DE10004424A1 - Zündkerze - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zündkerze mit einem Zündkerzenkörper (1), einem mittig in diesem angeordneten keramischen Isolator (2), einer Mittelelektrode (3) und einer Masseelektrode (12) sowie einem innenliegenden Widerstandselement, wobei das Widerstandselement ein elektrisch leitender Draht (8) ist, der auf einen temperaturbeständigen Widerstandsträger (7) gewickelt ist, wobei die Mittelelektrode (3) und zündseitiger Anschlußbereich (4) des Widerstandselements mittels Glaseinschmelzung (5) im keramischen Isolator (2) eingebracht sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze, insbesondere für ein Hochspannungszündsystem.

Derartige vorbekannte Zündkerzen sind mit definierten Innenwiderständen ausgebildet, wobei die Widerstände entwe­ der glaseingeschmolzene Widerstände oder Drahtwiderstände sind, wobei bei letzteren die Mittelelektrode mit einer keramischen Pulverdichtmasse abgedichtet wird, und der Drahtwiderstand mit dem an der Mittelelektrode verlängertem Kontaktstift kontaktiert.

Pulververfahren und zusätzlicher Kontaktstift machen die Herstellung solcher Zündkerzen aufwendig, wobei die üblichen Fertigungsverfahren zu Zündkerzen führen, die nicht immer die nötige Dichtheit gegenüber dem Verbrennungsraum aufweisen.

Darüber hinaus sind durch geringe Kontaktflächen der üblichen Kontaktstifte Kontaktprobleme des Motorbetriebs nicht zuverlässig auszuschließen; auch ist eine definierte Einbringung des Widerstands in die Längsbohrung in der Kerze nicht möglich, da der innere Aufbau im vorbestimmten Bereich durch Form und Größe des Kontaktstifts bestimmt wird.

Zur Verbindung der Metallteile wie des Kontaktstiftes mit der Keramik des keramischen Isolators der Zündkerze werden beispielsweise durckabdichtende Dichtmassen zwischen Mittelelektrode und Zündstift in der mittigen Bohrung des keramischen Isolators eingebracht; bekannt ist die Ein­ schmelzung der Metallteile Mittelelektrode/Zündstift mittels eines elektrisch leitenden Glases oder das Einbringen der Metallteile mittels eines keramischen Pulvers.

Beim Einschmelzen mittels eines Glases können definier­ te Widerstandswerte ausgeführt werden, die in Größenordnun­ gen von < 1 Ohm bis 10 kOhm liegen. Hierbei liegt ein Vor­ teil in der räumlichen Nähe zur Funkenstrecke der Zündkerze, so daß die Dämpfung des Störpegels möglichst nahe am Ent­ stehen des Störpegels an der Funkenstrecke stattfindet. Nachteilig hierbei jedoch ist der Umstand, daß der glasein­ geschmolzene Widerstand nur als ohmscher Widerstand wirkt.

Bei der Verwendung eines keramischen Pulvers zu ver­ gleichbarem Zweck ist nachteilig, daß die Mittelelektrode im Kopfbereich mit dem Pulver verpreßt werden muß, damit im Dichtbereich der Isolatorbohrung die Mittelelektrode gegen Druckspitzen des Verbrennungsdrucks abdichtend fixiert ist. Zur Kontaktierung des Widerstandes muß die Mittelelektrode mit einem Kontaktstift ausgebildet sein, der im Durchmesser kleiner als der Mittelelektrodenkopf ist, so daß das Dicht­ pulver um den Kontaktstift herum eingeführt werden kann. Auf den Kontaktstift wird der Widerstand (bekannt sind Massewi­ derstände oder Drahtwiderstände) aufgesetzt und mittels einer Kontaktfeder, die mit Hilfe eines Anschlußstücks, das in die Keramik eingeschraubt wird, unter der Vorspannkraft der Feder zusammengehalten werden. Nachteilig hieran ist unsichere Abdichtung im Mittelelektrodenbereich sowie eine kleine Kontaktfläche zwischen Kontaktstift und Widerstand.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zündkerze mit einem Widerstand zur Verfügung zu stellen, der außer dem ohmschen Widerstand eine mit dem (Motor)System abzustimmende Indukti­ vität besitzt, damit der bei der Funkenentladung entstehende Störpegel gedämpft wird. Insbesondere soll eine solche Zünd­ kerze für den Einsatz von Steckerspulen kleiner Bauart, die keinen Platz für Entstörwiderstände bietet, geeignet sein.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Merkmal der Zündkerze gemäß Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erge­ ben sich aus den nachfolgenden Ansprüchen 2 bis 12.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, in einer Zündkerze der gattungsgemäßen Art einen Drahtwider­ stand zu verwenden, bei dem unter Vermeidung des Einsatzes eines keramischen Pulvers die Vorteile des Glaseinschmelzens von Metall/Keramikkörperverbindung genutzt werden. Hierbei dient als Druckstück ein metallischer Zündstift, dessen Kontaktfläche praktisch der Querschnittsfläche der Bohrung im Keramikisolator entspricht, und der die Glasschmelze zwi­ schen Mittelelektrodenkopf und Zündstift nach dem Ofengang verpreßt.

Hierbei kann die Einbringung des Drahtwiderstandes bevorzugt auf zweierlei Arten erfolgen; zum einen wird die Mittelelektrode mit einem Zündstift in der Glasschmelze eingebettet und der Drahtwiderstand auf die Kontaktfläche des Zündstifts mittels einer Kontaktfeder kontaktiert. Hier­ bei wird die Vorspannkraft der Kontaktfeder durch ein An­ schlußstück, welches in den Isolator eingeschraubt wird, erzeugt. Andererseits können Mittelelektrode und ein Zünd­ stift, in dem der drahtgewickelte Widerstand integriert ist, in die Glasschmelze eingeschmolzen werden.

Die Erfindung wird anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert. Hierbei ist

Fig. 1 ein schematischer Längsschnitt durch eine be­ vorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündkerze und

Fig. 2 ein Längsschnitt durch eine andere Ausführungs­ form der erfindungsgemäßen Zündkerze.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündkerze wird im Längsschnitt in Fig. 1 wiedergegeben; diese Zündkerze besteht aus einem metallischen Körper 1, einem mittig angeordneten keramischen Isolator 2, einer Mittelelektrode 3 und einer Masseelektrode 12, die im vor­ liegenden Fall als Dachelektrode ausgebildet, wobei in dem Keramikisolator 2 zentrisch die Mittelelektrode 3 mittels einer Glasschmelze 5 eingebracht ist. Diese Glasschmelze 5 kann schichtförmig aus leitendem Glas 5a, Glas eines defi­ nierten Widerstandes 5b und leitendem Glas 5c aufgebaut sein. Die Keramikisolator/Metall-Verbindung wird durch einen Zündstift 4, der als Druckstift nach dem Ofengang wirkt, hergestellt. Auf der großflächigen Kontaktfläche des Zünd­ stiftes 4, dessen Kontaktfläche nahezu gleich der Quer­ schnittsfläche der Bohrung im keramischen Isolator 2 ist, kontaktiert ein drahtgewickelter Widerstand 6. Dieser be­ steht aus dem temperaturbeständigen, vorzugsweise kerami­ schen Widerstandsträger 7 mit Windungen eines metallischen Drahts 8 sowie zwei metallischen Kappen 9, die anschlußsei­ tig bzw. zündseitig den drahtgewickelten Widerstand 6 ab­ schließen.

Im anschlußseitigen Bereich des keramischen Isolators 2 ist, abgesichert durch ein Anschlußstück 11, eine Kontaktfe­ der 10 angeordnet, unter deren Vorspannkraft der drahtgewic­ kelte Widerstand 6 mit seiner zündseitigen Endkappe 9 die Kontaktfläche des Zündstifts 4 kontaktiert.

Bevorzugt ist bei dieser Ausführungsform der Zündstift 4 in der Glasschmelze 5 eingebettet. Ebenfalls bevorzugt ist die halbe Länge L des drahtgewickelten Widerstands 6 zwi­ schem den Endkappen 9, derart in der Bohrung des keramischen Isolators 2 eingebracht, daß sie vom Zündkerzenkörper 1 umgeben und abgeschirmt ist.

Die Glaseinschmelzung 5 ist bevorzugt mit einem Widerstand von etwa 1 kOhm bis etwa 10 kOhm ausgeführt.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Zündkerze ist schematisch im Längsschnitt in Fig. 2 wiedergegeben. Diese Ausführungsform weist ebenfalls einen metallischen Körper 21, einen mittig angeordneten kerami­ schen Isolator 22, eine Mittelelektrode 23, eine Außenelek­ trode 30 sowie einen Zündstift 25 auf. Hierbei ist die Mit­ telelektrode 23 zentrisch im Keramikisolator 22 angeordnet, und mittels einer Glaseinschmelzung 24 in der Bohrung des Keramikisolators 22 druckdicht fixiert. Die Verbindung zwi­ schen keramischen Isolator 22 und Metall wird über den Zünd­ stift 25 hergestellt. Dieser besteht aus zwei metallischen Endstücken 26 und 29 wobei das zündseitige Endstück 26 bei­ spielsweise als gerändeltes Druckstück zur Glasverdichtung und Glasverankerung ausgebildet ist. Das andere Ende 29 ist als zündleitungsseitiges Anschlußstück vorgesehen, das bei­ spielsweise mit einem Anschlußgewinde oder als Kabelsteck­ mutter ausgebildet sein kann.

Zwischen den beiden metallischen Elementen 26 und 29 ist der drahtgewickelte Widerstand 27/28 integriert einge­ bracht, wobei die Elemente 26 und 29 die Endbereiche des drahtgewickelten Widerstands 27/28 kappenförmig umgreifen. Hierbei ist der drahtgewickelte Widerstand 27/28 mit den kappenförmigen Elementen 26 und 29 ausreichend stark ver­ crimpt oder verlötet, um die geforderten Abzugswerte und mechanischen Werte wie beispielsweise Festsitz des Zünd­ stifts in der Glasschmelze zu erzielen. Der Widerstandsdraht 8/28 besteht aus leitfähigem Metall oder Metalllegierung, bevorzugt aus Nickel oder einer Nickellegierung, insbesonde­ re einer Nickelchromlegierung. Da bei dem Glaseinschmelz­ prozeß Temperaturen von ca. 900°C auftreten, bildet sich vorteilhafter am Draht eine elektrisch isolierende Oxid­ schicht.

Im übrigen entspricht diese Ausführungsform der gemäß Fig. 1.

Die erfindungsgemäßen Zündkerzen ermöglichen verringer­ te Baugrößen und damit ihren Einsatz bei Zündkerzen mit direkt aufsteckbaren Zündspulen. Darüber hinaus gewähren sie verbesserte Funkenstörung insbesondere bei Einsatz in Hoch­ spannungszündungssystemen.

Claims (12)

1. Zündkerze mit einem Zündkerzenkörper (1), einem mittig in diesem angeordneten keramischen Isolator (2), einer Mittelelektrode (3) und einer Masseelektrode (12) sowie einem innenliegenden Widerstandselement, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Widerstandselement ein elektrisch leitender Draht (8, 28) ist, der auf einen temperaturbestän­ digen Widerstandsträger (7, 27) gewickelt ist, wobei die Mittelelektrode (3, 23) und zündseitiger Anschlußbereich (4, 26) des Widerstandselements mittels Glaseinschmelzung (5, 24) im keramischen Isolator (2, 22) eingebracht sind.

2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zündseitige Anschlußbereich als Zündstift (4) mit großer Kontaktfläche ausgebildet ist, der in der Glasschmel­ ze (5) eingebettet ist und mit dem elektrisch leitenden Draht (8) kontaktiert.

3. Zündkerze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der auf dem Widerstandsträger (7) gewickelte Draht (8) zusammen mit metallischen Endkappen (9) als drahtgewickelter Widerstand (6) ausgebildet ist, wobei Widerstand (6) unter der Vorspannkraft einer Kontaktfeder (10), anliegend an einem Anschlußstück (11), die im anschlußseitigen Bereich des Isolators (2) angeordnet ist, steht, und wobei die zünd­ seitige Endkappe (9), den Zündstift (4) kontaktierend, eben­ falls in der Glasschmelze (5) eingebettet sein kann.

4. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaseinschmelzung (5, 24) einen Widerstand von etwa 1 kOhm bis etwa 10 kOhm aufweist.

5. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsträger (7) aus Keramik und der elektrisch leitende Draht (8) aus Nickel oder Nickellegierung bestehen.

6. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge L des drahtgewickelten Widerstandes (6) mindestens 25 mm beträgt.

7. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der drahtgewickelte Widerstand (6) derart im Isolator (2) angeordnet ist, daß die Hälfte seiner Länge L vom Zündkerzenkörper (1) umgeben ist.

8. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelelektrode (23) in einer Glaseinschmelzung (24) im Keramikisolator (22) eingebettet ist, in der ebenfalls gegenüberliegend ein Zündstift (25) eingebettet ist, der zündseitig aus einem für die Glasverdichtung und Glasver­ anckerung ausgebildetem Druckstück (26), einem anschlußsei­ tig im keramischen Isolator (22) angeordneten Anschlußstück (29) und einem zwischen den Elementen 26 und 29 integrierten drahtgewickelten Widerstand (27, 28) besteht.

9. Zündkerze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der drahtgewickelte Widerstand (27, 28) mit den beiden Elementen 26 und 29 vercrimpt oder verlötet ist.

10. Zündkerze nach einem der Ansprüche 8 oder 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Glaseinschmelzung (24) einen Widerstand im Bereich von etwa 1 kOhm bis etwa 10 kOhm auf­ weist.

11. Zündkerze nach einem der Ansprüche 8 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der drahtgewickelte Widerstand (27, 28) derart im Isolator (22) angeordnet ist, daß die Hälfte seiner Länge L vom Zündkerzenkörper (21) umgeben ist.

12. Zündkerze nach Anspruch 8 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der temperaturfeste Träger (27) aus Keramik und die Drahtwicklung (28) aus Nickel oder einer Nickelle­ gierung bestehen, wobei die Länge L des drahtgewickelten Widerstands (25) mindestens 25 mm beträgt.