DE4240646A1

DE4240646A1 - Zündkerze für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE4240646A1
Application number: DE4240646A
Authority: DE
Inventors: Irene Jennrich; Lothar Dr Weber; Andreas Dr Niegel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-12-03
Filing date: 1992-12-03
Publication date: 1994-06-09
Also published as: KR100276034B1; CN1037046C; ES2091116T3; JPH08503804A; BR9307588A; US5550424A; DE59303457D1; CN1087758A; KR950704840A; EP0672312B1; EP0672312A1; WO1994013046A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zündkerze für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Zündkerze be kannt (Patentschrift DE 31 29 025 C2), bei der der brennraumseitige Längsabschnitt (Fuß) des Isolierkörpers mit einem Überzug versehen ist, der elektrisch leitfähige Ablagerungen verhindern soll und aus einer Paraffinlösung mit mindestens 0,1% Silikon-Öl besteht; gemäß dieser Patentschrift kann auch die dem Isolierkörper-Fuß zugewendete Innenseite des Zündkerzen-Metallgehäuses mit einem solchen Überzug beschichtet sein. Zur Herstellung dieses Überzugs müssen das Paraf fin und das Silikon in einem Lösungsmittel wie Trichloräthylen, Chlorbenzol, Toluol o. a. gelöst werden, deren Anwendung unter phy siologischen Gesichtspunkten und aus Gründen des Umweltschutzes un erwünscht sind.

Dieser Überzug auf dem Isolierkörper-Fuß soll elektrisch leitfähige Ablagerungen vermeiden, die sich im Betrieb von Brennkraftmaschinen bei Temperaturen des Isolierkörper-Fußes unter 500°C bilden. Bei diesen Ablagerungen handelt es sich um Kohlenstoff, Wasser und anderen elektrisch leitfähigen, aus dem Kraftstoff entstandenen Stoffen. Infolge dieser Ablagerungen kann aus der Zündanlage stam mende Energie bereits vor dem eigentlichen Zündzeitpunkt der Brenn kraftmaschine in Form von Kriechströmen unerwünschterweise abfließen und zu Kaltstartproblemen und Zündaussetzern in der Brennkraftma schine führen; diese Ablagerungen mit ihren vorstehend beschriebenen Folgen wirken sich besonders störend beim Einbau von Zündkerzen in Neufahrzeuge aus, die sich während ihrer Einlaufphase von einigen 100 km häufig nur mit niedrigen Geschwindigkeiten und/oder niedriger Last bewegen und demzufolge die Temperatur des Isolierkörper-Fußes der Zündkerzen nicht über die sogenannte Freibrenntemperatur von 500°C bringen.

Vorgeschlagen wurde für derartige Überzüge auch bereits Silikon-Öl, doch erwies sich dieses als nicht hinreichend wirksam, es führte nämlich infolge des Eindringens von Kohlenstoff und/oder Wasser in die Silikon-Öl-Schicht zu unerwünschter elektrischer Leitfähigkeit des Isolierkörper-Fußes.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zündkerze mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der als Schutz vor Verschmutzung des Isolierkörper-Fußes verwendete Stoff nicht nur hinreichend wirksam, sondern dabei lösungsmittelfrei, also physiolo gisch unbedenklich und umweltfreundlich ist; für das Aufbringen der artiger Überzuge sind deshalb keine teuren Absaugungen erforderlich. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß der erfindungsgemäße Überzug griffest ist und auch bei längerer Lagerung derartiger Zündkerzen seinen Schutz vor Verschmutzung nicht verliert.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Zündkerze möglich. Besonders vorteilhaft ist es, wenn auch die dem Isolierkörper-Fuß zugewendete Innenseite des Metallge häuses mit einem solchen Überzug bedeckt wird, weil infolge dieser Maßnahme der unerwünschte Abfluß von Energie noch mehr verhindert und außerdem auch das Aufbringen des Überzugs zumeist vereinfacht wird.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert; die Figur zeigt eine Zündkerze in Längsansicht mit einem Schnitt durch ihren brennraumseitigen Endabschnitt in vergrößerter Darstellung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die in der Figur der Zeichnung dargestellte (Hochspannungs-)Zünd kerze 10 besitzt ein im wesentlichen rohrförmiges Metallgehäuse 11, das an seiner Außenseite ein Einschraubgewinde 12 und ein Schlüssel sechskant 13 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 14 welche hakenförmig ausgebildet ist. Auf die Darstellung eines an schlußseits vom Einschraubgewinde 12 angeordneten Dichtringes bzw. einer Dichtfläche wurde verzichtet. Das Metallgehäuse 11 umfaßt in seiner Axialbohrung 15 in bekannter Weise einen keramischen, rota tionssymmetrischen Isolierkörper 16, der zumeist im wesentlichen aus gesintertem Aluminiumoxyd besteht, anschlußseits einen aus dem Metallgehäuse 11 herausragenden, sogenannten Kopf 16/1 besitzt, wel chem sich innerhalb des Metallgehäuses 11 ein (nicht dargestellter) Bund und dann noch ein im wesentlichen noch vom Metallgehäuse 11 um faßter Isolierkörper-Fuß 16/2 anschließen. Dieser Isolierkörper 16 wird im genannten Bereich von dem Metallgehäuse 11 fest und abdich tend gehalten, u. a. mittels eines Dichtringes 17, der zwischen dem anschlußseitigen, kegelstumpfförmig verlaufenden Ende des Isolierkör per-Fußes 16/2 und einer in der Axialbohrung 15 des Metallgehäuses 11 befindlichen ringförmigen Schulter (ohne Bezugszeichen) angeord net ist.

Der Isolierkörper 16 besitzt in bekannter Weise eine Längsbohrung 18, aus der anschlußseits ein im vorliegenden Beispiel als Gewinde abschnitt ausgebildetes Anschlußelement 19 herausragt; dieses An schlußelement 19 dient zur Verbindung der Zündkerze 10 mit einer nicht dargestellten, bekannten Zündanlage. In der Längsbohrung 18 des Isolierkörpers 17 ist außerdem eine im wesentlichen zylinderför mige Mittelelektrode 20 abgedichtet festgelegt, die mit dem An schlußelement 19 in elektrischer Verbindung steht und aus einem ab brandfesten Material, z. B. aus einer Nickellegierung besteht. Die zwischen dem brennraumseitigen Endabschnitt dieser Mittelelektrode 20 und der Gegenelektrode 14 gebildete Luft-Funkenstrecke ist mit 21 bezeichnet.

Der dem (nicht dargestellten) Brennkraftmaschinen-Brennraum direkt zugängliche Bereich der Zündkerze 10 umfaßt vom Isolierkörper-Fuß 16/2 insbesondere seine Außenseite 16/2′ und die dieser Außenseite 16/2′ des Isolierkörper-Fußes 16/2 zugewendete Innenseite 15/1 der Metallgehäuse-Axialbohrung 15; dieser Bereich wird anschlußseits durch den Dichtring 17 zwischen Isolierkörper 16 und Metallgehäuse 11 begrenzt.

Beschränkt dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugänglich ist aber auch noch der zwischen der Mittelelektrode 20 und der Isolierkörper-Längsbohrung 18 gebildete enge Ringspalt (ohne Bezugszeichen), der anschlußseits von einer nicht dargestellten Dichtmasse, bevor zugt von einem elektrisch leitfähigem Glas, verschlossen ist. Zumindest die bis zum Dichtring 17 reichende Außenseite 16/2′ des Isolierkörper-Fußes 16/2, in bevorzugter Weise jedoch auch die be schriebene Innenseite 15/1 des Metallgehäuses 11 sind mit einem Überzug 22 beschichtet, der elektrisch leitfähige Ablagerungen ver meidet, die sich im Betrieb von Brennkraftmaschinen bei Temperaturen des Isolierkörper-Fußes 16/2 unter 500°C bilden; bei diesen Abla gerungen kann es sich um Kohlenstoff, Wasser und anderen elektrisch leitfähigen, aus dem Kraftstoff entstandenen Stoffen handeln. Infol ge solcher Ablagerungen würde aus der Zündanlage stammende Energie bereits vor dem eigentlichen Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine in Form von Kriechströmen unerwünschterweise von der Mittelelektrode 20 über diese Ablagerungen auf der Außenseite 16/2′ des Isolierkörper-Fußes 16/2 zum zumeist elektrisch an Masse liegendem Metallge häuse 11 abfließen. Diese Ablagerungen mit ihren vorstehend be schriebenen Folgen wirken sich besonders störend beim Einbau von Zündkerzen in Neufahrzeuge aus, die sich während ihrer Einlaufphase von einigen 100 km häufig nur mit niedrigen Geschwindigkeiten und/oder niedriger Last bewegen und demzufolge die Temperatur des Isolierkörper-Fußes 16/2 der Zündkerzen nicht über die sogenannte Freibrenntemperatur von 500°C bringen. Die elektrisch leitfähigen Ablagerungen machen sich dabei aufgrund ihrer unerwünschten Wir kungen besonders beim Kaltstart derartiger Brennkraftmaschinen be merkbar.

Der erfindungsgemäße Überzug 22 besteht aus lösungsmittelfreiem Silikon-Kautschuk bzw. lösungsmittelfreiem Silikon-Harz. Der lö sungsmittelfreie Silikon-Kautschuk kann dabei auch mit einem Anteil an Füllstoff (z. B. hochdisperse Kieselsäure) versehen sein. Zwecks guter Verarbeitbarkeit kann der aus Silikon-Kautschuk bestehende Überzug 22 mit Silikon-Öl vermischt werden, wobei der Anteil des Silikon-Öls bis zu 99,9%, bevorzugt jedoch zwischen 75 und 85%, betragen kann. Bei dem Silikon kann es sich um Typen handeln, die durch Feuchtigkeit vernetzen oder infolge des Einflusses von Licht bzw. Wärme aushärten. Das Silikon kann auch als Lack hierbei Anwen dung finden, jedoch sollte dieser Lack nicht mit Substanzen versetzt sein, die bei einer Thermolyse Kohlenstoff abscheiden.

Der Überzug 22 wird bevorzugt über Düsen in den brennraumseitigen, dem Brennkraftmaschinen-Brennraum zugänglichen Bereich (16/2′ und 15/1) eingebracht, wobei auch in den zwischen Mittelelektrode 20 und Isolierkörper-Längsbohrung 18 befindlichen Ringspalt dieses Material mit eindringen kann; da der für den Überzug 22 verwendete Stoff phy siologisch unbedenklich und umweltfreundlich ist, sind bei der Aus übung dieses Verfahrens keine teuren Absauganlagen erforderlich. Das Aufbringen derartiger Überzüge 22 auf den brennraumseitigen Ab schnitt 16/2 des Isolierkörpers 16, d. h. sowohl auf seiner Außen seite 16/2′ als auch auf den entsprechenden Bereich der Isolierkörper-Längsbohrung 18, kann an geeigneter Stelle anläßlich des Mon tageprozesses derartiger Zündkerzen 10 auch durch Tauchverfahren, Bestreichverfahren, Druckverfahren und natürlich auch durch Sprühen erfolgen.

Der erfindungsgemäße Überzug 22 kann auch bei Zündkerzen Verwendung finden, bei denen die Gegenelektrode 14 in anderer bekannter Weise angeordnet ist und wobei die Funkenstrecke 21 keine reine Luft funkenstrecke sondern auch eine kombinierte Luft-Gleit-Funkenstrecke oder sogar eine reine Gleitfunkenstrecke ist.

Claims

1. Zündkerze (10) für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Brenn kraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, mit einem rohrförmigen Metall gehäuse (11), das auf seiner Außenseite Mittel (12, 13) zur Befe stigung der Zündkerze (10) in einer Brennkraftmaschine aufweist und in seiner Axialbohrung (15) zumindest einen Längsabschnitt eines rohrartigen keramischen Isolierkörpers (16) abdichtend umfaßt, in dessen Längsbohrung (18) brennraumseits eine Mittelelektrode (20) abgedichtet umfaßt ist, die anschlußseits mit einem in dieser Iso lierkörper-Längsbohrung (18) festgelegtem Anschlußelement (19) elek trisch verbunden ist und mit ihrem brennraumseitigen Bereich unter Bildung einer Funkenstrecke (21) einer Gegenelektrode (14) gegen übersteht, wobei der dem Brennkraftmaschinen-Brennraum ausgesetzte Isolierkörper-Fuß (16/2) mit einem Silikon enthaltendem Überzug (22) zum Schutz vor Verschmutzung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (22) lösungsmittelfreien Silikon-Kautschuk bzw. lö sungsmittelfreies Silikon-Harz enthält.

2. Zündkerze (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Silikon-Kautschuk bestehende Überzug (22) einen Anteil an Füll stoff (z. B. hochdisperse Kieselsäure) enthält.

3. Zündkerze (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Silikon-Kautschuk enthaltende Überzug (22) zwecks guter Verarbeitbarkeit Silikon-Öl enthält.

4. Zündkerze (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (22) bis zu 99,9% Silikon-Öl, bevorzugt jedoch 75 bis 85%, Silikon-Öl enthält.

5. Zündkerze (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Überzug (22) auch die dem Isolierkörper-Fuß (16/2) zugewendete Innenseite (15/1) des Metallgehäuses (11) bedeckt.