-
Die Erfindung befasst sich mit einer Zündkerze, bei der mindestens einer der beiden in Gegenüberstellung befindlichen Abschnitte einer Mittelelektrode und einer dieser gegenüberliegenden Erd- bzw. Masseelektrode mit einem Edelmetallplättchen versehen ist, und insbesondere mit einer Zündkerze für einen Gasmotor oder dergleichen, die bei hoher Temperatur eingesetzt werden kann.
-
Eine Zündkerze besteht im Allgemeinen aus einer Mittelelektrode, einem außerhalb der Mittelelektrode gelegenen Isolator, einem außerhalb des Isolators gelegenen Gehäuse und einer Masseelektrode, deren einer Endabschnitt mit dem Gehäuse verbunden ist und deren anderer Endabschnitt der Mittelelektrode so gegenüberliegt, dass sich dazwischen ein Funkenspalt befindet. Die Zündkerze wird als eine Zündvorrichtung eingesetzt.
-
Darüber hinaus wurde zur Verbesserung der Haltbarkeit und dergleichen eine Technik vorgeschlagen, bei der mindestens einer der in Gegenüberstellung befindlichen Abschnitte der Masseelektrode und der Mittelelektrode in Form eines Edelmetallplättchens gestaltet ist, das mit einem Elektrodenbasis- bzw. -matrixmaterial verbunden ist (siehe hierzu beispielsweise die
US 2003 / 0 038 576 A1 , die
DE 198 59 508 A1 , die
DE 199 22 925 A1 , die
DE 101 01 976 A1 , die
JP H09 - 92 432 A und die
JP 2002 - 83 663 A ). Für das Edelmetallplättchen, das den in Gegenüberstellung befindlichen Abschnitt zwischen den Elektroden bildet, wird im Allgemeinen ein Plättchen aus einer Pt-Legierung (Pt: Platin) oder Ir-Legierung (Ir: Iridium) verwendet.
-
Darüber hinaus ist aus der
US 2 391 455 A eine Zündkerze mit einer Masseelektrode bekannt, die aus einem Drahtstück besteht, das einer Pt-Legierung mit 2 bis 8% Re (Re: Rhenium) besteht. Und aus der
US 6 304 022 B1 ist eine Zündkerze mit einem Funkenentladungsabschnitt auf der Masseelektrode oder Mittelelektrode bekannt, der aus einer Ir- Legierung, Pt-Legierung oder Rh-Legierung (Rh: Rhodium) besteht, die als weiteren Legierungsbestandteil mindestens eines der Elemente Rh, Pt, Ir, Pd, Re, Ru, Nb, Os und W enthält.
-
Das obengenannte Pt-Legierungsplättchen wird mit dem Elektrodenbasismaterial im Allgemeinen durch Widerstandsschweißen verbunden, während das Ir-Legierungsplättchen mit dem Elektrodenmaterial im Allgemeinen mittels Laserschweißen verbunden wird.
-
Wenn das Ir-Legierungsplättchen mit dem Elektrodenbasismaterial durch Laserschweißen verbunden ist, ist die Verbindungszuverlässigkeit gewöhnlich bei hohen Temperaturen geringer als die des Pt-Legierungsplättchens, das mit dem Elektrodenbasismaterial durch Widerstandsschweißen verbunden ist.
-
Wenn das durch Laserschweißen verbundene Ir-Legierungsplättchen die Verbindungszuverlässigkeit zum Beispiel bei einer Elektrodentemperatur von weniger als etwa 900°C gewährleistet, treten demnach beim Überschreiten dieser Temperatur Schwierigkeiten auf, eine zuverlässige Verbindung sicherzustellen. Dagegen kann das durch Widerstandsschweißen verbundene Pt-Legierungsplättchen auch dann für eine ausreichende Verbindungszuverlässigkeit sorgen, wenn die Elektrodentemperatur mehr als ungefähr 900°C beträgt.
-
Aus diesem Grund wurde bei einer in einer Hochtemperaturatmosphäre einzusetzenden Zündkerze, bei der das Ir-Legierungsplättchen die Verbindungszuverlässigkeit nicht sicherstellen kann, bislang das Pt-Legierungsplättchen eingesetzt, um die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem Edelmetallplättchen und dem Elektrodenbasismaterial sicherzustellen.
-
So liegt bei einer Zündkerze für einen Gasmotor die Masseelektrodentemperatur bei normalem Gebrauch bei weniger als 700°C, während die Temperatur der Masseelektrode in kürzlich entwickelten Gasmotoren, etwa bei der Kraft-Wärme-Kopplung, bei normalem Gebrauch ungefähr 850°C bis 950°C beträgt. Aus diesem Grund würde für die Masseelektrode einer Zündkerze für Gasmotoren bei hohen Temperaturen als Edelmetallplättchen mit hoher Zuverlässigkeit bislang ein Pt-Legierungsplättchen eingesetzt.
-
Das Pt-Legierungsplättchen geht zwar eine zuverlässige Verbindung mit dem Elektrodenbasismaterial ein, doch entwickeln sich in einer Hochtemperaturatmosphäre Platinkügelchen, die zu einem Kurzschluss zwischen den Elektroden führen können. Unter Bezugnahme auf die 5A und 5B wird ein konkretes Beispiel für dieses Problem beschrieben, das von den Erfindern untersucht wurde.
-
Die 5A und 5B zeigen schematisch den Entladungsabschnitt und den ihn umgebenden Abschnitt und das Ergebnis der von den Erfindern durchgeführten Untersuchung, wobei 5A den ursprünglichen Zustand darstellt, während 5B das Wachstum von Platinkügelchen in einem Gasmotor beim Einsatz in einer Hochtemperaturatmosphäre zeigt.
-
Da die Temperatur der Mittelelektrode 30 während des Gebrauchs des Gasmotors weniger als 900°C beträgt, ist der in Gegenüberstellung befindliche Abschnitt der Mittelelektrode 30 als ein Ir-Legierungsplättchen 32 ausgeführt, das mit dem Elektrodenbasismaterial laserverschweißt ist. Die Temperatur der Masseelektrode 40 beträgt dagegen ungefähr 850 bis 950°C, so dass der in Gegenüberstellung befindliche Abschnitt der Masseelektrode 40 aus einem Pt-Legierungsplättchen J43 besteht, das mit dem Elektrodenbasismaterial widerstandsverschweißt ist. Zwischen dem Pt-Legierungsplättchen J43 und dem Ir-Legierungsplättchen 32 ist ein Funkenspalt 50 definiert. Im Fall einer Zündkerze für einen Gasmotor hat dieser Funkenspalt eine Abmessung von ungefähr 0,15 mm bis 0,6 mm.
-
Genauer gesagt besteht das Pt-Legierungsplättchen J43 auf der Seite der Masseelektrode 40 aus 20 Gew.-% Ir, Rest Pt, also aus Pt-20Ir. Das Basismaterial der Masseelektrode 40 und der Mittelelektrode 30 besteht aus einer Legierung auf Ni-Basis (Ni: Nickel) wie Inconel™.
-
Wie in 5A gezeigt ist, hat das Innere des Pt-Legierungsplättchens J43 auf der Seite der Masseelektrode 40 eine schichtförmige Gestaltung. Wie 5B zeigt, rekristallisiert jedoch der entladungsseitige Oberflächenabschnitt des Pt-Legierungsplättchens J43 während des Gebrauchs, so dass sich Platinkügelchen 70 abtrennen, wodurch sich die schichtförmige Gestaltung zu einer kugelförmigen Gestaltung ändert.
-
Während dieser Umwandlung wachsen die Platinkügelchen 70 aufgrund der Funkenzerstäubung und lösen sich von der Entladungsfläche des Plättchens J43, um entlang des in 5B durch den Pfeil angegebenen Entladungspfads zu wachsen. Wenn die gewachsenen Platinkügelchen 70 das Ir-Legierungsplättchen 32 auf der Seite der gegenüberliegenden Mittelelektrode 30 erreichen, kommt es zwischen den beiden Elektroden 30 und 40 zu einem Kurzschluss.
-
Da die erforderliche Entladungsspannung bei einer Zündkerze für einen Gasmotor besonders hoch ist, muss der ursprüngliche Funkenspalt verglichen mit dem (beispielsweise 1 mm großen) ursprünglichen Funkenspalt einer Zündkerze für einen Benzinmotor auf einen kleineren Wert von ungefähr 0,15 bis 0,6 mm eingestellt werden. Aufgrund der wachsenden Platinkügelchen 70 kommt es daher noch leichter zu einem Kurzschluss zwischen den Elektroden 30 und 40.
-
Angesichts des oben angesprochenen Problems liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für eine Zündkerze, in der mindestens einer der in Gegenüberstellung befindlichen Abschnitte einer Mittelelektrode und einer Masseelektrode aus einem Edelmetallplättchen besteht, das Pt als Hauptbestandteil enthält, ein Edelmetallplättchen zur Verfügung zu stellen, das auch in einer Hochtemperaturatmosphäre das Wachstum von Platinkügelchen unterdrücken kann.
-
Die Erfindung beruht dabei auf den Ergebnissen eingehender Untersuchungen, die auf dem Konzept basieren, dass sich das Wachstum der Platinkügelchen unterdrücken lässt, wenn der Schmelzpunkt oder die Härte des Pt-Legierungsplättchens erhöht wird.
-
Die Erfindung sieht hierzu eine Zündkerze mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vor.
-
Das Edelmetallplättchen enthält erfindungsgemäß Re (Rhenium), das den Schmelzpunkt bzw. die Härte des Edelmetallplättchens erhöht, so dass sich die Platinkügelchen an der Plättchenentladungsfläche schwer lösen. Tatsächlich wird das Wachstum der Platinkügelchen verglichen mit einer herkömmlichen Pt-Legierung eher zurückgehalten (siehe hierzu die 3 und 4).
-
Darüber hinaus hat das Edelmetallplättchen ein kugelförmiges Gefüge bzw. einen kugelförmigen Aufbau. Wenn das Edelmetallplättchen im ursprünglichen Zustand anstatt eines schichtförmigen Gefüges ein kugelförmiges Gefüge hat, kann dadurch das Wachstum der Platinkügelchen noch leichter zurückgehalten werden.
-
Darüber hinaus kann das Edelmetallplättchen so ausgeführt sein, dass es bei Normaltemperatur eine Härte HV0,5 von 200 oder mehr hat. Die Normaltemperatur beträgt in diesem Fall allgemein etwa 25°C, und die Härte HV0,5 entspricht der Vickershärte bei Aufbringung einer Last von 0,5 kg. Das besprochene Edelmetallplättchen kann also so ausgeführt sein, dass es eine Härte HV0.5 von nicht weniger als 200 hat.
-
Außerdem ist es vorzuziehen, dass das besprochene Edelmetallplättchen einen Schmelzpunkt von nicht weniger als 1850°C hat.
-
Darüber hinaus hat der Funkenspalt vorzugsweise eine Abmessung im Bereich von 0,15 mm bis 0,6 mm. Auch bei einem solch engen Funkenspalt lässt sich das Wachstum der Platinkügelchen unterdrücken und der Kurzschluss zwischen den Elektroden verhindern.
-
Zudem kann sich zwischen dem Edelmetallplättchen und dem Elektrodenbasismaterial eine Relaxationsschicht aus einem Material auf Pt-Basis befinden, das einen mittleren Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten von Pt und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Elektrodenbasismaterials liegt, wobei das Edelmetallplättchen und das Elektrodenbasismaterial miteinander mit der Relaxationsschicht dazwischen widerstandsverschweißt sind. Das Material auf Pt-Basis ist in diesem Fall eine Pt enthaltende Legierung, wobei der Einsatz der Relaxationsschicht deswegen vorzuziehen ist, weil dadurch besser das Abfallen des Edelmetallplättchens von dem Elektrodenbasismaterial verhindert wird.
-
Die Relaxationsschicht kann außerdem ein kugelförmiges Gefüge haben. Während es bei einer Relaxationsschicht mit einem schichtförmigen Gefüge leicht zu einem Ablösen der Relaxationsschicht entlang der Schicht kommt, kann das kugelförmige Gefüge das Ablösen der Relaxationsschicht zurückhalten, wodurch das Abfallen des Edelmetallplättchens von dem Elektrodenbasismaterial besser verhindert wird.
-
Schließlich ist es vorzuziehen, dass die Relaxationsschicht so ausgeführt ist, dass ihre Härte HV0,5 bei Normaltemperatur nicht weniger als 200 beträgt.
-
Die Wirkungen der oben beschriebenen Zündkerze sollten sich insbesondere bei einer Zündkerze für einen Gasmotor einstellen. Die Erfindung sieht daher außerdem eine Verwendung der Zündkerze gemäß Patentanspruch 8 vor.
-
Weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, die zusammen mit den beigefügten Zeichnungen zu lesen ist. Es zeigen:
- 1 als Halbschnitt den Gesamtaufbau einer Zündkerze gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 zu Erläuterungszwecken in Einzelheiten den mit A bezeichneten Abschnitt in 2;
- 3A und 3B konkret, wie bei diesem Ausführungsbeispiel das Wachstum von Platinkügelchen unterdrückt wird;
- 4 eine grafische Darstellung der bei diesem Ausführungsbeispiel das Platinkügelchenwachstum unterdrückenden Wirkung; und
- 5A und 5B zu Erläuterungszwecken den Fall eines durch das Wachstum von Platinkügelchen bedingten Kurzschlusses zwischen den Elektroden einer herkömmlichen Zündkerze.
-
Im Folgenden wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Zündkerze für einen Gasmotor eines Generators für die Kraft-Wärme-Kopplung. 1 zeigt im Halbschnitt den Gesamtaufbau einer Zündkerze gemäß diesem Ausführungsbeispiel und 2 zu Erläuterungszwecken in Einzelheiten den mit A bezeichneten Abschnitt in 1.
-
Die allgemein mit der Bezugszahl 100 bezeichnete Zündkerze ist mit einem zylinderförmigen Gehäuse (Anschlussstück) 10 ausgestattet, das einen Einschraubabschnitt 11 hat, durch den die Zündkerze 100 fest an einem (nicht gezeigten) Motorblock angebracht wird. Im Inneren des Gehäuses 10 befindet sich fest ein Isolator 20 aus Aluminiumoxidkeramik (Al2O3) oder dergleichen, wobei ein Spitzenabschnitt 21 dieses Isolators 20 an einer Endfläche 12 des Gehäuses 10 frei liegt.
-
In einem Innenloch 22 des Isolators ist eine stabförmige Mittelelektrode 30 befestigt, so dass ihr Spitzenabschnitt 31 am Spitzenabschnitt 21 des Isolators 20 frei liegt, wobei die Mittelelektrode 30 bezüglich des Gehäuses 10 in einem isolierten Zustand gehalten wird, in dem sich zwischen ihnen der Isolator 20 befindet.
-
Die Mittelelektrode 30 besteht aus einem Innenmaterial und einem Außenmaterial, wobei das Innenmaterial ein metallisches Material wie Cu mit hervorragender Wärmeleitfähigkeit und das Außenmaterial ein metallisches Material wie eine Legierung auf Ni-Basis mit hervorragender Wärmebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit ist. An dem angesprochenen Spitzenabschnitt 31 ist mittels Verschweißen oder dergleichen ein Edelmetallplättchen 32 (das nachstehend als „mittelelektrodenseitiges Plättchen 32“ bezeichnet wird) angebracht, das einen Teil der Mittelelektrode 30 bildet.
-
In diesem Ausführungsbeispiel stellt das mittelelektrodenseitige Plättchen 32 ein aus einer scheibenförmigen Ir-Legierung (Ir: Iridium) bestehendes Ir-Legierungsplättchen dar und ist mit dem das Elektrodenbasismaterial der Mittelelektrode 30 bildenden Spitzenabschnitt 31 mittels Laserschweißen verbunden.
-
Darüber hinaus ist mit der einen Endfläche 12 des Gehäuses 10 eine säulenförmige Masseelektrode 40 aus einer Legierung auf Ni-Basis oder dergleichen verbunden und mittels Schweißen oder dergleichen befestigt. Das eine Ende 41 der Masseelektrode 40 ist an der einen Endfläche 12 des Gehäuses 10 befestigt und verläuft vom einen Ende 41 zum anderen Ende 42, wobei sie auf halbem Wege im Großen und Ganzen L-förmig gebogen ist, so dass der Seitenabschnitt des anderen Endes 42 dem Spitzenabschnitt 31 der Mittelelektrode 30 gegenüberliegt.
-
Darüber hinaus ist an dem Abschnitt des anderen Endes 42 der Masseelektrode 40, der dem mittelelektrodenseitigen Plättchen 32 auf dem Spitzenabschnitt 31 der Mittelelektrode 30 gegenüberliegt, durch Schweißen oder dergleichen ein Edelmetallplättchen 43 (das nachstehend als „masseelektrodenseitiges Plättchen 43“ bezeichnet wird) angebracht. Dieses masseelektrodenseitige Plättchen 43 bildet einen Abschnitt der Masseelektrode 40.
-
In diesem Ausführungsbeispiel stellt das masseelektrodenseitige Plättchen 43 ein Pt-Legierungsplättchen aus einer Pt und Re (Rhenium) enthaltenden scheibenförmigen Legierung dar und ist mit dem das Elektrodenbasismaterial der Masseelektrode 40 bildenden anderen Ende 42 mittels Widerstandsschweißen verbunden.
-
Außerdem befindet sich in diesem Ausführungsbeispiel, wie in 2 gezeigt ist, zwischen dem masseelektrodenseitigen Plättchen 43 und dem Elektrodenbasismaterial eine Relaxationsschicht 60 aus einem Material auf Pt-Basis, das einen mittleren Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der zwischen dem von Pt und dem des Elektrodenbasismaterials liegt, wobei das masseelektrodenseitige Plättchen 43 und das Elektrodenbasismaterial miteinander mit der Relaxationsschicht 60 dazwischen widerstandsverschweißt sind.
-
Der Einsatz der Relaxationsschicht 60 ist deswegen vorzuziehen, weil dies die Wirkung verbessert, mit der das masseelektrodenseitige Plättchen 43 daran gehindert wird, von dem Elektrodenbasismaterial abzufallen. Die Relaxationsschicht 60 kann beispielsweise aus Pt-20Ni mit 20 Gew.-% Ni, Rest Pt bestehen. Darüber hinaus hat die Relaxationsschicht 60 bei Normaltemperatur vorzugsweise eine Härte HV0,5 von nicht weniger als 200. Im Übrigen würde die Zündkerze auch dann funktionieren, wenn keine Relaxationsschicht 60 zum Einsatz käme.
-
Des Weiteren bildet der Zwischenraum zwischen den in Gegenüberstellung befindlichen Abschnitten der beiden Plättchen 32 und 43 einen Funkenspalt 50. Als erforderlicher oder gewünschter Wert für eine Zündkerze in einem Gasmotor wird die Abmessung ΔG dieses Funkenspalts 50 in einem Bereich von 0,15 mm bis 0,6 mm eingestellt.
-
In dem masseelektrodenseitigen Plättchen 43 entspricht der in der Legierung mit der größten Menge enthaltene erste Bestandteil Pt, während der darin in der zweitgrößten Menge enthaltene zweite Bestandteil Re entspricht. Natürlich kann das masseelektrodenseitige Plättchen 43 als einen darin mit einer drittgrößten Menge enthaltenen Bestandteil auch andere Elemente wie Ir enthalten.
-
Genauer gesagt kann der Gehalt an Pt, das den ersten Bestandteil bildet, in dem masseelektrodenseitigen Plättchen 43 50 Gew.-% oder mehr betragen. Darüber hinaus liegt der Gehalt an Re, das den zweiten Bestandteil bildet, vorzugsweise in einem Bereich von 5 Gew.-% bis weniger als 50 Gew.-%. Die Härte HV0,5 des auf diese Weise aufgebauten masseelektrodenseitigen Plättchens 43 kann auf 200 oder mehr eingestellt werden und sein Schmelzpunkt auf 1850°C oder mehr.
-
So kann als masseelektrodenseitiges Plättchen 43 zum Beispiel ein Zweikomponentensystem aus Pt und Re eingesetzt werden, etwa Pt-10Re mit 10 Gew.-% Re, Rest Pt oder Pt-20Re mit 20 Gew.-% Re, Rest Pt.
-
So beträgt die Härte HV0,5 im Fall von Pt-10Re 230 bis 250 und der Schmelzpunkt ungefähr 1880°C. Im Fall von Pt-20Re beträgt die Härte HV0,5 200 oder mehr und der Schmelzpunkt ungefähr 2000°C. Dabei wird der Schmelzpunkt auf Grundlage des bei 1769°C liegenden Schmelzpunkts von Pt und des bei 3166°C liegenden Schmelzpunkts von Re berechnet.
-
Darüber hinaus besteht das mittelelektrodenseitige Plättchen 32 in diesem Ausführungsbeispiel deswegen aus einem Ir-Legierungsplättchen und das masseelektrodenseitige Plättchen 43 aus einem Pt-Legierungsplättchen, weil die Temperatur der Mittelelektrode 30 ungefähr 900°C beträgt, während die Temperatur der Masseelektrode 40 ungefähr 850 bis 950°C beträgt.
-
Bei der auf diese Weise aufgebauten Zündkerze 100 wird die Seite des Funkenspalts 50 in eine (nicht gezeigte) Brennkammer eines zur Kraft-Wärme-Kopplung dienenden Motors eingebracht und zwischen dem Gehäuse 10 und der Mittelelektrode 30 eine Hochspannung für die Funkenentladung angelegt, um zur Verbrennung des Kraftstoffs in der Brennkammer die Funkenentladung in dem Funkenspalt zu erzeugen. Als Hochspannung wird an die Mittelelektrodenseite eine negative Spannung angelegt, während die Masseelektrode geerdet wird.
-
Dabei ist dieses Ausführungsbeispiel als neuartige Anordnung in erster Linie dadurch gekennzeichnet, dass in dem masseelektrodenseitigen Plättchen 43 der erste Bestandteil der Legierung Pt und ihr zweiter Bestandteil Re ist.
-
Der Schmelzpunkt und die Härte dieses masseelektrodenseitigen Plättchens 43 nehmen entsprechend zu, weswegen davon ausgegangen wird, dass sich an der Plättchenentladungsfläche kaum Platinkügelchen ablösen. Tatsächlich wurde für dieses Ausführungsbeispiel, wie in den 3A und 3B gezeigt ist, nachgewiesen, dass sich das Wachstum der Platinkügelchen 70 verglichen mit einem herkömmlichen Pt-Legierungsplättchen unterdrücken lässt.
-
Die 3A und 3B veranschaulichen für einen Fall, in dem die Zündkerze 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel in einem Gasmotor für die Kraft-Wärme-Kopplung eingebaut wurde, die ermittelten Wachstumslängen L der Platinkügelchen 70 nach einem Versuch, bei dem die Motorlast 100% und die Motorgeschwindigkeit 750 U/min betrug. Die Wachstumslänge L bezeichnet in diesem Fall die Länge L des Wachstums der Platinkügelchen 70 entlang des Entladungspfads.
-
Die 3A und 3B veranschaulichen einen Funkenentladungsabschnitt und den ihn umgebenden Abschnitt, um das Ergebnis des Versuchs und der Untersuchungen durch die Erfinder zu erläutern. 3A zeigt den Fall des Einsatzes von Pt-10Re als masseelektrodenseitiges Plättchen 43, während 3B den Fall des Einsatzes von Pt-20Re als masseelektrodenseitiges Plättchen 43 zeigt. Die Abmessung ΔG des Funkenspalts 50 beträgt in diesem Fall 0,3 mm, wobei als Relaxationsschicht 60 Pt-20Ni verwendet wird.
-
Da das masseelektrodenseitige Plättchen 43 in diesem Ausführungsbeispiel die oben angesprochene neuartige Anordnung hat, lässt sich das Wachstum der Platinkügelchen 70 von der Entladefläche, wie in den 3A und 3B gezeigt ist, im Vergleich zu dem in den 5A und 5B gezeigten herkömmlichen Pt-Legierungsplättchen J43 weiter unterdrücken. Die 3A und 3B sowie 5A und 5B zeigen den Zustand nach dem Verstreichen der gleichen Versuchsdauer.
-
4 zeigt bei diesem Ausführungsbeispiel konkret die Unterdrückungswirkung auf die Wachstumslänge L der Platinkügelchen 70 und stellt den Zusammenhang zwischen der Wachstumslänge L und der Versuchsdauer für den Fall dar, dass als masseelektrodenseitiges Plättchen 43 Pt-10Re, Pt-20Re und herkömmliches Pt-20Ir verwendet werden. In 4 ist zu erkennen, dass sich im Fall dieses Ausführungsbeispiels eine deutliche Wachstumsunterdrückungswirkung für die Platinkügelchen 70 ergibt.
-
Darüber hinaus hat das masseelektrodenseitige Plättchen 43 gemäß diesem Ausführungsbeispiel in den in den 3A und 3B gezeigten Beispielen ein kugelförmiges Gefüge bzw. einen kugelförmigen Aufbau. Das masseelektrodenseitige Plättchen 43 hat also im ursprünglichen Zustand ein kugelförmiges Gefüge anstatt eines schichtförmigen Gefüges. Daher lässt sich das Wachstum der Platinkügelchen 70 verglichen mit dem Fall, dass das masseelektrodenseitige Plättchen 43 im ursprünglichen Zustand ein schichtförmiges Gefüge hat, leichter unterdrücken.
-
Das masseelektrodenseitige Plättchen 43 mit diesem kugelförmigen Gefüge kann durch eine zur Rekristallisation dienende Wärmebehandlung des Plättchens 43 bzw. des Materials des Plättchens 43 erzeugt werden, so dass es zu einem Übergang von dem schichtförmigen Gefüge zu dem kugelförmigen Gefüge kommt. Die Wärmebehandlung kann zum Beispiel unter der Bedingung erfolgen, dass es eine Stunde lang im Vakuum oder in einem inaktiven Gas wie Ar (Argon) einer Temperatur von 1200°C ausgesetzt wird.
-
Darüber hinaus hat in den in den 3A und 3B gezeigten Beispielen auch die Relaxationsschicht 60 ein kugelförmiges Gefüge. Falls die Relaxationsschicht 60 ein schichtförmiges Gefüge hätte, würde es entlang der Schicht leicht zu einem Ablösen der Relaxationsschicht 60 kommen. Wenn die Relaxationsschicht 60 jedoch ein kugelförmiges Gefüge hat, lässt sich das Ablösen der Relaxationsschicht 60 unterdrücken, was die Wirkung steigert, mit der das Ablösen des masseelektrodenseitigen Plättchens 43 von dem Elektrodenbasismaterial verhindert wird. Diese Relaxationsschicht 60 mit dem kugelförmigen Gefüge lässt sich durch eine zur Rekristallisation dienende Wärmebehandlung des Materials der Relaxationsschicht 60 erzeugen, so dass es zu einem Übergang von dem schichtförmigen Gefüge zum kugelförmigen Gefüge kommt. Die Wärmebehandlung kann zum Beispiel unter der Bedingung erfolgen, dass sie eine Stunde lang im Vakuum oder in einem inaktiven Gas wie Ar (Argon) einer Temperatur von 1100°C ausgesetzt wird.
-
In diesem Zusammenhang konnte bestätigt werden, dass sich selbst dann, wenn das masseelektrodenseitige Plättchen 43 im ursprünglichen Zustand ein schichtförmiges Gefüge hat, ohne zuvor in ein kugelförmiges Gefüge gebracht worden zu sein, oder wenn die Relaxationsschicht 60 anfangs ein schichtförmiges Gefüge hat oder die Relaxationsschicht 60 gar nicht eingesetzt wird, das Wachstum der Platinkügelchen 70, sofern das masseelektrodenseitige Plättchen 43 die besprochene neuartige Anordnung hat, verglichen mit der herkömmlichen Anordnung weiter unterdrücken lässt.
-
Darüber hinaus ist es bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls zweckmäßig, wenn auch das mittelelektrodenseitige Plättchen 32 mit dem Elektrodenbasismaterial widerstandsverschweißt ist und ein Pt-Legierungsplättchen ist, das aus einer Pt und ein anderes Element enthaltenden Legierung besteht, deren erster Bestandteil Pt und deren zweiter Bestandteil Re ist. Auch in diesem Fall kann bei der Mittelelektrode 30 dazwischen die angesprochene Relaxationsschicht vorgesehen werden.
-
Bei der Zündkerze 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel, bei der einer oder beide der in Gegenüberstellung befindlichen Abschnitte der Mittelelektrode 30 und der Masseelektrode 40 aus einem als Hauptbestandteil Pt enthaltenden Edelmetallplättchen 32, 43 besteht/bestehen, lässt sich dank dieses Edelmetallplättchens 32, 43 auch in einer Hochtemperaturatmosphäre das Wachstum der Platinkügelchen unterdrücken.
-
Diese Wirkung stellt sich besonders gut bei einer diesem Ausführungsbeispiel entsprechenden Zündkerze für einen Gasmotor ein, bei der die Abmessung des Funkenspalts 50 auf einen Bereich von 0,15 mm bis 0,6 mm verengt ist.
-
Natürlich stellen sich ähnliche Wirkungen auch dann ein, wenn die Zündkerze dieses Ausführungsbeispiels, bei der mindestens einer der in Gegenüberstellung befindlichen Abschnitte der Mittelelektrode und der dieser gegenüberliegenden Masseelektrode mit einem Edelmetallplättchen versehen ist, nicht als Zündkerze für einen Gasmotor verwendet wird.
-
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist und sämtliche Änderungen und Abwandlungen des Ausführungsbeispiels umfasst, die nicht vom Schutzbereich abweichen.
