Die
Erfindung betrifft eine Zündkerze
mit einem einen Isolator umgebenden Gehäuse, mit einem Anschlussbolzen
und mit einer über
einen elektrisch leitenden Bereich damit verbundene Mittelelektrode gemäß der im
Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.The
The invention relates to a spark plug
with a housing surrounding an insulator, with a connecting bolt
and with one over
an electrically conductive region associated therewith center electrode according to the
Preamble of claim 1 further defined type.
Bei
aus der Praxis bekannten fremdgezündeten Verbrennungsmotoren,
bei welchen die im Kraftstoff enthaltene Energie in Bewegungsenergie umgewandelt
wird, wird ein in einen Brennraum eingespritztes Kraftstoffgemisch über eine
zeitlich gesteuerte Fremdzündung
entflammt. Die Zündung
des Ottomotors erfolgt elektrisch, wobei eine vom Motor gesteuerte
Zündanlage
periodisch eine Hochspannung erzeugt. Diese Hochspannung bewirkt
jeweils einen Funkenüberschlag
zwischen den Elektroden der Zündkerzen
im Verbrennungsraum. Die in dem Funken enthaltene Energie entzündet das
verdichtete Luft-Kraftstoffgemisch,
wobei die Zündkerze
unter allen Betriebsbedingungen die Zündenergie in dem Brennraum
einbringen muss, ohne undicht oder heiß zu werden.at
known spark-ignition internal combustion engines,
in which the energy contained in the fuel converted into kinetic energy
is injected into a combustion chamber, a fuel mixture via a
timed controlled spark ignition
inflamed. The ignition
The gasoline engine is electric, with one controlled by the engine
Ignition
periodically generates a high voltage. This high voltage causes
each a sparkover
between the electrodes of the spark plugs
in the combustion chamber. The energy contained in the spark ignites the
compressed air-fuel mixture,
the spark plug
under all operating conditions, the ignition energy in the combustion chamber
must be brought in without leaking or getting hot.
Im
Betrieb sind die Elektroden einer Zündkerze hohen Belastungen durch
den Zündfunken
sowie durch chemisch-thermische Angriffe ausgesetzt, welche Erosion
sowie Korrosion an den Elektroden hervor rufen. Um dem im Betrieb
durch Funkenerosion sowie Korrosion im Brennraum auftretenden Elektrodenverschleiß entgegentreten
zu können,
werden die Zündkerzenelektroden
aus Werkstoffen hergestellt, die durch eine geringe Oxidations-
und Korrosionsneigung sowie eine hohe Verschleißbeständigkeit gegen funkenerosive
Angriffe gekennzeichnet sind. Hierbei zeigen Werkstoffe aus reinen
Edelmetallen oder auf Edelmetallbasis, wie Platin oder Platin- und Iridiumbasislegierungen,
die besten Eigenschaften. Weitere geeignete Elektrodenwerkstoffe
sind Nickel und Silber sowie Nickel- und Silberbasislegierungen, wobei
Zündkerzenelektroden
aus Nickellegierungen gegen Funkenerosion sowie gegen Hochtemperaturkorrosion
im Bereich bis 900°C
beständig
sind. Des Weiteren werden Nickellegierungen auch als Trägermaterialien
für Edelmetallstifte
eingesetzt, die typischerweise in etwa 0.8 mm Durchmesser aufweisen und
mit ca. 1 mm Länge
ausgeführt
sind.in the
Operation, the electrodes of a spark plug are subject to high loads
the spark
as well as by chemical-thermal attacks exposed to erosion
and cause corrosion on the electrodes. To the in operation
by spark erosion and corrosion in the combustion chamber occurring wearer
to be able to
become the spark plug electrodes
made of materials characterized by a low oxidation
and corrosion tendency as well as a high wear resistance against spark erosive
Attacks are marked. Here are materials from pure
Precious metals or precious metals, such as platinum or platinum and iridium-based alloys,
the best features. Other suitable electrode materials
are nickel and silver and nickel and silver-based alloys, wherein
spark plug electrodes
made of nickel alloys against spark erosion and against high-temperature corrosion
in the range up to 900 ° C
resistant
are. Furthermore, nickel alloys are also used as support materials
for precious metal pencils
used, which are typically about 0.8 mm in diameter and
with approx. 1 mm length
accomplished
are.
Aus
der Praxis bekannte Zündkerzen
sind aus Metall, Keramik und Glas hergestellt. Diese Werkstoffe
haben unterschiedliche Eigenschaften, die durch materialgerechte
Konstruktion einer Zündkerze
genutzt werden. Die wichtigsten Bestandteile der Zündkerze
sind ein Anschlussbolzen, ein Isolator, ein Gehäuse, eine Mittelelektrode sowie
eine Masseelektrode, wobei ein in dem Isolator angeordneter und
elektrisch leitender Bereich, der aus einer an sich bekannten Glasschmelze
besteht, die Mittelelektrode im Inneren des Isolators mit dem Anschlussbolzen verbindet.
Der Anschlussbolzen besteht meist aus Stahl und ist im Isolator
in der leitfähigen
Glasschmelze gasdicht eingeschmolzen. Der Isolator ist wiederum
von einem Gehäuse
umgeben, auf das die Masseelektrode geschweißt ist.Out
practice known spark plugs
are made of metal, ceramics and glass. These materials
have different properties that are due to material
Construction of a spark plug
be used. The main components of the spark plug
are a terminal bolt, an insulator, a housing, a center electrode as well
a ground electrode, one arranged in the insulator and
electrically conductive region, which consists of a known molten glass
consists of connecting the center electrode inside the insulator with the terminal bolt.
The connecting bolt is usually made of steel and is in the insulator
in the conductive
Melted glass melted gas-tight. The insulator is in turn
from a housing
surrounded, on which the ground electrode is welded.
Im
Allgemeinen emitieren Zündkerzen
eine sogenannte elektromagnetische Störstrahlung, welche durch die
ein Widerstandspaket dar stellende elektrisch leitfähige Glasschmelze
begrenzt ist. Die elektromagnetische Störstrahlung einer Zündkerze ist
umso geringer, je weiter sich das Widerstandspaket einer Zündkerze
ausgehend vom Anschlussbolzen in Richtung der Mittelelektrodenspitze
erstreckt. Das bedeutet, dass zur Erzielung optimaler Entstöreigenschaften
ein langes, möglichst
weit in Richtung der Mittelelektrodenspitze vorgezogenes Widerstandspaket
erforderlich ist.in the
Generally emit spark plugs
a so-called electromagnetic interference, which by the
a resistive package constituting electrically conductive glass melt
is limited. The electromagnetic interference of a spark plug is
the lower the further the resistance package of a spark plug
starting from the connecting bolt in the direction of the center electrode tip
extends. This means that to achieve optimum anti-interference properties
a long, possible
far in the direction of the center electrode tip preferred resistance package
is required.
Nachteilhafterweise
sind die Abmessungen des Widerstandspaketes einer Zündkerze
durch die Mittelelektrode und auch den Anschlussbolzen in derartigem
Umfang begrenzt, dass die von in einer Brennkraftmaschine angeordneten
Zündkerzen
ausgehenden elektromagnetischen Störstrahlungen nur durch aufwändige und
kostenintensive motorseitige konstruktive Maßnahmen auf ein angestrebtes
Maß einstellbar
sind, da der aus elektrisch leitfähiger Glasschmelze hergestellte
elektrisch leitende Bereich im Betrieb einer Zündkerze gegenüber den
Funkenüberschlägen zwischen
der Masseelektrode und der Mittelelektrode abgeschirmt sein muss,
um ein Abbrennen der Glasschmelze und damit einen Funktionsausfall
der Zündkerze
wirkungsvoll zu vermeiden.Disadvantageously
are the dimensions of the resistance package of a spark plug
through the center electrode and also the connecting bolt in such
Scope limits that of arranged in an internal combustion engine
spark
Outgoing electromagnetic interference only by consuming and
costly engine-side design measures to a desired
Dimension adjustable
are because the made of electrically conductive glass melt
electrically conductive area in the operation of a spark plug opposite the
Sparking between
the ground electrode and the center electrode must be shielded,
to a burning of the glass melt and thus a malfunction
the spark plug
to avoid effectively.
Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zündkerze
mit geringer elektromagnetischer Störstrahlung zur Verfügung zu
stellen, die einfach und kostengünstig
herzustellen ist und die eine hohe Lebensdauer aufweist.Of the
The present invention is therefore based on the object, a spark plug
with low electromagnetic interference available
make that easy and inexpensive
is to produce and has a long life.
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit einer Zündkerze
mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.According to the invention this
Task with a spark plug
solved with the features of claim 1.
Vorteile der
ErfindungAdvantages of
invention
Die
erfindungsgemäße Zündkerze
ist mit einem einen Isolator umgebenden Gehäuse, mit einem Anschlussbolzen
und mit einer über
einen elektrisch leitenden Bereich damit verbundenen Mittelelektrode ausgeführt, die
mit einer Masseelektrode zum Generieren eines Zündfunkens zusammenwirkt. Der
Anschlussbolzen, der elektrisch leitende Bereich und die Mittelelektrode
sind wenigstens bereichsweise innerhalb des Isolators angeordnet.The spark plug according to the invention is designed with a housing surrounding an insulator, with a connecting bolt and with a center electrode connected thereto via an electrically conductive region, which cooperates with a ground electrode for generating a spark. The connecting bolt, the electrically conductive region and the center electrode are at least partially in arranged within the insulator.
Erfindungsgemäß ist der
elektrisch leitende Bereich aus einem keramischen und elektrisch
leitenden Material hergestellt, das wenigstens 60 Gew.-% MoSi2 aufweist.According to the invention, the electrically conductive region is made of a ceramic and electrically conductive material which comprises at least 60% by weight of MoSi 2 .
Damit
ist die Zündkerze
im elektrisch leitenden Bereich aus einer elektrisch leitfähigen Keramik hergestellt,
die auch in dem funkenaktiven Bereich der Mittelelektrode nahen
Zündkerzenbereichen
vorgesehen werden kann, da eine MoSi2 aufweisende Keramik
eine hohe Widerstandsfähigkeit
gegenüber funken-erosiven
Verschleiß aufweist.
Dadurch ist eine erfindungsgemäß ausgeführte Zündkerze
im Vergleich zu herkömmlichen
Zündkerzen
auch in einem funkenaktiven Abschnitt der Mittelelektrode nahen
Bereichen mit einem derartigen Entstörwiderstand ausbildbar, dass
die elektromagnetische Störstrahlung
gegenüber
aus der Praxis bekannten Zündkerzen
erheblich reduziert ist.Thus, the spark plug is made in the electrically conductive region of an electrically conductive ceramic, which can also be provided in the spark-active region of the center electrode near spark plug areas, since a MoSi 2 having ceramic has a high resistance to spark erosive wear. As a result, a spark plug embodied according to the invention can be formed with such a suppression resistor in a spark-active section of the center electrode in comparison to conventional spark plugs so that the electromagnetic interference radiation is considerably reduced compared to spark plugs known from practice.
MoSi2 wird in der Praxis unter anderem als Heizleiterbasismaterial
für Ofenapparate
verwendet, bei welchen Betriebstemperaturen über 1600°C auftreten, und findet zudem
bei keramischen Glühstiftkerzen
bei Dieselbrennkraftmaschinen Verwendung.MoSi 2 is used in practice, inter alia, as Heizleiterbasismaterial for furnace apparatus, in which operating temperatures above 1600 ° C occur, and is also used in ceramic glow plugs in diesel internal combustion engines use.
Aufgrund
einer sehr guten Oxidationsbeständigkeit,
die auf der Bildung einer dünnen,
festhaftenden Quarzglasschicht beruht, sowie einer guten elektrischen
Leitfähigkeit
eignet sich ein MoSi2 aufweisender Basiswerkstoff
zum Verbinden der Mittelelektrode und des Anschlussbolzens innerhalb
des Isolators und bietet die Möglichkeit,
Zündkerzen
fremdgezündeter
Verbrennungsmotoren mit einer ausreichenden Lebensdauer kostengünstig herzustellen.Due to a very good oxidation resistance, which is based on the formation of a thin, adherent quartz glass layer, as well as a good electrical conductivity, a base material comprising MoSi 2 is suitable for connecting the center electrode and the connection bolt within the insulator and offers the possibility of spark plugs of spark-ignited internal combustion engines with a sufficient Lifetime to produce cost.
Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach
der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.Further
Advantages and advantageous embodiments of the subject to
The invention are the description, the drawings and the claims removed.
Zeichnungdrawing
In
der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele
einer erfindungsgemäßen Zündkerze
schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:In
the drawing are two embodiments
a spark plug according to the invention
shown schematically simplified and will be in the following
Description closer
explained.
Show it:
1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäß ausgeführten Zündkerze
im Halblängsschnitt;
und 1 a first embodiment of a spark plug according to the invention designed in the semi-longitudinal section; and
2 ein
zweites Ausführungsbeispiel
einer Zündkerze
nach der Erfindung in einer 1 entsprechenden
Darstellung. 2 A second embodiment of a spark plug according to the invention in one 1 corresponding representation.
Beschreibung
der Ausführungsbeispieledescription
the embodiments
Bezug
nehmend auf 1 ist eine Teilschnittansicht
einer an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine anordenbaren
Zündkerze 1,
die mit einem an einem Gehäuse 2 ausgebildeten
Außengewinde 3 in
ein Innengewinde des Zylinderkopfes einschraubbar ist, dargestellt.Referring to 1 is a partial sectional view of an arranged on a cylinder head of an internal combustion engine spark plug 1 that with one on a housing 2 trained external thread 3 is screwed into an internal thread of the cylinder head, shown.
Die
Zündkerze 1 besteht
vorliegend aus Metall und Keramik. Die Wirkstoffe haben unterschiedliche
Eigenschaften, die durch materialgerechte Konstruktion der Zündkerze 1 genutzt
werden. Die wichtigsten Bestandteile der Zündkerze 1 sind ein
Anschlussbolzen 5, ein Isolator 6 und das Gehäuse 2, eine
Mittelelektrode 7 sowie eine Masseelektrode 8, wobei
ein in dem Isolator 6 angeordneter und elektrisch leitender
Bereich 9 die Mittelelektrode 7 mit dem Anschlussbolzen 5 verbindet.The spark plug 1 consists in the present case of metal and ceramic. The active ingredients have different properties, due to material-appropriate construction of the spark plug 1 be used. The main components of the spark plug 1 are a connecting bolt 5 , an insulator 6 and the case 2 , a center electrode 7 and a ground electrode 8th , one in the insulator 6 arranged and electrically conductive area 9 the center electrode 7 with the connecting bolt 5 combines.
Der
Anschlussbolzen 5 besteht aus Stahl und ist im Isolator 6 gasdicht
mit dem elektrisch leitenden Bereich 9 verbunden. Des Weiteren
wird am Anschlussbolzen 5 an dem aus dem Isolator 6 herausragenden
Ende ein Anschlussstecker bzw. ein Kerzenstecker der Zündleitung
angebracht.The connecting bolt 5 is made of steel and is in the insulator 6 gas-tight with the electrically conductive area 9 connected. Furthermore, the connection bolt 5 on the out of the insulator 6 outstanding end of a connector or a plug of the ignition cable attached.
Der
Isolator 6 besteht aus einer Spezialkeramik und hat die
Aufgabe, die Mittelelektrode 7 und den Anschlussbolzen 5 vom
Gehäuse
zu isolieren. Das dichte Gefüge
der Spezialkeramik sorgt für
eine hohe Sicherheit gegen elektrische Durchschläge. Die Oberfläche der
Isolator-Anschlussseite ist glasiert. Auf der glatten Glasur haftet
Feuchtigkeit und Schmutz weniger gut, wodurch Kriechströme weitgehend
vermieden werden.The insulator 6 consists of a special ceramic and has the task of the center electrode 7 and the connecting bolt 5 to isolate from the housing. The dense structure of the special ceramic ensures a high level of safety against electrical breakdowns. The surface of the insulator terminal side is glazed. Moisture and dirt are less well adhered to the smooth glaze, which largely avoids leakage currents.
Die
Forderungen nach guter Wärmeleitfähigkeit
bei hohem elektrischem Isoliervermögen stehen in starkem Gegensatz
zu den Eigenschaften der meisten Isolierstoffe. Der vorliegend für den Isolator 6 verwendete
Werkstoff besteht aus Aluminiumoxid, dem in geringem Anteil andere
Stoffe zugemischt sind. Nachdem diese Spezialkeramik gebrannt und glasiert
ist, erfüllt
sie die an den Zündkerzenisolator gestellten
Forderungen nach hoher Isolierfähigkeit und
guter Wärmeleitfähigkeit
sowie nach mechanischer und chemischer Festigkeit.The requirements for good thermal conductivity with high electrical insulation properties are in stark contrast to the properties of most insulating materials. The present for the insulator 6 The material used consists of aluminum oxide to which other substances are mixed in a small proportion. After this special ceramic is fired and glazed, it fulfills the demands placed on the spark plug insulator for high insulating ability and good thermal conductivity as well as for mechanical and chemical resistance.
Das
Gehäuse
ist aus Stahl gefertigt und dient zur Befestigung der Zündkerze 1 im
Zylinderkopf. Am oberen Teil des Gehäuses 2 befindet sich
ein Sechskant 10, zum Ansetzen des Zündkerzenschlüssels und
im unteren Teil ist das Außengewinde 3 vorgesehen.
Auf der Oberfläche
des Gehäuses 2 ist
galvanisch eine Nickelschicht aufgebracht, um Korrosion zu vermeiden,
das Außengewinde
leitfähig
zu halten und um ein Festfressen, besonders in Aluminiumzylinderköpfen, zu
verhindern. Die Zündkerze 1 kann
je nach Ausführungsform
des Gehäuses 2 mit
einem Dichtring bzw. einem Bördelring
versehen sein. Nach dem Einsetzen des Isolators 6 in das
Gehäuse 2 der Zündkerze 1 erfolgt
ein Einbördeln
und anschließendes
Einschrumpfen durch resistive Erwärmung unter hohem Druck in
einem Arbeitsgang.The housing is made of steel and is used to attach the spark plug 1 in the cylinder head. At the upper part of the housing 2 there is a hexagon 10 , for attaching the spark plug wrench and in the lower part is the external thread 3 intended. On the surface of the case 2 A nickel layer is galvanically applied to prevent corrosion, to keep the external thread conductive, and to prevent seizure, especially in aluminum cylinder heads. The spark plug 1 can depending on the embodiment of the case 2 with a Be provided sealing ring or a crimp ring. After inserting the insulator 6 in the case 2 the spark plug 1 a crimping and subsequent shrinking by resistive heating under high pressure in a single operation.
Die
Mittelelektrode 7 und die Masseelektrode 8 sind
während
des Betriebs der Brennkraftmaschine einem hohen Verschleiß ausgesetzt,
der aufgrund von Erosion und Korrosion hervorgerufen wird. Beide
Faktoren können
in ihrer Auswirkung auf den Verschleiß nicht getrennt behandelt
werden. Der Verschleiß bewirkt
eine Erhöhung
der Zündspannung. Weiter
wird ein gutes Wärmeableitvermögen von
den Elektroden verlangt. Die Anforderungen können je nach Betriebsbedingungen
und Anwendungsfall unterschiedliche Elektrodenformen und Elektrodenwerkstoffe
erforderlich machen.The center electrode 7 and the ground electrode 8th are exposed to high wear during operation of the internal combustion engine, which is caused due to erosion and corrosion. Both factors can not be treated separately in their effect on wear. The wear causes an increase in the ignition voltage. Further, good heat dissipation from the electrodes is required. The requirements may require different electrode shapes and electrode materials depending on the operating conditions and application.
Die
Masseelektrode ist vorliegend über
eine Verschweißung
mit dem Gehäuse 2 der
Zündkerze 1 verbunden,
während
die Mittelelektrode 7 mit einem der Masseelektrode 8 abgewandten
Ende gasdicht mit dem elektrisch leitfähigen Bereich 9 der
Zündkerze 1 verbunden
ist.The ground electrode is present via a weld with the housing 2 the spark plug 1 connected while the center electrode 7 with one of the ground electrode 8th opposite end gas-tight with the electrically conductive area 9 the spark plug 1 connected is.
Des
Weiteren überragt
die Mittelelektrode 7 den Isolator 6 mit ihrem
der Masseelektrode 8 zugewandten Ende axial um eine vordefi nierte
Länge,
wobei eine der Masseelektrode 8 zugewandte Stirnfläche der
Mittelelektrode 7 im Betrieb der Zündkerze durch Funkenüberschläge zwischen
der Masseelektrode 8 und der Mittelelektrode 7 befunkt
wird und somit die sogenannte Funkenstrecke der Zündkerze 1 begrenzt.
Die Mittelelektrode ist bei dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel
der Zündkerze 1 im
funkenaktiven Bereich aus einem später näher beschriebenen Material
hergestellt.Furthermore, the center electrode protrudes 7 the insulator 6 with her the earth electrode 8th axially facing end by a pre-defined length, wherein one of the ground electrode 8th facing end face of the center electrode 7 during operation of the spark plug due to flashover between the ground electrode 8th and the center electrode 7 is sparked and thus the so-called spark gap of the spark plug 1 limited. The center electrode is at the in 1 illustrated embodiment of the spark plug 1 produced in the spark-active area of a material described in more detail later.
Der
elektrisch leitende Bereich 9 ist aus einem keramischen
und elektrisch leitenden Material hergestellt, das wenigstens 60
Gew.-MoSi2 aufweist. Zusätzlich weist der elektrisch
leitende Bereich 9 der Zündkerze 1 wenigstens
ein Element aus der Gruppe Al2O3,
AlN oder Si3N4 mit
Anteilen bis zu 40 Gew.-% auf, die sogenannte Füllstoffe darstellen und zum Einstellen
eines für
die Funktionsweise der Zündkerze 1 erforderlichen
Widerstandes des elektrisch leitenden Bereiches 9 vorgesehen
werden.The electrically conductive area 9 is made of a ceramic and electrically conductive material having at least 60 wt. MoSi 2 . In addition, the electrically conductive area 9 the spark plug 1 at least one element from the group Al 2 O 3 , AlN or Si 3 N 4 with proportions up to 40 wt .-%, which constitute so-called fillers and for adjusting one for the operation of the spark plug 1 required resistance of the electrically conductive region 9 be provided.
Der
aus leitendem keramischen Material bestehende elektrisch leitende
Bereich 9 erstreckt sich entlang der Längsachse der Zündkerze 1 bezogen auf
die Längserstreckung
eines Innenleiters der Zündkerze 1,
unter dem vorliegend nur der innerhalb des Isolators 6 angeordnete
Bereich der Zündkerze verstanden
wird, über
mindestens 50 %, vorzugsweise mindestens 70 %, womit eine von der
Zündkerze 1 ausgehende
elektromagnetische Störstrahlung
im Vergleich zu herkömmlich
ausgeführten
Zündkerzen auf
einfache und kostengünstige
Art und Weise reduziert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass die
Zündkerze 1 mit
einem weit in Richtung der Spitze der Mittelelektrode 7 vorgezogenen
Entstörwiderstand
ausgebildet ist, der aus der vorgenannten elektrisch leitenden Keramik
besteht, die im Vergleich zu bei herkömmlichen Zündkerzen verwendeten Glasschmelzen
durch eine höhere
Verschleißbeständigkeit
gekennzeichnet ist.The existing of conductive ceramic material electrically conductive area 9 extends along the longitudinal axis of the spark plug 1 based on the longitudinal extent of an inner conductor of the spark plug 1 , in the present case only the inside of the insulator 6 arranged region of the spark plug is understood, over at least 50%, preferably at least 70%, thus one of the spark plug 1 Outgoing electromagnetic radiation is reduced in a simple and cost-effective manner compared to conventionally designed spark plugs. This is achieved by the spark plug 1 with a far toward the top of the center electrode 7 formed of the aforementioned electrically conductive ceramic, which is characterized by a higher wear resistance compared to glass melts used in conventional spark plugs.
Die
mit dem elektrisch leitenden Bereich 9 elektrisch leitend
und gasdicht verbundene Mittelelektrode 7 kann auf an sich
bekannte Art und Weise ausgeführt
sein oder in der nachfolgend näher
beschriebenen Art und Weise zumindest bereichsweise einstückig mit
dem elektrisch leitenden Bereich 9 ausgeführt und
ebenfalls aus einem MoSi2 aufweisenden Elektrodenbasismaterial
hergestellt sein.The with the electrically conductive area 9 electrically conductive and gas-tight connected center electrode 7 can be carried out in a manner known per se or in the manner described in more detail below, at least in regions, in one piece with the electrically conductive region 9 executed and also be made of a MoSi 2 having electrode base material.
Bei
weiteren Ausführungsbeispielen
der Zündkerze 1 weist
das Elektrodenmaterial der Mittelelektrode 7 im funkenaktiven
Bereich wenigstens 90 Gew.-% MoSi2 und wenigstens
ein eine Funkenerosionsbeständigkeit
der Mittelelektrode 7 erhöhendes Edelmetall, wie beispielsweise
Pt, Ir, Rh, Pd und/oder eine Legierung aus wenigstens zwei dieser
Elemente auf, wobei der Anteil eines oder mehrerer Edelmetalle im
Elektrodenmaterial bis zu 10 Gew.-% sein kann.In further embodiments of the spark plug 1 has the electrode material of the center electrode 7 in the spark-active region at least 90 wt .-% MoSi 2 and at least one spark erosion resistance of the center electrode 7 increasing noble metal, such as Pt, Ir, Rh, Pd and / or an alloy of at least two of these elements, wherein the proportion of one or more noble metals in the electrode material may be up to 10 wt .-%.
Alternativ
hierzu kann die Mittelelektrode im funkenaktiven Bereich, d. h.
im Bereich der Stirnfläche 7A aus
einem Elektrodenmaterial hergestellt sein, das 60 Gew.-% bis 80
Gew.-% MoSi2 und 20 Gew.-% bis 40 Gew.-%
der vorgenannten Edelmetalle und/oder eine Legierung aus wenigstens
zwei dieser Elemente aufweist.Alternatively, the center electrode in the spark-active area, ie in the region of the end face 7A be made of an electrode material comprising 60 wt .-% to 80 wt .-% MoSi 2 and 20 wt .-% to 40 wt .-% of the aforementioned noble metals and / or an alloy of at least two of these elements.
Zusätzlich ist
es bei einer weiteren Ausführungsform
der in 1 dargestellten Zündkerze 1 vorgesehen,
dass die Mittelelektrode 7 zumindest in einem der Funkenstrecke
nahen Mittelelektrodenbereich aus einem Elektrodenmaterial hergestellt
ist, das mindestens 60 Gew.-% MoSi2 und
mindestens ein Element aus der Gruppe Al2O3, AlN oder Si3N4 aufweist, wobei der Anteil des mindestens
einen Elementes aus der vorgenannten Gruppe bis zu 40 Gew.-% betragen
kann.In addition, in another embodiment, it is in 1 illustrated spark plug 1 provided that the center electrode 7 at least in one of the spark gap near center electrode region is made of an electrode material having at least 60 wt .-% MoSi 2 and at least one element from the group Al 2 O 3 , AlN or Si 3 N 4 , wherein the proportion of at least one element the aforementioned group can be up to 40 wt .-%.
Zusätzlich weist
das Elektrodenmaterial der Mittelelektrode 7 im Bereich
zwischen der Glasschmelze 9 und dem funkenaktiven Bereich
zur Erhöhung
der Oxidationsbeständigkeit
vorzugsweise Y2O3 und/oder SiC
auf, wobei der Anteil am gesamten Elektrodenmaterial der Mittelelektrode 7 bis
zu 20 Gew.-% betragen kann und mit zunehmendem Abstand vom funkenaktiven
Bereich einem vordefinierten Konzentrationsprofil entsprechend ansteigend vorgesehen
sein kann.In addition, the electrode material has the center electrode 7 in the area between the molten glass 9 and the spark-active region for increasing the oxidation resistance, preferably Y 2 O 3 and / or SiC, wherein the proportion of the total electrode material of the center electrode 7 may be up to 20 wt .-% and may be provided with increasing distance from the spark-active area a predefined concentration profile increasing accordingly.
Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Zündkerze 1 gemäß 1 ist
die Mittelelektrode 7 als Nickel-Basis-Elektrode ausgeführt, die
im funkenaktiven Bereich mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet
ist, welches mindestens 90 Gew.-% MoSi2 aufweist,
das wiederum wenigstens ein Element aus der Gruppe Pt, Ir, Rh, Pd
und/oder einer Legierung aus wenigstens zwei dieser Elemente aufweist.In a further advantageous Ausgestal tion of the spark plug 1 according to 1 is the center electrode 7 executed as a nickel-based electrode, which is coated in the spark-active region with a coating material which comprises at least 90 wt .-% MoSi 2 , which in turn comprises at least one element selected from the group Pt, Ir, Rh, Pd and / or an alloy has at least two of these elements.
Dabei
kann es weiter vorgesehen sein, dass der Anteil an MoSi2 und
auch der Edelmetall-Anteil im Beschichtungsmaterial ausgehend vom
funkenaktiven Bereich der Mittelelektrode 7 in Richtung
der Glasschmelze 9 abnimmt, da zur Einstellung des Widerstandes
der Mittelelektrode wenigstens ein Element aus der Gruppe Al2O3, Aln oder Si3N4 vorgesehen ist,
dessen Anteil vorzugsweise mit zunehmendem Abstand vom funkenaktiven
Bereich der Mittelelektrode 7 zunimmt.It may further be provided that the proportion of MoSi 2 and also the precious metal content in the coating material starting from the spark-active region of the center electrode 7 in the direction of the molten glass 9 decreases, since at least one element from the group Al 2 O 3 , Aln or Si 3 N 4 is provided for adjusting the resistance of the center electrode, the proportion thereof preferably with increasing distance from the spark-active region of the center electrode 7 increases.
In 2 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäß ausgebildeten
Zündkerze dargestellt,
dessen Mittelelektrode in der Funkenstrecke nahen Elektrodenbereichen
sowie in seinem funkenaktiven Bereich jeweils in einer den vorbeschriebenen
Ausführungsformen
entsprechenden Art und Weise ausgebildet sein kann. Zusätzlich ist
der elektrisch leitende Bereich 9 der Zündkerze 1 gemäß 2 in
derselben Art und Weise wie der Bereich 9 der Zündkerze 1 gemäß 1 ausgeführt.In 2 shows a second embodiment of an inventively designed spark plug is shown, the center electrode may be formed in the spark gap near electrode areas and in its spark-active area in each case in a manner corresponding to the above-described embodiments. In addition, the electrically conductive area 9 the spark plug 1 according to 2 in the same way as the area 9 the spark plug 1 according to 1 executed.
D.
h., dass der elektrisch leitende Bereich 9 der Zündkerze 1 gemäß 2 aus
einem keramischen Verbund aus MoSi2 und
wenigstens einem Element aus der Gruppe Al2O3, AlN, SiC und/oder Si3N4 besteht. Dabei wird der Bereich zwischen
dem Anschlussbolzen 5 und dem funkenaktiven Abschnitt der
Mittelelektrode 7 wie bei der einteiligen Ausführung des
Bereichs 9 und der Mittelelektrode 7 der Zündkerze 1 gemäß 1 wahlweise
mit einem stufenförmigen
Konzentrationsprofil oder einem kontinuierlichen Konzentrationsprofil
ausgeführt,
wobei der Anteil an MoSi2 ausgehend vom
funkenaktiven Bereich der Mittelelektrode 7 in Richtung
des dem Anschlussbolzen 5 zugewandten Ende reduziert ist
und gleichzeitig der Anteil an Al2O3, AlN, SiC und/oder Si3N4 ansteigt, um die Verbindung zwischen dem
funkenaktiven Bereich der Mittelelektrode 7 und dem Anschlussbolzen 5 mit
dem für
die Funktionsweise der Zündkerze 1 erforderlichen
elektrischen Widerstand auszuführen.D. h., That the electrically conductive area 9 the spark plug 1 according to 2 consists of a ceramic composite of MoSi 2 and at least one element from the group Al 2 O 3 , AlN, SiC and / or Si 3 N 4 . This is the area between the connecting bolt 5 and the spark-active portion of the center electrode 7 as with the one-piece execution of the area 9 and the center electrode 7 the spark plug 1 according to 1 optionally with a step-shaped concentration profile or a continuous concentration profile, the proportion of MoSi 2 starting from the spark-active region of the center electrode 7 in the direction of the connecting bolt 5 is reduced, and at the same time the proportion of Al 2 O 3 , AlN, SiC and / or Si 3 N 4 increases to the connection between the spark-active region of the center electrode 7 and the connecting bolt 5 with the for the functioning of the spark plug 1 perform required electrical resistance.
Die
Mittelelektrode 7 bildet mit ihrem innerhalb des Isolators 6 angeordneten
Bereich zusammen mit dem elektrisch leitenden Bereich 9 den
vorgenannten und als Innenleiter der Zündkerze 1 bezeichneten
Abschnitt der Zündkerze 1 aus,
der in dem funkenaktiven Bereich der Mittelelektrode 7 zugewandten
Bereichen mit höheren
elektrischen Widerständen
ausgebildet ist, als in dem Anschlussbolzen 5 zugewandten
Bereichen. Der Gesamtwiderstand des elektrisch leitenden, keramischen
Materials des Innenleiters der Zündkerze 1 wird
in Abhängigkeit
des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles im Bereich von 500 Ohm
bis 10 kOhm eingestellt, um die Funktionsweise der Zündkerze 1 in
gewünschtem Umfang
zu gewährleisten.The center electrode 7 forms with their inside the insulator 6 arranged area together with the electrically conductive area 9 the aforementioned and as an inner conductor of the spark plug 1 designated portion of the spark plug 1 out in the spark-active area of the center electrode 7 facing regions with higher electrical resistances is formed, as in the terminal bolt 5 facing areas. The total resistance of the electrically conductive, ceramic material of the inner conductor of the spark plug 1 is set depending on the particular application in the range of 500 ohms to 10 kOhms to the operation of the spark plug 1 to ensure the desired extent.
Die
Ausgestaltung der Zündkerze 1 mit
einer elektrisch leitfähigen
Keramik zwischen dem funkenaktiven Bereich der Mittelelektrode 7 und
dem Anschlussbolzen 5 bietet auf einfache Art und Weise
die Möglichkeit,
eine Zündkerze
mit optimalen Entstöreigenschaften auszuführen, da
die MoSi2 enthaltende Keramik des Innenleiters
der Zündkerze 1 über die Höhe der Zündkerze 1 mit
einem derartig definierten Konzentrationsprofil ausführbar ist,
dass die Zündkerze 1 auch
in Bereichen nahe der Funkenstrecke der Zündkerze 1 ein für gute Entstöreigenschaften
erforderliches Widerstandspaket aufweist, welches gegenüber den
im Betrieb der Zündkerze
auftretenden Beanspruchungen entsprechend resistenter ausgeführt ist
als eine aus dem Stand der Technik bekannte und in herkömmlichen
Zündkerzen
eingesetzte Glasschmelze.The design of the spark plug 1 with an electrically conductive ceramic between the spark-active region of the center electrode 7 and the connecting bolt 5 provides a simple way to perform a spark plug with optimal Entstöreigenschaften since the MoSi 2 containing ceramic of the inner conductor of the spark plug 1 about the height of the spark plug 1 With such a defined concentration profile is executable that the spark plug 1 even in areas near the spark gap of the spark plug 1 has a resistance required for good Entstöreigenschaften resistance package, which is designed to be more resistant to the stresses occurring during operation of the spark plug as a known from the prior art and used in conventional spark plugs glass melt.
Durch
einen langen, weit zur Mittelelektrodenspitze vorgezogenen Entstörwiderstand
wird die elektromagnetische Störstrahlung
von Zündkerzen erheblich
reduziert. Die Ausführung
der Mittelelektrode 7 aus einem Elektrodenbasiswerkstoff,
der eine MoSi2 aufweisende, elektrisch leitfähige Keramik
darstellt, bietet auf einfache Art und Weise durch Variation der
Zusammensetzung der Keramik die Möglichkeit, das zur Reduzierung
der elektromagnetischen Störstrahlung
einer Zündkerze
erforderliche Widerstandspaket in axialer Erstreckung der Zündkerze 1 im
Vergleich zu herkömmlich
ausgeführten
Zündkerzen
weiter in Richtung des funkenaktiven Bereichs der Mittelelektrode 7 zu
erstrecken, womit die elektromagnetische Störstrahlung einer Zündkerze
erheblich reduziert wird.The electromagnetic interference of spark plugs is considerably reduced by a long suppression resistor, which is advanced far to the center electrode tip. The design of the center electrode 7 From an electrode base material, which is a MoSi 2 having, electrically conductive ceramic, provides in a simple manner by varying the composition of the ceramic the ability to reduce the electromagnetic interference of a spark plug required resistance package in the axial extent of the spark plug 1 in the direction of the spark-active region of the center electrode, compared to conventionally designed spark plugs 7 extending, whereby the electromagnetic interference of a spark plug is significantly reduced.
Die
elektromagnetische Störstrahlung
der Zündkerze 1 gemäß 2 ist
gegenüber
herkömmlichen
Zündkerzen
noch stärker
reduziert, da auch der Anschlussbolzen 5 aus keramisch
leitendem Material, welches MoSi2 aufweist,
hergestellt ist.The electromagnetic interference of the spark plug 1 according to 2 is compared to conventional spark plugs even more reduced, as well as the connecting bolt 5 made of ceramic conductive material having MoSi 2 .
Dabei
ist es vorgesehen, dass der im inneren Bereich des Isolators 6 angeordnete
Innenleiter der Zündkerze 1,
der zumindest aus dem vom Isolator 6 umgebenen Bereich
der Mittelelektrode 7 sowie die Mittelelektrode 7 und
den Anschlussbolzen 5 miteinander verbinden den elektrisch
leitenden Bereich 9 besteht, und der Anschlussbolzen 5 selbst
zunächst in
Form einer das für
eine gute Entstörung
erforderliche vordefinierte Konzentrationsprofil aufweisenden Pulvermischung
vorliegen, die anschließend
während
eines Sinterprozesses in die endgültige feste Form des Innenleiters
der Mittelelektrode 7 und des Anschlussbolzens 5 überführt wird.It is envisaged that in the inner region of the insulator 6 arranged inner conductor of the spark plug 1 at least from that of the insulator 6 surrounded area of the center electrode 7 and the center electrode 7 and the connecting bolt 5 interconnect the electrically conductive region 9 exists, and the connecting bolt 5 itself first in the form of a required for a good suppression predefined concentration profile powder mixture are present, which then during a sintering process in the final solid Shape of the inner conductor of the center electrode 7 and the connecting bolt 5 is transferred.
Vorzugsweise
ist der funkenaktive Bereich der Mittelelektrode 7 mit
einem verschleißbeständigen Platinstift,
der in den Isolator 6 und die elektrisch leitfähige Keramik
der Mittelelektrode 7 eingesintert wird, ausgebildet.Preferably, the spark-active region of the center electrode 7 with a wear-resistant platinum pin, which is in the insulator 6 and the electrically conductive ceramic of the center electrode 7 sintered, trained.
Alternativ
hierzu ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Zündkerze 1 gemäß 2 auch
vorgesehen, dass die Mittelelektrode 7 im funkenaktiven
Bereich anstelle des Platinstiftes aus einem Elektrodenmaterial
besteht, das 20 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 10 Gew.-%, wenigstens
eines Elementes aus der Gruppe mit Pt, Ir, Rh und/oder Pd oder einer
Legierung aus wenigstens zwei dieser Elemente und 60 bis 80 Gew.-%
MoSi2, vorzugsweise mindestens 90 Gew.-%,
aufweist, wobei die Mittelelektrode 7 in vorbeschriebener
Art und Weise durch sintern einstückig mit dem elektrisch leitenden
Bereich 9 und dem Anschlussbolzen 5 der Zündkerze 1 ausgebildet
sein kann.Alternatively, it is in another embodiment of the spark plug 1 according to 2 also provided that the center electrode 7 in the spark-active area instead of the platinum pin consists of an electrode material, the 20 to 30 wt .-%, preferably up to 10 wt .-%, of at least one element selected from the group consisting of Pt, Ir, Rh and / or Pd or an alloy of at least two of these elements and 60 to 80 wt .-% MoSi 2 , preferably at least 90 wt .-%, wherein the center electrode 7 sintered integrally with the electrically conductive region as described above 9 and the connecting bolt 5 the spark plug 1 can be trained.
Wesentlich
für die
Funktion der Zündkerze ist,
dass eine gasdichte Verbindung zwischen dem Isolator 6 und
der den inneren Bereich des Isolators 6 ausfüllenden
elektrisch leitfähigen
Keramik der Mittelelektrode 7 bzw. des Innenleiters der
Zündkerze 1 vorliegt,
wobei die gasdichte Verbindung durch Aufschrumpfen des Isolators
während
eines Sinterprozesses oder während
eines gemeinsamen Sinterprozesses des Isolators 6 und der
im Inneren des Isolators 6 angeordneten elektrisch leitfähigen Keramik herstellbar
ist.Essential for the function of the spark plug is that a gas-tight connection between the insulator 6 and the inner area of the insulator 6 filling electrically conductive ceramic of the center electrode 7 or the inner conductor of the spark plug 1 wherein the gas-tight connection by shrinking the insulator during a sintering process or during a common sintering process of the insulator 6 and inside the insulator 6 arranged electrically conductive ceramic can be produced.
Der
Anteil des MoSi2-Gehaltes im Bereich der
Mittelelektrode 7, im Bereich des Innenleiters und im Bereich
des Anschlussbolzens 5 wird sowohl zur Einstellung der
elektrischen Eigenschaften als auch zum Einstellen des thermischen
Ausdehnungsverhaltens der elektrisch leitenden Keramik derart variiert,
dass die thermische Ausdehnung der Keramik an die physikalischen
Eigenschaften des Isolator 6 angepasst ist.The proportion of MoSi 2 content in the region of the center electrode 7 , in the area of the inner conductor and in the area of the connecting bolt 5 is varied both for adjusting the electrical properties as well as for adjusting the thermal expansion behavior of the electrically conductive ceramic such that the thermal expansion of the ceramic to the physical properties of the insulator 6 is adjusted.
Selbstverständlich liegt
es im Ermessen des Fachmannes, die Masseelektrode 8 der
Zündkerze 1 gemäß 1 oder
der Zündkerze 1 gemäß 2 ebenfalls
im funkenaktiven Bereich aus einem 70 Gew.-% bis 80 Gew.-% MoSi2, vorzugsweise mindestens 90 Gew.-% MoSi2, aufweisenden Elektrodenmaterial herzustellen,
wobei das Elektrodenmaterial im funkenaktiven Bereich der Masseelektrode
zur Erhöhung
einer Funkenerosionsbeständigkeit
wenigstens eines der Elemente aus der Gruppe Pt, Ir, Rh, Pd und/oder
einer Legierung aus wenigstens zwei dieser Elemente mit Anteilen
zwischen 20 Gew.-% bis 30 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 10 Gew.-%
aufweisen kann.Of course, it is up to the expert, the ground electrode 8th the spark plug 1 according to 1 or the spark plug 1 according to 2 also in the spark-active region from a 70 wt .-% to 80 wt .-% MoSi 2 , preferably at least 90 wt .-% MoSi 2 , having electrode material, wherein the electrode material in the spark-active region of the ground electrode to increase a spark erosion resistance of at least one of the elements from the group Pt, Ir, Rh, Pd and / or an alloy of at least two of these elements with proportions between 20 wt .-% to 30 wt .-%, preferably up to 10 wt .-% may have.
Zusätzlich kann
die Masseelektrode 8 der Zündkerze 1 gemäß 1 oder
gemäß 2 in
der Funkenstrecke nahen Bereichen aus einem wenigstens 60 Gew.-%
MoSi2 aufweisenden Elektrodenmaterial hergestellt
sein, das bis zu 40 Gew.-% mindestens eines Elementes aus der Gruppe
Al2O3, AlN oder
Si3N4 mit enthält, um die
Masseelektrode mit einem für
die Funktionsweise der Zündkerze
erforderlichen elektrischen Widerstand darstellen zu können.In addition, the ground electrode 8th the spark plug 1 according to 1 or according to 2 Be in the spark gap near areas made of at least 60 wt .-% MoSi 2 having electrode material which contains up to 40 wt .-% of at least one element from the group Al 2 O 3 , AlN or Si 3 N 4 , to the To be able to represent ground electrode with a required for the functioning of the spark plug electrical resistance.
Alternativ
hierzu oder zusätzlich
kann die Masseelektrode in dem funkenaktiven Bereich auch mit einem
mit dem Elektrodengrundkörper
fest verbundenen und aus Edelmetall, vorzugsweise Platin, hergestellten
Bereich ausgeführt
sein, wobei der Elektrodengrundkörper der
Masseelektrode aus einem Elektrodenmaterial mit einer der vorgenannten Zusammensetzungen
hergestellt sein kann.alternative
for this or in addition
can the ground electrode in the spark-active area with a
with the electrode main body
firmly bonded and made of precious metal, preferably platinum
Area executed
be, wherein the electrode body of the
Ground electrode made of an electrode material with one of the aforementioned compositions
can be made.
Zudem
kann es bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Zündkerze
gemäß 1 oder
gemäß 2 auch
vorgesehen sein, dass die Masseelektrode als Nickelbasiselektrode
ausgeführt
ist, die zumindest bereichsweise, vorzugsweise zumindest in einem
der Funkenstrecke nahen Bereich, mit einem Elektrodenmaterial beschichtet
ist, welches eine der vorbeschriebenen Zusammensetzungen aufweist.In addition, in an advantageous embodiment of the spark plug according to 1 or according to 2 Also be provided that the ground electrode is designed as a nickel-based electrode, which is at least partially, preferably at least in a near the spark gap area, coated with an electrode material having one of the above-described compositions.