DE102017221171A1 - Spark plug outer seal with positive thermal conductivity - Google Patents
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Abstract
Zündkerzen-Dichtung, wobei die Dichtung aus einem Material besteht, das eine steigende Wärmeleitfähigkeit mit steigender Temperatur hat, sowie eine Zündkerze mit mindestens einer dieser Dichtung als Außendichtung und/oder Innendichtung.A spark plug seal, wherein the seal is made of a material having an increasing thermal conductivity with increasing temperature, and a spark plug with at least one of said seal as an outer seal and / or inner seal.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Zündkerzen-Dichtung nach dem unabhängigen Anspruch und eine Zündkerze mit mindestens einer dieser Dichtung als Außendichtung und/oder Innendichtung.The invention relates to a spark plug seal according to the independent claim and a spark plug with at least one of this seal as an outer seal and / or inner seal.
Aufgrund der immer höheren Temperaturen beim Betrieb einer Brennkraftmaschine ist die Zündkerze auch immer höheren Temperaturen ausgesetzt. Dadurch wird eine möglichst effektive Kühlung bzw. Wärmeableitung für die Zündkerze immer wichtiger, um einerseits Fehlzündung aufgrund zu warmer Elektroden und andererseits einen durch die hohen Temperaturen beschleunigten Verschleiß der Materialien, insbesondere der Elektrodenmaterialen, vorzubeugen.Due to the ever higher temperatures during operation of an internal combustion engine, the spark plug is exposed to ever higher temperatures. As a result, the most effective possible cooling or heat dissipation for the spark plug is becoming increasingly important, on the one hand to prevent misfire due to warm electrodes and on the other hand accelerated by the high temperatures wear of the materials, in particular the electrode materials.
Bei der Zündkerze gibt es verschiedene Pfade, über den die Wärmeableitung aus der Zündkerze bzw. die Kühlung der Zündkerze erfolgen. In
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die bisher verwendeten Materialien haben den Nachteil, dass diese eine negative Wärmeleitfähigkeit, d.h. die Wärmeleitfähigkeit nimmt mit steigender Temperatur ab, oder eine konstante Wärmeleitfähigkeit haben. Dies führt dazu, dass sich die Kühlleistung bzw. die Wärmeableitung aus der Zündkerze über die Dichtungen verschlechtern bzw. nicht mehr ausreichend ist, gerade wenn eine besonders gute Wärmeableitung notwendig ist.The materials used hitherto have the disadvantage that they have a negative thermal conductivity, i. the thermal conductivity decreases with increasing temperature, or have a constant thermal conductivity. As a result, the cooling power or the heat dissipation from the spark plug via the seals deteriorate or is no longer sufficient, especially if particularly good heat dissipation is necessary.
Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zündkerzen-Dichtung und eine Zündkerze mit verbesserten Wärmeableitung gerade auch für höhere Temperaturen bereit zu stellen.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a spark plug seal and a spark plug with improved heat dissipation especially for higher temperatures.
Diese Aufgabe wird bei der erfindungsgemäßen Zündkerzen-Dichtung und einer Zündkerze mit mindestens einer erfindungsgemäßen Zündkerzen-Dichtung, dadurch gelöst, dass die Dichtung aus einem Material besteht, das eine zunehmende Wärmeleitfähigkeit bei steigender Temperatur hat. Das heißt die Wärmeleitfähigkeit ist proportional zu der Temperatur. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass gerade bei steigenden Temperaturen die Wärmeableitung über die Zündkerzen-Dichtung sich verbessert, wodurch wiederum die Zündkerze auch bei höheren Temperaturen nicht überhitzt und zuverlässig funktioniert.This object is achieved in the spark plug seal according to the invention and a spark plug with at least one spark plug seal according to the invention, characterized in that the seal consists of a material which has an increasing thermal conductivity with increasing temperature. That is, the thermal conductivity is proportional to the temperature. This results in the advantage that just as the temperature rises, the heat dissipation through the spark plug seal improves, which in turn does not overheat the plug even at higher temperatures and works reliably.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung besteht die Zündkerzen-Dichtung aus einem Material, das eine Legierung mit Kupfer und Zink ist. Vorteilhafterweise beträgt der Zink-Anteil mindestens 5 Gew.-% und insbesondere maximal 30 Gew.-%. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass Kupfer der größte Einzelbestandteil der Legierung ist. Beispielsweise ist die Legierung Messing.In an advantageous embodiment of the invention, the spark plug seal is made of a material that is an alloy with copper and zinc. Advantageously, the zinc content is at least 5 wt .-% and in particular at most 30 wt .-%. Additionally, it may be contemplated that copper is the largest single component of the alloy. For example, the alloy is brass.
Alternative kann die Zündkerzen-Dichtung aus einem Material sein, das eine Legierung mit Kupfer, Zink und Zinn ist. Vorteilhafterweise beträgt der Zink-Anteil mindestens 5 Gew.-% und insbesondere maximal 30 Gew.-%. Zusätzlich kann der Zinn-Anteil auch bis zu 10 Gew.-% betragen. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass Kupfer der größte Einzelbestandteil der Legierung ist. Beispielsweise ist die Legierung eine Zinn-Bronze.Alternatively, the spark plug seal may be made of a material that is an alloy of copper, zinc, and tin. Advantageously, the zinc content is at least 5 wt .-% and in particular at most 30 wt .-%. In addition, the tin content may also be up to 10 wt .-%. Additionally, it may be contemplated that copper is the largest single component of the alloy. For example, the alloy is a tin-bronze.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist das das Material für die Dichtung eine Legierung mit Kupfer und Aluminium ist. Insbesondere beträgt der Aluminium-Anteil in der Legierung mindestens 2 Gew.-% und vorzugsweise maximal 10 Gew.-%, wobei Kupfer der größte Einzelbestandteil in der Legierung ist.In an alternative embodiment of the invention, the material for the seal is an alloy with copper and aluminum. In particular, the aluminum content in the alloy is at least 2% by weight, and preferably at most 10% by weight, with copper being the largest single component in the alloy.
Vorteilhafterweise beträgt die Wärmleitfähigkeit des Materials für die Zündkerzen-Dichtung mindestens 50 W/(mK) bei 100 °C ist, insbesondere auch für die oben genannten Legierungen.Advantageously, the thermal conductivity of the material for the spark plug seal is at least 50 W / (mK) at 100 ° C, especially for the abovementioned alloys.
Bei einer anderen alternativen Ausgestaltung der Zündkerzen-Dichtung ist das Material eine Legierung mit Eisen und Chrom. Vorteilhafterweise beträgt der Chrom-Anteil mindestens 15 Gew.-% Chrom, und vorzugsweise maximal 19 Gew.-%. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass Eisen der größte Einzelbestandteil der Legierung ist. Beispielsweise ist die Legierung ein rostfreier Stahl wie beispielsweise Stahl 1.4016 oder beispielsweise Stahl 1.4511.In another alternative embodiment of the spark plug seal, the material is an alloy with iron and chromium. Advantageously, the chromium content is at least 15% by weight chromium, and preferably at most 19% by weight. Additionally, it may be contemplated that iron is the largest single component of the alloy. For example, the alloy is a stainless steel such as steel 1.4016 or steel 1.4511, for example.
Einen weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Zündkerze mit mindestens einer erfindungsgemäßen Zündkerzen-Dichtung. Die Zündkerzen-Dichtung, oder kurz Dichtung, kann als Außendichtung und/oder als Innendichtung bei der Zündkerze ausgebildet sein. Die Zündkerze weist ein Gehäuse, einen im Gehäuse angeordneten Isolator, eine im Isolator angeordnete Mittelelektrode, einen im Isolator angeordneten Anschlussbolzen, der über ein im Isolator angeordnetes Widerstandselement elektrisch mit der Mittelelektrode verbunden ist, und eine an einer brennraumseitigen Stirnseite des Gehäuses angeordnete Masseelektrode, die zusammen mit der Mittelelektrode einen Zündspalt ausbildet, auf. Des Weiteren hat die Zündkerze an der Außenseite des Gehäuses eine erfindungsgemäße Dichtung als Außendichtung. Die Außendichtung dichtet einen Luftspalt zwischen der Zündkerze und dem Zylinderkopf, in dem die Zündkerze eingeschraubt ist, ab, so dass die Zündkerze im Zylinderkopf gasdicht montiert ist. Zusätzlich oder alternative kann die Zündkerze auch zwischen dem Gehäuse und dem Isolator eine erfindungsgemäße Dichtung aufweisen, die den Luftspalt zwischen dem Gehäuse und dem Isolator als Innendichtung gasdicht abdichtet.Another aspect of the invention is a spark plug with at least one Spark plug seal according to the invention. The spark plug seal, or gasket for short, may be formed as an outer seal and / or as an inner seal in the spark plug. The spark plug includes a housing, an insulator disposed in the housing, a center electrode disposed in the insulator, a terminal bolt electrically connected to the center electrode via a resistance element disposed in the insulator, and a ground electrode disposed on a combustion chamber side end side of the housing together with the center electrode forms a Zündspalt on. Furthermore, the spark plug on the outside of the housing has a seal according to the invention as an outer seal. The outer seal seals an air gap between the spark plug and the cylinder head in which the spark plug is screwed in, so that the spark plug is mounted gas-tight in the cylinder head. Additionally or alternatively, the spark plug may also have a seal according to the invention between the housing and the insulator, which gas-tightly seals the air gap between the housing and the insulator as an inner seal.
Figurenlistelist of figures
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1 zeigt beispielhaft eine Zündkerze und die Wärmepfade bei einer Zündkerze.1 shows an example of a spark plug and the heat paths in a spark plug.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
Zwischen der Mittelelektrode
Der Isolator
Am Gehäuse
Das Gehäuse
Die Pfeile
Die Dichtung, Innendichtung
Alternativ kann auch ein rostfreier Stahl als Material für die Dichtung verwendet werden. Beispielsweise ein rostfreier Stahl mit Eisen als Hauptbestandteil, mit Kohlenstoff, mit 16 Gew.-% bis 18 Gew.% Chrom und optional weiteren Zusätzen wie beispielsweise bis zu 1 Gew.-% Niob. Zwei Beispiele sind Stahl 1.4511 oder Stahl 1.4016.Alternatively, a stainless steel may be used as the material for the gasket. For example, a stainless steel with iron as the main component, with carbon, with 16 wt .-% to 18 wt.% Chromium and optionally other additives such as up to 1 wt .-% niobium. Two examples are steel 1.4511 or steel 1.4016.
Alle oben genannten Legierungen könne die herstellungsbedingten Verunreinigungen mit verschieden Elementen, wie beispielsweise Sauerstoff, Phosphor, Schwefel oder Kohlenstoff aufweisen.All of the abovementioned alloys can have the production-related impurities with different elements, such as, for example, oxygen, phosphorus, sulfur or carbon.
Claims (9)
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DE102017221171.7A DE102017221171A1 (en) | 2017-11-27 | 2017-11-27 | Spark plug outer seal with positive thermal conductivity |
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DE102017221171A1 true DE102017221171A1 (en) | 2019-05-29 |
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DE102017221171.7A Pending DE102017221171A1 (en) | 2017-11-27 | 2017-11-27 | Spark plug outer seal with positive thermal conductivity |
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Citations (3)
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DE102014217084A1 (en) * | 2014-08-27 | 2016-03-03 | Robert Bosch Gmbh | Spark plug with seal made of an at least ternary alloy |
DE102016110880A1 (en) * | 2015-06-15 | 2016-12-15 | Federal-Mogul Ignition Company | Improved spark plug seal ring and method of attaching the seal ring |
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2017
- 2017-11-27 DE DE102017221171.7A patent/DE102017221171A1/en active Pending
Patent Citations (3)
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