DE2520787A1

DE2520787A1 - Zuendkerze mit eingebautem widerstand

Info

Publication number: DE2520787A1
Application number: DE19752520787
Authority: DE
Inventors: Osami Kamigaito; Hideyuki Masaki; Yasuo Nakamura; Masami Oki; Masatoshi Suzuki
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc; NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1974-05-10
Filing date: 1975-05-09
Publication date: 1975-11-13
Also published as: US4004183A; JPS50144830A; FR2270699B1; CA1020031A; FR2270699A1; DE2520787B2; JPS5746634B2; GB1499735A; AU8092775A; DE2520787C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Zündkerzen mit eingebautem Widerstand und betrifft insbesondere Zündkerzen, bei denen durch Radiofrequenzrauschen bedingte Störungen der Radiowellen-Kommunikation, die durch den Hochspannungszündkreis bei Verbrennungsmotoren verursacht werden, so gering wie möglich gehalten werden können,

Die Verhinderung von Störungen der Radiowellen-Kommunikation, die durch von Zündsystemen mit Zündkerzen erzeugte elektromagnetische Wellen hervorgerufen werden, bildet ein dringlich zu lösendes Problem. Zur Beseitigung dieser Mängel wurde der Einbau eines Widerstandes in die elektrische Schaltung der Zündkerzen vorgeschlagen und einige Vorschläge bereits praktisch realisiert. Nach einem dieser Vorschläge wird ein Widerstand in der Bohrung des Isolierkörpers der Zündkerze vorgesehen.

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':' C O Π T O

Die mit diesem Typ erzielten Verbesserungen hinsichtlich der Ausschaltung des vom Kraftfahrzeug-Zündsystem erzeugten Rauschens sind jedoch nicht zufriedenstellend« Zusätzlich hat dieser Typ von Zündkerzen mit eingebautem Widerstand den Nachteil, daß der Widerstandswert abhängig von der zum Widerstandsmaterial hinzugefügten Glasmenge bei dem in der Bohrung des Zündkerzenisolierkörpers vorgesehenen Widerstand starken Schwankungen unterliegt.

Hauptziel der Erfindung ist demgemäß die Lösung der aufgezeigten Probleme unter Verwendung einer Zinnoxid enthaltenden Widerstandshauptkomponente als ein Hauptmaterial für den erfindungsgemäx3en Widerstand, wie sie in den Japanischen Patentanmeldungen Nr. 95439/72, 109724/72, 112363/72 und 115931/72 beschrieben ist. Der aus der Zinnoxid als Hauptbestandteil enthaltenden Widerstandshauptkomponente erzeugte Widerstand liefert im Bereich zwischen einigen k/1 und einigen 10 kTI befriedigende Widerstandswerte_P d.h= in einem für die praktische Anwendung des Widerstandes notwendigen Bereich. Der elektrische Widerstand dieses Widerstandstyps ist stabil und zeigt selbst bei Änderungen der zur Zinnoxid enthaltenden Widerstandshauptkomponente zugesetzten Glasmenge keine großen Schwankungen des Widerstandswertes.

Im Hinblick darauf, daß die bekannten Zündkerzen mit eingebautem Widerstand, wenn überhaupt, so nur eine geringe

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Wirkung hinsichtlich einer Verhinderung der Entstehung des Rauschens haben, wurden Versuche zur Verbesserung dieser Zündkerzen durchgeführt. Dabei wurde gefunden, daß eine vielfache Umlenkung des durch den Widerstand zwischen Anschlußmutter bzw. -stift und Mittelelektrode fließenden elektrischen Stromes längs eines "Zickzack-Weges" eine Herabsetzung des Rauschens möglich macht, das Störungen der Radiowellen-Kommunikation verursacht. Es wird angenommen, daß diese Verminderung wie folgt zu erklären ist: Der im "Zickzack-Weg" durch den Widerstand fließende Strom kann eine induktive Widerstandskomponente beim Widerstand hervorrufen. Das Vorhandensein einer solchen induktiven Widerstandskomponente im Widerstand könnte einen hohen Widerstandswert für hochfrequente Komponenten bedingen, so daß dieser Widerstand hoch wirksam bezüglich der Verhinderung einer Ausbildung von elektromagnetischen Wellen hoher Frequenz, d.h. eines Rauschpegels für die Radiowellenriommunikation sein könnte. Auf diese Weise würde eine Dämpfung des Rauschens im Widerstand und damit eine Herabsetzung des Rauschpegels im Radiowellenbereich erreicht.

Es wurde gefunden, daß ein solcher zickzackförmiger Weg des elektrischen Stromes durch den Widerstand erreicht werden kann, wenn man zum Widerstandsmaterial ein Material zusetzt, das einen beträchtlich höheren elektrischen Widerstand besitzt als die Widerstandshauptkomponente des (eingebauten) Widerstandes. D.h., bei Verwendung eines Materials mit einem sehr hohen elektrischen Widerstandswert als eine

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Komponente des Widerstandes ist es möglich, den Weg des elektrischen Stromes durch den Widerstand vielfach umzulenken bzw. zickzackförmig zn gestalten, da dei* elektrische Strom praktisch um dieses Material mit hohem Widerstandsvert "herumfließt¹¹. Es wurde gefunden, daß ein isolierender keramischer Füllstoff für diese Zwecke dienen kann, wenn er als ein Material mit hohem (spezifischen) elektrischen Widerstand verwendet wird.

Gemäß der Erfindung wird mithin eine Zündkerze mit eingebautem Widerstand vorgesehen, bei der eine aus 30 bis 10 Volum % einer Zinnoxid enthaltenden Widerstandshauptkomponente, 35 bis 5 Volum % Glaspulver mit einer Erweichungstemperatur im Bereich zwischen 300 und 600⁰C und 35 bis 85 Volum % isolierendem keramischen Füllstoffpulver bestehende Widerstandspulvermischung verfestigt bzw. in feste Form gebracht und in der Bohrung des Zündkerzenisolierkörpers angeordnet wird und bei der ferner eine Mischung von Kupferpulver und Glaspulver verfestigt bzw. in feste Form gebracht und zwischen der Anschlußmutter bzw. dem Anschlußstift und der verfestigten Widerstandspulvermischungsportion sowie zwischen letzterer und der Mittelelektrode vorgesehen wird, wodurch eine Zündkerze mit eingebautem Widerstand erhalten werden kann, die überlegene Eigenschaften hinsichtlich einer Verhinderung des Rauschens neben allen denjenigen Eigenschaften aufweist, die für Zündkerzen mit eingebautem Widerstand überlegen sein sollen.

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Im Rahmen der Erfindung wird als isolierender keramischer Füllstoff (nachfolgend einfach Füllstoff genannt) ein solches Material bezeichnet, das einen relativ höheren (spezifischen) elektrischen Widerstand als die erwähnte Widerstandshauptkomponente aufweist; solche Füllstoffe sind beispielsweise Quarzglas, Aluminiumoxid (Al₂O,), Zirkon (ZrO₂-SiO₂), Zirkoniumoxid (ZrO₂), Kieselsäure (SiO₂), ß-Spodumen (Li₂O-Al₂O₅-3,5 - 8 SiO₂) oder Mischungen derselben. Unter diesen Materialien findet sich Quarzglas, das eine Erweichungstemperatur von etwa 1650 C besitzt, und von Glaspulver mit einer Erweichungstemperatur im Bereich zwischen 300 und 600 C zu unterscheiden ist.

Zu dem, was im Rahmen der Erfindung als eine Zinnoxid enthaltende Widerstandshauptkomponente bezeichnet wird, gehören ein oder zwei Materialien aus der Gruppe Kohlepulver, Antimonoxid, Tantaloxid und Aluminiumphosphat sowie ein organischer Binder zusätzlich zu dem die Widerstandshauptkomponente bildenden Zinnoxid.

Die erfindungsgemäße Widerstandspulvermischung umfaßt eine Zinnoxid enthaltende Widerstandshauptkomponente, Glaspulver und einen Füllstoff. Mehr im einzelnen besteht die Widerstandspulvermischung aus 35 bis 5 Volum % Glaspulver, 35 bis 85 Volum % Füllstoff und dem ergänzenden Rest von 30 bis 10 Volum % Zinnoxid enthaltende Widerstandshauptkomponente. Mit weniger als 5 Volum % Glaspulver und mehr als 85 Volum % Füllstoff treten zwar keine Probleme hinsicht-

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lieh der Ausschaltung von Rauschwellen auf, jedoch ergeben sich Schwierigkeiten bei der Herstellung der Zündkerzen ait eingebautem Widerstand: Bei dieser Herstellung wird es schwierig, eine Bindung zwischen der Wand der Isolierkörperbohrung und der in die Bohrung eingefüllten Widerstandspulvermischung zu erzielen oder die Mischung in der Bohrung zusammenzupressen bzw. zu verdichten. Wenn ein übermäßig hoher Druck auf die Anschlußmutter ausgeübt oder die Temperatur bei der Herstellung der Kerze erhöht wird, läßt sich diese Schwierigkeit zwar vermeiden, jedoch würde dadurch der- Isolierkörper zerstört oder die Ansclilußmutter merklich oxidiert, so daß dadurch eine Massenproduktion von Zündkerzen mit eingebautem Widerstand unmöglich würde. Auf der anderen Seite wären mehr als 35 Volum >S Glaspulver und weniger als 35 Yclum % Füllstoff hinsichtlich der- Ausschaltung von Rauschwellen wenig wirksam.

Die Menge der Zinnoxid enthaltenden 'Widerstandshauptkomponente kann abhängig von der Glaspulver- und Füllstoffmenge variieren.

Die Erweichungstemperatur des im Rahmen der Erfindung benutzten Glaspulvers liegt zwischen 300 und 600°C. Bei Betrieb der Zündkerze steigt die Temperatur derselben weit über 250⁰C. Das heißt, wenn das benutzte Glas eine Erweichungstemperatur von etwa 250⁰C hätte, würde der in der Isolierkörperbohrung gebildete Widerstand weich werden. Die untere Grenze der Erweichungstemperatur des Glaspulvers

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sollte daher, um sicherzugehen, auf 300⁰C festgesetzt werden. Auf der anderen Seite sind (Erweichungs)Temperaturen des benutzten Glases über 600°C ebenfalls von Nachteil: Der ein solches Glaspulver enthaltende Widerstand würde einen höheren Rauschpegel zeigen und mithin bezüglich der Verhinderung von Störungen der Radiowellen-Kommunikation, die durch das Zündsystem verursacht werden, wenig wirksam sein. Darüber hinaus ist es dann unmöglich, den Widerstand mit der Wand der Isolierkörperbohrung durch Heißpressen in einem Temperaturbereich zu verschweißen, in dem die Mittelelektrode (noch) an einer Oxidation gehindert ist. Wenn das Heißpressen bei einer Temperatur oberhalb dieses Temperaturbereichs erfolgt, können die Anschlußmutter und die Mittelelektrode oxidiert werden, so daß die erzeugten Produkte nicht mehr verwendbar sind.

Weitere und andere Ziele und Merkmale der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen hervorgehen; es zeigen:

Fig. 1 bis 3 drei Ausführungsarten der erfindungsgemäßen

Zündkerze mit eingebautem Widerstand im Längsschnitt;

Fig. 4a u. 4b graphische Darstellungen der Beziehung zwischen

den Frequenzen der horizontal bzw. vertikal polarisierten Wellen und dem Rauschpegel zur Erläuterung der Erfindung, und

Fig. 5 Kurven für die Abhängigkeit des Rauschpegels

vom Widerstandswert der Zündkerzen.

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In Fig. 1 bis 3 sind, gleiche oder entsprechende Teile jeweils mit dem gleichen Besugsseiciien var-sehea,. In Fig, 1 ist 1 ein aus hochreinem Aluminiumoxid oder- dergleichen ■ erzeugter Isolierkörper und 2 eine im oberen Teil einer im Isolierkörper 1 gebildeten axialien Bohrung 1a eingepaßte Anschlußmutter bzw. ein solcher Anschlußstift, Eine Mittelelektrode 3 ist im unteren Endteil der axialien Bohrung 1a des Isolierkörpers 1 eingepaßt. Sine Kupfer-Glaselektrode 4 ist durch Brennen einer Mischung von Glaspulver und Kupferpulver und Gestaltung der Mischung zu einer gebundenen Masse, die auf der Mittelelektrode angeordnet ist, erzeugt. Ein Widerstand 5 ist durch Brennen der Widerstandspulvermischung der oben genannten Zusammensetzung und Verfestigen bzw. Festwerdenlassen der Mischung gebildet. 6 ist eine mit der Anschlußmutter 2 in Kontakt gehaltene weitere Kupfer-Glaselektrode der gleichen Zusammensetzung wie die Kupfer-Glaselektrode 4. Ein Gehäuse aus Metall umgibt den äußeren Umfang des Isolierkörpers 1 und trägt an einem Ende eine Masseelektrode 8, die in (bestimmtem) Abstand der Mittelelektrode 3 gegenüber angeordnet ist.

Abwandlungen der in Fig. 1 gezeigten Zündkerze mit eingebautem Widerstand werden in Fig. 2 und 3 wiedergegeben. Bei diesen ist die Kupfer-Glaselektrode 4 und/oder die Kupfer-Glaselektrode 6 in zwei Schichten oder Abschnitte 4a und 4b und/oder 6a und 6b unterteilt. Die Kupfer-Glaselektrodenabschnitte 6a und 4a haben einen höheren Kupfergehalt als die Kupfer-Glaselektrodenabschnitte 6b und 4b, welch letztere

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den gleichen Kupfergehalt wie die Kupfer-Glaselektroden 6 und 4 haben.

Es ist zu bemerken, daß die beschriebenen Zündkerzen bevorzugte Ausführungsarten der Erfindung darstellen und beliebigen Abwandlungen im Rahmen der Erfindung zugänglich sind.

Wie in der weiter unten angegebenen Tabelle 1 gezeigt wird, werden unterschiedliche Typen (Nr. 1 bis 22) von Glaspulver vorgesehen, das eine Korngröße von weniger als 74 ^u hat. Die Zinnoxid enthaltende 'Widerstandshauptkomponente (nachfolgend als Widerstandshauptkomponente bezeichnet) wird wie folgt hergestellt; 3 Gew.% Antimonoxid und 10 Gew.% Tantaloxid wurden zu Zinnoxid hinzugegeben und die Mischung bei 1200 C gebrannt und festwerdengelassen. Das verfestigte bzw. erstarrte Material wurde in Teilchenform gebracht. Quarzglaspulver, Zirkoniumoxidpulver, Zirkonpulver, Kieselsäurepulver, Aluminiumoxidpulver und ß-Spodumenpulver wurde als Füllstoffpulver (mit einer Teilchengröße von weniger als 177 ^u) präpariert. Jeder Glaspulvertyp, jedes Füllstoffpulver und die Widerstandshauptkomponente wurden gewogen und in geeigneten Mengenverhältnissen zusammengegeben und die Mischung mit einer Kugelmühle gründlich gemischt. Auf der anderen Seite wurden 50 Gew.% Kupferpulver (einer Teilchengröße von weniger als 74 u) und 50 Gew.% von jedem der unterschiedlichen Typen von Glaspulver gemäß Tabelle 1 unter Bildung eines Mischpulvers (nachfolgend als 50-Kupfer-

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Glaspulver bezeichnet) gemischt.

Außerdem wurden der Isolierkörper 1 (mit einer Axialbohrung 1a von 4,8 nun Durchmesser), die Mittelelektrode 3 und die Anschlußmutter bzw» der Anschlußstift 2,wie in Fig. 1 gezeigt, vorbereitet.

Nachfolgend wird die Verfahrensweise zur Erzeugung dar verschiedenen Zündkerzenprcben mit eingebautes Widerstand gemäß Fig. 1 beschrieben! Zunächst wurde die Mittelelektrode 3 in den unteren Endabschnitt der Axialbohrung 1a im Isolierkörper 1 eingesetzt imd 0,2 g 50-Kupfer-Glaspulver in die Bohrung "a geschüttet. Darin miz'as aas 50-Kupfer-Glaspulper mittels einer Pressa eias^ Drück von etwa 50 kg/cm zur Einebnung der oberen Oberfläche der Mischung ausgesetzt. Etwa 0,5 g einer Mischung von der Widerstandshauptkomponente, Füllstoff und Glaspulver wurde in die Bohrung la geschüttet und 2UL- Einebnung der oberen Oberfläche der Mischung einem Druck ausgesetzt. Danach wurden etwa 0,3 g des 50-Kupfer-Glaspulvers weiter in die Bohrung la geschüttet, die "Anschlußmutter 2 in den oberen Endabschnitt der Bohrung 1a eingesetzt und auf die Anschiußmutter 2 ein Druck ausgeübt.

Der Isolierkörper 1 wurde vollständig in einen bei einer Temperatur von 850"Ό gehaltenen elektrischen Widerstandsofen eingebracht, etwa 30 Minuten lang darin belassen

2 und dann herausgenommen« Ein Druck νοη etwa 50 kg/cm wurde mittels einer Presse auf die Anschlußmutter 2 zum Verdichten

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der Teilchen der unterschiedlichen in die Bohrung 1a eingefüllten Materialien und zur Herbeiführung einer Haftung
untereinander und an der Innenwand der Bohrung 1a ausgeübt. Durch diese abschließende Maßnahme wurde das 5O-Kupfer-Glaspulver auf der Mittelelektrode 3 zu der Kupfer-Glaselektrode geformt, die Mischung von der Widerstandshauptkomponente/ Füllstoff und Glaspulver zum Widerstand 5 und das in Kontakt mit derAn

schlußmutter 2 befindliche 50-Kupfer-Glaspulver zu der Kupfer-Glaselektrode 6 umgewandelt.

Nach Abkühlen des Isolierkörpers 1 wurde das die Masseelektrode 8 tragende Gehäuse 7 um den Isolierkörper 1 herum aufgepaßt und so die Zündkerze mit eingebautem Widerstand vervollständigt. Bei dieser Ausführungsart wurde die Menge der Widerstandshauptkomponente so gewählt, daß die wie vorstehend beschrieben aufgebaute Zündkerze mit eingebautem Widerstand einem Widerstandswert von 5 kü+ 1,5 kO_ angepaßt war, d.h. einem Widerstandswert, der zu den in den Japanischen Industrienormen für Zündkerzen mit eingebautem Widerstand angegebenen gehört.

Je 100 Exemplare von jeder Art der Zündkerzen mit eingebautem Widerstand wurden für einen Typ von in Tabelle 1
angegebenem Glaspulver und für einen Typ von Füllstoff nach der oben angegebenen Verfahrensweise hergestellt. Die in dieser Weise hergestellten Exemplare wurden hinsichtlich des
Rauschpegels getestet. Handelsüblich erhältliche Zündkerzen mit eingebautem Widerstand nach dem Stande der Technik wur-

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den ebenfalls bezüglich des Rauschpegels überprüft. Die dabei erzielten Ergebnisse sind in den Tabellen 2-1 und 2-2 zusammengefaßt.

B09846/0A55

Tabelle 1: Komponenten und Eigenschaften von verschiedenen Glastypen

Glas
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Nr.

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Zusammensetzung

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Tabelle 2-1

cn σ co

■lien υπ

!Prüf jkörper

Widerstand

Rauschpegel

Nr. !	Glas-Nr. von Tab. 1 j	Glasanteil ' ί (Vol.90)	Füllstofftyp	It	Füllstoffanteil (Vol.90	(d3)
H		*5	Quarzglas	It	Q
2	VJl	40	Il	10	34,6
3	VJl	30	11	50	30,6
C.	VJI	20	It	50	30,3
VJl	5	10	ti	70	29,1
6	VJi	5	ft	80	28,3
7	VJl	20	ZrO₂-SiO₂	50	29,6
i ρ	5	20	/3-S podumen	50	30,1
9	VJl	20	ZrO₂	50	30,3
10	5	' 20	Al₂O^	50	32,0
11	VJI	20	SiO₂	50'	29,6
12	2	40	10	33,4
13	2 ,	30	30	30,2

Forts.

CO	ω	C\J	CM	vo	03
CA	CA	O	K>	O^	CA
<\l				CNJ	C\l
O	O	O	O	O	O
ΚΛ
C vi
O	Z.		^	-	^:
-H
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O	O	ir-	O	O	O
	CM	CM	CM	CM	CM
H	r-1	V}-			t>
·. t			i:\	VO	L--
rl	rH	r-l	r-l	H	H

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Tabelle 2-2

cn

co co -P-

"ν.

ο *»» cm cn

Prüf körper Nr.	j I Glas-Nr. von Tab. 1	Widerstand	Füllstofftyp	i	'Füllstoffanteil (Vol.90	Rauschpegel (&\ V _v / (Ü3)
18	(*■■> O	Glasanteil (Vol.56)	Quarzglas	50	30,3
19	9	20	ti	Il	co, ο
20	10	I'	•I	Il	32,4
21	11	π	Il	T!	33,3
22	12	Il	Il	•t	30,4
23	13	M	ti	It	34,5
24	14	Il	Il	!I	30,2
25	15	Il	It	ti	30,4
	16	It	Il	If	50,5
27	17	11	It	I!	30,2
28	18	!I	Il	t!	33,4
29	19	Il	ti	11	30,3
	Il

05 I

Forts.

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-J QO -J

cn σ co

cn cn

30	20	20	Quarzglas	50"	29,3
31	21	tt	Il	It	30,6
3^	22	M	11	It	33, ^L
77	-	-	-	-	34,6
7''	-	-	-	-	34,3
35	-	-	-	-	33,8
36	-	-	-	. ■ -	33,6
	-	-	-	-	32,5
i 33	-	-	-	-	32,4

K) cn ro ο

CX)

Der Rauschpegel wurde nach dem C.I.S.P.R. Prüfverfahren (des Internationalen Ausschusses für radioelektrische Störungen) ermittelt. Nach diesem Prüfverfahren wird eine Antenne von 3 m Höhe auf jeder Seite eines Motorfahrzeuges in etwa 10 m Abstand von diesem errichtet und das Rauschen bzw. der Einfall elektromagnetischer Wellen mit Unterteilung in horizontal polarisierte Wellen und vertikal polarisierte Wellen gemessen. Auf diese Weise wird der Rauschpegel bei horizontal polarisierten bzw. vertikal polarisierten Wellen ermittelt.

Der Rauschpegel "^" (dB) wurde durch Messung auf beiden Seiten eines mit einem 4-Zylinder 4-Taktmotor von 2000 ecm ausgestatteten Motorfahrzeuges für jedes Zündkerzenexemplar nach der C.I.S.P.R.-Methode ermittelt. Die Ergebnisse der Tests bei einem Exemplar sind in Fig. 4a und 4b wiedergegeben, wobei die Frequenzen (MHz) des durch die Zündkerze erzeugten Rauschens längs der x-Achse im logarithmischen Maßstabe und die Rauschpegelwerte (dB) längs der y-Achse mit normaler Teilung aufgetragen sind. Fig. 4a zeigt die Ergebnisse bei horizontal polarisierten Wellen und Fig. 4b die Ergebnisse bei vertikal polarisierten Wellen. Der Mittelwert der Totalsumme der in Fig. 4a gezeigten Rauschpegel der horizontal polarisierten Wellen oder der in Fig. 4b gezeigten vertikal polarisierten Wellen wurde als n<*n bezeichnet.

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Wie den Tabellen 2-1 und 2-2 zu entnehmen ist, wurde gefunden, daß der Rauschpegel, ^ , der Zündkerze umso niedriger ist,je geringer der Glasanteil im Widerstand und je größer der Füllstoffanteil in diesem sind. Diese Tendenz wird durch den Typ des Glases oder den Typ des benutzten Füllstoffs nicht wesentlich beeinflußt. Wie man sieht, zeigt das Exemplar Nr. 6 mit 5 Volum % Glas und 80 Volum % Füllstoff den niedrigsten Rauschpegel. Aus den Tabellen 2-1 und 2-2 ergibt sich weiter, daß der Rauschpegel ^ weit höher ist, wenn der Glasanteil größer als 30 Volum % und der Füllstoffanteil geringer als 30 Volum % sind. In einem solchen Falle zeigt die Zündkerze mit eingebautem Widerstand nur wenig Wirksamkeit hinsichtlich der Verhinderung von Rauschen. Es ist nicht klar, welche Arten von Faktoren für dieses Phänomen verantwortlich sind. Eine Herabsetzung des Glasanteils mag die Dielektrizitätskonstante des Glases als Widerstandsmaterial herabsetzen. Eine Erhöhung des Füllstoffanteils könnte eine Zunahme der Schaltungskonstanten oder des effektiven Widerstandswertes verursachen. Die Exemplare Nr. 33 bis 38 sind handelsüblich erhältliche Zündkerzen mit eingebautem Widerstand nach dem Stande der Technik und zeigen jeweils einen höheren Rauschpegel, der in einem Bereich zwischen 32 und 34 dB liegt und von der gleichen Größenordnung ist wie die Rauschpegel der Exemplare Nr. 1 und Nr. 2. Danach sind die Zündkerzen mit gebautem Widerstand nach dem Stande der Technik bezüglich der Verhinderung der Ausbildung von Rauschen wenig wirksam.

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Eine Untersuchung der bei diesem Experiment als Prüfkörper Nr. 33 bis 38 angewandten Zündkerzen mit eingebautem Widerstand nach dem Stande der Technik ergab, daß diese einen ähnlichen Aufbau wie die in Fig. 1 gezeigte Zündkerze haben und Widerstände enthalten, die aus Kohlenstoff, Glas und einem gewissen Anteil an isolierendem keramischen Füllstoff (ZrO₂-SiO₂) bestehen. Wie man sieht, haben fast alle anderen Prüfkörper einen Rauschpegel von etwa 29+1 dB, der niedriger ist als der Rauschpegel der Prüfkörper Nr. 1, 2, 3, 12 und 33 bis 38. Das zeigt, daß die erfindungsgemäße Zündkerze mit eingebautem Widerstand bezüglich der Verhinderung von Rauschen hoch wirksam ist. Es ist zu bemerken, daß das Exemplar Nr. 10 offensichtlich einen Rauschpegel von 32,0 dB hatte, so daß dieses als wenig wirksam bezüglich der Verhinderung von Rauschen klassifiziert werden mag. Eine Betrachtung der mit diesem Prüfkörper durchgeführten Versuche, wie sie in Fig. 4a und 4b gezeigt sind, ergibt jedoch, daß der mittlere Rauschpegel wegen der Tatsache hoch erscheint, daß ein extrem hoher Wert bei horizontal und vertikal polarisierten Wellen zufällig im Frequenzband aufgezeichnet wurde.

Aus der vorstehenden Beschreibung und einer Betrachtung der Rauschpegel in den Tabellen 2-1 und 2-2 geht hervor, daß Zündkerzen mit eingebautem Widerstand eine überlegene Wirkung hinsichtlich der Verhinderung von Rauschen haben, wenn der Widerstand aus 5 bis 30 Volum % Glas, 80 bis 30 Volum % Füllstoff und einem ergänzenden Rest an Widerstandshaupt-

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komponente besteht. Ausgehend von den in den Tabellen 2-1 und 2-2 gezeigten Ergebnissen wurde eine Untersuchung zur Ermittlung der Glas- und Füllstoffanteile durchgeführt, die zu Widerständen mit maximaler Wirksamkeit hinsichtlich der Vermeidung von Rauschen sowie von irgendwelchen Schwierigkeiten bei der Erzeugung der Zündkerzen führen wurden. Die dabei erzielten Ergebnisse zeigen, daß Widerstände aus 5 bis 35 Volum % Glas, 85 Volum % Füllstoff und 10 bis 30 Volum % Widerstandshauptkomponente diesen Forderungen genügen. Es wurde gefunden, daß eine Massenproduktion von Zündkerzen mit Glasanteilen unter 5 Volum % und Füllstoffanteilen über 85 Volum % praktisch unmöglich ist, da wegen der ungenügenden Glasmenge übermäßig hohe Drucke ausgeübt oder die Temperatur bei der Herstellung auf weit höhere Werte angehoben werden muß, was zu einer Schädigung der Isolierkörper führt, obgleich die genannten Mengenverhältnisse von Glas und Füllstoff bezüglich der Verhinderung des Rauschens ausgezeichnet wirksam zu sein scheinen.

Auf der anderen Seite wurde festgestellt, daß Zündkerzen mit eingebautem Widerstand bei einem Glasanteil über 35 Volum % und einem Füllstoffanteil unter 35 Volum % merklich erhöhte Rauschpegel ergeben, d.h. daß der Widerstand bezüglich der Verhinderung des Rauschens sehr wenig wirksam ist. Ferner ist den Tabellen 2-1 und 2-2 zu entnehmen, daß einige Prüfkörper hohe Rauschpegel zeigen, obgleich die Anteile an Glas und Füllstoff im vorgenannten Bereich liegen.

5 0 9 δ 4 6 / (H 5 5

Speziell die Prüfkörper Nr. 15', 20, 21, 23, 28 und 32 können als zu dieser Gruppe gehörend bezeichnet werden. Eine Untersuchung dieser Gruppe zeigt, daß das für diese Prüfkörper verwendete Glas (siehe Tabelle 1) eine hohe Erweichungstemperatur besitzt, wie die Werte von 760⁰C, 705°C, 730⁰C₁ 700⁰C, 62O⁰C und 700⁰C zeigen. Es wird angenommen, daß die hohen Rauschpegel dieser Prüfkörper auf die hohe Erweichungstemperatur des Glases zurückzuführen sind, die verhindert, daß das Glas ausreichend fließfähig wird, um eine Verschweißung des Widerstandes mit der Innenwand der Bohrung des Isolierkörpers beim Heißpressen zu ermöglichen, so daß eine Spalt- oder Rißbildung beim Widerstand auftritt und zu Variationen des Widerstandswertes führt, die eine Erhöhung des Rauschpegels beim Betrieb der Kerze verursachen. In Anbetracht dieser Beobachtungen und der in den Tabellen 2-1 und 2-2 wiedergegebenen Daten sollte die Erweichungstemperatur des Glases unter 600°C liegen. Da beim praktischen Betrieb die Temperatur der Zündkerze selbst jedoch bei etwa 250⁰C liegt, sollte die untere Grenze der Erweichungstemperatur 25O⁰C betragen. Es ist jedoch ratsam,diese untere Grenze aus Sicherheitsgründen auf 300⁰C festzusetzen. Somit sollte die Erweichungstemperatur des Glases gemäß der Erfindung im Bereich zwischen 300 und 600⁰C liegen.

Bei den Zündkerzen mit eingebauten Widerständen Nr. bis 32, wie sie in den Tabellen 2-1 und 2-2 gezeigt sind,

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wurden Widerstandswerte von 5 k-Qnh 1,5 k.(l gefunden. Zündkerzen mit eingebautem Widerstand mit höheren Widerstandswerten von z.B. 10 k.Q± 3 kO. oder 15 kfl+ 4,5 k.(2 könnten durch entsprechende Einstellung des Zinnoxidanteils der Widerstandshauptkomponente unter Konstanthaltung der Füllstoff- und Glasanteile erzeugt werden. Dabei werden natürlich der Glasanteil, der Füllstoffanteil, der Anteil der Widerstandshauptkomponente und die Erweichungstemperatur des Glases bei der Erzeugung von Widerständen mit höheren Werten als 5 kl}+. 1»5 k-Q. im vorgenannten Bereich gehalten.

Der Einfluß der Widerstandswerte auf die Rauschpegel wurde praktisch untersucht. Die Ergebnisse sind in Fig. 5 wiedergegeben, in der die Widerstandswerte (in k/1) der Zündkerzen längs der x-Achse und die Rauschpegel (??) längs der" y-Achse (jeweils mit normaler Teilung) aufgetragen sind. Die in Fig. 5 gezeigten Kurven 1, 4 und 5 stellen die Ergebnisse dar, die mit den Prüfkörpern der gleichen Nummer (Nr. 1, 4 und 5 von Tabelle 2-1) erhalten wurden. Wie Fig. 5 zeigt, ergeben sich umso niedrigere Rauschpegel je höher der Widerstandswert wird, so daß ein höherer Widerstandswert eine Wirkung hinsichtlich der Rauschwellenverhinderung hat. Wie man sieht, ist jedoch die Änderung des Rauschpegels gering, wenn der Wert des Widerstandes über 10 kΠ liegt. Weiter zeigt Fig. 5, daß die Prüfkörper Nr. 4 und 5 bei allen Widerstandswerten dem Prüfkörper Nr.1

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hinsichtlich der Verhinderung von Rauschwellen überlegen sind. Somit zeigen die Ergebnisse dieses Versuchs (ebenfalls) den Einfluß des Füllstoffanteils auf den Rauschpegel.

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf Zündkerzen mit eingebautem Widerstand, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind. Wie festgestellt werden konnte,werden mit Zündkerzen gemäß Fig. 2 und 3 ähnliche Ergebnisse erhalten, solange das Widerstandsmaterial demjenigen des Widerstandes der in Fig. 1 gezeigten Kerze ähnlich ist und die Materialien im gleichen Zustand sind.

Wie vorstehend im einzelnen dargelegt ist, wird eine Zinnoxid enthaltende Widerstandshauptkomponente als ein Material für den erfindungsgemäßen Widerstand verwendet. Das ermöglicht die Bildung von Zündkerzen mit eingebautem Widerstand mit irgendeinem erwünschten Widerstandswert.

Speziell besteht der Widerstand gemäß der Erfindung aus 10 bis 30 Volum % (Zinnoxid enthaltender) Widerstandshauptkomponente, 5 bis 35 Volum % Glaspulver mit einer Erweichungstemperatur im Bereich zwischen 300 und 600⁰C und 85 bis 35 Volum % isolierendem keramischen Füllstoffpulver, das der Herabsetzung des Rauschpegels anzupassen ist. Die erfindungsgemäße Zündkerze mit eingebautem Widerstand liefert einen niedrigeren Rauschpegel als Zündkerzen

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mit eingebautem Widerstand nach dem Stande der Technik und sie ist wirksamer hinsichtlich einer Verhinderung von Rauschen, das zu einer Störung der Radiowellen-Kommunikation führen würde.

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Claims

Patentansprüche

1. Zündkerze mit eingebautem Widerstand mit einem Isolierkörper mit axialer Bohrung, einer im oberen Endabschnitt der Bohrung eingepaßten Anschlußmutter bzw. einem solchen Anschlußstift, einer im unteren Endabschnitt der Bohrung eingepaßten Mittelelektrode, einem im Mittelteil der Bohrung angeordneten Widerstand und Kupfer-Glaselektrodenschichten zwischen der Anschlußmutter bzw. der Mittelelektrode und dem Widerstand, dadurch gekennzeichnet , daß der Widerstand aus einer gebrannten und verfestigten Widerstandspulvermischung erzeugt ist, die aus 30 bis 10 Volum % eines Zinnoxid enthaltenden Widerstandshauptkomponentenpulvers, 35 biß 85 Volum % eines isolierenden keramischen Füllstoffpulvers mit relativ hohem spezifischen Widerstand im Vergleich zum Widerstandshauptkomponentenpulver und 35 bis 5 Volum 96 Glaspulver mit einer Erweichungstemperatur im Bereich zwischen 300 und 600°C besteht.

2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Widerstand (5) und einer der Kupfer-Glaselektrodenschichten (6b) im Kontakt mit der Anschlußmutter (2) eine Kupfer-Glaselektrodenschicht (6a) vorgesehen

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ist, die einen höheren Kupfergehalt als die mit dem Anschluß in Kontakt stehende Kupfer-Glaselektrodenschicht hat.

3. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Widerstand (5) und der eineni mit der Anschlußmutter (2) in Kontakt befindlichen Kupfer-Glaselektrodenschicht (6b) eine Kupfer-Glaselektrodenschicht vorgesehen ist, die einen höheren Gehalt an Kupfer hat als die mit dem Anschluß in Kontakt befindliche Schicht und daß zwischen dem Widerstand (5) und der anderen, mit der Mittelelektrode (3) in Kontakt befindlichen Kupfer-Glaselektrodenschicht (4b) eine Kupfer-Glaselektrodenschicht (4a) vorgesehen ist, die ebenfalls einen höheren Kupfergehalt als die mit der Mittelelektrode in Kontakt befindliche Kupfer-Glaselektrodenschicht hat.

4. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende keramische Füllstoffpulver aus der Gruppe Quarzglas, Aluminiumoxid, Zirkon, Zirkoniumoxid, Kieselsäure, ß-Spodumen und Mischungen derselben ausgewählt ist.

5. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandshauptkomponentenpulver ferner Antimonoxid und Tantaloxid enthält.

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