DE102017221137A1 - Method for producing a spark plug - Google Patents

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Oliver Berkemeier
Maziar Khosravi
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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze, bei dem zumindest die Masseelektrode der Zündkerze in einen additiven Verfahren, insbesondere 3D Druck aufgebaut wird, wobei die Masseelektrode während des Druckens mit Aussparungen, Bohrungen oder Schlitzen ausgebildet wird.Method for producing a spark plug, in which at least the ground electrode of the spark plug is built up in an additive method, in particular 3D printing, wherein the ground electrode is formed during the printing with recesses, holes or slots.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze.The invention relates to a method for producing a spark plug.

Die Herstellung von Zündkerzen ist aufwendig, da die verschiedenen Komponenten aus unterschiedlichen Materialien in getrennten Schritten hergestellt und anschließend zusammengefügt werden müssen.The production of spark plugs is expensive because the different components must be made of different materials in separate steps and then joined together.

So offenbart die DE 10 2015 115 746 A1 ein Verfahren zum Herstellen einer Zündelektrode für Zündkerzen für Verbrennungsmotoren, welche einen Abschnitt aus einem unedlen Metall oder aus einer unedlen Metalllegierung hat, welcher an einem Ende mit einem Edelmetall oder mit einer Edelmetalllegierung bestückt ist. Durch pulvermetallurgisches Herstellen eines das unedle Metall oder die unedle Metalllegierung enthaltenden Grünlings oder Braunlings, Beschichten eines Teils der Oberfläche des Grünlings oder Braunlings mit einer Mischung, welche das Edelmetall oder die Edelmetalllegierung als Pulver und ein Bindemittel enthält, Entfernen des Bindemittels aus der durch das Beschichten gebildeten Schicht, welche das Edelmetall oder die Edelmetalllegierung enthält, und durch Sintern des beschichteten Grünlings bzw. Braunlings wird ein Verbundteil hergestellt und dieses wird als Endstück auf das eine Ende des unedlen Abschnitts der Zündelektrode geschweißt.So revealed the DE 10 2015 115 746 A1 a method for producing a spark plug for spark plugs for internal combustion engines, which has a portion of a base metal or a base metal alloy, which is equipped at one end with a noble metal or with a noble metal alloy. By powder metallurgy producing a greenware or brownstone containing the base metal or base metal alloy, coating a part of the surface of the greenware or brown body with a mixture containing the noble metal or noble metal alloy as a powder and a binder, removing the binder from the green by coating A composite member is formed by sintering the coated green sheet or brown alloy, and this is welded as an end piece to one end of the base portion of the ignition electrode.

Zündkerzen und insbesondere deren Masseelektroden gehören im Verbrennungsmotor zu den heißesten Stellen und neigen somit zur Selbstentzündung oder Klopfen.Spark plugs and in particular their ground electrodes belong to the hottest places in the internal combustion engine and thus tend to self-ignite or knock.

Die DE 101 55 404 A1 offenbart eine Zündkerze, die im Bereich der Masseelektrode eine Aussparung, Bohrung oder Schlitz als Zuführung von Brennstoffgemisch zur Funkenstrecke aufweist.The DE 101 55 404 A1 discloses a spark plug having a recess, bore or slot in the region of the ground electrode as a supply of fuel mixture to the spark gap.

Die DE 10 2012 208 069 A1 offenbart eine Zündkerze mit ringförmiger Masseelektrode, die ebenfalls Durchtrittsöffnungen (Bohrungen) für das Brennstoffgemisch aufweist.The DE 10 2012 208 069 A1 discloses a spark plug with annular ground electrode, which also has through holes (holes) for the fuel mixture.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung von Zündkerzen mit Aussparung oder Bohrungen etc. in der Masseelektrode bereitzustellen.The object of the invention is in contrast to provide a simplified method for the production of spark plugs with recess or holes etc. in the ground electrode.

Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.This object is achieved by the method specified in claim 1.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass wenn zumindest die Masseelektrode der Zündkerze in einen additiven Verfahren, insbesondere 3D Druck aufgebaut wird, wobei die Masseelektrode während des Druckens mit Aussparungen, Bohrungen oder Schlitzen ausgebildet wird, es möglich ist, die Masseelektrode einschrittig ohne aufwendige Nachbearbeitung entsprechend auszugestalten.According to the invention it has been recognized that if at least the ground electrode of the spark plug is constructed in an additive process, in particular 3D printing, wherein the ground electrode is formed during printing with recesses, holes or slots, it is possible to design the ground electrode one step without elaborate post-processing accordingly ,

Mit anderen Worten, es wird die Masseelektrode bereits mit den entsprechenden Aussparungen etc. beim Drucken hergestellt.In other words, the ground electrode is already manufactured with the corresponding recesses, etc. during printing.

Somit kann sich in den Aussparungen, Bohrungen oder Schlitzen Brennstoffgemisch während der Injektionsphase ansammeln, welches anschließend verdampft. Somit kühlt das Brennstoffgemisch selber die Masseelektrode und verhindert ein Überhitzen und Klopfen.Thus, in the recesses, holes or slots fuel mixture can accumulate during the injection phase, which then evaporates. Thus, the fuel mixture itself cools the ground electrode and prevents overheating and knocking.

Ferner wird das aus den Aussparungen, Bohrungen oder Schlitzen austretende Brennstoffgemisch das Luft-Brennstoffgemisch anreichern und so die Zündung vereinfachen.Furthermore, the fuel mixture emerging from the recesses, holes or slots will enrich the air-fuel mixture and thus simplify the ignition.

Als besonders geeignet hat sich das LMD (Laser Metall Deposition) Verfahren herausgestellt, da es eine gute Verwendung unterschiedlicher Materialien und auch eine in-situ Legierung der Materialien erlaubt.The LMD (Laser Metal Deposition) method has proven to be particularly suitable since it allows a good use of different materials and also an in-situ alloying of the materials.

Ganz besonders bevorzugt wird dabei die Masselelektrode aus Iridium- oder Platin-Pulver gedruckt.Most preferably, the ground electrode is printed from iridium or platinum powder.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die gesamte Zündkerze im 3D Druck hergestellt.In a particularly preferred embodiment, the entire spark plug is produced in 3D printing.

Dann ist es möglich, die Herstellung zu vereinfachen, da sie in einer einzigen Maschine ablaufen kann. Somit kann auch auf eine Erhitzung im Ofen verzichtet werden. Zudem ergeben sich neue Möglichkeiten des Aufbaus und der verfügbaren Materialien.Then it is possible to simplify the production because it can run in a single machine. Thus, it can be dispensed with heating in the oven. In addition, new possibilities of construction and available materials arise.

Mit anderen Worten, es werden alle Teile der Zündkerze, wie Mittelelektrode, Masseelektrode, Metallgehäuse, Entstörwiderstand, Isolator, Anschluss, Kriechstrombarrieren, etc. in einer Herstellungsvorrichtung erzeugt und dabei auch gleich zusammengesetzt. Weitere Schritte entfallen.In other words, all the parts of the spark plug such as center electrode, ground electrode, metal shell, suppression resistor, insulator, terminal, leakage current barriers, etc. are generated in a manufacturing apparatus and also assembled at the same time. Further steps are eliminated.

Vorzugsweise wird auch der Anschluss aus Iridium- oder Platin-Pulver gedruckt.Preferably, the terminal is printed from iridium or platinum powder.

Die Mittelelektrode wird dagegen aus Nickellegierungspulver gedruckt.The center electrode, on the other hand, is printed from nickel alloy powder.

Durch den 3D Druck ist es ohne weiteres möglich, den Isolator hinsichtlich Querschnitt, Dichte und Porosität seiner Länge nach zu variieren. Insbesondere kann so auch die Zündkerze schlanker ausgestaltet werden, was wiederrum größere Ventile in kleinen Zylindern der Motoren erlaubt.Due to 3D printing, it is easily possible to vary the insulator in terms of length, density and porosity. In particular, so the spark plug can be made slimmer, which in turn allowed larger valves in small cylinders of the engines.

Bevorzugt ist es, wenn der Isolator mit Schichten aus Glimmer, porösem Aluminiumoxid oder Zirkoniumoxid gedruckt ist, die mit Konventionellen Schichten aus Siliziumoxid und Aluminiumoxid umgeben sind. It is preferred if the insulator is printed with layers of mica, porous alumina or zirconia surrounded with conventional layers of silica and alumina.

Zudem kann der Isolator mit in Längsrichtung ausgerichteten Heat pipes ausgebildet werden.In addition, the insulator can be formed with longitudinally aligned heat pipes.

Somit ist es insgesamt möglich, Zündkerzen aus unterschiedlichsten Materialien und Legierungen zu drucken und den jeweiligen Bereich auf seine Funktion und Schnittstelle zu benachbarten Bereichen hin zu optimieren. So kann die äußre Gestalt an unterschiedliche Motorkonstruktionen angepasst werden bzw. die Zündkerzen maßgeschneidert werden.Thus, it is possible overall to print spark plugs made of different materials and alloys and to optimize the respective area for its function and interface to adjacent areas. Thus, the outer shape can be adapted to different engine designs and the spark plugs are customized.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 10155404 A1 [0005]DE 10155404 A1 [0005]
  • DE 102012208069 A1 [0006]DE 102012208069 A1 [0006]

Claims (4)

Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze, bei dem zumindest die Masseelektrode der Zündkerze in einen additiven Verfahren, insbesondere 3D Druck aufgebaut wird, wobei die Masseelektrode während des Druckens mit Aussparungen, Bohrungen oder Schlitzen ausgebildet wird.Method for producing a spark plug, in which at least the ground electrode of the spark plug is built up in an additive method, in particular 3D printing, wherein the ground electrode is formed during the printing with recesses, holes or slots. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass LMD (Laser Metall Deposition) Verfahren verwendet wird.Method according to Claim 1 , characterized in that LMD (laser metal deposition) method is used. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Masselelektrode aus Iridium- oder Platin-Pulver gedruckt wird.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that the ground electrode is printed from iridium or platinum powder. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Zündkerze im 3D Druck hergestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the entire spark plug is produced in 3D printing.
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