DE102005047174A1 - Zündkerze mit einer Mittelelektrode - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Zündkerze (1) mit einer Mittelelektrode (7) und einer zur Generierung eines Zündfunkens damit zusammenwirkenden Masseelektrode (8) beschrieben. Die Mittelelektrode (7) ist über einen elektrisch leitenden Bereich (9) mit einem Anschlussbolzen (5) elektrisch verbunden. Der Anschlussbolzen (5), der elektrisch leitende Bereich (9) und die Mittelelektrode (7) sind wenigstens bereichsweise innerhalb eines teilweise von einem Gehäuse (2) umgebenen Isolators (6) angeordnet. Erfindungsgemäß ist die Mittelelektrode (7) und/oder die Masseelektrode (8) zumindest in einem der Funkenstrecke nahen Elektrodenbereich aus einem wenigstens 60 Gew.-% MoSi2 aufweisenden Elektrodenmaterial hergestellt (Figur 1).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Zündkerze mit einer Mittelelektrode und einer zur Generierung eines Zündfunkens damit zusammenwirkenden Masseelektrode gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
  • 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.
  • 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 hervorrufen. 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.
  • Der bei der Zündung des Funkens entstehende Lichtbogen verursacht an der Elektrode einen funkenerosiven Verschleiß, wobei neben dem reinen Oxidationsangriff das Wegspritzen geschmolzener Metalltröpfchen von der Elektrode als Verschleißmechanismus angesehen wird, da ein Bereich der Elektrode unter dem Ionenbeschuss des Lichtbogens aufgeschmolzen wird, an dem gleichzeitig eine Kraft wirkt, der einer Rückstoßkraft entgegenwirkt, die von der Oberfläche der Elektrode in Richtung des Elektrodenabstands weggerichtet ist. Eine Oberflächenspannungskraft des geschmolzenen Werkstoffes der Elektrode wirkt dieser Rückstoßkraft entgegen. Ist die Rückstoßkraft größer als die Oberflächenspannungskraft, werden kleine geschmolzene Tröpfchen aus dem aufgeschmolzenen Bereich der Elektrode emittiert.
  • Aus der DE 196 31 985 A1 ist eine Elektrode mit einer verschleißfesten Beschichtung bekannt, die mittels eines thermischen Beschichtungsverfahrens auf einem Grundkörper der Elektrode aufgebracht ist. Es wird vorgeschlagen, den Beschichtungswerkstoff in Pulverform einer energiereichen Wärmequelle zuzuführen und aufzuschmelzen. Die schmelzflüssigen Partikel des Beschichtungswerkstoffes werden in Richtung eines Substrats, d. h. dem Grundkörper der Elektrode, beschleunigt und treffen mit meist hoher Geschwindigkeit auf, um eine Schicht zu bilden. Derartig thermisch gespritzte Schichten zeichnen sich durch Schichtdicken im Bereich von 100 μm bis zu einigen Millimetern aus, wobei der Bindungsmechanismus entweder auf mechanischer Verklammerung, Adhäsion, Diffusion, chemischer Bindung oder elektrostatischen Kräften beruht.
  • Nachteilig dabei ist jedoch, dass die Herstellung der zur Verschleißerhöhung aufzubringenden Verschleißschicht einen hohen apparativen Aufwand erfordert und bei einer Beschädigung der Verschleißschicht die Grundkörper der Elektroden den hohen korrosiven sowie funkenerosiven Belastungen im Betrieb ungeschützt ausgeliefert sind.
  • Aus der DE 100 15 642 A1 ist eine Zündkerze für eine Brennkraftmaschine bekannt, deren Elektrode mit einem hochabbrandbeständigen Bereich, der einen Teil der der Funkenstrecke zugewandten Stirnfläche der Elektrode bildet, ausgeführt ist. Der hochabbrandbeständige Bereich besteht aus einer Legierung, die mindestens die Legierungsbestandteile Iridium und Nickel aufweist, und ist mit der Grundelektrode verschweißt.
  • Diese bekannte Zündkerze für eine Brennkraftmaschine weist jedoch den Nachteil auf, dass ihre Elektrode zwischen der Grundelektrode und dem daran angeschweißten hochabbrandbeständigen Bereich kein homogenes Werkstoffgefüge aufweist, wodurch eine Wärmeleitfähigkeit der Elektrode beeinträchtigt ist, was in bestimmten Betriebsbereichen zu unerwünscht hohen Temperaturbelastungen der Elektrode und damit zu einer Herabsetzung der Lebensdauer der Zündkerze führt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zündkerze mit einer Mittelelektrode und einer zur Generierung eines Zündfunkens damit zusammenwirkende Masseelektrode zur Verfügung zu stellen, die einfach und kostengünstig herzustellen ist und eine hohe Lebensdauer aufweist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Zündkerze mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Zündkerze ist mit einer Mittelelektrode und einer zur Generierung eines Zündfunkens damit zusammenwirkenden Masseelektrode ausgebildet, wobei die Mittelelektrode über einen elektrisch leitenden Bereich mit einem Anschlussbolzen elektrisch verbunden ist. Der Anschlussbolzen, der elektrisch leitende Bereich und die Mittelelektrode sind wenigstens bereichsweise innerhalb eines teilweise von einem Gehäuse umgebenden Isolators angeordnet.
  • Erfindungsgemäß ist die Mittelelektrode und/oder die Masseelektrode zumindest in einem der Funkenstrecke nahen Mittelelektrodenbereich bzw. Masseelektrodenbereich aus einem wenigstens 60 Gew.-% MoSi2 aufweisenden Elektrodenmaterial hergestellt.
  • Damit steht ein kostengünstiges Elektrodenmaterial zur Verfügung, welches auch oberhalb von 900°C den generell an Zündkerzenelektroden hinsichtlich im Betrieb einer Zündkerze auftretenden Oxidation, Korrosion sowie Funkenerosion gestellten Anforderungen in derartigem Umfang genügt, dass eine Zündkerze eine ausreichend lange Lebensdauer aufweist.
  • MoSi2 wird in der Praxis als Heizleiterbasismaterial für Ofenapparate verwendet, bei welchen Betriebstemperaturen bis über 1600°C auftreten und findet zudem bei keramischen Glühstiftkerzen bei Dieselbrennkraftmaschinen Verwendung.
  • Aufgrund einer sehr guten Oxidationsbeständigkeit, die auf der Bildung einer dünnen, fest haftenden Quarzglasschicht oberhalb von 900°C beruht, eignet sich MoSi2 auch als Elektrodenbasismaterial im Bereich der Mittelelektrode und/oder der Masseelektrode einer Zündkerze, wobei der Einsatz von MoSi2 als Elektrodenbasismaterial für Zündkerzen von fremdgezündeten Verbrennungsmotoren eine ausreichende Zündkerzenlebensdauer gewährleistet und auch eine kostengünstige Herstellung von Zündkerzen ermöglicht.
  • Vorteile der Erfindung
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
  • Zeichnung
  • In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Zündkerze schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgeführten Zündkerze im Halblängsschnitt; und
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Zündkerze nach der Erfindung in einer 1 entsprechenden Darstellung.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Bezug nehmend auf 1 ist eine Teilschnittansicht einer in 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.
  • Die Zündkerze 1 besteht vorliegend aus Metall, Keramik und Glas. Diese Werkstoffe 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, das Gehäuse 2, eine Mittelelektrode 7 sowie eine Masseelektrode 8, wobei ein in dem Isolator 6 angeordneter und elektrisch leitender Bereich 9, der vorliegend aus einer an sich bekannten Glasschmelze besteht, die Mittelelektrode 7 mit dem Anschlussbolzen 5 verbindet.
  • Der Anschlussbolzen 5 besteht aus Stahl und ist im Isolator 6 in der leitfähigen Glasschmelze 9 gasdicht eingeschmolzen. Des Weiteren wird am Anschlussbolzen 5 an dem aus dem Isolator 6 herausragenden Ende ein Anschlussstecker bzw. ein Kerzenstecker der Zündleitung angebracht.
  • Der Isolator 6 besteht aus einer Spezialkeramik und hat die Aufgabe, die Mittelelektrode 7 und den Anschlussbolzen 5 vom Gehäuse 2 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.
  • Die Forderungen nach guter Wärmeleitfähigkeit bei hohem elektrischen Isoliervermögen stehen im starken 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.
  • 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 gleitfähig 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.
  • 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.
  • Die Masseelektrode 8 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 in die elektrisch leitfähige Glasschmelze 9 eingesetzt ist.
  • Des Weiteren überragt die Mittelelektrode 7 den Isolator 6 mit ihrem der Masseelektrode 8 zugewandten Ende axial um eine vordefinierte 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 7 ist bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Zündkerze 1 im funkenaktiven Bereich aus einem elektrisch leitenden, keramischen Material hergestellt, welches vollständig aus MoSi2 besteht.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Elemente Al2O3, AlN oder Si3N4 stellen sogenannte Füllstoffe für das eine hochoxidationsbeständige und elektrisch leitfähige Keramik darstellende MoSi2 dar, die zur Einstellung des für die Funktion der Zündkerze 1 erforderlichen Widerstands der Mittelelektrode 7 vorgesehen werden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Wiederum hierzu alternativ ist die Mittelelektrode 7 bei einer weiteren in der Zeichnung nicht dargestellten Ausgestaltung der Zündkerze 1 gemäß 1 im funkenaktiven Bereich mit einem in ein wenigstens 60 Gew.-% MoSi2 aufweisendes Elektrodenbasismaterial der Mittelelektrode eingesetzten Edelmetallstift ausgeführt, der vorzugsweise aus reinem Platin besteht, wobei der Stift mit Längen in einem Bereich von 1 bis 3 mm und mit Durchmessern im Bereich von 0,3 bis 3 mm ausgebildet ist.
  • In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Zündkerze 1 dargestellt, dessen Mit telelektrode 7 in der Funkenstrecke nahen Elektrodenbereichen sowie in seinem funkenaktiven Bereich jeweils in einer den vorbeschriebenen Ausführungsformen entsprechenden Art und Weise ausgebildet ist.
  • Die Zündkerze 1 unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Zündkerze im Wesentlichen im Bereich zwischen der Mittelelektrode 7 und dem Anschlussbolzen 5, da der elektrisch leitende Bereich 9 der Zündkerze 1 bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Zündkerze 1 ebenfalls wie die Mittelelektrode 7 aus einem elektrisch leitenden, keramischen Material hergestellt ist.
  • Der elektrisch leitende Bereich 9 der Zündkerze 1 gemäß 2 besteht aus einem keramischen Verbund aus MoSi2 und wenigstens einem Element aus der Gruppe Al2O3, AlN, SiC und/oder Si3N4. Dabei wird der Bereich zwischen dem Anschlussbolzen 5 und dem funkenaktiven Abschnitt der Mittelelektrode 7 wahlweise mit einem stufenförmig ausgebildeten 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.
  • Dabei bildet die Mittelelektrode 7 mit ihrem innerhalb des Isolators 6 angeordneten Bereich zusammen mit dem elektrisch leitenden Bereich 9 einen nachfolgend 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 verbindenden 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 und des Anschlussbolzen überführt wird.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Zusätzlich kann die Masseelektrode 8 der Zündkerze 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (12)

  1. Zündkerze (1) mit einer Mittelelektrode (7) und einer zur Generierung eines Zündfunkens damit zusammenwirkenden Masseelektrode (8), wobei die Mittelelektrode (7) über einen elektrisch leitenden Bereich (9) mit einem Anschlussbolzen (5) elektrisch verbunden ist, und wobei der Anschlussbolzen (5), der elektrisch leitende Bereich (9) und die Mittelelektrode (7) wenigstens bereichsweise innerhalb eines teilweise von einem Gehäuse (2) umgebenen Isolators (6) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelelektrode (7) und/oder die Masseelektrode (8) zumindest in einem der Funkenstrecke nahen Elektrodenbereich aus einem wenigstens 60 Gew.-% MoSi2 aufweisenden Elektrodenmaterial hergestellt ist.
  2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenmaterial der Mittelelektrode (7) und/oder der Masseelektrode (8) wenigstens 90 Gew.-% MoSi2 aufweist.
  3. Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenmaterial der Mittelelektrode (7) und/oder der Masseelektrode (8) im Bereich der Funkenstrecke aus MoSi2 und wenigstens einem Element aus der Gruppe Pt, Ir, Rh, Pd und/oder einer Legierung aus wenigstens zwei dieser Elemente gebildet ist.
  4. Zündkerze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Elektrodenmaterials an Pt, Ir, Rh, Pd und/oder einer Legierung aus wenigstens zwei dieser Elemente 20 Gew.-% bis 40 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 10 Gew.-%, entspricht.
  5. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenmaterial in einem der Funkenstrecke nahen Elektrodenbereich Y2O3 und/oder SiC aufweist.
  6. Zündkerze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Elektrodenmaterials an Y2O3 und/oder SiC bis zu 20 Gew.-% entspricht.
  7. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelelektrode (7) und/oder die Masseelektrode (8) im Bereich der Funkenstrecke mit einem aus reinem Platin hergestellten Abschnitt ausgeführt ist.
  8. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelelektrode (7) und/oder die Masseelektrode (8) als Ni-Basiselektrode ausgeführt ist, die zumindest bereichsweise, vorzugsweise zumindest in einem der Funkenstrecke nahen Bereich, mit dem Elektrodenmaterial beschichtet ist.
  9. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelelektrode (7) und/oder die Masseelektrode (8) vollständig aus dem Elektrodenmaterial hergestellt ist.
  10. Zündkerze nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenmaterial der Mittelelektrode (7) ausgehend von der Funkenstrecke in Richtung des Isolators (6) mit einem derartigen Konzentrationsprofil ausgebildet ist, dass ein Widerstand der Mittelelektrode (7) abnimmt.
  11. Zündkerze nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenmaterial der Mittelelektrode (7) ausgehend von der Funkenstrecke in Richtung des Isolators (6) mit einem derartigen Konzentrationsprofil ausgebildet ist, dass eine Funkenerosionsbeständigkeit mit zunehmendem Abstand von der Funkenstrecke abnimmt.
  12. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitende Bereich (9) aus MoSi2 und wenigstens einem Element aus der Gruppe Al2O3, AlN oder Si3N4 gebildet ist, wobei der Anteil bis zu 40 Gew.-% beträgt.
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