-
Stand der Technik
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen von Zündkerzen sowie eine Prüfvorrichtung für Zündkerzen.
-
Bekannt ist die Prüfung von Zündkerzen mittels mechanischer Biegetests zur Feststellung der Biegefestigkeit fertigt montierter Zündkerzen. Dabei wird ein Biegemoment auf die Zündkerze aufgebracht bis ein Bruch an der Zündkerze auftritt, um somit die maximale Biegefestigkeit der Zündkerze zu erfassen. Solche Biegetests erfolgen dabei rein mechanisch.
-
Die US 2018 / 0 183 217 A1 offenbart eine Prüfvorrichtung für Zündkerzen. Die
DE 10 2013 220 971 A1 zeigt ein Prüfverfahren zur Detektion von Rissen an Isolatoren von Zündkerzen. Weitere elektrische Prüfverfahren für Isolatoren für Zündkerzen sind aus der
DD 1 50 118 A1 und der
EP 2 006 699 A2 bekannt.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte Prüfung von Zündkerzen, bei der eine Biegefestigkeit eines Isolators der Zündkerze besonders genau und mit hoher Zuverlässigkeit bestimmt werden kann. Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch ein Verfahren zum Prüfen von Zündkerzen, welches die folgenden Schritte aufweist:
- - Aufbringen einer Prüfkraft auf den Isolator der Zündkerze, um ein Biegemoment im Isolator zu erzeugen,
- - Anlegen einer elektrischen Spannung an die Zündkerze,
- - Erfassen der Prüfkraft,
- - Erfassen der elektrischen Spannung, und
- - Erkennen ob ein Defekt des Isolators vorliegt. Das Erkennen, ob ein Defekt des Isolators vorliegt, erfolgt dabei basierend auf der erfassten Prüfkraft. Alternativ oder zusätzlich dazu erfolgt das Erkennen, ob ein Defekt des Isolators vorliegt, basierend auf der erfassten elektrischen Spannung.
-
Bei dem Verfahren wird somit durch die Prüfkraft ein Biegemoment in den Isolator eingebracht, mittels welchem die Biegefestigkeit des Isolators überprüft wird. Dabei kann bevorzugt eine vorbestimmte Soll-Prüfkraft auf den Isolator aufgebracht werden, mittels welcher überprüft wird, ob der Isolator einem entsprechenden Soll-Biegemoment standhalten kann. Sofern der Isolator der mechanischen Belastung in Form des Soll-Biegemoments standhält, also sofern kein Defekt erkannt wird, kann die Zündkerze entsprechend als „gut“ eingestuft werden.
-
Sofern der Isolator der mechanischen Belastung nicht standhält, also nicht die erforderliche Biegefestigkeit aufweist, kann sich ein Defekt in Form eines Risses oder eines Bruchs im Isolator bilden. Ein solcher Defekt bewirkt dabei, dass die angelegte elektrische Spannung an der Stelle des Defekts durch den Isolator durchschlägt. Ein solcher elektrischer Durchschlag kann dabei durch Erfassen der elektrischen Spannung einfach und sicher erkannt werden, um somit den Defekt des Isolators besonders zuverlässig festzustellen. Ein solcher Defekt macht die Zündkerze unbrauchbar, sodass die Zündkerze entsprechend als „schlecht“ eingestuft werden kann.
-
Durch das Erkennen des Defekts basierend auf der Prüfkraft und/oder der elektrischen Spannung kann dabei besonders genau und zuverlässig festgestellt werden, bei welcher mechanischen Belastung der Isolator bricht. Dadurch können besonders genaue Ergebnisse bei der Prüfung der Biegefestigkeit der Zündkerze gewonnen werden, um Zündkerzen mit hoher Qualität herstellen zu können.
-
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn sowohl die erfasste Prüfkraft als auch die erfasste elektrische Spannung herangezogen werden, um festzustellen, ob der Isolator defekt ist. Alternativ ist es günstig, wenn alleine die elektrische Spannung betrachtet wird, um zu erkennen, ob ein Defekt des Isolators vorliegt. In jedem Fall ist es besonders günstig, wenn bei jeder Prüfung basierend auf der elektrischen Spannung erkannt wird, ob ein Defekt vorliegt, und nicht nur basierend auf der erfassten Prüfkraft alleine.
-
Das Verfahren bietet somit eine besonders einfache und zuverlässige Prüfung, bei welcher mit hoher Wiederholgenauigkeit eine Biegefestigkeit des Isolators sehr genau ermittelt werden kann. Durch die Prüfung der Zündkerze sowohl mechanisch, mittels der Prüfkraft, als auch elektrisch, mittels der elektrischen Spannung, kann auf zwei verschiedene Arten die Belastbarkeit des Isolators ermittelt werden. Dadurch kann ein Defekt des Isolators in Abhängigkeit der mechanischen Belastung eindeutig und frühzeitig erkannt werden und somit kann eine Biegefestigkeit der Zündkerze besonders exakt bestimmt werden.
-
Insbesondere wenn bereits durch den Zusammenbau oder aufgrund einer Montage der Zündkerze Kräfte auf den Isolator wirken, beispielsweise durch eine Einspannung des Isolators innerhalb eines Zündkerzen-Gehäuses der Zündkerze, können diese bereits aufgrund der Montage auf den Isolator wirkenden Kräfte bei üblichen Biegetests eine Verfälschung der Messergebnisse bewirken. Dabei kann es beispielsweise zu einer verzögerten Erkennung von Defekten kommen, da durch die Einspannung des Isolators noch ein Widerstand gegen Biegung vorliegt, obwohl der Isolator bereits gebrochen ist. Durch das spezielle vorliegende Prüfverfahren, bei welchem besonders bevorzugt eine redundante Prüfung durch Kombination der Erkennung mittels der Prüfkraft und der elektrischen Spannung in einer einzigen Prüfung erfolgt, kann dagegen äußerst genau erkannt werden, ob und wann ein Defekt des Isolators vorliegt.
-
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
-
Bevorzugt liegt die Spannung in einem Bereich von mindestens 5 kV bis maximal 40 kV. Besonders bevorzugt liegt die elektrische Spannung in einem Bereich von 10 kV bis 30 kV. Besonders günstig ist es, wenn die elektrische Spannung 25 kV beträgt. In jedem Fall ist es günstig, wenn die elektrische Spannung kleiner als eine Zündspannung der Zündkerze ist, um einen Zündfunken zwischen Mittelelektrode und Masseelektrode der Zündkerze zu vermeiden. Die elektrische Spannung muss dabei entsprechend der Geometrie des Isolators angepasst sein. Das heißt, einerseits ist die Spannung bevorzugt möglichst groß, um auch kleinere Risse oder Brüche zuverlässig und eindeutig zu erkennen. Andererseits darf die Spannung vorzugsweise nicht zu groß sein, um mögliche Beschädigungen durch die elektrische Spannung, beispielsweise an dünnwandigen Bereichen des Isolators, zu vermeiden.
-
Besonders bevorzugt erfolgen das Aufbringen der Prüfkraft und das Anliegen der elektrischen Spannung gleichzeitig. Das heißt, der Isolator wird zur selben Zeit mechanisch und auch elektrisch belastet, um eine optimale Erkennung, ob ein Defekt des Isolators vorliegt, sicherzustellen.
-
Weiterhin ist es besonders günstig, wenn das Verfahren in Form einer zerstörenden Werkstoffprüfung durchgeführt wird. Dabei wird die Prüfkraft zumindest so weit erhöht, bis ein Defekt basierend auf der Prüfkraft und/oder der elektrischen Spannung erkannt wird. Die Prüfkraft wird dabei bevorzugt kontinuierlich erhöht. Besonders bevorzugt wird die Prüfkraft dabei von einer Mindestprüfkraft von 200N bis zu einer Maximalprüfkraft von 2000N erhöht. Das heißt, das Verfahren wird als stichprobenartiger Test durchgeführt, bei welchem die Zündkerze in jedem Fall bis zum mechanischen Versagen in Form eines Bruchs belastet wird. Dadurch wird die maximale mechanische Belastbarkeit der Zündkerze ermittelt. Somit kann ein besonders einfaches Prüfverfahren bereitgestellt werden, mittels welchem statistische Tests zur Biegefestigkeit der Zündkerzen durchgeführt werden. Insbesondere können dadurch verlässliche Testergebnisse erzielt werden, um auf die Qualität von Zündkerzen in großer Stückzahl schließen zu können.
-
Besonders bevorzugt umfasst das Verfahren, welches in Form der zerstörenden Werkstoffprüfung durchgeführt wird, ferner den Schritt: Ermitteln eines maximalen Biegemoments basierend auf der Prüfkraft. Zum Ermitteln des maximalen Biegemoments wird dabei genau diejenige Prüfkraft verwendet, welche bei der Erkennung des Defekts am Isolator anliegt und erfasst wird. Das Biegemoment ist dabei insbesondere auch von einem Hebelarm abhängig, über welche die Prüfkraft in den Isolator eingebracht wird. Bevorzugt entspricht der Hebelarm dabei einer Distanz zwischen einem Angriffspunkt der Kraft am Isolator und einem Befestigungspunkt des Isolators an dem Zündkerzengehäuse. Alternativ kann der Hebelarm einer Distanz zwischen dem Angriffspunkt der Kraft am Isolator und einer Auflagefläche des Zündkerzengehäuses mit oder ohne äußerem Dichtring an einem Einschraubblock, z.B. einem Prüf-Zylinderkopf, entsprechen. Durch Bestimmung des Biegemoments kann auf besonders einfache Art und Weise eine aussagekräftige mechanische Belastbarkeit der Zündkerze bestimmt werden.
-
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die elektrische Spannung während des Verfahrens konstant ist. Dadurch ist eine besonders einfache Ausführung des Verfahrens möglich. Zudem kann beispielsweise durch Erfassen einer Änderung der elektrischen Spannung sehr einfach und mit hoher Zuverlässigkeit festgestellt werden, ob ein Defekt des Isolators vorliegt. Besonders günstig ist es dabei, wenn zur Durchführung des Verfahrens die konstante elektrische Spannung an der Zündkerze angelegt wird, und zur gleichen Zeit die Prüfkraft erhöht wird, insbesondere kontinuierlich erhöht wird, bis zu dem Erkennen des Defekts. Das Erkennen des Defekts kann dabei vorteilhafterweise mit sehr hoher Genauigkeit basierend auf der Änderung der elektrischen Spannung festgestellt werden.
-
Besonders bevorzugt ist die Prüfkraft während des Verfahrens konstant. Dabei liegt die Prüfkraft vorteilhafterweise in einem Bereich von 200N bis 2000N, vorzugsweise von 300N bis 800N, besonders bevorzugt bei 600N. Dadurch kann ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umgesetzt werden. Zudem kann einfach überprüft werden, ob eine bestimmte Soll-Mindest-Biegefestigkeit der Zündkerze erreicht wird. In diesem Fall wäre es auch möglich, das Verfahren als zerstörungsfreie Prüfung durchzuführen. Dabei könnte das Verfahren nicht nur als stichprobenartiger Test, sondern als vollumfängliche Prüfung der Grundgesamtheit, d.h. aller gefertigten Zündkerzen durchzuführen. Hierdurch kann eine besonders hohe Qualität der Zündkerzen sichergestellt werden.
-
Weiter bevorzugt wird die elektrische Spannung während des Verfahrens erhöht. Die Erhöhung der elektrischen Spannung erfolgt dabei vorzugsweise kontinuierlich. Besonders günstig ist es, wenn die Erhöhung der elektrischen Spannung erfolgt, während eine konstante Prüfkraft auf den Isolator aufgebracht wird. Dadurch kann besonders exakt überprüft werden, ob ein Defekt des Isolators vorliegt, während dieser mit einem bestimmten Biegemoment belastet wird. In anderen Worten kann somit sehr genau überprüft werden, ob der Isolator einer bestimmten mechanischen Belastung standhält, oder nicht. Durch die Variation der elektrischen Spannung ist es dabei besonders wahrscheinlich, jegliche möglicherweise vorhandenen Defekte verschiedenster Art und Größe zu erkennen. Besonders bevorzugt wird das Verfahren mehrmals hintereinander ausgeführt, wobei die konstante Prüfkraft schrittweise erhöht wird. Das heißt, es wird jeweils in mehreren hintereinander ausgeführten Prüfdurchgängen eine konstante Prüfkraft auf den Isolator aufgebracht, wobei die Prüfkraft in jedem Prüfdurchgang schrittweise erhöht wird. Dabei wird in jedem Prüfdurchgang die Prüfspannung von einer Mindestspannung kontinuierlich bis zu einer Maximalspannung erhöht. Dadurch kann besonders exakt die mechanische Belastbarkeit des Isolators ermittelt werden.
-
Besonders bevorzugt wird der Defekt basierend auf einem Absinken der erfassten Prüfkraft und/oder basierend auf einem Absinken der erfassten elektrischen Spannung erkannt. Besonders günstig ist es dabei, wenn in jedem Fall das Absinken der elektrischen Spannung zur Erkennung des Defekts herangezogen wird. Vorzugsweise erfolgt dabei das Erkennen des Defekts, wenn die elektrische Spannung auf 70% oder weniger eines Sollwertes der elektrischen Spannung absinkt. Insbesondere das Feststellen des Defekts basierend auf dem Absinken der elektrischen Spannung bietet eine besonders einfache und zugleich zuverlässige Möglichkeit zur Erkennung des Defekts. Da bei einem Auftreten eines Defekts des Isolators, beispielsweise eines Bruchs, in der Regel zwangsläufig eine dielektrische Festigkeit des Isolators schlagartig abnimmt, kann durch ein Absinken der erfassten elektrischen Spannung direkt auf einen mechanischen Defekt des Isolators geschlossen werden. Insbesondere resultiert ein solches Absinken der erfassten elektrischen Spannung aus einem Überschlag von der Mittelelektrode zum Zündkerzengehäuse.
-
Besonders bevorzugt erfolgt die Durchführung des Verfahrens während die Zündkerze in einen Prüf-Zylinderkopf eingeschraubt ist. Ein solcher Prüf-Zylinderkopf kann beispielsweise eine einfache Platte mit einem zu einem Außengewinde des Zündkerzengehäuses passenden Innengewinde sein. Diese Platte kann Teil einer entsprechenden Prüfvorrichtung, mittels welcher das Verfahren durchgeführt wird, sein. Da insbesondere bei einem Einschrauben der Zündkerze in einen Zylinderkopf mechanische Spannungen auftreten können, welche sich auch auf den Isolator auswirken können, kann durch das Einschrauben der Zündkerze ein Prüfzylinderkopf eine besonders realitätsnahe Prüfung der Zündkerze vorgenommen werden. In anderen Worten kann somit eine besonders aussagekräftige Prüfung der Zündkerze für den Einsatz unter realen Bedingungen mittels des Verfahrens durchgeführt werden.
-
Vorzugsweise ist die elektrische Spannung an einem Anschlussbolzen der Zündkerze angelegt. Beispielsweise kann hierfür, sofern es sich um einen entsprechenden Anschlussbolzen handelt, ein gewöhnlicher SAE-Anschluss verwendet werden. Dadurch kann ein besonders einfacher Aufbau zur Durchführung des Verfahrens und eine besonders realistische Abbildung des realen Betriebs im Prüfverfahren vorgenommen werden.
-
Weiterhin ist es günstig, wenn die elektrische Spannung mittels einer Spannungserzeugungseinrichtung erzeugt wird, und wenn die Spannungserzeugungseinrichtung eine Zündspule umfasst. Hierbei ist es ebenfalls zur Durchführung des Prüfverfahrens günstig möglich, dass übliche Elemente verwendet werden können.
-
Besonders bevorzugt sind der Isolator und das Zündkerzengehäuse der Zündkerze kraftschlüssig miteinander verbunden. Beispielsweise kann der Isolator mittels eines gebördelten Bundes in das Zündkerzengehäuse eingespannt sein, sodass sich die kraftschlüssige Verbindung zwischen Isolator und Zündkerzengehäuse ergibt. Bei solchen Zündkerzen mit kraftschlüssig miteinander verbundenen Isolatoren und Zündkerzengehäusen kann mittels des Verfahrens durch optimale Prüfung auf Defekte des Isolators vorgenommen werden. Die kraftschlüssige Verbindung wirkt sich dabei nicht negativ auf die Prüfergebnisse aus.
-
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Prüfkraft in radialer Richtung auf den Isolator aufgebracht wird. Das heißt die Prüfkraft wird in einer Richtung senkrecht zu einer Längsachse der Zündkerze auf den Isolator aufgebracht. Dadurch kann auf besonders einfache Art und Weise ein Biegemoment auf den Isolator aufgebracht werden. Und zudem ist durch die Erfassung der Prüfkraft eine einfache und genaue Bestimmung des tatsächlichen Biegemoments im Isolator möglich.
-
Ferner führt die Erfindung zu einer Prüfvorrichtung, welche ausgebildet ist zur Durchführung des Verfahrens. Die Prüfvorrichtung umfasst:
- - eine Biege-Einrichtung, welche ausgebildet ist zum Aufbringen einer Prüfkraft an der Zündkerze,
- - eine Spannungserzeugungseinrichtung, welche ausgebildet ist zur Erzeugung einer elektrischen Spannung an der Zündkerze, und
- - eine Erfassungseinrichtung, welche ausgebildet ist, die Prüfkraft und/oder die elektrische Spannung zu erfassen und basierend auf der erfassten Prüfkraft und/oder der erfassten elektrischen Spannung zu erkennen, ob ein Defekt der Zündkerze vorliegt. Die Prüfvorrichtung biete dabei eine besonders einfache und kostengünstige Möglichkeit, das erfindungsgemäße Verfahren zum Prüfen von Zündkerzen durchzuführen, um mit hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit Zündkerzen auf deren mechanische Belastbarkeit zu prüfen.
-
Figurenliste
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
- 1 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Prüfvorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
Ausführungsform der Erfindung
-
Die 1 zeigt eine Prüfvorrichtung 100, welche ausgebildet ist zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mittels der Prüfvorrichtung 100 eine Biegefestigkeit der Zündkerze 1 überprüft. Insbesondere wird dabei die Biegefestigkeit eines Isolators 2 der Zündkerze 1 überprüft. Hierfür wird der Isolator 2 mittels der Prüfvorrichtung 100 mit einem Biegemoment M belastet und es wird überprüft, ob durch das Biegemoment M Defekte 3 im Isolator 2 auftreten.
-
Zuerst erfolgt eine Beschreibung des apparativen Aufbaus zum Prüfen der Zündkerzen und anschließend eine detaillierte Beschreibung des Verfahrens zur Durchführung der Prüfung.
-
Die Zündkerze 1 umfasst ein Zündkerzengehäuse 4 mit einem Außengewinde 41. Während der Durchführung des Verfahrens ist die Zündkerze 1 in einen Prüf-Zylinderkopf 10, welcher Teil der Prüfvorrichtung 100 ist, eingeschraubt. Die Zündkerze 1 ist dabei mittels eines Einschraubdrehmoments von beispielsweise 20Nm eingeschraubt. Dieses Einschraubdrehmoment liegt, beispielsweise gemäß ISO-Norm 28741, im Bereich eines typischen Einschraubdrehmoments für Zündkerzen mit einem M12 Außengewinde in der realen Anwendung in einem Zylinderkopf eines Fahrzeugs. Hierdurch werden die tatsächlichen Bedingungen, insbesondere die im realen Einsatz auftretenden Spannungen, beispielsweise in Isolator 2 und Zündkerzengehäuse 3, in dem Prüfverfahren möglichst genau nachgebildet.
-
Das Zündkerzengehäuse 4 weist einen Bördelrand 42 und einen Absatz 44. An dem Absatz 44 ist ein Dichtring 43 der Zündkerze angelegt ist. Durch die Herstellung der Zündkerze 1 ist das Zündkerzengehäuse 4 dabei speziell so angepasst, dass Isolator 2 und Zündkerzengehäuse 4 kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Dies ist dadurch erreicht, dass der Isolator mittels Vorsprüngen 22 zwischen dem Bördelrand 42 und dem inneren Dichtring 43 eingespannt ist.
-
Um das Biegemoment M in dem Isolator 2 zu erzeugen, weist die Prüfvorrichtung 100 eine Biege-Einrichtung 101 mit einem Stempel 104 auf. Die Biegeeinrichtung 101 ist dabei eingerichtet, mittels des Stempels 104 eine Prüfkraft F auf den Isolator 2 aufzubringen. Der Stempel 104 drückt dazu mit der Prüfkraft F gegen einen Kopfbereich 21 des Isolators 2. Der Kopfbereich 21 liegt an einem bezüglich einer Längsachse 15 der Zündkerze 1 axialen Ende des Isolators 2. Im Detail wird die Prüfkraft F in radialer Richtung, also senkrecht zur Längsachse 15 Zündkerze 1 und in einem Abstand L von dem Prüf-Zylinderkopf 10 auf den Isolator 2 aufgebracht. Der Abstand L entspricht somit einem Hebelarm, über welchen die Prüfkraft F wirkt, und somit das Biegemoment M im Isolator 2 bewirkt.
-
Weiterhin umfasst die Prüfvorrichtung 100 eine Spannungserzeugungseinrichtung 102, welche eingerichtet ist, eine elektrische Spannung an der Zündkerze 1 zu erzeugen. Die Spannungserzeugungseinrichtung 102 umfasst zum Anlegen der elektrischen Spannung einen Zündkerzenstecker 108, welcher mit einem Anschlussbolzen 5 der Zündkerze 1 verbindbar ist. Außerdem ist die Spannungserzeugungseinrichtung 102 mit dem Prüf-Zylinderkopf 10 verbunden, in welchen die Zündkerze 1 eingeschraubt ist. Somit wird die elektrische Spannung zwischen dem Zündkerzengehäuse 4 und einer Mittelelektrode 7 der Zündkerze 1 erzeugt. Mittels einer Spannungsmesseinrichtung 105 kann die elektrische Spannung gemessen werden.
-
Bei der Durchführung des Verfahrens ist eine Erfassung der Prüfkraft F sowie auch der elektrischen Spannung vorgesehen. Hierfür weist die Prüfvorrichtung 100 ferner eine Erfassungseinrichtung 103 auf, welche eingerichtet ist, die Prüfkraft F und auch die elektrische Spannung zu erfassen. Die Erfassungseinrichtung 103 ist dazu mit der Spannungsmesseinrichtung 105 und mit der Biege-Einrichtung 101 verbunden. Weiterhin ist die Erfassungseinrichtung 103 ausgebildet, die erfasste elektrische Spannung und die erfasste Prüfkraft F auszuwerten und basierend darauf festzustellen, ob ein Defekt 3 des Isolators 2 vorliegt.
-
Zwei bevorzugte Varianten zur Durchführung des Verfahrens zur Prüfung der Zündkerze 1 auf Defekte 3 werden nachfolgend genauer beschrieben. Beide Varianten sind mit dem in der 1 gezeigten Aufbau der Prüfvorrichtung 100 durchführbar.
-
Bei der ersten Variante des Verfahrens wird mittels der Biege-Einrichtung 101 die Prüfkraft F auf den Isolator 2 aufgebracht und zeitgleich die elektrische Spannung an die Zündkerze 1 angelegt. Die elektrische Spannung ist dabei konstant und beträgt 30kV. Während des gesamten Verfahrens werden die Prüfkraft F sowie die elektrische Spannung mittels der Erfassungseinrichtung 103 erfasst und überwacht.
-
Das Verfahren wird dabei als zerstörende Werkstoffprüfung durchgeführt. Das heißt, die Prüfkraft F wird ausgehend von dem Wert Null kontinuierlich so weit erhöht, bis der Isolator 2 reist oder bricht, also bis ein Defekt 3 in Form eines Risses oder Bruches vorliegt. Insbesondere wird die Prüfkraft F dabei so lange erhöht, bis der Defekt 3 mittels der Erfassungseinrichtung 103 erkannt wird. Das Erkennen des Defekts 3 stellt somit ein Abbruchkriterium des Prüfverfahrens dar.
-
Zur Feststellung der Biegefestigkeit des Isolators 2 wird die Prüfkraft F in Abhängigkeit einer Verformung des Isolators 2 in einem Kraft-Weg-Diagramm aufgezeichnet. Daraus kann auf die maximale mechanische Spannung, die der Isolator 2 ertragen kann, und somit auf die Biegefestigkeit geschlossen werden.
-
Das Erkennen des Defekts 3 erfolgt dabei folgendermaßen: sobald sich beim kontinuierlichen Erhöhen der Prüfkraft F der Defekt 3 im Isolator ausbildet, bricht die elektrische Spannung ein, da die elektrische Spannung aufgrund des Defekts 3 zwischen Mittelelektrode 7 und Zündkerzengehäuse 4 überschlägt. Dies kann eindeutig mittels der Erfassungseinrichtung 3 erfasst werden, um somit zu erkennen, dass der Isolator 2 einen Defekt aufweist.
-
Zeitgleich zu dem elektrischen Überschlag, also dem Einbrechen der elektrischen Spannung, kann auch ein Einbrechen der Prüfkraft F erfolgen, sofern der Isolator aufgrund des Defekts 3 nicht mehr die erforderliche Biegefestigkeit aufweist, um dem Biegemoment M standzuhalten. Auch dies kann durch die Erfassungseinrichtung 103 erfasst werden. Durch die kraftschlüssige Verbindung zwischen Isolator 2 und Zündkerzengehäuse 4 kann es dabei jedoch zu einer verzögerten Erfassung eines solchen Einbruchs der Prüfkraft F kommen.
-
Durch die Kombination aus Erfassen der Prüfkraft F und Erfassen der elektrischen Spannung kann jedoch trotz dieser Beeinflussung durch die kraftschlüssige Verbindung eindeutig und zuverlässig festgestellt werden, ab welcher mechanischen Belastung der Isolator 2 bricht. Durch das Verfahren ist somit eine besonders zuverlässige und genaue Bestimmung von Defekten 3 des Isolators 2 möglich, um somit eine maximal mögliche Biegebelastung des Isolators 2 zu ermitteln.
-
In einer zweiten alternativen Variante des Verfahrens kann außerdem eine Variation der elektrischen Spannung vorgenommen werden. Dabei ist es besonders günstig, wenn das Verfahren mehrmals hintereinander mit einer jeweils konstanten Prüfkraft F durchgeführt wird. Das heißt, in der zweiten Variante des Verfahrens wird zuerst eine niedrige konstante Prüfkraft F von 600N auf den Isolator 2 aufgebracht. Zeitgleich wird die elektrische Spannung ausgehend von dem Wert 5kV kontinuierlich bis zu einer maximalen elektrischen Spannung von 30 kV erhöht. Hierdurch wird ein bestimmtes Soll-Biegemoment M auf den Isolator 2 aufgebracht und überprüft, ob bei dieser mechanischen Belastung ein Defekt 3 des Isolators vorliegt.
-
Durch eine solche Erhöhung der elektrischen Spannung können besonders genau sowohl kleinste Risse als auch größere Brüche des Isolators 2 zuverlässig erkannt werden. Sofern dabei kein Defekt 3 festgestellt wird, wird das eben beschriebene Verfahren wiederholt bei einer um 5N höheren Prüfkraft F. Somit kann das Verfahren so oft mit einer schrittweisen Erhöhung der Prüfkraft F, jeweils um 5N, ausgeführt werden, bis der Defekt 3 erkannt wird. Hierdurch kann ebenfalls besonders genau und zuverlässig festgestellt werden, ab welcher mechanischen Belastung der Isolator 2 bricht.
