DE102012211606A1

DE102012211606A1 - Zündkerze einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102012211606A1
Application number: DE102012211606A
Authority: DE
Inventors: Satoru Kadowaki; Toshikazu Shimizu
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2013-01-10
Anticipated expiration: 2032-07-05
Also published as: JP5935426B2; US8704435B2; DE102012211606B4; US20130009536A1; JP2013033713A

Abstract

Eine Zündkerze hat ein zylindrisches Gehäuse, einen zylindrischen Glasisolator, eine Mittelelektrode und eine Erdungselektrode, die an dem zylindrischen Gehäuse fixiert ist. Die Erdungselektrode hat einen vorstehenden Teil, der zu der Mittelelektrode hin vorsteht. Der vorstehende Teil hat eine zugewandte Fläche, die der Mittelelektrode zugewandt ist und am nächsten zu der Mittelelektrode in einem Funkenabgabespalt ist. Dieser Spalt ist zwischen der Mittelelektrode und der Erdungselektrode ausgebildet. Die zugewandte Fläche ist mit einer Plattierungsschicht bedeckt. Ein Basismaterial, mit dem die Erdungselektrode hergestellt ist, liegt an einer Seitenfläche des vorstehenden Teils um die zugewandte Fläche des vorstehenden Teils herum frei. Das Basismaterial der Erdungselektrode ist aus einer Ni-Legierung gemacht, die nicht weniger als 90 Gew.-% Ni und bevorzugt Ni in einem Bereich von 90 Gew.-% bis 98 Gew.-% enthält.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Zündkerzen zur Verwendung in verschiedenen Arten von Brennkraftmaschinen.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Es gibt Zündkerzen zur Verwendung in verschiedenen Arten von Vorrichtungen und Systemen. Beispielsweise wird eine Zündkerze auf eine Brennkraftmaschine angewendet, die an einem Motorfahrzeug montiert ist. Solch eine Zündkerze ist eine Vorrichtung zum Liefern eines elektrischen Stroms von einem Zündungssystem zu einer Brennkammer der Brennkraftmaschine, um ein Luft-Kraftstoffgemischgas zu zünden, das in die Brennkammer eingeleitet wird. Die Zündkerze hat eine Mittelelektrode und eine Erdungselektrode, wobei ein Funkenabgabespalt zwischen der Mittelelektrode und der Erdungselektrode gebildet ist. Ein vorstehender Teil ist an der Erdungselektrode an der Seite ausgebildet, die der Mittelelektrode zugewandt ist, und ist im Speziellen nahe zu der Mittelelektrode. Beispielsweise zeigen herkömmliche Techniken, die in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. JP 2009-054574 und in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. JP 2009-054579 offenbart sind, Zündkerzen mit einem vorstehenden Teil. Der vorstehende Teil ist durch Verformen eines Teils eines Basismaterials der Erdungselektrode ausgebildet.
Jedoch verursacht der Aufbau einer solch herkömmlichen Zündkerze mit dem vorstehenden Teil, die an einem Teil der Erdungselektrode verformt ist, einen Nachteil, dass der vorstehende Teil der Erdungselektrode durch eine Wiederholung von Funkenabgaben leicht verbraucht wird. Dies erhöht in der herkömmlichen Zündkerze die Abmessung des Spalts der Funkenabgabe, der zwischen der Mittelelektrode und der Erdungselektrode ausgebildet ist. Als eine Folge verkürzt dies oft die Lebensdauer der Zündkerze.
Um den vorstehenden Nachteil zu lösen hat eine herkömmliche Technik eine verbesserte Zündkerze vorgeschlagen, die eine Erdungselektrode mit einem vorstehenden Teil hat. Die Erdungselektrode und der vorstehende Teil sind mit einer dünnen Metallschicht plattiert, um ein Abnützungswiderstandsvermögen des vorstehenden Teils zu erhöhen und um auch die Lebensdauer der Zündkerze zu erhöhen. Weil die Plattierungsschicht im Allgemeinen eine hohe Härte hat, ist es möglich, die Oberfläche des vorstehenden Teils zu schützen, der an der Erdungselektrode der Zündkerze ausgebildet ist.
Des Weiteren, weil die Plattierungsschicht eine niedrige thermische Leitfähigkeit hat, ist es schwierig, Wärmeenergie des vorstehenden Teils der Erdungselektrode zu der Außenseite abzugeben, und als eine Folge wird die Temperatur des vorstehenden Teils der Erdungselektrode dadurch erhöht. Dies fördert eine Aktivität von Elektronen um den vorstehenden Teil der Erdungselektrode herum und erhöht das Funkenvermögen und das Zündungsvermögen um den vorstehenden Teil der Erdungselektrode herum in einer Zündkerze.
Jedoch verursacht der Aufbau der Erdungselektrode, in dem die gesamte Oberfläche des vorstehenden Teils mit der Plattierungsschicht mit einer niedrigen thermischen Leitfähigkeit bedeckt ist, einen Nachteil, dass es schwierig ist, Wärmeenergie von dem vorstehenden Teil schnell abzugeben, wenn die Erdungselektrode nach einer Funkenabgabe eine hohe Temperatur hat. Dies verkürzt die Lebensdauer des vorstehenden Teils der Erdungselektrode und verbraucht leicht den vorstehenden Teil der Erdungselektrode der Zündkerze. Als eine Folge verkürzt dies die Lebensdauer der Zündkerze.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist deshalb gewünscht, eine Zündkerze vorzusehen, die einen verbesserten Aufbau und ein erhöhtes Funkenvermögen und Zündungsvermögen hat, und die eine verlängerte Lebensdauer hat. Die Zündkerze kann auf verschiedene Arten von Brennkraftmaschinen angewendet werden.
Eine beispielhafte Ausführung sieht eine Zündkerze vor, die ein zylindrisches Gehäuse, einen zylindrischen Glasisolator, eine Mittelelektrode und eine Erdungselektrode hat. Der zylindrische Glasisolator ist durch das Innere des zylindrischen Gehäuses gestützt. Die Mittelelektrode ist in dem Inneren des zylindrischen Glasisolators so gestützt, dass ein vorderer Teil der Mittelelektrode zu der Außenseite der Zündkerze hin freiliegt. Die Mittelelektrode ist an dem zylindrischen Gehäuse fixiert. Eine Funkenabgabe wird an einem Funkenabgabespalt erzeugt, der zwischen der Erdungselektrode und der Mittelelektrode ausgebildet ist. Die Zündkerze gemäß der beispielhaften Ausführungsform ist auf verschiedene Arten von Brennkraftmaschinen anwendbar. Insbesondere hat die Erdungselektrode einen vorstehenden Teil, der in Richtung zu der Mittelelektrode vorsteht. Der vorstehende Teil der Erdungselektrode hat eine zugewandte Fläche. Die zugewandte Fläche des vorstehenden Teils ist der Mittelelektrode zugewandt, im Speziellen ist die zugewandte Fläche am nächsten zu dem vorderen Teil der Mittelelektrode in dem Funkenabgabespalt. Der Funkenabgabespalt ist zwischen der Mittelelektrode und der Erdungselektrode ausgebildet. Die zugewandte Fläche des vorstehenden Teils der Erdungselektrode ist mit einer Plattierungsschicht bedeckt. Ein Basismaterial der Erdungselektrode liegt an einer Seitenfläche des vorstehenden Teils um die zugewandte Fläche des vorstehenden Teils der Erdungselektrode herum frei.
In dem Aufbau der Erdungselektrode in der Zündkerze gemäß der beispielhaften Ausführungsform ist die zugewandte Fläche des vorstehenden Teils plattiert, und ist im Speziellen mit einer Plattierungsschicht bedeckt. Die zugewandte Fläche des vorstehenden Teils ist der Mittelelektrode der Zündkerze in dem Funkenabgabespalt zugewandt. Dies ermöglicht es, den vorstehenden Teil der Erdungselektrode vor einem Verbrauch durch eine Funkenabgabe zu schützen. Das heißt eine Funkenabgabe wird in dem Funkenabgabespalt erzeugt, der zwischen der Mittelelektrode und der zugewandten Fläche des vorstehenden Teils der Erdungselektrode ausgebildet ist. In dem Funkenabgabespalt ist die zugewandte Fläche des vorstehenden Teils der Mittelelektrode zugewandt. Weil die zugewandte Fläche des vorstehenden Teils der Erdungselektrode mit der Plattierungsschicht bedeckt ist, ist es möglich, die zugewandte Fläche des vorstehenden Teils vor einem Verbrauchen oder einer Beschädigung und einer Zerstörung durch eine Wiederholung einer Funkenabgabe zu schützen. Das heißt das Ausbilden der Plattierungsschicht an der zugewandten Fläche des vorstehenden Teils der Erdungselektrode ermöglicht es, den vorstehenden Teil vor einem Verbrauch oder einer Beschädigung durch die Funkenabgabe zu schützen, weil die Plattierungsschicht, die die zugewandte Fläche des vorstehenden Teils der Erdungselektrode bedeckt, eine Härte (beispielsweise Vickers-Härte) hat, die höher als die des Basismaterials der Erdungselektrode ist. Als eine Folge ermöglicht dieser Aufbau, den Funkenabgabespalt vor einer Erweiterung oder Erhöhung zu schützen, und die Lebensdauer der Zündkerze zu verlängern. Die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht die Zündkerze vor, die eine lange Lebensdauer hat.
Des Weiteren kann das Vorhandensein der Plattierungsschicht an der zugewandten Fläche des vorstehenden Teils der Erdungselektrode das Funkenvermögen und das Zündungsvermögen der Zündkerze erhöhen. Das heißt die Ausbildung der Plattierungsschicht an der zugewandten Fläche des vorstehenden Teils der Erdungselektrode verhindert, dass Wärmeenergie von der zugewandten Fläche des vorstehenden Teils abgegeben wird, weil die Plattierungsschicht eine niedrige thermische Leitfähigkeit hat. Dies hält die zugewandte Fläche des vorstehenden Teils bei einer hohen Temperatur. Als eine Folge fördert dies eine Aktivität von Elektronen um den vorstehenden Teil der Erdungselektrode herum und erhöht das Funkenvermögen und das Zündungsvermögen der Zündkerze.
Andererseits liegt das Basismaterial der Erdungselektrode an der Seitenfläche des vorstehenden Teils der Erdungselektrode frei. Das heißt die Seitenfläche des vorstehenden Teils ist nicht mit einer Plattierungsschicht bedeckt. Dieser Aufbau ermöglicht es, ein Abgeben von Wärmeenergie, die in dem vorstehenden Teil erzeugt wird, über die Seitenfläche des vorstehenden Teils der Erdungselektrode zu fördern. Dies ermöglicht des Weiteren, den vorstehenden Teil der Erdungselektrode vor einer Überhitzung zu schützen und das Abnützungswiderstandsvermögen des vorstehenden Teils beizubehalten.
Im Übrigen, falls die gesamte Fläche des vorstehenden Teils der Erdungselektrode plattiert wird, im Speziellen mit der Plattierungsschicht bedeckt wird, ist es schwierig, eine Wärmeenergie des vorstehenden Teils der Erdungselektrode, die durch Funkenabgabe erzeugt wird, nach der Funkenabgabe schnell abzugeben, und der vorstehende Teil der Erdungselektrode wird durch eine Wiederholung der Funkenabgabe leicht verbraucht. Dies verkürzt die Lebensdauer des vorstehenden Teils der Erdungselektrode der Zündkerze.
Andererseits ist in dem Aufbau der Zündkerze gemäß der beispielhaften Ausführungsform die Seitenfläche des vorstehenden Teils der Erdungselektrode nicht plattiert, und ist im Speziellen nicht mit einer Plattierungsschicht bedeckt. Des Weiteren liegt das Basismaterial der Erdungselektrode zu der Außenatmosphäre von der Seitenfläche des vorstehenden Teils der Erdungselektrode frei. Dies ermöglicht es, eine Wärmeenergie des vorstehenden Teils von der Seitenfläche des vorstehenden Teils der Erdungselektrode nach einer Funkenabgabe schnell abzugeben. Es ist dadurch möglich, das Abnützungswiderstandsvermögen des vorstehenden Teils der Erdungselektrode beizubehalten, und die Zündkerze vorzusehen, die eine lange Lebensdauer hat.
Die Zündkerze mit dem vorstehenden verbesserten und neuen Aufbau gemäß der beispielhaften Ausführungsform kann für verschiedene Arten von Brennkraftmaschinen verwendet werden und kann beispielsweise auf Brennkraftmaschinen angewendet werden, die an Motorfahrzeugen montiert sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine bevorzugte, nicht beschränkende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Längsquerschnitt eines vorderen Teils einer Zündkerze gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Ansicht, die einen Längsquerschnitt eines Gesamtaufbaus der Zündkerze gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist eine perspektivische Ansicht des vorderen Teils der Zündkerze gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Draufsicht, die eine zugewandte Fläche eines vorstehenden Teils zeigt, der an einem vorderen Teil einer Erdungselektrode in der Zündkerze gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
5A ist eine Ansicht, die den vorderen Teil der Zündkerze erklärt, bevor der vorstehende Teil und ein Hohlraumteil in der Erdungselektrode ausgebildet werden;
5B ist eine Ansicht, die den vorderen Teil der Zündkerze nach Ausbilden des vorstehenden Teils und des Hohlraumteils in der Erdungselektrode erklärt;
5C ist eine Ansicht, die den vorderen Teil der Zündkerze erklärt, nachdem ein Funkenabgabespalt zwischen einer Mittelelektrode und der Erdungselektrode mit dem vorstehenden Teil und dem Hohlraumteil ausgebildet ist;
6 ist eine Ansicht, die ein Verfahren des Ausbildens des vorstehenden Teils an der Erdungselektrode der Zündkerze gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7A ist eine Ansicht, die einen Teilquerschnitt der Erdungselektrode der Zündkerze vor Ausbilden des vorstehenden Teils gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform in der vorliegenden Erfindung zeigt;
7B ist eine Ansicht, die einen Teilquerschnitt der Erdungselektrode nach Ausbilden des vorstehenden Teils an der Erdungselektrode in der Zündkerze gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 ist eine Ansicht, die einen Teilquerschnitt eines mattierten Teils und einen Dochteffekt zeigt, der um den vorstehenden Teil der Erdungselektrode herum erzeugt wird, der durch Pressbearbeitung verursacht wird;
9 ist eine Seitenansicht, die den Vorderteil der Zündkerze als eine Testprobe gemäß einer ersten Untersuchung zeigt;
10 ist eine Ansicht, die einen Querschnitt der Erdungselektrode der Zündkerze als die erste Untersuchung zeigt;
11 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Längsquerschnitt eines vorderen Teils einer Zündkerze gemäß einer sechsten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 ist eine Ansicht, die einen Querschnitt entlang der Linie XII-XII zeigt, die in 11 gezeigt ist; und
13 ist eine Ansicht, die einen Querschnitt eines vorderen Teils einer Zündkerze, der senkrecht zu einer Axialrichtung der Zündkerze ist, gemäß einer siebten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
In der folgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen bezeichnen in den Diagrammen gleiche Bezugszeichen oder Nummern gleiche oder äquivalente Komponententeile.
Beschrieben werden nun ein Aufbau, Merkmale und Wirkungen der Zündkerze gemäß der vorliegenden Erfindung.
In dem verbesserten und neuen Aufbau der Zündkerze gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Fläche des vorstehenden Teils in der Erdungselektrode, die anders als die Seitenfläche des vorstehenden Teils ist, mit der plattierten Fläche bedeckt.
Es ist bevorzugt, dass die Zündkerze einen Aufbau hat, in dem die Fläche der Erdungselektrode, die anders als der vorstehende Teil ist, mit der Plattierungsschicht bedeckt ist, die aus demselben Material wie die Plattierungsschicht hergestellt ist, die an der zugewandten Fläche des vorstehenden Teils der Erdungselektrode ausgebildet ist. Dieser Aufbau der Erdungselektrode der Zündkerze ermöglicht es, die Plattierungsschicht der Erdungselektrode und die Plattierungsschicht der zugewandten Fläche des vorstehenden Teils der Erdungselektrode gleichzeitig auszubilden.
Es ist bevorzugt, dass die Fläche des zylindrischen Gehäuses in der Zündkerze gemäß der vorliegenden Erfindung mit der Plattierungsschicht bedeckt ist. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass diese Plattierungsschicht aus demselben Material wie die Plattierungsschicht hergestellt ist, mit der die zugewandte Fläche des vorstehenden Teils der Erdungselektrode bedeckt ist. Dies ermöglicht es, die Plattierungsschicht des zylindrischen Gehäuses und die Plattierungsschicht an der zugewandten Fläche des vorstehenden Teils der Erdungselektrode gleichzeitig auszubilden.
Es ist möglich, dass die Zündkerze die Erdungselektrode hat, die durch einen Verformungsprozess hergestellt wird, so dass der vorstehende Teil, der von der Fläche der Erdungselektrode ausgezogen ist, in Richtung zu der Mittelelektrode in dem Funkenabgabespalt vorsteht. Beispielsweise ist es möglich, den vorstehenden Teil durch Pressen eines Teils der Erdungselektrode an der zugewandten Fläche der Erdungselektrode in Richtung zu der Mittelelektrode auszubilden. Dies erzeugt den vorstehenden Teil an der Erdungselektrode, der der Mittelelektrode zugewandt ist, und erzeugt auch einen Hohlraumteil an der Erdungselektrode, der entgegengesetzt zu der Mittelelektrode ist.
Des Weiteren ist es möglich, den Verformungsprozess auszuführen, um die Erdungselektrode zu verformen, um den vorstehenden Teil nach Ausbilden der Plattierungsschicht auf dem Basismaterial der Erdungselektrode zu erzeugen. Dieser Prozess ermöglicht es, die Seitenfläche des vorstehenden Teils so auszubilden, dass das Basismaterial an der Seitenfläche freiliegt, ohne mit einer Plattierungsschicht bedeckt zu sein, weil die Seitenfläche durch Pressen eine Scherfläche wird. Es ist demzufolge möglich, den Aufbau der Erdungselektrode der Zündkerze zu erzeugen, in dem der vorstehende Teil die zugewandte Fläche hat, die dem Funkenabgabespalt in Richtung zu der Mittelelektrode zugewandt ist, und plattiert ist (oder mit der Plattierungsschicht bedeckt ist), und in dem der vorstehende Teil die Seitenfläche hat, an der das Basismaterial der Erdungselektrode freiliegt.
Des Weiteren, obwohl eine Bodenfläche des Hohlraumteils der Erdungselektrode, die eine entgegengesetzte Fläche der zugewandten Fläche ist, mit der Plattierungsschicht bedeckt ist, liegt das Basismaterial der Erdungselektrode an der Seitenfläche des Hohlraumteils frei.
Es ist bevorzugt, dass die Plattierungsschicht (mit der die zugewandte Fläche der Erdungselektrode bedeckt ist und auch die Bodenfläche des Hohlraumteils der Erdungselektrode bedeckt ist) aus einer Nickellegierung hergestellt ist, die nicht weniger als 90% Nickel (Ni) enthält. Es ist auch bevorzugt, dass das Basismaterial der Erdungselektrode aus einer Ni-Legierung hergestellt ist, die Ni innerhalb eines Bereichs von 90 Gew.-% bis 98 Gew.-% enthält. Dieser Aufbau der Plattierungsschicht, mit der die zugewandte Fläche des vorstehenden Teils der Erdungselektrode bedeckt ist, ermöglicht es, das Adhäsionsvermögen an dem vorstehenden Teil der Erdungselektrode zu erhöhen.
Erste exemplarische Ausführungsform
Nun wird eine Zündkerze 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 bis 7 beschrieben.
1 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Längsquerschnitt eines vorderen Teils der Zündkerze 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine Ansicht, die einen Längsquerschnitt eines gesamten Aufbaus der Zündkerze 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
Wie in 2 gezeigt ist, kann die Zündkerze 1 auf verschiedene Arten von Brennkraftmaschinen angewendet werden. Die Zündkerze 1 hat ein zylindrisches Gehäuse 2, einen zylindrischen Glasisolator 3, eine Mittelelektrode 4 und eine Erdungselektrode 5. Der zylindrische Glasisolator 3 ist durch das Innere des zylindrischen Gehäuses 2 gestützt. Die Mittelelektrode 4 ist im Inneren des zylindrischen Glasisolators so gestützt, dass ein vorderer Teil der Mittelelektrode 4 zu der Außenseite der Zündkerze 1 freiliegt. Die Erdungselektrode 5 ist an dem zylindrischen Gehäuse 2 fixiert. Eine Funkenabgabe wird an einem Funkenabgabespalt 11 erzeugt, der zwischen der Erdungselektrode 5 und der Mittelelektrode 4 ausgebildet ist. Insbesondere kann die Zündkerze 1 auf verschiedene Arten von Brennkraftmaschinen angewendet werden.
Wie in 1 gezeigt ist, hat die Erdungselektrode 5 einen vorstehenden Teil 51, der durch einen Verformungsprozessor so ausgebildet ist, dass der vorstehende Teil 51 in Richtung zu der Mittelelektrode 4 vorsteht. Der vorstehende Teil 51 der Erdungselektrode 5 hat eine zugewandte Fläche 511. Die zugewandte Fläche 511 des vorstehenden Teils 51 ist dem Funkenabgabespalt 11 zu der Mittelelektrode 4 hin zugewandt. Wie in 1 gezeigt ist, ist die zugewandte Fläche 511 am Nächsten zu einem vorderen Teil der Mittelelektrode 4 in dem Funkenabgabespalt 11. Die zugewandte Fläche 511 des vorstehenden Teils 51 ist plattiert, und ist im Speziellen mit einer Plattierungsschicht 12 bedeckt. Ein Basismaterial 50 der Erdungselektrode 5 liegt an einem Teil der Erdungselektrode 5 frei. Wie in 1 gezeigt ist, liegt das Basismaterial 50 an einer Seitenfläche 512 um die zugewandte Fläche 511 des vorstehenden Teils 51 der Erdungselektrode 5 herum frei.
Beispielsweise kann die Zündkerze 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform als eine Zündungseinheit auf Brennkraftmaschinen zur Verwendung in Motorfahrzeugen, Kraft-Wärme-Kopplungssystemen und Druckfördergaspumpen etc. angewendet werden.
Wie in 2 gezeigt ist, ist die Zündkerze 1 an einer Wand einer Brennkammer (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine durch eine Schraubeneinheit 20 fixiert. Die Schraubeneinheit 20 ist an der Außenseite des zylindrischen Gehäuses 2 ausgebildet. Das zylindrische Gehäuse 2 ist beispielsweise aus Kohlenstoffstahl etc. hergestellt, und hat annähernd eine zylindrische Form.
Der zylindrische Glasisolator 3 ist im Inneren des zylindrischen Gehäuses 2 gestützt. Beispielsweise hat der zylindrische Glasisolator 3 annähernd eine zylindrische Form. Der zylindrische Glasisolator 3 ist aus Keramik wie beispielsweise Aluminiumoxid hergestellt. Die Mittelelektrode 4 ist in dem Inneren des zylindrischen Glasisolators 3 gestützt. Die Mittelelektrode 4 ist aus einem Mittelelektrodenbasismaterial 40 und einem vorderen Teil gebildet, der aus einem Edelmetallteilchen 41 hergestellt ist. Das Edelmetallteilchen 41 hat annähernd eine zylindrische Form und ist aus Ir, Rh oder Ru etc. hergestellt. Das heißt das Edelmetallteilchen 41 ist an dem vorderen Teil der Mittelelektrode 4 ausgebildet. Das Edelmetallteilchen 41 steht von dem vorderen Teil der Mittelelektrode 4 in Richtung zu dem Funkenabgabespalt 11 vor.
3 ist eine perspektivische Ansicht des vorderen Teils der Zündkerze 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 1, 2 und 3 gezeigt ist, berührt ein Endteil der Erdungselektrode 5 den vorderen Teil des zylindrischen Gehäuses 2. Die Erdungselektrode 5 ist so gebogen, dass der vorstehende Teil 51, der an dem vorderen Ende der Erdungselektrode 5 ausgebildet ist, dem Edelmetallteilchen 41 zugewandt ist, das an dem vorderen Teil der Mittelelektrode 4 ausgebildet ist.
Der vorstehende Teil 51 der Erdungselektrode 5 hat annähernd eine zylindrische Form und ist an dem vorderen Teil der Erdungselektrode 5 so ausgebildet, dass der vorstehende Teil 51 dem Edelmetallteilchen 41 zugewandt ist, das an dem vorderen Teil an der Mittelelektrode 4 ausgebildet ist. Der vorstehende Teil 51 hat einen Durchmesser innerhalb eines Bereich von 1,3 bis 1,5 mm und eine Vorsprungsgröße innerhalb eines Bereichs von 0,5 bis 0,8 mm.
Wie in 1 gezeigt ist, ist die Plattierungsschicht 12, die an der Fläche des vorstehenden Teils 51 ausgebildet ist, aus Ni gemacht. Das Basismaterial 50 der Erdungselektrode 5 ist aus einer Ni-Legierung gemacht, und die Fläche der Erdungselektrode 5, die anders als der vorstehende Teil 51 ist, ist mit der Plattierungsschicht 12 bedeckt. In dem Aufbau der Zündkerze 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform enthält solch eine Ni-Legierung, die das Basismaterial 50 bildet, nicht weniger als 90% Ni und Si, Y und Ti. Im Speziellen hat die Ni-Legierung, die das Basismaterial 50 der Erdungselektrode 5 bildet, 98 Gew.-% Ni, Si innerhalb eines Bereichs von 0,7 bis 1,3 Gew.-%, Y innerhalb eines Bereichs von 0,05 bis 0,2 Gew.-% und Ti innerhalb eines Bereichs von 0,2 bis 0,1 Gew.-%.
Wie in 1 gezeigt ist, ist der Hohlraumteil 53 an der Rückfläche der Erdungselektrode 5 ausgebildet, die entgegengesetzt zu dem vorstehenden Teil 51 entlang einer Axialrichtung der Zündkerze 1 ist.
4 ist eine Draufsicht, die die zugewandte Fläche 511 des vorstehenden Teils 51, die an dem vorderen Teil der Erdungselektrode 5 ausgebildet ist, in der Zündkerze 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 3 und 4 gezeigt ist, hat jeder von dem vorstehenden Teil 51 und dem Hohlraumteil 53 annähernd eine zylindrische Form.
Wie in 1 gezeigt ist, ist die Plattierungsschicht 12 an der zugewandten Fläche 511 des vorstehenden Teils 51 ausgebildet. Die Plattierungsschicht ist des Weiteren an anderen Flächen der Erdungselektrode 5 ausgebildet. Beispielsweise ist die Plattierungsschicht 12 an verschiedenen Flächen die Erdungselektrode 5 ausgebildet, die anders als die Seitenflächen 512 des vorstehenden Teils 51 und die Seitenfläche 532 des Hohlraumteils 53 sind. Mit anderen Worten gesagt liegt das Basismaterial 50 an der Seitenfläche 512 des vorstehenden Teils 51 und der Seitenfläche 532 des Hohlraumteils 53 der Erdungselektrode 5 frei.
Obwohl die Bodenfläche 531 des Hohlraumteils 53 mit der Plattierungsschicht bedeckt ist, ist die Seitenfläche 532 des Hohlraumteils 53 nicht mit einer Plattierungssicht bedeckt. Das Basismaterial liegt an der Seitenfläche 532 des Hohlraumteils 53 der Erdungselektrode 5 frei. Das heißt, die Seitenfläche 512 des vorstehenden Teils 51 und die Seitenfläche 532 des Hohlraumteils 53 sind nicht mit einer Plattierungsschicht bedeckt.
Darüber hinaus ist die Fläche des zylindrischen Gehäuses 2 mit der Plattierungsschicht 12 bedeckt. Das heißt, die Plattierungsschicht 12 bedeckt das Gesamte des zylindrischen Gehäuses 2, das die Innenumfangsfläche und die Schraubeneinheit 20 des zylindrischen Gehäuses 2 enthält.
Die Plattierungsschicht 12 des zylindrischen Gehäuses 2 ist aus dem gleichen Material wie die Plattierungsschicht 12 gemacht, die an der Fläche der Erdungselektrode 5 ausgebildet ist. In der ersten exemplarischen Ausführungsform ist die Plattierungsschicht 12 aus Ni gemacht. Die Dicke der Plattierungsschicht 12 ist innerhalb eines Bereichs von 4 µm bis 28 µm.
Die Zündkerze 1 gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform kann einen Aufbau haben, in der die Plattierungsschicht 12 eine Vickers-Härte hat, die höher als die Vickers-Härte des Basismaterials 50 der Erdungselektrode 5 ist. Beispielsweise hat das Basismaterial die Vickers-Härte innerhalb eines Bereichs von 100 Hv bis 150 Hv, und die Plattierungsschicht 12 hat eine Vickers-Härte innerhalb eines Bereichs von 500 Hv bis 600 Hv.
Des Weiteren hat die Plattierungsschicht eine niedrige thermische Leitfähigkeit, die niedriger als eine thermische Leitfähigkeit des Basismaterials 50 der Erdungselektrode 5 ist. Beispielsweise hat das Basismaterial 50 der Erdungselektrode 5 eine thermische Leitfähigkeit innerhalb eines Bereichs von 60 W/mK bis 70 W/mK und andererseits hat die Plattierungsschicht 12 eine thermische Leitfähigkeit innerhalb eines Bereichs von 40 W/mK bis 50 W/mK.
Nun wird das Herstellungsverfahren der Zündkerze 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform mit Bezug auf 5A bis 7B beschrieben.
5A ist eine Ansicht, die den vorderen Teil der Zündkerze vor einem Ausbilden des vorstehenden Teils 51 und des Hohlraumteils 53 in der Erdungselektrode 5 erklärt. 5B ist eine Ansicht, die den vorderen Teil der Zündkerze 1 nach Ausbilden des vorstehenden Teils 51 und des Hohlraumteils 53 in der Erdungselektrode 5 erklärt. 5C ist eine Ansicht, die den vorderen Teil der Zündkerze 1 nach Ausbilden des Funkenabgabespalts 11 zwischen der Mittelelektrode 4 und der Erdungselektrode 5 mit dem vorstehenden Teil 51 und dem Hohlraumteil 53 erklärt.
Zuerst wird das Basismaterial 50 der Erdungselektrode 5 mit einer Stabform, wie sie beispielsweise in 10 gezeigt ist, an die Vorderfläche des zylindrischen Gehäuses 2 durch Laserschweißen gefügt und fixiert.
10 ist eine Ansicht, die einen Querschnitt der Erdungselektrode 5 der Zündkerze 1 zeigt, die in der ersten Untersuchung verwendet wird. 5A zeigt das Basismaterial 50 der Erdungselektrode 5, die an der Vorderfläche des zylindrischen Gehäuses 2 so fixiert ist, dass das Basismaterial 50 der Erdungselektrode 5 parallel zu einer Axialrichtung des zylindrischen Gehäuses 2 ausgerichtet ist.
Als nächstes werden die Fläche des zylindrischen Gehäuses 2 und die Fläche des Basismaterials 50 durch Nickelplattierung mit Hilfe von Elektroplattieren oder elektrolosem Plattieren (oder elektroloser Ablagerung) plattiert. Die gesamte Fläche des zylindrischen Gehäuses 2 und die gesamte Fläche des Basismaterials 50 der Erdungselektrode 5 werden mit der Plattierungsschicht 12 bedeckt.
7A ist eine Ansicht, die einen Teilquerschnitt der Erdungselektrode 5 der Zündkerze 1 vor Ausbilden des vorstehenden Teils 51 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 7B ist eine Ansicht, die einen Teilquerschnittsbereich der Erdungselektrode 5 nach Ausbilden des vorstehenden Teils 51 an der Erdungselektrode 5 in der Zünderkerze 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
Wie in 7A gezeigt ist, ist das Basismaterial 50 der Erdungselektrode 5 mit der Plattierungsschicht 12 bedeckt. Das heißt, dies kann eine Verwendung einer Maske bzw. Abdeckung während des Plattierungsprozesses vermeiden.
Als nächstes werden, wie in 5A gezeigt ist, die Mittelelektrode 4 und der Glasisolator 3 eingesetzt und im Inneren des zylindrischen Gehäuses 2 installiert, an dem die Erdungselektrode 5 mit dem vorstehenden Teil 51 befestigt ist, die mit der Plattierungsschicht 12 bedeckt ist.
Als nächstes wird, wie in 5B gezeigt ist, der vorstehende Teil 51 an dem vorderen Teil der Erdungselektrode 5 durch Verwenden einer Verformungspresse so ausgebildet, dass der vorstehende Teil 51 von der Erdungselektrode 5 in Richtung zu der Mittelelektrode 4 vorsteht.
6 ist eine Ansicht, die ein Verfahren des Ausbildens des vorstehenden Teils 51 an der Erdungselektrode 5 der Zündkerze 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
Wie in 6 gezeigt ist, wird der vorstehende Teil 51 an der Erdungselektrode 5 unter Verwendung eines Stempels 61 und einer Metallform 62 ausgebildet. Die Metallform 62 hat einen Hohlraumteil 621, der zu der Form des vorstehenden Teils 51 der Erdungselektrode 5 korrespondiert. Das heißt die Erdungselektrode 5 wird an der Metallform 62 so platziert, dass der Hohlraumteil 621 mit der Erdungselektrode 5 der Stabform bedeckt ist. Anschließend wird der Stempel 61 in Richtung zu der Metallform 62 auf die Erdungselektrode 5 mit Kraft gedrückt und gepresst, um den Hohlraumteil 53 an der Rückfläche der Erdungselektrode 5 und den vorstehenden Teil 51 an der Vorderfläche der Erdungselektrode 5 auszubilden.
Zu dieser Zeit, wie in 7B gezeigt ist, weil die Seitenfläche 512 des vorstehenden Teils 51 durch die innere Seitenfläche des Hohlraumteils 621 der Metallform 62 geschnitten wird, wird eine Scherfläche an der Seitenfläche 512 des vorstehenden Teils 51 der Erdungselektrode 5 ausgebildet. Das Basismaterial 50 der Erdungselektrode 5 liegt an der Seitenfläche 512 des vorstehenden Teils 51 der Erdungselektrode 5 frei. In gleicher Weise wird die Scherfläche auch durch die Seitenfläche des Stempels 61 geschnitten und eine Scherfläche wird an der Seitenfläche 532 des Hohlraumteils 53 der Erdungselektrode 5 ausgebildet. Das Basismaterial 50 der Erdungselektrode 5 liegt an der Seitenfläche 532 der Erdungselektrode 5 frei. Andere Flächen der Erdungselektrode 5 sind mit der Plattierungsschicht 12 bedeckt.
8 ist eine Ansicht eines Teilquerschnitts eines mattierten bzw. abgestumpften Teils und eines Dochteffekts, der um den vorstehenden Teil 51 der Erdungselektrode 5 herum erzeugt wird, der durch Pressbearbeitung verursacht wird.
In einem konkreten Beispiel erzeugt, wie in 8 gezeigt ist, solch eine Pressbearbeitung gekrümmte Teile an dem ansteigenden Teil des vorstehenden Teils (oder des konvexen Teils) 51 und dem Randteil der zugewandten Fläche 511.
Dies verursacht oft ein Plattenabstumpfen. Jedoch, selbst falls solch ein Plattenabstumpfen in dem vorstehenden Teil 51 und dem Hohlraumteil 53 erzeugt wird, gibt es kein Problem, und es ist möglich, die hervorragenden Wirkungen der vorliegenden Erfindung zu haben, solange das Basismaterial 50 der Erdungselektrode 5 an der Seitenfläche 512 des vorstehenden Teils 51 der Erdungselektrode 5 in adäquater Weise freiliegt.
Es ist bevorzugt, dass die Zündkerze 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform eine Beziehung zwischen einer Höhe „h1“ der Plattenabstumpfung an dem Randteil der zugewandten Fläche 511 des vorstehenden Teils 51 und einer Höhe „h2“ der Plattenabstumpfung, die an dem Anstiegsrand des vorstehenden Teils 51 ausgebildet ist, hat, so dass jede Höhe von der Höhe „h1“ und der Höhe „h2“ nicht mehr als 25% einer Höhe „h0“ des vorstehenden Teils 51 ist, wie in 8 gezeigt ist.
Als nächstes wird die Erdungselektrode 5, die parallel zu einer Axialrichtung des zylindrischen Gehäuses 2 installiert ist, wie in 5B gezeigt ist, bei einer vorbestimmten Position der Erdungselektrode 5 gebogen, wie in 5C gezeigt ist. Das heißt die Erdungselektrode 5 wird in Richtung zu der Mittelachse des zylindrischen Gehäuses 2 an einer Position gebogen, die eine entfernte Endseite aus Sicht von dem vorstehenden Teil 51 ist, der an einem vorderen Teil der Erdungselektrode 5 ausgebildet ist. Das heißt, die Erdungselektrode 5 von einer Stabform wird so gebogen, dass der vorstehende Teil 51 der Erdungselektrode 5 dem Edelmetallteilchen 41 der Mittelelektrode 4 zugewandt ist. Anschließend wird der Funkenabgabespalt 11, der zwischen der Mittelelektrode 4 und dem vorstehenden Teil 51 der Erdungselektrode 5 ausgebildet ist, eingestellt, um eine vorbestimmte Länge zu haben. Dies beendet die Herstellung der Zündkerze 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
Nun werden Arbeitsweisen und Wirkungen der Zündkerze 1 mit dem vorstehenden verbesserten Aufbau gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform beschrieben.
In dem Aufbau der Zündkerze 1, die auf verschiedene Arten von Brennkraftmaschinen anzuwenden ist, ist, wie in 1 gezeigt ist, die zugewandte Fläche 511 des vorstehenden Teils 51 der Erdungselektrode 5 mit der Plattierungsschicht 12 bedeckt. Die Ausbildung der Plattierungsschicht 12 an dem vorstehenden Teil 51 schützt den vorstehenden Teil 51 vor einer Beschädigung und einem Verbrauch durch eine Wiederholung einer Funkenabgabe. Das heißt die zugewandte Fläche 511 des vorstehenden Teils 51 der Erdungselektrode 5 wird eine Abgabefläche, und eine Funkenabgabe wird in dem Funkenabgabespalt erzeugt, der zwischen der Mittelelektrode 4 und der zugewandten Fläche 511 des vorstehenden Teils 51 der Erdungselektrode 5 ausgebildet ist. Das Vorhandensein der Plattierungsschicht 12 kann den vorstehenden Teil 51 der Erdungselektrode 5 vor einer Beschädigung und einem Verbrauch durch Wiederholung einer Funkenabgabe schützen. Die Plattierungsschicht 12, die an der zugewandten Fläche 511 des vorstehenden Teils 51 ausgebildet ist, hat eine Härte (beispielsweise eine Vickershärte), die höher als die des Basismaterials 50 der Erdungselektrode 5 ist. Dieser Aufbau kann den vorstehenden Teil 51 der Erdungselektrode 5 vor einer Beschädigung und einem Verbrauch durch eine Wiederholung einer Funkenabgabe schützen. Als eine Folge ist es möglich, den Funkenabgabespalt 11 vor einer Ausdehnung zu schützen und die Lebensdauer der Zündkerze 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zu verlängern, so dass sie eine lange Lebensdauer hat.
Des Weiteren kann die Ausbildung der Plattierungsschicht, mit der die zugewandte Fläche 511 des vorstehenden Teils 51 bedeckt ist, das Funkenvermögen und Zündungsvermögen der Zündkerze 1 erhöhen. Obwohl die Plattierungsschicht 12 eine niedrige Wärmeleitfähigkeit hat, kann die Ausbildung der Plattierungsschicht an der zugewandten Fläche 511 des vorstehenden Teils 51 eine Abgabe von Wärmeenergie des vorstehenden Teils 51 verhindern, und fördert die Erhöhung der Temperatur um die zugewandte Fläche 511 des vorstehenden Teils 51 herum. Als eine Folge ermöglicht es die Erhöhung der Temperatur, Elektronen um den vorstehenden Teil 51 der Erdungselektrode 5 herum zu aktivieren und ein Funkenvermögen und ein Zündungsvermögen der Zündkerze 1 zu erhöhen.
Andererseits liegt das Basismaterial 50 an der Seitenfläche 512 des vorstehenden Teils 51 der Erdungselektrode 5 frei. Mit anderen Worten gesagt ist die Seitenfläche 511 des vorstehenden Teils 51 nicht mit einer Plattierungsschicht bedeckt. Dies ermöglicht es, die Wärmeenergie von der Seitenfläche 512 des vorstehenden Teils 51 der Erdungselektrode 5 leicht abzugeben. Dies kann den vorstehenden Teil 51 der Erdungselektrode 5 vor einer Überhitzung schützen und hält die Abnützungswiderstandsfähigkeit des vorstehenden Teils 51 der Erdungselektrode 5 aufrecht. Das heißt, falls die gesamte Fläche des vorstehenden Teils 5 vollständig mit der Plattierungsschicht 12 bedeckt ist, hat der vorstehende Teil 51 eine übermäßige Temperatur und dadurch wird es schwierig, die Wärmeenergie des vorstehenden Teils 51 nach einer Funkenabgabe schnell abzugeben, und dies fördert die Beschädigung des vorstehenden Teils 51. Als eine Folge verkürzt dies die Lebensdauer der Zündkerze.
Um die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden, sieht die erste beispielhafte Ausführungsform die Zündkerze 1 vor, die den hervorragenden und neuen Aufbau hat, in dem die Seitenfläche 512 des vorstehenden Teils 51 der Erdungselektrode 5 nicht mit einer Plattierungsschicht bedeckt ist und das Basismaterial 50 der Erdungselektrode 5 an der Seitenfläche 511 des vorstehenden Teils 51 freiliegt. Dieser Aufbau ermöglicht es, eine Wärmeenergie des vorstehenden Teils 51, die durch Funkenabgabe erzeugt wird, nach der Funkenabgabe schnell abzugeben. Als eine Folge ist es möglich, den Abnützungswiderstand des vorstehenden Teils 51 der Erdungselektrode 5 aufrechtzuerhalten und die Lebensdauer der Zündkerze zu verlängern. Die erste exemplarische Ausführungsform sieht die Zündkerze 1 vor, die eine lange Lebensdauer hat.
In dem Aufbau der Zündkerze 1 gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform ist die Plattierungsschicht 12 aus Ni gemacht und das Basismaterial 50 der Erdungselektrode 5 ist aus einer Ni-Legierung gemacht, die Ni von nicht weniger als 90 Gew.-% enthält. Dieser Aufbau ermöglicht eine Erhöhung der Adhäsion der Plattierungsschicht 12 an dem vorstehenden Teil 51 der Erdungselektrode 5. Dieses Merkmal wird später im Detail erklärt, insbesondere in dem Abschnitt „erste Untersuchung“.
Wie vorstehend beschrieben ist, sieht die erste beispielhafte Ausführungsform die Zündkerze 1, die eine lange Lebensdauer hat und die das erhöhte Funkenvermögen und Zündungsvermögen hat, zur Verwendung in verschiedenen Arten von Brennkraftmaschinen vor.
Zweite beispielhafte Ausführungsform
Die Zündkerze gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beschrieben.
In der Zündkerze gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform ist das Basismaterial 50 der Erdungselektrode 5 aus einer Ni-Legierung hergestellt, die eine Zusammensetzung hat, die sich von der Zusammensetzung der Ni-Legierung des Basismaterials unterscheidet, das in der Zündkerze 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform verwendet wird.
Das heißt die Zündkerze gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform hat die Erdungselektrode 5 mit dem vorstehenden Teil 51, der aus dem Basismaterial 50 gemacht ist. Das Basismaterial 50 ist aus einer Ni-Legierung gemacht, die 95 Gew.-% Ni, Cr in einem Bereich von 1,5 bis 2,0 Gew.-%, Mn in einem Bereich von 10,0 bis 1,25 Gew.-%, Si in einem Bereich von 1,0 bis 1,25 Gew.-% und 0,01 Gew.-% S enthält.
Die Zündkerze gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform, die den vorstehenden Aufbau hat, hat dieselbe Arbeitsweise und dieselben Wirkungen wie die Zündkerze 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
Dritte beispielhafte Ausführungsform
Die Zündkerze gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beschrieben.
In der Zündkerze gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform ist das Basismaterial 50 der Erdungselektrode 5 aus einer Ni-Legierung gemacht, die eine Zusammensetzung hat, die sich von der Zusammensetzung der Ni-Legierung des Basismaterials unterscheidet, das in jeder der Zündkerzen gemäß der ersten und der zweiten beispielhaften Ausführungsform verwendet wird, die vorstehend beschrieben sind.
Das heißt die Zündkerze gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform hat die Erdungselektrode 5 mit dem vorstehenden Teil 51, der aus dem Basismaterial 50 gemacht ist. Das Basismaterial 50 ist aus einer Ni-Legierung gemacht, die 90 Gew.-% Ni und Cr in einem Bereich von 5 bis 10 Gew.-% enthält.
Die Zündkerze gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform, die den vorstehenden Aufbau hat, hat die gleiche Arbeitsweise und die gleiche Wirkung wie die Zündkerze gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
Vierte beispielhafte Ausführungsform
Die Zündkerze gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beschrieben.
In der Zündkerze gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform ist das Basismaterial 50 der Erdungselektrode 5 aus einer Ni-Legierung gemacht, die eine Zusammensetzung hat, die sich von der Zusammensetzung der Ni-Legierung des Basismaterials unterscheidet, das in jeder der Zündkerzen gemäß der ersten, zweiten und dritten beispielhaften Ausführungsform verwendet wird, die vorstehend beschrieben sind.
Das heißt die Zündkerze gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform hat die Erdungselektrode 5 mit dem vorstehenden Teil 51, der aus dem Basismaterial 50 gemacht ist. Das Basismaterial 50 ist aus einer Ni-Legierung gemacht, die aus 85 Gew.-% Ni und Fe in einem Bereich von 2 bis 5 Gew.-% gebildet ist.
Die Zündkerze gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform, die den vorstehenden Aufbau hat, hat die gleiche Arbeitsweise und die gleiche Wirkung wie die Zündkerze gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
Fünfte beispielhafte Ausführungsform
Die Zündkerze gemäß der fünften beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beschrieben.
In der Zündkerze gemäß der fünften beispielhaften Ausführungsform ist das Basismaterial 50 der Erdungselektrode 5 aus einer Ni-Legierung gemacht, die eine Zusammensetzung hat, die sich von der Zusammensetzung der Ni-Legierung des Basismaterials unterscheidet, ddas in jeder der Zündkerzen gemäß der ersten, zweiten, dritten und vierten beispielhaften Ausführungsform verwendet wird, die vorstehend beschrieben sind.
Das heißt die Zündkerze gemäß der fünften beispielhaften Ausführungsform hat die Erdungselektrode 5 mit dem vorstehenden Teil 51, der aus dem Basismaterial 50 gemacht ist. Das Basismaterial 50 ist aus einer Ni-Legierung gemacht, die aus 71 Gew.-% Ni, Cr in einem Bereich von 14 bis 17 Gew.-% und Fe in einem Bereich von 6 bis 10 Gew.-% gebildet ist.
Die Zündkerze gemäß der fünften beispielhaften Ausführungsform, die den vorstehenden Aufbau hat, hat die gleiche Arbeitsweise und die gleiche Wirkung wie die Zündkerze gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform.
Erste Untersuchung
Die erste Untersuchung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf Tabelle 1 und Tabelle 2 gegeben.
Die erste Untersuchung stellt eine erste bis fünfte Testprobe von Zündkerzen bereit. Die erste bis fünfte Testprobe entsprechen im Aufbau den Zündkerzen gemäß der ersten bis fünften beispielhaften Ausführungsform, die vorstehend beschrieben sind.
In der ersten Untersuchung wurde ein Biegetest der Erdungselektrode in jeder von der ersten bis fünften Testprobe ausgeführt.
Bei dem Biegetest wird ein wiederholtes Biegen der Erdungselektrode in jeder von der ersten bis fünften Testprobe ausgeführt. Das heißt der Biegetest biegt die Erdungselektrode von jeder Testprobe, die in 5C gezeigt ist, und streckt dann die Erdungselektrode von jeder Testprobe, wie in 5B gezeigt ist. Diese Biege- und Streckprozesse werden viele Male wiederholt.
Bei der ersten Untersuchung wird ein Adhäsionsvermögen der Plattierungsschicht 12 an dem vorstehenden Teil 51 der Erdungselektrode 5 von jeder Testprobe erfasst. Das heißt bei der ersten Untersuchung wird das Auftreten einer Trennung der Plattierungsschicht 12 von dem vorstehenden Teil 51 der Erdungselektrode 5 in jeder Testprobe erfasst.
9 ist eine Seitenansicht, die den vorderen Teil von jeder von der ersten bis fünften Testprobe als die Zündkerzen zeigt, die in der ersten Untersuchung verwendet werden. Jede von der ersten bis fünften Testprobe hat die folgende Größe und der Biegetest wurde unter den folgenden Bedingungen ausgeführt:

– der gebogene Teil der Erdungselektrode hat einen Biegeradius von 1,6 mm (Toleranz von ± 1,0 mm), wenn die Erdungselektrode jeder Testprobe bei der Fläche 55 der Erdungselektrode 5 gebogen wurde, an der der vorstehende Teil 51 ausgebildet war;
– der Querschnitt der Erdungselektrode jeder Testprobe, der entlang der Längsrichtung der Testprobe geschnitten war, hatte eine Rechteckform mit einer Breite „w“ von 2,8 mm und einer Dicke „t“ von 1,6 mm, wie in 10 gezeigt ist;
– der Eckenteil 56 der Erdungselektrode 5 jeder Testprobe hatte den Krümmungsradius von 0,3 mm;
– die Plattierungsschicht 12 in jeder Testprobe hatte eine Dicke innerhalb eines Bereichs von 4 bis 28 µm; und
– die Plattierungsschicht wurde durch Ni-Elektroplattieren ausgebildet.

Tabelle 1 zeigt die chemische Zusammensetzung der Erdungselektrode von jeder von der ersten bis fünften Testprobe. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse des Biegetests. Tabelle 1 (chemische Zusammensetzung des Basismaterials 50)

Element (Gew.-%)	Erste Testprobe (Gew.-%)	Zweite Testprobe (Gew.-%)	Dritte Testprobe (Gew.-%)	Vierte Testprobe (Gew.-%)	Fünfte Testprobe (Gew.-%)
Cr	< 0,1	1,5–2,0	5–10	5–10	14–17
Fe	< 0,5	< 0,5	< 0,5	2–5	6,0–10,0
Ni	98	95	90	85	71
Al	< 0,1	-	-	-	-
Mn	< 0,1	1,0–1,25	1,0–1,25	1,0–1,25	< 1,0
Y	0,05–0,2	-	-	-	-
Ti	0,02–0,01	-	-	-	-
C	-	< 0,01	< 0,01	< 0,01	< 1,5
Cu	-	< 0,2	< 0,2	< 0,2	< 0,5
Si	0,7–1,3	1,0–1,25	1,0–1,25	1,0–1,25	< 0,5
S	-	0,01	0,01	0,01	< 0,015

Tabelle 2

	Erste Testprobe		Zweite Testprobe		Dritte Testprobe		Vierte Testprobe		Fünfte Testprobe
Nummer des Biege tests	1	4	1	4	1	4	1	3	1
Auftreten einer Trennung der Plattierungsschicht von dem vorstehenden Teil	Nein	Nein	Nein	Nein	Nein	Nein	Nein	Vorhanden	Vorhanden

Wie von den Erfassungsergebnissen, die in Tabelle 2 gezeigt sind, gesehen werden kann, trat keine Trennung der Plattierungsschicht 12 von dem vorstehenden Teil in der ersten Testprobe, der zweiten Testprobe und der dritten Testprobe nach dem vierten Biegetest auf, im Speziellen nachdem die Erdungselektrode viermal gebogen wurde. Das Basismaterial 50 von jeder von der ersten Testprobe, der zweiten Testprobe und der dritten Testprobe brach nach dem vierten Biegetest der Erdungselektrode 5, im Speziellen nachdem die Erdungselektrode 5 fünfmal gebogen wurde.
Andererseits wurde die Plattierungsschicht 12 der vierten Testprobe von dem vorstehenden Teil 51 von dieser nach dem zweiten Biegetest des Biegens der Erdungselektrode getrennt, im Speziellen nachdem die Erdungselektrode zweimal gebogen wurde. Des Weiteren wurde die Plattierungsschicht 12 der fünften Testprobe von dem vorstehenden Teil 51 von dieser nach dem ersten Biegetest des Biegens der Erdungselektrode getrennt, im Speziellen nachdem die Erdungselektrode nur einmal gebogen wurde.
Von den vorstehenden Ergebnissen des Biegetests kann man sehen, dass jede von der ersten Testprobe, der zweiten Testprobe und der dritten Testprobe, die das Basismaterial 15 mit einer hohen chemischen Zusammensetzung von Ni haben, ein hervorragendes und starkes Adhäsionsvermögen der Plattierungsschicht 12 an dem vorstehenden Teil 51 haben. Im Speziellen ist es möglich, dass die Plattierungsschicht 12 eine starke Adhäsion an dem vorstehenden Teil 51 hat, wenn das Basismaterial 50 aus nicht weniger als 90 Gew.-% Ni gebildet ist.
Beispielsweise ist es bevorzugt, dass das Basismaterial 50 der Erdungselektrode 5 der Zündkerze Ni in einem Bereich von 80 bis 98 Gew.-% enthält.
Obwohl es kein Auftreten einer Erzeugung einer Biegespannung in der Plattierungsschicht 12 gibt, die an der zugewandten Fläche 511 des vorstehenden Teils 51 der Erdungselektrode 5 der Zündkerze zur normalen Verwendung ausgebildet ist, ist es bevorzugt, dass die Zündkerze den Aufbau von jeder von der ersten Testprobe, der zweiten Testprobe und der dritten Testprobe hat (die jeweils den Zündkerzen gemäß der ersten bis dritten beispielhaften Ausführungsform entsprechen), in denen keine Trennung der Plattierungsschicht 12 von dem vorstehenden Teil 51 der Erdungselektrode 5 aufgetreten ist. Das heißt der Aufbau der ersten Testprobe, der zweiten Testprobe und der dritten Testprobe garantiert das starke Adhäsionsvermögen der Plattierungsschicht 12, die an der zugewandten Fläche 511 des vorstehenden Teils 51 der Erdungselektrode 5 ausgebildet ist.
Es gibt eine Möglichkeit der Trennung der plattierten Schicht 12, die an der Fläche der Erdungselektrode 5 ausgebildet ist, die anders als die zugewandte Fläche 511 des vorstehenden Teils 51 ist. Dies vermindert ein Erscheinungsbild der Zündkerze 1, und die getrennte Plattierungsschicht 12 würde eine Verunreinigung der Brennkraftmaschine, an der die Zündkerze installiert ist, und verschiedener Vorrichtungen um die Brennkraftmaschine herum verursachen. Demzufolge ist es in Anbetracht des äußeren Erscheinungsbilds der Zündkerze und einer Verunreinigung von Peripherievorrichtungen bevorzugt, die Zündkerzen zu verwenden, die ein starkes Adhäsionsvermögen der Plattierungsschicht 12 an dem vorstehenden Teil 51 der Erdungselektrode 5 haben, und die der ersten Testprobe und der zweiten Testprobe entsprechen (oder der ersten beispielhaften Ausführungsform und der zweiten beispielhaften Ausführungsform entsprechen).
Sechste beispielhafte Ausführungsform
Die Zündkerze 1-1 gemäß der sechsten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 11 und 12 beschrieben.
11 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Längsquerschnitt eines vorderen Teils der Zündkerze 1-1 gemäß der sechsten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 12 ist eine Ansicht, die einen Querschnitt entlang der Linie XII-XII zeigt, die in 11 gezeigt ist.
Wie in 11 und 12 gezeigt ist, hat die Zündkerze 1-1 zwei Erdungselektroden 5-1. Jede der Erdungselektroden 5-1 hat einen vorstehenden Teil 51-1, so dass der vorstehende Teil 51-1 jeder Erdungselektrode 5-1 einem entsprechenden Edelmetallteil 410 zugewandt ist, der an der Seitenfläche der Mittelelektrode 4-1 ausgebildet ist. Das heißt jeder vorstehende Teil 51-1 steht in Richtung zu dem entsprechenden Edelmetallteil 410 vor, der an der Seitenfläche an einem vorderen Teil der Mittelelektrode 4-1 ausgebildet ist. Wie in 11 und 12 gezeigt ist, hat die Zündkerze 1-1 gemäß der sechsten beispielhaften Ausführungsform zwei Funkenabgabespalte 11. Jeder Funkenabgabespalt 11 ist zwischen der zugewandten Fläche 511-1 jedes vorstehenden Teils 51-1 und dem entsprechenden Edelmetallteil 410 ausgebildet, der an der Seitenfläche der Mittelelektrode 4-1 ausgebildet ist.
Insbesondere sind die Edelmetallteile 410, die an der Seitenfläche der Mittelelektrode 4-1 ausgebildet sind, beispielsweise aus einem von Ir, Rh, Ru, etc. gemacht.
Andere Komponenten der Zündkerze 1-1 gemäß der sechsten beispielhaften Ausführungsform sind dieselben wie diejenigen der Zündkerze 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform, die vorstehend beschrieben ist.
Der Aufbau gemäß der sechsten beispielhaften Ausführungsform, der in 1 und 12 gezeigt ist, gestattet, dass die Zündkerze 1-1 zwei Funkenabgabespalte 11 hat. Dieser Aufbau ermöglicht es, die Zündkerze 1 vorzusehen, die ein erhöhtes und hervorragendes Funkenvermögen und Zündungsvermögen hat.
Siebte beispielhafte Ausführungsform
Die Zündkerze 1-2 gemäß der siebten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 13 beschrieben.
13 ist eine Ansicht, die einen Querschnitt eines vorderen Teils der Zündkerze 1-2, der senkrecht zu einer Axialrichtung der Zündkerze 1-2 ist, gemäß der siebten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
Wie in 13 gezeigt ist, hat die Zündkerze 1-2 gemäß der siebten beispielhaften Ausführungsform drei Erdungselektroden 5-2. Jede der Erdungselektroden 5-2 hat einen vorstehenden Teil 51-2, so dass der vorstehende Teil 51-2 jeder Erdungselektrode 51-2 einem entsprechenden Edelmetallteil 410 zugewandt ist, der an der Seitenfläche der Mittelelektrode 4-2 ausgebildet ist. Das heißt jeder vorstehende Teil 51-2 steht in Richtung zu dem entsprechenden Edelmetallteil 410 vor, der an der Seitenfläche an einem vorderen Teil der Mittelelektrode 4-2 ausgebildet ist. Wie in 13 gezeigt ist, hat die Zündkerze 1-2 gemäß der siebten beispielhaften Ausführungsform drei Funkenabgabespalte 11-2. Jeder Funkenabgabespalt 11-2 ist zwischen der zugewandten Fläche 511-2 jedes vorstehenden Teils 51-2 und dem entsprechenden Edelmetallteil 410 ausgebildet, der an der Seitenfläche der Mittelelektrode 4-2 ausgebildet ist.
Insbesondere sind die Edelmetallteile 410, die an der Seitenfläche der Mittelelektrode 4-2 ausgebildet sind, beispielsweise aus einem von Ir, Rh, Ru, etc. hergestellt.
Andere Komponenten der Zündkerze 1-1 gemäß der sechsten beispielhaften Ausführungsform sind die gleichen wie diejenigen der Zündkerze 1 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform, die vorstehend beschrieben ist.
In gleicher Weise wie die sechste beispielhafte Ausführungsform gestattet der Aufbau gemäß der siebten beispielhaften Ausführungsform, der in 13 gezeigt ist, dass die Zündkerze 1-2 die drei Funkenabgabespalte 11 hat. Dieser Aufbau ermöglicht es, die Zündkerze vorzusehen, die ein erhöhtes und hervorragendes Funkenvermögen und Zündungsvermögen hat.
Obwohl die erste beispielhafte Ausführungsform die Zündkerze 1 zeigt, die die einzelne Erdungselektrode 5 hat, und die sechste beispielhafte Ausführungsform die Zündkerze 1-1 zeigt, die die zwei Erdungselektroden 1-1 hat, und die siebte beispielhafte Ausführungsform die Zündkerze 1-2 zeigt, die die drei Erdungselektroden 5-2 hat, ist das Konzept der vorliegenden Erfindung nicht durch die vorstehenden beispielhaften Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise ist es möglich, dass die Zündkerze eine oder mehrere Erdungselektroden hat.
Des Weiteren, obwohl die erste bis sechste beispielhafte Ausführungsform zeigen, dass die Plattierungsschicht 12 aus Ni gemacht ist, ist das Konzept der vorliegenden Erfindung nicht durch die vorstehenden beispielhaften Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise ist es möglich die Plattierungsschicht zu verwenden, die aus Metall, wie beispielsweise Zn, Cr etc., anders als Ni, gemacht ist.
Des Weiteren, obwohl die erste bis sechste beispielhafte Ausführungsform die zugewandte Fläche 511 zeigen, die eine annähernd flache Fläche des vorstehenden Teils 51 der Erdungselektrode 5 hat, ist das Konzept der vorliegenden Erfindung nicht durch die vorstehenden beispielhaften Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise ist es möglich, dass die zugewandte Fläche des vorstehenden Teils eine von einer vorstehenden gekrümmten Fläche, einer Turmform, einer Mehrstufenform, etc. hat. In diesen Fällen ist die zugewandte Fläche, die mit der Plattierungsschicht 12 bedeckt ist, an dem Bereich ausgebildet, der am nächsten zu der Mittelelektrode in dem Funkenabgabespalt ist. Die Seitenfläche des vorstehenden Teils der Erdungselektrode ist um den Bereich herum ausgebildet, in dem die zugewandte Fläche ausgebildet ist, die mit der Plattierungsschicht 12 bedeckt ist.
Während spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben worden sind, ist es für den Fachmann klar, dass verschiedene Modifikationen und Alternativen an diesen Details in Anbetracht der gesamten Lehre der Offenbarung entwickelt werden könnten. Demzufolge sind die speziellen Anordnungen, die offenbart sind, nur als beispielhaft und nicht als beschränkend für den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verstehen, dessen volle Breite durch die folgenden Ansprüche und all deren Äquivalente gegeben ist.
Eine Zündkerze hat ein zylindrisches Gehäuse, einen zylindrischen Glasisolator, eine Mittelelektrode und eine Erdungselektrode, die an dem zylindrischen Gehäuse fixiert ist. Die Erdungselektrode hat einen vorstehenden Teil, der zu der Mittelelektrode hin vorsteht. Der vorstehende Teil hat eine zugewandte Fläche, die der Mittelelektrode zugewandt ist und am nächsten zu der Mittelelektrode in einem Funkenabgabespalt ist. Dieser Spalt ist zwischen der Mittelelektrode und der Erdungselektrode ausgebildet. Die zugewandte Fläche ist mit einer Plattierungsschicht bedeckt. Ein Basismaterial, mit dem die Erdungselektrode hergestellt ist, liegt an einer Seitenfläche des vorstehenden Teils um die zugewandte Fläche des vorstehenden Teils herum frei. Das Basismaterial der Erdungselektrode ist aus einer Ni-Legierung gemacht, die nicht weniger als 90 Gew.-% Ni und bevorzugt Ni in einem Bereich von 90 Gew.-% bis 98 Gew.-% enthält.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2009054574 [0002]
JP 2009054579 [0002]

Claims

Zündkerze (1) mit: einem zylindrischen Gehäuse (2); einem zylindrischen Glasisolator (3), der durch ein Inneres des zylindrischen Gehäuses (2) gestützt ist; einer Mittelelektrode (4), die in dem Inneren des zylindrischen Glasisolators (3) so gestützt ist, dass ein vorderer Teil der Mittelelektrode (4) zu der Außenseite der Zündkerze (1) hin freiliegt; und einer Erdungselektrode (5), die an dem zylindrischen Gehäuse (2) fixiert ist, wobei die Erdungselektrode (5) einen vorstehenden Teil (51) hat, der zu der Mittelelektrode (4) hin vorsteht, der vorstehende Teil (51) der Erdungselektrode (5) eine zugewandte Fläche (511) hat, die der Mittelelektrode (4) zugewandt ist und am nächsten zu einem vorderen Teil der Mittelelektrode (4) in einem Funkenabgabespalt (11) ist, der Funkenabgabespalt (11) zwischen der Mittelelektrode (4) und der Erdungselektrode (5) ausgebildet ist, und die zugewandte Fläche (511) des vorstehenden Teils (51) der Erdungselektrode (5) mit einer Plattierungsschicht (12) bedeckt ist, und ein Basismaterial (50), mit dem die Erdungselektrode (5) hergestellt ist, an einer Seitenfläche (512) des vorstehenden Teils (51) um die zugewandte Fläche (511) des vorstehenden Teils (51) der Erdungselektrode (5) herum freiliegt.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei die Plattierungsschicht (12) aus Ni gemacht ist, und das Basismaterial (50) der Erdungselektrode (5) aus einer Ni-Legierung gemacht ist, die nicht weniger als 90 Gew.-% Ni enthält.
Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, wobei der vorstehende Teil (51) der Erdungselektrode (5) durch Ausziehen der Erdungselektrode (5) so hergestellt wird, dass der vorstehende Teil (51) durch einen Druck von der Fläche der Erdungselektrode (5) zu der Mittelelektrode (4) hin in dem Funkenabgabespalt (11) ausgezogen wird.
Zündkerze nach Anspruch 2, wobei das Basismaterial (50) der Erdungselektrode (5) aus einer Ni-Legierung gemacht ist, die Ni in einem Bereich von 90 Gew.-% bis 98 Gew.-% enthält.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei die Erdungselektrode (5, 5-1, 5-2) eine Vielzahl der vorstehenden Teile (51-1, 51-2) hat und die Mittelelektrode (4) eine Vielzahl der Edelmetallteile (410) hat, wobei die vorstehenden Teile (51-1) um die Edelmetallteile (410) herum angeordnet sind, und die vorstehenden Teile (51-1, 51-2) und die Edelmetallteile (41) in einer Eins-zu-eins-Beziehung vorgesehen sind.