DE102013106218A1

DE102013106218A1 - Zündkerze

Info

Publication number: DE102013106218A1
Application number: DE201310106218
Authority: DE
Inventors: Werner Niessner
Original assignee: Federal Mogul Ignition GmbH
Current assignee: Federal Mogul Ignition GmbH
Priority date: 2013-06-14
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2014-04-24

Abstract

Beschrieben wird eine Zündkerze (1) mit einem Innenleiter (2), einem den Innenleiter (2) umgebenden Isolator (4) aus Keramik, einem den Isolator umgebenden Zündkerzenkörper (5) mit einem vorderen (6) und einem hinteren Ende (7) und einem am vorderen Ende (6) des Zündkerzenkörpers (5) angeordneten Gewinde (8) zum Einschrauben in einen Verbrennungsmotor, wobei ein im Folgenden als „Isolatorhals” bezeichneter Bereich (11) des Isolators (4) aus dem hinteren Ende (7) des Zündkerzenkörpers (5) herausragt, und wobei am Ende des Isolatorhalses (11) ein elektrisch leitend mit dem Innenleiter (2) verbundener Anschlussstift (12) für einen Zündkerzenstecker zur Versorgung der Zündkerze (1) mit Hochspannung angeordnet ist. Es ist vorgesehen, dass die unglasierte Keramik des Isolatorhalses (11) mit einer elektrisch isolierenden Antihaftbeschichtung (13) versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündkerze mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Zündkerzen mit einem Innenleiter, einem den Innenleiter umgebenden Isolator aus Keramik, einem den Isolator umgebenden Zündkerzenkörper mit einem vorderen und einem hinteren Ende und einem am vorderen Ende des Zündkerzenkörpers angeordneten Gewinde zum Einschrauben in einen Verbrennungsmotor sind seit vielen Jahren bekannt. Bei den bekannten Zündkerzen ragt ein im Folgenden als „Isolatorhals” bezeichneter Bereich des Isolators aus dem hinteren Ende des Zündkerzenkörpers heraus. Am Ende des Isolatorhalses ist ein elektrisch leitend mit dem Innenleiter verbundener Anschlussstift für einen Zündkerzenstecker zur Versorgung der Zündkerze mit Hochspannung angeordnet.
Ein zugehöriger Zündkerzenstecker hat eine Kontakteinrichtung für den am Isolatorhals der Zündkerze angeordneten Anschlussstift und weist einen Schutzschlauch zum Aufschieben auf den Isolatorhals auf. Die Kontakteinrichtung des Zündkerzensteckers wird von einer Zündspule über eine zum Zündkerzenstecker führende Zündleitung mit Hochspannung versorgt. Beim Aufstecken des Zündkerzensteckers auf die Zündkerze wird der Schutzschlauch auf den Isolatorhals geschoben. Der Schutzschlauch besteht aus Kunststoff, beispielsweise aus Silikon oder einem Elastomer und hat einen Innendurchmesser, welcher kleiner ist als der Außendurchmesser des Isolatorhalses, so dass der Schutzschlauch sich beim Aufschieben auf den Isolatorhals elastisch aufweitet und sich im aufgeschobenen Zustand durch die elastische Vorspannung dicht an den Isolatorhals anschmiegt. Der Schutzschlauch dient zur elektrischen Hochspannungsisolation und zur Unterdrückung von Hochspannungsüberschlägen am Zündkerzenhals.
Zu Wartungszwecken beim Austausch der Zündkerze wird der Zündkerzenstecker mit dem daran angebrachten Schutzschlauch von der Zündkerze abgezogen. Um auch nach längerer Betriebsdauer ein Festsitzen des Schutzschlauches auf dem Isolatorhals zu verhindern ist bei bekannten Zündkerzen die Keramik am Isolatorhals mit einer Glasur versehen. Die Glasur am Isolatorhals soll die gesinterte Keramikoberfläche glätten und durch die Glättung der Oberfläche Verschmutzungen entgegenwirken, die zu einem Festsitzen des Schutzschlauches führen können. Darüber hinaus ist bekannt, zusätzliche Mittel, wie beispielsweise Fett oder Talkum, auf die Glasur oder auf die Innenfläche des Schutzschlauches aufzutragen. Die Wirkung dieser Zusatzmittel ist jedoch begrenzt und insbesondere nach längerer Betriebszeit und/oder mehrmaligen Aufstecken und Abziehen des Zündkerzensteckers nicht zufriedenstellend.
Für moderne Turbomotoren wird eine höhere Zündspannung benötigt. Um bei höherer Zündspannung weiterhin Hochspannungsüberschläge am Zündkerzenhals verhindern zu können, ist eine Verlängerung des Isolatorhalses und des Schutzschlauches erforderlich, so dass sich eine vergrößerte Überschlagslänge ergibt. Beim Einsatz dieser verlängerten Isolatoren kommt es verstärkt zu einem Festbacken oder Festkleben des Schutzschlauches auf dem Isolatorhals. Nach längerer Einsatzzeit sind die zum Abziehen des Zündkerzensteckers erforderlichen Abziehkräfte zu hoch. Die Abziehkräfte können so hoch werden, dass es beim Abziehen des Zündkerzensteckers zu Beschädigungen am Schutzschlauch kommt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gestaltung zu schaffen, bei der auch bei Zündkerzen mit verlängertem Isolatorhals geringe Abziehkräfte des Zündkerzensteckers erreicht und Beschädigungen am Schutzschlauch beim Abziehen vermieden werden.
Die Aufgabe wird durch eine Zündkerze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die unglasierte Keramik des Isolatorhalses mit einer elektrisch isolierenden Antihaftbeschichtung zu versehen. Die Erfindung hat den Vorteil, dass auch beim Einsatz von langen Isolatoren, wie sie für die erhöhten Zündspannungen moderner Turbomotoren notwendig sind, ein Festbacken bzw. Festkleben des Schutzschlauches auf dem Isolatorhals vermieden wird. Völlig überraschend hat sich gezeigt, dass dies insbesondere durch den Verzicht auf eine Glasur am Isolatorhals zuverlässig erreicht werden kann. Vorteilhafterweise wird die Keramik am Isolatorhals in dem Zustand belassen, wie er nach dem Sintern des Isolators vorliegt. Die Antihaftbeschichtung am Isolatorhals kann so auch über lange Einsatzzeiten der Zündkerze sicherstellen, dass ein Abziehen des Schutzschlauches ohne große Abziehkräfte möglich ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ferner durch einen Zündkerzenstecker gelöst, welcher eine Kontakteinrichtung für einen an einem Isolatorhals einer Zündkerze angeordneten Anschlussstift und einen Schutzschlauch zum Aufschieben auf den Isolatorhals der Zündkerze aufweist und bei welchem die Innenfläche des Schutzschlauches mit einer elektrisch isolierenden Antihaftbeschichtung versehen ist.
Ferner wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch ein Zündsystem enthaltend eine Zündkerze und einen Zündkerzenstecker mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
Die elektrisch isolierende Antihaftbeschichtung ist bevorzugt am Isolatorhals der Zündkerze oder an der Innenfläche des Schutzschlauches des Zündkerzensteckers angeordnet. Die Antihaftbeschichtung enthält in vorteilhafter Ausgestaltung ein Fluorpolymer. Bevorzugt enthält die Antihaftbeschichtung Polytetrafluorethylen (PTFE) oder ein Perfluoralkoxy-Polymer (PFA). Bevorzugt wird die Antihaftbeschichtung als Einbrennbeschichtung ausgeführt. Zum Einbrennen wird das Bauteil mit der aufgetragenen Antihaftbeschichtung auf eine bestimmte Temperatur erwärmt. Dies hat den Vorteil, dass eine langlebige und widerstandsfähige Antihaftbeschichtung erreicht wird.
Die Zündkerze wird bevorzugt nach einem Verfahren hergestellt, bei welchem eine Suspension, die elektrisch isolierende Antihaftpartikel enthält, auf die unglasierte Keramik des Isolatorhalses aufgetragen wird und bei welchem anschließend zumindest der Isolatorhals zum Einbrennen der Antihaftbeschichtung erwärmt wird. Das Einbrennen wird bevorzugt bei einer Temperatur von 120 Grad Celsius bis 400 Grad Celsius durchgeführt. Es ist vorteilhaft, den Isolatorhals mit der Antihaftbeschichtung zu versehen, bevor der Isolator in den Zündkerzenkörper montiert wird. Der Isolator ist hierbei vollständig fertig, wenn er in den Zündkerzenkörper eingesetzt wird. Dies hat den Vorteil, dass an der fertigen Zündkerze keine Bearbeitungsschritte am Isolator mehr ausgeführt werden müssen, und eine bei der Isolatormontage erzielte Abdichtung zwischen Isolator und Zündkerzenkörper nicht durch nachfolgende Verfahrensschritte wieder beeinträchtigt werden kann.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorteilhaft, wenn die Zündkerze an ihrem Isolatorhals eine unter der Antihaftbeschichtung angeordnete Beschriftung aufweist. Zündkerzen werden üblicherweise am Isolatorhals mit Hersteller- und/oder Typbezeichnungen beschriftet. Die Beschriftung wird bei bekannten Zündkerzen der eingangs genannten Art durch ein Druckverfahren auf die Glasur am Isolatorhals aufgebracht. Bei der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft, den unglasierten und unbeschichteten Isolatorhals mit der Beschriftung zu versehen. Die anschließend aufgebrachte Antihaftbeschichtung ist deshalb bevorzugt durchsichtig. Durch eine transluzente Antihaftbeschichtung wird die Sichtbarkeit der darunter angeordneten Beschriftung praktisch nicht beeinträchtigt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Beschriftung sehr einfach aufgetragen werden kann und die Wirkung der Antihaftbeschichtung nicht durch die Beschriftung beeinträchtigt wird.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Figur. Es zeigt:
1 eine Zündkerze mit einer erfindungsgemäßen Beschichtung am Isolatorhals in einer teilweise geschnittenen Darstellung.
Die in 1 dargestellte Zündkerze 1 enthält einen Innenleiter 2 sowie eine mit dem Innenleiter 2 elektrisch leitend verbundene Mittelelektrode 3 und hat eine sich parallel zum Innenleiter 2 erstreckende Längsrichtung. Der Innenleiter 2 ist von einem Isolator 4 aus Keramik umgeben. Der Isolator 4 ist von einem Zündkerzenkörper 5 aus Metall umgeben. Der Zündkerzenkörper 5 weist ein vorderes Ende 6 und ein hinteres Ende 7 auf. Am vorderen Ende 6 ist ein Gewinde 8 angeordnet, mit welchem die Zündkerze 1 in an sich bekannter Weise in einen Verbrennungsmotor eingeschraubt werden kann. Am vorderen Ende 6 ist ferner eine Masseelektrode 9 angeordnet, die mit der Mittelelektrode 3 einen Zündspalt 10 bildet.
Ein als Isolatorhals 11 bezeichneter Bereich des Isolators 4 ragt aus dem hinteren Ende 7 des Zündkerzenkörpers 5 heraus. Am Ende des Isolatorhalses 11 ist ein elektrisch leitend mit dem Innenleiter 2 verbundener Anschlussstift 12 für einen nicht dargestellten Zündkerzenstecker zur Versorgung der Zündkerze mit Hochspannung angeordnet.
Der nicht dargestellte Zündkerzenstecker enthält eine Kontakteinrichtung für den Anschlussstift 12 und einen Schutzschlauch zum Aufschieben auf den Isolatorhals 11.
Bei der Herstellung der Zündkerze 1 wird der Isolator 4 aus Keramik gesintert. Anschließend werden Innenleiter 2 und Mittelelektrode 3 in dem Isolator 4 montiert und mittels einer Glaseinschmelzung befestigt. Nach der Glaseinschmelzung wird eine Suspension auf den Isolatorhals 11 aufgetragen, die elektrisch isolierende Antihaftpartikel enthält. Die Antihaftpartikel enthalten ein Fluorpolymer, bspw. PTFE oder PFA. Anschließend wird der Isolator 4 auf eine Temperatur zwischen 120 Grad Celsius und 400 Grad Celsius erwärmt, wobei die Antihaftbeschichtung in die Oberfläche der Keramik eingebrannt wird. Die Antihaftbeschichtung auf dem Isolatorhals 11 ist in 1 durch die mit dem Bezugszeichen 13 versehene gestrichelte Linie angedeutet.
Nach dem Einbrennen der Antihaftbeschichtung 13 wird der Isolator 4 in den Durchgang des Zündkerzenkörpers 5 eingesetzt. Anschließend wird der Isolator 4 durch ein an sich bekanntes Umbördeln des hinteren Endes 7 des Zündkerzenkörpers 5 und einen Elektro-Stauchvorgang im Zündkerzenkörper 5 befestigt.
Bezugszeichenliste

1: Zündkerze
2: Innenleiter
3: Mittelelektrode
4: Isolator
5: Zündkerzenkörper
6: vorderes Ende
7: hinteres Ende
8: Gewinde
9: Masseelektrode
10: Zündspalt
11: Isolatorhals
12: Anschlussstift
13: Antihaftbeschichtung

Claims

Zündkerze (1) mit einem Innenleiter (2), einem den Innenleiter (2) umgebenden Isolator (4) aus Keramik, einem den Isolator (4) umgebenden Zündkerzenkörper (5) mit einem vorderen (6) und einem hinteren Ende (7) und einem am vorderen Ende (6) des Zündkerzenkörpers (5) angeordneten Gewinde (8) zum Einschrauben in einen Verbrennungsmotor, wobei ein im Folgenden als „Isolatorhals” bezeichneter Bereich (11) des Isolators (4) aus dem hinteren Ende (7) des Zündkerzenkörpers (5) herausragt, und wobei am Ende des Isolatorhalses (11) ein elektrisch leitend mit dem Innenleiter (2) verbundener Anschlussstift (12) für einen Zündkerzenstecker zur Versorgung der Zündkerze (1) mit Hochspannung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die unglasierte Keramik des Isolatorhalses (11) mit einer elektrisch isolierenden Antihaftbeschichtung (13) versehen ist.
Zündkerze (1) nach Anspruch 1, in welcher die Antihaftbeschichtung (13) ein Fluorpolymer enthält.
Zündkerze (1) nach Anspruch 2, in welcher die Antihaftbeschichtung (13) Polytetrafluorethylen enthält.
Zündkerze (1) nach Anspruch 2, in welcher die Antihaftbeschichtung (13) ein Perfluoralkoxy-Polymer enthält.
Zündkerze (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, in welcher die Antihaftbeschichtung (13) eine Einbrennbeschichtung ist.
Zündkerze (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, in welcher der Isolatorhals (11) eine unter der Antihaftbeschichtung (13) angeordnete Beschriftung aufweist.
Zündsystem enthaltend einen Zündkerzenstecker und eine Zündkerze (1), in welchem die Zündkerze (1) einen Innenleiter (2), einen den Innenleiter umgebenden Isolator (4) aus Keramik, einen den Isolator (4) umgebenden Zündkerzenkörper (5) mit einem vorderen (6) und einem hinteren Ende (7) und einen am vorderen Ende (6) des Zündkerzenkörpers (5) angeordneten Gewinde (8) zum Einschrauben in einen Verbrennungsmotor aufweist, in welchem an der Zündkerze (1) ein im Folgenden als „Isolatorhals” bezeichneter Bereich (11) des Isolators (4) aus dem hinteren Ende (7) des Zündkerzenkörpers (5) herausragt, in welchem am Ende des Isolatorhalses (11) der Zündkerze (1) ein elektrisch leitend mit dem Innenleiter (2) verbundener Anschlussstift (12) für einen Zündkerzenstecker zur Versorgung der Zündkerze (1) mit Hochspannung angeordnet ist, in welchem der Zündkerzenstecker eine Kontakteinrichtung für den am Isolatorhals (11) der Zündkerze (1) angeordneten Anschlussstift (12) und einen Schutzschlauch zum Aufschieben auf den Isolatorhals (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die unglasierte Keramik des Isolatorhalses (11) oder die Innenfläche des Schutzschlauches mit einer elektrisch isolierenden Antihaftbeschichtung (13) versehen ist.
Zündkerzenstecker mit einer Kontakteinrichtung für einen an einem Isolatorhals (11) einer Zündkerze angeordneten Anschlussstift (12) und einem Schutzschlauch zum Aufschieben auf den Isolatorhals (11) der Zündkerze (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche des Schutzschlauches mit einer elektrisch isolierenden Antihaftbeschichtung (13) versehen ist.
Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze (1) mit einem Innenleiter (2), einem den Innenleiter umgebenden Isolator (4) aus Keramik, einem den Isolator umgebenden Zündkerzenkörper (5) mit einem vorderen (6) und einem hinteren Ende (7) und einem am vorderen Ende (6) des Zündkerzenkörpers (5) angeordneten Gewinde (8) zum Einschrauben in einen Verbrennungsmotor, bei welchem der Isolator (4) so in den Zündkerzenkörper (5) montiert wird, dass an der fertigen Zündkerze (1) ein im Folgenden als „Isolatorhals” bezeichneter Bereich (11) des Isolators (4) aus dem hinteren des Ende (7) des Zündkerzenkörpers (5) herausragt, und bei welchem eine elektrisch isolierende Antihaftpartikel enthaltende Suspension auf die unglasierte Keramik des Isolatorhalses (11) aufgetragen wird, und bei welchem anschließend zumindest der Isolatorhals (11) zum Einbrennen der Antihaftbeschichtung (13) in die Keramik erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem das Einbrennen bei einer Temperatur von 120 Grad Celsius bis 400 Grad Celsius durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei welchem der Isolatorhals (11) mit der Antihaftbeschichtung (13) versehen wird, bevor der Isolator (4) in den Zündkerzenkörper (5) montiert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem eine Beschriftung auf die unglasierte Keramik des Isolierhalses (11) aufgebracht wird, bevor die Antihaftpartikel enthaltende Suspension aufgetragen wird.