DE102004021876B3

DE102004021876B3 - spark plug

Info

Publication number: DE102004021876B3
Application number: DE200410021876
Authority: DE
Inventors: Werner Niessner; Harald Knoll
Original assignee: Beru AG
Current assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Priority date: 2004-05-04
Filing date: 2004-05-04
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2024-05-05
Also published as: ES2293394T3; DE502005002017D1; EP1594200B1; EP1594200A1

Abstract

Zündkerze mit einem Zündkerzenkörper (1), wenigstens einer am Zündkerzenkörper (19 angebrachten und in Form einer Dachelektrode ausgebildeten Körperelektrode (4), einem im Zündkerzenkörper (1) vorgesehenen Isolator (3) und einer im Isolator (3) angeordneten Mittelelektrode (2). Zwischen dem körperfernen Ende der Körperelektrode (4) und der Mittelelektrodenspitze ist ein Zündfunkenspalt gebildet. Die Körperelektrode (4) ist an der Stirnseite und an der der Mittelelektrodenspitze zugewandten Fläche ihres körperfernen Teils mit einer Edelmetallarmierung (5a, 5b) jeweils versehen, die aus Platin, Iridium, einer Platinlegierung oder einer Iridiumlegierung besteht.A spark plug comprising a spark plug body (1), at least one body electrode (4) attached to the spark plug body (19) and an insulator (3) provided in the spark plug body (1) and a center electrode (2) disposed in the insulator (3). A spark gap is formed between the distal end of the body electrode (4) and the center electrode tip, and the body electrode (4) is provided with a noble metal reinforcement (5a, 5b) made of platinum at the front and at the center electrode tip facing surface of its distal end , Iridium, a platinum alloy or an iridium alloy.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündkerze mit einem Zündkerzenkörper, wenigstens einer am Zündkerzenkörper angebrachten und in Form einer Dachelektrode ausgebildeten Körperelektrode, einem im Zündkerzenkörper vorgesehenen Isolator und einer im Isolator angeordneten Mittelelektrode, wobei zwischen dem körperfernen Ende der Körperelektrode und der Mittelelektrodenspitze ein Zündfunkenspalt gebildet ist und die Körperelektrode an der Stirnseite und an der der Mittelelektrodenspitze zugewandten Fläche mit einer Edelmetallarmierung jeweils versehen ist.The The invention relates to a spark plug with a spark plug body, at least one attached to the spark plug body and in the form of a roof electrode formed body electrode, one provided in the spark plug body Insulator and arranged in the insulator center electrode, wherein between the body away End of the body electrode and the center electrode tip formed a spark gap is and the body electrode on the front side and at the center electrode tip facing surface with a precious metal reinforcement is provided in each case.

Eine derartige Zündkerze ist aus der DE 44 22 733 A1 bekannt und dient insbesondere zur Hochspannungszündung von Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge.Such a spark plug is from the DE 44 22 733 A1 known and used in particular for high-voltage ignition of internal combustion engines for motor vehicles.

Aus der EP 1 383 214 A2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer edelmetallarmierten Körperelektrode in Form einer Dachelektrode bekannt.From the EP 1 383 214 A2 is another embodiment of a precious metal-reinforced body electrode in the form of a roof electrode known.

Es hat sich bei derartigen bekannten Zündkerzen allerdings herausgestellt, dass diese eine zu geringe Warmfestigkeit haben, was zur Folge hat, dass die Elektroden aufschmelzen bzw. deformieren, und sich dadurch der Elektrodenabstand ändert. Bei hohen Temperaturen an der Körperelektrode von mehr als 950°C ist nämlich die Zeitstandsfestigkeit der Körperelektroden zu gering, so dass besagte Deformationen während der Motorlaufzeit oder sogar ein Anschmelzen des Kupferkerns auftreten kann. Letzteres würde zu einem Anschmelzen des Nickelmantels oder schließlich sogar zur Zerstörung der Körperelektrode führen.It has been found in such known spark plugs, however, that they have a too low heat resistance, which has the consequence that the electrodes melt or deform, and thereby the Electrode distance changes. At high temperatures on the body electrode of more than 950 ° C is that the creep strength of the body electrodes too low, so that said deformations during the engine runtime or even a melting of the copper core can occur. The latter would be too a melting of the nickel jacket or eventually even to the destruction of the body electrode to lead.

Diese mangelnde Warmfestigkeit führt schließlich dazu, dass die Anforderungen an die Lebensdauer der Zündkerze nicht erreicht werden und sogar Motorschäden auftreten können.These lack of heat resistance eventually leads that the requirements for the service life of the spark plug are not achieved and even engine damage may occur.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, eine Zündkerze der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine hohe Warmfestigkeit und demzufolge eine hohe Lebensdauer hat.The The object underlying the invention is therefore a spark plug to create the type mentioned, the high heat resistance and consequently has a long service life.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Zündkerze nach dem Patentanspruch 1 gelöst.These Task is carried out according to the invention a spark plug solved according to claim 1.

Besonders bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Zündkerze sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 9.Especially preferred developments and refinements of the spark plug according to the invention are Subject of the claims 2 to 9.

Da bei der erfindungsgemäßen Zündkerze die Körperelektrode in massiver Drahtform, d. h. unter Verwendung eines Massivdrahtes ausgeführt ist und somit der sonst übliche Kupferkern fehlt, wird die Körperelektrode im Motorbetrieb heißer. Daraus ergibt sich die Forderung auf Reduzierung der gestreckten Länge der Körperelektrode vor dem abgebogenen Teil, d. h. nach einer Biegeform der Körperelektrode mit gro ßem Biegeradius, damit diese gestreckte Länge reduziert werden kann. Eine Reduzierung der gestreckten Länge wird dadurch erreicht, dass zusätzlich an der Stirnseite der Körperelektrode eine Edelmetallarmierung angebracht ist.There in the spark plug according to the invention the body electrode in solid wire form, d. H. using a solid wire accomplished is and therefore the usual Copper core is missing, becomes the body electrode hotter in engine operation. This results in the demand for reduction of stretched Length of body electrode in front of the bent part, d. H. after a bending shape of the body electrode with big Bending radius so that this stretched length can be reduced. A reduction of the stretched length is achieved in that additionally on the front side of the body electrode a Precious metal reinforcement is appropriate.

Im Folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnungen ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher beschrieben.in the The following is based on the accompanying drawings a particularly preferred embodiment described in more detail.

Es zeigtIt shows

1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des brennraumseitigen Teils eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Zündkerze, 1 a partially sectioned side view of the combustion chamber side part of an embodiment of the spark plug according to the invention,

1a in einer Schnittansicht den körperfernen Teil der Körperelektrode bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel und 1a in a sectional view of the body-remote part of the body electrode at the in 1 illustrated embodiment and

1b eine Stirnansicht in Richtung des in 1a dargestellten Pfeiles. 1b a front view towards the in 1a illustrated arrow.

Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündkerze umfasst einen Zündkerzenkörper 1, einen keramischen Isolator 3, der im Zündkerzenkörper 1 angeordnet ist, eine Mittelelektrode 2, die im keramischen Isolator 3 angeordnet ist, und wenigstens eine Körperelektrode 4, die am Zündkerzenkörper 1 angebracht und als Dachelektrode ausgebildet ist. Die Körperelektrode ist insbesondere in massiver Drahtform ausgebildet.This in 1 illustrated embodiment of the spark plug according to the invention comprises a spark plug body 1 , a ceramic insulator 3 that in the spark plug body 1 is arranged, a center electrode 2 in the ceramic insulator 3 is arranged, and at least one body electrode 4 at the spark plug body 1 attached and formed as a roof electrode. The body electrode is formed in particular in solid wire form.

Wie es in weiterhin in 1 dargestellt ist, ist die Körperelektrode 4 an ihrem körperfernen Teil mit Edelmetallarmierungen 5a, 5b versehen, die vorzugsweise aufgeschweißt sind und aus Platin, einer Platinlegierung, Iridium oder Iridiumlegierung bestehen. Diese Edelmetallarmierungen 5a oder 5b sind auf der Stirnseite und der der Mittelelektrodenspitze zugewandten Fläche des körperfernen Teils der Körperelektrode 4 vorgesehen.As it continues in 1 is shown, the body electrode 4 at their part away from the body with precious metal reinforcements 5a . 5b provided, which are preferably welded and made of platinum, a platinum alloy, iridium or iridium alloy. These precious metal armaments 5a or 5b are on the front side and the center electrode tip facing surface of the body-distal part of the body electrode 4 intended.

Die aufgeschweißten Edelmetallarmierungen 5a, 5b bilden geometrisch die Kontur des zündseitigen Endes der Körperelektrode 4 nach, derart, dass die der Mittelelektrodenspitze zugewandte Fläche und die Stirnfläche der Körperelektrode durch die Edelmetallarmierungen 5a und 5b gepanzert sind. Die Edelmetallarmierungen 5a und 5b sind somit z. B. durch Kontenauftragsschweißen so vorgesehen, dass ihre Außenflächen die entsprechenden Außenflächen des körperfernen Teils der Körperelektrode 4 abbilden.The welded-on precious metal reinforcements 5a . 5b geometrically form the contour of the ignition end of the body electrode 4 in such a way that the surface facing the center electrode tip and the end face of the body electrode are protected by the noble metal reinforcements 5a and 5b armored. The precious metal reinforcements 5a and 5b are thus z. B. by account order welding provided so that their outer surfaces, the corresponding outer surfaces of the body remote part of the body electrode 4 depict.

Die Körperelektrode 4 selbst ist eine massive Einstoffelektrode aus einer Legierung auf Nickelbasis, insbesondere einer NiCrFe-Legierung, die warmfest ist. Vorzugsweise besteht sie aus NiCr15Fe, NiCr23Fe oder NiCr25FeAlY.The body electrode 4 itself is a massive Einstoffelektrode of a nickel-based alloy, in particular a NiCrFe alloy, which is heat-resistant. It is preferably made of NiCr15Fe, NiCr23Fe or NiCr25FeAlY.

Wie es insbesondere in 1a dargestellt ist, ist die Armierung 5, die aus den Einzelarmierungen 5a und 5b besteht, durch Laserauftragsschweißen aufgebracht, wobei zwischen der Edelmetallarmierung 5 und dem Ende der Körperelektrode 4 ein Legierungsbereich 6 durch Aufschmelzen gebildet ist.As it is in particular in 1a is shown, is the reinforcement 5 from the individual armaments 5a and 5b consists, applied by laser deposition welding, wherein between the precious metal reinforcement 5 and the end of the body electrode 4 an alloy area 6 formed by melting.

1b zeigt, dass die Edelmetallarmierung 5 nur an einem Teil der Körperelektrode 4 in Querrichtung vorgesehen ist. 1b shows that the precious metal reinforcement 5 only on part of the body electrode 4 is provided in the transverse direction.

Wie es weiterhin in 1 dargestellt ist, ist die Körperelektrode ausgehend vom Zündkerzenkörper 1 mit einem Radius R gebogen, der somit bis zur Schweißwurzel der Körperelektrode 4 führt, wodurch die gestreckte Länge der Körperelektrode reduziert ist. Der Radius R beträgt vorzugsweise mehr als 3 mm.As it continues in 1 is shown, the body electrode is starting from the spark plug body 1 bent with a radius R, which is thus up to the welding root of the body electrode 4 leads, whereby the elongated length of the body electrode is reduced. The radius R is preferably more than 3 mm.

Die Ausbildung der Edelmetallarmierungen 5a, 5b und der Körperelektrode 4 ist weiterhin derart, dass die Körperelektrode 4 an ihrem freien oder körperfernen Ende vor Erreichen der vollständigen Überdeckung der Mittelelektrodenspitze endet und die volle Überdeckung der Mittelelektrodenspitze mit Edelmetall durch die Edelmetallarmierung 5b und durch eine entsprechend starke Ausbildung der Edelmetallarmierung 5a gesi chert ist. Das heißt, dass beide Armierungen 5a, 5b zur Edelmetallvollüberdeckung der Mittelelektrodenspitze beitragen und zwar die Edelmetallarmierung 5b an der Unterseite der Körperelektrode 4 mit ihrer Breitseite und die Edelmetallarmierung 5a an der Stirnfläche mit ihrer Schmalseite.The training of precious metal reinforcements 5a . 5b and the body electrode 4 is further such that the body electrode 4 at its free or distal end before reaching full coverage of the center electrode tip ends and the full coverage of the center electrode tip with precious metal through the precious metal reinforcement 5b and by a correspondingly strong formation of precious metal reinforcement 5a is secure. That means that both reinforcements 5a . 5b contribute to the noble metal full coverage of the center electrode tip and indeed the precious metal reinforcement 5b at the bottom of the body electrode 4 with its broadside and the precious metal reinforcement 5a on the face with its narrow side.

Vorzugsweise beträgt die Dicke der Edelmetallarmierungen 5a, 5b mehr als 0,3 mm.The thickness of the noble metal reinforcements is preferably 5a . 5b more than 0.3 mm.

Durch diese Ausbildung ist es somit möglich, die Körperelektrode 4 kürzer auszubilden und dennoch eine volle Edelmetallüberdeckung der Mittelelektrodenspitze und zwar unter Serienfertigungsbedingungen (Fertigungstoleranzen) zu erzielen.By this training, it is thus possible, the body electrode 4 shorter form and still achieve a full precious metal coverage of the center electrode tip under mass production conditions (manufacturing tolerances).

Thermische Untersuchungen haben gezeigt, dass bereits eine um 0,5 mm kürzere Körperelektrodenlänge zu einer Temperaturabsenkung von 40 bis 50°K führt.thermal Investigations have shown that even a 0.5 mm shorter body electrode length to a Temperature reduction from 40 to 50 ° K leads.

Claims

A spark plug comprising - a spark plug body, - at least one body electrode mounted on the spark plug body and in the form of a roof electrode, - an insulator provided in the spark plug body, and - a center electrode disposed in the insulator, wherein - a spark gap is formed between the distal end of the body electrode and the center electrode tip, and - the body electrode ( 4 ) on the front side and at the center electrode tip facing surface with a precious metal reinforcement ( 5a . 5b ), characterized in that the body electrode ( 4 ) is formed in solid wire form and the distal end of the body electrode ( 4 ) before reaching the full coverage of the center electrode tip ends and the precious metal reinforcement ( 5a ) on the end face of the body electrode ( 4 ) is dimensioned so that together with the precious metal reinforcement ( 5b ) at the center electrode tip facing surface, the central electrode tip is fully covered with precious metal.

Spark plug according to claim 1, characterized in that the precious metal reinforcements ( 5a . 5b ) over the underside and over the lower edge to the end face on the body electrode ( 4 ) are provided.

Spark plug according to one of the preceding claims, characterized in that the thickness of the noble metal reinforcements ( 5a . 5b ) is greater than 0.3 mm.

Spark plug according to one of the preceding claims, characterized in that the precious metal reinforcements ( 5a . 5b ) are applied by laser deposition welding.

Spark plug according to one of the preceding claims, characterized in that between the noble metal reinforcements ( 5a . 5b ) and the body electrode ( 4 ) an alloy region ( 6 ) is formed by melting.

Spark plug according to one of the preceding claims, characterized in that the precious metal reinforcements ( 5a . 5b ) consists of platinum or iridium or a platinum or iridium alloy.

spark plug according to one of the preceding claims, characterized that the body electrode is a massive Einstoffelektrode of a NiCrFe alloy.

spark plug according to claim 7, characterized in that the NiCrFe alloy a NiCr15Fe, NiCr23Fe or NiCr25FeAlY alloy.

Spark plug according to one of the preceding claims, characterized in that in order to reduce the extended length of the body electrode ( 4 ) the bending radius R of the body electrode ( 4 ) is greater than 3 mm.