DE3152877C2 - Zündkerze - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eme Zündkerze mit guter Verschmutzungsschutzwirkung, bei welcher ein Porzellan-Isolator zur Halterung einer Mittelelektrode in.ein Metallgehäuse eingebaut ist, wobei zur Verhinderung einer Herabsetzung der Verschmutzungsschutzwirkung ein Überzug zumindest auf die von der Innenfläche der Bren/iraumseite des ί· !etallgehäuses umschlossene Isolatorfußfläche des Porzellan-Isolators aufgetragen ist.

Wenn die Temperatur am Porzallen-Isolatorfuß einer Zündkerze weniger als 500° C beträgt, können sich im Betrieb an der Isolatorfußfläche Kohlenstoff. Wasser und andere elektrisch leitfähige Stoffe absetzen. Wenn dann der Isolationswiderstand zwischen den Elektroden auf unter 1 ΜΩ abnimmt wird eine Funkenbildung so erschwert, daß keine normale Funkenentladung mehr stattfindet Diese Erscheinung in Form von Zündaussetzern kann auftreten, wenn sich bei Einbau von Zündkerzen in ein Neufahrzeug vor dessen Auslieferung oder bevor das Neufahrzeug etwa 1000 km zurückgelegt hat, auf der Isolatorfußfläche des Porzellan-Isolators aufgrund wiederholter kurzer Leerlaufperioden oder Fahrbedingungen mit niedriger Geschwindigkeit oder unter niedriger Last elektrisch leitende Stoffe ablagern.

Es ist eine verschmutzungssichere Zündkerze bekannt (JP-A 51-38 855}, die auf der Innenfläche an der Brennraumseite des Metallgehäuses einen Überzug aus einem wärmebeständigen Isoliermaterial aufweist, der einen Kurzschluß zwischen der Isolatorfußfläche des Porze'Ian-Isolators und dem Metallgehäuse verhindern soll. Als solches wärmebeständiges Isoliermaterial wurde bereits Silikonöl vorgeschlagen, mit dem an dor Innenfläche des Metallgehäuses und an der Isolatoriuflfläche ein Überzug hergestellt werden soll. Untersuchungen haben jedoch gezeigt, daß ein solcher Überzug i
Sihkonol allein nicht in der Lage'ist.'die/Verringerung des Isolationswiderstandes zu veVhindein" ,Silikon be·· sitzt die Kettenstruktur | ' ^ \ ,,

-Si-O-Si-O-,

welche die Ursache fur die Gasdurchlassigkeit eines SiIikonüberzuges darstellt. Wenn daher ein solcher.Über-(zug an den genannten Flächen der Zündkerze vorgese

hen wird, durchdringen Kohlenstoff oder Wasser den gasdurchlässigen Bereich, wodurch der Silikonüberzug elektrisch leitend wird und daher die Isolierung zwischen der Isolatorfußfläche und dem Metaligehäuse unter Verschlechterung der Verschmutzungsschutzwirkung der Zündkerze beeinträchtigt wird.

Da Silikonöl im übrigen keine besonders große Wärmebeständigkeit besitzt geht die Verschmutzungsschutzwirkung des bekannten Überzugs allmählich ver-Ioren; unter dem Einfluß hoher Temperaturen, wie beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit verliert sie diese Wirkung sogar ziemlich schnell.

Die Erfindung bezweckt daher die Schaffung einer Zündkerze, die ihre Verschmutzungsschutzwirkung über einen längeren Zeitraum hinweg beibehält

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Zündkerze der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß der Überzug aus einem Fluoröl, das elementares Fluor und/oder elementares Silizium enthält besteht

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. I den wesentlichen Teil einer Zündkerze mit Merkmalen nach der Erfindung in Teilschnittdarstellung,

F i g. 2 und 3 graphische Darstellungen der Ergebnisse von mit bisherigen und erfindungsgemäßen Zündkerzen durchgeführten Versuchen.

F i g. 1 zeigt in Teilschnittdarstellung den wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Diese Zündkerze weist ein Metallgehäuse 1 mit einer Einschraubmutter, einer Mittelelektrode 2 und einem aus Porzellan mit hohem Aluminiumoxidanteil bestehenden Isolator 3 zur Halterung der Mittelelektrode 2 auf. Der in das Metallgehäuse 1 eingesetzte Isolator 3 ist in ersterem unter Abdichtung mittels einer Dichtscheibe 6 auf übliche Weise befestigt.

Der Isolator weist einen der Innenfläche la der Brennraumseite des Metallgehäuses 1 gegenüberstehenden Isolatorfuß 3a auf, dessen Oberfläche mit einem Überzug 4 gemäß der Erfindung versehen ist.

Hierbei besteht der Überzug 4 aus einer Lösung aus einem Fluoröl mit elementarem Fluor und gegebenenfalls elementarem Silizium; die Lösung kann weiterhin Paraffin enthalten. Flrx>röl ist im Vergleich zu Silikonöl beständiger gegenüber Wärme, öl und Wasser; seine besonders vorteilhaften Eigenschaften sind niedriger Reibungskoeffizient und Klebrigkeit Ein auf der Oberfläcne des Isolatorfußteils des Porzellan-Isolators 3 vorgesehener Überzug aus Fluoröl bietet somit einen sehr wirksamen Schutz vor einer Ablagerung von Kohlenstoff und elektrisch leitenden Stoffen, so daß diesbezüglieh eine Zündkerze zur Verfügung gestellt wird, die nicht schnell verschmutzt oder verschmort. Durch den Zusatz einer kleinen Paraffinmenge werden die Wasserfestigkeit und die Haftungsfestigkeit des Überzuger v?i bessert, so daß ein gleichmaßiger, fleckfreier bzw.

_. Ifuhlprfreier Überzug mit verbesserter Verschmutzungs-

l(, 'schutzwirkung auf dem Isolatorfuß gebildet wird
^Zilr Ausbildung eines gleichmaßigen Überzug

Ausbildung eines gleichmaßigen Überzugs 4 auf dern^Basisteil 3b des Porzellan-Iso'ators 3 wird das FIuorol mil einem Losungsmittel auf eine Viskosität von weniger als 20 cSt, vorzugsweise zwischen 1 und 14 cSt, verdunvi Hierfür kann ein beliebiges, fur Fluoröl geeignetes Lösungsmittel verwendet werden; bevorzugte Beispiele fur ein solches Losungsmittel sind Aceton, Ke-

ton, Methyläthylketon, Trichloräthylen, Chlorbenzol, Toluol, Trichlortrifluoräthan, Xylon, Ligroin-Petroleum und (Erdöl-)Benzin. Alle paraffinischen Kohlenwasserstoffe (mit dem Sammelbegriff »Paraffine« bezeichnet), insbesondere höhere paraffinische Kohlenwasserstoffe, können vorteilhaft als das zu verwendende Paraffin eingesetzt werden, weil sie eine hohe Wärmebeständigkeit besitzen.

Beispiel 1

Fluoröl (Viskosität: 100 cSt) wurde mit Aceton vermischt, um Oberzugs- oder Seschichtungslösungen A. B und C mit einer Viskosität von 1, JO bzw. 20 cSt herzustellen Diese Lösungen wurden auf die Flächen der Iso-Iatorfußbasis von Porzellan-Isolatoren mit dem Aufbau gemäß F i g. 1 aufgetragen, und die so behandelten Isolatoren wurden in Metallgehäuse eingebaut; hierbei wurden Zündkerzen A, B und C erhalten. Die Verschmutzungssicherheitseigenschaften dieser Zündkerzen wurde mit einer bisherigen, handelsüblichen Zündkerze D ohne einen solchen Schutzüberzug verglichen. Die Ergebnisse finden sich in Fig.2. Für die Versuche wurde eine Viertakt-Einzylinderbrennkraftmaschine verwendet, die in wiederholten Zyklen aus 50 s langem Lauf mit (erhöhter) Leerlaufdrehzahl (2070/min bei V₄ Drosselung) mit einem überangereicherten Kraftstoff/ Luftgemisch, fünf Läufen mit voll offener Drosselklappe und 2 min Stillstandzeit betrieben wurde.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, überstanden die erfindungsgemäßen Zündkerzen A bis C wesentlich mehr Prüfzyklen als die bisherige Zündkerze D; außerdem zeigten sie eine erhebliche verbesserte Verschmutzungsschutzwirkung. Das für die Herstellung des vorgesehenen Überzugs verwendete Fluoröl besitzt Vorzugsweise eine Viskosität von 1-2OcSt. Fluoröl mit einer Viskosität von weniger als 1 cSt bildet einen dünnen Überzug mit (unbedeckten) Flecken, der keine gleichbleibende Verschmutzungsschutzwirkung gewährleistet. Bei einer Viskosität des Fluoröls von mehr als 20 cSt erhält man einen zu dicken Überzug, der keine entsprechende Verbesserung der Verschmutzungsschutzwirkung erbringt und daher lediglich eine Materialvergeudung bedeutet.

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Beispiel 2

zeigten, daß dasselbe Ergebnis mit den Zündkerzen A bis / dann erzielt wird, wenn sie in einem handelsüblichen Kraftfahrzeug (Viertaktmaschine von 1800 oji³ Hubraum) verwendet wurden, das in wiederholten Zyklen von Leerlaufbetrieb und Langsamfahrt (10—20 km/h) bei einer Temperatur von — 10⁰C betrieben wurde.

Wie erwähnt, liegt der Grund für die Ausbildung des Überzugs 4 nur auf dem Basisteil 36 des Isolatorfußes 3£> darin, daß dann, wenn ein solcher Überzug 4 auch auf der Spitze (3s,? des Isolatorfußes ausgebildet wird, diese Spitze (3a) sich erst bei hoher Temperatur von Kohlenstoffablagerungen (selbst) reinigen kann.

Bei einer Abwandlung der eben beschriebenen Ausführungsform kann gemäß F i g. 1 ein Schutz-Überzug 14 auch auf der Innenfläche la des Metallgehäuses 1 vorgesehen werden. Die angestrebte Verschmutzungsschutzwirkung kann zwar mit dem adf dem Basisteil 36 des Isolatorfußes des Porzellan-Isolators 3 vorgesehenen Überzug 4 altein erzielt werden, doch wird durch einen zusätzlichen Überzug 14 auf ■'.ir Innenfläche la des Meialigehäuses ein Kurzschluß z.vischen der Isola torfußfläche und dem Metallgehäuse verhindert, während die Verschmutzungsschutzwirkung der Zündkerze weiter verbessert wird. Die Ausbildung der Überzüge 4 und 14 luf dem Isolatorfuß-Basisteil 36 bzw. der Innenfläche la des Metallgehäuses kann einfach dadurch erfolgen, daß die Überzugslösung in den Ringraum um den in das Metallgehäuse eingebauten Isolatorfuß herum eingefüllt wird.

Wie vorstehend im einzelnen beschrieben, weist die erfindungsgemäße Zündkerze einen Überzug aus einem Fluoröl und gegebenenfalls Paraffin zumindest auf dem Basistei! eines Isolatorfußes aus Porzellan auf. Infolgedessen können sich elektrisch leitende Stoffe, wie Kohlenstoff und Wasser, nicht so leicht auf der Isolatorfußfläche ablagern, während der Isolationswiderstand zwischen den Elektroden auf einem hohen Wert bleibt. Hierdurch wird ein wirksamer Schutz vor schnel'er Verschmutzung der Zündkerze(n) eines Neufahrzeugs geboten. Da das Fluoröl zudem wärme-, öl- und wasserbeständig ist, gewährleistet der Überzug seine Verschmutzungsschutzwirkung über einen längeren Zeitraum hinweg, auch wenn das Fahrzeug wiederholt mit Geschwindigkeiten betrieben wird, bei denen ziemlich hohe Temperaturen entstehen.

Paiaffinlösungen (100 ml) in Trichlortrifluoräthan wurden zur Zubereitung von Überzugslösungen 5, F. G. H. /und /mn 0.1. 1.5, 10. 30 bzw. 70 ml Fluoröl versetzt. Die Lösungen wurden jeweils auf die Fußbasis von Porzellan-Isolatoren aufgetragen, die dann zur Herstellung von Zündkerzen E bis / in Metallgehäuse eingebaut wurde. Diese Zündkerzen wurden mit derselben Brennkraftmaschine und unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 einer Verschmutzungsschutzprüfung unterworfen. Die Ergebnisse finden sich in Fig. 3, aus der hervorgeht, daß die erfindungsgemäßen Zündkerzen E bis/bessere Verschmutzungsschutzeigfnschaften besitzen als die bisherige Zündkerze D. Der Zweck der Erfindung wird mit mindestens 0 1% Fluoro! be/ogcn aul eine Paraffinlosung, und vorzugsweise 5—50% Fluorol. erreicht Mit einem Fluorolgehalt von mehr als 50% ist die Erzielung eines gleichmäßigen Überzugs schwierig, außerdem ,stellt ein'solcher Fluorgehalt lediglich eine Materialvergeudung dar, Weil damit keine entsprechen* de Verbesserung der Verschmutzungsschutzwirkung erzielt wird. Erfindungigemäß durchgeführte Versuche Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zündkerze mit guter Verschmutzungsschutzwirkung, bei welcher ein Porzeilan-Isolator zur Halterung einer Mittelelektrode in ein Metallgehäuse eingebaut ist, wobei zur Verhinderung einer Herabsetzung der Verschmutzungsschutzwirkung ein Überzug zumindest auf die von der Innenfläche der Brennraumseite des Metallgehäuses umschlossene Isolatorfußfläche des Porzellan-Isolators aufgetragen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (4) aus einem Fluoröl. das elementares Fluor und/oder elementares Silizium enthält, besteht

2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (4) aus einer Lösung mit Fluoröl und Paraffin besteht.

3. Zündker*«; nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daB die Lösung mindestens 0.1 % Fluoröl, bezogen auf eine gesättigte Paraffinlösung, enthält