DE2446929A1 - Spark plug electrode alloys - carbonising contaminants prevented from depositing so lengthening service life - Google Patents
Spark plug electrode alloys - carbonising contaminants prevented from depositing so lengthening service lifeInfo
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Abstract
Description
Zündkerze Priorität: 1.Oktober 1973, V.St.A., Nr. 402,485 Die Erfindung betrifft eine Zündkerze und bezieht sich insbesonderte auf Werkstoffe' zur Herstellung der Zündkerzenelektroden sowie der Zündkerzenkonfigurationen.Spark plug priority: October 1, 1973, V.St.A., No. 402,485 The Invention relates to a spark plug and relates in particular to materials used in manufacture the spark plug electrodes as well as the spark plug configurations.
Bei den bekannten Zündkerzen sind verschiedene Probleme aufgetreten, welche die Lebensdauer der Zündkerze erheblich verringern und bei normaler Abnutzung einen verhältnismäßig häufigen Austausch erfordern. Eines dieser Probleme hängt mit der Carbonisierung zusammen sowie mit der Ablagerung von Blei, Bleioxid und anderen Verunreinigungen auf den Elektroden und um die Elektroden herum, wobei sich solche Ablagerungen im Laufe der wiederholten elektrischen Entladungen bilden. Derartige Erscheinungen verändern die Abmessungen des Funkenspaltes und vermindern die Wirksamkeit des Funkens bis zu dem Punkt, an welchem die Zündkerze entweder gereinigt oder ausgetauscht werden muß.Various problems have arisen with the known spark plugs, which significantly reduce the life of the spark plug and with normal wear and tear require a relatively frequent exchange. One of those problems hangs together with the carbonization as well as with the deposition of lead, lead oxide and other contaminants on the electrodes and around the electrodes, being such deposits form in the course of repeated electrical discharges. Such Appearances change the dimensions of the spark gap and reduce its effectiveness of the spark to the point where the spark plug is either cleaned or replaced must become.
Weiterhin tragen derartige Erscheinizngen zu den Verunreinigungen bei, die von dem Explosionsmotor abgegeben werden, in welchem die Zündkerze verwendet wird.Such phenomena also contribute to the contamination at which are emitted from the explosion engine in which the spark plug is used will.
Ein weiteres Problem ist die Erscheinung des Einfressens bzw. der Erosion sowie der aIlgemeinen physikalischen Beeinträchtigung der Elektroden nach einer bestimmten Betriebsdauer. Durch Erosion wird der wirksame Funkenspalt vergrößert, so daß dadurch das elektrische Potential erhöht wird, welches zur Entladung erforderlich ist. Dies führt zu schwachen Funken und schließlich zum Aussetzen der Funkenbildung.Another problem is the appearance of seizure or Erosion and the general physical impairment of the electrodes a certain operating time. The effective spark gap is enlarged by erosion, so that thereby the electrical potential is increased, which is required for the discharge is. This leads to weak sparks and ultimately to the cessation of sparking.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zündkerze mit einer besonders hohen Lebensdauer zu schaffen. Weiterhin soll gemäß der Erfindung erreicht werden, daß eine Zündkerze geschaffen wird, die hinsichtlich der Funkenerosion und der physikalischen Beeinträchtigung besonders günstige Eigenschaften aufweist. Die erfindungsgemäße Zündkerze soll sich auch dadurch auszeichnen, daß sich während des Betriebes auf den Elektroden besonders geringe Ablagerungen bilden.The object of the invention is to provide a spark plug with a particularly high To create lifespan. Furthermore, it should be achieved according to the invention that A spark plug is created, which in terms of spark erosion and physical Impairment has particularly favorable properties. The inventive Spark plug should also be characterized by the fact that during operation Form particularly small deposits on the electrodes.
Hierzu sieht die Erfindung vor, daß eine Zündkerze geschaffen wird, deren Elektroden aus Legierungen bestehen, bei welchen allgemein die Funkenbildung gegenüber herkömmlichen Zündkerzen wesentlich verbessert ist. Bevorzugt bestehen die Elektroden aus einer Legierung aus etwa 60 % bis 99,9 % Wolfram, Vanadium, verarmtem Uran, Rhodium, Iridium oder Palladium sowie 0,1 % bis etwa 40 % Chrom, Kupfer, Bariumaluminat, Eisen, Thoriumoxid oder Nickel oder einem Gemisch aus mindestens zwei dieser Komponenten besteht. Bessere Ergebnisse werden auch erreicht, wenn eine Elektrode verwendet wird, die aus etwa 60 % bis 99,9 % Nickel und 0,1 % bis etwa 40 % Kupfer, Bariumaluminat, Eisen, Thoriumoxid oder Chrom oder einem Gemisch aus mindestens zwei dieser Komponenten besteht, und zwar in Kombination mit einem oder mehreren der letztgenannten vier Verbindungen. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Kathode 0,1 bis etwa 40 % Bariumaluminat, während die Anode 0,1 bis etwa 40 % Chrom, Kupfer und/oder Nickel enthält.For this purpose, the invention provides that a spark plug is created, the electrodes of which are made of alloys, which generally generate sparks compared to conventional Spark plugs is much improved. Preferred the electrodes consist of an alloy of about 60% to 99.9% tungsten, vanadium, depleted uranium, rhodium, iridium or palladium as well as 0.1% to about 40% chromium, Copper, barium aluminate, iron, thorium oxide or nickel or a mixture of at least consists of two of these components. Better results are also achieved when one Electrode used is made up of about 60% to 99.9% nickel and 0.1% to about 40% copper, barium aluminate, iron, thorium oxide or chromium or a mixture of consists of at least two of these components, in combination with one or several of the latter four compounds. In a preferred embodiment the cathode contains 0.1 to about 40% barium aluminate, while the anode contains 0.1 to contains about 40% chromium, copper and / or nickel.
Die Erfindung sieht auch verschiedene geometrische Elektrodenkonfigurationenlvor, bei denen im wesentlichen planare Funkenoberflächen sich parallel gegenüberstehen, um eine große Anzahl von alternativen Funkenwegen zu bilden. In einer bestimmten Konfiguration sind die Elektroden in ihrer Gesamtheit koaxial zueinander angeordnet, wobei die äußere Elektrode eine Vielzahl von auf Abstand zueinan er aangeeFrdneten Perforationen aufweist, welche die Turbulenz / m der Funkenkammer fördern und somit die Ausbreitung des Funkens in die Kammer, wobei weiterhin auch die Wärmeabfuhr günstig beeinflußt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform sind zumindest einige der Perforationen vom vorderen Ende der Elektrode aus nach hinten zurückgesetzt, um Gasströmungswege durch den Funkenspalt zu bilden, die allgemein koaxial zu der Zündkerze liegen. In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine wirtschaftlichere Verwendung der Materialien dadurch erreicht, daß allgemein langgestreckte zylindrische ElektrodenbefestigungsSlächen vorgesehen werden, wobei die Elektroden an den vorderen Enden der Befestigungsflächen als dünne Schichten aus Elektrodenmaterial aufgebracht werden. Die äußere Befestigungsfläche in dieser Ausführungsform weist eine Vielzahl von auf Abstand zueinander angeordneten Perforationen auf, welche Gasströmungswége darstellen.The invention also provides various geometrical electrode configurations, in which essentially planar spark surfaces face each other in parallel, to form a large number of alternative spark paths. In a certain Configuration, the electrodes are arranged coaxially to one another in their entirety, the outer electrode having a plurality of spaced apart edges Has perforations that promote the turbulence / m of the spark chamber and thus the spread of the spark into the chamber, and the heat dissipation continues is favorably influenced. In a preferred embodiment, at least some are the perforations set back from the front end of the electrode, to form gas flow paths through the spark gap that are generally coaxial to the spark plug. In another preferred embodiment, it becomes a more economical one Use of the materials achieved by being generally elongated cylindrical Electrode mounting surfaces are provided, with the electrodes on the front Ends of the mounting surfaces applied as thin layers of electrode material will. The outer mounting surface in this embodiment has a plurality of spaced apart perforations on which gas flow paths represent.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsfonrm ist derart ausgebildet, daß eine Elektrode als rineförmiges Element geformt ist, dessen vorderer Rand nach innen geneigt bzw. abgeschrägt ist, wobei vorzugsweise ein konisches Befestigungselement für die zweite Elektrode vorgesehen ist, welches eine Seitenwand aufweist, die allgemein parallel zu dem geneigten Rand der ersten Elektrode angeordnet ist. Die zweite Elektrode ist aus einer Schicht von Elektrodenmaterial gebildet, welche auf die Seitenwand des Befestigungselementes parallel in bezug auf den geneigten vorderen Rand der ersten Elektrode aufgebracht ist, wobei die axiale Stellung des Befestigungselementes vorzugsweise einstellbar ist, um den Funkenspalt einstellen zu können. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Befestigungsfläche oder Befestigungsbasis für die erste Elektrode vorhanden, welche einen Ring aufweist und weiterhin eine Vielzahl von biegbaren Fingern hat, die sich davon konisch nach vorne erstrecken. Die zweite Elektrode hat eine allgemein konische Befestigungsfläche, wobei eine Seitenwand allgemein parallel zu den Fingern angeordnet ist. Die Elektroden sind einander gegenüber auf einander gegenüber angeordneten Flächen der Finger und einer vorzugsweise konischen Befestigungsfläche aufgebracht, wobei die Einstellung der Abmessung dzs Funkenspaltes durch Biegung der Befestigungsfinger erleichtert wird.Another preferred embodiment is designed such that an electrode is shaped as a rine-shaped element, the front edge of which is inwardly is inclined or beveled, preferably a conical fastening element is provided for the second electrode, which has a side wall that is generally is arranged parallel to the inclined edge of the first electrode. The second electrode is formed from a layer of electrode material which is applied to the side wall of the fastener parallel with respect to the inclined front edge of the first electrode is applied, the axial position of the fastening element is preferably adjustable in order to be able to adjust the spark gap. At a Another preferred embodiment is a mounting surface or mounting base for the first electrode present, which has a ring and furthermore one Has a plurality of bendable fingers tapering anteriorly therefrom. The second electrode has a generally conical mounting surface, one being Sidewall is arranged generally parallel to the fingers. The electrodes are opposite to each other on opposite surfaces of the fingers and one preferably conical mounting surface applied, where the Adjustment of the dimension of the spark gap by bending the fastening fingers is facilitated.
Gemäß der Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Zündkerzen geschaffen, welche die oben beschriebenen Materialeigenschaften aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Elektroden dadurch hergestellt, daß zunächst eine Pulvermischung hergestellt wird rund diese zusammengepreßt und aufgeheizt wird, was vorzugsweise gleichzeitig geschieht, so daß die gewünschten Abmessungen und Dichten erreicht werden. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Elektrodenmaterialien in einem gasförmigen Plasma geschmolzen, welches dann auf ausgewählte Teile der Zündkerze aufgebracht wird, um diese Abschnitte mit einer Schicht aus Elektrodenmaterial zu beschichten.According to the invention there is also a method for producing Created spark plugs which have the material properties described above. According to a preferred embodiment of the method according to the invention the electrodes produced by first producing a powder mixture is pressed together and heated around this, which is preferably at the same time happens so that the desired dimensions and densities are achieved. At a In another preferred embodiment, the electrode materials are in a gaseous form Melted plasma, which is then applied to selected parts of the spark plug is to coat these sections with a layer of electrode material.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Zündkerze, welche nach der Erfindung ausgebildet ist, Fig. 2 bis 8 jeweils eine perspektivische Teilansicht verschiedener Elektrodenkonfigurationen gemäß der Erfindung, Fig. 9 und 10 Teilschnitte weiterer Elektrodenkonfigurationen und Fig.11 eine Draufsicht auf die in der Fig. 10 dargestellte Elektrodenkonfiguration.The invention is explained below, for example, with reference to the drawing described; 1 shows a perspective illustration of a spark plug, which is formed according to the invention, FIGS. 2 to 8 each have a perspective Partial view of various electrode configurations according to the invention, FIG. 9 and 10 partial sections of further electrode configurations and FIG. 11 a plan view to the electrode configuration shown in FIG.
In der Fig. 1 ist eine Zündkerze dargestellt, die gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Eine Klemme 2, die aus einem elektrisch leitenden Material besteht, ist in einem Körper 4 angeordnet, der aus einem nichtleitenden Material1 wie einem keramischen Material1 besteht. Die Klemme 2 ist mit einem (nicht dargestellten) Innenleiter verbunden, der sich in Längsrichtung durch den Körper 4 hindurcherstreckt und eine zylindrische Elektrode 6 an dem vorderen Ende der Zündkerze aufweist, welche als Anode dient. Die Elektrode 6 ist koaxial von einer äußeren Elektrode 8 eingeschlossen, wobei ein ringförmiger Funkenspalt 10 zwischen den zwei Elektroden ausgebildet ist. Die äußere Elektrode 8 ist elektrisch mit einem herkömmlichen, mit Gewinde versehenen Befestigungsschaft 12 verbunden, der zur Anbringung der Zündkerze in einem Zylinder dient und eine elektrische Erde darstellt.In Fig. 1, a spark plug is shown, which according to the invention is trained. A clamp 2, which is made of an electrically conductive material, is arranged in a body 4 made of a non-conductive material 1 such as a ceramic material1. Terminal 2 is provided with a (not shown) Inner conductor connected, which extends through the body 4 in the longitudinal direction and a cylindrical electrode 6 at the tip end of the spark plug, which serves as an anode. The electrode 6 is enclosed coaxially by an outer electrode 8, wherein an annular spark gap 10 is formed between the two electrodes. The outer electrode 8 is electrically conventionally threaded Attachment shaft 12 connected for mounting the spark plug in a cylinder serves and represents an electrical earth.
Die einander gegenüber angeordneten ebenen Flächen 14 und 16 der Elektroden 6 und 8 sind im wesentlichen parallel zueinander angeordnet, wobei die äußere Elektrode 8 eine Vielzahl von Schlitzen 18 aufweist, die an ihren vorderen Enden offen sind, um eine radiale Gasströmung zwischen dem Funkenspalt 10 und dem Äußeren der Elektrode 8 zu ermöglichen.The mutually opposite flat surfaces 14 and 16 of the electrodes 6 and 8 are arranged essentially parallel to one another, with the outer electrode 8 has a plurality of slots 18 which are open at their front ends, a radial gas flow between the spark gap 10 and the exterior of the electrode 8 to enable.
Es hat sich gezeigt, daß eine beträchtlich verbesserte Leistungsfähigkeit und eine höhere Lebensdauer bei Zündkerzen der oben beschriebenen Art erreichbar sind, wenn die Elektroden aus bestimmten Legierungen hergestellt werden, welche aus Materialien bestehen, die aus zwei Gruppen ausgewählt sind.It has been shown to have significantly improved performance and a longer service life can be achieved with spark plugs of the type described above if the electrodes are made of certain alloys, which consist of materials selected from two groups.
Insbesondere bestehen die Elektroden in der erfindungsgemäßen Zündkerze aus Legierungen aus etwa 60 % bis 99,9 % Wolfram, Vanadium, verarmtem Uran, Rhodium, Iridium oder Palladium (Material der ersten Gruppe) sowie 0,1 % bis etwa 40 % Chrom, Kupfer, Bariumaluminat, Eisen, Thoriumoxid oder Nickel oder aus einem Gemisch aus mindestens zwei dieser Komponenten (Material der zweiten Gruppe) . "verarmtes" Uran hat einen geringen Gehalt an U-235, beispielsweise etwa 0,23 %, im Gegensatz zu etwa 0,71 % in natürlichem Uran. Es fällt im allgemeinen als Nebenprodukt bei der Isotopentrennung durch Gasdiffusion an.In particular, there are electrodes in the spark plug according to the invention from alloys of about 60% to 99.9% tungsten, vanadium, depleted uranium, rhodium, Iridium or palladium (material of the first group) and 0.1% to about 40% chromium, Copper, barium aluminate, iron, thorium oxide or nickel or a mixture of at least two of these components (material of the second group). "depleted" uranium has a low content of U-235, for example about 0.23%, in contrast to about 0.71% in natural uranium. It generally falls as a by-product of the Isotope separation by gas diffusion.
Es hat sich gezeigt, daß Elektroden, die aus den obengenannten Materialien hergestellt sind, bei längerem Gebrauch in wesentlich geringerem Ausmaß der Carbonisierung und der Erosion unterliegen und außerdem im Hinblick auf den erforderlichen Pegel zur Zündspannung sehr stabil sind. Eine etwas geringere, jedoch noch stark verbesserte Lebensdauer wird erreicht, wenn die Elektroden aus etwa 60 % bis 99,9 % Nickel sowie 0,1 % bis etwa 40 % Kupfer, Bariumaluminat, Eisen, Thoriumoxid oder Chrom oder aus einem Gemisch aus mindestens zwei dieser Komponenten bestehen, und zwar in Verbindung mit einem oder mehreren der vier letztgenannten Materialien.It has been shown that electrodes made of the above materials are produced, with prolonged use to a much lesser extent of carbonization and subject to erosion and also with regard to the required level are very stable to the ignition voltage. A slightly smaller, but still much improved Lifetime is achieved when the electrodes are made from about 60% to 99.9% nickel as well 0.1% to about 40% copper, barium aluminate, iron, thorium oxide or chromium or made of consist of a mixture of at least two of these components, in conjunction with one or more of the last four materials mentioned.
Es kann zweckmäßig sein, die zwei Elektroden für bestimmte Anwendungsfälle aus-verschiedenen Legierungeri herzustellen. Eine allgemein verbesserte Leistungsfähigkeit hat sich beispielsweise ergeben, wenn die äußere Kathodenelektrode 8 Bariumaluminat als Komponente aus der zweiten Gruppe enthält, während die innere Anodenelektrode 6 entweder Chrom, Kupfer, Nickel oder eine Kombination aus diesen Metallen enthält..It can be useful to use the two electrodes for certain applications to produce from different alloys. A generally improved performance has for example result when the outer cathode electrode 8 contains barium aluminate as a component from the second group, while the inner one Anode electrode 6 either chromium, copper, nickel or a combination of these Contains metals ..
In einer Reihe von Untersuchungen, die an einem Satz von identischen Zündkerzen ausgeführt wurden, welche gemäß der Erfindung ausgebildet waren, und zwar mit der Konfiguration gemäß Fig. 1, wurden die Zündkerzen in einem ersten Kraftfahrzeug etwa 28 800 km gefahren und dann in ein zweites Kraftfahrzeug eingesetzt, in welchem sie zusätzlich etwa 22 200 km gefahren wurden. Die Elektroden bestanden aus jeweils 90 ß Wolfram, 7 % Kupfer und 3 ß Nickel. Die Zündkerzen wurden nach etwa 8 000 km und nach etwa 16 000 km in dem zweiten Kraftfahrzeug überprüft, einem Chevrolet, Baujahr 1968, mit einem abraum der Maschine von etwa 5700 cm3, der zu Beginn der Untersuchungen etwa 120 000 km Gefahren war. Eine sehr geringe Carbonisierung und physikalische Beeinträchtigung wurdc festgestellt, und es war keine Erhöhung der Zündspanrnrng erforderlich. Nach etwa 22 200 km in dem zweiten Kraftfahrzeug war mehr Carbonisierung erkennbar, während die Zündspannung stabil geblieben war.In a series of investigations carried out on a set of identical Spark plugs were carried out, which were designed according to the invention, and Although with the configuration shown in FIG. 1, the spark plugs were used in a first motor vehicle Driven about 28,800 km and then used in a second motor vehicle in which they were driven an additional 22,200 km. The electrodes consisted of each 90 ß tungsten, 7% copper and 3 ß nickel. The spark plugs were after about 8 000 km and checked after about 16,000 km in the second vehicle, a Chevrolet, Year of construction 1968, with an overburden of the machine of about 5700 cm3, which at the beginning of the Investigations about 120 000 km was driven. A very low carbonization and physical impairment was noted and there was no increase in Ignition voltage required. After about 22,200 km was in the second motor vehicle more carbonization can be seen, while the ignition voltage remained stable.
Ein zweiter Satz von Zündkerzen hatte Elektroden, die aus etwa 75 ß Nickel, 15 % Chrom und 5 % Eisen, Rest Kupfer, bestanden. Sie wurden erfolgreich iiber eine Gesamtstrecke von etwa 48 000 km in verschiedenen Kraftfahrzeugen gefahren und zeigten nur gerinßre Anzeichen von Abnutzung am Ende dieser Prüfung.A second set of spark plugs had electrodes that made up about 75 ß Nickel, 15% chromium and 5% iron, the remainder copper, passed. You became successful Driven a total distance of about 48,000 km in various motor vehicles and showed only minor signs of wear at the end of this test.
Es ist anzunehmen, daß die geometrische Konfiguration der Elektroden bei den oben beschriebenen Zündkerzen ihre Lebensdauer unterstützt hat. Sollte ein Einpressen bzw. eine Erosion auftreten, so würde der Funkenweg zwischen dem ausgefressenen Teil der Elektrodenfläche und der gegenüberliegenden Elektrodenfläche in seiner Länge zunehmen. Dies dürfte dazu führen, daß die Funken in andere Bereiche der Elektroden verschoben werden, die nicht eingefressen sind, so daß dort kürzere Funkenwege vorhanden sind. Diese Verschiebung kann über lange Zeitperioden fortgesetzt werden, bevor der effektive Funkenweg zwischen den parallelen planaren Elektroden wesentlich vergrößert wird.It is assumed that the geometrical configuration of the electrodes has supported the service life of the spark plugs described above. Should be Pressing in or erosion would occur, the spark path between the eroded part the electrode area and the opposite electrode area increase in length. This should lead to the sparks in other areas of the electrodes are moved, which are not pitted, so that there are shorter Spark paths are present. This shift can continue for long periods of time before the effective spark path between the parallel planar electrodes is increased significantly.
Die Fig. 2 bis 11 veranschaulichen verschiedene andere Elektrodenkonfigurationen, welche dazu verwendet werden können, die Funkenbildungseigenschaften zu fördern. Im allgemeinen wird bei diesen Ausführungsformen die Anordnung vorzugsweise derart getroffen, daß die mittlere Elektrode leicht gegenüber den äußeren Elektroden vorsteht, d.h. weiter von dem Haltekörper weg, so daß der Funke in die Verbrennungskammer hineingerichtet wird. Die verschiedenen Perforationen, die gemäß der nachfolgenden Beschreibung in der äußeren Elektrode vorgesehen werden, rufen eine Turbulenz in dem Gas im Bereich der Elektroden während der Funkenbildung hervor und unterstützen die Ausbreitung der Funken in die Verbrennungskammer. Die Perforationen steuern auch den Wärmepegel, bei welchem die Zündkerze arbeitet. Große, gleichmäßig verteilte Perforationen begünstigen den Wärmeverlust und bringen die Zündkerze dazu, daß sie kalt läuft, während kleine oder gar keine Perforationen zu einem heißen Betrieb führen. Die Bezugs zeichen aus der Fig. 1 werden auch in diesen Zeichnungen dazu verwendet, entsprechende Teile zu bezeichnen.Figures 2-11 illustrate various other electrode configurations, which can be used to promote sparking properties. In general, in these embodiments, the arrangement is preferably such made that the middle electrode protrudes slightly in relation to the outer electrodes, i.e. further away from the holding body so that the spark enters the combustion chamber is set up in it. The various perforations made according to the following Description provided in the outer electrode call in a turbulence the gas in the area of the electrodes during the spark formation and support the spread of the sparks into the combustion chamber. Control the perforations also the heat level at which the spark plug operates. Large, evenly distributed Perforations encourage heat loss and cause the spark plug to runs cold, while small or no perforations lead to a hot operation to lead. The reference characters from FIG. 1 are also used in these drawings used to denote corresponding parts.
In der Fig. 2 sind zusätzlich zu den Schlitzen 18 in der äußeren Elektrode 8 eine Vielzahl von Schlitzen 20 in der äußeren Elektrode 8 vorhanden, und zwar nach hinten auf Abstand von dem vorderen Ende der Elektrode. Ein Gasströmungsweg, der im allgemeinen koaxial zu der Zündkerze angeordnet ist, wird dadurch von jedem Schlitz 20 durch den Funkenspalt 10 zu dem vorderen Ende der Zündkerze aufgebaut, um die Ausdehnung der Funken in die Brennkammer hinein zu verstärken.In Fig. 2 are in addition to the slots 18 in the outer electrode 8 a plurality of slots 20 in the outer electrode 8, namely backward at a distance from the front end of the electrode. A gas flow path, which is arranged generally coaxially with the spark plug, is thereby from each slot 20 built up through the spark gap 10 to the front end of the spark plug, to increase the expansion of the sparks into the combustion chamber.
In der Fig. 3 weist die äußere Elektrode 8 eine Vielzahl von nach hinten auf Abstand angeordneten Schlitzen 20 auf sowie eine Vielzahl von kleinen Öffnungen 22, die zwischen den Schlitzen 20 verteilt sind. Die Öffnungen 22 dienen in erster Linie dazu, die Wärmeabfuhr von den Elektroden zu verbessern. Verschiedene andere Konfigurationen sind in den Fig. 4 bis 6 beschrieben und zeigen jeweils in der äußeren Elektrode 8 nur nach hinten auf Abstand angeordnete Schlitze 20, Schlitze 18 mit offenen Enden, nach hinten auf Abstand angeordnete Schlitze 20 und Öffnungen 22 sowie nur Öffnungen 22. In der Fig. 7 ist eine Ausführungsform dargestellt, in welcher die Verteilung der Gasströmung innerhalb des Funken spaltes dadurch gleichförmiger gestaltet ist, daß geneigte, nach hinten auf Abstand angeordnete Schlitze 24 vorgesehen sind, die sich in axialer Richtung der Zündkerze leicht überlappen.In FIG. 3, the outer electrode 8 has a plurality of rear spaced slots 20 and a plurality of small Openings 22 distributed between the slots 20. The openings 22 serve primarily to improve the heat dissipation from the electrodes. Different other configurations are described in FIGS. 4 through 6 and shown in FIG of the outer electrode 8 only to the rear spaced slots 20, slots 18 with open ends, rearwardly spaced slots 20 and openings 22 and only openings 22. In FIG. 7, an embodiment is shown in which the distribution of the gas flow within the spark gap thereby more uniform is designed that inclined, rearwardly spaced slots 24 are provided which slightly overlap in the axial direction of the spark plug.
Um die verhältnismäßig teuren Materialien wirtschaf-tlich einzusetzen, die für die erfindungsgemäßen Elektroden verwendet; werden, sind gemäß Fig. 8 Elektroden 26 und 28 als dünne Schichten von Elektrodenmaterial ausgebildet, deren Dicke in der Größenordnung von etwa 1,6 mm liegt und die durch Schweißung auf die vorderen Enden der elektrisch leitenden Befestigungsflächen 30 und 32 aufgebracht sind, welche aus einem billigen Material ie Stahl'bestehen. Die Elektrodenbefestigungsflächen 30 und 32 sind im allgemeinen zylindrisch ausgebildet und koaxial angeordnet, wobei sie sich vom Zündkerzenkörper aus erstrecken und durch einen Spalt voneinander getrennt sind, der wenigstens so breit ist wie der Funkenspalt 34, um die Funken auf die Elektroden 26 und 28 zu begrenzen. Die.äußere Befestigungsfläche 32 weist eine Vielzahl von Schlitzen 36 auf, um Gasströmungsdurchgänge zwischen dem äußeren der Haltefläche und dem Zwischenraum zu bilden, der zwischen den Befestigungsflächen 30 und 32 und benachbart zu dem Funkenspalt 34 liegt, so daß dadurch der Funkenweg gemäß der obigen Beschreibung gefördert wird.In order to use the relatively expensive materials economically, those used for the electrodes of the invention; 8 are electrodes 26 and 28 formed as thin layers of electrode material, the thickness of which in of the order of about 1.6 mm and which is welded to the front Ends of the electrically conductive fastening surfaces 30 and 32 are applied, which consist of a cheap material ie steel. The electrode mounting surfaces 30 and 32 are generally cylindrical in shape and arranged coaxially, with they extend from the spark plug body and are separated from one another by a gap that is at least as wide as the spark gap 34 to allow the sparks to hit the Electrodes 26 and 28 to limit. The outer mounting surface 32 has a plurality of slots 36 to provide gas flow passages therebetween to form the outer of the holding surface and the space between the fastening surfaces 30 and 32 and adjacent to the spark gap 34, so that thereby the spark path is promoted as described above.
Eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung, welche in der Fig. 9 dargestellt ist, weist ebenfalls den Vorteil der wirtschaftlichen Verwendung der Materialien auf, und zwar ebenso wie einen wünschenswerten Funkenweg und eine Funkenspalteinstellmöglichkeit. Die äußere Elektrode 38 ist auf einer hohlen zylindrischen Befestigungsfläche 40 angebracht, die eine Verlängerung des Zündkerzenkörpers aufweist und durch eine ringförmige Ausbildung gekennzeichnet ist, wobei ihr vorderer Rand 42 derart geneigt ist, daß er nach innen zu der Zündkerzenachse hin weist. Die andere Elektrode 44 aufweist eine Schicht aus Elektrodenmaterial auf, welches auf einer allgemein konischen Befestigungsfläche 46 abgelagert ist, wobei die äußere Seitenwand 48 dieser BefestigungsfTäche im allgemeinen parallel zu dem geneigten vorderen Rand 42 der Elektrode 38 steht. Die äußere Seite der Elektrode 44, die eine Fläche mit darauf abgelagertem Elektrodenmaterial aufweist, steht auch parallel zu dem geneigten Elektrodenrand 42, so daß dazwischen ein gleichförmiger Funkenspalt festgelegt ist. Die konische Befestigungsfläche 46 kann mit einer Einrichtung ausgestattet sein, weiche dazu dient, ihre Ausdehnung nach vorn gegenüber der Zündkerze einzustellen, so daß dadurch die Breite des Funkenspaltes einstellbar wird. Während gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sowohl die inner Befestigungsfläche 46 als auch der vordere Rand 47 der äußere Elektrode 38 im llinbiick auf eine vorteilhafte Funkendispersion bzw. Funkenverteilung allgemeinen in die Brennkammer hinein im / konisch geneigt sind, so können sie auch quer zu der Zündkerzenachse angeordnet sein.Another embodiment according to the invention, which is shown in FIG. 9 also has the advantage of economical use of the Materials, as well as a desirable spark path and spark gap adjustment facility. The outer electrode 38 is on a hollow cylindrical mounting surface 40 attached, which has an extension of the spark plug body and through a annular design is characterized, with its front edge 42 inclined in this way is that it points inward towards the spark plug axis. The other electrode 44 comprises a layer of electrode material, which is on a generally conical Attachment surface 46 is deposited, the outer side wall 48 of this attachment surface is generally parallel to the sloping leading edge 42 of the electrode 38. The outer side of electrode 44, which is a surface with electrode material deposited thereon has, is also parallel to the inclined electrode edge 42 so that therebetween a uniform spark gap is set. The conical mounting surface 46 can be equipped with a device that serves to reduce their expansion adjust forward opposite the spark plug, so that thereby the width of the spark gap becomes adjustable. While according to a preferred embodiment, both the inner Fastening surface 46 as well as the front edge 47 of the outer electrode 38 in an eye view to an advantageous spark dispersion or spark distribution in general Combustion chamber are inclined in the / conically, so they can also be transverse to the spark plug axis be arranged.
Gemäß Fig. 10 und 11 weist eine Befestigungsfläche für eine äußere Elektrode einen elektrisch leitenden Ring 50 und eine Vielzahl von flachen, biegbaren Fingern 52 auf, die sich allgemein davon nach innen und nach vorne erstrecken. Die äußere Elektrode weist eine dünne Schicht 54 aus Elektrodenmaterial auf, die nicht geringer ist als etwa 0,025 min und nicht stärker als etwa 1,9 mm, während sie vorzugsweise im Bereich von etwa 0,075 mm bis etwa 0,13 mm liegt. Diese Schicht ist ringförmig auf die inneren Fingeroberflächen aufgebraucht, die dadurch vorbereitet wurden, daß jeglicher Schmutz und jegliches Fett zunächst entfernt und die Oberfläche durch Sandstrahlen gereinigt wurde. Eine Befestigungsfläche für die innere Elektrode weist ein kegelallgemeinen stumpfförmiges und im / konisches Element 56 auf, welches nach vorne konvergiert, wobei die innere Elektrode darauf als dünne ringförmige Schicht 58 aufgebracht ist, und zwar gegenüber von und parallel zu der äußeren Elektrode 54. Bei dieser Ausführungsform ist die Breite des Funkenspaltes 60 dadurch einstellbar, daß die Finger 52 entsprechend gebogen werden. Wie in der Ausführungsform gemäß Fig. 9 ist vorzugsweise eine konische Konfiguration vorgesehen, die einander gegenüber angeordneten Elektrodenflachen können jedoch auch quer zu der Zündkerzenachse liegen.10 and 11 has a mounting surface for an outer Electrode an electrically conductive ring 50 and a plurality of flat, bendable Fingers 52 extending generally inward and forward therefrom. the outer electrode has a thin layer 54 of electrode material that is not is less than about 0.025 minutes and no thicker than about 1.9 mm, while preferably ranges from about 0.075 mm to about 0.13 mm. This layer is ring-shaped used up on the inner finger surfaces, which were thereby prepared, that any dirt and any grease is first removed and the surface through Sandblasting has been cleaned. A mounting surface for the inner electrode has a generally frustoconical and im / conical element 56, which according to converges in front, with the inner electrode on it as a thin annular layer 58 is applied opposite and parallel to the outer electrode 54. In this embodiment, the width of the spark gap 60 can be adjusted by that the fingers 52 are bent accordingly. As in the embodiment according to Fig. 9 is preferably provided a conical configuration facing each other arranged electrode surfaces can, however, also lie transversely to the spark plug axis.
Bei der Herstellung der oben beschriebenen Zündkerzen mischen sich die zur Herstellung der Elektroden verwendeten Metalllegierungen nicht leicht, wenn herkömmliche Begierungsschmelzverfahren angewandt werden, und ein Mahlen ist sehr teuer. Es hat sich gezeigt, daß Verfahren der Pulvermetallurgie vorteilhaft beim Herstellungsverfahren angewandt werden können, indem die Elektrodenmaterialien in pulverisierter Form vermischt werden, dann das Gemisch in Hochdruckpressen in die gewünschte Form gepreßt wird und die Stücke derart aufgeheizt werden,'daß das Material durch Sinterung die endgültige Härte und Dichte erreicht. Diese Schritte können nacheinander ausgeführt werden. Wenn die Masse beim Zusammenpressen gleichzeitig aufgeheizt wird, und zwar beispielsweise dadurch, daß ein starker Strom durch das Pulver hindurch geleitet wird, werden Probleme der Schrumpfung und der nicht gleichförmigen Formgebung vermieden, die dann auftreten, wenn das Pulver zunächst zusammengeprKe und anschließend aufgeheizt wird.When making the spark plugs described above, they mix the metal alloys used to make the electrodes are not easy, though conventional desire fusing processes can be used, and milling is very much expensive. It has been shown that the process of powder metallurgy is advantageous Manufacturing processes can be applied by incorporating the electrode materials in powdered form, then the mixture in high pressure presses into the desired shape is pressed and the pieces are heated so 'that the material the final one by sintering Reached hardness and density. These Steps can be carried out one at a time. When the mass when compressing is heated at the same time, for example by the fact that a strong current is passed through the powder, problems of shrinkage and Avoided non-uniform shaping that occurs when the powder is initially used compressed and then heated up.
Weiterhin kann das gleichzeitige Zusammenpressen und Aufheizen mit beträchtlich geringerem Druck und niedrigeren Temperaturen durchgeführt werden als notwendig wäre, wenn diese zwei Schritte nacheinander getrennt durchgeführt würden. Die fertiggestellten Elelçtroden werden starr an der übrigen Zündkerze angebracht, und zwar vorzugaveise dadurch, daß der obige Vorgang so durchgeführt wird, daß die Elektrodenpulver in enger Berührung mit der Zündkerze stehen.Furthermore, the simultaneous pressing together and heating with considerably lower pressures and temperatures than would be necessary if these two steps were performed separately one after the other. The completed electrodes are rigidly attached to the rest of the spark plug, and preferably by the fact that the above process is carried out so that the Electrode powder is in close contact with the spark plug.
Ein anderes Verfahren, das vorteilhafterweise angewandt werden kann, und zwar insbesondere für solche Elektroden, wie sie in den Fig. 9 bis 11 dargestellt sind, die nämlich als dünne Oberflächenschichten auf Trägerflächen aufgebracht werden, erfordert die Anwendung eines Plasma-Sprühverfahrens. Die Elektrodenmaterialien werden gemischt und in pulverisierter Form in ein inertes gasförmiges Plasma eingeführt, welches eine Temperatur bis zu 16 650 °C hat. Das Pulver wird geschmolzen und zusammen mit dem Plasma auf den gewünschten Bereich der Befestigungsfläche aufgesprüht bzw. aufgeblasen, wodurch dieser Bereich mit dem Elektrodenmaterial beschichtet wird. In einigen Fällen können die vorhandenen Elektroden herkömmlicher Zündkerzen als Befestigungsflächen verwendet werden.Another method which can advantageously be used and in particular for electrodes such as those shown in FIGS. 9 to 11 that are applied as thin surface layers on carrier surfaces, requires the use of a plasma spray process. The electrode materials are mixed and introduced in powdered form into an inert gaseous plasma, which has a temperature of up to 16,650 ° C. The powder is melted and put together sprayed or sprayed with the plasma onto the desired area of the mounting surface inflated, whereby this area is coated with the electrode material. In some cases, the existing electrodes can be more conventional than spark plugs Mounting surfaces are used.
Die Elektrodendicke wird durch die Rate gesteuert, mit welcher das pulverisier-te Material in entsprechender Dosierung in die Plasmasprüheinrichtung eingegeben wird, und weiterhin durch die Dauer des Vorganges.The electrode thickness is controlled by the rate at which the pulverized material in the appropriate dosage in the plasma spray device is entered, and continues through the duration of the process.
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