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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der am 25. Mai 2004 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-154388, deren Beschreibung
hiermit durch Bezugname aufgenommen wird.
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Zündkerze für einen Verbrennungsmotor.
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Im
Allgemeinen enthält
eine Zündkerze
ein Metallgehäuse,
das an seiner Außenfläche mit
einem Befestigungsschraubenabschnitt versehen ist, um über diesen
Befestigungsschraubenabschnitt in einen Motor eingebaut zu werden.
Ein in dem Metallgehäuse
befestigter Isolator hat einen Endabschnitt, der von einem Endabschnitt
des Metallgehäuses
vorragt. Eine in einem Axialloch des Isolators befestigte Mittelelektrode
hat einen Endabschnitt, der von dem einen Endabschnitt des Isolators
vorragt. Eine Masseelektrode hat einen am Metallgehäuse befestigten
Endabschnitt, einen an einem mittleren Abschnitt von ihr gelegenen
gebogenen Abschnitt und einen anderen Endabschnitt, der dem einen
Endabschnitt der Mittelelektrode so gegenüberliegt, dass ein Funkenspalt
gebildet wird.
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Aus
der JP 2002-343533 A, die dem US Patent Nr. 6,794,803 entspricht,
ist zum Beispiel eine herkömmliche
Zündkerze
bekannt, die basierend auf einer Verbesserung des Zusammenhangs
zwischen der Oberfläche
und dem Volumen der Masseelektrode gute Wärmewiderstandseigenschaften
der Masseelektrode bewirken kann.
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Fortgeschrittenere
Motoren erfordern im Allgemeinen einen geringen Kraftstoffverbrauch
und eine hohe Ausgangs leistung. Um bei einem mageren Kraftstoffgemisch
eine stabile Verbrennung zu bewirken, nimmt die Einströmgeschwindigkeit
des Kraftstoffgemisches am Funkenentladungsabschnitt der Zündkerze tendenziell
zu.
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Eine
Verbesserung des Zündvermögens hängt im Allgemeinen
vom Wachstum des nach der Funkenentladung gebildeten Flammenkerns
ab. Wenn die Gemischeinströmgeschwindigkeit
hoch ist, verlagert sich der Flammenkern jedoch zur Masseelektrode
und kommt mit der Masseelektrode in Kontakt. Sobald der Flammenkern
die Masseelektrode berührt,
verliert er seine Wärmeenergie.
Dieses Phänomen
wird auch als Abschreckeffekt bezeichnet. Der Abschreckeffekt vermindert
das Zündvermögen.
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Um
den Abschreckeffekt zu vermindern, ist es wirkungsvoll, die Dicke
der Masseelektrode zu verringern. Allerdings vermindert eine Verringerung
der Dicke der Masseelektrode die Wärmekapazität der Masseelektrode. Die Masseelektrode
hat dann unzureichende Wärmebeständigkeitseigenschaften.
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Angesichts
dieser Probleme ist es vielversprechend, eine Zündkerze zur Verfügung zu
stellen, die beruhend auf einer Verbesserung der Zusammensetzung
der Masseelektrode auch dann, wenn die Dicke dieser Masseelektrode
verringert wird, ausreichende Wärmebeständigkeitseigenschaften
bewirken kann.
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So
ist es nach Aussage des Erfinders vorzuziehen, dass die Masseelektrode
entweder Ni oder Fe als Hauptbestandteil und mindestens einen aus
der aus Cr und Al bestehenden Gruppe gewählten Zusatz enthält.
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Unter
Hochtemperatur-Motorbetriebsbedingungen oxidieren Zusatzelemente
mit einer verhältnismäßig geringen
freien Standardbildungsenthalpie leichter als Hauptbestandteile
mit einer verhältnismäßig großen freien
Standardbildungsenthalpie. Dementsprechend bewegen sich die Zusatzelemente
zur Oberfläche
der Masseelektrode und bilden dort Oberflächenoxide.
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Die
Zugabe von Cr oder Al als Zusatzelement zur Masseelektrode ermöglicht es
also der Masseelektrode, auf der Oberfläche eine stabile Oberflächenoxidschicht
(d.h. eine Überzugsschicht)
aus dem Zusatzelement zu bilden, da Cr und Al jeweils eine kleinere
freie Standardbildungsenthalpie als die Hauptbestandteile haben.
Da der oben beschriebene Oberflächenoxidüberzug stabil
auf der Oberfläche
der Masseelektrode ausgebildet wird, pflanzt sich das Oxidationsphänomen nicht
in das Innere der Masseelektrode fort. Es ist daher möglich, bei
der Masseelektrode hervorragende Wärmebeständigkeits- und Oxidationsbeständigkeitseigenschaften
zu bewirken.
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Wenn
die Dicke verringert wird, kann die Masseelektrode jedoch brechen.
So ist die Masseelektrode zum Beispiel unter harten Motorbetriebsbedingungen
starken Schwingungen ausgesetzt. Daher muss die Masseelektrode ausreichende
Bruchwiderstandseigenschaften haben.
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Angesichts
des obigen Problems liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Zündkerze
zur Verfügung
zu Stellen, die auch bei hohen Gemischeinströmgeschwindigkeit ein hohes
Zündvermögen bewirken kann
und auch, wenn die Masseelektrode dünner gemacht wird, zufriedenstellende
Wärmebeständigkeitseigenschaften
und Bruchwiderstandseigenschaften gewährleisten kann.
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Nach
Aussage des Erfinders spielt bei einer dünneren Masseelektrode der Zustand
der Kristallkörner eine
wichtige Rolle bei der Bewirkung zufriedenstellender Bruchwiderstandseigenschaften.
Es versteht sich von selbst, dass die Festigkeit der Masseelektrode
ein vorbestimmtes Maß erreichen
sollte.
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Wenn
es unter Hochtemperaturbedingungen zu einer Rekristallisation der
Massenelektrode kommt, nehmen die Kristallkorndurchmesser der Masseelektrode
im Allgemeinen zu und verringert sich die Festigkeit der Masseelektrode.
Eine Vergrößerung der
Kristallkorndurchmesser ist demnach nachteilig bei der Gewährleistung
der Bruchwiderstandseigenschaften.
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Unter
großen
Anstrengungen bei Forschung und Entwicklung ist der Erfinder jedoch
zu dem Ergebnis gelangt, dass für
den Fall, dass die Masseelektrode hervorragende Wärmebeständigkeitseigenschaften
hat (d.h. wenn die Masseelektrode entweder Ni oder Fe als Hauptbestandteil
und mindestens einen aus der aus Cr und Al bestehenden Gruppe gewählten Zusatz
enthält),
eine Masseelektrode mit kleinen Kristallkorndurchmessern die Tendenz
zeigt, unter Hochtemperaturbedingungen leicht zu brechen.
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Starke
Motorschwingungen und der Verbrennungsdruck sind die Hauptursachen
für die
Brüche.
Die Brüche
treten hauptsächlich
am gebogenen Abschnitt der Masseelektrode auf, wo die größte äußere Kraft
anliegt. Bei der Untersuchung der Brüche an den gebogenen Abschnitten
stellte der Erfinder fest, dass die Brüche an den Korngrenzen auftreten.
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In
einem normalen Temperaturbereich, der genügend niedriger als die angesprochenen
Hochtemperaturbedingungen ist, ist die interkristalline Festigkeit
im Allgemeinen höher
als die transkristalline Festigkeit. Bei kleinen Korndurchmessern
ist eine große
Anzahl Korngrenzen vorhanden. Wenn die Kristallkorndurchmesser klein
sind, widersteht die Masseelektrode daher Brüchen und ist robust.
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Allerdings
ist der gebogene Abschnitt der Masseelektrode während des Motorbetriebs verhältnismäßig hohen
Temperaturen ausgesetzt. Unter solchen harten Temperaturbedingungen
ist die transkristalline Festigkeit höher als die interkristalline
Festigkeit. Es lässt
sich daher sagen, dass größere Korndurchmesser
bei Hochtemperaturbedingungen den Vorteil hervorragender Bruchwiderstandseigenschaften
bieten.
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Um
unter den Hochtemperaturbedingungen hervorragende Bruchwiderstandseigenschaften
zu gewährleisten,
ist es nach Aussage des Erfinders von zentraler Bedeutung, am gebogenen
Abschnitt eine große Kristallstruktur
zu haben. Aufgrund dieser Erkenntnis und beruhend auf verschiedenen
Untersuchungen und Auswertungen sieht die Erfindung die folgenden
Zündkerzen
vor.
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Und
zwar enthält
die erste Zündkerze
der Erfindung ein Metallgehäuse,
einen Isolator, eine Mittelelektrode und eine Masseelektrode. Das
Metallgehäuse
ist an seiner Außenfläche mit
einem Befestigungsschraubenabschnitt versehen, damit das Metallgehäuse über den
Befestigungsschraubenabschnitt in einen Motor eingebaut werden kann.
Der Isolator, der in dem Metallgehäuse befestigt ist, hat einen
von einem ersten Endabschnitt des Metallgehäuses vorragenden ersten Endabschnitt.
Die Mittelelektrode, die in einem Axialloch des Isolators befestigt
ist, hat einen von dem einen Endabschnitt des Isolators vorragenden
Endabschnitt. Die Masseelektrode hat einen am Metallgehäuse befestigten
Endabschnitt, einen an einem mittleren Abschnitt von ihr gelegenen
gebogenen Abschnitt und einen anderen Endabschnitt, der dem einen
Endabschnitt der Mittelelektrode so gegenüberliegt, dass ein Funkenspalt
gebildet wird.
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Die
erste Zündkerze
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode
entweder Ni oder Fe als Hauptbestandteil und mindestens einen aus
der aus Cr und Al bestehenden Gruppe gewählten Zusatz enthält, dass
die Querschnittsfläche
der Masseelektrode nicht weniger als 2 mm2 und
nicht mehr als 3 mm2 beträgt und dass
der Mittelwert der Kristallkorndurchmesser in Dickenrichtung zumindest
am gebogenen Abschnitt nicht weniger als 100 μm beträgt.
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Die
erste Zündkerze
der Erfindung kann bei der Masseelektrode hervorragende Wärmebeständigkeitseigenschaften
bewirken, da die Masseelektrode entweder Ni oder Fe als Hauptbestandteil
und mindestens ein aus der aus Cr und Al bestehenden Gruppe gewählten Zusatz
enthält.
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Darüber hinaus
kann die erste Zündkerze
der Erfindung, da die Querschnittsfläche der Masseelektrode nicht
weniger als 2 mm2 und nicht mehr als 3 mm2 beträgt,
ein hohes Zündvermögen bewirken,
indem sie den Kühlverlust
durch den Abschreckeffekt bei hohen Gemischeinströmgeschwindigkeiten
verringert, wobei sie außerdem
verhindern kann, dass die Temperatur in der Masseelektrode stark
ansteigt.
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Darüber hinaus
kann die erste Zündkerze
der Erfindung, da der Mittelwert der Kristallkorndurchmesser in
der Dickenrichtung zumindest am gebogenen Abschnitt der Masseelektrode
nicht weniger als 100 μm
beträgt,
auch unter harten Temperatur- und Schwingungsbedingungen während des
Motorbetriebs Brüche
der Masseelektrode unterdrücken.
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Wie
oben beschrieben wurde, kann die ersten Zündkerze der Erfindung bei der
Masseelektrode auch dann, wenn die Masseelektrode dünner gemacht
wird, um bei hohen Gemischeinströmgeschwindigkeiten
ein hohes Zündvermögen bewirken,
zufriedenstellende Wärmebeständigkeitseigenschaften
und Bruchwiderstandseigenschaften bewirken.
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Des
Weiteren enthält
die zweite Zündkerze
der Erfindung ein Metallgehäuse,
einen Isolator, eine Mittelelektrode und eine Masseelektrode. Das
Metallgehäuse
ist an seiner Außenfläche mit
einem Befestigungsschraubenabschnitt versehen, damit das Metallgehäuse über den
Befestigungsschraubenabschnitt in einen Motor eingebaut werden kann.
Der Isolator, der in dem Metallgehäuse befestigt ist, hat einen
von einem ersten Endabschnitt des Metallgehäuses vorragenden ersten Endabschnitt.
Die Mittelelektrode, die in einem Axialloch des Isolators befestigt
ist, hat einen von dem einen Endabschnitt des Isolators vorragenden
Endabschnitt. Die Masseelektrode hat einen am Metallgehäuse befestigten
Endabschnitt, einen an einem mittleren Abschnitt von ihr gelegenen
gebogenen Abschnitt und einen anderen Endabschnitt, der dem einen
Endabschnitt der Mittelelektrode so gegenüberliegt, dass ein Funkenspalt
gebildet wird.
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Die
zweite Zündkerze
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode
entweder Ni oder Fe als Hauptbestandteil und mindestens einen aus
der aus Cr und Al bestehenden Gruppe gewählten Zusatz enthält, dass
die Querschnittsfläche
der Masseelektrode nicht weniger als 2 mm2 und
nicht mehr als 3 mm2 beträgt, dass
der Mittelwert der Kristallkorndurchmesser in der Dickenrichtung
nicht mehr als 50 μm
beträgt
und dass die Höhe
des gebogenen Abschnitts von dem einen Endabschnitt des Metallgehäuses aus
nicht weniger als 4 mm und nicht mehr als 6,5 mm beträgt.
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Bei
der zweiten Zündkerze
der Erfindung enthält
die Masseelektrode entweder Ni oder Fe als Hauptbestandteil und
mindestens einen aus der aus Cr und Al bestehenden Gruppe gewählten Zusatz
und beträgt die
Querschnittsfläche
der Masseelektrode nicht weniger als 2 mm2 und
nicht mehr als 3 mm2. Daher bringt die zweite
Zündkerze
der Erfindung im Wesentlichen die gleiche Funktionsweise und Wirkungen
wie die oben beschriebene erste Zündkerze der Erfindung mit sich.
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Darüber hinaus
beträgt
zwar bei der zweiten Zündkerze
der Erfindung der Mittelwert der Kristallkorndurchmesser in der
Dickenrichtung der Masseelektrode nicht mehr als 50 μm, doch beträgt die Höhe des gebogenen
Abschnitts von dem einen Endabschnitt des Metallgehäuses aus
nicht weniger als 4 mm und nicht mehr als 6,5 mm.
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Der
oben erwähnte
Bereich für
die Höhe
basiert auf dem Ergebnis einer vom Erfinder durchgeführten Untersuchung.
Wird der oben beschriebene Bereich der Höhe eingestellt, bringt dies
die Wirkung mit sich, dass der Temperaturanstieg der Masseelektrode
innerhalb eines brauchbaren Bereichs gehalten wird. Darüber hinaus
ist es während
der Verwendung der Zündkerze
möglich,
die Temperatur des gebogenen Abschnitts auf ein gewünschtes
Temperaturniveau anzuheben, damit der Mittelwert der Kristallkorndurchmesser
in der Dickenrichtung größer oder
gleich 100 μm
wird.
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Wenn
die ursprünglichen
Kristallkorndurchmesser klein sind, kommt es nämlich bei der zweiten Zündkerze
der Erfindung, die die oben beschriebene Höhe vorschreibt, am gebogenen
Abschnitt zu einer Rekristallisation, wenn die Zündkerze unter Hochtemperatur-Motorbetriebsbedingungen
verwendet wird, und werden die Kristallkorndurchmesser dementsprechend
ausreichend größer, um
hervorragende Bruchwiderstandseigenschaften zu bewirken. Die zweite
Zündkerze
der Erfindung kann daher ausreichende Bruchwiderstandseigenschaften
bewirken.
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Wie
oben beschrieben wurde, kann die zweite Zündkerze der Erfindung bei der
Masseelektrode auch dann, wenn die Masseelektrode dünner gemacht
wird, um bei hohen Gemischeinströmgeschwindigkeiten
ein hohes Zündvermögen zu bewirken,
zufriedenstellende Wärmebeständigkeitseigenschaften
und Bruchwiderstandseigenschaften bewirken.
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Die
dritte Zündkerze
der Erfindung enthält
schließlich
ein Metallgehäuse,
einen Isolator, eine Mittelelektrode und eine Masseelektrode. Das
Metallgehäuse
ist an seiner Außenfläche mit
einem Befestigungsschraubenabschnitt versehen, damit das Metallgehäuse über den
Befestigungsschraubenabschnitt in einen Motor eingebaut werden kann.
Der Isolator, der in dem Metallgehäuse befestigt ist, hat einen
von einem ersten Endabschnitt des Metallgehäuses vorragenden ersten Endabschnitt.
Die Mittelelektrode, die in einem Axialloch des Isolators befestigt
ist, hat einen von dem einen Endabschnitt des Isolators vorragenden
Endabschnitt. Die Masseelektrode hat einen am Metallgehäuse befestigten
Endabschnitt, einen an einem mittleren Abschnitt von ihr gelegenen
gebogenen Abschnitt und einen anderen Endabschnitt, der dem einen
Endabschnitt der Mittelelektrode so gegenüberliegt, dass ein Funkenspalt
gebildet wird.
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Die
dritte Zündkerze
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode
entweder Ni oder Fe als Hauptbestandteil und mindestens einen aus
der aus Cr und Al bestehenden Gruppe gewählten Zusatz enthält, dass
die Querschnittsfläche
der Masseelektrode nicht weniger als 2 mm2 und
nicht mehr als 3 mm2 beträgt, dass
der Mittelwert der Kristallkorndurchmesser in der Dickenrichtung
nicht mehr als 50 μm
beträgt
und dass der Mittelwert der Kristallkorndurchmesser in der Dickenrichtung
zumindest am gebogenen Abschnitt der Massenelektrode größer oder
gleich 100 μm
wird, wenn die Zündkerze
10 Stunden lang oder länger in
einem Motor mit 2000 ccm Hubraum unter der Bedingung eingesetzt
wird, dass die Drehzahl 5600 U/min beträgt und die Drossel voll geöffnet ist.
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Bei
der dritten Zündkerze
der Erfindung enthält
die Masseelektrode entweder Ni oder Fe als Hauptbestandteil und
mindestens einen aus der aus Cr und Al bestehenden Gruppe gewählten Zusatz
und beträgt
die Querschnittsfläche
der Masseelektrode nicht weniger als 2 mm2 und
nicht mehr als 3 mm2. Daher bringt die dritte
Zündkerze
der Erfindung im Wesentlichen die gleiche Funktionsweise und Wirkungen
wie die oben beschriebene erste Zündkerze mit sich.
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Darüber hinaus
beträgt
zwar bei der dritten Zündkerze
der Erfindung der Mittelwert der Kristallkorndurchmesser in der
Dickenrichtung an der Masseelektrode nicht mehr als 50 μm, doch wird
der Mittelwert der Kristalldurchmesser in der Dickenrichtung zumindest
am gebogenen Abschnitt der Massenelektrode größer oder gleich 100 μm, wenn die
Zündkerze
10 Stunden lang oder länger
in einem Motor mit 2000 ccm Hubraum unter der Bedingung eingesetzt
wird, dass die Drehzahl 5600 U/min beträgt und die Drossel voll geöffnet ist.
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Wenn
der Motor unter harten Wärmelastbedingungen
betrieben wird, die zu einem Bruch der Masseelektrode führen können, kommt
es nämlich
bei der dritten Zündkerze
der Erfindung am gebogenen Abschnitt der Masseelektrode zu einer
Rekristallisation und werden die Kristallkorndurchmesser dementsprechend
ausreichend größer, um
hervorragende Bruchwiderstandseigenschaften zu bewirken. Die dritte
Zündkerze
der Erfindung kann daher ausreichende Bruchwiderstandseigenschaften
bewirken.
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Wie
oben beschrieben wurde, kann die dritte Zündkerze der Erfindung bei der
Masseelektrode auch dann, wenn die Masseelektrode dünner gemacht
wird, um bei hohen Gemischeinströmgeschwindigkeiten
ein hohes Zündvermögen zu bewirken,
zufriedenstellende Wärmebeständigkeitseigenschaften
und Bruchwiderstandseigenschaften bewirken.
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Bei
der oben beschriebenen ersten bis dritten Zündkerze der Erfindung ist es
vorzuziehen, dass die Masseelektrode eine Menge von nicht weniger
als 0,5 Gewicht-% und nicht mehr als 2 Gewicht-% Al enthält und eine
Menge von nicht weniger als 18 Gewicht-% und nicht mehr als 25 Gewicht-%
Cr enthält.
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Ersatzweise
ist es bei der oben beschriebenen ersten bis dritten Zündkerze
der Erfindung vorzuziehen, dass die Masseelektrode eine Menge von
nicht weniger als 2 Gewicht-% und nicht mehr als 5 Gewicht-% Al
enthält
und eine Menge von nicht weniger als 10 Gewicht-% und nicht mehr
als 18 Gewicht-% Cr enthält.
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Darüber hinaus
ist es bei der oben beschriebenen ersten bis dritten Zündkerze
der Erfindung vorzuziehen, dass die Masseelektrode ein Seltenerdelement
enthält.
Die Zugabe des Seltenerdelements, etwa eines Lanthanoiden, zu der
Masseelektrode hat die Wirkung, die Wärmebeständigkeitseigenschaften der
Masseelektrode zu verbessern.
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Darüber hinaus
ist es bei der oben beschriebenen ersten bis dritten Zündkerze
der Erfindung vorzuziehen, dass der Biegewinkel des gebogenen Abschnitts
kleiner oder gleich 100° ist.
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Diese
Vorgabe beruht auf dem Ergebnis einer vom Erfinder durchgeführten Untersuchung.
Wenn der Biegewinkel groß ist,
kann der Flammenkern die Masseelektrode berühren und den Abschreckeffekt
hervorrufen. Dadurch verringert sich das Zündvermögen. Wird der Biegewinkel jedoch
auf kleiner oder gleich 100° eingestellt,
lässt sich
ein angemessenes Zündvermögen bewirken.
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Darüber hinaus
ist es bei der ersten bis dritten Zündkerze vorzuziehen, dass der
Befestigungsschraubenabschnitt nach japanischem Industriestandard
eine Größe von M10
oder weniger hat.
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Bei
einer Zündkerze
mit einem Befestigungsschraubenabschnitt von M10 oder weniger hat
die Masseelektrode eine ausreichend geringe Dicke. Es ist daher
möglich,
durch den Einsatz des oben beschriebenen Aufbaus einschlägige Wirkungen
zu erzielen.
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Die
obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden anhand der folgenden ausführlichen
Beschreibung verdeutlicht, die im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen
zu lesen ist. Es zeigen:
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1 im
Halbschnitt den Gesamtaufbau einer Zündkerze gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der
Erfindung;
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2A seitlich
vergrößert einen
Zündabschnitt
der in 1 gezeigten Zündkerze;
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2B eine
Schnittansicht der Zündkerze
entlang der Linie A-A von 2A;
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3 die
Abmessungen L und H einer Masseelektrode der Zündkerze gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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4 vergrößert im
Schnitt einen gebogenen Abschnitt der Masseelektrode der Zündkerze
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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5 schematisch
den Zusammenhang zwischen der Gemischeinströmgeschwindigkeit V und dem Flammenkern
K bei einer Zündkerze;
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6 grafisch
den Zusammenhang zwischen der Gemischeinströmgeschwindigkeit V und der
Kühlenergie;
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7 grafisch
den Zusammenhang zwischen der Querschnittsfläche S der Masseelektrode und
der Kühlenergie;
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8 grafisch
den Zusammenhang zwischen der Querschnittsfläche S der Masseelektrode und
einer Vorderendentemperatur der Masseelektrode;
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9 ein
Verfahren zur Auswertung der Bruchwiderstandseigenschaften;
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10 grafisch
den Zusammenhang zwischen dem Biegewinkel θ des gebogenen Abschnitts und
der Kühlenergie;
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11 grafisch
den Zusammenhang zwischen der Höhe
H und der Vorderendentemperatur der Masseelektrode; und
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12 grafisch
der Zusammenhang zwischen der Höhe
H und der Biegeabschnitttemperatur der Masseelektrode.
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Im
Folgenden werden unter Bezugname auf die beigefügten Zeichnungen bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche
Bezugszahlen gleiche oder äquivalente
Abschnitte bzw. Bauteile.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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1 zeigt
im Halbschnitt den Gesamtaufbau einer Zündkerze S1 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. 2A zeigt vergrößert einen
Zündabschnitt
der in 1 gezeigten Zündkerze
S1. 2B zeigt eine Schnittansicht der Zündkerze
S1 entlang der Linie A-A von 2A.
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Zündkerzenaufbau
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Die
Zündkerze
S1 findet vorzugsweise bei einem Kraftfahrzeugmotor 1 Anwendung,
wobei sie in ein Gewindeloch eingeschraubt wird, das sich in einem
(nicht gezeigten) Motorkopf befindet, der in sich eine Brennkammer
definiert.
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Die
Zündkerze
S1 enthält
ein zylinderförmiges
Metallgehäuse 10 aus
elektrisch leitendem Stahlblech (z.B. ein Stahl mit geringem Kohlenstoffgehalt).
An der Außenzylinderfläche des
Metallgehäuses 10 befindet sich
ein Befestigungsschraubenabschnitt 11, damit das Metallgehäuse 10 in
einem (nicht gezeigten) Motorblock befestigt werden kann. Bei diesem
Ausführungsbeispiel
hat der Befestigungsschraubenabschnitt 11 nach JIS (japanischer
Industriestandard) ein Größe von M10
oder weniger.
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In
dem Metallgehäuse 10 ist
ein aus einer Aluminiumoxidkeramik (Al2O3) oder dergleichen bestehender Isolator 20 untergebracht
und befestigt. Der Isolator 20 hat einen von einem Endabschnitt 10a des
Metallgehäuses 10 vorragenden
Endabschnitt 20a.
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In
einem Axialloch 21 des Isolators 20 ist eine Mittelelektrode 30 befestigt,
sodass die Mittelelektrode 30 bezüglich des Metallgehäuses 10 in
einem isolierten Zustand gehalten wird.
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Die
Mittelelektrode 30 kann zum Beispiel ein säulenförmiges Bauteil
sein, dass aus einem durch Cu oder einem anderen Metallmaterial
mit hervorragender Wärmeleitfähigkeit
gebildeten Innenmaterial und einem durch eine Legierung auf Ni-Basis
oder ein anderes Metallmaterial mit hervorragenden Wärmebeständigkeits- und
Korrosionsbeständigkeitseigenschaften
gebildeten Außenmaterial
besteht.
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Wie
in 1 gezeigt ist, hat die Mittelelektrode 30 einen
Endabschnitt 30a, der von dem einen Endabschnitt 20a des
Isolators 20 vorragt. Die Mittelelektrode 30 wird
daher bezüglich
des Metallgehäuses 10 in einem
isolierten Zustand gehalten, wobei der eine Endabschnitt 30a von
dem einen Endabschnitt 10a des Metallgehäuses 10 vorragt.
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Bei
der Masseelektrode 40 handelt es sich um ein pfeilerförmiges Bauteil,
das Ni oder Fe als Hauptbestandteil und mindestens einen aus der
aus Cr und Al bestehenden Gruppe gewählten Zusatz enthält.
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Die
Masseelektrode 40 enthält
bei diesem Ausführungsbeispiel
entweder Ni oder Fe als Hauptbestandteil und mindestens einen aus
der aus Cr und Al bestehenden Gruppe gewählten Zusatz, um bei der Masseelektrode 40 Wärmebeständigkeitseigenschaften
bewirken.
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Wie
oben beschrieben wurde, oxidieren unter Hochtemperatur-Motorbetriebsbedingungen
Zusatzelemente mit einer verhältnismäßig kleinen
freien Standardbildungsenthalpie leichter als die Hauptbestandteile mit
einer verhältnismäßig großen freien
Standardbildungsenthalpie. Dementsprechend bewegen sich die Zusatzelemente
zur Oberfläche
der Masseelektrode 40 und bilden dort Oberflächenoxide.
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Da
Cr und Al jeweils eine kleinere freie Standardbildungsenthalpie
als die Hauptbestandteile haben, ermöglicht die Zugabe von Cr oder
Al als Zusatzelement zur Masseelektrode also, dass die Masseelektrode auf
der Oberfläche
eine stabile Oberflächenoxidschicht
(d.h. Überzugsschicht)
aus dem Zusatzelement bildet. Da der oben beschriebene Oberflächenoxidüberzug auf
der Oberfläche
der Masseelektrode stabil ist, pflanzt sich das Oxidationsphänomen nicht
in das Innere der Masseelektrode fort. Es ist daher möglich, bei
der Masseelektrode 40 hervorragende Wärmebeständigkeits- und Oxidationsbeständigkeitseigenschaften
zu bewirken.
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Und
zwar enthält
die Masseelektrode 40 eine Menge von nicht weniger als
0,5 Gewicht-% und nicht mehr als 2 Gewicht-% Al und eine Menge von
nicht weniger als 18 Gewicht-% und nicht mehr als 25 Gewicht-% Cr.
Ersatzweise enthält
die Masseelektrode 40 eine Menge von nicht weniger als
2 Gewicht-% und nicht mehr als 5 Gewicht-% Al und eine Menge von
nicht weniger als 10 Gewicht-% und nicht mehr als 18 Gewicht-% Cr.
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Darüber hinaus
hat die Masseelektrode 40 dieses Ausführungsbeispiels einen mit dem
einen Endabschnitt 10a des Metallgehäuses 10 verschweißten Endabschnitt 41,
einen am mittleren Abschnitt L-förmig gebogenen
Abschnitt 42 und einen anderen Endabschnitt 43,
der dem einem Endabschnitt 30a der Mittelelektrode 30 so
gegenüberliegt,
dass ein Funkenspalt 50 gebildet wird.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist mit dem einen Endabschnitt 30a der Mittelelektrode
durch Laserschweißen
oder Widerstandsschweißen
eine Edelmetallspitze 35 verbunden. Die Edelmetallspitze 35 dient
als ein Funkenabgabebauteil. Die Edelmetallspitze 35 ist
beispielsweise ein säulenförmiges Bauteil
aus einer Pt-Legierung oder einer Ir-Legierung. Der Funkenspalt 50 entspricht
dem Zwischenraum (d.h. Spalt) zwischen dem fernen Endabschnitt der
Edelmetallspitze 35 und dem anderen Endabschnitt 43 der
Masseelektrode 40 (genauer gesagt der dem Funkenspalt 50 zugewandten
Seitenfläche
des Endabschnitts 43).
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Die
Abmessungen der Masseelektrode 40 werden nun unter Bezugnahme
auf die 2A, 2B und 3 erläutert. 3 veranschaulicht
die Abmessungen L und H der Masseelektrode 40 der Zündkerze S1.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
beträgt
die Fläche
S (d.h. Querschnittsfläche
S) eines Querschnitts 40a der in 2B gezeigten
Masseelektrode 40 nicht weniger als 2 mm2 und
nicht mehr als 3 mm2. Bei dem in 2B gezeigten
Beispiel entspricht die Masseelektrode 40 einem Viereckpfeiler mit
rechteckigem Querschnitt. Die Masseelektrode 40 hat zum
Beispiel eine Dicke d von 1,15 mm und eine Breite w von 2,2 mm.
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Darüber hinaus
zeigt 3 die Höhe
H des gebogenen Abschnitts 42 der Masseelektrode 40 von
dem einem Endabschnitt 10a (d.h. der vorderen Endfläche 10a)
des Metallgehäuses 10 aus
und die Länge
L von dem gebogenen Abschnitt 42 zur vorderen Endfläche des
anderen Endabschnitts 43.
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Wie
in 3 gezeigt ist, entspricht der Kreis Al einem gedachten
Kreis, der jeweils die vordere Endfläche des anderen Endabschnitts 43 der
Masseelektrode 40, die dem Funkenspalt 50 zugewandte
Seitenfläche
des anderen Endabschnitts 43 und die gegenüberliegende
Seitenfläche
des anderen Endabschnitts 43 des Funkenspalts 50 berührt. Der
Kreis A2 entspricht einem gedachten Kreis, der den Kreis Al und
die beiden Seitenflächen
des anderen Endabschnitts 43 berührt. Durch die Mitten dieser
Kreise Al und A2 geht eine gedachte Linie L1.
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Andererseits
entspricht, wie in 3 gezeigt ist, der Kreis B1
einem gedachten Kreis, der die Grenzfläche zwischen der Masseelektrode 40 und
dem Metallgehäuse 10,
eine dem Funkenspalt 50 zugewandte Seitenfläche des
einen Endabschnitts 41 und die gegenüberliegende Seitenfläche des
einen Endabschnitts 41 berührt. Der Kreis B2 entspricht
einem gedachten Kreis, der den Kreis B1 und die beiden Seitenflächen des einen
Endabschnitts 41 berührt.
Durch diese Kreise B1 und B2 geht eine gedachte Linie L2.
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Die
beiden gedachten Linien L1 und L2 schneiden sich an einem Punkt
P. Der zwischen diesen gedachten Linien L1 und L2 gebildete Winkel
ist als Biegewinkel θ des
gebogenen Abschnitts 42 definiert. Es ist wünschenswert,
dass der Biegewinkel θ kleiner
oder gleich 100° ist.
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Darüber hinaus
ist die Höhe
H des gebogenen Abschnitts 42 der Masseelektrode 40 von
der vorderen Endfläche 10a des
Metallgehäuses 10 aus
so definiert, dass sie dem Abstand des Schnittspunkts P zur vorderen
Endfläche 10a des
Metallgehäuses 10 entspricht.
Außerdem
ist die Länge
L vom gebogenen Abschnitt 42 der Masseelektrode 40 zu
der vorderen Endfläche
des anderen Endabschnitts 43 so definiert, dass sie dem Abstand
vom Schnittpunkt P zur vorderen Endfläche des anderen Endabschnitts 43 entspricht.
Die Länge
L liegt in einem Bereich von 3 mm bis 5 mm.
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Des
Weiteren zeigt 4 bei diesem Ausführungsbeispiel
den gebogenen Abschnitt 42 der Masseelektrode 40 vergrößert im
Schnitt. Die mikroskopische Betrachtung der Schnittfläche zeigt
die Kristallstruktur der die Masseelektrode 40 bildenden
Metalle.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
beträgt
der Mittelwert D der Kristallkorndurchmesser in der Dickenrichtung
zumindest am gebogenen Abschnitt 42 der Masseelektrode 40 nicht
weniger als 100 μm.
Und zwar lassen sich entlang der durch die Linie B-B in 4 angegebenen
Stelle eine Vielzahl von Kristallkörnern beobachten. Diese Vielzahl
von Kristallkörner
hat Korndurchmesser, deren Mittelwert D größer oder gleich 100 μm ist. Die
Linie B-B entspricht einer Linie, die vom Schnittpunkt P ausgeht
und den Biegewinkel θ in
gleiche Winkelanteile aufteilt.
-
Der
mittlere Korndurchmesser D lässt
sich zum Beispiel mit Hilfe des folgenden Verfahrens ermitteln.
-
Zunächst wird
die Masseelektrode 40 entlang der Längsachse durchschnitten, sodass
eine blanke Schnittfläche
gebildet wird, wie sie in 4 gezeigt
ist. Dann wird die blanke Schnittfläche der Masseelektrode 40 mit
einer Ätzflüssig keit,
etwa mit Oxalsäure
behandelt, um die Korngrenzen sichtbar zu machen. Dann werden mit
einem Mikroskop die Korndurchmesser der auf der behandelten Schnittfläche entlang
der Linie B-B angeordneten Kristallkörner gemessen. Schließlich wird
anhand der gemessenen Korndurchmesser dieser Kristallkörner der
Mittelwert D der Kristallkorndurchmesser berechnet.
-
Indem
an der Masseelektrode 40 eine Wärmebehandlung vorgenommen wird,
die eine Rekristallisation hervorruft, ist es zum Beispiel möglich, in
der Dickenrichtung zumindest am gebogenen Abschnitt 42 der Masseelektrode 40 Kristallkorndurchmesser
mit einem Mittelwert D von nicht weniger als 100 μm zu erzielen. Wenn
die Wärmebehandlungstemperatur
hoch ist, ist der Mittelwert D der Kristallkorndurchmesser in der
Dickenrichtung tendenziell größer.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist bei der Zündkerze S1 dieses Ausführungsbeispiels
außerdem
der Isolator 20 in dem Metallgehäuse 10 eingefügt. Das
Metallgehäuse 10 hat
einen an ihrem anderen Endabschnitt 10b ausgebildeten Verstemmungsabschnitt 12.
Der Isolator 20 und das Metallgehäuse 10 werden miteinander durch
Verformen des Verstemmungsabschnitts 12 verbunden.
-
Darüber hinaus
befinden sich an diesem Verstemmungsabschnitt 12 zwischen
dem Metallgehäuse 10 und
dem Isolator 20 zwei Metallbauteile 60 und Talk 61,
die zusammen den Zwischenraum zwischen dem Metallgehäuse 10 und
dem Isolator 20 abdichten. Der Talk 61 befindet
sich zwischen den beiden Metallringen 60.
-
Darüber hinaus
hat der Isolator 20, wie in 1 gezeigt
ist, einen Tonnenabschnitt 22, an dem der Durchmesser des
Isolators 20 maximal ist. Und zwar befindet sich der Tonnenabschnitt 22 des
Isolators 20 in dem Metallgehäuse 10 und bildet
einen Stufenabschnitt mit maximalem Durchmesser.
-
Mit
einem solchen Stufenabschnitt (d.h. Tonnenabschnitt 22)
lässt sich
der Verstemmungsvorgang effektiv durchführen, da die Metallbauteile 60 und
das Talk 61 sicher zwischen dem Verstemmungsabschnitt 12 und
dem Tonnenabschnitt 22 gehalten werden können.
-
Darüber hinaus
hat der Isolator 20 im Metallgehäuse 10 einen von dem
Tonnenabschnitt 22 zu dem einen Endabschnitt 20a verlaufenden
Etagenabschnitt 23. Der Etagenabschnitt 23 hat
einen kleineren Durchmesser als der Tonnenabschnitt 22.
Mit anderen Worten gibt es zwischen dem Tonnenabschnitt 22 und
dem Etagenabschnitt 23 eine Stufe (d.h. einen radialen
Differenzbetrag).
-
Wie
oben beschrieben wurde, weist der Isolator 20 den Tonnenabschnitt 22 auf,
um die Verstemmung des Metallgehäuses 10 zu
gewährleisten
und um die Dichtungsbauteile stabil festzuhalten. Darüber hinaus
ist der Durchmesser des Isolators 20 an dem neben dem Tonnenabschnitt 22 liegenden
Etagenabschnitt 23, der zu dem einen Endabschnitt 20a des
Isolators 20 (d.h. zum Funkenabgabeabschnitt) verläuft, dünner.
-
Darüber hinaus
ist der andere Endabschnitt 30b der Mittelelektrode 30,
wie in 1 gezeigt ist, in dem Axialloch 21 des
Isolators 20 über
ein elektrisch leitendes Glasdichtungsbauteil 70 elektrisch
mit einem Widerstandselement 75 verbunden.
-
Darüber hinaus
ist das Wiederstandselement 75, wie in 1 gezeigt
ist, in dem Axialloch 21 nahe dem anderen Endabschnitt 20b des
Isolators 20 über
das elektrisch leitende Glasdichtungsbauteil 70 elektrisch
mit einem Endabschnitt 80a einer Anschlusselektrode (d.h.
einem Stiel) 80 verbunden.
-
Der
andere Endabschnitt 80b der Anschlusselektrode 80 ragt
aus dem anderen Endabschnitt 20b des Isolators 20 heraus.
Mit dem anderen Endabschnitt 50b der Anschlusselektrode 80 ist
eine (nicht gezeigte) Zündspule
verbunden.
-
Abmessungszusammenhänge
-
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
liegt die Querschnittsfläche
S der Masseelektrode 40 in einem Bereich von nicht weniger
als 2 mm2 und nicht mehr als 3 mm2 und beträgt der Mittelwert D der Kristallkorndurchmesser
in der Dickenrichtung zumindest am gebogenen Abschnitt 42 der
Masseelektrode 40 nicht weniger als 100 μm. Der Abmessungszusammenhang
des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels
basiert auf den Untersuchungs- und Versuchsergebnissen des Erfinders.
-
Der
Erfinder hat zunächst
den Zusammenhang zwischen der Gemischeinströmgeschwindigkeit und dem Zündvermögen ermittelt. 5 zeigt
schematisch den Zusammenhang zwischen der Gemischeinströmgeschwindigkeit
V und dem Flammenkern K in einer Zündkerze. Wenn die Gemischeinströmgeschwindigkeit V
hoch ist, besteht die Möglichkeit,
dass der Flammenkern K die Masseelektrode 40 berührt und
es zu einem Abschreckeffekt kommt. Das Zündvermögen vermindert sich.
-
Angesichts
dessen hat der Erfinder den Zusammenhang zwischen der Gemischeinströmgeschwindigkeit
V, der Querschnittsfläche
S (siehe 2B) der Masseelektrode 40 und
dem Zündvermögen analysiert. Dabei
entsprach die Querschnittsfläche
S der Masseelektrode 40 der Querschnitts fläche der
Masseelektrode 40 in einem Abstand LA (siehe 2A)
von 2 mm von der vorderen Endfläche
des anderen Endabschnitts 43.
-
Der
Erfinder untersuchte unter der Annahme einer Gemischeinströmgeschwindigkeit
V, bei der sich das Zündvermögen am meisten
verschlechtert, d.h. der Einströmgeschwindigkeit
V, bei der der Flammenkern K mit der Masseelektrode 40 in
Kontakt gebracht wurde, die Kühlenergie
Q der Masseelektrode 40 (d.h. den Energieverlust, wenn
der Flammenkern K durch die Masseelektrode 40 abgekühlt wird).
Die 6 und 7 zeigen das Ergebnis dieser
Untersuchung.
-
6 zeigt
grafisch den Zusammenhang zwischen der Gemischeinströmgeschwindigkeit
V und der Kühlenergie
und 7 grafisch den Zusammenhang zwischen der Querschnittsfläche S der
Glaselektrode 40 und der Kühlenergie. In den 6 und 7 wird
die Kühlenergie
als relatives Verhältnis,
d.h. als Kühlenergieverhältnis ausgedrückt.
-
Wie
in 6 gezeigt ist, zeigt der Flammenkern K die Tendenz,
die Masseelektrode 40 zu berühren, wenn die Gemischeinströmgeschwindigkeit
V groß ist,
und nimmt dementsprechend die Kühlenergie
Q zu. Mit anderen Worten ist die Wirkung des Kühlverlusts größer und
das Zündvermögen geringer,
wenn die Gemischeinströmgeschwindigkeit
V zunimmt.
-
Bei
herkömmlichen
Motoren beträgt
die Gemischeinströmgeschwindigkeit
V ungefähr
5 m/s. In fortgeschritteneren Motoren beträgt die Gemischeinströmgeschwindigkeit
V dagegen ungefähr
15 m/s. die Kühlenergie
ist dann 1,5 Mal so groß wie
der herkömmliche
Wert.
-
Darüber hinaus
nimmt die Kühlenergie,
wie in 7 gezeigt ist, mit zunehmender Querschnittsfläche S der
Masseelektrode 40 zu. Wenn die Querschnittsfläche S der
Masseelektrode 40 weniger als 3 mm2 beträgt, ist
die Wirkung des Kühlverlusts
geringer und kann dementsprechend das Zündvermögen hinlänglich sichergestellt werden.
-
Wenn
die Masseelektrode 40 jedoch zu dünn ist, nimmt die Temperatur
am vorderen Endabschnitt der Masseelektrode 40, d.h. am
anderen Endabschnitt 43 stark auf bis zu ungefähr 1100°C zu.
-
Wenn
die Temperatur mehr als 1100°C
beträgt,
kommt es am vorderen Endabschnitt der Masseelektrode 40 vor
der im Funkenspalt 50 auftretenden regulären Zündung zu
einer irregulären
Zündung
(d.h. zu einer sogenannten Vorzündung).
Solche irregulären
Zündungen
können
den Motor beschädigen.
-
Bei
herkömmlichen
Zündkerzen
beträgt
die Querschnittsfläche
S der Masseelektrode 40 ungefähr 4,4 mm2.
In diesem Fall steigt die Vorderendentemperatur bei gewöhnlichen
Motorbetriebsbedingungen auf maximal 1000°C. Was die Abmessungen der Masseelektrode 40 betrifft,
beträgt
die Dicke d 1,6 mm und die Breite w 2,8 mm (siehe 2B).
-
Der
Erfinder hat den Zusammenhang zwischen der Querschnittsfläche S der
Masseelektrode 40 und der Vorderendentemperatur der Masseelektrode 40 unter
Verwendung des Finite-Elemente-Verfahrens anhand einer Temperaturanalyse
ermittelt. 8 zeigt das Ergebnis dieser
Untersuchung. Wie in 8 gezeigt ist, nimmt die Vorderendentemperatur
der Masseelektrode 40 stark zu, wenn die Querschnittsfläche S der Masseelektrode 40 weniger
als 2 mm2 beträgt. Aus dem in dem 6 bis 8 gezeigten
Untersuchungsergebnis ergibt sich, dass, wenn die Querschnittsfläche S der Masseelektrode 40 nicht
weniger als 2 mm2 und nicht mehr als 3 mm2 beträgt,
die Wirkung des Kühlverlustes
aufgrund des Abschreckeffekts bei hohen Gemischeinströmgeschwindigkeiten
vermindert und dementsprechend ein hohes Zündvermögen bewirkt werden kann, ohne
dass es zu einem starken Temperaturanstieg der Masseelektrode 40 kommt.
Das ist der Grund, warum die Querschnittsfläche S der Masseelektrode 40 bei
diesem Ausführungsbeispiel
auf nicht weniger als 2 mm2 und nicht mehr
als 3 mm2 eingestellt wird.
-
Um
bei der Masseelektrode 40 unter Hochtemperaturbedingungen,
etwa in einem Temperaturniveau von mehr als 1000°C, Wärmebeständigkeitseigenschaften zu bewirken,
ist es wie oben beschrieben wirksam, wenn die Masseelektrode 40 Ni
oder Fe als Hauptbestandteil und Cr oder Al als Zusatz enthält.
-
Der
Erfinder hat daher Untersuchungen bezüglich der Bruchwiderstandseigenschaften
einer Masseelektrode 40 durchgeführt, die eine Querschnittsfläche S von
2,5 mm2 (entspricht einer Dicke d = 1,15
mm und einer Breite w = 2,2 mm) hatte und als Material Ni-15 Gew.-%
Cr-2,5 Gew.-% Al verwendete.
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9 erläutert ein
Verfahren zur Auswertung der Bruchwiderstandseigenschaften der Masseelektrode 40.
Wie in 9 gezeigt ist, wird für eine beschleunigte Prüfung mit
Hilfe eines Schwingers F (mit einer Prüfleistung von 10 G) eine große Kraft
auf den gebogenen Abschnitt 42 aufgebracht. Obwohl die
Länge L
der Masseelektrode in der Praxis gewöhnlich in einem Bereich zwischen
3 mm und 5 mm liegt, wurde die Länge L
der überprüften Masseelektrode
auf 100 mm eingestellt. Darüber
hinaus hatte die überprüfte Masseelektrode eine
Höhe H
von 6 mm.
-
Darüber hinaus
wurde die Temperatur der Masseelektrode 40 in dem Bereich
vom vorderen Endabschnitt 43 bis zum gebogenen Endabschnitt 42 mit
Hilfe eines Gasbrenners auf 900°C
erhöht,
um Motorbetriebsbedingungen zu realisieren.
-
Dann
wurde der eine Endabschnitt 41 der Masseelektrode 40,
wie in 9 gezeigt ist, an dem Schwinger F befestigt. Durch
Einstellen der Frequenz (z.B. 60 Hz) des Schwingers F wurde der
vordere Endabschnitt 43 in Schwingungen versetzt, um so
Brüche
zu erzwingen.
-
Der
Erfinder untersuchte die Bruchwiderstandseigenschaften der Masseelektrode
40, indem er am gebogenen Abschnitt 42 den Mittelwert D
der Kristallkorndurchmesser in der Dickenrichtung änderte.
Die Kristallkorndurchmesser lassen sich z.B. durch Einstellen der
Wärmebehandlungsbedingungen ändern, um
dann die Bruchwiderstandseigenschaften auswerten zu können.
-
Genauer
gesagt erfolgte die Auswertung der Bruchwiderstandseigenschaften
der Masseelektrode 40 bei Mittelwerten D der Kristallkorndurchmesser
von 30 μm,
75 μm, 100 μm und 160 μm. Der Mittelwert
D der Kristallkorndurchmesser der Masseelektrode 40 betrug
ursprünglich
30 μm und
erhöhte
sich auf 75 μm,
als die Masseelektrode 40 einer 30-minütigen
Wärmebehandlung
bei 850°C
unterzogen wurde. Darüber
hinaus erhöhten
sich die Mittelwerte D der Kristallkorndurchmesser der Masseelektrode 40 auf
100 μm,
als sie einer 30-minütigen
Wärmebehandlung
bei 900°C
unterzogen wurde, und auf 160 μm,
als sie einer 30-minütigen Wärmebehandlung
bei 1000°C
unterzogen wurde.
-
Die
folgende Tabelle 1 zeigt das Auswertungsergebnis hinsichtlich der
Bruchwiderstandseigenschaften der Masseelektrode
40. Und
zwar gibt Tabelle 1 das Vorhandensein von Brüchen bezüglich des Mittelwerts D der
Kristallkorndurchmesser in der Dickenrichtung des gebogenen Abschnitts
42 der
Masseelektrode
40 an. In der Zeile "Vorhandensein eines Bruchs" von Tabelle 1 steht
das Zeichen x für
das Vorhandensein von Brüchen
und das Zeichen O für
das Fehlen von Brüchen. Tabelle
1
-
Wie
in Tabelle 1 angegeben ist, kommt es zu keinem Bruch, wenn der Mittelwert
D der Kristallkorndurchmesser in der Dickenrichtung am gebogenen
Abschnitt 42 der Masseelektrode 40 nicht weniger
als 100 μm
beträgt.
-
Angesichts
des obigen Auswertungsergebnisses kommt bei diesem Ausführungsbeispiel
eine Wärmebehandlung
zur Anwendung, welche die Temperatur der Masseelektrode 40 auf
900°C oder
mehr erhöht,
damit der Mittelwert D der Kristallkorndurchmesser in der Dickenrichtung
zumindest am gebogenen Abschnitt 42 der Masseelektrode 40 größer oder
gleich 100 μm
wird.
-
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist es erforderlich, dass die Bedingung, wonach der Mittelwert D
der Kristallkorndurchmesser in der Dickenrichtung nicht weniger
als 100 μm
beträgt,
zumindest an dem gebogenen Abschnitt 42 der Masseelektrode 40 erfüllt ist,
der relativ schwach ist und zu Brüchen neigt. Es ist jedoch vorzuziehen,
dass die obige Bedingung (D ≥ 100 μm) im gesamten
Bereich der Masseelektrode 40 erfüllt ist. Dennoch ist es natürlich auch
akzeptabel, wenn die obige Bedingung (D ≥ 100 μm) nur am gebogenen Abschnitt 42 erfüllt ist.
-
Wirkungen
-
Die
Zündkerze
S1 dieses Ausführungsbeispiels
enthält
das Metallgehäuse 10,
das auf seiner Außenfläche den
Befestigungsschraubenabschnitt 11 hat, damit sie über den
Gewindeabschnitt 11 in einen Motor eingebaut werden kann.
Der in dem Metallgehäuse 10 befestigte
Isolator 20 hat den von dem einen Endabschnitt 10a des
Metallgehäuses 10 vorragenden
Endabschnitt 20a. Die in dem Axialloch 21 des
Isolators 20 befestigte Mittelelektrode 30 hat
den von dem einen Endabschnitt 20a des Isolators 20 vorragenden
Endabschnitt 30a. Die Masseelektrode hat den am Metallgehäuse 10 befestigten
Endabschnitt 41, den an ihrem mittleren Abschnitt gelegenen
gebogenen Abschnitt 42 und den anderen Endabschnitt 43,
der dem einen Endabschnitt 30a der Mittelelektrode 30 so
gegenüberliegt,
dass der Funkenspalt 50 gebildet wird.
-
Die
Zündkerze
S1 dieses Ausführungsbeispiels
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode 40 entweder
Ni oder Fe als Hauptbestandteil und mindestens einen aus der aus
der Cr und Al bestehenden Gruppe gewählten Zusatz enthält. Die
Querschnittsfläche
S der Masseelektrode 40 beträgt nicht weniger als 2 mm2 und nicht mehr als 3 mm2.
Außerdem
beträgt
der Mittelwert D der Kristallkorndurchmesser in der Dickenrichtung
zumindest am gebogenen Abschnitt 42 nicht weniger als 100 μm.
-
Da
die Masseelektrode 40 entweder Ni oder Fe als Hauptbestandteil
und mindestens einen aus der aus Cr und Al bestehenden Gruppe gewählten Zusatz
enthält,
kann die Zündkerze
S1 dieses Ausführungsbeispiels
also bei der Masseelektrode 40 hervorragende Wärmebeständigkeitseigenschaften
und auch eine hinreichende Festigkeit bewirken.
-
Da
die Querschnittsfläche
S der Masseelektrode 40 nicht weniger als 2 mm2 und
nicht mehr als 3 mm2 beträgt, kann
die Zündkerze
S1 dieses Ausführungsbeispiels
außerdem
ein hohes Zündvermögen bewirken, indem
sie den Kühlverlust
aufgrund des Abschreckeffekts bei hohen Gemischeinströmgeschwindigkeiten
verringert, wobei sie auch verhindern kann, dass die Temperatur
in der Masseelektrode 40 stark ansteigt.
-
Da
der Mittelwert D der Kristallkorndurchmesser in der Dickenrichtung
zumindest am gebogenen Abschnitt 42 der Masseelektrode 40 nicht
weniger als 100 μm
beträgt,
kann die Zündkerze
S1 dieses Ausführungsbeispiels
außerdem
bei harten Temperatur- und Schwingungsbedingungen während des
Motorbetriebs Brüche
der Masseelektrode 40 unterdrücken.
-
Wie
oben beschrieben wurde, kann die Zündkerze S1 dieses Ausführungsbeispiels
bei der Masseelektrode 40 auch dann, wenn die Masseelektrode 40 dünner gemacht
wird, um bei hohen Gemischeinströmgeschwindigkeiten
ein hohes Zündvermögen zu bewirken,
zufriedenstellende Wärmebeständigkeitseigenschaften
und Bruchwiderstandseigenschaften bewirken.
-
Darüber hinaus
enthält
die Masseelektrode 40 bei diesem Ausführungsbeispiel eine Menge von
nicht weniger als 0,5 Gewicht-% und nicht mehr als 2 Gewicht-% Al
und eine Menge von nicht weniger als 18 Gewicht-% und nicht mehr
als 25 Gewicht-% Cr. Es ist auch vorzuziehen, dass die Masseelektrode 40 eine
Menge von nicht weniger als 2 Gewicht-% und nicht mehr als 5 Gewicht-%
Al enthält
und eine Menge von nicht weniger als 10 Gewicht-% und nicht mehr
als 18 Gewicht-% Cr enthält.
-
Wie
oben beschrieben wurde, hat die Zugabe von sowohl Cr als auch Al
jeweils die Wirkung, ausreichende Wärmebeständigkeitseigenschaften zu bewirken.
Allerdings verschlechtert eine übermäßige Zugabe dieser
Elemente die Bearbeitbarkeit der Masseelektrode 40, beispielsweise
beim Bilden des Spaltes. So hat insbesondere die Menge des zugegebenen
Al eine große
Wirkung auf die Verarbeitbarkeit. Es ist daher vorzuziehen, dass
die Masseelektrode die oben beschrieben Zusammensetzung hat, wenn
die Wärmebeständigkeitseigenschaften
und die Verarbeitbarkeit Berücksichtigung
finden.
-
Darüber hinaus
ist es bei diesem Ausführungsbeispiel
vorzuziehen, dass die Masseelektrode 40 Seltenerdelemente
wie Sc, Y und die Lanthanoiden enthält. Wenn die Masseelektrode 40 eine
kleine Menge (z.B. 0,5 Gewicht-%) der Lanthanoiden oder anderer
Seltenerdelemente enthält,
können
die Wärmebeständigkeitseigenschaften
der Masseelektrode 40 verbessert werden.
-
Darüber hinaus
ist es bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel vorzuziehen,
dass der Biegewinkel θ (siehe 3)
des gebogenen Abschnitts 42 der Masseelektrode 40 kleiner
oder gleich 100° ist.
-
Dies
basiert auf den Ergebnissen einer von dem Erfinder durchgeführten Untersuchung.
Wenn der Biegewinkel θ groß ist, besteht
die Tendenz, dass der Flammenkern K die Masseelektrode 40 berührt und
es zum Abschreckeffekt kommt. Das Zündvermögen vermindert sich.
-
Der
Erfinder hat die angesprochene Untersuchung auf Basis einer Masseelektrode 40 mit
einer Querschnittsfläche
S von 2,5 mm2 (entspricht einer Masseelektrode
mit einer Dicke d = 1,15 mm und einer Breite w = 2,2 mm) bei einer
Gemisch einströmgeschwindigkeit
V von 15 m/s durchgeführt. 10 zeigt
das Ergebnis dieser Untersuchung.
-
10 zeigt
grafisch den Zusammenhang zwischen dem oben angesprochenen Biegewinkel θ und der
Kühlenergie.
In 10 ist die Kühlenergie
als relatives Verhältnis,
d.h. als Kühlenergieverhältnis ausgedrückt.
-
Wie
in 10 gezeigt ist, wird die Kühlenergie Q deutlich größer, wenn
der Biegewinkel θ mehr
als 100° beträgt. Es ist
daher vorzuziehen, dass der Biegewinkel θ kleiner oder gleich 100° ist. Wird
der Biegewinkel θ auf
kleiner oder gleich 100° eingestellt,
lässt sich
ein hinreichendes Zündvermögen bewirken.
-
Wenn
die Spaltbildung der Masseelektrode 40 unter einer übermäßigen Verringerung
des Biegewinkels θ erfolgt,
kann es in dem gebogenen Abschnitt 42 aufgrund einer zu
starken Verformung zu Rissen kommen. Es ist daher wünschenswert,
dass der Biegewinkel θ größer oder
gleich 80° ist.
-
Zweites Ausführungsbeispiel
-
Es
wird nun unter Bezugname auf die Zeichnungen, die zur Erläuterung
des ersten Ausführungsbeispiels
verwendet wurden, eine Zündkerze
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung erläutert. Im
Folgenden werden ausführlich
die Unterschiede zwischen dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel
beschrieben.
-
Die
Zündkerze
des zweiten Ausführungsbeispiels
enthält
das Metallgehäuse 10,
das auf seiner Außenfläche den
Befestigungsschraubenabschnitt 11 hat, damit sie über den
Befestigungsschraubenabschnitt 11 in einen Motor eingebaut
werden kann. Der in dem Metallgehäuse 10 befestigte Isolator 20 hat
den von dem einen Endabschnitt 10a des Metallgehäuses 10 vorragenden
Endabschnitt 20a. Die im Axialloch 21 des Isolators 20 befestigte
Mittelelektrode 30 hat den von dem einen Endabschnitt 20a des
Isolators 20 vorragenden Endabschnitt 30a. Die
Masseelektrode 40 hat den am Metallgehäuse 10 befestigten
Endabschnitt 41, den an ihrem mittleren Abschnitt gelegenen
gebogenen Abschnitt 42 und den anderen Endabschnitt 43,
der dem einen Endabschnitt 30a der Mittelelektrode 30 so
gegenüberliegt,
dass der Funkenspalt 50 gebildet wird.
-
Die
Zündkerze
des zweiten Ausführungsbeispiels
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode 40 entweder
Ni oder Fe als Hauptbestandteil und mindestens einen aus der aus
Cr und Al bestehenden Gruppe gewählten
Zusatz enthält.
Die Querschnittsfläche
S der Masseelektrode 40 beträgt nicht weniger als 2 mm2 und nicht mehr als 3 mm2.
Der Mittelwert D der Kristallkorndurchmesser in der Dickenrichtung
beträgt nicht
mehr als 50 μm.
Außerdem
beträgt
die Höhe
H des gebogenen Abschnitts 42 von dem einen Endabschnitt 10a des
Metallgehäuses 10 aus
nicht weniger als 4 mm und nicht mehr als 6,5 mm.
-
Da
die Masseelektrode 40 entweder Ni oder Fe als Hauptbestandteil
und mindestens einen aus der aus Cr und Al bestehenden Gruppe gewählten Zusatz
enthält
und die Querschnittsfläche
S der Masseelektrode 40 nicht weniger als 2 mm2 und
nicht mehr als 3 mm2 beträgt, bringt
die Zündkerze
des zweiten Ausführungsbeispiels
im Wesentlichen die gleiche Funktionsweise und Wirkungen wie die
Zündkerze
S1 des ersten Ausführungsbeispiels
mit sich.
-
Darüber hinaus
erfüllt
die Masseelektrode 40 bei der Zündkerze des zweiten Ausführungsbeispiels
die Bedingung, dass zwar der Mittelwert D der Kristallkorndurchmesser
in der Dickenrichtung nicht mehr als 50 μm beträgt, dass aber die Höhe H des
gebogenen Abschnitts 42 von dem einen Endabschnitt 10a des
Metallgehäuses 10 aus
nicht weniger als 4 mm und nicht mehr als 6,5 mm beträgt.
-
Der
oben beschriebene Bereich der Höhe
H basiert auf dem Ergebnis einer vom Erfinder durchgeführten Untersuchung.
-
Hinsichtlich
der Kristallkorndurchmesser der Masseelektrode 40 in der
Dickenrichtung ist im ursprünglichen
Zustand ein kleinerer Mittelwert D akzeptabel, sofern der Mittelwert
D später
aufgrund einer Rekristallisation am gebogenen Abschnitt 42,
der während
des Motorbetriebs erhitzt wird, auf den erforderlichen Wert, also
auf 100 μm
oder mehr erhöht
werden kann. Tatsächlich
treten Brüche
der Masseelektrode 40 unter Hochgeschwindigkeits- und Hochlastmotorbetriebsbedingungen
auf. Unter solchen harten Bedingungen hat die Masseelektrode 40 eine
hohe Temperatur.
-
Der
Erfinder führte
daher gemäß dem Finite-Elemente-Verfahren mit der
oben beschriebenen Höhe
H als variablem Parameter die folgende Untersuchung durch.
-
Wie
oben beschrieben wurde, muss, um das Auftreten einer Vorzündung zu
unterdrücken,
verhindert werden, dass die Temperatur des vorderen Endabschnitts 43 der
Messeelektrode 40 (d.h. die Vorderendentemperatur) 1100°C überschreitet.
Die Masseelektrode 40 hat im Allgemeinen bei einer größeren Länge L oder einer
kleineren Querschnittsfläche
S schlechte Wärmeableitungseigenschaften,
weswegen die Vorderendentemperatur tendenziell ansteigt.
-
Der
Erfinder führte
die Untersuchung auf Basis einer Zündkerze gemäß diesem Ausführungsbeispiels durch,
die eine Länge
L von 5 mm und eine Querschnittsfläche S von 2 mm2 Hatte.
(Dies sind repräsentative Abmessungen,
die zu einem harten Temperaturanstieg am Vorderende der Masseelektrode
führen.) 11 zeigt
das Ergebnis dieser Untersuchung.
-
11 zeigt
grafisch den Zusammenhang zwischen der Höhe H und der Vorderendentemperatur
der Masseelektrode. Wie in 11 gezeigt
ist, nimmt die Vorderendentemperatur der Masseelektrode zu, wenn die
Höhe H
größer wird.
Wenn die Höhe
H kleiner oder gleich 6,5 mm ist, bleibt die Vorderendentemperatur unter
1100°C.
-
Wenn
die Temperatur des gebogenen Abschnitts 42 (d.h. die Biegeabschnittstemperatur)
größer oder gleich
900°C ist,
kommt es am gebogenen Abschnitt 42 der Masseelektrode 40 zu
einer Rekristallisation und ist es dementsprechend möglich, den
Mittelwert D der Kristallkorndurchmesser in der Dickenrichtung am
gebogenen Abschnitt 42 auf nicht weniger als 100 μm einzustellen.
Wenn die Länge
L kürzer
oder die Querschnittsfläche
S größer ist,
hat die Masseelektrode 40 hervorragende Wärmeableitungseigenschaften
und nimmt dementsprechend die Biegeabschnittstemperatur nicht so
sehr zu.
-
Der
Erfinder hat daher die Untersuchung auf Basis einer Zündkerze
gemäß diesem
Ausführungsbeispiels
durchgeführt,
die eine Länge
L von 3 mm und eine Querschnittsfläche S von 3 mm2 hatte
(Dies sind repräsentative
Abmessungen, die am Vorderende der Masseelektrode keinen harten
Temperaturanstieg verursachen.) 12 zeigt
das Ergebnis dieser Untersuchung.
-
12 zeigt
grafisch den Zusammenhang zwischen der Höhe H und der Biegeabschnittstemperatur der
Masseelektrode. Wie in 12 gezeigt ist, nimmt die Biegeabschnittstemperatur
der Masseelektrode ab, wenn die Höhe H kleiner ist. Wenn die
Höhe H
größer oder
gleich 4 mm ist, überschreitet
die Biegeabschnittstemperatur 900°C.
-
Wie
aus den in diesen 11 und 12 gezeigten
Ergebnissen hervorgeht, stellt dieses Ausführungsbeispiel die Höhe H des
gebogenen Abschnitts 42 von dem einen Endabschnitt 10a des
Metallgehäuses 10 aus
auf nicht weniger als 4 mm und nicht mehr als 6,5 mm ein.
-
Wird
die Höhe
H innerhalb des oben beschriebenen Bereichs eingestellt, lässt sich
der Temperaturanstieg in der Masseelektrode 40 hinreichend
unterdrücken
und lässt
sich außerdem
der Mittelwert D der Kristallkorndurchmesser in der Dickenrichtung
während
des Motorbetriebs auf 100 μm
oder mehr erhöhen.
-
Und
zwar kommt es bei der Zündkerze
des zweiten Ausführungsbeispiels,
das die Höhe
H wie oben beschrieben einstellt, am gebogenen Abschnitt 42 auch
dann, wenn die ursprünglichen
Kristallkorndurchmesser klein sind, zu einer Rekristallisation,
wenn die Zündkerze
unter Hochtemperatur-Motorbetriebsbedingungen
verwendet wird, und werden die Kristallkorndurchmesser dementsprechend
ausreichend größer, so
dass hervorragende Bruchwiderstandseigenschaften bewirkt werden.
Die Zündkerze
des zweiten Ausführungsbeispiels
kann daher ausreichende Bruchwiderstandseigenschaften bewirken.
-
Wie
oben beschrieben wurde, kann das zweite Ausführungsbeispiel eine Zündkerze
zur Verfügung stellen,
die bei der Masseelektrode 40 auch dann, wenn die Masseelektrode 40 dünner gemacht
wird, um bei hohen Gemischeinströmgeschwindigkeiten
ein hohes Zündvermögen zu bewirken,
zufriedenstellende Wärmebeständigkeitseigenschaften
und Bruchwiderstandseigenschaften bewirken.
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Bei
dem zweiten Ausführungsbeispiel
sind die ursprünglichen
Kristallkorndurchmesser der Masseelektrode 40 nicht größer als
50 μm. Da
die Temperatur des vom gebogenen Abschnitt 42 der Masseelektrode 40
zum Metallgehäuse 10 reichenden
Bereichs verhältnismäßig gering
ist, ist es unter dem Gesichtspunkt der Festigkeit wünschenswert,
in diesem Bereich kleinere Kristallkorndurchmesser zu haben.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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Unter
Bezugname auf die Zeichnungen, die zur Erläuterung des ersten Ausführungsbeispiels
verwendet wurden, wird nun eine Zündkerze gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung erläutert.
Im Folgenden werden ausführlich
die Unterschiede zwischen dem ersten und dritten Ausführungsbeispiel
erläutert.
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Die
Zündkerze
des dritten Ausführungsbeispiels
enthält
das Metallgehäuse 10,
das auf seiner Außenfläche mit
dem Befestigungsschraubenabschnitt 11 versehen ist, damit
sie über
den Gewindebefestigungsabschnitt 11 in einen Motor eingebaut
werden kann. Der in dem Metallgehäuse 10 befestigte
Isolator 20 hat den von dem einen Endabschnitt 10a des
Metallgehäuses 10 vorragenden
Endabschnitt 20a. Die im Axialloch 21 Isolators 20 befestigte
Mittelelektrode hat den von dem einen Endabschnitt 20a des
Isolators 20 vorragenden Endabschnitts 30a. Die
Masseelektrode 40 hat den am Metallgehäuse 10 befestigten
Endabschnitt 41, den an ihrem mittleren Abschnitt gelegenen
gebogenen Abschnitt 42 und den anderen Endabschnitt 43,
der den einen Endabschnitt 30a der Mittelelektrode 30 so
gegenüberliegt,
dass der Funkenspalt 50 gebildet wird.
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Die
Zündkerze
des dritten Ausführungsbeispiels
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode 40 entweder
Ni oder Fe als Hauptbestandteil und mindestens einen aus der aus
Cr und Al bestehenden Gruppe gewählten
Zusatz enthält.
Die Querschnittsfläche
S der Masseelektrode 40 beträgt nicht weniger als 2 mm2 und nicht mehr als 3 mm2.
Außerdem
beträgt
der Mittelwert D der Kristallkorndurchmesser in der Dickenrichtung
nicht mehr als 50 μm.
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Darüber hinaus
ist die Zündkerze
des dritten Ausführungsbeispiels
dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelwert D der Kristallkorndurchmesser
in der Dickenrichtung zumindest am gebogenen Abschnitt 42 der Masseelektrode 40 größer oder
gleich 100 μm
wird, wenn diese Zündkerze 10 Stunden
lang oder länger
in einem Motor mit 2000 ccm Hubraum unter der Bedingung eingesetzt
wird, dass die Drehzahl 5600 U/min beträgt und die Drossel voll geöffnet ist.
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Da
die Masseelektrode 40 entweder Ni oder Fe als Hauptbestandteil
und mindestens einen aus der aus Cr und Al bestehenden Gruppe gewählten Zusatz
enthält
und die Querschnittsfläche
S der Masseelektrode 40 nicht weniger als 2 mm2 und
nicht mehr als 3 mm2 beträgt, bringt
die Zündkerze
des dritten Ausführungsbeispiels
im Wesentlichen die gleiche Funktionsweise und Wirkungen wie die
Zündkerze
S1 des ersten Ausführungsbeispiels
mit sich.
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Darüber hinaus
beträgt
zwar bei der Zündkerze
des dritten Ausführungsbeispiels
der Mittelwert D der Kristallkorndurchmesser in der Dickenrichtung
nicht mehr als 50 μm,
doch erfüllt
die Masseelektrode 40 die Bedingung, dass der Mittelwert
D der Kristallkorndurchmesser in der Dickenrichtung zumindest am
gebogenen Abschnitt 42 der Masseelektrode 40 größer oder
gleich 100 μm
wird, wenn die Zündkerze 10 Stunden
lang oder länger
in einem Motor mit 2000 ccm Hubraum unter der Bedingung eingesetzt
wird, dass die Drehzahl 5600 U/min beträgt und die Drossel voll geöffnet ist.
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Dieser
Aufbau lässt
sich zum Beispiel durch den oben beschriebenen Aufbau des zweiten
Ausführungsbeispiels
realisieren, das die Höhe
H einstellt. Abgesehen davon können
die oben beschriebenen Verwendungsbedingungen dieses Ausführungsbeispiels
nach dem Versand der Zündkerze
realisiert werden, da die Zündkerze
in der Praxis sowieso im Motor eingesetzt wird. Ersatzweise ist
es auch möglich,
die oben beschriebenen Verwendungsbedingungen vor dem Versand der
Zündkerze
zu realisieren, indem eine geeignete Anlage vorbereitet wird, um
solche Bedingungen bei der Herstellung der Zündkerze zu realisieren.
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Kurz
gesagt werden bei dem dritten Ausführungsbeispiel die Kristallkorndurchmesser
des gebogenen Abschnitts 42, wenn die Motorbetriebsbedingungen
in der Praxis zu einer harten Wärmebelastung
führen,
die in der Masseelektrode zu Brüchen
führen
kann, durch Rekristallisation hinreichend größer. Die Zündkerze des dritten Ausführungsbeispiels
kann demnach hervorragende Bruchwiderstandseigenschaften bewirken.
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Wie
oben beschrieben wurde, kann das dritte Ausführungsbeispiel eine Zündkerze
zur Verfügung
stellen, die bei der Masseelektrode 40 auch dann, wenn
die Masseelektrode 40 dünner
gemacht wird, um bei hohen Gemischeinströmgeschwindigkeiten ein hohes
Zündvermögen zu bewirken,
zufriedenstellende Wärmebeständigkeitseigenschaften
und Bruchwiderstandseigenschaften bewirken.
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Weitere Ausführungsbeispiele
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Bei
der Erfindung ist es vorzuziehen, dass die Masseelektrode 40 der
Zündkerze
ein Kernmaterial aus Cu hat, um ihre Wärmeableitungseigenschaften
zu verbessern.
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Die
oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
beziehen sich zwar auf eine Zündkerze,
bei der die Masseelektrode 40 dünner gemacht wird, um bei hohen
Gemischeinströmgeschwindigkeiten
ein hohes Zündvermögen zu bewirken,
und bei der der Befestigungsschraubenabschnitt 11 der Zündkerze
eine geringe Größe von M10
oder weniger hat, sodass eine dünnere
Masseelektrode verwendet werden kann, doch versteht es sich von
selbst, dass die erfindungsgemäße Zündkerze
auch einen Befestigungsschraubenabschnitt 11 haben kann,
der größer als
M10 ist.
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Eine
Zündkerze
(S1) enthält
ein Metallgehäuse
(10). Ein Isolator (20), der in dem Metallgehäuse (10) befestigt
ist, hat einen von einem Endabschnitt (10a) des Metallgehäuses (10)
vorragenden Endabschnitt (20a). Eine Mittelelektrode (30),
die in dem Isolator (20) befestigt ist, hat einen von dem
einen Endabschnitt (20a) des Isolators (20) vorragenden
Endabschnitt (30a). Eine Masseelektrode (40) hat
einen am Metallgehäuse
(10) befestigten Endabschnitt (41), einen an einem
mittleren Abschnitt von ihr gelegenen gebogenen Abschnitt (42)
und einen anderen Endabschnitt (43), der dem einen Endabschnitt
(30a) der Mittelelektrode (30) so gegenüberliegt,
dass ein Funkenspalt (50) gebildet wird. Die Masseelektrode
(40) enthält
entweder Ni oder Fe als Hauptbestandteil um mindestens einen aus
der aus Cr und Al bestehenden Gruppe gewählten Zusatz. Die Querschnittsfläche S der
Masseelektrode (40) beträgt nicht weniger als 2 mm2 und nicht mehr als 3 mm2. Der
Mittelwert D der Kristallkorndurchmesser in der Dickenrichtung beträgt zumindest
am gebogenen Abschnitt (42) nicht weniger als 100 μm.