DE4238973A1 - Zündkerze für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündkerze für Brennkraftmaschinen, ins­ besondere eine Zündkerze für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeu­ gen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Eine derar­ tige Zündkerze ist bereits bekannt (FR-PS 819 156), doch der dabei stirnseitig als zylindrischer Stift teilweise in das brennraumseits in einer Elektrode befindliche Loch gesteckte und darin dann durch koaxiales Zusammenpressen des das Loch umgebenden Elektrodenbereichs befestigte Zündeinsatz aus hochabbrandfestem, elektrisch leitendem Material erfüllt im Verlaufe der erwarteten Lebensdauer einer Zünd­ kerze bei modernen Brennkraftmaschinen nicht die gestellten Erwar­ tungen, er lockert sich nämlich in dem Mittelelektroden-Loch und fällt häufig auch aus dem Mittelelektroden-Loch heraus; die Folge davon sind zumindest Fehlzündungen der Brennkraftmaschine, häufig fällt jedoch der betroffene Zylinder der Brennkraftmaschine voll­ ständig aus.

Eine verbesserte Befestigung eines hochabbrandfesten Zündeinsatzes in einem stirnseitigen Mittelelektroden-Loch einer Zündkerze ist in der DE 24 21 585 C2 offenbart; die Mittelelektrode ist dabei vor dem Einsetzen des Zündeinsatzes an ihrem das Loch aufweisenden Endab­ schnitt zur Stirnseite hin konisch erweitert und nach dem Einsetzen des Zündeinsatzes in das Loch wird der konisch erweiterte Bereich der Mittelelektrode radial derart gestaucht, so daß der Durchmesser des gestauchten Bereiches dem Schaftdurchrnesser der Mittelelektrode entspricht; aber auch dieses Verfahren bewirkt keine befriedigende Festlegung des Zündeinsatzes in einer Zündkerzen-Mittelelektrode.

In der DE 36 05 300 A1 ist eine Zündkerze beschrieben, bei der ein zylindrischer Zündeinsatz aus hochabbrandfestem Material in ein brennraumseitiges Loch der Mittelelektrode gesteckt ist, aber der diesbezügliche Endabschnitt der Mittelelektrode dann nur auf eine derartige Länge radial gestaucht ist, die etwas kleiner ist als die Tiefe des Loches; infolge dieses Verfahrens erhalt der Zündeinsatz einen dünneren Schaft und einen hinten im Mittelelektroden-Loch be­ findlichen Kopf.

Zündkerzen, deren in mindestens eine ihrer Elektroden eingesetzter, hochabbrandfester Zündeinsatz bereits beim Einstecken in das ent­ sprechende Elektroden-Loch ein hinten in diesem Elektroden-Loch zu liegen kommenden Kopf hat, sind auch bereits bekannt (DE-PS 22 24 270, JB-PS 56-45 264); zur Befestigung solcher Zündeinsätze in einer Elektrode ist aber die Anwendung eines Lichtbogens oder eines Laser­ strahls bzw. einer Stauchpresse mit Widerstandserwärmungseinrichtung zum Erhitzen des das Mittelelektroden-Loch umfassenden Mittelelek­ troden-Endabschnitts erforderlich.

Der Erfindung liegt dem gegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Zünd­ kerze mit in mindestens einer ihrer Elektroden in ein brennraumseits befindliches Loch eingebrachtem, hochabbrandfestem Zündeinsatz zu entwickeln, bei der hierfür keine Wärmequellen erforderlich sind, wobei außerdem der Zündeinsatz ach bei den heutigen modernen Brenn­ kraftmaschinen auf Dauer sicher und fest in der Elektrode gehalten ist und das Festlegen des Zündeinsatzes in der Elektrode auf kosten­ günstige, für eine Großserienfertigung geeignete Weise vorgenommen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des An­ spruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Durch die in den Unteran­ sprüchen aufgeführten Maßnahmen sind Weiterbildungen und Verbesse­ rungen der im Anspruch 1 beanspruchten Zündkerze möglich. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der in das brennraumseitige Loch eintau­ chende Abschnitt des Zündeinsatzes Erhöhungen aufweist, deren Durch­ messer dem Durchmesser des unverformten Abschnitts des Zündeinsatzes entsprechen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine in vergrößerter Darstellung gezeigte erfindungs­ gemäße Zündkerze mit einem längsverlaufenden Teilschnitt in ihrem brennraumseitigen Endabschnitt, Fig. 2 den noch weiter vergrößert dargestellten freien Endabschnitt einer Mittelelektrode mit einge­ setztem Zündeinsatz in einer ersten Ausführungsform im Längsschnitt, Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines im Längsschnitt und ver­ größert dargestellten Zündeinsatzes, der in das brennraumseitige Loch einer Elektrode eingesteckt und noch unbefestigt ist, und Fig. 4 noch eine andere Ausführungsform eines Zündeinsatzes, der in einer ebenfalls vergrößert und im Längsschnitt dargestellten Elektrode festgelegt ist.

Die in der Fig. 1 der Zeichnung dargestellte (Rochspannungs-) Zünd­ kerze 10 besitzt ein im wesentlichen rohrförmiges Metallgehäuse 11, das an seiner Außenseite ein Einschraubgewinde 12, ein Schlüssel­ sechskant 13 und einen Dichtring 14 als Mittel für den Einbau der Zündkerze 10. in eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine aufweist, insbesondere in eine Brennkraftmaschine von Kraftfahrzeugen; dieses Metallgehäuse 11 hat im Bereich seines brennraumseitigen Endes eine Gegenelektrode 15, welche als gebogener Draht ausgebildet ist. Das Metallgehäuse 11 umfaßt in seiner Durchgangsbohrung 16 in bekannter Weise einen rotationssymmetrischen Elektroisolierkörper 17, der zu­ meist im wesentlichen aus gesintertem Aluminiumoxyd besteht, an­ schlußseits einen aus dem Metallgehäuse 11 herausragenden sogenann­ ten Kopf 17/1 besitzt, welchem sich innerhalb des Metallgehäuses 11 ein (nicht dargestellter) Bund und dann noch ein im wesentlichen noch vom Metallgehäuse 11 umfaßter Elektroisolierkörper-Fuß 17/2 an­ schließen. Dieser Elektroisolierkörper 17 wird im genannten Bereich von dem Metallgehäuse 11 fest und abdichtend gehalten.

Dieser Elektroisolierkörper 17 besitzt in bekannter Weise eine Längsbohrung 18, aus der anschlußseits ein im vorliegendem Beispiel als Gewindeabschnitt ausgebildetes Anschlußelement 19 herausragt; dieses Anschlußelement 19 dient zur Verbindung der Zündkerze 10 mit einer nicht dargestellten, bekannten Zündanlage. In der Längsbohrung 18 des Elektroisolierkörpers 17 ist außerdem eine im wesentlichen zylinderförmige Mittelelektrode 20 abgedichtet festgelegt, die mit dem Anschlußelement 19 in elektrischer Verbindung steht und aus einem abbrandfesten Material, z. B. aus einer Nickellegierung be­ steht. Sowohl diese Mittelelektrode 20 als auch die Gegenelektrode 15 sind jeweils stirnseits mit einem Zündeinsatz 20/1, 15/1 verse­ hen, die aus hochabbrandfestem Material (Edelmetall, Edelmetalle­ gierung, insbesondere Platin bzw. Platinlegierung) bestehen und mit eine Luftfunkenstrecke 21 bildendem Abstand einander gegenüberste­ hen. Je nach Ausführungsform der Brennkraftmaschine, in der eine solche Zündkerze 10 Verwendung finden soll, genügt es beispielswei­ se, daß nur die Gegenelektrode 15, welche oft die sogenannte Masse­ elektrode darstellt, mit einem Zündeinsatz 15/1 versehen ist, zu­ meist genügt es aber auch, daß allein die Mittelelektrode 20 einen solchen Zündeinsatz 20/1 trägt. In der Fig. 2 ist der brennraumsei­ tige Endabschnitt der Mittelelektrode 20 im Längsschnitt gezeigt und es ist daraus zu ersehen, daß aus ihrer Stirnseite 22 ein hochab­ brandfester Zündeinsatz 20/1 herausragt; dieser aus hochabbrandfe­ stem Material bestehende Zündeinsatz 20/1 ist stiftförmig, wobei sein aus der Mittelelektrode 20 herausragender Bereich 20/1′′ zylin­ drisch ist und sein vom Material der Mittelelektrode 20 umgebener Bereich mit Ringnuten 20/1′ versehen ist. Dieser mit Ringnuten 20/1′ versehene Bereich ist mit dem ihn umgebenden Endabschnitt S der Mittelelektrode 20 durch radiales Verformen des genannten Endab­ schnitts S der Mittelelektrode 20 kraft- und formschlüssig verbun­ den. Ein solches radiales Verformen des brennraumseitigen Endab­ schnitts S der Mittelelektrode 20 kann auf sogenannten Rundhämmer­ maschinen erfolgen und stellt einen Stauchvorgang dar; die Ringnuten 20/1′ haben bekannterweise Erhöhungen 24 und Vertiefungen 25; der Außendurchmesser der Erhöhungen 24 entspricht vorzugsweise dem Durchmesser des aus der Mittelelektrode 20 herausragenden Abschnitts 20/1′′ des Zündeinsatzes 20/1. Ein solcher Zündeinsatz 20/1 benötigt für einen sicheren Sitz in der Mittelelektrode 20 mindestens zwei Ringnuten 20/1′, wird aber bevorzugt mit 3-5 Ringnuten 20/1′ ver­ sehen. Als besonders zweckmäßig hat es sich gezeigt, wenn diese Ringnuten 20/1′ ein sogenanntes Sägezahnprofil (nicht dargestellt) haben, dessen zur gedachten Längsachse des Zündeinsatzes 20/1 am steilsten verlaufenden Flanken in Richtung zur Stirnseite 22 der Mittelelektrode 20 weisen.

Der Durchmesser des aus der Mittelelektrode 20 herausragenden Ab­ schnitts des Zündeinsatzes 20/1 hat einen Durchmesser zwischen 0,7 und 1,3 mm und die Vertiefungen 25 sind etwa 0,15 mm tief. Die Länge des aus der Mittelelektrode 20 herausragenden Bereiches des Zündein­ satzes 20/1 beträgt in vorliegendem Beispiel ca. 2,5 mm, kann jedoch auch etwas länger oder etwas kürzer sein, der Zündeinsatz 20/1 kann sogar bündig mit der Stirnseite 22 der Mittelelektrode 20 abschlie­ ßen.

Die Fig. 3 entspricht im wesentlichen der Fig. 2, jedoch in dem Stadium, wo der brennraumseitige Endabschnitt S der Mittelelektrode 20 noch nicht radial gestaucht worden ist. Das in die Stirnseite 22 eingeformte Loch 23 hat einen Durchmesser, der dem Durchmesser der Erhöhungen 24 entspricht oder geringfügig größer ist. In dieser Dar­ stellung ist der Zündeinsatz 20/1 an seinem in das Loch 23 der Mit­ telelektrode 20 ragenden Abschnitt mit einem Gewinde 20/1′ versehen; der aus der Mittelelektrode 20 herausragende Abschnitt 20/1′′ ist unverändert.

Das in den Fig. 2 und 3 auf eine Mittelelektrode 20 bezogene Bei­ spiel kann ebenfalls für die Gegenelektrode 15 Anwendung finden.

In der Fig. 4 der Zeichnung ist am Beispiel der in Fig. 1 gezeig­ ten Gegenelektrode 15 eine andere Ausführungsform zur Befestigung eines Zündeinsatzes 15/1 in einem stirnseitigen Loch 23′ auf der Stirnseite 22′ der Gegenelektrode 15 dargestellt. Der Zündeinsatz 15/1 ist bei dieser Ausführungsform an seinem in das Loch 23′ ragen­ den Abschnitt mit einer Kreuzrändelung 15/1′ versehen und durch radial in den das Loch 23′ umgebenden Abschnitt der Gegenelektrode 15 eingeformte Verstemmbereiche V festgelegt; die Verstemmbereiche V sind in Form von mehreren auf dem Umfang der Gegenelektrode 15 ange­ ordneten Vertiefungen erkennbar. Die Befestigung des Zündeinsatzes 15/1 durch Verstemmen findet bevorzugt Anwendung bei Gegenelektroden 15.

Zur Verbesserung der Zugänglichkeit des Kraftstoff-Luft-Gemisches zur Funkenstrecke 21 der Zündkerze 10 kann bedarfsweise zumindest ein Teil des aus der Gegenelektrode 15 herausragenden Abschnitts 15/1′′ des Zündeinsatzes 15/1 einen kleineren Durchmesser haben als der Außendurchmesser der Kreuzrändelung 15/1′; zur Verlängerung der Lebensdauer des Zündeinsatzes 15/1 kann es aber auch zweckmäßig sein, den Durchmesser des aus der Gegenelektrode 15 herausragenden Bereiches 15/1′′ größer zu machen als den Außendurchmesser der Kreuzrändelung 15/1′.

Die für die Gegenelektrode 15 beschriebene Ausführungsform der Befe­ stigung des Zündeinsatzes 15/1 ist auch für eine Mittelelektrode 20 geeignet und die verschiedenen Arten der Gestaltung des in das stirnseitige Loch 23, 23′ hineinragenden Abschnitte (Ringnuten, Ge­ winde, Kreuzrändelung) sind untereinander austauschbar.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Befestigung eines Zündeinsatzes 20/1, 15/1 in einer Elektrode 20, 15 einer Zündkerze 10 sind in den heutigen modernen Brennkraftmaschinen anwendbar und auf kostengünstige, für Großserienfertigungen geeignete Weise her­ stellbar.

Die beschriebenen Ausführungsformen sind auch geeignet für Zündker­ zen 10, die mit mehreren Gegenelektroden 15 ausgestattet sind.

Claims (6)

1. Zündkerze (10) für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Brenn­ kraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, mit einem rohrförmigen, an sei­ ner Außenseite mit Befestigungsmitteln (12, 13; 14) versehenen Me­ tallgehause (11), mit einem vom Metallgehäuse (11) fest und abdich­ tend umfaßten, rohrformigen Elektroisolierkörper (17), von dessen Längsbohrung (18) an einem Endabschnitt ein Anschlußmittel (19) und am anderen Endabschnitt eine mit dem Anschlußmittel (19) in elektri­ scher Verbindung stehende Mittelelektrode (20) koaxial abgedichtet umfaßt werden, zumeist auch mit mindestens einer am Metallgehäuse (11) elektrisch leitend angeordneten Gegenelektrode (15), die mit eine Funkenstrecke (21) bildendem Abstand der Mittelelektrode (20) gegenübersteht, und mit mindestens einem aus hochabbrandfestem, elektrisch gut leitendem Material bestehenden stiftförmigen Zündein­ satz (15/1, 20/1), der in einem zur Funkenstrecke (21) weisenden Loch (23, 23′) der Mittelelektrode (20) und/oder der mindestens einen Gegenelektrode (15) durch stellenweises oder umfassendes ra­ diales Verformen des das Loch (23, 23′) umgebenden Bereiches (S, V) der jeweiligen Elektrode (15, 20) festgelegt ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der stiftförmige Zündeinsatz (15/1, 20/1) auf der Oberfläche seines in das jeweilige Loch (23, 23′) einer Elektrode (15, 20) eintauchenden Abschnittes (15/1′, 20/1′) mit einer Mehrzahl von Erhöhungen (24) und/oder Vertiefungen (25) versehen ist.

2. Zündkerze (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (24) und/oder Vertiefungen (25) im Zündeinsatz (20/1) von mindestens zwei, bevorzugt aber von 3 bis 5 Ringnuten (20/1′) gebil­ det sind.

3. Zündkerze (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (24) und/oder Vertiefungen (25) im Zündeinsatz (20/1) von einem Gewinde (20/1′) gebildet sind.

4. Zündkerze (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (24) und/oder Vertiefungen (25) von einer Kreuzrändelung (15/1′) gebildet sind.

5. Zündkerze (10) nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Durchmesser der Erhöhungen (24) am verformten Ab­ schnitt und des im Umfang unverformten Abschnitts des Zündeinsatzes (20/1) gleich sind.

6. Zündkerze (10) nach einem der Ansprüche 1-4 dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Durchmesser der Erhöhungen (24) und des im Umfang unverformten Abschnitts des Zündabschnitts (15/1) ungleich sind.