DE19940455C2 - Zündeinrichtung,insbesondere Zündkerze für Ottomotoren, und Verfahren zur Lackierung derselben - Google Patents

Abstract

Es wird eine Zündeinrichtung vorgeschlagen, insbesondere eine Zündkerze für Ottomotoren, die ein elektrisches Anschlußmittel (11) und ein rohrförmiges metallisches Gehäuse (13) mit einem darauf aufgeprägten Einschraubgewinde (18) beinhaltet. Mindestens eine der metallischen Komponenten der Zündkerze ist mit einem Lacküberzug versehen, der dem Korrosionsschutz der Zündkerze dient.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zur Lackierung derselben.

Zündkerzen bestehen im wesentlichen aus einem metallischen Gehäuse und einem Einsatz, der einen keramischen Isolator, einen Anschlußbolzen und eine Mittelelektrode umfaßt. Die für das Gehäuse aus Funktions-, Herstellungs- und Kosten­ gründen verwendeten Stahlwerkstoffe korrodieren vor allem durch die heiße und korrosive Atmosphäre, wie sie in einem Fahrzeug bei Betrieb auftritt. Zum Schutz gegen Korrosion wird das Stahlgehäuse üblicherweise mit einer Metallschicht überzogen.

Als Metallschutzschicht wird beispielsweise Zink oder Nickel verwendet. Die Korrosionsschutzwirkung des Zinks beruht dar­ auf, daß es als unedleres Metall anstelle des Eisens korro­ diert und sogenannten Weißrost bildet. Dieser kathodische Schutz verhindert wirksam die Korrosion des Eisens. Die Bil­ dung von Weißrost ist jedoch aus ästhetischen Gründen uner­ wünscht.

Das im Vergleich zu Eisen elektrochemisch edlere Metall Nickel kann ebenfalls zur Er­ zeugung einer Korrosionsschutzschicht verwendet werden. Problematisch ist daran, daß mechanische Verletzungen der Schutzschicht zur Korrosion des freigelegten Eisens füh­ ren und somit zur Bildung von sogenanntem Rotrost. In der DE 38 41 215 C2 wird vorgeschlagen, zur Verhinderung der Rotrostbildung auf die Nickelschutzschicht eine Chromatschicht aufzubringen, die die in der Schutzschicht enthaltenen Risse und Poren überdeckt. Die Chromatbehandlung ist jedoch mit hohen Umweltrisiken verbunden.

Aus der DE 42 40 646 A1 ist eine Zündkerze bekannt, die in ihrem Inneren einen Über­ zug zur Vermeidung der Ablagerung von elektrisch leitenden Partikeln aufweist. In der DE 36 16 667 A1 wird eine Zündkerze beschrieben, deren Isolator lackiert ist. Diese La­ ckierung dient der Verhinderung elektrischer Überschläge. Aus der DE 196 10 810 A1 ist weiterhin eine Zündvorrichtung bekannt, die eine Steckverbindung umfasst, die als Ver­ schleißschutz eine Schutzschicht aufweist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, eine Zündeinrichtung bereit­ zustellen, die effektiv vor Korrosion geschützt ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zündeinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des An­ spruchs 1 hat den Vorteil, daß die Lackschicht einen wirksamen, selbst bei höheren Tem­ peraturen dauerhaften und einfach zu erzielenden Korrosionsschutz bewirkt. So zeigt bei­ spielsweise eine Zündkerze, die erfindungsgemäß mit einem Lacküberzug versehen wur­ de, auch nach 100 Stunden Salznebelprüfung keinerlei Korrsionserscheinungen.

Mit den in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbil­ dungen der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich.

So kann die Lackierung der Zündeinrichtung mit anderen Verfahren des Korrosions­ schutzes wie Vernickeln oder Verzinken kombiniert werden. Darüber hinaus steht eine Vielzahl von Lackierungsmethoden zur Verfügung, die es erlauben, den Lackierungsvor­ gang an die Montage der Zündeinrichtung anzupassen. Die Lackierung der einzelnen Bauteile erfolgt vorzugsweise nach der Montage an der fertigen Zündeinrichtung.

Als besonders vorteilhaft kann bezeichnet werden, daß sich mit Hilfe eines Lacküberzugs über den Korrosionsschutz hin­ aus nicht nur die optische Wirkung der Zündeinrichtung ver­ bessern läßt, sondern beispielsweise auch die Gleiteigen­ schaft eines auf das Gehäuse aufgeprägten Gewindes günstig beeinflußt wird.

Zeichnung

Eine Ausführung der Erfindung ist am Beispiel einer Zündker­ ze in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Be­ schreibung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Schnitt­ darstellung eines Ausführungsbeispiels dieser Zündkerze und Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung derselben.

Ausführungsbeispiel

Die Zündkerze gemäß vorliegender Erfindung umfaßt ein rohr­ förmiges metallisches Gehäuse 13, in dem ein keramischer Isolator 24 angeordnet ist. Der Isolator 24 umhüllt an sei­ nem brennraumseitigen Ende 27 eine Mittelelektrode 22 und isoliert sie elektrisch gegenüber dem Gehäuse 13. Er enthält ebenfalls einen Kontaktstift 20, der der Übertragung der Spannung auf die Mittelelektrode 22 dient, und an seinem an­ schlußseitigen Ende 28 ein Anschlußmittel 11. Das Anschluß­ mittel 11 gewährleistet die elektrische Kontaktierung der Mittelelektrode 22 an eine externe, nicht dargestellte Span­ nungsversorgung. Es umfaßt im wesentlichen einen Anschluß­ bolzen 12, der zusätzlich an seinem anschlußseitigen Ende mit einem Gewinde und einer Anschlußmutter 19 versehen ist. Zwischen dem Anschlußmittel 11 und dem Kontaktstift 20 be­ findet sich ein Abbrandwiderstand 25, der aus einem elek­ trisch leitenden Glas besteht und der sowohl eine mechani­ sche Verankerung der im Isolator 24 angeordneten Zündkerzen­ komponenten bewirkt als auch einen gasdichten Abschluß ge­ genüber dem Verbrennungsdruck darstellt. Zwischen dem Isola­ tor 24 und dem Gehäuse 13 befindet sich ein innerer Dicht­ sitz 17, der das Innere der Zündkerze 10 gegenüber dem Ver­ brennungsraum abdichtet.

Am Gehäuse 13 sind bis zu vier Masseelektroden 21 ange­ schweißt. Zwischen ihnen und der Mittelelektrode 22 wird der Zündfunke erzeugt. Die Elektroden 21, 22 bestehen aus einer Mehrstofflegierung auf Nickelbasis und enthalten beispiels­ weise einen Kupferkern. Es ist aber auch möglich, Silber, Platin oder Platinlegierungen als Elektrodenwerkstoffe her­ anzuziehen.

Das Gehäuse 13 weist an seiner Außenseite einen Sechskant 14 auf, der das Einschrauben der Zündkerze in einen Motorblock ermöglicht. Des weiteren ist ein äußerer Dichtsitz 16 vorge­ sehen, der die Umgebungsatmosphäre gegenüber dem Verbren­ nungsraum abdichtet. Das auf dem Gehäuse 13 aufgeprägte Ein­ schraubgewinde 18 dient der Verankerung der Zündkerze im Mo­ torblock.

Benachbart zum Sechskant 14 beinhaltet das Gehäuse 13 einen Schrumpfeinstich 15. Während des Herstellungsprozesses der Zündkerze wird das Gehäuse 13 kurzzeitig mit einer hohen Spannung beaufschlagt. Auf diese Weise erhitzt sich der Schrumpfeinstich auf Temperaturen von ungefähr 1200°C. Gleichzeitig wird auf das Gehäuse 13 entlang der Längsachse der Zündkerze ein hoher mechanischer Druck ausgeübt, unter dessen Wirkung sich der Schrumpfeinstich 15 verformt. Dieser Vorgang wird als Heißverpressen bezeichnet und dient der Ab­ dichtung der Zündkerze.

Erfindungsgemäß erfolgt der Korrosionsschutz der metalli­ schen Komponenten der Zündkerze durch das Aufbringen eines Lacküberzugs auf die die Außenfläche der Zündkerze bildenden Komponenten. In Frage kommen vor allem hitzestabile, feuch­ tigkeits- und lösungsmittelfeste Lacke, die bevorzugt UV- härtend sind, um ein rasches Abbinden des Lackes zu ermögli­ chen. Die Lacke sind vorzugsweise farblos, sie können aber auch mit Farbpigmenten versehen sein.

Für die Lackierung 1 der Zündkerze B zur Herstellung der lackierten Zündkerze C (siehe Fig. 2) kommen mehrere Lac­ kierungsverfahren in Frage. Besonders geeignet ist bei­ spielsweise ein Sprühverfahren, bei dem die Bereiche der Zündkerze, die nicht lackiert werden sollen, mit einer Scha­ blone abgedeckt und die Zündkerze während des Prozesses um ihre Längsachse gedreht wird. Neben diesem, als Schablonie­ ren bezeichneten Verfahren kann alternativ auch ein kombi­ niertes Sprüh-Absaugverfahren, die sogenannte Vakuumattech­ nik, angewandt werden. Dabei wird der Lack in einem zielge­ richteten Strahl auf die zu lackierende Zündkerze gesprüht, gleichzeitig durch neben der Sprühdüse angeordnete Absaug­ vorrichtungen stark verwirbelt und überschüssiger Lack so­ fort abgesaugt. Als weiteres besonders geeignetes Verfahren kann eine Ink-Jet Technik angewandt werden, bei der ein zielgerichteter Strahl feiner Tröpfchen so aufgesprüht wird, daß die Tröpfchen dicht nebeneinander auf der Oberfläche auftreffen.

Die Lackierung 1 der Zündkerze erfolgt aus fertigungstechni­ schen Gründen besonders vorteilhaft nach der vollständigen Montage a der Zündkerze B aus den Bauteilen A. Dies erübrigt die Integration von Lackierungseinheiten in Fertigungsstraßen und ermöglicht darüber hinaus, optional nur diejenigen Zündkerzen zu lackieren, die beispielsweise für besonders lange Standzeiten gedacht sind (Long-Life Typ). Wird die Zündkerze über ein Heißpressverfahren hergestellt, so wäre eine Lackierung vor der Montage a schon deshalb nachteil­ haft, weil durch die bei der Heißverpressung auftretenden hohen Temperaturen die Lackschicht im Bereich des Schrumpf­ einstichs 15 beschädigt würde. Wird die Zündkerze alternativ mit einem Kaltpressverfahren abgedichtet, so können die Bau­ teile auch vor der Montage a der Zündkerze B einzeln lac­ kiert werden. In diesem Fall kann die Lackierung auch mit­ tels Tauchbädern erfolgen.

Es ist je nach den Erfordernissen möglich, als Korrosions­ schutz eine Kombination aus Metallisierung m und Lackierung l zu verwenden. Dabei wird, wie in Fig. 2 dargestellt, die montierte Zündkerze B zunächst metallisiert m und die metal­ lisierte Zündkerze B' anschließend lackiert l, wobei man die metallisierte und lackierte Zündkerze C' erhält. Die direkte Lackierung l der nicht metallisierten Zündkerze B zu C ist ebenfalls möglich. Die Kombination von Metallisierung m und Lackierung l bewirkt vorteilhaft einen besseren Schutz vor mechanischen Beschädigungen der Korrosionsschutzschicht, da zwei übereinander angeordnete Schutzschichten aufgetragen werden; der Verzicht auf die Metallisierung m führt dagegen zu einer verbesserten Haftung der Lackierung l auf den vor Korrosion zu schützenden Bauteilen.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können prinzipi­ ell alle von Korrosion betroffenen Bauteile der Zündkerze geschützt werden, die nicht einer Temperatur von wesentlich mehr als 400°C ausgesetzt sind. Hier steht vor allem das Ge­ häuse 13 im Vordergrund, das einschließlich oder ausschließ­ lich des Gewindes 18 lackiert wird. Dabei ist zu beachten, daß der verwendete Lack eine für die am Sechskant 14 angreifenden mechanischen Kräfte ausreichende Abriebfestigkeit aufweist. Je nach Anforderung wird zusätzlich eine Lackie­ rung des Anschlußmittels 11 durchgeführt. Dies betrifft im wesentlichen den Anschlußbolzen 12 und die Anschlußmutter 19.

Als besonders vorteilhaft kann die Lackierung des Gewindes 18 bezeichnet werden, da hier nicht nur der Korrosionsschutz des Bauteils sichergestellt werden kann, sondern darüber hinaus auch ein Einfluß auf die Gleiteigenschaften des Bau­ teils genommen wird. Dies stellt vor allen Dingen bei Zünd­ kerzen mit langer Standdauer einen wichtigen Aspekt dar, da diese nach einer langen Betriebszeit oft nur unter großen Schwierigkeiten wieder aus dem Motorblock entfernt werden können.

Die Erzeugung eines Korrosionsschutzes mittels einer Lackie­ rung ist nicht auf Zündkerzen beschränkt. So werden die in ihrem Aufbau ähnlichen und beispielsweise als Starthilfe bei Dieselmotoren eingesetzten Glühstiftkerzen mit Hilfe eines Lacküberzugs ebenso effektiv vor Korrosion geschützt.

Claims (9)

1. Zündeinrichtung, insbesondere Zündkerze für Ottomotoren, mit einem elektrischen Anschlußmittel und einem rohrförmigen metallischen Gehäuse mit einem darauf aufgeprägten Ein­ schraubgewinde, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der metallischen, die Außenseite der Zündeinrichtung (10) bilden­ den Komponenten (11, 13, 18) zumindest zum Teil mit einem Korrosionsschutzmittel in Form eines Lacküberzugs versehen ist.

2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußmittel (11) und/oder das Gehäuse (13) und/oder das Einschraubgewinde (18) mit einem Lacküberzug versehen sind.

3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net daß das Anschlußmittel (11) und/oder das Gehäuse (13) und/oder das Einschraubgewinde (18) eine Metallisierungsschicht aufweisen, auf der der Lacküberzug aufbringbar ist.

4. Zündeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die Metallisierungsschicht Zink beinhaltet.

5. Zündeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die Metallisierungsschicht Nickel beinhaltet.

6. Zündeinrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lacküberzug farblos ist.

7. Verfahren zur Lackierung einer Zündeinrichtung nach min­ destens einem der Anspruche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lacküberzug mittels Aufsprühen unter Verwendung ei­ ner Schablone oder einer Absaugvorrichtung aufgebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung (Zündkerze B) vor dem Lackie­ rungsprozeß (l) einem Metallisierungsprozeß (m) unterzogen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußmittel (11) und/oder das Gehäuse (13) und/oder das Einschraubgewinde (18) nach dem Zusammenbau (a) der Zündeinrichtung (Zündkerze B) lackiert werden.