DE2361274C3

DE2361274C3 - Drahtförmige Elektrode, insbesondere Mittelelektrode, für Zündkerzen für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2361274C3
Application number: DE19732361274
Authority: DE
Inventors: Fritz Schneider; Dieter Dipl.-Ing. Dr. Stoeckel
Original assignee: G Rau & Co 7530 Pforzheim GmbH
Current assignee: G Rau & Co 7530 Pforzheim GmbH
Priority date: 1973-12-08
Filing date: 1973-12-08
Publication date: 1980-10-09
Also published as: DE2361274B2; DE2361274A1; GB1463587A

Description

Die Erfindung betrifft eine drahtformige Elektrode, insbesondere Mittelelektrode, für Zündkerzen für Brennkraftmaschinen aus einem Verbundwerkstoff mit einem Matrixmaterial mit einer ersten Komponente hoher elektrischer und thermischer Leitfähigkeit und einer zweiten Komponente hoher Korrosionsbeständigkeit, wobei eine der Komponenten in Achsrichtung der Elektrode ausgerichtete Fasern aufweist.

Zündkerzenelektrode!! arbeiten unter sehr ungünstigen Betriebsbedingungen und erfordern Kompromisse hinsichtlich verschiedener erwünschter Materialeigenschaften. Einerseits wird eine gute elektrische und Wärmeleitfähigkeit angestrebt, andererseits soll tier Werkstoff eine hinreichende Korrosionsbeständigkeit gegenüber den Reaktionsprodukten der Treibstoffverbrennung vor allem bei hohen Temperaturen aufweisen: Zur Erzielung einer hinreichenden Lebensdauer ist eine geringe Abbrandrate erforderlich-. Der Werkstoff muß feiner eine für die Massenherstellung geeignete Umformbarkcit besitzen. Schließlich wird eine hinreichende mechanische Festigkeit bei hohen Tcmpeialuren verlangt.

Die Betrachtung dieser Voraussetzungen zeigt, daß reine Metalle oder Legierungen im allgemeinen nicht in der Lage sind, die gewünschten Eigenschaften in einer günstigen Kombination /u verwirklichen. Es mihI daher heieiis aus serschiedenen metallischen Wcrksiolfen /usamiiicngesel/te Mittelelektrodcn Ix· kiiiiiii. llicihci isl ein Kern aus elektrisch und thermisch uut leitendem Malciial mit einem Mantel aus km ι iisioiisbestiiniliueni Weι kslH'l uiiu'ebeii.

Eine weitere, vorbekannte Lösung sieht eine rohrförmige Ausbildung vor, bei der ein Kern hoher thermischer und elektrischer Leitfähigkeit von einem rohrförmigen Mantel aus einem Metall mit hoher • Korrosionsbeständigkeit umgeben ist und bei der sich andern zum Funkenübergang vorgesehenen Elektrodenende eine Edelmetallauflage befindet (DE-OS 1 601 428). Zum Stande der Technik gehören ferner metallische Mittelelektroden aus einem stabformigen

i" Kupferkörper, dessen Zündende einen kappenförmigen Überzug aus korrosionsbeständigem Material aufweist. Ferner ist es bekannt, ein Kernmaterial guter elektrischer und thermischer Leitfähigkeit durch galvanische Behandlung oder durch ein Diffusionsver-

i' fahren mit einem korrosionsschützenden Überzug zu versehen.

Bekannt ist eine Zündkerze gemäß DE-PS 566633 mit einer Mittelelektrode, die aus einem Gemenge von Bestandteilen hoher und niederer Verdampf ungstcm-

-" peratur besteh! und bei der die schwer verdampfenden Bestandteile in Form sehr feiner, länglicher Gebilde in die Bestandteile niederer Verdampfungstemperatur eingebettet sind. Als Ausführungsform wird eine Elektrode beschrieben, bei der eine Anzahl von WoIf-

-'") ramdrühtcn mit einem leichter verdampfenden Material, z. B. Silber oder Platin, zu einem Elektrodenstift zusammengelötet -.ind. Unter der Einwirkung des Zündfunkens entsteht nach einer gewissen Betriebsdauer eine rauhe Oberfläche an der Stirnseite der

hi Elektrode, da das niedriger siedende Material zuerst verdampft und die höher siedenden Wolframfasern als Spitzen aus der Oberfläche ragen. Durch diese Unebenheiten in der Elektrodenstirnfläche sollen Spitzenentladungen mit niederer Durchschlagsspannung

!"■ erreicht werden.

Eine weitere, vorbekannte Ausführungsform aus der GB-PS °(!()6N0 zeigt eine Zündkerzcnmittelelektrode, die aus einem Net/werk von Faserstückcii oder »Stringern« besteht, welche durch den Formungsvor-

i" gang im wesentlichen in Längsrichtung der Elektrode ausgerichtet sind. Obwohl hierdurch die elektrische und thermische Leitfähigkeit verbessert und ein gleichmaßiges Zund- und Abbrandverhalten er/ielt werden sollen, zeigt es sich, daß die Anordnung von

ι. laserstücken in einem Matrixmaterial den wesentlichen Nachteil der unterbrochenen Wärmeleitung und damit der Gefahr ties Flerausschmclzens von am Zündende freiliegenden Faserstücken aus der Zündoberfläche hervorruft.

>" Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, die elektrische und thermische Leitfähigkeit der I lektrode weiter zu verbessern und ein gleichmäßiges /und- und Abbrandverhalten zu erzielen. Die Losung dieser Aufgabenstellung erfolgt mit den Mitteln des

■>> Patentanspruchs I. Die Elektrode mit durchgehenden, drahtfomiigen Fasern bietet gegenüber der Ausführungsform nach dem Stande der Technik mit eingelagerten laserstücken den Vorteil, daß die Wärmeleitung vom /ündseitigen Ende über die gesamte

mi Elektrodenlänge durchgehend und gleichmäßig is'.. Dadurch ergibt sieh ein glekhmiiüiges /.iiiul- und Ah» braiuKei'halten, und es wird die Bildung von Schmcl/-kratern an der Zündoherflüche weitgehend veiniietleii.

Nul/Iiclie Weitel hiklungen sind in den Patentansprüchen 2

uekennzeichnet.

Als Faser- und oder Matrixmaterial lassen sieh lertiiT thermisch stabile Weiksloffe. wie Wolfram. Mo-

lybdän u. a., verwenden.

Die gleichförmige Verteilung der Fasern im drahtförmigen Matrixmaterial kann sowohl eine über den Querschnitt gleichmäßige Verteilung als auch eine entsprechende symmetrische Anordnung, beispielsweise eine ringsymmetrische, zentrische oder sterntörmige Faseranordnung im Matrixmaterial umfassen.

Mitden Merkmalen der Erfindung wird ein?: drahtförmige Elektrode, insbesondere eine Mittelelektiode, für Zündkerzen für Brennkraftmaschinen geschaffen, welche gute elektrische und thermische Eigenschaften mit gleichmäßigem Zünd- und Ahbrandverhalten sowie kostengünstiger Herstellung kombiniert.

Ausführungsbeispiele

I. Ein Faserverbunddraht von 2 mm O zur Herstellung von Zündkerzen-Mittelelektroden weist 150 eingelagerte Fasern mit einem Faserdurchmesser von 100 μπι auf. Der Faserverbunddraht besteht dabei zu ca. 60 Gew.'.J-. aus Nickel als Matrixmaterial und 40 Gew.T Feinsilber als Faserwerkstoff.
II. Ein Faserverbunddraht von 2 mm C /ur Herstellung von Zündkerzen-Mittelelekiroden enthält 50 Fasern mit .'inern Durchmesser von ei. 170 μπι. Der Faserverbunddraht besteht dabei zu ca. 70 Gew.'t aus Silber als Matrixmaterial und ca. -U) Gew.T aus einer Nickellegierung (Ni 95'i, Mn VVc, Si 2'Vc) als Faserwerkstoff.

III. Der nach Ausführungsbeispiel Il heru-stellic Faserverbunddraht von 2 mm C weist eine zusätzliche Ummantelung aus einer Nickellegierung nach Ausführungsbeispiel II mit einer Dicke von etwa 100 μιη auf.

IV. Ein Faser^verbunddraht mit 2 mm C zur Herstellung von Zündkerzen-Mitteleiektroden enthält 5001) Fasern, welche einen Faserdurchmesser von etwa 15 μπι aufweisen. Der Faserverbunddraht ist dabei aus ca. 65 Gew.Ci einer Nickellegierung nach Aiisführungsbeispiel Il als Matrixmaterial und ca. 35 Gew.'f Feinsilber als Faserwerkstoff gebildet.

In der Zeichnung ist ein Ausfuhrungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung scheinu<isch dargestellt. Man erkennt eine Zündkerze, deren Mittelelektrode 1 an ihrem zündseitigen Ende aus Faserverbundwerkstoff nach Ausführungsbeispiel 1 here 'stellt ist.

Hier/u I Malt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Drahtformige Elektrode, insbesondere Mittelelektrode, für Zündkerzen für Brennkraftmaschinen, aus einem Verbundwerkstoff mit einem Matrixmaterial mit einer ersten Komponente hoher elektrischer und thermischer Leitfähigkeit und einer zweiten Komponente hoher Korrosionsbeständigkeit, wobei eine der Komponenten in Achsrichtung der Elektrode ausgerichtete Fasern aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern durchgehend und drahtförmig sind und in vorgegebener Mehrzahl in gleichförmiger Verteilung im Matrixmaterial angeordnet sind.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus Silber bestehen und daß das Matrixmaterial aus Nickel bzw. einer Nickellegierung besteht.

3. Elekjode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus Nicke! bzw. einer Nickellegierung bestehen und daß das Matrixmaterial aus Silber besteht.

4. Elektrode nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff eine äußere Ummantelung aus einem korrosionsfesten Material aufweist.

5. Elektrode nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Fasein vorgesehen ist, deren Durchmesser in .'er Größenordnung von μηι liegt.