DE102019203911A1

DE102019203911A1 - Spark plug electrode, spark plug and method for making a spark plug electrode

Info

Publication number: DE102019203911A1
Application number: DE102019203911.1A
Authority: DE
Inventors: Jorge Diaz Alfonso; Ugur Yilmaz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-03-21
Filing date: 2019-03-21
Publication date: 2020-09-24

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerzenelektrode, die einen Elektrodenkern (9) und einen Elektrodenmantel (10) umfasst, wobei der Elektrodenmantel (10) den Elektrodenkern (9) mindestens abschnittsweise umgibt, wobei der Elektrodenmantel (10) aus Nickel oder einer Legierung mit Nickel als Hauptbestandteil in Masse% gebildet ist und wobei der Elektrodenkern (9) mindestens ein aus Kohlenstoff bestehendes Material aufweist.The present invention relates to a spark plug electrode which comprises an electrode core (9) and an electrode casing (10), the electrode casing (10) surrounding the electrode core (9) at least in sections, the electrode casing (10) made of nickel or an alloy with nickel as The main component is formed in% by mass and wherein the electrode core (9) has at least one material made of carbon.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerzenelektrode sowie eine Zündkerze mit verbesserter Wärmeleitfähigkeit und Verfahren zur Herstellung der Zündkerzenelektrode.The present invention relates to a spark plug electrode and a spark plug with improved thermal conductivity and a method for producing the spark plug electrode.

Zündkerzen, die in einer Verbrennungskammer einer Brennkraftmaschine angeordnet sind, unterliegen während des Betriebs hohen Temperaturen. Die Erwärmung der Zündkerzenelektroden der Zündkerzen führt oftmals zu Erosion und Oxidation der Materialien der Zündkerzenelektroden, wodurch sich die Lebensdauer der Zündkerzen signifikant verringert. Um die Lebensdauer der Zündkerzen zu erhöhen, wird versucht, die Wärme von den Zündkerzenelektroden auf umliegende Bauelemente der Zündkerze abzuleiten. Hierzu wird beispielsweise ein Kupferdraht in das Innere der Zündkerzenelektrode eingebracht. Kupfer weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, so dass Wärme von der Oberfläche der Zündkerzenelektrode über den Kupferkern und weiter über das Zündkerzengehäuse beispielsweise auf einen Zylinderkopf, in den die Zündkerze eingeschraubt ist, übertragen wird. Die Wärmeabfuhreigenschaften bzw. Wärmeübertragungseigenschaften der Zündkerzenelektrode werden durch die Wärmeleitfähigkeit, die spezifische Wärmekapazität und somit auch durch das realisierte Volumen des Kupfers begrenzt, so dass Standzeiten von mehr als 60.000 Kilometer und somit eine lange Lebensdauer nahezu nicht erzielt werden können.Spark plugs, which are arranged in a combustion chamber of an internal combustion engine, are subject to high temperatures during operation. The heating of the spark plug electrodes of the spark plugs often leads to erosion and oxidation of the materials of the spark plug electrodes, which significantly reduces the service life of the spark plugs. In order to increase the service life of the spark plugs, attempts are made to dissipate the heat from the spark plug electrodes to the surrounding components of the spark plug. For this purpose, for example, a copper wire is inserted into the interior of the spark plug electrode. Copper has a high thermal conductivity, so that heat is transferred from the surface of the spark plug electrode via the copper core and further via the spark plug housing, for example to a cylinder head into which the spark plug is screwed. The heat dissipation properties or heat transfer properties of the spark plug electrode are limited by the thermal conductivity, the specific heat capacity and thus also by the realized volume of the copper, so that service lives of more than 60,000 kilometers and thus a long service life can hardly be achieved.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Zündkerzenelektrode zeichnet sich hingegen durch eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit und damit durch eine verringerte Neigung zu Funkenerosion und Oxidation aus, wodurch die Lebensdauer der Zündkerzenelektrode erhöht wird.The spark plug electrode according to the invention, on the other hand, is characterized by a particularly high thermal conductivity and thus by a reduced tendency to spark erosion and oxidation, which increases the service life of the spark plug electrode.

Erfindungsgemäße umfasst die Zündkerzenelektrode hierzu einen Elektrodenkern und einen Elektrodenmantel, wobei der Elektrodenmantel den Elektrodenkern mindestens abschnittsweise und vorzugsweise am Umfang des Elektrodenkerns vollständig, umgibt. Der Elektrodenmantel ist aus Nickel oder einer Legierung mit Nickel als Hauptbestandteil in Masse% gebildet, wodurch bereits eine gute Grundstabilität gegenüber Oxidation und Funkenerosion erzielt werden kann.According to the invention, the spark plug electrode comprises an electrode core and an electrode jacket for this purpose, the electrode jacket surrounding the electrode core at least in sections and preferably completely around the periphery of the electrode core. The electrode sheath is made of nickel or an alloy with nickel as the main component in% by mass, which means that good basic stability against oxidation and spark erosion can be achieved.

Der Elektrodenkern der Zündkerzenelektrode umfasst mindestens ein aus Kohlenstoff bestehendes Material. Materialien aus Kohlenstoff zeichnen sich durch eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu Kupfer und auch zu Nickel bzw. einer Nickellegierung mit Nickel als Hauptbestandteil in Masse% aus. Hierbei kann im Elektrodenkern lediglich ein aus Kohlenstoff bestehendes Material eingesetzt werden oder aber eine beliebige Kombination an aus Kohlenstoff bestehenden Materialien. Je höher der Anteil an aus Kohlenstoff bestehendem Material im Elektrodenkern ist, desto besser sind die Wärmeabfuhreigenschaften der Zündkerzenelektrode. Demnach ist der Anteil an aus Kohlenstoff bestehendem Material im Elektrodenkern möglichst hoch. Vorzugsweise besteht der Elektrodenkern aus aus Kohlenstoff bestehendem Material. Hierdurch wird die Wärmeleitfähigkeit maximiert und die Temperaturen an der Oberfläche der Zündkerzenelektrode während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs können stark reduziert werden. Dies senkt die Erosionsneigung und verringert den Verschleiß der Zündkerzenelektrode.The electrode core of the spark plug electrode comprises at least one material made of carbon. Materials made of carbon are characterized by a very good thermal conductivity in comparison to copper and also to nickel or a nickel alloy with nickel as the main component in% by mass. In this case, only a material consisting of carbon or any combination of materials consisting of carbon can be used in the electrode core. The higher the proportion of carbon in the electrode core, the better the heat dissipation properties of the spark plug electrode. Accordingly, the proportion of material consisting of carbon in the electrode core is as high as possible. The electrode core preferably consists of a material made of carbon. This maximizes the thermal conductivity and the temperatures on the surface of the spark plug electrode during normal use can be greatly reduced. This lowers the tendency to erosion and reduces wear on the spark plug electrode.

Die erfindungsgemäße Zündkerzenelektrode zeichnet sich aufgrund dessen, dass sie im Elektrodenkern ein aus Kohlenstoff bestehendes Material umfasst, durch eine hohe Lebensdauer aus.The spark plug electrode according to the invention is characterized by a long service life due to the fact that it comprises a material made of carbon in the electrode core.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims show preferred developments of the invention.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Elektrodenkern eine erste Schicht und eine zweite Schicht, wobei die zweite Schicht zwischen der ersten Schicht und dem Elektrodenmantel angeordnet ist. Der schichtartige Aufbau ermöglicht eine Modulierung der thermischen und auch der mechanischen Eigenschaften der Zündkerzenelektrode. Das aus Kohlenstoff bestehende Material ist in der ersten Schicht, und hierbei mit möglichst großem Volumen, vorhanden, so dass auch gemäß dieser Weiterbildung sehr gute Wärmeabfuhreigenschaften weg von der Oberfläche der Zündkerzenelektrode erzielt werden können.According to an advantageous development, the electrode core comprises a first layer and a second layer, the second layer being arranged between the first layer and the electrode casing. The layer-like structure enables the thermal and mechanical properties of the spark plug electrode to be modulated. The material consisting of carbon is present in the first layer, and in this case with the largest possible volume, so that very good heat dissipation properties away from the surface of the spark plug electrode can also be achieved according to this development.

Aufgrund der besonders hohen Wärmeleitfähigkeiten ist das aus Kohlenstoff bestehende Material vorzugsweise ausgewählt aus: Graphen, Fulleren, Graphit und Kohlenstoffnanoröhren.Due to the particularly high thermal conductivity, the material made of carbon is preferably selected from: graphene, fullerene, graphite and carbon nanotubes.

Unter den vorstehend angeführten aus Kohlenstoff bestehenden Materialien ist Graphen besonders bevorzugt, da Graphen neben sehr guten thermischen Eigenschaften auch über eine hohe mechanische Stabilität verfügt, wodurch die Lebensdauer der Zündkerzenelektrode weiter erhöht werden kann.Among the above-mentioned materials made of carbon, graphene is particularly preferred, since graphene has not only very good thermal properties but also high mechanical stability, which can further increase the service life of the spark plug electrode.

Zur Verbesserung der Stabilität der Zündkerzenelektrode während des Einbaus derselben in einem Zündkerzengehäuse und auch während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs, ist weiter vorteilhaft vorgesehen, dass am anschlussseitigen Ende der Zündkerzenelektrode eine metallhaltige Kappe angeordnet ist. Unter dem anschlussseitigen Ende der Zündkerzenelektrode wird dabei das Ende der Zündkerzenelektrode verstanden, das beim Einbau der Zündkerzenelektrode in ein Zündkerzengehäuse in Richtung des elektrischen Anschlusses der Zündkerze ausgerichtet wird. Die metallhaltige Kappe ist im Einzelnen nicht beschränkt, und wird im Lichte einer hohen Erosionsstabilität und Oxidationsstabilität ausgewählt. Zudem sollte das verwendete Metall oder insbesondere die verwendete Legierung mit dem Elektrodenmantel verbindbar sein.To improve the stability of the spark plug electrode while it is being installed in a spark plug housing and also during the intended use, it is further advantageously provided that a metal-containing cap is arranged at the connection-side end of the spark plug electrode. Below the connection-side end The spark plug electrode is understood to be the end of the spark plug electrode which is aligned in the direction of the electrical connection of the spark plug when the spark plug electrode is installed in a spark plug housing. The metal-containing cap is not limited in detail and is selected in the light of high erosion stability and oxidation stability. In addition, the metal or, in particular, the alloy used should be connectable to the electrode jacket.

Besonders vorteilhaft aufgrund der erhaltenen mechanischen Stabilität und sehr guten thermischen Eigenschaften, ist die metallhaltige Kappe aus Nickel oder einer Legierung mit Nickel als Hauptbestandteil in Masse%, also mit anderen Worten aus einer Nickellegierung, gebildet. Die Nickellegierung kann dabei vorzugsweise ähnlich oder insbesondere identisch zu einer im Elektrodenmantel verwendeten Nickellegierung sein, so dass zwischen dem Elektrodenmantel und der Kappe eine besonders gute stoffschlüssige Verbindung gebildet werden kann, die die Stabilität der Zündkerzenelektrode weiter verbessert.Due to the mechanical stability and very good thermal properties obtained, the metal-containing cap is formed from nickel or an alloy with nickel as the main component in% by mass, in other words from a nickel alloy. The nickel alloy can preferably be similar or in particular identical to a nickel alloy used in the electrode jacket, so that a particularly good material connection can be formed between the electrode jacket and the cap, which further improves the stability of the spark plug electrode.

Weiter vorteilhaft kann der Elektrodenmantel die Kappe bereits beinhalten, so dass der Elektrodenmantel und die Kappe einstückig ausgebildet sind. The electrode jacket can also advantageously already contain the cap, so that the electrode jacket and the cap are formed in one piece.

Zur Verbesserung der Zündfunkenbildung sieht eine weitere vorteilhafte Weiterbildung vor, dass am brennraumseitigen Ende der Zündkerzenelektrode ein Edelmetallstift angeordnet ist. Dieser Edelmetallstift, auch Edelmetallpin genannt, ist mit dem brennraumseitigen Ende der Zündkerzenelektrode, das beim Einbau der Zündkerzenelektrode in Richtung des Brennraums ausgerichtet wird, dauerhaft stabil verbunden, beispielsweise durch eine Lötverbindung oder eine Schweißverbindung. Das Vorsehen eines Edelmetallstifts verbessert die Lebensdauer der Zündkerzenelektrode.To improve the spark formation, a further advantageous development provides that a noble metal pin is arranged at the end of the spark plug electrode on the combustion chamber side. This precious metal pin, also called precious metal pin, is permanently and stably connected to the end of the spark plug electrode on the combustion chamber side, which is aligned in the direction of the combustion chamber when the spark plug electrode is installed, for example by a soldered connection or a welded connection. The provision of a noble metal pin improves the life of the spark plug electrode.

Die erfindungsgemäße Zündkerzenelektrode kann sowohl als Masseelektrode als auch als Mittelelektrode ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist die Zündkerzenelektrode als Mittelelektrode ausgebildet, da hier die sehr guten thermischen und damit die Wärme ableitenden Eigenschaften der Zündkerzenelektrode besonders deutlich zum Tragen kommen, da über den Elektrodenkern, der mindestens ein aus Kohlenstoff bestehendes Material umfasst, eine sehr gute Wärmeabfuhr erzielt werden kann, nämlich beim Verbau der Zündkerzenelektrode in einer Zündkerze über das Zündkerzengehäuse der Zündkerze.The spark plug electrode according to the invention can be designed both as a ground electrode and as a center electrode. The spark plug electrode is particularly advantageously designed as a center electrode, since the very good thermal and thus heat-dissipating properties of the spark plug electrode are particularly evident here, as very good heat dissipation can be achieved via the electrode core, which comprises at least one material made of carbon , namely when installing the spark plug electrode in a spark plug over the spark plug housing of the spark plug.

Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch eine Zündkerze beschrieben, die eine wie vorstehend offenbarte Zündkerzenelektrode umfasst. Aufgrund der Verwendung der erfindungsgemäßen Zündkerzenelektrode mit guten Wärme ableitenden Eigenschaften, zeichnet sich auch die erfindungsgemäße Zündkerze durch eine gute thermische und auch mechanische Stabilität aus, woraus sich eine lange Lebensdauer ergibt.According to the invention, a spark plug is also described which comprises a spark plug electrode as disclosed above. Due to the use of the spark plug electrode according to the invention with good heat-dissipating properties, the spark plug according to the invention is also distinguished by good thermal and also mechanical stability, which results in a long service life.

Die für die erfindungsgemäße Zündkerzenelektrode beschriebenen Vorteile, vorteilhaften Effekte und Weiterbildungen finden auch Anwendung auf die erfindungsgemäße Zündkerze.The advantages, advantageous effects and developments described for the spark plug electrode according to the invention are also applied to the spark plug according to the invention.

Des Weiteren erfindungsgemäß wird auch ein erstes Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrode beschrieben. Die Zündkerzenelektrode umfasst einen Elektrodenkern und einen Elektrodenmantel, wobei der Elektrodenmantel den Elektrodenkern mindestens abschnittsweise umgibt, wobei der Elektrodenmantel aus Nickel oder einer Legierung mit Nickel als Hauptbestandteil in Masse% gebildet ist und wobei der Elektrodenkern mindestens ein aus Kohlenstoff bestehendes Material aufweist. Die gemäß dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren herzustellende Zündkerzenelektrode kann somit wie die erfindungsgemäße Zündkerzenelektrode ausgebildet sein. Vielmehr ist die erfindungsgemäße Zündkerzenelektrode durch das erste erfindungsgemäße Verfahren herstellbar.Furthermore, according to the invention, a first method for producing a spark plug electrode is also described. The spark plug electrode comprises an electrode core and an electrode jacket, the electrode jacket surrounding the electrode core at least in sections, the electrode jacket being made of nickel or an alloy with nickel as the main component in% by mass and the electrode core having at least one material consisting of carbon. The spark plug electrode to be produced according to the first method according to the invention can thus be designed like the spark plug electrode according to the invention. Rather, the spark plug electrode according to the invention can be produced by the first method according to the invention.

Zur Herstellung der Zündkerzenelektrode mit Elektrodenmantel und Elektrodenkern umfasst das Verfahren einen Schritt des Einpressens oder des Fließpressens des Elektrodenkerns in den Elektrodenmantel, wodurch eine dauerhaft stabile Verbindung zwischen dem Elektrodenkern und dem Elektrodenmantel erzielt wird, ohne dass sich Freiräume zwischen dem Elektrodenkern und dem Elektrodenmantel bilden, die die Wärmeübertragungseigenschaften reduzieren würden.To produce the spark plug electrode with the electrode jacket and the electrode core, the method comprises a step of pressing or extrusion of the electrode core into the electrode jacket, whereby a permanently stable connection between the electrode core and the electrode jacket is achieved without free spaces between the electrode core and the electrode jacket being formed, which would reduce the heat transfer properties.

Das erste erfindungsgemäße Verfahren ist einfach ohne hohen technischen Aufwand umsetzbar und ermöglicht die Herstellung einer sehr gut wärmeleitenden Zündkerzenelektrode mit hoher Präzision.The first method according to the invention can be implemented in a simple manner without high technical outlay and enables a spark plug electrode that conducts heat very well to be produced with high precision.

Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch ein zweites Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrode beschrieben. Die Zündkerzenelektrode umfasst auch hier einen Elektrodenkern und einen Elektrodenmantel, wobei der Elektrodenmantel den Elektrodenkern mindestens abschnittsweise umgibt, wobei der Elektrodenmantel aus Nickel oder einer Legierung mit Nickel als Hauptbestandteil in Masse% gebildet ist und wobei der Elektrodenkern mindestens ein aus Kohlenstoff bestehendes Material aufweist. Bei der herzustellenden Zündkerzenelektrode kann es sich folglich ebenfalls um eine wie vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Zündkerzenelektrode handeln.A second method for producing a spark plug electrode is also described according to the invention. The spark plug electrode here also comprises an electrode core and an electrode jacket, the electrode jacket surrounding the electrode core at least in sections, the electrode jacket being made of nickel or an alloy with nickel as the main component in% by mass and the electrode core having at least one material consisting of carbon. The spark plug electrode to be produced can consequently also be a spark plug electrode according to the invention as described above.

Das Verfahren umfasst zunächst einen Schritt des Bildens des Elektrodenmantels. Der Elektrodenmantel wird in Form eines Rohres mit einem ersten offenen Ende und einem zweiten offenen Ende gebildet. Sodann wird eine Spitze an dem ersten offenen Ende des Rohrs angebracht, beispielsweise durch einen Schweißprozess oder einen Lötprozess. Die Spitze kann dabei in beliebiger Form ausgebildet sein und verschließt das erste offene Ende. In den somit gebildeten einseitig geschlossenen zylindrischen Elektrodenmantel wird das aus Kohlenstoff bestehende Material von Seiten des zweiten offenen Endes des Rohres gefüllt. Das Verfüllen kann dabei insbesondere durch Einlegen, Einpressen, Einspritzen oder durch Verfüllen mit einem aus Kohlenstoff bestehenden Pulver erfolgen.The method initially comprises a step of forming the electrode jacket. The electrode jacket is in the form of a tube with a first open end and a second open end. A tip is then attached to the first open end of the tube, for example by a welding process or a soldering process. The tip can be designed in any shape and closes the first open end. The material consisting of carbon is filled into the cylindrical electrode jacket, which is closed at one end, from the side of the second open end of the tube. The filling can be done in particular by inserting, pressing in, injecting or by filling with a powder consisting of carbon.

Der Elektrodenkern wird auch auf diese Weise mit dem Elektrodenmantel in Kontakt gebracht, so dass Wärme sehr gut vom Elektrodenmantel auf den Elektrodenkern abgeleitet werden kann. Das zweite erfindungsgemäße Verfahren kann zusätzliche Schritte vorsehen, die den Elektrodenkern zusätzlich mit dem Elektrodenmantel verbinden.The electrode core is also brought into contact with the electrode jacket in this way, so that heat can be dissipated very well from the electrode jacket to the electrode core. The second method according to the invention can provide additional steps which additionally connect the electrode core to the electrode jacket.

Die für die erfindungsgemäße Zündkerzenelektrode beschriebenen Vorteile, vorteilhaften Effekte und Weiterbildungen finden auch Anwendung auf die erfindungsgemäßen Verfahren.The advantages, advantageous effects and developments described for the spark plug electrode according to the invention are also applied to the methods according to the invention.

Um die Zündkerzenelektrode besonders einfach mit einem Bauteil einer Zündkerze verbinden zu können, können das erste und das zweite erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise einen Schritt des Anbringens einer metallhaltigen Kappe am zweiten offenen Ende, also mit anderen Worten am anschlussseitigen Ende der Zündkerzenelektrode, umfassen. Hierdurch kann das anschlussseitige Ende der Zündkerzenelektrode verschlossen werden und die metallhaltige Kappe bietet eine gute Grundlage zur Ausbildung eines Stoffschlusses zwischen der Zündkerzenelektrode und einem Bauteil der Zündkerze.In order to be able to connect the spark plug electrode to a component of a spark plug in a particularly simple manner, the first and second inventive methods can preferably include a step of attaching a metal cap to the second open end, in other words to the connection-side end of the spark plug electrode. As a result, the connection-side end of the spark plug electrode can be closed and the metal-containing cap provides a good basis for forming a material bond between the spark plug electrode and a component of the spark plug.

Um die Zündfunkenbildung der Zündkerzenelektrode zu verbessern, können das erste und das zweite erfindungsgemäße Verfahren einen Schritt des Anbringens eines Edelmetallstifts am brennraumseitigen Ende der Zündkerzenelektrode vorsehen.In order to improve the spark formation of the spark plug electrode, the first and the second method according to the invention can provide a step of attaching a noble metal pin to the end of the spark plug electrode on the combustion chamber side.

FigurenlisteFigure list

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

1 eine teilgeschnittene Ansicht einer Zündkerze gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
2 eine schematische Schnittansicht einer Zündkerzenelektrode gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und
3 ein Schema veranschaulichend ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrode gemäß einer dritten Ausführungsform.

Exemplary embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:

1 a partially sectional view of a spark plug according to a first embodiment of the invention,
2 a schematic sectional view of a spark plug electrode according to a second embodiment of the invention and
3 a diagram illustrating a method for manufacturing a spark plug electrode according to a third embodiment.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In den Figuren sind nur die wesentlichen Merkmale der Erfindung dargestellt. Alle übrigen Merkmale sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Ferner beziffern gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile.Only the essential features of the invention are shown in the figures. All other features are omitted for the sake of clarity. Furthermore, the same reference symbols denote the same components.

Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Zündkerze 1 gemäß einer ersten Ausführungsform eine Masseelektrode 2 und eine Mittelelektrode 3. Ein Isolator 4 ist derart vorgesehen, dass die Mittelelektrode 3 in bekannter Weise etwas vom Isolator 4 vorsteht. Der Isolator 4 selbst ist teilweise von einem Gehäuse 5 umgeben. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet eine elektrische Anschlussmutter. Von der elektrischen Anschlussmutter 6 ist eine elektrisch leitfähige Verbindung über einen Anschlussbolzen 7 und ein Zündkerzenwiderstandselement 8 zur Mittelelektrode 3 vorgesehen.How out 1 can be seen includes the spark plug 1 according to a first embodiment, a ground electrode 2 and a center electrode 3 . An isolator 4th is provided such that the center electrode 3 something of the isolator in a familiar way 4th protrudes. The isolator 4th itself is partially from a housing 5 surround. The reference number 6th refers to an electrical connection nut. From the electrical connection nut 6th is an electrically conductive connection via a connection bolt 7th and a spark plug resistance element 8th to the center electrode 3 intended.

Die Mittelelektrode 3 umfasst, wie in 2 im Detail dargestellt, einen Elektrodenkern 9 und einen Elektrodenmantel 10. Der Elektrodenmantel 10 umgibt den Elektrodenkern 9 mindestens abschnittsweise. Wie in 2 dargestellt, ist der Elektrodenkern 9 an allen, dem Brennraum der Zündkerze 1 zugewandten Flächen vom Elektrodenmantel 10 umgeben. Der Elektrodenmantel 10 ist einstückig ausgebildet und liegt direkt auf dem Elektrodenkern 9. Der Elektrodenmantel 10 ist aus Nickel oder einer Legierung mit Nickel als Hauptbestandteil in Masse% gebildet. Hierdurch wird eine sehr gut Erosions- und Oxidationsstabilität erzielt.The center electrode 3 includes, as in 2 shown in detail, an electrode core 9 and an electrode jacket 10 . The electrode jacket 10 surrounds the electrode core 9 at least in sections. As in 2 shown is the electrode core 9 at all, the combustion chamber of the spark plug 1 facing surfaces of the electrode jacket 10 surround. The electrode jacket 10 is designed in one piece and lies directly on the electrode core 9 . The electrode jacket 10 is made of nickel or an alloy with nickel as the main component in mass%. This achieves very good erosion and oxidation stability.

Der Elektrodenkern 9 weist mindestens ein aus Kohlenstoff bestehendes Material auf, das insbesondere Graphen ist. Besonders vorteilhaft besteht der Elektrodenkern 9 aus Graphen, da sich hierdurch die thermischen Eigenschaften und auch die mechanische Stabilität der Zündkerzenelektrode verbessern lassen.The electrode core 9 has at least one material made of carbon, which is in particular graphene. The electrode core is particularly advantageous 9 made of graphene, as this improves the thermal properties and also the mechanical stability of the spark plug electrode.

An einem brennraumseitigen Ende 12 der Mittelelektrode 3 ist zudem ein Edelmetallstift 11 angeordnet, der mit dem brennraumseitigen Ende 12 der Mittelelektrode 3 verschweißt oder gelötet ist. Dieser verbessert die Zündfunkenbildung unter bestimmungsgemäßem Gebrauch der Mittelelektrode 3.At one end on the combustion chamber side 12th the center electrode 3 is also a precious metal pen 11 arranged with the end on the combustion chamber side 12th the center electrode 3 is welded or soldered. This improves the spark formation when the center electrode is used as intended 3 .

Die in 2 dargestellte Mittelelektrode 3 ist z.B. dadurch herstellbar, dass der Elektrodenkern 9 in den Elektrodenmantel 10 eingepresst oder durch Fließpressen eingebracht wird. Hierdurch ergibt sich ein sehr guter Stoffverbund zwischen dem Elektrodenkern 9 und dem Elektrodenmantel 10, so dass auch die Wärmeübertragungseigenschaften vom Elektrodenmantel 10 auf den Elektrodenkern 9 sehr gut sind. Dadurch wird während des Betriebs der Zündkerzenelektrode entstehende Wärme effektiv über den Elektrodenkern 9 auf umliegende Gehäuseteile der Zündkerze 1 abgeleitet. Die dargestellte Mittelelektrode 3 wird damit vor sehr hohen Temperaturen geschützt und zeigt einen reduzierten Verschleiß bei gleichzeitig verringerter Erosionsneigung. Die Lebensdauer der Mittelelektrode 3 und damit auch der Zündkerze 1, in die die Mittelelektrode 3 eingebaut ist, ist damit besonders hoch.In the 2 center electrode shown 3 can be produced, for example, in that the electrode core 9 into the electrode jacket 10 is pressed in or introduced by extrusion. This results in a very good material bond between the electrode core 9 and the electrode jacket 10 so that also the heat transfer properties of the electrode jacket 10 on the electrode core 9 are very good. As a result, heat generated during operation of the spark plug electrode is effectively transferred to the electrode core 9 on surrounding parts of the housing of the spark plug 1 derived. The center electrode shown 3 is thus protected from very high temperatures and shows reduced wear with a simultaneously reduced tendency to erosion. The life of the center electrode 3 and with it the spark plug 1 into which the center electrode 3 is built in, is therefore particularly high.

3 ist ein Schema, das ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrode 13 gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht. 3 Figure 3 is a schematic showing a method of making a spark plug electrode 13 illustrated according to a third embodiment.

Die herzustellende Zündkerzenelektrode 13 (siehe D) umfassend einen Elektrodenkern 9 und einen Elektrodenmantel 10, wobei der Elektrodenmantel 10 den Elektrodenkern 9 mindestens abschnittsweise umgibt. Wie in der letzten Abbildung in 3 dargestellt, umgibt der Elektrodenmantel 10 den Elektrodenkern 9 entlang des gesamten Umfangs des Elektrodenkerns 9.The spark plug electrode to be made 13 (see D) comprising an electrode core 9 and an electrode jacket 10 , the electrode jacket 10 the electrode core 9 surrounds at least in sections. As in the last figure in 3 shown, surrounds the electrode jacket 10 the electrode core 9 along the entire circumference of the electrode core 9 .

Gemäß dem dargestellten Verfahren, wird zunächst der Elektrodenmantel 10 in Form eines Rohres gebildet (siehe A). Das Rohr hat ein erstes offenes Ende 13 und ein zweites offenes Ende 14 und ist zylindrisch ausgebildet. Der Elektrodenmantel 10 ist dabei aus Nickel oder einer Legierung mit Nickel als Hauptbestandteil in Masse% gebildet. Durch Ablängen kann der Elektrodenmantel 10 in der gewünschten Länge hergestellt werden.According to the method shown, first the electrode jacket 10 formed in the form of a tube (see A). The tube has a first open end 13 and a second open end 14th and is cylindrical. The electrode jacket 10 is formed from nickel or an alloy with nickel as the main component in% by mass. The electrode jacket can be cut to length 10 can be made in the desired length.

Sodann wird an dem ersten offenen Ende 13 eine Spitze 15 der Zündkerzenelektrode 13 angebracht, die das erste offene Ende 13 verschließt und die das brennraumseitige Ende 12 der Zündkerzenelektrode 13 bildet (siehe B). Die Spitze 15 kann aus demselben Material wie der Elektrodenmantel 10 gebildet sein, so dass sich die Spitze 15 sehr leicht stoffschlüssig mit dem Elektrodenmantel 13, beispielsweise durch eine Schweißverbindung, verbinden lässt.Then at the first open end 13 a peak 15th the spark plug electrode 13 attached to the first open end 13 closes and the end on the combustion chamber side 12th the spark plug electrode 13 forms (see B). The summit 15th can be made of the same material as the electrode sheath 10 be formed so that the tip 15th very slightly cohesive with the electrode jacket 13 , for example by a welded connection, can be connected.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird das Rohr von Seiten des zweiten offenen Endes 14 mit einem aus Kohlenstoff bestehenden Material gefüllt (siehe C). Das Material ist dabei vorzugsweise Graphen, es können aber auch Kohlenstoffnanoröhren, Fullerene oder Graphit verwendet werden.In a further process step, the pipe is from the side of the second open end 14th filled with a material made of carbon (see C). The material is preferably graphene, but carbon nanotubes, fullerenes or graphite can also be used.

Des Weiteren kann das Verfahren einen Schritt des Anbringens einer metallhaltigen Kappe 16 am zweiten offenen Ende 14 der Zündkerzenelektrode 13, also mit anderen Worten am anschlussseitigen Ende der Zündkerzenelektrode 13, vorsehen (D). Die metallhaltige Kappe 16 wird dabei vorteilhafterweise ebenfalls mindestens mit dem Elektrodenmantel 10 verschweißt und dient der erleichterten Befestigung der Zündkerzenelektrode 13 mit einem Bauteil einer Zündkerze.Furthermore, the method can include a step of attaching a metal-containing cap 16 at the second open end 14th the spark plug electrode 13 , in other words at the connection-side end of the spark plug electrode 13 , provide (D). The metal cap 16 is advantageously also at least with the electrode jacket 10 welded and is used to facilitate fastening of the spark plug electrode 13 with a component of a spark plug.

Zudem kann auch ein Edelmetallstift am brennraumseitigen Ende 12 der Zündkerzenelektrode 13 angebracht werden.In addition, a precious metal pin can also be attached to the end on the combustion chamber side 12th the spark plug electrode 13 be attached.

Durch das in 3 dargestellte Verfahren wird eine Zündkerzenelektrode 13 mit sehr guter Wärmeleitfähigkeit, und insbesondere mit einem hohen Wärmeübertrag vom Elektrodenmantel 10 auf den Elektrodenkern 9 hergestellt, wodurch entstehende Wärme durch den bestimmungsgemäßen Gebrauch der Zündkerzenelektrode 13 sehr gut auf den Elektrodenkern 9 und dann weiter in das Gehäuse der Zündkerze und von dort aus in einen mit der Zündkerze verbundenen Zylinderblock abgeleitet werden kann. Die Zündkerzenelektrode zeichnet sich somit neben einer hohen Oxidationsstabilität auch durch eine sehr gute Erosionsstabilität und damit eine niedrige Verschleißrate aus. Die Lebensdauer der so hergestellten Zündkerzenelektrode 13 ist damit hoch.The in 3 The illustrated method is a spark plug electrode 13 with very good thermal conductivity, and in particular with a high heat transfer from the electrode jacket 10 on the electrode core 9 produced, whereby heat generated by the intended use of the spark plug electrode 13 very good on the electrode core 9 and can then be discharged further into the housing of the spark plug and from there into a cylinder block connected to the spark plug. The spark plug electrode is thus not only characterized by high oxidation stability but also by very good erosion stability and thus a low rate of wear. The service life of the spark plug electrode produced in this way 13 is thus high.

Claims

Spark plug electrode comprising an electrode core (9) and an electrode jacket (10), the electrode jacket (10) surrounding the electrode core (9) at least in sections, - The electrode casing (10) being formed from nickel or an alloy with nickel as the main component in% by mass and - The electrode core (9) having at least one material made of carbon.

Spark plug electrode Claim 1 wherein the electrode core (9) comprises a first layer and a second layer, wherein the second layer is arranged between the first layer and the electrode casing (10) and wherein the material consisting of carbon is present in the first layer.

Spark plug electrode Claim 1 or 2 , wherein the material consisting of carbon is selected from: graphene, fullerene, graphite and carbon nanotubes.

A spark plug electrode according to any preceding claim, wherein the carbon material is graphene.

Spark plug electrode according to one of the preceding claims, a metal-containing cap (16) being arranged at the connection-side end of the spark plug electrode (3, 13).

Spark plug electrode Claim 5 , wherein the metal-containing cap (16) is formed from nickel or an alloy with nickel as the main component in mass%.

Spark plug electrode according to one of the preceding claims, further comprising a noble metal pin (11) arranged on the combustion chamber end (12) of the spark plug electrode (3).

Spark plug electrode according to one of the preceding claims, designed as a center electrode (3).

A spark plug comprising a spark plug electrode (3) according to one of the preceding claims.

A method for producing a spark plug electrode (3) comprising an electrode core (9) and an electrode jacket (10), the electrode jacket (10) surrounding the electrode core (9) at least in sections, - The electrode casing (10) being formed from nickel or an alloy with nickel as the main component in% by mass and - wherein the electrode core (9) has at least one material consisting of carbon, - wherein the method comprises a step of pressing or extrusion of the electrode core (9) into the electrode casing (10).

A method for producing a spark plug electrode (13) comprising an electrode core (9) and an electrode jacket (10), the electrode jacket (10) surrounding the electrode core (9) at least in sections, - The electrode casing (10) being formed from nickel or an alloy with nickel as the main component in% by mass and - wherein the electrode core (9) has at least one material consisting of carbon, the method comprising the following steps: - Forming the electrode jacket (9) in the form of a tube, - Attaching a tip (15) which closes the tube at a first open end (13) and - Filling the tube from the side of the second open end (14) with the material made of carbon.

Procedure according to Claim 10 or 11 , further comprising a step of attaching a metal cap (16) to the second open end (14) of the spark plug electrode (13).

Method according to one of the Claims 10 to 12th , further comprising a step of attaching a noble metal pin (11) to the combustion chamber-side end (12) of the spark plug electrode (13).