DE102006000027A1

DE102006000027A1 - Zündkerze für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102006000027A1
Application number: DE102006000027A
Authority: DE
Inventors: Keiji Kariya Kanao; Ken Kariya Hanashi; Kenka Kariya Tsubota
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2026-01-26
Also published as: DE102006000027B4; US20120289115A1; US20060163992A1; JP2006210039A; JP4539344B2; US8523624B2; US8258686B2

Abstract

Eine Zündkerze hat eine rohrförmige Metallfassung, einen Isolator, eine zylindrische Mittelelektrode und eine Masseelektrode. Die Masseelektrode hat einen geniegten Abschnitt, einen geraden Abschnitt und eine Biegung zwischen dem geneigten Abschnitt und dem geraden Abschnitt. Der geneigte Abschnitt erstreckt sich schräg mit Bezug auf die Axialrichtung der Mittelelektrode von einem Basisende der Masseelektrode, das an einem Ende der Metallfassung angebracht ist, zu der Biegung, die der Mittelelektrode in der Radialrichtung der Mittelelektrode näher als das Basisende ist. Der gerade Abschnitt erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu der Axialrichtung der Mittelelektrode von der Biegung zu einem vorderen Ende der Masseelektrode. Der gerade Abschnitt hat eine innenseitige Fläche, die der Seitenfläche eines Endabschnitts der Mittelelektrode über einen Zündspalt in der Radialrichtung der Mittelelektrode zugewandt ist.

Description

Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-18013, die am 26. Januar 2005 eingereicht wurde, und deren Inhalt hiermit unter Bezugnahme in diese Anmeldung eingegliedert ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Zündkerzen zum Gebrauch in Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen und Kraft-Wärme-Kopplungs-Systemen.
Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf eine Zündkerze für eine Brennkraftmaschine, die in der Lage ist, einen Ionenstrom innerhalb einer Brennkammer der Kraftmaschine zuverlässig zu induzieren und zu erfassen, und auf ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Zündkerze.
12 zeigt eine bestehende Zündkerze 9 zum Gebrauch in einer Brennkraftmaschine, beispielsweise einem Kraftfahrzeug. Wie in der Fig. gezeigt ist, weist die Zündkerze 9 einen Isolator 92, eine zylindrische Mittelelektrode 93, eine rohrförmige Metallfassung 94 und ein Paar Masseelektroden 95 auf.
Die Mittelelektrode 93 ist im Isolator 92 gesichert und hat einen vorstehenden Abschnitt 932, der von einem Ende 921 des Isolators 92 vorsteht. Der Isolator 92 ist so in der Metallfassung 94 gehalten, dass dessen Ende 921 von einem Ende 941 der Metallfassung 94 vorsteht. Jede Masseelektrode 95 hat ein Basisende 952, das beispielsweise mittels Schweißen mit dem Ende 941 der Metallfassung 94 verbunden ist, und sie hat ein vorderes Ende 951, das der Seitenfläche eines Endabschnitt 931 des vorstehenden Abschnitts 932 der Mittelelektrode 93 über einen Zündspalt 91 in der Radialrichtung der Mittelelektrode 93 zugewandt ist.

Eine solche Zündkerze 9 wird im Allgemeinen zum Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs innerhalb einer Brennkammer der Brennkraftmaschine verwendet. Zusätzlich kann die Zündkerze 9 dazu verwendet werden, einen Ionenstrom innerhalb der Brennkammer der Kraftmaschine mit dem Zweck zu induzieren und zu erfassen, die Ausgabe zu erhöhen und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit der Kraftmaschine zu verbessern, wie dies in den Japanischen Erstpatentveröffentlichungen Nr. 2000-34969 und 2004-22450 offenbart ist.

Insbesondere während der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs innerhalb der Brennkammer der Kraftmaschine werden in Folge der Ionisierung des Luft-Kraftstoff-Gemischs positive und negative Ionen erzeugt. Die positiven und negativen Ionen werden durch die entsprechenden Elektroden der Zündkerze 9 absorbiert, wodurch der Ionenstrom induziert wird, der zwischen der Mittelelektrode 93 und den Masseelektroden 95 strömt. Durch Erfassen des Ionenstroms ist es möglich, den Verbrennungsdruck, das Auftreten einer Fehlzündung und weitere Parameter und Ereignisse, die sich auf die Verbrennung beziehen, zu bestimmen.

Jedoch wird beim Laufen der Kraftmaschine die Oberfläche des vorstehenden Abschnitts 932 der Mittelelektrode 93 allmählich durch Verbrennungsrückstände, etwa Kohlenstoff, verschmutzt, wodurch die „wirksame Fläche" der Oberfläche verringert wird. Die wirksame Fläche der Oberfläche bezeichnet dabei eine Fläche der Oberfläche, die nicht mit den Verbrennungsrückständen verschmutzt ist und somit Ionen zum Induzieren des Ionenstroms absorbieren kann.

Um der wirksamen Fläche der Oberfläche des vorstehenden Abschnitts 932 der Mittelelektrode 93 zu ermöglichen, dass sie ausreichend groß ist, offenbart die Japanische Erstpatentveröffentlichung Nr. 2004-22450 eine Zündkerze, bei der der Endflächenbereich des vorderen Endes 951 einer jeden Masseelektrode 95 so spezifiziert ist, dass er in einem vorgegebenen Bereich liegt, um so durch Zündfunkenentladung die Verbrennungsrückstände, die sich an der Oberfläche des vorstehenden Abschnitts 932 abgelagert haben, wirkungsvoll abzubrennen.

Jedoch ist es mit einer solchen Zündkerze schwierig, die Verbrennungsrückstände in einem weitem Bereich zufriedenstellend wirksam abzubrennen und daher ist es immer noch schwierig, den Ionenstrom innerhalb der Brennkammer der Kraftmaschine zuverlässig zu induzieren und zu erfassen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend erwähnten Probleme, die die existierenden Zündkerzen begleiten, zu überwinden.

Ferner ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Zündkerze für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, die in der Lage ist, die Verbrennungsrückstände, die sich an einer Mittelelektrode der Zündkerze abgelagert haben, wirksam abzubrennen, sowie deren Herstellungsverfahren bereitzustellen.

Es ist ferner ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Zündkerze für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die in der Lage ist, einen Ionenstrom innerhalb einer Brennkammer der Kraftmaschine zuverlässig zu induzieren und zu erfassen, sowie ein Herstellungsverfahren dazu zu schaffen.

Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Zündkerze vorgesehen, die eine rohrförmige Metallfassung, einen Isolator, eine zylindrische Mittelelektrode und zumindest eine Masseelektrode aufweist.

Der Isolator ist so in der Metallfassung gehalten, dass dessen eines Ende von einem Ende der Metallfassung vorsteht.

Die Mittelelektrode ist in dem Isolator gesichert und hat einen vorstehenden Abschnitt, der von dem Ende des Isolators vorsteht.

Die Masseelektrode hat einen geneigten Abschnitt, einen geraden Abschnitt und eine Biegung zwischen dem geneigten und dem geraden Abschnitt. Der geneigte Abschnitt erstreckt sich mit Bezug auf die axiale Richtung der Mittelelektrode schräg von einem Basisende der Masseelektrode, das mit dem Ende der Metallfassung verbunden ist, zu der Biegung, die sich in der Radialrichtung der Mittelelektrode näher an der Mittelelektrode befindet als das Basisende. Der gerade Abschnitt erstreckt sich von der Biegung zu einem vorderen Ende der Masseelektrode im Wesentlichen parallel zu der Axialrichtung der Mittelelektrode. Der gerade Abschnitt hat eine innenseitige Fläche, die der Seitenfläche eines Endabschnitts des vorstehenden Abschnitts der Mittelelektrode über einen Zündspalt in der Radialrichtung der Mittelelektrode zugewandt ist.

Bevorzugter Weise hat die Zündkerze ferner ein Edelmetallbauteil, das eine Länge hat, wobei ein Basisende mit der innenseitigen Fläche des geraden Abschnitts der Masseelektrode verbunden ist, und ein vorderes Ende der Seitenfläche des Endabschnitts des vorstehenden Abschnitts der Mittelelektrode über den Zündspalt in der Radialrichtung der Mittelelektrode zugewandt ist. Ferner hat in der Zündkerze der Endabschnitt des vorstehenden Abschnitts der Mittelelektrode eine senkrecht zu der Axialrichtung der Mittelelektrode verlaufende Querschnittsfläche, die in einem Bereich von 0,79 bis 4,9 mm² liegt; der vorstehende Abschnitt der Mittelelektrode hat eine Oberfläche, die in einem Bereich von 10 bis 30 mm² liegt; das Edelmetallbauteil hat eine zu der Längsrichtung des Edelmetallbauteils senkrecht verlaufende Querschnittsfläche, die in einem Bereich von 0,12 bis 1,13 mm² liegt, und es hat eine Vorstehlänge, die einen Abstand von der innenseitigen Fläche des geraden Abschnitts der Masseelektrode zu dem vorderen Ende des Edelmetallbauteils in der Radialrichtung der Mittelelektrode wiedergibt, die in einem Bereich von 0,3 bis 1,5 mm liegt.

Ferner hat der Endabschnitt des vorstehenden Abschnitts der Mittelelektrode in der Zündkerze bevorzugter Weise an dessen Seitenfläche einen Edelmetallabschnitt, der dem Edelmetallbauteil über den Zündspalt in der Radialrichtung der Mittelelektrode zugewandt ist.

Sowohl das Edelmetallbauteil als auch der Edelmetallabschnitt der Mittelelektrode können aus einer Pt-basierten Legierung hergestellt sein, die Pt mit einem Anteil von nicht weniger als 50 Gewichtsprozent und zumindest einen Zusatz aufweist, der aus Ir, Rh, Ni, W, Pd, Ru, Re, Al, Al₂O₃, Y und Y₂O₃ ausgewählt ist. Andererseits können sie auch aus einer Ir-basierten Legierung gefertigt sein, die Ir mit einem Anteil von nicht weniger als 50 Gewichtsprozent und zumindest einen Zusatz aufweist, der aus Pt, Rh, Ni, W, Pd, Ru, Re, Al, Al₂O₃, Y und Y₂O₃ ausgewählt ist.

Außerdem ist in der Zündkerze bevorzugter Weise die folgende Abmessungsbeziehung definiert: 0 ≤ (W – d) ≤ 1,5 mm,wobei W die Breite der innenseitigen Fläche des geraden Abschnitts der Masseelektrode ist, die senkrecht zu der Axialrichtung der Mittelelektrode verläuft, und d der Durchmesser des Edelmetallbauteils ist, wenn dieser zylindrisch ist.

Ferner ist das Edelmetallbauteil bevorzugter Weise durch Laserschweißen an der innenseitigen Fläche des geraden Abschnitts der Masseelektrode befestigt, so dass zwischen dem Edelmetallbauteil und einer innenseitigen Fläche des geraden Abschnitts der Masseelektrode eine Schweißnaht entlang des gesamten Umfangs des Edelmetallbauteils ausgebildet ist.

Bevorzugter Weise hat in der Zündkerze die innenseitige Fläche des geraden Abschnitts der Masseelektrode eine Länge in der Axialrichtung der Mittelelektrode, die in einem Bereich von 1,8 bis 3,0 mm liegt.

Bevorzugter Weise ist in der Zündkerze das Verhältnis aus g/G größer als oder gleich wie 1,3, wobei g der minimale Abstand zwischen der Masseelektrode und dem Isolator ist und G die Größe des Zündspalts ist, der den minimalen Abstand zwischen der Mittelelektrode und dem Edelmetallbauteil wiedergibt.

Bevorzugter Weise hat die Zündkerze eine Vielzahl von Masseelektroden.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Herstellungsverfahren einer Zündkerze für eine Brennkraftmaschine vorgesehen, welches die folgenden Schritte aufweist:
Vorbereiten einer rohrförmigen Metallfassung, einer Baugruppe aus einem Isolator und einer zylindrischen Mittelelektrode und zumindest einem Masseelektrodenausgangsmaterial, wobei die Mittelelektrode in dem Isolator gesichert ist und einen vorstehenden Abschnitt hat, der von einem Ende des Isolators vorsteht,
wobei das Masseelektrodenausgangsmaterial stangenförmig ist und ein erstes und ein zweites Ende hat, die in der Längsrichtung des Masseelektrodenausgangsmaterial einander entgegengesetzt sind;
Verbinden des ersten Endes des Masseelektrodenausgangsmaterials mit einem Ende der Metallfassung, so dass die Längsrichtung des Masseelektrodenausgangsmaterials im Wesentlichen parallel zu der Axialrichtung der Metallfassung verläuft;
Biegen des Masseelektrodenausgangsmaterials, um dessen zweites Ende in der Radialrichtung der Metallhülse nach außen zu bewegen, wodurch eine Biegung zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Massenelektrodenausgangsmaterials ausgebildet wird;
Verbinden eines Edelmetallbauteils mittels Laserschweißen mit der innenseitigen Fläche eines Abschnitts des Masseelektrodenausgangsmaterials zwischen der Biegung und dem zweiten Ende;
Einpassen der Baugruppe aus dem Isolator und der Mittelelektrode in die Metallfassung, so dass das Ende des Isolators von dem Ende der Metallfassung vorsteht und die Axialrichtung der Metallfassung im Wesentlichen mit der Axialrichtung der Mittelelektrode übereinstimmt;
Biegen des Masseelektrodenausgangsmaterials an dessen erstem Ende, um dessen Abschnitt zwischen der Biegung und dem zweiten Ende im Wesentlichen parallel zu der Axialrichtung der Mittelelektrode und in der Radialrichtung der Mittelelektrode näher an die Mittelelektrode als das erste Ende zu bringen, wodurch eine Masseelektrode ausgebildet wird, wobei die Masseelektrode einen geneigten Abschnitt, einen geraden Abschnitt und eine Biegung zwischen dem geneigten und dem geraden Abschnitt hat, die der Biegung des Masseelektrodenausgangsmaterials entspricht, wobei sich der geneigte Abschnitt von einem Basisende der Masseelektrode, das dem ersten Ende des Masseelektrodenausgangsmaterials entspricht, schräg mit Bezug auf die Axialrichtung der Mittelelektrode zu der Biegung erstreckt, wobei sich der gerade Abschnitt von der Biegung zu einem vorderen Ende der Masseelektrode, das dem zweiten Ende des Masseelektrodenausgangsmaterials entspricht, im Wesentlichen parallel zu der Axialrichtung der Mittelelektrode erstreckt, wobei der gerade Abschnitt eine innenseitige Fläche hat, an der das Edelmetallbauteil befestigt ist, das der Seitenfläche des vorstehenden Abschnitts der Mittelelektrode über einen Zündspalt in der Radialrichtung der Mittelelektrode zugewandt ist.

Bevorzugter Weise werden bei dem Verfahren eine Vielzahl von Masseelektroden aus einer Vielzahl von Masseelektrodenausgangsmaterialien ausgebildet.

Bevorzugter Weise wird bei dem Verfahren die Laserschweißung zum Verbinden bzw. zum Befestigen des Edelmetallbauteils an der innenseitigen Fläche des Abschnitts des Masseelektrodenausgangsmaterials durch Bestrahlen eines Laserstrahls durchgeführt, wobei ein Bestrahlungswinkel mit Bezug auf die innenseitige Fläche des Abschnitts des Masseelektrodenausgangsmaterials in einem Bereich von 20 bis 55° liegt.

Folglich werden durch Vorsehen der vorgenannten Zündkerze und das Herstellungsverfahren die Aufgaben der vorliegenden Erfindung gelöst.

Die vorliegende Erfindung wird aus der im weiteren Verlauf gegebenen ausführlichen Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung vollständiger verstanden, die jedoch nicht dazu heran gezogen werden sollten, die Erfindung auf die bestimmten Ausführungsbeispiele zu beschränken, sondern die lediglich zum Zwecke der Erläuterung und des Verständnisses dienen.

In den beiliegenden Zeichnungen ist:
1 eine Teilschnittansicht, die die Gesamtstruktur einer Zündkerze gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
2 eine vergrößerte Teilschnittansicht, die einen Endabschnitt der Zündkerze von 1 zeigt;
3 eine vergrößerte Teilschnittansicht, die Abmessungsparameter der Zündkerze von 1 veranschaulicht;
4 eine Querschnittsansicht, die eine Breite einer Masseelektrode und den Durchmesser des Edelmetallbauteils in der Zündkerze von 1 veranschaulicht;
5 eine grafische Wiedergabe, die die Beziehung zwischen der Vorstehlänge der Masseelektroden und der Zündfähigkeit der Zündkerze von 1 zeigt;
6 eine grafische Wiedergabe, die die Beziehung zwischen der effektiven bzw. wirksamen Fläche einer Mittelelektrode der Zündkerze von 1 und einer Fahrleistung bzw. Laufleistung zeigt;
7 eine grafische Wiedergabe, die die Beziehung zwischen einem Abmessungsparameter g/G und der Auftrethäufigkeit von Seitenzündungen in der Zündkerze von 1 zeigt;
8A bis 8D schematische Ansichten, die ein Verfahren gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Herstellen der Zündkerze von 1 veranschaulichen;
9 eine schematische Ansicht, die einen Bestrahlungswinkel eines Laserstrahls beim Herstellen der Zündkerze von 1 veranschaulicht;
10 eine schematische Ansicht, die die Bestrahlung eines Laserstrahls beim Herstellen der Zündkerze von 1 veranschaulicht;
11A bis 11D schematische Ansichten, die ein Verfahren zum Herstellen der Zündkerze von 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht; und
12 eine vergrößerte Teilschnittansicht, die einen Endabschnitt einer Zündkerze gemäß Stand der Technik zeigt; Im Weiteren Verlauf werden unter Bezugnahme auf 1 bis 11 bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Es ist anzumerken, dass zum Zwecke der Klarheit und des Verständnisses gleiche Komponenten, die die gleichen Funktionen in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen der Erfindung haben, dort wo es möglich ist, in jeder der Figuren mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind;
[Erstes Ausführungsbeispiel]
1 zeigt den Gesamtaufbau einer Zündkerze 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Zündkerze 1 ist zum Gebrauch in einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs oder eines Kraft- Wärme-Kopplungs-Systems entworfen. Insbesondere ist die Zündkerze 1 dazu entworfen, zwei unterschiedliche Funktionen in der Kraftmaschine durchzuführen. Eine Funktion ist das Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs innerhalb der Brennkammer der Kraftmaschine und die andere Funktion ist das Induzieren und Erfassen eines Ionenstroms innerhalb der Brennkammer der Kraftmaschine.
Wie in 1 gezeigt ist, hat die Zündkerze 1 einen Isolator 2, eine zylindrische Mittelelektrode 3, eine rohrförmige Metallfassung 4 und ein Paar Masseelektroden 5.
Unter Bezugnahme auf 2 hat die rohrförmige Metallfassung 4 einen Außengewindeabschnitt 41 an ihrem Außenumfang, durch den die Zündkerze 1 in der Brennkammer der Kraftmaschine 1 installiert wird. Die Metallfassung 4 ist aus einem leitfähigen Metallmaterial, etwa Niederkohlenstoffstahl bzw. Schmiedeeisen gefertigt.
Der Isolator 2 ist so in der Metallfassung 4 gehalten, dass sein Ende 21 von einem Ende 42 der Metallfassung 4 vorsteht. Der Isolator 2 ist beispielsweise aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) gefertigt.
Die zylindrische Mittelelektrode 3 ist so in dem Isolator 2 gesichert, dass sie von der Metallfassung 4 elektrisch isoliert ist. Die Mittelelektrode 3 hat einen vorstehenden Abschnitt 32, der von dem Ende 21 des Isolators 2 vorsteht. Die Mittelelektrode 3 kann aus einem höchstwärmeleitfähigen Metallmaterial, etwa Cu, als das Kernmaterial und einem höchstwärmebeständigen, korrosionsbeständigen Metall, etwa einer Ni (Nickel)-basierten Legierung als Hüllmaterial (Claddingmaterial) gefertigt sein.
Die beiden Masseelektroden 5 sind an der gleichen Durchmesserlinie der Metallfassung 4 angeordnet, wobei die Mittelelektrode 3 dazwischen angeordnet ist.
Jede Masseelektrode 5 hat einen geneigten Abschnitt 52, einen geraden Abschnitt 54 und eine Biegung 53 zwischen dem geneigten Abschnitt 52 und dem geraden Abschnitt 54. Der geneigte Abschnitt 52 erstreckt sich mit Bezug auf die Axialrichtung der Mittelelektrode 3 von einem Basisende 51 der Masseelektrode 5, das mit dem Ende 42 der Metallhülse 4 beispielsweise mittels Widerstandsschweißen befestigt ist, schräg zu der Biegung 53, die in der Radialrichtung der Mittelelektrode 3 näher an der Mittelelektrode 3 als an dem Basisende 51 positioniert ist. Der gerade Abschnitt 54 erstreckt sich von der Biegung 53 zu einem vorderen Ende 56 der Masseelektrode 5 im Wesentlichen parallel zu der Axialrichtung der Mittelelektrode 3. Der gerade Abschnitt 54 hat eine innenseitige Fläche 541, die der Seitenfläche 34 eines Endabschnitts 31 der Mittelelektrode 3 in der Radialrichtung der Mittelelektrode 3 zugewandt ist. Jede Masseelektrode 5 ist beispielsweise aus einer Ni-basierten Legierung gefertigt.
Ferner ist in der Zündkerze 1 ein zylindrisches Edelmetallbauteil 55 an der innenseitigen Oberfläche 541 des geraden Abschnitts 54 einer jeden Masseelektrode 5 vorgesehen. Insbesondere hat das Edelmetallbauteil 55 ein Basisende 55a, das mit der innenseitigen Fläche 541 des geraden Abschnitts 54 der Masseelektrode 5 verbunden ist, und hat ein vorderes Ende 55b, das der Seitenfläche 34 des Endabschnitts 31 der Mittelelektrode 3 über einen Zündspalt 11 in der Radialrichtung der Mittelelektrode 3 zugewandt ist.
Um in den folgenden Ausführungsbeispielen der Erfindung ausführlich beschrieben zu sein, ist das Edelmetallbauteil 55 an der innenseitigen Fläche 541 des geraden Abschnitts 54 der Masseelektroden 5 mittels Laserschweißen befestigt, so dass eine Schweißnaht 55c (wie in 9 und 10 gezeigt ist) zwischen dem Edelmetallbauteil 55 und der innenseitigen Fläche 541 des geraden Abschnitts 54 der Masseelektrode 5 über den gesamten Umfang des Edelmetallbauteils 55 ausgebildet ist.
Ferner hat in der Zündkerze 1 die Mittelelektrode 3 ein Paar Edelmetallabschnitte 33, die beispielsweise mittels Sickung an der Seitenfläche 34 des Endabschnitts 31 der Mittelelektrode 3 ausgebildet sind und die den zugehörigen innenseitigen Flächen 541 der geraden Abschnitte 54 der Masseelektroden 5 zugewandt sind.
Es ist anzumerken, dass an Stelle des Vorsehens solcher Edelmetallabschnitte 33 der gesamte Endabschnitt 31 der Mittelelektrode 3 aus einem Edelmetall oder dessen Legierung gefertigt werden kann.
Bevorzugter Weise sind die Edelmetallbauteile 55 und die Edelmetallabschnitte 33 der Mittelelektrode 3 aus einer Pt-basierten Legierung gefertigt, die Pt mit einem Anteil von nicht weniger als 50 Gewichtsprozent und zumindest einen Zusatz enthält, der aus Ir, Rh, Ni, W, Pd, Ru, Re, Al, Al₂O₃, Y und Y₂O₃ ausgewählt ist . Andererseits könnten sie auch aus einer Ir-basierten Legierung gefertigt sein, die Ir mit einem Anteil von nicht weniger als 50 Gewichtsprozent und zumindest einen Zusatz aufweist, der aus Pt, Rh, Ni, W, Pd, Ru, Re, Al, Al₂O₃, Y und Y₂O₃ ausgewählt ist.
Durch die Verwendung solcher Materialien ist es möglich, eine Abnutzung der Edelmetallbauteile 55 und der Mittelelektrode 3 zu unterdrücken, wodurch eine Langlebigkeit der Zündkerze 1 sichergestellt wird.
Nachdem nun die Gesamtstruktur der Zündkerze 1 beschrieben wurde, werden nachstehend Abmessungsparameter, die für die Leistung der Zündkerze 1 kritisch sind, im weiteren Verlauf unter Bezugnahme auf 3 und 4 definiert und spezifiziert.
In der Zündkerze 1 liegt eine Querschnittsfläche S31 des Endabschnitts 31 der Mittelelektrode 3, die senkrecht zu der Axialrichtung der Mittelelektrode 3 verläuft, in dem Bereich von 0,79 bis 4,9 mm².
Die Oberfläche S32 des vorstehenden Abschnitts 32 der Mittelelektrode 3 liegt in dem Bereich von 10 bis 30 mm².
Die Querschnittsfläche S55 eines jeden Edelmetallbauteils 55, die senkrecht zu der Längsrichtung des Edelmetallbauteils 55 verläuft, liegt in dem Bereich von 0,12 bis 1,13 mm².
Eine Vorstehlänge t eines jeden Edelmetallbauteils 55, die in der Radialrichtung der Mittelelektrode 3 als der Abstand von der innenseitigen Fläche 541 des geraden Abschnitts 54 der zugehörigen Masseelektrode 5 zu dem vorderen Ende 55b des Edelmetallbauteils 55 definiert ist, liegt in dem Bereich von 0,3 bis 1,5 mm.
Eine Länge A der innenseitigen Fläche 541 des geraden Abschnitts 54 einer jeden Masseelektrode 5 in der Axialrichtung der Mittelelektrode 3 liegt in dem Bereich von 1,8 bis 3,0 mm.
Das Verhältnis aus g/G ist größer als oder gleich wie 1,3, wobei g der minimale Abstand zwischen den Masseelektrode 5 und dem Isolator 2 ist und G die Größe der Zündspalten 11 ist, die den minimalen Abstand zwischen dem Edelmetallbauteil 55 und der Mittelelektrode 3 wiedergeben.
Die Breite W der innenseitigen Oberflächen 541 der geraden Abschnitte 54 der Masseelektroden 5, die senkrecht zu der Axialrichtung der Mittelelektrode 3 verläuft, und der Durchmesser d der Edelmetallbauteile 55 haben die nachstehende Beziehung: 0 ≤ (W – d) ≤ 1,5 mm.
Die vorstehend beschrieben Zündkerze 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die nachstehenden Vorteile.
In der Zündkerze 1 hat jede Masseelektrode 5 den geneigten Abschnitt 52, den geraden Abschnitt 54 und die Biegung zwischen dem geneigten Abschnitt 52 und dem geraden Abschnitt 54. Der gerade Abschnitt 54 hat die innenseitige Fläche 541, die der Seitenfläche 34 des Endabschnitts 31 der Mittelelektrode 3 in der Radialrichtung der Mittelelektrode 3 zugewandt ist.
Mit einer solchen Konfiguration wird der Raum zwischen dem vorstehenden Abschnitt 32 der Mittelelektrode 3 und den Masseelektroden 5 klein, so dass Zündfunken in einem weiten Bereich zwischen dem vorstehenden Abschnitt 32 der Mittelelektrode 3 und dem Masseelektrode 5 entladen werden können.
Folglich ist es dann, wenn die Oberfläche des vorstehenden Abschnitts 32 der Mittelelektrode 3 mit Verbrennungsrückständen verschmutzt ist, möglich, die Verbrennungsrückstände in einem weiten Bereich zufriedenstellend abzubrennen, wodurch eine ausreichend große wirksame Fläche der Oberfläche sichergestellt ist, die die in der Brennkammer der Kraftmaschine erzeugen Ionen absorbieren kann. Als ein Ergebnis wird es möglich, dass die Zündkerze 1 den Ionenstrom in der Brennkammer der Kraftmaschine zuverlässig induziert und erfasst, wie es vorstehend beschrieben ist.
Ferner ist in der Zündkerze 1 die Querschnittsfläche S31 des Endabschnitts 31 der Mittelelektrode 3 als in dem Bereich von 0,79 bis 4,9 mm² liegend spezifiziert, die Oberfläche S32 des Vorsprungabschnitts 32 der Mittelelektrode 3 ist als in dem Bereich von 10 bis 30 mm² liegend spezifiziert, die Querschnittsfläche S55 der Edelmetallbauteile 55 ist als in dem Bereich von 0,12 bis 1,13 mm² liegend spezifiziert und die Vorstehlänge t der Edelmetallbauteile 55 ist als in dem Bereich von 0,3 bis 1,5 mm² liegend spezifiziert.
Mit diesen Spezifikationen ist es möglich, eine verbesserte Fähigkeit der Zündkerze 1 zum zuverlässigen Induzieren und Erfassen des Ionenstroms in der Brennkammer der Kraftmaschine ebenso wie eine verbesserte Zündfähigkeit (d.h., die Fähigkeit zum Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Brennkammer der Kraftmaschine) der Zündkerze 1 sicherzustellen.
Genauer gesagt wird es durch Spezifizieren der Querschnittsfläche S31 des Endabschnitts 31 der Mittelelektrode 3 und der Oberfläche S32 des vorstehenden Abschnitts 32 der Mittelelektrode 3 auf die vorgenannten Bereiche möglich, eine ausreichend große wirksame Fläche des vorstehenden Abschnitts 32 selbst dann sicher zustellen, wenn die Oberfläche teilweise mit Verbrennungsrückständen nach Funkenentladungen verschmutzt verbleibt. Gleichzeitig wird es zudem möglich, zu verhindern, dass die Wärmekapazität der Mittelelektrode 3 zu groß wird, wodurch eine hohe Zündfähigkeit der Zündkerze 1 sichergestellt wird.
Wenn die Querschnittsfläche S31 des Endabschnitts 31 der Mittelelektrode 3 kleiner als 0,79 mm² ist, kann es schwierig werden, eine verbesserte Fähigkeit der Zündkerze 1 zum zuverlässigen Induzieren und Erfassen des Ionenstroms in der Brennkammer der Kraftmaschine sicherzustellen. Wenn im Gegensatz dazu die Querschnittsfläche S31 über 4,9 mm² liegt, kann es schwierig sein, eine verbesserte Zündfähigkeit der Zündkerze 1 sicherzustellen.
Wenn die Oberfläche S32 des vorstehenden Abschnitts 32 der Mittelelektode 3 kleiner als 10 mm² ist, kann es schwierig sein, eine verbesserte Fähigkeit der Zündkerze 1 zum zuverlässigen Induzieren und Erfassen des Ionenstroms in der Brennkammer der Kraftmaschine 1 sicherzustellen. Wenn im Gegensatz dazu die Oberfläche S32 größer als 30 mm² ist, kann es schwierig sein, eine verbesserte Zündfähigkeit der Zündkerze 1 sicherzustellen.
Durch Spezifizieren der Querschnittsfläche S55 und der Vorstehlänge t des Edelmetallbauteils 55 auf die vorgenannten Bereiche wird es möglich, einen verbesserten Wärmewiderstand und eine verbesserte Abnutzungswiderstandsfähigkeit der Edelmetallbauteile 55 sicherzustellen. Gleichzeitig wird es zudem möglich, zu verhindern, dass die Wärmekapazität des Edelmetallbauteils 55 zu groß wird, wodurch eine hohe Zündfähigkeit der Zündkerze 1 sichergestellt wird.
Wenn die Querschnittsfläche S55 des Edelmetallbauteils 55 kleiner als 0,12 mm² ist, kann es schwierig sein, eine verbesserte Wärmewiderstandsfähigkeit und Abnutzungswiderstandsfähigkeit der Edelmetallbauteile 55 sicherzustellen. Wenn im Gegensatz dazu die Querschnittsfläche S55 größer als 1,13 mm² ist, kann es schwierig sein, eine hohe Zündfähigkeit der Zündkerze 1 sicherzustellen.
Wenn die Vorstehlänge t des Edelmetallbauteils 55 kleiner als 0,3 mm ist, kann es schwierig sein, eine hohe Zündfähigkeit der Zündkerze 1 sicherzustellen. Wenn im Gegensatz dazu die Vorstehlänge t größer als 1,5 mm² ist, kann es schwierig sein, eine verbesserte Wärmewiderstands- und Abnutzungswiderstandsfähigkeit des Edelmetallbauteils 55 sicherzustellen.
In der Zündkerze 1 ist die Länge A der innenseitigen Flächen 541 der geraden Abschnitte 54 der Masseelektroden 5 in der Axialrichtung der Mittelelektrode als in dem Bereich von 1,8 bis 3,0 mm liegend spezifiziert.
Mit einer solchen Spezifikation ist es möglich, die Oberfläche des vorstehenden Abschnitts 32 der Mittelelektrode 3 in einem zufriedenstellend weiten Bereich zu reinigen, wodurch eine zufriedenstellend große wirksame Fläche der Oberfläche sichergestellt wird. Als ein Ergebnis wird es möglich, die Fähigkeit der Zündkerze 1 zum zuverlässigen Induzieren und Erfassen des Ionenstroms in der Brennkammer der Kraftmaschine 1 zu verbessern.
Wenn die Länge A kleiner als 1,8 mm ist, kann es schwierig sein, die Oberfläche des vorstehenden Abschnitts 32 der Mittelelektrode 3 in einem zufriedenstellend weiten Bereich zu reinigen. Als ein Ergebnis würde es schwierig werden, zu verhindern, dass die effektive Fläche der Oberfläche mit dem Laufen der Kraftmaschine abnimmt. Wenn im Gegensatz dazu die Länge A größer als 3,0 mm ist, können an Stelle von "normalen Zündfunken" „Seitenzündfunken" auftreten, so dass die induzierte Verbrennung instabil werden würde und somit keine zufriedenstellende Anzahl von Ionen erzeugen würde, die zum Induzieren des Ionenstroms erforderlich sind.
Im weiteren Verlauf bezeichnen Seitenzündfunken solche Zündfunken, die sich von der Mittelelektrode 3 entlang des Endes 21 des Isolators 2 bewegen und auf die geneigten Abschnitte 52 der Masseelektroden 5 überspringen. Im Vergleich dazu sind als normale Zündfunken solche Zündfunken bezeichnet, die über die Zündspalten 11 entladen werden.
In der Zündkerze 1 ist das Verhältnis aus g/G so spezifiziert, dass es gleich oder größer als 1,3 ist.
Insbesondere ist es in der Zündkerze 1 einfacher, die Masseelektroden 5 zu nahe an den Isolator 2 zu machen, als dies in der existierenden in 12 gezeigten Zündkerze 9 der Fall ist. Jedoch wird es durch Spezifizieren des Verhältnisses g/G wie vorstehend möglich, das Auftreten von Seitenzündfunken effektiv zu unterdrücken, wodurch die Verbrennungseffizienz in der Brennkammer der Kraftmaschine sichergestellt wird.
In der Zündkerze 1 sind die Breite W der innenseitigen Flächen 541 der geraden Abschnitte 54 der Masseelektroden und der Durchmesser d der Edelmetallbauteile 5 so spezifiziert, dass sie die Beziehung von 0 ≤ (W – d) ≤ 1,5 mm haben.
Durch Spezifizieren einer solchen Beziehung kann beim Laserschweißen der Edelmetallbauteile 5 an die zugehörigen innenseitigen Flächen 541 ein Laserstrahl einfach und zuverlässig auf deren Verbindungsabschnitte bestrahlt werden, wodurch eine hohe Schweißqualität sichergestellt wird.
Wenn (W – d) > 1,5 mm, kann es schwierig sein, den Laserstrahl mit einem geeigneten Bestrahlungswinkel auf die Verbindungsabschnitte über deren gesamten Umfang zu bestrahlen. Wenn im Gegensatz dazu (W – d) < 0 ist, würden die Edelmetallbauteile 5 von den entsprechenden innenseitigen Flächen 541 überstehen. In beiden Fällen wäre es schwierig, eine hohe Schweißqualität sicherzustellen.
In der Zündkerze 1 ist die Schweißnaht 55c zwischen jedem Edelmetallbauteil 5 und der innenseitigen Fläche 541 des geraden Abschnitts 54 der zugehörigen Masseelektrode 5 über den gesamten Umfang des Edelmetallbauteils 5 ausgebildet.
Folglich ist die Schweißfestigkeit zwischen dem Edelmetallbauteil 5 und der zugehörigen innenseitigen Fläche 541 sichergestellt.
In der Zündkerze 1 ist mehr als eine Masseelektrode 5 vorgesehen. Mit der erhöhten Anzahl von Masseelektrode 5 wird es möglich, die Oberfläche des vorstehenden Abschnitts der Mittelelektrode 3 noch zuverlässiger zu reinigen, wodurch die Fähigkeit der Zündkerze 1 zum Induzieren und Erfassen des Ionenstroms in der Brennkammer der Kraftmaschine verbessert wird.
Die vorstehend beschriebenen Vorteile der Zündkerze 1 wurden durch die nachstehend beschriebenen Versuche bestätigt.
Versuch 1
Dieser Versuch wurde durchgeführt, um die Wirkung der Vorstehlänge t des Edelmetallbauteils 55 auf die Zündfähigkeit der Zündkerze 1 zu bestimmen.
In dem Versuch wurden vier unterschiedliche Bauweisen A, B, C und D von Probenzündkerzen verwendet und für jede der vier Arten wurden zwei unterschiedliche Vorstehlängen t von 0,3 mm und 0,8 mm verwendet.
Genauer gesagt betrug in den Probezündkerzen der Bauweise A der Durchmesser der Mittelelektrode 2,5 mm, die Querschnittsfläche S31 des Endabschnitts 31 der Mittelelektrode 3 betrug 4,9 mm², die Oberfläche S32 des vorstehenden Abschnitts 32 der Mittelelektrode 3 betrug 30 mm², der Durchmesser d des Edelmetallbauteils 55 betrug 1,2 mm und die Querschnittsfläche S55 des Edelmetallbauteils 55 betrug 1,13 mm².
In den Probezündkerzen der Bauweise B betrug der Durchmesser der Mittelelektrode 3 2,5 mm, die Querschnittsfläche S31 des Endabschnitts 31 der Mittelelektrode 3 betrug 4,9 mm², die Oberfläche S32 des vorstehenden Abschnitts 32 der Mittelelektrode 3 betrug 30 mm², der Durchmesser d des Edelmetallbauteils 55 betrug 0,4 mm und die Querschnittsfläche S55 der Edelmetallbauteils 55 betrug 0,12 mm².
In den Probezündkerzen der Bauweise C betrug der Durchmesser der Mittelelektrode 3 2,0 mm, die Querschnittsfläche S31 des Endabschnitts 31 der Mittelelektrode 3 betrug 3,1 mm², die Oberfläche S32 des vorstehenden Abschnitts 32 der Mittelelektrode 3 betrug 21 mm², der Durchmesser d des Edelmetallbauteils 55 betrug 1,2 mm und die Querschnittsfläche S55 des Edelmetallbauteils 55 betrug 1,13 mm².
In den Probenzündkerzen der Bauweise D betrug der Durchmesser der Mittelelektrode 3 2,0 mm, die Querschnittsfläche S31 des Endabschnitts 31 der Mittelelektrode 3 betrug 3,1 mm², die Oberfläche S32 des vorstehenden Abschnitts 32 der Mittelelektrode 3 betrug 21 mm², der Durchmesser d des Edelmetallbauteils 55 betrug 0,4 mm und die Querschnittsfläche S55 des Edelmetallbauteils 55 betrug 0,12 mm².
Alle Probezündkerzen wurden im Leerlaufzustand unter Verwendung einer Brennkraftmaschine getestet, die einen Hub von 1,8 L und vier Reihenzylinder aufweist. Die Zündfähigkeit der Probezündkerzen wurden als Ausdruck eines mageren Grenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgewertet.
5 zeigt die Testergebnisse, wobei der Ausdruck von "O" die Ergebnisse mit den Probezündkerzen der Bauweise A anzeigen, die Ausdrucke von "♢" die Ergebnisse mit den Probezündkerzen der Bauweise B anzeigen, die Ausdrucke von
die Ergebnisse mit den Proben Zündkerzen der Bauweise C anzeigen und die Ausdrucke von "♦" die Ergebnisse mit den Probezündkerzen der Bauweise D anzeigen.
Aus 5 ist ersichtlich dass dann, wenn die Vorstehlänge t des Edelmetallbauteils 55 größer als oder gleich wie 0,3 mm war, das magere Grenz-Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als oder gleich wie 17,4 für alle Proben Zündkerzenbauarten war.
Mit anderen Worten ist durch Spezifizieren der Vorstehlänge t der Edelmetallbauteile 55 auf nicht weniger als 0,3 mm eine hohe Zündfähigkeit der Zündkerze 1 sichergestellt.
Versuch 2
Dieser Versuch wurde durchgeführt, um die Änderung der wirksamen Fläche der Oberfläche des vorstehenden Abschnitts 32 der Mittelelektrode 3 mit Bezug auf die Fahrleistung bzw. Laufleistung zu untersuchen.
Vier unterschiedliche Bauarten A, B, C und D von Probezündkerzen wurden in dem Versuch verwendet. Genauer gesagt wurden die Probezündkerzen der Bauarten A bis C gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt, wobei in jeder dieser Zündkerzen die Querschnittsfläche S31 des Endabschnitts 31 der Mittelelektrode 3 3,1 mm² betrug, die Oberfläche S32 des vorstehenden Abschnitts 32 der Mittelelektrode 3 25 mm² betrug, die Querschnittsfläche S55 des Edelmetallbauteils 55 0,38 mm² betrug, und die Vorstehlänge t des Edelmetallbauteils 55 0,8 mm betrug. Die Länge A der innenseitigen Oberflächen 541 der geraden Abschnitte 54 der Masseelektroden 5 betrug für die Probezündkerzen der Bauweisen A 1,3 mm, für die der Bauweise B1 1,8 mm, und für die der Bauweise C 2,3 mm. Andererseits war die Bauweise D jene der in 12 gezeigten bereits existierenden (Zündkerze).
Alle Probezündkerzen wurden unter Verwendung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs getestet, die einen Hub von 2 L und sechs Zylindern in Reihenanordnung aufwies.
6 zeigt die Testergebnisse, wobei die Ausdrucke von "♢" die Ergebnisse mit der Probenzündkerze der Bauweise A anzeigt, die Ausdrucke von
die Ergebnisse mit der Probenzündkerze der Bauweise W anzeigt, die Ausdrucke von "O" die Ergebnisse mit der Probenzündkerze der Bauweise C anzeigt und die Ausdrucke von "Δ" die Ergebnisse mit der Probenzündkerze der Bauweise D anzeigen.
Aus 6 ist ersichtlich, dass mit einer Zunahme der Laufleistung die effektive Fläche der Oberfläche des vorstehenden Abschnitts 32 der Mittelelektrode 3 in den Probezündkerzen der Bauweise A bis C viel langsamer als in der Probezündkerze der Bauweise D abnimmt. Insbesondere nimmt in dem Fall der Bauweisen B und C die effektive Fläche der Oberfläche lediglich in einer frühen Stufe der Fahrleistung ab und wird danach nahezu konstant beibehalten.
Mit anderen Worten wird durch Spezifizieren der Länge A der innenseitigen Flächen 541 der geraden Abschnitte 54 der Masselelektroden 5 auf nicht weniger als 1,8 mm eine zufriedenstellend große wirksame Fläche der Oberfläche in der Zündkerze 1 sichergestellt, wodurch eine verbesserte Fähigkeit der Zündkerze 1 zum Induzieren und Erfassen des Ionenstroms sichergestellt wird.
Versuch 3
Dieser Versuch wurde durchgeführt, um die Wirkung des Verhältnisses g/G auf die Auftrittsrate von Seitenzündfunken in der Zündkerze 1 zu bestimmen.
In dem Versuch wurden fünf unterschiedliche Probezündkerzen verwendet, bei denen die Verhältnisse von g/G jeweils 1,0, 1,1, 1,2, 1,3 und 1,8 betrugen.
Alle Probezündkerzen wurden unter Verwendung einer Brennkraftmaschine unter Leerlaufbedingung getestet, die einen Hub von 1,8 L und vier Zylinder in Reihenbauweise aufwies.
Während dem Test wurde auf Grundlage der Wellenform der entladenen Zündfunken eine Bestimmung darüber getätigt, ob ein entladener Zündfunke ein normaler oder ein Seitenzündfunke ist. Ferner wurde die Auftrittsrate der Seitenzündfunken für eine Probenzündkerze als das Verhältnis der Anzahl der Auftritte der Seitenzündfunken zu der Gesamtzahl der Auftritte von normalen und Seitenzündfunken in dieser Probenzündkerze bestimmt.
7 zeigt die Testergebnisse, wobei die horizontale Achse das Verhältnis g/G wiedergibt, wobei die Vertikalachse die Auftrittsrate der Seitenzündfunken wiedergibt.
In 7 ist ersichtlich, dass die Auftrittsrate der Seitenfunken mit einer Zunahme des Verhältnisses von g/G abnimmt und dass das Auftreten von Seitenfunken bei dem Verhältnis von g/G größer als oder gleich wie 1,3 vollständig unterdrückt war.
Mit anderen Worten können durch Spezifizieren des Verhältnisses von g/G größer als oder gleich wie 1,3 mm Seitenzündfunken daran gehindert werden, in der Zündkerze 1 aufzutreten.
[Zweites Ausführungsbeispiel]
Dieses Ausführungsbeispiel veranschaulicht ein Herstellungsverfahren der in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschriebenen Zündkerze 1.
Gemäß dem Verfahren wird zunächst eine Metallfassung 4 und ein Paar Masseelektrodenausgangsmaterialien 50 zum Bilden der Masseelektroden 5 vorbereitet.
Jedes Masseelektrodenausgangsmaterial 50 ist stangenförmig und hat ein erstes Ende 50a und ein zweites Ende 50b, die in der Längsrichtung des Masseelektrodenausgangsmaterials 50 zueinander entgegengesetzt sind.
Zweitens wird, wie in 8A gezeigt ist, das erste Ende 50A eines jeden Masseelektrodenausgangsmaterials 50 beispielsweise durch Widerstandsschweißen mit dem Ende 42 mit der Metallfassung 4 verbunden.
Drittens wird, wie in 8B gezeigt ist, jedes Masseelektrodenausgangsmaterial 50 so gebogen, dass das zweite Ende 50b in der Radialrichtung der Metallfassung 4 nach außen bewegt wird, wodurch die Biegung 53 zwischen dem ersten Ende 50a und dem zweiten Ende 50b ausgebildet wird.
Viertens wird, wie in 8C gezeigt ist, das Edelmetallbauteil 55 durch Laserschweißen an der innenseitigen Fläche 541 eines Abschnitts 50c eines jeden Masseelektrodenausgangsmaterials 50 zwischen der Biegung 53 und dem zweiten Ende 50b angebracht.
Fünftens wird eine Baugruppe aus dem Isolator 2 und der Mittelelektrode 3 vorbereitet und in die Metallfassung 4 gepasst.
Sechstens wird jedes Masseelektrodenausgangsmaterial 50 an dem ersten Ende 50a gebogen, um dem Abschnitt 50c parallel zu der Axialrichtung der Mittelelektrode 3 und in der Radialrichtung der Mittelelektrode 3 näher an die Mittelelektrode 3 als das erste Ende 50a kommen zu lassen, wodurch die Masseelektrode 5 ausgebildet wird.
Als ein Ergebnis wird schließlich die Zündkerze 1 gemäß dem vorangehenden Ausführungsbeispiel erhalten, wie in 8D gezeigt ist.
Es ist anzumerken, dass in dem vorangehenden Verfahren der fünfte Schritt des Einpassens der Baugruppe aus dem Isolator 2 und der Mittelelektrode 3 in die Metallfassung 4 nach dem sechsten Schritt des Ausbilden der Masseelektroden 5 angeordnet sein kann. Zusätzlich können die Edelmetallbauteile 5 temporär beispielsweise durch Widerstandsschweißen vor dem vierten Schritt des Laserschweißens an dem jeweiligen Masseelektrodenausgangsmaterial 50 angebracht werden.
In dem vierten Schritt des vorgenannten Verfahrens wird unter Bezugnahme auf 9 ein Laserstrahl L mit einem Bestrahlungswinkel θ mit Bezug auf die innenseitige Fläche 541 des Masseelektrodenausgangsmaterials 50 in dem Bereich von 20 bis 55° bestrahlt.
Unter Bezugnahme auf 10 wird der Laserstrahl R auf die Verbindungsabschnitte des Edelmetallbauteils 55 mit dem Masseelektrodenausgangsmaterials 50 über den gesamten Umfang des Edelmetallbauteils 55 bestrahlt.
In diesem Fall existiert jedoch eine Totzone Z, in der die Metallfassung 4 das Ausstrahlen des Laserstrahls L senkrecht mit Bezug auf den Umfang des Edelmetallbauteils 45 auf den Schweißpunkt P hindert, der der Metallhülse 4 am nächsten ist. Daher wird an dem Schweißpunkt P der Laserstrahl L mit Bezug auf den Umfang des Edelmetallbauteils 55 schräg ausgestrahlt.
Das vorstehend beschriebene Verfahren zum Herstellen der Zündkerze 1 hat die nachstehenden Vorteile.
Gemäß dem Verfahren ist der vierte Schritt des Laserschweißens nach dem dritten Schritt des Biegens des Masseelektrodenausgangsmaterials 50 und vor dem fünften Schritt des Einpassens der Baugruppe aus dem Isolators 2 und der Mittelelelektrode 3 in die Metallfassung 4 angeordnet.
Mit einer solchen Anordnung wird das Laserschweißen eines jeden Edelmetallbauteils 55 an ein entsprechendes Masseelektrodenausgangsmaterial 50 nicht durch die Metallfassung 4, die Mittelelektrode 3 den Isolator 2 und das andere Masseelektrodenausgangsmaterial 50 gehindert. Folglich wird es einfach, das Laserschweißen über den gesamten Umfang des Edelmetallbauteils 55 durchzuführen.
Ferner wird es gemäß diesem Verfahren einfach, die Größe G der Zündspalten 11 in Folge der Anordnung des sechsten Schritts des Ausbildens der Masseelektroden 5 nach dem vierten Schritt des Laserschweißens und dem fünften Schritt des Einpassens einzustellen.
Ferner ist gemäß dem Verfahren in dem vierten Schritt des Laserschweißens der Bestrahlungswinkel θ des Laserstrahls L mit Bezug auf die innenseitige Fläche 541 des Masseelektrodenausgangsmaterials 50 auf den Bereich von 20 bis 55° spezifiziert.
Mit einer solchen Spezifikation wird es möglich, den Laserstrahl L einfach und zuverlässig auf die Verbindungsabschnitte des Edelmetallbauteils 55 mit der innenseitigen Fläche 541 des Masseelektrodenausgangsmaterials 50 auszustrahlen, wodurch die Festigkeit der Laserschweißung verbessert wird.
Wenn der Ausstrahlwinkel θ des Laserstrahls L kleiner als 20° ist, kann es schwierig sein, zu verhindern, dass das Masseelektrodenausgangsmaterial 50 durch den Laserstrahl L beschädigt wird, und den Verbindungsabschnitt des Masseelektrodenausgangsmaterials 50 zufriedenstellend zu schmelzen. Wenn im Gegensatz dazu der Ausstrahlwinkel θ des Laserstrahls L größer als 55° ist, kann es schwierig sei, zu verhindern, dass das Edelmetallbauteil 55 durch den Laserstrahl L beschädigt wird, und den Verbindungsabschnitt des Edelmetallbauteils 55 zufriedenstellend zu schmelzen.
Der vorstehend erwähnte Bereich des Ausstrahlwinkels θ des Laserstrahls L wurde durch den nachstehend beschriebenen Versuch bestimmt.
Versuch 4
Dieser Versuch wurde durchgeführt, um die Wirkungen des Ausstrahlwinkels θ des Laserstrahls L und der Breite W der innenseitigen Flächen 541 der Masseelektroden 5 auf die Qualität des Laserschweißens zu bestimmen.
In dem Versuch wurde der Ausstrahlwinkel θ in dem Bereich von 10 bis 60° variiert und die Breite W wurde in dem Bereich von 1,4 bis 2,6 mm variiert, wie dies in der Tabelle 1 gezeigt ist. Außerdem betrug der Durchmesser d der Edelmetallbauteile 55 0,7 mm und der Abstand von dem Ende 42 der Metallfassung 4 zu den Mitten der Edelmetallbauteile 55 betrug 3,8 mm.
Tabelle 1
Zudem sind die Versuchsergebnisse in Tabelle 1 gezeigt, wobei die Ausdrucke von "O" gute Schweißungen anzeigen, die Ausdrucke von „Δ" etwas fehlerhafte Schweißungen anzeigen und die Ausdrucke von „X" fehlerhafte Schweißungen anzeigen. Die fehlerhaften Schweißungen beihalten beispielsweise das Auftreten einer Beschädigung des Edelmetallbauteils 55 oder der Masseelektrode 5 und das Ausstrahlen des Laserstrahls L auf lediglich eines der beiden zu fügenden Elemente.
Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass dann, wenn der Ausstrahlwinkel θ in dem Bereich von 20 bis 55° lag und die Breite W nicht größer als 2,2 mm war, die resultierende Schweißung gut war.
Jedoch war in dem Fall, dass der Ausstrahlwinkel θ gleich 60° war, die resultierende Schweißung in Folge des Auftretens einer Beschädigung des Edelmetallbauteils 55 oder der Bestrahlung durch den Laserstrahl L lediglich an der Masseelektrode 5 die fehlerhaft. Im Gegensatz dazu war in dem Fall, in dem der Ausstrahlwinkel θ 10° betrug, die resultierende Schweißung in Folge des Auftretens einer Beschädigung der Masseelektrode 5 oder durch Bestrahlung durch den Laserstrahl L lediglich an dem Edelmetallbauteil 55 fehlerhaft.
Die vorgenannten Fehlerhaftigkeiten beim Laserschweißen können als durch ungeeignete Werte von (W – d) verursacht betrachtet werden. Dementsprechend kann auf Grundlage einer solchen Überlegung ein geeigneter Bereich von (W – d) zum Erreichen einer guten Schweißung als nicht größer als 1,5 mm (d.h., 2,2 – 0,7) mm) betrachtet werden.
Folglich wurde es aus dem Versuch ersichtlich gemacht, dass gute Schweißungen durch Spezifizieren des Ausstrahlwinkels θ auf den Bereich von 20 bis 55° und der Differenz von (W – d) auf nicht größer als 1,5 mm eine gute Schweißung erzielt werden kann.
[Drittes Ausführungsbeispiel]
Auch wenn die Zündkerze 1 durch das Verfahren des vorliegenden Ausführungsbeispiels vorteilhaft hergestellt werden kann, kann sie auch durch andere Verfahren, etwa durch das nachstehend beschriebene Verfahren hergestellt werden.
Gemäß dem Verfahren von diesem Ausführungsbeispiel werden als erstes die Metallfassung 4 und ein paar Masseelektrodenausgangsmaterialien 50 zum Ausbilden der Masseelektroden 5 vorbereitet.
Jedes Masseelektrodenausgangsmaterial 50 ist stangenförmig und hat ein erstes Ende 50a und ein zweites Ende 50b, die in der Längsrichtung des Masseelektrodenausgangsmaterials 50 zueinander entgegengesetzt sind.
Zweitens wird, wie in 11A gezeigt ist, das erste Ende 50a eines jeden Masseelektrodenausgangsmaterials 50 beispielsweise durch Widerstandsschweißen an dem Ende 42 der Metallfassung 4 befestigt.
Drittens wird, wie in 11B gezeigt ist, das Edelmetallbauteil 55 durch Laserschweißen an der innenseitigen Fläche eines jeden Masseelektrodenausgangsmaterials 50 in der Nähe des zweiten Endes 50b angebracht.
Viertens wird, wie in 11C gezeigt ist, jedes Masseelektrodenausgangsmaterial 50 an dem ersten Ende 50a in der Radialrichtung der Metallfassung 4 einwärts gebogen, um den geneigten Abschnitt 52 zu bilden, und an der der Biegung 53 entsprechenden Stelle gebogen, um den geraden Abschnitt 54 zu bilden. Im Ergebnis werden die Masseelektroden 5 erhalten.
Fünftens wird eine Baugruppe aus dem Isolator 2 und der Mittelelektrode vorbereitet und in die Metallfassung 4 gepasst.
Als ein Ergebnis wird schließlich die Zündkerze 1 erhalten, wie sie in 11D gezeigt ist.
Das Verfahren des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat den Vorteil, dass es lediglich einen Biegeschritt aufweist, wodurch der Herstellungsprozess der Zündkerze 1 vereinfacht wird.
Während die vorgenannten besonderen Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, wird es für jene, die die Erfindung praktizieren und für den Fachmann ersichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen, Änderungen und Verbesserungen an der Erfindung durchgeführt werden können, ohne von dem Bereich des offenbarten Konzepts abzuweichen.
Solche Modifikationen, Änderungen und Verbesserungen, die im Können des Fachmanns liegen, sollen durch die beiliegenden Ansprüche abgedeckt sein.
Eine Zündkerze hat eine rohrförmige Metallfassung, einen Isolator, eine zylindrischen Mittelelektrode und eine Masseelektrode. Die Masseelektrode hat einen geneigten Abschnitt, einen geraden Abschnitt und eine Biegung zwischen dem geneigten Abschnitt und dem geraden Abschnitt. Der geneigte Abschnitt erstreckt sich schräg mit Bezug auf die Axialrichtung der Mittelelektrode von einem Basisende der Masseelektrode, das an einem Ende der Metallfassung angebracht ist, zu der Biegung, die der Mittelelektrode in der Radialrichtung der Mittelelektrode näher als das Basisende ist. Der gerade Abschnitt erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu der Axialrichtung der Mittelelektrode von der Biegung zu einem vorderen Ende der Masseelektrode. Der gerade Abschnitt hat eine innenseitige Fläche, die der Seitenfläche eines Endabschnitts der Mittelelektrode über einen Zündspalt in der Radialrichtung der Mittelelektrode zugewandt ist.

Claims

Zündkerze für eine Brennkraftmaschine mit: einer rohrförmigen Metallfassung; einem Isolator, der in der Metallhülse so gehalten ist, dass ein Ende davon von einem Ende der Metallhülse vorsteht; einer zylindrischen Mittelelektrode, die in dem Isolator gesichert ist, wobei die Mittelelektrode einen vorstehenden Abschnitt hat, der von dem Ende des Isolators vorsteht; und zumindest einer Masselelektrode, die einen geneigten Abschnitt, einen geraden Abschnitt und eine Biegung zwischen dem geneigten und dem geraden Abschnitt hat, wobei sich der geneigte Abschnitt von einem Basisende der Mittelelektrode, das an dem Ende der Metallfassung angebracht ist, mit Bezug auf eine Axialrichtung der Mittelelektrode schräg zu der Biegung erstreckt, die in einer Radialrichtung der Mittelelektrode näher zu der Mittelelektrode als das Basisende positioniert ist, wobei sich der gerade Abschnitt von der Biegung zu einem vorderen Ende der Masseelektrode im Wesentlichen parallel zu der Axialrichtung der Mittelelektrode erstreckt, wobei der gerade Abschnitt eine innenseitige Fläche hat, die einer Seitenfläche eines Endabschnitts des vorstehenden Abschnitts der Mittelelektrode über einen Zündspalt in der Radialrichtung der Mittelelektrode zugewandt ist.
Zündkerze gemäß Anspruch 1, ferner mit einem Edelmetallbauteil, das eine Länge hat, mit einem an der innenseitigen Fläche des geraden Abschnitts der Masseelektrode angebrachten Basisende und einem vorderen Ende, das der Seitenfläche des Endabschnitts des vorstehenden Abschnitts der Mittelelektrode über den Zündspalt in der Radialrichtung der Mittelelektrode zugewandt ist, wobei der Endabschnitt des vorstehenden Abschnitts der Mittelelektrode eine zu der Axialrichtung der Mittelelektrode senkrecht verlaufende Querschnittsfläche hat, die in einem Bereich von 0,79 bis 4,9 mm² liegt, wobei der vorstehende Abschnitt der Mittelelektrode eine Oberfläche hat, die in einem Bereich von 10 bis 30 mm² liegt, und wobei das Edelmetallbauteil eine senkrecht zu einer Längsrichtung des Edelmetallbauteils verlaufende Querschnittsfläche hat, die in einem Bereich von 0,12 bis 1,13 mm² liegt, und eine Vorstehlänge hat, die einen Abstand von der innenseitigen Fläche des geraden Abschnitts der Masseelektrode zu dem vorderen Ende des Edelmetallbauteils in der Radialrichtung der Mittelelektrode wiedergibt, der in einem Bereich von 0,3 bis 1,5 mm liegt.
Zündkerze gemäß Anspruch 1, wobei die innenseitige Oberfläche des geraden Abschnitts der Masseelektrode eine Länge in der Axialrichtung der Mittelelektrode hat, die in einem Bereich von 1,8 bis 3,0 mm liegt.
Zündkerze gemäß Anspruch 3, wobei ein Verhältnis von g/G größer als oder gleich wie 1,3 ist, wobei g ein minimaler Abstand zwischen der Masseelektrode und dem Isolator ist, und wobei G eine Größe des Zündspalts ist, die einen minimalen Abstand zwischen der Mittelelektrode und dem Edelmetallbauteil wiedergibt.
Zündkerze gemäß Anspruch 4, wobei in der Zündkerze eine Vielzahl von dem Masseelektroden beinhaltet ist.
Zündkerze gemäß Anspruch 2, wobei das Edelmetallbauteil aus einer Pt-basierten Legierung gefertigt ist, die Pt bei einem Anteil von nicht weniger als 50 Gewichtsprozent und zumindest einen Zusatz aufweist, der aus Ir, Rh, Ni, W, Pd, Ru, Re, Al, Al₂O₃, Y und Y₂O₃ ausgewählt ist.
Zündkerze gemäß Anspruch 2, wobei das Edelmetallbauteil aus einer Ir-basierten Legierung gefertigt ist, die Ir bei einem Anteil von nicht weniger als 50 Gewichtsprozent und zumindest einen Zusatz aufweist, der aus Pt, Rh, Ni, W, Pd, Ru, Re, Al, Al₂O₃, Y und Y₂O₃ ausgewählt ist.
Zündkerze gemäß Anspruch 2, wobei der Endabschnitt des vorstehenden Abschnitts der Mittelelektrode an seiner seitlichen Fläche einen Edelmetallabschnitt aufweist, der dem Edelmetallbauteil über den Zündspalt in der Radialrichtung der Mittelelektrode zugewandt ist.
Zündkerze gemäß Anspruch 8, wobei sowohl das Edelmetallbauteil als auch der Edelmetallabschnitt der Mittelelektrode aus einer Pt-basierten Legierung gefertigt ist, die Pt bei einem Anteil von nicht weniger als 50 Gewichtsprozent und zumindest einen Zusatz aufweist, der aus Ir, Rh, Ni, W, Pd, Ru, Re, Al, Al₂O₃, Y und Y₂O₃ ausgewählt ist.
Zündkerze gemäß Anspruch 2, wobei das Edelmetallbauteil als auch der Edelmetallabschnitt der Mittelelektrode aus einer Ir-basierten Legierung gefertigt ist, die Ir bei einem Anteil von nicht weniger als 50 Gewichtsprozent und zumindest einen Zusatz aufweist, der aus Pt, Rh, Ni, W, Pd, Ru, Re, Al, Al₂O₃, Y und Y₂O₃ ausgewählt ist.
Zündkerze gemäß Anspruch 1, wobei die innenseitige Fläche des geraden Abschnitts der Masseelektrode eine Länge in der Axialrichtung der Mittelelektrode hat, die in einem Bereich von 1,8 bis 3,0 mm liegt.
Zündkerze gemäß Anspruch 1, wobei ein Verhältnis von g/G größer als oder gleich wie 1,3 ist, wobei g ein minimaler Abstand zwischen der Masseelektrode und dem Isolator ist, und wobei G eine Größe des Zündspalts ist, der einen minimalen Abstand zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode wiedergibt.
Zündkerze gemäß Anspruch 1, ferner mit einem zylindrischen Edelmetallbauteil, das an der innenseitigen Fläche des geraden Abschnitts der Masseelektrode angebracht ist, wobei die nachstehende Abmessungsbeziehung definiert ist: 0 ≤ (W – d) ≤ 1,5 mmwobei W eine Breite der innenseitigen Fläche des geraden Abschnitts der Masseelektrode ist, die senkrecht zu der Axialrichtung der Mittelelektrode verläuft, und wobei d ein Durchmesser des Edelmetallbauteils ist.
Zündkerze gemäß Anspruch 13, wobei das Edelmetallbauteil durch Laserschweißung an der innenseitigen Fläche des geraden Abschnitts der Masseelektrode angebracht ist, so dass eine Schweißnaht zwischen dem Edelmetallbauteil und der innenseitigen Fläche des geraden Abschnitts der Masseelektrode über einen gesamten Umfang des Edelmetallbauteils ausgebildet ist.
Zündkerze gemäß Anspruch 13, wobei das Edelmetallbauteil aus einer Pt-basierten Legierung gefertigt ist, die Pt bei einem Anteil von nicht weniger als 50 Gewichtsprozent und zumindest einen Zusatz aufweist, der aus Ir, Rh, Ni, W, Pd, Ru, Re, Al, Al₂O₃, Y und Y₂O₃ ausgewählt ist.
Zündkerze gemäß Anspruch 13, wobei das Edelmetallbauteil aus einer Ir-basierten Legierung gefertigt ist, die Ir bei einem Anteil von nicht weniger als 50 Gewichtsprozent und zumindest einen Zusatz aufweist, der aus Pt, Rh, Ni, W, Pd, Ru, Re, Al, Al₂O₃, Y und Y₂O₃ ausgewählt ist.
Zündkerze gemäß Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von Masseelektroden in der Zündkerze enthalten sind.
Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze für eine Brennkraftmaschine mit folgenden Schritten- Vorbereiten einer rohrförmigen Metallfassung, einer Baugruppe aus einem Isolator und einer zylindrischen Mittelelektrode, und zumindest eines Masseelektrodenausgangsmaterials, wobei die Mittelelektrode in dem Isolator gesichert ist und einen vorstehenden Abschnitt hat, der von einem Ende des Isolators vorsteht, wobei das Masseelektrodenausgangsmaterial stangenförmig ist und ein erstes und ein zweites Ende hat, die in der Längsrichtung des Masseelektrodenausgangsmaterial einander entgegengesetzt sind; Verbinden des ersten Endes des Masseelektrodenausgangsmaterials mit einem Ende der Metallfassung, so dass die Längsrichtung des Masseelektrodenausgangsmaterials im Wesentlichen parallel zu der Axialrichtung der Metallfassung verläuft; Biegen des Masseelektrodenausgangsmaterials, um dessen zweites Ende in der Radialrichtung der Metallhülse nach außen zu bewegen, wodurch zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Massenelektrodenausgangsmaterials eine Biegung ausgebildet wird; Verbinden eines Edelmetallbauteils mittels Laserschweißen an der innenseitigen Fläche eines Abschnitts des Masseelektrodenausgangsmaterials zwischen der Biegung und dem zweiten Ende; Einpassen der Baugruppe aus dem Isolator und der Mittelelektrode in die Metallfassung, so dass das Ende des Isolators von dem Ende der Metallfassung vorsteht und die Axialrichtung der Metallfassung im Wesentlichen mit der Axialrichtung der Mittelelektrode übereinstimmt; und Biegen des Masseelektrodenausgangsmaterials an dessen ersten Ende, um dessen Abschnitt zwischen der Biegung und dem zweiten Ende im Wesentlichen parallel zu der Axialrichtung der Mittelelektrode und in der Radialrichtung der Mittelelektrode näher an die Mittelelektrode als das erste Ende zu bringen, wodurch eine Masseelektrode ausgebildet wird, wobei die Masseelektrode einen geneigten Abschnitt, einen geraden Abschnitt und eine Biegung zwischen dem geneigten und dem geraden Abschnitt hat, die der Biegung des Masseelektrodenausgangsmaterials entspricht, wobei sich der geneigte Abschnitt von einem Basisende der Masseelektrode, das dem ersten Ende des Masseelektrodenausgangsmaterials entspricht, schräg mit Bezug auf die Axialrichtung der Mittelelektrode zu der Biegung erstreckt, wobei sich der gerade Abschnitt von der Biegung zu einem vorderen Ende der Masseelektrode, das dem zweiten Ende des Masseelektrodenausgangsmaterials entspricht, im Wesentlichen parallel zu der Axialrichtung der Mittelelektrode erstreckt, wobei der gerade Abschnitt eine innenseitige Fläche hat, an der das Edelmetallbauteil befestigt ist, das einer Seitenfläche des vorstehenden Abschnitts der Mittelelektrode über einen Zündspalt in der Radialrichtung der Mittelelektrode zugewandt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei eine Vielzahl von Masseelektroden aus einer Vielzahl von Masseelektrodenausgangsmaterialien ausgebildet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei die Laserschweißung zum Befestigen des Edelmetallbauteils an der innenseitigen Fläche des Abschnitts des Masseelektrodenausgangsmaterials durch Bestrahlen eines Laserstrahls durchgeführt wird, wobei ein Bestrahlungswinkel mit Bezug auf die innenseitige Fläche des Abschnitts des Masseelektrodenausgangsmaterials in einem Bereich von 20 bis 55° liegt.
Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze für eine Brennkraftmaschine mit folgenden Schritten: Vorbereiten einer rohrförmigen Metallfassung, einer Baugruppe aus einem Isolator und einer zylindrischen Mittelelektrode, und zumindest eines Masseelektrodenbasismaterials, wobei die Mittelelektrode in dem Isolator gesichert ist und einen vorstehenden Abschnitt hat, der von einem Ende des Isolators vorsteht, wobei das Masseelektrodenausgangsmaterial stangenförmige ist und ein erstes und ein zweites Ende hat, die in der Längsrichtung des Masseelektrodenausgangsmaterial einander entgegengesetzt sind; Verbinden des ersten Endes des Masseelektrodenausgangsmaterials mit einem Ende der Metallfassung, so dass die Längsrichtung des Masseelektrodenausgangsmaterials im Wesentlichen parallel zu einer Axialrichtung der Metallfassung verläuft; Biegen des Masseelektrodenausgangsmaterials, um dessen zweites Ende in der Radialrichtung der Metallhülse nach außen zu bewegen, wodurch zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Massenelektrodenausgangsmaterials eine Biegung ausgebildet wird; Verbinden eines Edelmetallbauteils mittels Laserschweißen an der innenseitigen Fläche eines Abschnitts des Masseelektrodenausgangsmaterials zwischen der Biegung und dem zweiten Ende; Biegen des Masseelektrodenausgangsmaterials an dessen erstem Ende, um dessen Abschnitt zwischen der Biegung und dem zweiten Ende im Wesentlichen parallel zu der Axialrichtung der Metallfassung und näher an die Metallfassung als das erste Ende zu bringen, wodurch eine Masseelektrode ausgebildet wird, wobei die Masseelektrode einen geneigten Abschnitt, einen geraden Abschnitt und eine Biegung zwischen dem geneigten und dem geraden Abschnitt hat, die der Biegung des Masseelektrodenausgangsmaterials entspricht, wobei sich der geneigte Abschnitt von einem Basisende der Masseelektrode, das dem ersten Ende des Masseelektrodenausgangsmaterials entspricht, mit Bezug auf die Axialrichtung der Metallfassung schräg zu der Biegung erstreckt, wobei sich der gerade Abschnitt von der Biegung zu einem vorderen Ende der Masseelektrode, das dem zweiten Ende des Masseelektrodenausgangsmaterials entspricht, im Wesentlichen parallel zu der Axialrichtung der Metallfassung erstreckt, wobei der gerade Abschnitt eine innenseitige Fläche hat, an der das Edelmetallbauteil befestigt ist, und Einpassen der Baugruppe aus dem Isolator und der Mittelelektrode in die Metallfassung, so dass das Ende des Isolators von dem Ende der Metallfassung vorsteht und eine Seitenfläche des vorstehenden Abschnitts der Mittelelektrode über einen Zündspalt in der Radialrichtung der Mittelelektrode dem Edelmetallbauteil zugewandt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei eine Vielzahl von Masseelektroden aus einer Vielzahl von Masseelektrodenausgangsmaterialien ausgebildet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei die Laserschweißung zum Befestigen des Edelmetallbauteils an der innenseitigen Fläche des Abschnitts des Masseelektrodenausgangsmaterials durch Bestrahlen eines Laserstrahls durchgeführt wird, wobei ein Bestrahlungswinkel mit Bezug auf die innenseitige Oberfläche des Abschnitts des Masseelektrodenausgangsmaterials in einem Bereich von 20 bis 55° liegt.