圖2示出電熱塞芯的示意圖；圖3示出圖2的剖面圖；圖4示出另一實(shí)施例的剖面圖；圖5示出另一實(shí)施例的剖面圖；圖6示出另一實(shí)施例的示意圖；圖7示出另一實(shí)施例的示意圖。附圖標(biāo)記I 外殼Ia外螺紋Ib六角頭2 電熱塞芯2a 內(nèi)導(dǎo)體2b絕緣層
2c外導(dǎo)體層2d外導(dǎo)體層2e保護(hù)層3連接元件4內(nèi)桿5保護(hù)套管
具體實(shí)施例方式圖1以部分剖視圖示出電熱塞的示意圖。所示的電熱塞具有外殼1，陶瓷電熱塞芯2從外殼I中伸出。在所示的實(shí)施例中，外殼I具有用于旋入發(fā)動(dòng)機(jī)中的外螺紋Ia和六角頭lb。然而，電熱塞也可以不同的方式安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上，因此可設(shè)置其它緊固裝置代替外螺紋Ia和六角頭lb。電熱塞芯2在布置于外殼I內(nèi)的一端可具有錐形部，所述錐形部嵌入連接元件3中，經(jīng)由連接元件3電熱塞芯連接于電熱塞的內(nèi)桿4。在另一端，電熱塞芯2具有加熱部，其優(yōu)選地比與其連接的主體部更細(xì)。加熱部可以是圓柱形的或逐漸變細(xì)的，特別是圓錐形變細(xì)的。在兩端部之間，電熱塞芯可由保護(hù)套管5圍繞。圖2示出電熱塞芯2的實(shí)施例的示意圖。該電熱塞芯2包括具有變細(xì)的加熱部的電熱塞末端。加熱部可直接連接于圓柱形主體部。也可在加熱部與主體部之間設(shè)置中間部。電熱塞芯2包括陶瓷內(nèi)導(dǎo)體2a、圍繞內(nèi)導(dǎo)體2a的陶瓷絕緣層2b、和布置在絕緣層2b上的外導(dǎo)體層2c。在加熱部中 ，例如通過(guò)旋轉(zhuǎn)移除外導(dǎo)體層2c。在所示的實(shí)施例中，電熱塞芯2逐漸尖細(xì)使得內(nèi)導(dǎo)體2a在其端部露出。加熱部可圓錐形地逐漸尖細(xì)。加熱部例如也可以是圓柱形的。在加熱部中，絕緣層2b由形成熱導(dǎo)體的外導(dǎo)體層2d部分地覆蓋。在所示的實(shí)施例中，加熱部中的外導(dǎo)體層2d覆蓋絕緣層2b的多個(gè)條狀區(qū)域，而不覆蓋外導(dǎo)體層2d的鄰近部分區(qū)域之間的絕緣層2b的部分區(qū)域。外導(dǎo)體層2d所覆蓋的部分區(qū)域形成多個(gè)軌道，該軌道將內(nèi)導(dǎo)體2a與完全覆蓋電熱塞芯2的主體部中的絕緣層的外導(dǎo)體層2c電連接。外導(dǎo)體層2d應(yīng)具有不大于100 u m,最好不大于50 u m,特別是不大于30 y m的厚度。印制到加熱部中的絕緣層上的外導(dǎo)體層2d比電熱塞芯2的圓柱形主體部中的外導(dǎo)體層2c更薄。圖3示出沿圖2的剖面線AA的剖面圖?？赏ㄟ^(guò)各個(gè)單獨(dú)軌道的數(shù)目和設(shè)計(jì)將加熱部的電阻設(shè)定成期望值。圖4和圖5示出電熱塞芯2的其它實(shí)施例的剖面圖的示意圖。這些實(shí)施例僅在軌道的數(shù)目和寬度上與圖2和圖3的實(shí)施例不同。替代形成沿電熱塞芯2的縱向方向延伸的條狀軌道，外導(dǎo)體2d也可覆蓋圍繞加熱部盤繞的絕緣層2c的一個(gè)或多個(gè)條狀區(qū)域。圖6示出加熱部中的外導(dǎo)體層2d具有螺旋形盤繞的軌道的實(shí)施例。圖7示出電熱塞芯2的另一實(shí)施例，其中通過(guò)以折曲的方式盤繞的一個(gè)或多個(gè)軌道形成加熱部中的外導(dǎo)體層。在各所述實(shí)施例中，可通過(guò)保護(hù)層2e在加熱部中覆蓋外導(dǎo)體層。也可省卻電絕緣保護(hù)層2e。可通過(guò)首先由共擠制造坯體而制造上述電熱塞芯2，所述坯體具有由燒結(jié)后導(dǎo)電的陶瓷材料制成的芯，圍繞芯且由燒結(jié)后電絕緣的陶瓷材料制成的中間層，以及圍繞中間層且由燒結(jié)后導(dǎo)電的陶瓷材料制成的層。例如，可在氧化鋁或氮化硅的基礎(chǔ)上制造陶瓷材料，且通過(guò)添加硅化鑰或其它導(dǎo)電陶瓷材料而使其導(dǎo)電。從坯體的端部移除由燒結(jié)后導(dǎo)電的陶瓷材料制成的層。然后將由燒結(jié)后導(dǎo)電的陶瓷材料制成的另一個(gè)層，例如通過(guò)噴射印刷法印制到端部上。然后燒結(jié)坯體。該層優(yōu)選地以小于50 U m，優(yōu)選小于30 y m的厚度印制到坯體的端部上。
權(quán)利要求
1.一種用于柴油機(jī)的電熱塞，所述電熱塞包括: 陶瓷電熱塞芯(2)，其具有加熱部；以及 外殼(I)，所述電熱塞芯(2)從所述外殼(I)中伸出， 其中所述電熱塞芯(2)具有陶瓷內(nèi)導(dǎo)體(2a)、圍繞所述內(nèi)導(dǎo)體(2a)的絕緣層(2b)、和布置在所述絕緣層(2b)上的陶瓷外導(dǎo)體層(2c、2d)， 其特征在于 所述加熱部中的所述外導(dǎo)體層(2d)僅部分地覆蓋所述絕緣層(2b)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電熱塞，其特征在于所述加熱部中的所述外導(dǎo)體層(2d)覆蓋所述絕緣層(2b)的一個(gè)或多個(gè)條狀區(qū)域，而不覆蓋所述外導(dǎo)體層(2d)的鄰近部分之間的所述絕緣層(2b)的部分區(qū)域。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電熱塞，其特征在于所述加熱部中的所述外導(dǎo)體層(2d)形成多個(gè)軌道。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電熱塞，其特征在于所述加熱部中的所述外導(dǎo)體層(2d)由保護(hù)層(2e)覆蓋。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電熱塞，其特征在于所述加熱部比主體部更細(xì)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電熱塞，其特征在于所述外導(dǎo)體層(2c)完全覆蓋所述電熱塞芯(2)的主體部中的所述絕緣層(2b)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電熱塞，其特征在于所述加熱部逐漸尖細(xì)，其中在所述加熱部的錐形端，移除所述絕緣層(2b)并且在所述內(nèi)導(dǎo)體(2a)上布置所述外導(dǎo)體層。
8.一種用于制造電熱塞的電熱塞芯(2)的方法，包括: 通過(guò)擠壓制造坯體，所述坯體具有由燒結(jié)后導(dǎo)電的陶瓷材料制成的芯、圍繞所述芯且由燒結(jié)后電絕緣的陶瓷材料制成的中間層、以及圍繞所述中間層且由燒結(jié)后導(dǎo)電的陶瓷材料制成的層； 從所述坯體的端部移除所述由燒結(jié)后導(dǎo)電的陶瓷材料制成的層； 將由燒結(jié)后導(dǎo)電的陶瓷材料制成的層施加于所述端部；以及 燒結(jié)所述坯體， 其特征在于將所述由燒結(jié)后導(dǎo)電的陶瓷材料制成的層印制到所述端部上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于通過(guò)噴射印刷法印制所述層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于以小于50y m的厚度，優(yōu)選小于30 u m的厚度印制所述層。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于柴油機(jī)的電熱塞和用于制造電熱塞芯的方法，所述電熱塞包括具有加熱部的陶瓷電熱塞芯(2)，和電熱塞芯(2)從中伸出的外殼(1)，其中電熱塞芯(2)具有陶瓷內(nèi)導(dǎo)體(2a)、圍繞內(nèi)導(dǎo)體(2a)的絕緣層(2b)和布置在絕緣層(2b)上的陶瓷外導(dǎo)體層(2c、2d)。根據(jù)本發(fā)明，加熱部中的外導(dǎo)體層(2d)僅部分地覆蓋絕緣層(2b)。
文檔編號(hào)F02P19/00GK103104396SQ20121044858
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者J.哈默, J.哈森坎普, M.阿爾蓋爾, M.埃伯哈特, S.諾爾, M.施利特柯斯基 申請(qǐng)人:博格華納貝魯系統(tǒng)股份有限公司