DE19651454C2 - Zündkerze - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Zündkerze mit einer über einen Anschlußbolzen mit einer Zündleitung verbundenen Elektrode und einem zwischen der Elek­ trode und der Zündleitung angeordneten Widerstand gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Zündkerzen, die mittels Hochspannung einen Funken­ überschlag zwischen der Masse- und Mittelelektrode der Zündkerze im Verbrennungsraum einer Brennkraft­ maschine bewirken und dadurch das im Verbrennungs­ raum der Brennkraftmaschine verdichtete Luft-Kraft­ stoff-Gemisch entzünden, sind bekannt. Bekannt ist es auch, bei diesen Zündkerzen einen zwischen Zünd­ leitung und Mittelelektrode angeordneten Widerstand vorzusehen.

Der Widerstand, der zwischen Zündleitung und Mit­ telelektrode innerhalb der Zündkerze angeordnet ist, erhöht den elektrischen Gesamtwiderstand einer Anordnung bestehend aus Zündleitung und Zündkerze. Durch diese Widerstandserhöhung kommt es zu einem geringeren elektrischen Stromfluß innerhalb der Zündleitung und der Zündkerze, wodurch die Höhe der Zündspannung stabilisiert wird, das heißt, die die Zündspannung erzeugende Spannungsquelle wird durch einen erhöhten Widerstand in der Zündleitung bezie­ hungsweise Zündkerze weniger stark belastet, da­ durch kann das Zündspannungsniveau auf einem nahezu konstanten Wert gehalten werden. Die Höhe der von der Spannungsquelle bereitgestellten Hochspannung ist bei Zündkerzen von entscheidender Bedeutung, damit der Zündfunke überhaupt entstehen kann.

Die Höhe der Zündspannung, die die Zündkerze benö­ tigt, um einen Funken zwischen den Elektroden zu erzeugen, ist geringer als die von der Hochspan­ nungserzeugung angebotene Spannungshöhe. Diese Dif­ ferenz zwischen Hochspannungsangebot und tatsäch­ lich benötigter Zündspannung bezeichnet man als Spannungsreserve. Die Spannungsreserve ist notwen­ dig, um den steigenden Zündspannungsbedarf durch den während der Lebensdauer der Zündkerze zunehmen­ den Elektrodenabstand zu decken. Ist also die Dif­ ferenz zwischen Hochspannungsangebot und Zündspan­ nung, also die Spannungsreserve, besonders hoch, ergibt sich trotzdem eine sichere Zündung des Luft- Kraftstoff-Gemischs innerhalb des Verbrennungs­ raums, auch wenn der Abstand der beiden Elektroden der Zündkerze durch Erosion der Elektroden ver­ größert ist oder andere Parameter des Verbrennungs­ vorgangs, beispielsweise ein zu mageres Luft-Kraft­ stoff-Gemisch oder durch den Verbrennungsprozeß an der Elektrode abgelagerte Rückstände, wie Ruß oder Ölkohle, einen erhöhten Zündspannungsbedarf erfor­ dern.

Durch den geringeren elektrischen Stromfluß, bedingt durch den erhöhten Widerstand, verringert sich auch der Verschleiß der Elektroden durch Erosion. Ein geringerer Stromfluß - während ein Lichtbogen zwischen zwei Elektroden brennt - bewirkt nämlich einen geringeren Metallabtrag an den Elektroden. Durch den geringeren Metallabtrag wird die Lebensdauer der Zündkerzen erhöht.

Eine weitere Aufgabe, die der Widerstand zwischen der Zündleitung und der Mittelelektrode übernimmt, ist die sogenannte "Funkentstörung". Die Funkentstörung wird dadurch erreicht, dass ein Widerstand in der Zuleitung zu einer Funkenstrecke der Zündkerze die Weiterleitung der Störimpulse auf die Zündleitungen beschränkt, und damit die Störabstrahlung verringert.

Ein im Stand der Technik eingesetzter Widerstand besteht aus einem Gemisch aus Glas-, Eisen-, Ruß- und Polymerpartikeln. Derartige Widerstände weisen jedoch eine nur geringe Temperaturbeständigkeit auf. Im Stand der Technik ist deshalb der Widerstand in der Zündkerze im kälteren, also im motorfernen Bereich angeordnet.

Aus der DE-PS 10 54 540 ist ein keramischer Halbleiter bekannt, der zusammen mit einem Reduktionsmittel und Glas eingeschmolzen wird. Dieser Verbund wird als Widerstand eingesetzt, wobei dieser Verbund jedoch einen großen Temperaturkoeffizienten aufweist, so dass sich der Widerstand zwischen der Ruhetemperatur und der Anwendungstemperatur über mehrere Größenordnungen ändert.

Aus der DE 22 45 403 C2 ist ein Panatwiderstand bekannt, dessen Temperaturfestigkeit durch die eingesetzten Bauteile begrenzt ist.

Aufgabe

Aufgabe der Erfindung ist es, eine erhöhte Temperaturbeständigkeit zu gewährleisten.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine. Zündkerze mit einer über einen Anschlußbolzen mit einer Zündleitung verbundenen Elektrode, vorzugsweise der Mittelelektrode, und einem zwischen der Elektrode und der Zündleitung angeordneten Widerstand mit erhöhter Temperaturbeständigkeit.

Zur Herstellung eines temperaturbeständigen Widerstands werden vorzugsweise stromlos metallisierte Glas- oder Glaskeramikmaterialien, vorzugsweise Pulver, eingesetzt. Diese enthalten weder Ruß noch temperaturinstabile Polymere, so dass eine erhöhte Temperaturbeständigkeit gewährleistet ist. Dabei wird die Metallphase aus Metallen oder Metalllegierungen hoher Temperaturbeständigkeit wie Nickel/Wolfram, Platin oder Platin/Palladium hergestellt. Diese Zündkerze hat den Vorteil, dass der Widerstand in vordere Bereiche der Zündkerze - also in der Nähe der Mittelelektrode - angeordnet werden kann, wodurch überraschenderweise eine reduzierte Elektroden- und Isolatorerosion stattfindet und weiterhin eine verbesserte "Funkentstörung" gewährleistet ist.

Die reduzierte Elektroden- und Isolatorerosion verbessert entscheidend die Lebensdauer der Zündkerze. Gleichfalls wird durch den verminderten Elektrodenverschleiß der Abstand zwischen den beiden Elektroden der Zündkerze, also der Mittelelektrode und der Masseelektrode, über einen längeren Zeitraum nahezu konstant gehalten. Ein annähernd gleichbleibender Abstand der beiden Elektroden zueinander bewirkt, wie eingangs erwähnt, einen nahezu konstant bleibenden Zündspannungsbedarf der Zündkerze, damit bleibt auch die Differenz zwischen Hochspannungsangebot und Zündspannung auf einem höheren Niveau, das heißt also, die Spannungsreserve wird verbessert.

Das Gefüge des Widerstands besteht dabei aus einer netwerkartig ausgebildeten Metallphase und einer die Metallphase umgebenden Glasmatrix oder einer Glaskeramik-Matrix, die vorzugsweise eine Schichtdicke von einigen nm aufweist. Vorzugsweise werden hohe Widerstandswwerte aufweisende Metalle oder Metallegierungen verwendet, um so die vorzugsweise nur wenig nm, insbeson­ dere 0,5-6 nm, dicken Widerstandsschichten her­ stellen zu können.

Die Verfahren zur Herstellung der bekannten Zünd­ kerzen können in vorteilhafter Weise sehr leicht auf die erfindungsgemäße Zündkerze mit temperatur­ beständigem Widerstand übertragen werden.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Aus­ führungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine Sei­ tenansicht mit einem Teilschnitt der erfindungsge­ mäßen Zündkerze.

Ausführungsbeispiel

Die Figur zeigt eine Zündkerze 1, die einen Isola­ tor 2, einen Anschlußbolzen 3, ein Gehäuse 4, einen Widerstand 5, eine Mittelelektrode 6 sowie eine Masseelektrode 7 umfaßt. Dabei ist der der Mittel­ elektrode 6 zugewandte Abschnitt des Isolators 2 im Gehäuse 4 befestigt und umschließt die Mittelelek­ trode 6, den Widerstand 5 und den Anschlußbolzen 3. An beiden Enden des zwischen Mittelelektrode 6 und Anschlußbolzen 3 lokalisierten Widerstands 5 ist eine gasdicht abschließende Glasschmelze 9 angeord­ net. Das untere Ende 8 des Anschlußbolzens 3 ist mit dem Widerstand 5 verbunden. Das obere Ende 10 des Anschlußbolzens 3 ragt aus dem Isolator 2 her­ aus. Dabei ist das obere Ende 10 mit einem Gewinde 11 ausgestattet, auf das eine Anschlußmutter 12 aufgeschraubt ist. Weiterhin weist der Isolator 2 eine sogenannte Kriechstrombarriere 13 auf. Die Kriechstrombarriere 13 weist hierbei durchmesser­ kleinere Bereiche 14 und durchmessergrößere Berei­ che 15 des Isolators 2 auf.

Das Gehäuse 4 der Zündkerze 1 nimmt den Isolator 2, wie bereits erwähnt, in seinem unteren Bereich auf. Das Gehäuse 4 umfaßt dabei eine Mehrkantanordnung 16 und ein Gewinde 17 sowie die vom Gehäuse 4 aus­ gehende winkelförmige Masseelektrode 7. Die Mas­ seelektrode 7 ist so am Gehäuse 4 angeordnet, daß sie den unten am Gehäuse 4 austretenden Isolator 2 überspannt und in einem vorbestimmten Abstand 18 zur Mittelelektrode 6 angebracht ist, wobei die Mittelelektrode 6 dabei aus dem unteren Bereich des Isolators 2, hier als Isolatorfußspitze 19 bezeich­ net, herausragt. Die hier dargestellte Elektroden­ anordnung wird als Seitenelektrodenanordnung be­ zeichnet. Selbstverständlich ist die Erfindung auch bei anderen Elektrodenanordnungen einsetzbar.

Die Zündkerze 1 wird mit ihrem Gewinde 17 in ein hier nicht dargestelltes Motorgehäuse einer Brenn­ kraftmaschine derart eingeschraubt, daß eine am Ge­ häuse 4 angebrachte Stirnfläche 20 zugleich als An­ schlag für die Einschraubtiefe und als äußerer Dichtring fungiert, wobei zur Realisierung der Dichtung auch ein hier nicht dargestellter unver­ lierbarer äußerer Dichtring angebracht sein kann. Der Abstand zwischen Stirnfläche 20 und dem unteren Ende des Gewindes 17 ist so festgelegt, daß die Zündkerze 1 mit ihrer Elektrodenanordnung, die die Mittelelektrode 6 und die Masseelektrode 7 umfaßt, gerade eben in einen Brennraum der hier nicht dar­ gestellten Brennkraftmaschine hineinragt. Die Einschraubbarkeit der Zündkerze 1 in das Motorgehäuse wird mittels eines passenden Werkzeugs, das auf die Mehrkantanordnung 16 aufgesteckt werden kann, er­ reicht. Ist die Zündkerze 1 in ihrer Arbeitsposi­ tion im Motorgehäuse fixiert, so wird zu einer hier nicht dargestellten elektrischen Zündeinrichtung mittels der Anschlußmutter 12, eine, hier ebenfalls nicht dargestellte, elektrische Verbindung herge­ stellt. Wie aus der Figur hervorgeht, befindet sich der Widerstand 5 in vorgezogener Position in motor­ nahen, das heißt in heißeren Bereichen, was durch die erfindungsgemäß vorgebene hohe Temperaturbe­ ständigkeit des Widerstands ermöglicht wird. Selbstverständlich ist es jedoch auch erfindungsge­ mäß vorgesehen, den erfindungsgemäß eingesetzten Widerstand 5 in vom Motor abgewandten, hinteren Be­ reichen der Zündkerze anzubringen.

Die eigentliche Funktion der Zündkerze, nämlich mittels einer angelegten Hochspannung einen ein Luft-Kraftstoff-Gemisch innerhalb eines Verbren­ nungsraums entzündenden Funken zu erzeugen, wird als bekannt vorausgesetzt und deshalb hier nicht beschrieben.

Claims (4)

1. Zündkerze mit einer über einen Anschlußbolzen mit einer Zündleitung verbundenen Elektrode und einem zwischen der Elektrode und der Zündleitung angeordneten Widerstand, wobei der Widerstand (5) erhöhte Temperaturbeständigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (5) eine in einer Glaskeramik-Matrix eingebettete Metallphase umfaßt und daß die Metallphase ein temperaturbeständiges Metall oder eine temperaturbeständige Metallegierung, insbesondere Nickel/Wolfram, Platin oder Platin/Palladium umfaßt.

2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix netzwerkartig ausgebildet ist.

3. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (5) zwischen Elektrode (6) und Anschlußbolzen (3) angeordnet ist.

4. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (5) eine Schichtdicke von 0,5-6 nm aufweist.