DE3528556A1

DE3528556A1 - Spark gap

Info

Publication number: DE3528556A1
Application number: DE19853528556
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl.-Ing. Löffler (FH), 7000 Stuttgart; Rudolf R. Dr.-Ing. 7032 Sindelfingen Maly; Helmut Dipl.-Ing. Müller (FH), 7140 Ludwigsburg
Original assignee: Daimler Benz AG; Beru Werk Albert Ruprecht GmbH and Co KG
Current assignee: Daimler Benz AG; Beru Werk Albert Ruprecht GmbH and Co KG
Priority date: 1984-12-20
Filing date: 1985-08-08
Publication date: 1986-07-03

Abstract

In the case of a spark gap having two electrodes (16, 17) which are arranged in a gas-filled chamber (11), are separated by a gas gap and have metallic parts (18, 12) with metal surfaces (15, 7) which bound the gas gap, it is provided that at least one (16) of the two electrodes (16, 17) has a body (1) with a poorly conductive volume region (4) and a highly conductive first surface region (3) which separates the electrode (16) having the body from the metallic part (18) by means of the volume region (4) and faces the other electrode (17) such that the spark breakdown in its initial phase takes place on this surface region (3). <IMAGE>

Description

Beschreibung description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Funkenstrecke gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a spark gap according to the preamble of claim 1.

Derartige Funkenstrecken finden als Vor funkenstrecken in Zündanlagen von Otto-Motoren Verwendung und werden insbesondere als solche Vorfunkenstrecken auch in die Zündkerze selbst eingebaut. Such spark gaps are used as front spark gaps in ignition systems by Otto engines and are used in particular as such pre-spark gaps also built into the spark plug itself.

Es sind bereits die verschiedensten Maßnahmen bekannt geworden, mit denen die Standzeit der Vorfunkenstrecke und die Gleichmäßigkeit der Zündspannung über längere Zeiten hinweg verbessert werden sollen. A wide variety of measures have already become known, with which the service life of the pre-spark gap and the uniformity of the ignition voltage should be improved over a longer period of time.

So wird beispielsweise nach der DE-AS 24 18 261 vorgeschlagen, die Elektroden an den einander zugekehrten Flächen mit einem abbrandfesten Material zu versehen. For example, according to DE-AS 24 18 261, it is proposed that Electrodes on the facing surfaces with an erosion-resistant material to provide.

Aus der DE-OS 25 08 183 ist es ferner bekannt, Elektroden aus Metall oder gut leitenden Verbindungen mit einem Stoff zu dotieren, der die Elektronenaustrittsarbeit weiter herabsetzt, um so die Streubreite der Zündspannung einzuengen. From DE-OS 25 08 183 it is also known electrodes made of metal or doping highly conductive compounds with a substance that does the work of electrons is further reduced in order to narrow the spread of the ignition voltage.

Nach der DE-OS 32 27 668 sind einander in engem Abstand in einer gasgefüllten Kammer gegenüberstehende Elektroden vorgesehen, welche zur Vergleichmäßigung der Zündspannung abgefaste und verrundete Kanten aufweisen. Insbesondere bei hohen Zündströmen, wie sie bei Vorfunkenstrecken vorkommen, besitzt eine solche Funkenstrecke jedoch selbst bei Verwendung der besten und teuersten Elektrodenmaterialien keine ausreichende Lebensdauer. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Metallelektroden, insbesondere die Kathode, Brandstellen als Folge lokaler Uberhitzungen bekommen, besonders deshalb, weil im Anfangsstadium der Funkenkanalausbildung noch sehr kleine Kanalquerschnitte vorhanden sind, was äußerst hohe, nicht beherrschbare Stromdichten ergibt. According to DE-OS 32 27 668 are close to each other in a Gas-filled chamber opposing electrodes are provided, which for equalization the ignition voltage have chamfered and rounded edges. Especially at high Such a spark gap has ignition currents like those that occur in pre-spark gaps however, even using the best and most expensive electrode materials, none sufficient service life. This is due to the fact that the metal electrodes, especially the cathode, burn spots as a result of local overheating, especially because in the initial stage of the spark channel formation it is still very small Channel cross-sections are present, resulting in extremely high, uncontrollable current densities results.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Funkenstrecke der eingangs genannten Art so auszubilden, daß im Anfangsstadium der Plasmaausbildung der Strom auf ungefährliche Werte begrenzt ist und der sich schließlich ergebende Kurzschlußstrom sofort großflächig über die metallischen Teile der Elektroden geführt wird. The object of the invention is to provide a spark gap at the beginning called type so that in the initial stage of the plasma formation the current is limited to harmless values and the resulting short-circuit current is immediately passed over the metal parts of the electrodes over a large area.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Funkenstrecke, wie sie in Anspruch 1 gekennzeichnet ist. This object is achieved according to the invention by a spark gap, as characterized in claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous further developments of the invention are the subject of the subclaims.

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der biegefügten Zeichnung beschrieben. Auf dieser zeigt bzw. zeigen Figuren 1 bis 15 Schnittansichten verschiedener Ausführungsformen der Funkenstrecke gemäß der Erfindung, und Fig. 16 eine Schnittansicht einer Zündkerze mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorfunkenstrecke. In the following, embodiments of the invention are based on the bend-joined Drawing described. On this, FIGS. 1 to 15 show or show sectional views various embodiments of the spark gap according to the invention, and Fig. 16 is a sectional view of a spark plug with a pre-spark gap designed according to the invention.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Funkenstrecke stehen einander zwei, zum Beispiel als im wesentlichen zylindrische Teile ausgebildete, Elektroden 16 und 17 unter Einhaltung eines Spaltes mit ihren Stirnseiten gegenüber. Endflansche 9 und 19 der Elektroden 16 und 17 verschließen die Enden eines rohrförmigen Isolators 14 und bestimmen zusammen mit diesem die gasgefüllte Kammer 11 der Funkenstrecke. In the spark gap shown in Fig. 1, there are two to each other Example formed as substantially cylindrical parts, electrodes 16 and 17 while maintaining a gap with their end faces opposite. End flanges 9 and 19 of electrodes 16 and 17 close the ends of a tubular insulator 14 and together with this determine the gas-filled chamber 11 of the spark gap.

Während die eine der beiden Elektroden, 17, insgesamt und damit auch an ihrem als Elektrode wirksamen Oberflächenbereich ein reines Metallteil 12 ist, ist bei der anderen Elektrode, 16, vorzugsweise der Kathode, ein zentrales metallisches Teil 18 von einem hülsenförmig aufgesetzten Körper 1 aus halbleitender Keramik umken, welche im Volumen- oder Innenbereich bzw. Kern 4 schlecht leitet und zwei durch entsprechende Dotierung gut leitende Oberflächenbereiche 2 und 3 aufweist, die durch den schlecht leitenden Kern 4 elektrisch voneinan- der getrennt sind. Der eine gut leitende Oberflächenbereich, 3, bildet im weaentlichen die der Gegenelektrode 17 zugekehrte stirnseitige Oberfläche des Keramikkörpers 1. Der andere der beiden Oberflächenbereiche,, 2, bedeckt im wesentlichen die innere und die dem Funkenspalt abgekehrte stirn seitige Oberfläche des Keramikkörpers 1 und macht bei 10 zu den metallischen Teilen 18, 9 der Elektrode 16 Kontakt. While one of the two electrodes, 17, as a whole and thus also a pure metal part 12 is on its surface area that acts as an electrode, is at the other electrode, 16, preferably the cathode, a central metallic one Part 18 surrounded by a sleeve-shaped body 1 made of semiconducting ceramic, which conducts poorly in the volume or interior area or core 4 and two through corresponding doping has highly conductive surface areas 2 and 3, which by the poorly conductive core 4 electrically from one another the separated are. The one surface area that is a good conductor, 3, essentially forms that of the Counterelectrode 17 facing end face of ceramic body 1. The other of the two surface areas ,, 2, essentially covers the inner and the dem Spark gap facing away from the front surface of the ceramic body 1 and makes 10 to the metallic parts 18, 9 of the electrode 16 contact.

Einen Keramikkörper, der in dieser Anordnung mit gut leitenden Oberflächenbereichen versehen ist, erhält man, indem man einen rohrförmigen Körper aus halbleitender Keramik auf seiner gesamten Oberfläche durch entsprechende Dotierung gut leitend macht, an der äußeren Umfangsfläche die gut leitende Schicht durch Abschleifen entfernt und am Innenrand einer Stirnfläche eine Fase 6 anschleift, welche die verbliebene gut leitende Oberfläche in die beiden oben erwähnten Oberflächenbereiche 2 und 3 trennt. A ceramic body, which in this arrangement has good conductive surface areas is provided, is obtained by making a tubular body of semiconducting Ceramic conducts well on its entire surface thanks to appropriate doping makes, the highly conductive layer on the outer circumferential surface is removed by grinding and on the inner edge of an end face a chamfer 6 grinds, which the remaining highly conductive surface in the two above-mentioned surface areas 2 and 3 separates.

Ein geeignetes Material für den halbleitenden Keramik körper ist Siliziumkarbid, das oberflächlich zum Beispiel durch Eindiffundieren von Stickstoff gut leitend gemacht ist. A suitable material for the semiconducting ceramic body is Silicon carbide, which is formed on the surface, for example by the diffusion of nitrogen is made to conduct itself well.

Der Kern 4 des Keramikkörpers 1 soll dabei zumindest zehnmal schlechter leiten als die Oberflächenbereiche 2 und 3.The core 4 of the ceramic body 1 should be at least ten times worse conduct as surface areas 2 and 3.

Der gut leitende Oberflächenbereich 3 bildet zusammen mit dem anderen gut leitenden Oberflächenbereich 2, der zu dem metallischen Teil 18 der Elektrode 16 Kontakt macht, einen verlustbehafteten Kondensator kleiner Kapazität, dessen Dielektrikum der Kern 4 des Halbleiterkörpers 1 darstellt. The highly conductive surface area 3 forms together with the other highly conductive surface area 2, which leads to the metallic part 18 of the electrode 16 makes contact, a lossy capacitor of small capacitance, its The dielectric represents the core 4 of the semiconductor body 1.

Legt man nun zwischen den Elektroden 16 und 17 eine Spannung an, so liegt, solange kein Funkenüberschlag zwischen der spaltseitigen Stirnfläche 7 der Elektrode 17 und dem ihm zugekehrten Oberflächenbereich 3 stattgefunden hat, letzterer auf etwa dem gleichen Spannungspotential wie die metallischen Teile 18, 9 der Elektrode 16. If a voltage is now applied between electrodes 16 and 17, as long as there is no sparkover between the gap-side end face 7 the electrode 17 and the surface area 3 facing it has taken place, the latter at approximately the same voltage potential as the metallic parts 18, 9 of the electrode 16.

Wird nun die angelegte Spannung weiter gesteigert, so führt dies schließlich zu einem Überschlag von der Stirnfläche 7 nach dem Oberflächenbereich 3. Der sich dabei ein- stellende Strom wird im wesentlichen durch den''Widerstand der halbleitenden Kerns 4 zwischen den Oberflächenbereichen 3 und 2 (auf wenige Ampere) begrenzt. An dem.Halbleiterkern 4 als dem überwiegenden Widerstand im Stromkreis tritt nun ein hohes Spannungsgefälle auf, was zu éånem.Uberschlag an der Fase 6 führt. Damit ist auch der Widerstand des Halbleiterkerns 4 niederohmig überbrückt und es fließt jetzt ein Strom, der im wesentlichen durch den Widerstand des zum metallischen Teil 18 der Elektrode Kontakt machenden Oberflächenbereichs 2 begrenzt ist. If the applied voltage is increased further, this will result finally to a rollover from the end face 7 to the surface area 3. The one who placing electricity is essentially through den''Widerstand the semiconducting core 4 between the surface areas 3 and 2 (to a few amps). At dem.Halbleiterkern 4 as the predominant resistance There is now a high voltage gradient in the circuit, which leads to éånem.Rung at the bevel 6. The resistance of the semiconductor core 4 is thus also low bridged and a current now flows, which is mainly through the resistor of the surface area making contact with the metallic part 18 of the electrode 2 is limited.

Die der Gegenelektrode 17 zugekehrte Stirnfläche 15 des metallischen Teils 18 der Elektrode 16 ist gegenüber dem Oberflächenbereich 3 zurückgesetzt, um einen,direkten Oberschlag von der Stirnfläche 7 nach der Stirnfläche 15 zu verhindern, befindet sich aber in der Nähe der tasse 6, so daß das bei dieser Fase 6 entstehende Plasma' auf die metallische Stirnfläche t5 des zentralen metalli$chen Teils 18 der Elektrode 16 übergreift, wobei sich das Plasma insgesamt bereits erheblich ausgedehnt hat und als vorzügliciier elektrischer Leiter wirkt, so daß jetzt roßflächiß an de Stirnflächen 7 und 15 kontaktiert ist, der Plasmakanal niederohmig ist und der nun fließende Kurzschlußstrom, ohne Brandstellen an den metallischen Stirnflächen 7 und 15 der ELektroden 16 und 17 zu hinterlassen, übertragen werden kann. The end face 15 of the metallic one facing the counter electrode 17 Part 18 of the electrode 16 is set back with respect to the surface area 3, in order to prevent direct overturning from the end face 7 to the end face 15, but is located in the vicinity of the cup 6, so that the resultant at this bevel 6 Plasma 'on the metallic end face t5 of the central metallic part 18 of the Electrode 16 overlaps, the plasma already expanding considerably overall has and acts as an excellent electrical conductor, so that now on de end faces 7 and 15 is contacted, the plasma channel is low and the now flowing short-circuit current, without burn marks on the metallic end faces 7 and 15 of the electrodes 16 and 17 can be transferred.

Durch diese "stufenweise" Ausbildung des Funkenstroms wird sichergestellt, daß ein die Lebensdauer der' Funkenstrecke sonst gefährdender Kurzschlußstrom erst fließt, nachdem ein großflächiger Kontakt bzw. Stromquerschnitt zu den metallischen Elektrodenstirnflächen 7 und 15 geschaffen ist. This "gradual" formation of the spark current ensures that a short-circuit current that would otherwise endanger the service life of the spark gap flows after a large-area contact or current cross-section to the metallic Electrode end faces 7 and 15 is created.

Bei Verwendung der beschriebenen Funkenstrecke als Vorfunkenstrecke in einer Vorfunkenzündanlage verzögert diese stufenweise Ausbildung des Funkens zwar die Beladung des Speicherkondensators über die Vorfunkenstrecke zur Zündkerzenkapazität, das Ausmaß der Verzögerung kann aber in der Praxis in Kauf genommen werden. Sobald die Zündkerze durchgeschaltet hat, ist die gegenständliche Funkenstrecke als Vorfunkenstrecke ebenso schnell wie bekannte Vorfunkenstrekken, denn das Plasma in der Vorfunkenstrecke ist ja gebildet und der Aufbau des Plasmakanals an der Zündkerze im Brennraum kann ohne Verzögerung ablaufen. When using the spark gap described as a pre-spark gap in a pre-spark ignition system, this gradual formation of the spark is delayed although the charging of the storage capacitor via the pre-spark gap to the spark plug capacity, the extent of the delay can be in the Practice accepted will. As soon as the spark plug has switched through, the spark gap in question is as a pre-spark gap as fast as known pre-spark gap, because the plasma in the pre-spark gap is formed and the structure of the plasma channel on the spark plug in the combustion chamber can take place without delay.

Bei raschem Anstieg der Spannung zwischen den Elekroden 16 und 17 bildet sich außerdem schon von Anfang an eine Spannungsdifferenz zwischen den Oberflächenbereichen 2 und 3 aus, die in Verbindung mit freien Ladungsträgern im Gasraum ausreicht, Verschiebungsströme an der Fase 6 zu provozieren, wodurch bereits während des Spannungsanstiegs genügend freie Ladungsträger produziert werden, um einen Zündverzug zu unterdrücken. If the voltage between electrodes 16 and 17 rises rapidly In addition, a voltage difference is formed between the surface areas right from the start 2 and 3, which is sufficient in connection with free charge carriers in the gas space, displacement currents to provoke at the bevel 6, whereby already sufficient during the voltage rise free charge carriers are produced in order to suppress ignition delay.

Zur Reduktion der inneren Verluste der Funkenstrecke soll der Abstand zwischen dem Oberflächenbereich 3 und der Stirnfläche 7 möglichst klein (vorzugsweise ca. 0,3 bis 0,7 mm), andererseits der Druck des Füllgases der Kammer 11 möglichst hoch (kalt vorzugsweise von der Größenordnung 20 bar) sein. Als Füllgas eignen sich Stoffe, die bei der Dissoziation besonders viele freie Ladungsträger zur Verfügung stellen, zum Beispiel Ammoniak oder auch Stickstoff. To reduce the internal losses in the spark gap, the distance should be between the surface area 3 and the end face 7 as small as possible (preferably approx. 0.3 to 0.7 mm), on the other hand the pressure of the filling gas of the chamber 11 if possible high (cold preferably of the order of 20 bar). Are suitable as filling gas Substances that have a particularly large number of free charge carriers available during dissociation place, for example ammonia or nitrogen.

Zur großflächigen Kontaktierung des Keramikkörpers 1 mit den metallischen Teilen 9, 18 seiner Elektrode 16 ist vorgesehen, daß der Oberflächenbereich 2 hartlotfähig metallisiert und mit den metallischen Teilen 9, 18 verlötet ist. For large-area contacting of the ceramic body 1 with the metallic Parts 9, 18 of its electrode 16 is provided that the surface area 2 can be brazed is metallized and soldered to the metallic parts 9, 18.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der gegenständlichen Funkenstrecke, bei der der Keramikkörper 1 als in eine ringförmige Aussparung des metallischen Teils 18 der Elektrode 16 eingelassener Ring vorgesehen ist. Die der anderen Elektrode 17 zugekehrte Stirnfläche des Ringes weist den Oberflächenbereich 3 auf, der sowohl innen als auch außen durch eine konische Fase 6 von dem an der Fläche 10 zum metallischen Teil 18 kontaktierenden Oberflächenbereich 2 getrennt ist. Bei dieser Ausführungsform sind also zwei Fasen 6 vorgesehen, längs derer ein Überschlag vom Oberflächenbereich 3 zum Oberflächenbereich 2"stattfinden kann. Fig. 2 shows a further embodiment of the spark gap in question, in which the ceramic body 1 as in an annular recess of the metallic Part 18 of the electrode 16 recessed ring is provided. That of the other electrode 17 facing end face of the ring has the surface area 3, which both inside and outside by a conical bevel 6 from the one on the surface 10 to the metallic Part 18 contacting surface area 2 is separated. at In this embodiment, two bevels 6 are provided, along which an overlap from surface area 3 to surface area 2 ″ can take place.

Auch hier ragt der Oberflächenbereich 3 über die Stirnfläche 15 des metallischen Teils 18 der Elektrode 16 hervor. Here, too, the surface area 3 protrudes over the end face 15 of the metallic part 18 of the electrode 16.

Die Stirnfläche 7 der Gegenelektrode 17that zur Anpassung an die Oberflächenform der Elektrode 16'im Sinne eines gleichförmigen Elektrodenabstands eine ringfdrmige Vertiefung. The end face 7 of the counter electrode 17that to adapt to the Surface shape of the electrode 16 'in the sense of a uniform electrode spacing an annular depression.

Bei der Ausführungsform der Funkenstrecke gemäß Fig. 3 ist anstelle des gemäß Fig. 2 vorgesehenen ringförmigen Halbleiterkörpers 1 ein zentral in den metallischen Teil 18 der Elektrode 16 eingelassener scheibenformiqer Halbleiterkörper 1 vorgesehen, der wiederum an seiner der Gegenelektrode 17 zugekehrten Stirnfläche einen gut leitenden Oberflächenbereich 3 aufweist, welcher durch eine längs des Scheibenrands verlaufende konische Fase 6 von dem übrigen gut leitenden Oberflächenbereich 2 getrennt ist, über welchen die Scheibe zum metallischen Teil 18 kontaktiert. In the embodiment of the spark gap according to FIG. 3, instead of of the annular semiconductor body 1 provided according to FIG. 2 a centrally in the metallic part 18 of the electrode 16 embedded disk-shaped semiconductor body 1 is provided, which in turn on its end face facing the counter electrode 17 has a highly conductive surface area 3, which by a length of the Disc edge extending conical bevel 6 from the remaining highly conductive surface area 2, via which the disk makes contact with the metallic part 18.

Auch hier weist die Stirnseite 7 der Gegenelektrode 17 zur Anpassung der Oberflächenverläufe der beiden Elektroden 16 und 17 zentral einen zurückgesetzten Bereich auf.Here, too, the end face 7 of the counter electrode 17 has to be adapted the surface courses of the two electrodes 16 and 17 are set back in the center Area on.

Die Ausführungsform der Funkenstrecke gemäß Fig. 4 kombiniert den ringförmigen Halbleiterkörper der Fig. 2 und den scheibenförmigen Halbleiterkörper der Fig. 3. Die Oberflächenbereiche des ringförmigen und des scheibenförmigen Halbleiterkörpers liegen in einer Ebene. Die Stirnfläche der Gegenelektrode 7 ist ebenfalls eben. The embodiment of the spark gap according to FIG. 4 combines the annular semiconductor body of FIG. 2 and the disk-shaped semiconductor body of FIG. 3. The surface areas of the ring-shaped and the disk-shaped semiconductor body lie in one plane. The end face of the counter electrode 7 is also flat.

Bei dieser Ausführungsform sind drei Fasenflächen vorhanden, an denen der Überschlag zwischen den.0berflächenbereichen 3 und 2 auftreten kann. In this embodiment there are three chamfer surfaces on which the flashover between surface areas 3 and 2 can occur.

Die Ausführungsform der Funkenstrecke gemäß Fig. 5 ist hinsichtlich ihrer Wirkungsweise ähnlich aufgebaut wie die Funkenstrecke gemäß Fig. 1. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist lediglich der hülsenförmige Keramik bzw. Halbleiterkörper 1 in seiner Länge auf einen Ring, reduziert. Der metallische Teil 18 der Elektrode 16 ist dabei so ausgebilder, daß die schlecht leitende äußere Umfangsfläche des ringförmigen Halbleiterkörpers 1 und die äußere Umfangsfläche des metallischen Teils 18 bündig sind. The embodiment of the spark gap according to FIG. 5 is with respect to its mode of operation is similar to the spark gap according to FIG. 1. In the The embodiment according to FIG. 5 is only the sleeve-shaped ceramic or semiconductor body 1 reduced in length to a ring. Of the metallic part 18 of the electrode 16 is designed so that the poorly conductive outer peripheral surface of the ring-shaped semiconductor body 1 and the outer peripheral surface of the metallic Part 18 are flush.

Fig. 6 zeigt eine Funkenstrecke mit koaxialer Elektrode denanordnung. Die zylindrisch-topfförmige Außenelektrode 16 trägt am äußeren Ende innenseitig einen ringförmigen Halbleiterkörper 1, der koaxial von der stabförmigen Gegenelekz trode 17 durchsetzt wird. Der der Gegenelektrode zugekehrte gut leitende Oberflächenbereich 3 des Halbleiterkörpers 1 befindet sich auf'der zylindrischen Innenfläche des Ringes. Fig. 6 shows a spark gap with a coaxial electrode arrangement. The cylindrical-pot-shaped outer electrode 16 carries on the inside at the outer end an annular semiconductor body 1, the coaxially of the rod-shaped Gegenelekz trode 17 is enforced. The highly conductive surface area facing the counter electrode 3 of the semiconductor body 1 is located on the cylindrical inner surface of the ring.

Die Fase 6 ist wiederum konisch ausgebildet und verläuft längs der dem Topfboden der Elektrode 16 zugekehrten Ihnenkante des ringförmigen Halbleiterkörpers 1. Die nach außen weisende Stirnfläche des Halbleiterkörpers 1 wird im wesentlichen durch den schlecht leitenden Kern 4 gebildet, so daß der Kontaktierungs-Oberflächenbereich 2 und der der Gegenelektrode 17 zugekehrte Oberflächenbereich 3 durch den schlecht leitenden Kern 4 voneinander getrennt sind.The bevel 6 is in turn conical and runs along the the top edge of the ring-shaped semiconductor body facing the bottom of the pot of the electrode 16 1. The outwardly facing end face of the semiconductor body 1 is essentially formed by the poorly conductive core 4, so that the contacting surface area 2 and the surface area 3 facing the counter electrode 17 due to the poor conductive core 4 are separated from each other.

Bei der Ausführungsform der Funkenstrecke gemäß Fig. 7 ist die grundsätzliche koaxiale Anordnung der beiden Elektron den 16 und 17 die gleiche wie bei der Ausführungsform der Fig. 6. Die becherförmige Elektrode 16 trägt hier jedoch als Halbleiterkörper 1 drei auf der Innenseite der becherförmigen Elektrode 16 koaxial nebeneinander angeordnete Ringe, die jeweils an beiden Innenkanten eine Fase 6 aufweisen, durch die die beiden Oberflächenbereiche 3 und 2 voneinander getrennt werden. Die Ringe sind durch Abstandsringe 20 aus Metall voneinander getrennt und in ihrer Lage fixiert, wobei der metallische Teil 15 der der Gegenelektrode 17 zugekehrte ten Fläche der Elektrode 16 größtenteils durch diese Abstandsringe 20 gebildet wird. In the embodiment of the spark gap according to FIG. 7, the basic one is coaxial arrangement of the two electrons 16 and 17 the same as in the embodiment 6. However, the cup-shaped electrode 16 is used here as a semiconductor body 1 three on the inside of the cup-shaped electrode 16 coaxially next to one another arranged rings, each having a bevel 6 on both inner edges which the two surface areas 3 and 2 are separated from each other. The Rings are separated from each other by spacer rings 20 made of metal and fixed in their position, wherein the metallic part 15 of the counter electrode 17 facing surface of the Electrode 16 is largely formed by these spacer rings 20.

Bei dieser Ausführungsform sind somit sechs Fasenflächen võrgesehen, an denen der Überschlag zwischen den beiden Oberflächenbereichen 3 und 2 stattfinden kann. Zur wechsel- seitigen Anpassung der Verläufe der beiden einander zugekehrten Oberflächen der Elektroden 16 pnd 17 weist die innere stabförmige Elektrode 17 zwischen den Ringen Verdickungen auf. In this embodiment, six bevel surfaces are provided, at which the flashover between the two surface areas 3 and 2 take place can. To the alternate lateral adaptation of the gradients of the two to each other facing surfaces of the electrodes 16 and 17 has the inner rod-shaped electrode 17 thickened areas between the rings.

Fig. 8 zeigt eine koaxiale Ausführungsfqrm derFunkenstrecke, bei welcher die rohrförmig ausgebildete äußere Elektrode 17 von der den Halbleiterkörper 1 tragenden Elektrode 16 als durchgehende Achse durchsetzt wird. Die Elektrode 16 trägt den Halbleiterkörper 1 als aufgeschobenen Ring zwischen Abstandsringen 20 aus Metall, die zwischen vom metallischen Teil 18 der Elektrode 16 dutchsetzten und gegen die Stirnflächen der rohrförmigen Elektrode 17 anliegenden Keramikscheiben 14 eingespannt sind. Fig. 8 shows a coaxial embodiment of the spark gap at which the tubular outer electrode 17 from which the semiconductor body 1 supporting electrode 16 is penetrated as a continuous axis. The electrode 16 carries the semiconductor body 1 as a pushed-on ring between spacer rings 20 made of metal, which between the metal part 18 of the electrode 16 dutchsetzt and ceramic disks resting against the end faces of the tubular electrode 17 14 are clamped.

Der ringförmige Halbleiterkörper 1 weist wiederum an seinen beiden Außenkanten Fasen 6 auf, an dellen der Überschlag zwischen den beiden Oberflächenbereicien 3 und 2 stattfinden kann. The ring-shaped semiconductor body 1 in turn has both of its Outer edges bevels 6 on, dents the overlap between the two surface areas 3 and 2 can take place.

Die Ausführungsform der Fig. 9 ähnelt derjenigen der Fig. 8, jedoch ist hier der Halbleiterkörper 1 in Form von drei nebeneinander angeordneten koaxialen Ringen ausgebildet, die auch untereinander durch metallische Abstandsringe 20 voneinander getrennt sind. Bei dieser Ausführungsform ergeben sich sechs Fasenflächen, an denen der Überschlag zwischen den Oberflächenbereichen 2 und 3 stattfinden kann. The embodiment of FIG. 9 is similar to that of FIG. 8, however Here the semiconductor body 1 is in the form of three coaxial ones arranged next to one another Rings formed, which are also interconnected by metallic spacer rings 20 from each other are separated. In this embodiment, there are six chamfer surfaces on which the flashover between the surface areas 2 and 3 can take place.

Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform mit topfförmiger äußerer Elektrode und stabförmiger innerer Elektrode ähnlich Fig. 6. Bei der Ausführungsform der Fig. 10 befindet sich jedoch der Halbleiterkörper 1 in einer Ausführung ähnlich derjenigen aus Fig. 8 auf der inneren Elektrode. Ebenso können auf der stabförmigen inneren Elektrode auch durch Abstandsringe 20 voneinander getrennte mehrere Ringe vorgesehen sein. 10 shows an embodiment with a cup-shaped outer electrode and rod-shaped inner electrode similar to FIG. 6. In the embodiment of FIG. 10, however, the semiconductor body 1 is in an embodiment similar to that from Fig. 8 on the inner electrode. Likewise, on the rod-shaped inner Electrode also provided several rings separated from one another by spacer rings 20 be.

Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform der Funkenstrecke mit becherförmiger äußerer Elektrodelund koaxial dazu angeordneter stabförmiger innerer Elektrode ähnlich Fig. 6. Fig. 11 shows a further embodiment of the spark gap cup-shaped outer electrode and rod-shaped inner electrode arranged coaxially with it Electrode similar to Fig. 6.

Der Halbleiterkörper 1 ist hier durch zwei diametral gegenüberliegend in die äußere Umfangs fläche der stabförmigen inneren Elektrode 16 eingelassene achsenparallel angeordnete Stäbe gebildet, die auf ihren der äußeren becherförmigen Elektrode 17 zugekehrte Flächen den gut leitenden Oberflächenbereich 3 aufweisen und über den Oberflächenbereich 2, der auf der entgegengesetzten Oberfläche der Stäbe und auf einem Teil der seitlichen Oberflächen derselben vorgesehen ist, zum metallischen Teil 18 der Elektrode 16 kontaktieren.The semiconductor body 1 is diametrically opposed here by two in the outer circumferential surface of the rod-shaped inner electrode 16 let axially arranged rods formed, which on their the outer cup-shaped Electrode 17 facing surfaces have the highly conductive surface area 3 and over the surface area 2, which is on the opposite surface of the Rods and provided on part of the side surfaces of the same, for metallic part 18 of the electrode 16 contact.

Fig. 12 zeigt im Querschnitt eine derjenigen der Fig. Fig. 12 shows in cross section one of those of Fig.

11 vergleichbare Ausführungsform, bei der anstatt nur zwei Stäben acht Stäbe als Halbleiterkörper 1 über den Außenumfang der stabförmigen inneren Elektrode 16 gleichmäßig verteilt vorgesehen sind.11 comparable embodiment in which instead of only two rods eight rods as semiconductor body 1 over the outer circumference of the rod-shaped inner Electrode 16 are provided evenly distributed.

Fig. 13 zeigt wiederum eine Ausführungsform der Funken strecke mit becherförmiger äußerer Elektrode und stabiörmi ger innerer Elektrode ähnlich Fig. 6, wobei hier der Halbleiterkörper 1 in Form von vier achsenparallel angeordneten Stäben, die in die innere Umfangs fläche der becherförmigen äußeren Elektrode 16 gleichmäßig verteilt eingelassen sind, vorgesehen ist. Anstelle der Anzahl vier kommt auch eine andere Anzahl in Betracht; ebenso kann sich die Anordnung in Achsenrichtung nebeneinander mehrmals wiederholen. Fig. 13 again shows an embodiment of the spark route with cup-shaped outer electrode and stabiörmi ger inner electrode similar to Fig. 6, the semiconductor body 1 here in the form of four arranged axially parallel Rods that are inserted into the inner circumferential surface of the cup-shaped outer electrode 16 are embedded evenly distributed, is provided. Instead of the number four a different number is also possible; the arrangement can also be in the axial direction repeat next to each other several times.

Fig. 14 eigt ebenfalls eine Ausführungsform mit becherförmiger äußerer Elektrode und koaxial dazu angeordneter stabförmiger innerer Elektrode, wobei hier der Halbleiterkörper 1 eine beispielsweise durch Aufs intern von Halbleiterwerkstoff auf die stabförmige innere Elektrode 16 aufgebracht poröse Beschichtung ist, welche an ihrer Oberfläche zur Ausbildung des gut leitenden Oberflächenbe reichs 3 dotiert ist. Durch die Porosität der Beschichtung ergeben sich der Fase 6 entsprechende innere schlecht leitende Oberflächenbereiche, längs derer ein Überschlag vom Oberflächenbereich 3 direkt zum metallischen Teil 18 der Elektrode 16 stattfinden kann. Die geometrischen Einzelheiten hierzu ergeben sich aus der vergrößerten kreisförmigen Ausschnittsdarstellung der Fig. 14. Fig. 14 also shows an embodiment with a cup-shaped outer Electrode and rod-shaped inner electrode arranged coaxially therewith, here the semiconductor body 1, for example, by applying semiconductor material internally is applied to the rod-shaped inner electrode 16 porous coating, which 3 doped rich on their surface to form the highly conductive surface area is. The bevel 6 results from the porosity of the coating inner poorly conductive surface areas, along which a flashover from the surface area 3 directly to the metallic part 18 of the Electrode 16 take place can. The geometric details for this result from the enlarged circular Excerpt from FIG. 14.

Fig. 15 zeigt eine derjenigen der Fig. 14 entsprechende kreisförmige Ausschnittsdarstellung für den Fall einer den Halbleiterkörper 1 bildenden nicht-porösen Beschichtung. FIG. 15 shows a circular shape corresponding to that of FIG Detail illustration for the case of a non-porous one forming the semiconductor body 1 Coating.

In diesem Fall sind die schlecht leitenden Übergänge von dem Oberflächenbereich 3 zum metallischen teil 18 der Elektrode 16 durch mechanische Bearbeitung der Beschichtung, beispielsweise durch Vorsehen von Schlitzen oder Bohrungen, erreicht.In this case the poorly conductive junctions are from the surface area 3 to the metallic part 18 of the electrode 16 by machining the coating, for example, by providing slots or bores.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen bestand der Körper 1 aus einer halbleitenden Keramik. In anderer Ausgestaltung kann er jedoch aus einem inhomogenen jedoch, beispielsweise durch heißisostatisches Pressen, dicht gepackten Stoff bestehen, der Körner/Inseln mit hoher und niedriger Dielektrizitätskonstante aufweist, so daß bei Anlegen einer Spannung sich solche Feldverzerrungen einstellen, daß Überschläge zwischen beispielsweise durch Sputtern darauf aufgebrachten gut leitenden Oberflächenbereichen 3 und 2 vor allem längs der Korngrenzen begünstigt werden. Durch scharfkantige Korngrenzen kann diese Überschlagsneigung noch verstärkt werden. In the embodiments described, the body 1 consisted of a semiconducting ceramic. In another embodiment, however, it can consist of an inhomogeneous however, there are densely packed materials, for example by hot isostatic pressing, which has grains / islands of high and low dielectric constant, see above that when a voltage is applied, such field distortions occur that flashovers between highly conductive surface areas applied thereon, for example by sputtering 3 and 2 are favored especially along the grain boundaries. Through sharp-edged grain boundaries this tendency to rollover can be increased.

Fig. 16 zeigt eine Zündkerze in Normgeometrie mit einer integrierten Vorfunkenstrecke ähnlich Fig. 1. Diese Vorfunkenstrecke ist hier im Isolatorkörper 30 der Zündkerze ausgebildet, wobei der Zündstift 31 mit der einen Elektrode 17 einstückig verbunden ist, während die andere den Keramikkörper 1 aufweisende Elektrode 16 einstückig mit der Mittelelektrode 32 verbunden ist, die zusammen mit dem Zündkerzenkörper 33 die Zündfunkenstrecke ausbildet. 16 shows a spark plug in standard geometry with an integrated one Pre-spark gap similar to Fig. 1. This pre-spark gap is here in the insulator body 30 of the spark plug, the ignition pin 31 having one electrode 17 is integrally connected, while the other electrode having the ceramic body 1 16 is integrally connected to the center electrode 32, which together with the spark plug body 33 forms the ignition spark gap.

Ebenso läßt sich eine derartige Vor funkenstrecke bei einer Vorkammerzündkerze vorsehen. Likewise, such a spark gap can be used in a prechamber spark plug provide.

Claims

Spark gap Patent claims 1. Spark gap with two in one gas-filled Chamber (11) arranged, separated by a gas gap electrodes (16, 17), which have metallic parts (18, 12) with metal surfaces (15, 7) delimiting the gas gap, in that at least one (16) of the two electrodes (16, 17) a body (1) with a poorly conductive volwaribereich (4) and a first surface area (3), which is a good conductor and which is defined by the volume area separated from the metallic part (18) of the electrode (16) comprising the body and the other electrode (17) is facing so that the sparkover in his The initial phase takes place on this surface area (3).

2. Spark gap according to claim 1, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the body (1) over one of the first surface area (3) through the Volume area (4) separate second surface area (2) to the metallic part (18) contacted the electrode (16) having it.

3. spark gap according to claim 1 or 2, characterized g e k e n n z e i c h n e t that the body (1) consists of a semiconducting ceramic, in which the highly conductive surface area (2, 3) by appropriate doping are won.

4. spark gap according to claim 1 or 2, characterized g e k e n n z e i c h n e t that the body (1) as a volume area (4) is a tightly packed inhomogeneous one Having material with areas of high and low dielectric constant to which the highly conductive surface areas (2, 3) are applied.

5. spark gap according to one of claims 1 to 4, characterized g e k It is noted that the electrodes (16, 17) are arranged opposite one another are and that the body (1) than in the metallic part (18) of the one having it Electrode (16) embedded ring is provided, which with the first surface area (3) protrudes over the metallic part (18) to the other electrode (17).

6. spark gap according to claim 5, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the ring is located on the outer edge of the electrode (16) having it, wherein derVolumenbereid (4) forms part of the outer edge and the two Surface areas (2, 3) furthermore by a tapered cone that points towards the ring axis and extends into the volwambereish (4) Chamfer (6) are separated.

7. spark gap according to claim 5, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the ring in the metallic part (18) of the electrode having it (16) is let in and that the two surface areas (2, 3) by a after conical one pointing outward and one pointing inward into the volumetric area (4) Chamfer (6) provided on the two ring edges facing the other electrode (17) are separated from each other.

8. spark gap according to claim 7, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the body (1) is also supported by a disc located within the ring is formed, the first surface area (3) in the same plane as the first surface area (3) of the ring lies, and that the two surface areas (2, 3) of the disc by an outward-facing in the volume area (4) reaching conical bevel (6) are separated.

9. spark gap according to one of claims 1 to 4, characterized g e k It is noted that the electrodes are arranged opposite one another are and that the body (1) than in the metallic part (18) of the one having it Electrode (16) embedded disc is provided, which with the first surface area (3) protrudes over the metallic part (18) to the other electrode (17), and that the two surface areas (2, 3) by one formed on the edge of the pane conical bevel (6) pointing outwards and extending into the volume region (4) are separated.

10. Spark gap according to one of claims 5 to 9, characterized g e k Note that with regard to the course of the two opposing surfaces the two electrodes (16, 17) in the sense of a are adapted to each other essentially constant distance.

11. Spark gap according to one of claims 1 to 4, characterized g e k It is noted that the two electrodes (16, 17) as inner and outer Electrode are arranged coaxially and the outer electrode is the inner electrode surrounds substantially cylindrical.

12. Spark gap according to claim 11, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the body (1) than on the inside of the cylindrical outer electrode (16) arranged ring is provided, the first surface area (3) over the metallic part (18) of the outer electrode towards the inner electrode (17) stands out.

13. Spark gap according to claim 11, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the body (1) as several on the inside of the cylindrical outer Electrode (16) rings arranged side by side are provided, the first surface area of which (3) over the metallic part (18) of the outer electrode in the same way as one another Dimensions to the inner electrode (17) protrudes.

14. Spark gap according to claim 12 or 13, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the two surface areas (2, 3) of the ring or rings through conical chamfers (6) provided on the inner edges of the ring or rings from one another are separated.

15. Spark gap according to claim 14, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the other electrode (17) with its surface of the surface of the the body (1) having electrode (16) in the sense of a uniform Distance is matched between the two electrodes.

16. Spark gap according to claim 11, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that a plurality of axially arranged rods are provided as the body (1) are embedded in this distributed over the inner circumference of the outer electrode (16) are and their first surface area (3) to the same extent to each other inner electrode (17) protrudes.

17. Spark gap according to claim 11, characterized in that it is e k e n n z e i c h n e t that the body (1) than on the outside of the cylindrical inner electrode (16) arranged ring is provided, the first surface area (3) over the metallic part (18) of the inner electrode towards the outer electrode (17) stands out.

18. Spark gap according to claim 11, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the body (1) as several on the outside of the cylindrical inner Electrode (16) rings arranged side by side are provided, the first surface area of which (3) over the metallic part (18) of the inner electrode in the same way as one another Dimensions to the outer electrode (17) protrudes.

19. Spark gap according to claim 17 or 18, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the two surface areas (2, 3) of the ring or rings through conical bevels (6) provided on the outer edges of the ring or rings from one another are separated.

20. Spark gap according to claim 19, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t t that the other electrode (17) with its surface the surface of the the body (1) having electrode (16) in the sense of a uniform Distance is matched between the two electrodes.

21. Spark gap according to claim 11, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that a plurality of axially arranged rods are provided as the body (1) are embedded in this distributed over the outer circumference of the inner electrode (16) are and their first surface area (3) to the same extent to each other outer electrode (17) protrudes.

22. Spark gap according to claim li --- thereby g e -k e n n z e i c h n e t that the body (1) on the electrode (16) having it as a porous Semiconductor material is sintered on, the semiconductor material on top of the other Electrode (17) facing surface for generating the first surface area (3) is doped with good conductivity.

23. Spark gap according to claim 1, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the body (1) on the electrode (16) having it as a dense semiconductor material is sintered on, the semiconductor material on the other electrode (17) facing surface for generating the first surface area (3) conducts well is doped and from the doped surface to the metallic part (18) of the electrode (16) reaching slots or holes are provided.

24. Spark gap according to claim 22 or 23, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the two electrodes (16, 17) as the inner and outer electrode are arranged coaxially, the outer electrode the inner electrode substantially surrounds cylindrical and the body (1) as a cylindrical jacket on the inner electrode is sintered on.