DD292344A5

DD292344A5 - SPARK PLUG

Info

Publication number: DD292344A5
Application number: DD33820090A
Authority: DD
Inventors: Wilfried Kabel
Original assignee: Kabel,Wilfried,De
Priority date: 1990-02-28
Filing date: 1990-02-28
Publication date: 1991-07-25

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zuendkerze fuer Ottomotoren mit verbesserten thermischen Eigenschaften. Das Ziel der Erfindung besteht darin, durch geaenderten inneren Aufbau den Waermewertbereich zu erweitern und die thermische Belastung von Mittelelektrode und Isolierkoerper zu verringern. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dasz innerhalb des Gehaeuses auf den Isolierkoerper, welcher eine Oberflaechenrauhigkeit und eine Rauhtiefe groeszer 15 m besitzt, ein Metallzylindermantel einer Schichtdicke groeszer 50 m und einer Waermeleitfaehigkeit groeszer 70 Watt pro Meter und Kelvin luftblasenfrei aufgebracht wird, und bei Beibehaltung eines Luftspaltes zwischen Gehaeuse und Isolierkoerper wenigstens eine kreisringfoermige Kontaktflaeche eines Querschnitts groeszer 2 mm2 vom Metallzylindermantel zum Gehaeuse der Zuendkerze hergestellt ist.{Zuendkerze, (Mittelelektrode, thermische Belastung, verringern); Keramikkoerper groeszerer Oberflaechenrauhigkeit; Metallzylindermantel, luftblasenfrei aufgebracht; Kontaktflaeche, zum Gehaeuse groeszer 2 mm2}The invention relates to a spark plug for gasoline engines with improved thermal properties. The object of the invention is to extend the heat value range by changing the internal structure and to reduce the thermal load on the center electrode and the insulating body. The essence of the invention is that within the housing on the Isolierkoerper, which has a surface roughness and a roughness depth of 15 m, a Metallzylindermantel layer thickness greater 50 m and a heat conductivity greater 70 watts per meter and Kelvin is applied without air bubbles, and while maintaining an air gap between housing and Isolierkoerper at least one kreisringfoermige contact surface of a cross section groeszer 2 mm2 from the metal cylinder jacket to the housing of the spark plug is made. {spark plug, (center electrode, thermal load, reduce); Ceramic body of large surface roughness; Metal cylinder shell, applied without air bubbles; Contact area, to the housing size 2 mm2}

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Zündkerze für Verbrennungsmotoren mit verbesserten thermischpn Eigenschaften.The invention relates to a spark plug for internal combustion engines with improved thermischpn properties.

Characteristic of the known state of the art

Für jeden Motortyp ist eine genaue Wärmewertanpassung der Zündkerze notwendig. Außerdem ist es notwendig, Zündkerzen mit thermischem Verhalten bereitzustellen, die einerseits schon unter geringer thermischer Belastung ausreichend hohe Temperaturen für eine Selbstreinigung der Isolierkörperspit2 j erreichen und andererseits unter hoher Belastung eine Glühzündung vermeiden.For each engine type, an accurate calorific value adjustment of the spark plug is necessary. In addition, it is necessary to provide spark plugs with thermal behavior, on the one hand reach sufficiently high temperatures for a self-cleaning of Isolierkörperspit2 j even under low thermal stress and on the other hand avoid high-stress ignition of a glow.

Die Abstufung im thermischen Verhalten der Zündkerzen wird im wesentlichen durch die Veränderung der Länge der Isolierkörperspitze realisiert.The gradation in the thermal behavior of the spark plugs is realized essentially by changing the length of the Isolierkörperspitze.

Zum anderen ist man bestrebt, bei gleichbleibendem Wärmewert die Isolierkörperspitze zu verlängern, um bei Verrußung und Belagbildung an der Zündkerze die Bildung von Nebenschlußwiderständen zu vermeiden, eine hohe Überschlagsfestigkeit der Isolierkörperspitze zu garantieren und den Ort des Funkenüberschlages in einen günstigen Brennraumbereich zu legen. Ältere Lösungsvorschläge gingen davon aus, daß eine gute Wärmeableitung und Gasdichtheit zwischen dem Keramikkörper und dem Gehäuse notwendig ist. So kamen hierzu u. a. Kupferringe für die Dichtflächen zwischen Isolierkörper und Gehäuse zum Einsatz (DR 403680, DR 415494) oder die Flächen des Keramikkörpers, welche auf dem Gehäuse aufliegen, wurden galvanisch verkupfert. In US-PS 183572 wird ein Metallring zur besseren Wärmeabfuhr vorgeschlagen und in DR 514687 soll eine Metallhülse aus Kupfer die Wärmeableitung verbessern. Nach DE 2314669 wird zur Sicherung einer hohen Gasdichtheit eine angelötete oder verschweißte Metall-Keramik-Verbindung zwischen Isolierkörper und Gehäuse vorgesehen. Die Probleme solcher Verbindungen liegen in den unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Keramik und Metall, welche bei den thermischen Ausdehnungsprozessen Luftspalte zwischen Isolierkörper und Gehäuse notwendig machen und eine elastische Verformung des Gehäuses zur Kraftaufnahme erfordern. Bei modernen Zündkerzen werden daher bestimmte Keilwinkel an der Dichtfläche zwischen Isolierkörper und Gehäuse vorgegeben, und durch Kalt- oder Warmschrumpfen des Gehäuses wird eine dauerelastische Druckverbindung hergestellt. Betrachtungen zum thermischen Verhalten von Zündkerzen zeigen, daß der Hauptwärmestrom nicht direkt von der Isolierkörperspitze zu deren Verbindung mit dem Gehäuse erfolgt. Zur Erhöhung der Wärmeableitung von der Isolierkörperspitze und der Erweiterung des Wärmewertbereiches der Zündkerze kommen deshalb Zweistoffverbundelektroden zum Einsatz, welche einen korrosionsbeständigen und abbrandfesten Mantel und einen thermisch gut leitenden Kern, z.B. aus Kupfer, besitzen (z.B. DE 3433031, DE 3607243, GB 2169527, US-PS 4575343). Die vordere Keramikspitze gibt nun die Wärme an die Mittelelektrode weiter, die diese ins Innere der Zündkerze leitet, von wo über eine Innenkittung dor Wärmestrom wieder durch die Keramik zum metallischen Gehäuse verläuft. Es liegt somit eine Art Hauptwärmeleitungskette vor,, wobei die thermische Belastung durch den Gesamtwärmewiderstand bestimmt wird, sowie von schlechten Verbindungsstellen mit ungenügendem Wärmeübergangsverhalten, die einen Wärmestau verursachen können. Neben der Gefahr von Glühzündungen vergrößern sich bei zu hohen Temperaturen die Korrosion und der Abbrand der Zündelektroden. Insbesondere bei weit in den Brennraum vorgezogener Funkenlage sind die Elektroden und die Keramik hohen thermischen Belastungen ausgesetzt.On the other hand, it is endeavored to extend the Isolierkörperspitze at a constant heat value to avoid the formation of shunt resistors at fouling and deposit formation on the spark plug, to guarantee a high rupture strength of the Isolierkörperspitze and to place the location of the spark over in a favorable combustion chamber area. Older solutions suggested that a good heat dissipation and gas tightness between the ceramic body and the housing is necessary. So came this u. a. Copper rings for the sealing surfaces between insulating body and housing for use (DR 403680, DR 415494) or the surfaces of the ceramic body which rest on the housing were galvanically copper-plated. In US-PS 183572 a metal ring for better heat dissipation is proposed and in DR 514687 a metal sleeve of copper to improve the heat dissipation. According to DE 2314669 a soldered or welded metal-ceramic connection between insulator and housing is provided to secure a high gas tightness. The problems of such compounds are in the different expansion coefficients of ceramic and metal, which make necessary in the thermal expansion processes air gaps between the insulator and the housing and require elastic deformation of the housing to absorb power. In modern spark plugs therefore certain wedge angle are specified on the sealing surface between the insulator and the housing, and by cold or heat shrinkage of the housing, a permanently elastic pressure connection is made. Considerations on the thermal behavior of spark plugs show that the main heat flow is not directly from the insulator tip to its connection to the housing. In order to increase the heat dissipation from the insulator tip and the extension of the heat value range of the spark plug, therefore, two-component composite electrodes are used which have a corrosion-resistant and erosion-resistant jacket and a thermally well-conductive core, e.g. of copper (e.g., DE 3433031, DE 3607243, GB 2169527, U.S. Patent 4,575,343). The front ceramic tip now transfers the heat to the center electrode, which conducts it to the interior of the spark plug, from where the heat flow through the ceramic to the metallic housing continues through an inner lining. There is thus a kind of main heat conduction chain, the thermal stress being determined by the total thermal resistance, as well as poor joints with insufficient heat transfer behavior, which can cause heat accumulation. In addition to the risk of pre-ignition increases at too high temperatures, the corrosion and the burning of the ignition electrodes. Particularly when the spark position is in the combustion chamber, the electrodes and the ceramic are exposed to high thermal loads.

Ziel dor Erfindung _t Goal of Invention _t

Es Ist Q^s Ziel dor Erfindung, die thermische Belastung der MiUololektrodo zu verringern und bei vorgogobenor Lingo dor Isolierkörperspitzo don Wärmowortberolch dor Zündkerze zu erwoltor.n.It is Q ^ s goal dor invention to reduce the thermal load of MiUololektrodo and erwoltor.n at vorgogobenor Lingo dor Isolierkörperspitzo don Wärmowortberolch dor spark plug.

Darlegung dos Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe dor Erfindung besteht darin, bot vorgogobonon äußeren Abmessungen dor Zündkorzo und gegobonor Wärmeleitfähigkeit dor zum Einsatz kommenden Materialien einen konstruktiv veränderten Inneren Aufbau und solche geometrischen Verhältnisse anzugeben, die den Gesamtwärmewiderstand dor Zündkerze herabsetzen und die Wärmeableitung zum Gehäuse zu verbessern.The object dor invention is offered vorgogobonon outer dimensions dor Zündkorzo and gegobonor thermal conductivity dor materials used to indicate a constructively modified interior structure and such geometric relationships that reduce the overall thermal resistance dor spark plug and to improve the heat dissipation to the housing.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch golöst, daß dor Isolierkörper im Innern des Gehäuses eine rauhe Oberfläche besitzt, auf welcher luftolasenfrei ein Metallzylindormantol in einer Höhe von mindestens 6 mm, bostehend aus einer metallischen Schicht oder einem Schichtsystem, aufgebracht ist, zwischen Motallzylindermantol und Gehäuse oin Luftspalt größer 0,05mm und wenigstens eine kreisringförmige Kontaktflächo mit einem Querschnitt größe. 2 mm¹ besteht und das Produkt aus Querschnitt des Metallzylindermantels und seiner Wärmeleitfähigkeit größer 10'⁴ Joule mal Meter pro Sekunde und Kelvin ist.The object is achieved by the fact that the insulating body inside the housing has a rough surface on which luftolasenfrei a Metallzylindormantol at a height of at least 6 mm, bostehend from a metallic layer or a layer system is applied between Motallzylindermantol and housing oin air gap greater than 0.05mm and at least one annular contact surface with a cross-section size. 2 mm ¹ and the product of cross-section of the metal cylinder jacket and its thermal conductivity is greater than 10 ' ⁴ joules times meters per second and Kelvin.

Bei der Untersuchung der Temporaturvertoilung auf dem Isolierkörper von Zündkerzen mittels Anlauffarben von Metallen ergaben sich unerwartet Differenzen beim Einsatz verschiedener Metalle sowie boi unterschiedlichen Schichtdicken der Metallisierung. Bereits bei geringsten Schichtdicken von wonigen 10 pm eines thermisch gut leitenden Metalls und einer von diesem zum Gehäuse hergestellten guton thermischen Verbindung wurden die Oborflächentemporaturon des Isolierkörpers innerhalb des Gehäuses abgesenkt.When examining the Temporaturvertoilung on the insulating body of spark plugs by tarnishing metals of unexpectedly different differences in the use of different metals and boi different layer thicknesses of the metallization resulted. Already at the lowest layer thicknesses of 10 μm of a thermally highly conductive metal and a goodon thermal connection produced by this to the housing, the obturation temporaturon of the insulating body was lowered within the housing.

Geht man davon aus, daß bei stationärem Motorbetrieb eine bestimmte Wärmemenge an die Zündkerze abgegeben wird, so muß diese Wärmemenge pro Zeiteinheit eine Kette von Wärmewidorständon innerhalb dor Zündkerze überwinden und wird im wesentlichen zum Motorgehäuse abgeleitet.Assuming that when stationary engine operation, a certain amount of heat is delivered to the spark plug, this amount of heat per unit of time must overcome a chain of Wärmewidorständon within dor spark plug and is derived substantially to the motor housing.

In Analogie zum Ohmschen Gesetz ist hierzu eine treibende Potentialdifferenz, d. h. eine Temperaturdifferenz notwendig, die um so höher liegt, je größer der Gesamtwärmowiderstand ist. In den einzelnen Gliedern dieser Wärmeleitungskette ist die Temporaturdifferenz auch an den Teilen und Schichten mit dem größton Wärmowiderstand am höchsten. Da die für den Isolierkörper zum Einsatz kommende Keramik gegenüber gut wärmeleitenden Metallen eine um den Faktor 10-40 geringere Wärmeleitfähigkeit besitzt, stellt sie auch eine der größten Wärmewiderstände dar. Die wärmedurchflosseno Fläche sowie die Wegstrecke in der Keramik können aufgrund der mechanischen und elektrischen Festigkeit bei der bisherigen konstruktiven Lösung kaum verändert werden.In analogy to Ohm's law, this is a driving potential difference, d. H. a temperature difference is necessary, which is the higher, the greater the total thermal resistance. In the individual links of this heat conduction chain, the temporary difference is highest even at the parts and layers with the largest thermal resistance. Since the used for the insulator ceramic used compared to good heat conducting metals by a factor of 10-40 lower thermal conductivity, it also represents one of the largest thermal resistance. The wärmedurchflosseno surface and the distance in the ceramic can due to the mechanical and electrical strength at the previous design solution can hardly be changed.

Nach der erfindungsgemäßen Lösung kann nur die Wärme aus dem Innern der Zündkerze im Bereich der inneren Kittstelle die Keramik in radialer Richtung durch die Zylinderwand des Isolierkörpers zum Metall-Zylindermantel durchdringen und wird von diesem über die kreisringförmige Kontaktfläche zum Gehäuse geleitet.According to the solution according to the invention, only the heat from the interior of the spark plug in the region of the inner putty can penetrate the ceramic in the radial direction through the cylinder wall of the insulating body to the metal cylinder jacket and is guided by this over the annular contact surface to the housing.

Der Hauptwärmestrom durch die Keramik erfolgt nun nicht mehr über den kürzesten Weg zum Gehäuse, sondern teilweise zur aufgebrachten Metallisierung, von dort zum Gehäuse und kann über die Wandhöhe und die Dicke der Metallisierung sowie die Dicke der Zylinderwand des Isolierkörpers beeinflußt werden.The main heat flow through the ceramic now no longer takes place over the shortest path to the housing, but partly to the applied metallization, from there to the housing and can be influenced by the wall height and the thickness of the metallization and the thickness of the cylinder wall of the insulator.

Der notwendige Spalt zwischen Isolierkörper und dem Gehäuse der Zündkerze, der den Wärniestrom über den Gesamtumfang unterbricht, kann erhalten bleiben.The necessary gap between insulator and the housing of the spark plug, which interrupts the heat flow over the entire circumference, can be maintained.

Erfindungsgemäß ergibt bereits eine Schichtdicke von größer 50 pm den Metallzylindermantel eine zur Verbindungsstelle mit dem Gehäuse hin verbesserte Wärmeableitung. Die Temperaturdifforenz zwischen Verbindungsstelle mit dem Gehäuse und der Mittelelektrode im Bereich dor Innenkittstelle kann herabgesetzt werden und damit auch die Temperaturbelastung der Mittelelektrode. Als vorteilhaft erweist sich, wenn die Mittelelektrode in dor Innenbohrung des Isolierkörpers die gleiche Höhe wie der Metallzylindermantel besitzt. Weiterhin vorteilhaft ist, wenn der Metall-Glaskitt zur hermetischen Abdichtung und Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen Mittelelektrode und Kerzenstift eine hohe thermische Leitfähigkeit besitzt und die Mittelelektrode durch flaches Anquetschen oder einen sternförmigen Querschnitt und vergrößerter Oberfläche im Bereich der Innenkittstelle sehr nahe an die Keramik heranreicht. Die Verbesserung der Wärmeableitung wirkt unabhängig davon, ob als Mittelelektrode ein Stift aus einer Nickellegierung oder einem Verbundwerkstoff mit Kupferkorn zum Einsatz gelangt.According to the invention, even a layer thickness of greater than 50 .mu.m results in the metal cylinder jacket having an improved heat dissipation for connection to the housing. The temperature difference between the junction with the housing and the center electrode in the region of the inner interface can be reduced, and thus also the temperature load on the center electrode. It proves to be advantageous if the center electrode in the inner bore of the insulating body has the same height as the metal cylinder jacket. It is furthermore advantageous if the metal glass seal for hermetic sealing and production of the electrical connection between center electrode and plug pin has a high thermal conductivity and the center electrode comes close to the ceramic by flat crimping or a star-shaped cross section and enlarged surface in the region of the inner interface. The improvement in heat dissipation is independent of whether the central electrode is a nickel alloy pin or a copper grain composite pin.

Als zweckmäßig für die Wirksamkeit erweist sich die hoho Rauhigkeit der Keramikoberfläche mit einer Rauhtiefe größer 15μηι im Innern des Gehäuses und das luftblasonfreie Aufbringen einer Metallhaftschicht, welche dann verstärkt werden kann.As useful for the effectiveness proves the hoho roughness of the ceramic surface with a surface roughness greater than 15μηι inside the housing and the luftblasonfreie applying a metal adhesive layer, which can then be strengthened.

Durch die hohe Rauhtiefe der Keramik sowie das luftblasenfreie Aufbringen der Metallhaftschicht erhält man eine mehr als 10mal größere Kontaktfläche zwischen dem Isolierkörper und dom aufgebrachten Metallzylindermantel. Nur diese erfindungsgemäße Ausführung gewährleistet ein genügend gutes Wärmeübergangsverhalten von der Keramik zum Metallzylindermantel. Vorteilhaft ist, wenn die mittlere Wärmeleitfähigkeit des Materials des Metallzylindermantels größer 70 Watt pro Meter und Kelvin ist.Due to the high surface roughness of the ceramic and the air bubble-free application of the metal adhesive layer to obtain a more than 10 times larger contact area between the insulator and dom applied metal cylinder jacket. Only this embodiment of the invention ensures a sufficiently good heat transfer behavior of the ceramic to the metal cylinder jacket. It is advantageous if the average thermal conductivity of the material of the metal cylinder jacket is greater than 70 watts per meter and Kelvin.

Selbstverständlich kann die Metallisierung auf der Keramik weiter nach oben bis zum Bördelrand 6 des Gehäuses erfolgen, wodurch ein weiterer Wärmekontakt zum Gehäuse 2 der Zündkerze hergestellt wird, und eine Wärmeableitung nun in zwei Richtungen erfolgen kann.Of course, the metallization on the ceramic can continue up to the bead 6 of the housing, whereby a further thermal contact with the housing 2 of the spark plug is made, and heat dissipation can now be done in two directions.

Solch eine wesentlich verbesserte Wärmeableitung kann bei bisher bekannten direkt auf den Isolierkörper aufgeschrumpften Metallhülsen nicht erreicht werden, da hier stets Hohlräume und Lufteinschlüsse verbleiben und ein nur ungenügendes Wärmeübergangsverhalten besteht.Such a significantly improved heat dissipation can not be achieved in previously known directly shrunk onto the insulator metal sleeves, as always cavities and air pockets remain here and there is only insufficient heat transfer behavior.

Besitzt der Isolierkörper im Innern des Gehäuses eine luftblasenfrei aufgebrachte Metallhaftschicht einer Dicke von 50μηΊ, so kann nun auch die Wärmeableitung zum Gehäuse durch Einpressen eines federnden dünnen Metallprofilblechs zwischen Isolierkörper und Gehäuse erfolgen.Does the insulator in the interior of the housing an air-free applied metal adhesive layer of a thickness of 50μηΊ, so now the heat dissipation to the housing can be done by pressing a resilient thin metal profile sheet between insulator and housing.

Vorteilhafter und kostengünstiger ist jedoch, wenn die Haftschicht direkt verstärkt wird, und der Metallzylindermantel eine Dicke von 10μηι bis 500μπι aufweist.Advantageous and cheaper, however, is when the adhesive layer is directly reinforced, and the metal cylinder jacket has a thickness of 10μηι to 500μπι.

Ausführungsbeispielembodiment

Die erfindunnsgemäße Lösung soll an zwol Ausführungsbolsplelen erläutert werden, Es zeigenThe erfindunnsgemäße solution should be explained to zwol Ausführungsbolsplelen, It show

Fig. 1: eine schematische Darstellung einer Zündkerze im Teilschnitt mit einer GeaanVummantelung des Keramikkörpers1 shows a schematic representation of a spark plug in partial section with a GeaanVummantelung the ceramic body

innerhalb des Gehäuses mit einem Metallzylindermantel 7 aus Nickel Fig. 2; eine schematische Teildarstellung einer Zündkorze im Teilschnitt mit einem Metallzylindermantel auf dem Keramikkörper, bestehend aus einer Einbrennglasur und einer Kupferschicht.within the housing with a metal cylinder shell 7 made of nickel Fig. 2; a partial schematic representation of a Zündkorze in partial section with a metal cylinder jacket on the ceramic body, consisting of a baked enamel and a copper layer.

Die erfindungsgemäße Zündkerze entspricht grundsätzlich dem Aufbau üblicher Serienzündkerzen, wobei der Isolierkörper 1 eine leicht geänderte Form besitzt.The spark plug according to the invention basically corresponds to the structure of conventional series spark plugs, wherein the insulating body 1 has a slightly changed shape.

Dieser Isolierkörper 1 wird fest In ein metallisches Gehäuse 2 elngebördolt, wobei an der Innendlchtfläche 5 und am Bördelrand β zwischen Gehäuse 2 und Isolierkörper 1 kreisringförmige Kontaktflächen bestehen, während über den gesamten Umfang zwischen Isolierkörper 1 und Gehäuse 2 ein Luftspalt zur Gewährleistung der thermischen Ausdohnungsprozesse besteht, Die Herstellung der Hochspannungsdurchführung erfolgt in üblicherweise. Dazu wird z.B. eine Unterteilung in eine untere abbrandfeste Mittelelektrode 3 und einen Gewindestift 8 als Hochspannungsabschluß vorgenommen. Die Verbindung erfolgt über eine Kittstelle 4 mittels eines leitfähigen Glaskittes. νThis insulating body 1 is fixedly elngebördolt In a metallic housing 2, wherein on the Innendlchtfläche 5 and the bead 3 between the housing 2 and insulator 1 annular contact surfaces, while over the entire circumference between insulator 1 and housing 2, an air gap to ensure thermal Ausdohnungsprozesse , The production of high voltage feedthrough takes place in usually. For this purpose, e.g. a subdivision into a lower erosion-resistant center electrode 3 and a threaded pin 8 made as a high-voltage termination. The connection takes place via a putty point 4 by means of a conductive glass putty. ν

Hierzu erhält die Mittelelektrode 3 eine übliche Verdickung und Oberflächenvergrößerung, z. B. als Art eines angequetschten Nagelkopfes odor durch einen sternförmigen Querschnitt, und es wird ein Kitt mit hohem Metallpulveranteil zur Erhöhung des Wärmeübergangsverhaltens von der Mittelelektrode 3 zum Isolierkörper 1 verwendet. In dieser Ausführungsform nach Fig. 1 ist der Isolierkörper 1 erfindungsgemäß innerhalb des Gehäuses 2 vollständig mit einem Metallzylindermantel 7 aus Nickel, bzw. einer Nickellegierung einer Schichtdicke von 100 pm versehen.For this purpose, the center electrode 3 receives a conventional thickening and surface enlargement, z. B. odor type as a pinched nail head by a star-shaped cross-section, and it is a putty with a high proportion of metal powder used to increase the heat transfer behavior of the center electrode 3 to the insulating body 1. In this embodiment of FIG. 1, the insulating body 1 according to the invention within the housing 2 completely with a metal cylinder jacket 7 made of nickel, or a nickel alloy of a layer thickness of 100 pm provided.

Bei einem sehr billigen Verfahren werden auf die zu metallisierenden Keramikbereicho Keimbildner aufgebracht, z, B. durch Erhitzen von Metallchloriden, wonach in einem großtechnischen chemisch reduktiven Verfahren eine metallische Nickelschicht oder NiPh-Legierung auf der Keramikoberfläche haftfest und weitgehend luftblasenfrei abgeschieden werden kann. An den Verbindungsstellen des Isolierkörpers 1 zum Gehäuse, der Innendichtfläche 5 und dem Bördelrand 6 erfolgt die Kontaktierung nur über den Metallzylindermantel 7 und gewährleistet ein gutes Wärmeübergangsverhalten. Als günstig erweist sich, wenn im Bereich des Metallzylindemantels 7, der den Isolierkörper 1 umgibt, die Wandstärke der Keramik soweit verringert ist, wie es die mechanische Stabilität und Hochspannungsfestigkeit erlaubt und nur im Bereich des Bördelrandes 6 eine ausreichend haltbare Verdickung verbleibt. Hierdurch kann nun der Wärmestrom über die verringerte Wandstärke und große Fläche der gesamten Zylinderwand zum Metallzylindermantel 7 erfolgen und von dort zum Gehäuse. Der Mutallzylindermantel 7 kann nach bekannten Verfahren hergestellt werden.In a very inexpensive process, nucleating agents are applied to the ceramic regions to be metallized, for example by heating metal chlorides, after which a metallic nickel layer or NiPh alloy can be firmly adhered to the ceramic surface and substantially free of air bubbles in a large-scale chemical reductive process. At the junctions of the insulating body 1 to the housing, the inner sealing surface 5 and the flanged edge 6, the contacting takes place only via the metal cylinder jacket 7 and ensures a good heat transfer behavior. As low proves, if in the region of the metal cylinder jacket 7, which surrounds the insulating body 1, the wall thickness of the ceramic is reduced as far as it allows the mechanical stability and high voltage resistance and only in the region of the bead 6 remains sufficiently durable thickening. As a result, the heat flow via the reduced wall thickness and large area of the entire cylinder wall to the metal cylinder jacket 7 can now take place and from there to the housing. The Mutallzylindermantel 7 can be prepared by known methods.

Zu einer deutlichen Verbesserung der Wärmeableitung kann die vorgelegte Lösung nur beitragen, wenn die geometrischen und stofflichen Eigenschaften des Metallzylindermantels 7 so gewählt werden, daß das Produkt aus Wärmeleitfähigkeit und Querschnitt des Metallzylindermantels größer 10~⁴ Joule mal Meter pro Sekunde und Kelvin ist. Fig. 2 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführung einer Zündkerze als Teildarstellung.To a significant improvement in heat dissipation, the proposed solution can only contribute if the geometric and material properties of the metal cylinder jacket 7 are selected so that the product of thermal conductivity and cross-section of the metal cylinder jacket is greater 10 ~ ⁴ joules times meters per second and Kelvin. Fig. 2 shows a further embodiment of a spark plug according to the invention as a partial representation.

Der prinzipielle Aufbau ist mit dem von Fig. 1 identisch. Es wurde hier in Fig. 2 eine gebräuchliche Ausführungsform m'rt vorgezogener Spitze des Isolierkörpers 1 sowie weit vorgezogener Funkenlage F gewählt. Hierbei gelangen gewöhnliche Verbundelektroden mit Kupferkern zum Einsatz oder sogar massive Silberelektroden. Nun reicht die angequetschte Verdickung der Mittelelektrode 3 etwa bis zum oberen Ende des Metallzylindermantols 7. Dieser besteht z. B. aus einer etwa 10μπι dicken Haftschicht einer silberhaltigen Einbrennpaste und einer 200 \im dicken Kupferschicht. Diese Kupferschicht kann im Bedarfsfall noch gegen Korrosion oberflächengeschützt werden. Die über die Mittelelektrode 3 mit guter Wärmeleitfähigkeit im Innern der Zündkerze zum Bereich der Kittstelle geleitete Wärme kann nun sehr effektiv über die gesamte Höhe des metallisierten Isolierkörpers 1 in radialer Richtung nach außen geleitet werden und über den Metallzylindermantel 7 in axialer Richtung nach unten zur Innendichtfläche 5 zum Gehäuse. Die bei konstanter Temperaturdifferenz pro Wegstrecke durch ein Material geleitete Wärme ist proportional dem Produkt von Wärmeleitfähigkeit und durchströmter Fläche A. Die verbesserte Wärmeleitung durch die Keramik wird damit durch die erfindungsgemäße Vergrößerung der von der Wärme durchströmten Fläche und die Wärmeableitung in radialer Richtung zum Metallzylindermantel 7 erzielt.The basic structure is identical to that of FIG. It was here in Fig. 2, a common embodiment m'rt preferred tip of the insulator 1 and far advanced spark position F chosen. In this case, ordinary composite electrodes with copper core are used or even solid silver electrodes. Now, the crimped thickening of the center electrode 3 extends approximately to the upper end of the Metallzylindermantols 7. This consists for. B. from an approximately 10μπι thick adhesive layer of a silver-containing stoving paste and a 200 \ in the thick copper layer. If required, this copper layer can also be surface-protected against corrosion. The heat conducted via the center electrode 3 with good thermal conductivity in the interior of the spark plug to the region of the putty can now be conducted very effectively over the entire height of the metallized insulator 1 in the radial direction to the outside and over the metal cylinder jacket 7 in the axial direction down to the inner sealing surface. 5 to the housing. The heat conducted through a material at a constant temperature difference per distance is proportional to the product of thermal conductivity and flow area A. The improved heat conduction through the ceramic is thus achieved by enlarging the area through which the heat flows and dissipating the heat in the radial direction to the metal cylinder jacket 7 ,

Eine effektive Wärmeableitung vom Metallzylindermantel 7 zum Gehäuse 2 kann nur bei Gewährleistung der erfindungsgemäßen Ausführung bzgl. der Größe des Produkts aus Wärmeleitfähigkeit und Querschnitt der wärmedurchströmteri Fläche erfolgen. So erbringen z.B. in der Elektrotechnik übliche Keramikmetallisierungen mit Haftschichten von einigen Nanometern und Leitschichten im Bereich von einem Mikrometer nicht den gewünschten Effekt. Erst die Entwicklung von Verfahren zum Aufbringen sehr dicker Metallschichten von 10-500 Mikrometern mit hoher Temperaturwechselbeständigkeit auf Keramiksubstraten sowie Verfahren zur Verringerung des Edelmetalleinsatzes lassen die Anwendung der erfinderischen Lösung ökonomisch sinnvoll erscheinen,An effective heat dissipation from the metal cylinder jacket 7 to the housing 2 can only take place while ensuring the embodiment according to the invention with respect to the size of the product of thermal conductivity and cross section of the heat-flow area. Thus, for example, Ceramic metallizations common in electrical engineering with adhesive layers of a few nanometers and conductive layers in the range of one micrometer do not have the desired effect. Only the development of methods for applying very thick metal layers of 10-500 micrometers with high thermal shock resistance on ceramic substrates and methods for reducing the use of precious metals make the application of the inventive solution appear economically reasonable,

Claims

1. spark plug with improved properties, characterized in that the insulating body (1) inside the housing (2) has a rough surface, a bubble free a metal cylinder jacket (7) in a height of at least 5 mm, consisting of a metallic layer or a Layer system is applied, between metal cylinder jacket (7) and housing (2) an air gap greater than 0.05 mm and at least one annular contact surface with a cross section greater than 2 mm ² and the product of cross section of the metal cylinder jacket (7) and its thermal conductivity greater than 10 " ⁴ joules times meters per second and Kelvin is.

2. Spark plug according to claim!, Characterized in that in the interior of the housing (2) the micro-roughness of the surface of the insulating body (1) is greater than 15 microns.

3. Spark plug according to claim 1, characterized in that the thickness or wall thickness of the metal cylinder jacket (7) is greater than 10 microns and less than 500 microns.

4. Spark plug according to claim 1, characterized in that die'mittlere heat conductivity of the material of the metal cylinder jacket (7) is greater than 70 watts per meter and Kelvin.

5. Spark plug according to claim 1, characterized in that the center electrode (3) in the inner bore of the insulating body (1) has the same height as the metal cylinder jacket (7).

6. Spark plug according to claim 1, characterized in that at a thickness of the metal cylinder jacket (7) of 10-50 microns between the insulating body (1) and Gehäus9 (2) a resilient metal profile sheet (9) is pressed.