DE4331269A1 - Zündkerze mit Gleitfunkenstrecke - Google Patents
Zündkerze mit GleitfunkenstreckeInfo
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- H01T13/52—Sparking plugs characterised by a discharge along a surface
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Description
Die Erfindung betrifft eine Zündkerze nach der Gattung des Hauptan
spruchs, wie sie zum Beispiel in der WO 87/07094 offenbart ist.
Zündkerzen mit einer Gleitfunkenstrecke weisen gegenüber Zündkerzen
mit ausschließlich Gasfunkenstrecken bei gleichem Elektrodenabstand
deutlich niedrigere Zündspannungen auf. Nachteilig sind jedoch hohe
Durchbruchentladungen die zu hohen Temperaturen im Bereich der Gleit
bahn der Keramik der Zündkerze führen. Die einsetzbaren Materialien
zur Herstellung einer Zündkerze sind deshalb auf hochtemperaturfeste
Stoffe, zum Beispiel Al₂O₃ und hochschmelzende Metalle und
Legierungen eingeschränkt.
Zur Einleitung der Zündung ist es erforderlich die Funkenbildung zu
erleichtern und den Kontakt des Funkens mit dem zu zündenden Gas zu
erhöhen. Der Wirkungsgrad einer Zündkerze entspricht dem Quotienten
Eab/Ezu der an das zu zündende Gemisch abgegebenen Energie zu der
der Zündkerze zugeführten Energie. Eine Zündkerze weist dann einen
hohen Wirkungsgrad auf, wenn von der Energie des Funkens wenig Wärme
energie über die massiven, kalten und gut wärmeleitenden Elektroden
abgeführt wird. Lösungen des Standes der Technik weisen im Verhältnis
eine große Kontaktfläche des Flammkerns des Funkens mit den gut
wärmeleitenden Elektroden auf, weil der geringe Abstand zwischen den
Elektroden die Kontaktfläche des Funkens mit dem Zündgemisch ver
ringert.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Wirkungsgrad einer Zündkerze zu
steigern, bei nach oben begrenzter Hochspannung einen maximalen
Elektrodenabstand der Zündkerze zu verwirklichen oder bei bekanntem
Elektrodenabstand die Zündspannung zu minimieren.
Diese Aufgabe wird durch eine Zündkerze mit den kennzeichnenden Merk
malen des Hauptanspruchs gelöst. Durch die auf der Oberflächenzone
des Kerzensteins gebildeten Muster von gegeneinander isolierten,
leitfähigen Inseln und den dazwischenliegenden Zwischenräumen er
reicht man eine Verlängerung der Gleitfunkenstrecke und damit des
Elektrodenabstandes, bei gleicher angebotener Zündspannung. Die
Wärmeableitung an den Fußpunkten des Funkens beziehungsweise des
Flammkerns wird verringert und durch ein Übergreifen der Funken
bildung von den Zwischenräumen der leitfähigen Inseln auf die Ein
hüllende der Gleitfunkenstrecke vergrößert sich die Kontaktfläche des
Flammkerns zum unverbrannten Gemisch.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteil
hafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch ange
gebenen Zündkerze möglich.
Durch die Gestaltung der leitfähigen Inseln auf einem Isolator, bei
spielsweise einem isolierenden Keramikplättchen, das auf den Kerzen
stein aufgebracht wird, läßt sich die Gleitfunkenstrecke gestalten.
Es können verschiedene Keramiken für den Kerzenstein und das Keramik
plättchen eingesetzt werden. Ferner ist eine Fertigung der leit
fähigen Inseln abgetrennt vornehmbar und die Haftung der Inseln auf
dem Isolator kann gegebenenfalls durch eine Zwischenschicht ge
steigert werden. Abmessungen der Inseln mit einem Durchmesser von 20
bis 500 Mikrometer können noch ohne aufwendige Fertigungstechnik
hergestellt werden und tragen der Tatsache Rechnung, daß die Inseln,
um ein Schmelzen zu verhindern, eine definierte Mindestwärmekapazität
ausweisen müssen. Die Geometrie der Inseln wird so bemessen, daß
diese durch den Funken während der Bogen- oder Glimmphase stark auf
geheizt werden, jedoch nicht erweichen oder schmelzen und die Energie
des Zündfunkens nahezu vollständig an das Brennstoffgemisch abgeben
wird. Die Schichtdicke beziehungsweise Höhe der Inseln kann von 10
bis 1000 µm betragen, vorzugsweise 20 bis 500 µm. Der für die Ent
flammung optimale Elektrodenabstand wird bei 3 bis 4 mm verwirklicht.
Durch die Wahl des Zwischenraums wird die Einstellung der Zünd
spannung Ui zwischen zwei leitfähigen Inseln problemlos ermöglicht.
Eine einfache Verbindung zwischen den leitfähigen Inseln durch Kon
taktierung mit den Kerzenelektroden am Rand des Kerzensteins kann er
folgen. Eine Reihenschaltung einer Funkenstrecke aus einer Gleit
funkenstrecke mit leitfähigen Inseln und einer Gasfunkenstrecke,
beziehungsweise der Einsatz mit einer in Reihe mit der Hochspannungs
kippdiode (Zündkerze), verbessert die Nebenschlußempfindlichkeit der
Elektroden durch Rußablagerungen. Die leitfähigen Inseln werden aus
hochschmelzenden, erosions- und korrosionsfesten, metallischen oder
leitfähigen keramischen Werkstoffen hergestellt. Durch ein oder zwei
Gasfunkenstrecken und eine verlängerte Gleitfunkenstrecke mit leit
fähigen Inseln kann der Abbrand der Elektroden reduziert und die
Lebensdauer der Zündkerze verlängert werden.
Fig. 1 zeigt Schnitt und Aufsicht für eine Zündkerze, Fig. 2 zeigt
Muster zur Beschichtung der Gleitfunkenstrecke mit leitfähigen
Stoffen, Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Zündkerze mit
radialer Gleitfunkenstrecke, Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch
eine Zündkerze mit gekrümmter Gleitfunkenstrecke, Fig. 5 zeigt einen
Querschnitt durch eine Zündkerze ohne Gasfunkenstrecke, Fig. 6 zeigt
einen Schnitt a und eine Aufsicht b einer Zündkerze mit Punktbe
schichtung der Gleitfunkenstrecke, Fig. 7 zeigt einen Schnitt
a und eine Aufsicht b einer sternförmigen Bedeckung der Kerzenstein
oberfläche, Fig. 8a zeigt einen Schnitt und Fig. 8b eine Aufsicht
auf eine Zündkerze mit einem inselbeschichteten Isolatorplättchen auf
dem Kerzenstein, Fig. 9 zeigt eine Zündkerze mit Gleitfunkenstrecke,
Gasfunkenstrecke und herausgehobenen leitfähigen Inseln mit defi
nierter Wärmekapazität und Fig. 10a und Fig. 10b zeigen je einen
Schnitt durch eine Zündkerze mit Gleitfunkenstrecke und Gasfunken
strecke.
Fig. 1 zeigt links halbseitig eine Seitenansicht und rechts einen
Halbschnitt durch eine erfindungsgemäße Zündkerze 10. In den Brenn
raum 20 eines Verbrennungsmotors ragt die Spitze der Mittelelektrode
21, das Gehäuse als Masseelektrode 12, der Kerzenstein 13, sowie eine
Funkenstrecke aus Gleitfunkenstrecke 14 mit leitenden Inseln 16 auf
dem Kerzenstein 13 und Gasfunkenstrecke im Luftspalt 15. Die Zünd
kerze 10 wird mit dem Außengewinde 22 des Endabschnitts 23 einge
schraubt. Zum Einschrauben dient ein Schlüsselsechskant 24 am Zünd
kerzengehäuse 25. Ein Anschlußstück 26 vermittelt den Kontakt des
nicht dargestellten Zündkerzensteckers mit der Mittelelektrode 11.
Innerhalb der Durchgangsbohrung 29 sitzt der Anschlußbolzen 27. Der
Anschlußbolzen 27 und die Mittelelektrode 11 sind durch eine
elektrisch leitfähige Glasschmelzflußmasse 28 leitend miteinander
verbunden.
Fig. 2 zeigt sechs verschiedene Muster zur regelmäßigen Beschichtung
der Gleitfunkenstrecke 14 einer Zündkerze 10 mit leitfähigen Inseln
16. Unter Beschichtung wird das Vorhandensein von Inseln 16 ver
standen. Die Muster sind bei gekrümmten Oberflächen des Kerzensteins
13 in die planare Darstellung abgewickelt worden. Fig. 2a zeigt
ein dreispaltiges Punktmuster mit dem Punktdurchmesser d und einen
Ausschnitt mit eingezeichneten Zündspannungen Ui = Uj zwischen
den einzelnen leitfähigen Inseln 16. Die Zündspannungen Ui be
ziehungsweise Uj liegen für alle Muster zwischen minimal 1 bis zu
maximal 5 Kilovolt.
Fig. 2b zeigt ein dreispaltiges Quadratmuster der Seitenlänge a und
einen Ausschnitt mit den einzelnen Zündspannungen zwischen den Inseln
16, wobei Ui verschieden von Uj ist. Fig. 2c zeigt ein ein
spaltiges Rechteckmuster mit einem Länge : Breite-Verhältnis von b : c =
25 : 7. Fig. 2d zeigt ein sechseckiges Wabenmuster der Kantenlänge a.
Fig. 2e zeigt ein Muster mit gleichschenkligen Dreiecksinseln 16 der
Seitenlänge a bei dem das Muster verschiedene Untermuster aufweist.
Fig. 2f zeigt ein elliptisches Muster mit Halbachsenverhältnis e : f
und einer Aufteilung des Musters auf die Länge l der ebenen Gleit
funkenstrecke 14. Auch andere Muster für die Bedeckung, die durch
Kombinationen dieser Muster entstehen, sind möglich.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch das brennraumseitige Ende einer
Zündkerze 10 mit Mittelelektrode 11, Masseelektrode 12 und Kerzen
stein 13. Die radiale Funkenstrecke der Länge l+m der Zündkerze um
faßt die Gleitfunkenstrecke 14 mit der Länge l und die Gasfunken
strecke 15 mit der Länge m. Typische Abmessungen, die allgemein, das
heißt nicht nur für dieses Beispiel gelten, liegen bei 0,1 bis 1,0
Millimeter für eine Gasfunkenstrecke 15 und bei 0,5 bis 5,0 Milli
meter für eine Gleitfunkenstrecke 14. Die Gleitfunkenstrecke 14 ist
in der Oberflächenzone des Kerzensteins 13 mit einem Muster aus leit
fähigem Stoff 16 vergütet. Die Abmessungen sind nur im Fall einer
radialen Anordnung direkt addierbar und müssen ansonsten durch Ver
such ermittelt werden, gelten aber auch für die in den folgenden
Figuren gezeigten Beispiele der Erfindung.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch das brennraumseitige Ende einer
Zündkerze 10 mit Mittelelektrode 11, Masseelektrode 12 und Kerzen
stein 13. Im Unterschied zu Fig. 3 ist die Gleitfunkenstrecke 14
gekrümmt ausgeführt.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch das brennraumseitige Ende einer
Zündkerze 10 mit gekrümmter Gleitfunkenstrecke 14 definierter Länge l
ohne Gasfunkenstrecke 15, sowie abgewinkelter Masseelektrode 12.
Fig. 6a zeigt einen Schnitt durch das brennraumseitige Ende einer
Zündkerze 10 mit sehr kleiner Gasfunkenstrecke 15 und punktförmigen
leitfähigen Inseln auf dem Kerzenstein 13. Fig. 6b zeigt eine Auf
sicht auf die Stirnseite der Zündkerze 10 der Fig. 6a. Die Masse
elektrode 12 kann auch mit einer scharfen Kante versehen werden.
Fig. 7a zeigt einen Schnitt durch das brennraumseitige Ende einer
Zündkerze 10 mit ebenfalls sehr kleiner Gasfunkenstrecke 15 und
partieller sternförmiger Punktbeschichtung des Kerzensteins 13. Fig.
7b zeigt eine Aufsicht auf die Zündkerze 10 der Fig. 7a mit runder
Mittelelektrode 11. Die sternförmige Insel-Beschichtung 16 begrenzt
die Wegverzweigung des Funkens der Gleitfunkenstrecke 14. Die Her
stellung der Inseln 16 mit einer festen Wärmekapazität bei festem
Volumen ermöglicht es, das Schmelzen der Inseln 16 zu vermeiden.
Fig. 8a zeigt einen weiteren Schnitt durch das brennraumseitige Ende
einer Zündkerze 10 und Fig. 8b eine zugehörige Draufsicht mit
radialer Gleit- und Gasfunkenstrecke 14, 15. Die leitenden Inseln 16
werden auf ein Plättchen aus Isolatorstoff 17 aufgebracht. Es wäre
möglich, einen zum Kerzenstein 13 unterschiedlichen Isolatorstoff 17
zu benutzen, um dessen dielektrische Eigenschaften, wie zum Beispiel
höhere Dielektrizitätskonstante auszunutzen, um so den Zündspannungs
bedarf weiter absenken zu können. Eine Fertigung des Plättchens
des Isolatorstoffs 17 mit den Inseln 16 kann zunächst unabhängig vom
Kerzenstein 13 ausgeführt werden. Fig. 8b zeigt eine Aufsicht auf
die Zündkerze 10 der Fig. 8a. Es sind sternförmige Pfade mit Inseln
16 auf das Plättchen des Isolierstoffs 17 aufgebracht worden.
Fig. 9 zeigt im Ausschnitt das Prinzip einer runden Zündkerze 10 mit
einreihiger Inselkette 16 für die Gleitfunkenstrecke 14 und Gas
funkenstrecke 15. Die Inseln 16 sind zu etwa 75 Prozent ihres Volu
mens in den Kerzenstein 13 eingebracht. Die Mittelelektrode 11 kon
taktiert eine Insel 16 des Musters. Zwischen der Masseelektrode 12
und der Gleitfunkenstrecke 14 liegt die Gasfunkenstrecke 15. Alle
Inseln 16 sind säulenförmig mit quadratischer Grundfläche der Kanten
länge a und der Säulenhöhe h, die die Wärmekapazität der Inseln 16
festlegt. An ihrer brennraumseitigen Oberfläche sind die Inseln 16
mit einem Vergütungsmaterial 19 zur Korrosionsunterdrückung abge
deckt. Die Aussparungen wurden vor dem Einbringen der Inselbauteile
16 in den Kerzenstein 13 ausgeführt.
Es ist möglich die Aussparungen durch hohlraumbildende Mittel, wie
sie für die Herstellung keramischer Bauteile üblich sind, beim
Sintern des Kerzensteines 13 oder des Isolatorstoffes 17 herzustellen.
Fig. 10a zeigt einen Schnitt durch das brennraumseitige Ende einer
Zündkerze mit T-förmiger Mittelelektrode 11 und L-förmig gebogener
Masseelektrode 12. Die Mittelelektrode 11 kontaktiert wenigstens eine
leitfähige Insel 16. Die Inseln 16 sind unterhalb der Masseelektrode
12 angebracht, um im Betrieb der Zündkerze 10 auftretenden Abbrand
des Materials der Masseelektrode 12 bei geringfügiger Verlängerung der
Gleitfunkenstrecke 14 und annähernd konstanter Länge der Gasfunken
strecke 15 zu berücksichtigen, wobei sich die Gasfunkenstrecke 15
zwischen der Masseelektrode 12 und der Gleitfunkenstrecke 14 von der
Mittelachse der Zündkerze 10 nach außen verschiebt. Eine gestrichelte
Linie auf der Schnittfläche der Masseelektrode 12 zeigt die Kontur
dieser Masseelektrode 12′ nach längerem Einsatz bei aufgetretenem
Elektrodenabbrand. Eine weitere Alternative einer Funkenstrecke ist
eine Ausführung mit einer Gasfunkenstrecke 15 zwischen Mittel
elektrode 11 und Gleitfunkenstrecke 14, wobei die Gleitfunkenstrecke
14 und die Masseelektrode 12 elektrisch miteinander verbunden sind.
Fig. 10b zeigt einen Schnitt durch das brennraumseitige Ende einer
Zündkerze mit T-förmiger Mittelelektrode 11 und L-förmig gebogener
Masseelektrode 12. Die Funkenstrecke der Zündkerze 10 umfaßt eine
Gasfunkenstrecke 15′ zwischen Mittelelektrode 11 und Gleitfunken
strecke 14, eine Gleitfunkenstrecke 14 und eine Gasfunkenstrecke 15′′
zwischen Gleitfunkenstrecke 14 und Masseelektrode 12. Die Mittel
elektrode 11 und die Masseelektrode 12 überragen mit ihren Gasfunken
strecken 15′ und 15′′ freitragend die peripheren Zonen der Gleit
funkenstrecke 14 mit leitfähigen Stoffen 16.
Zur Herstellung der Inseln 16 für die Beispiele der Fig. 1 bis 10
wurden Nickellegierungen oder Edelmetalle, aber auch leitfähige
Keramiken wie SiC, MoSi₂, TiN, WC, HfB und Sialone verwendet. Diese
Materialien weisen gute Wärmeleitfähigkeit, hohe spezifische Wärme,
hohe Dichte und hohe Schmelzpunkte auf und sind im Betrieb der Zünd
kerze 10 äußert korrosionsfest. Der Ausdehnungskoeffizient des
Materials der Inseln 16 kann an denjenigen des Materials des Kerzen
steins 13 zum Beispiel durch Legierungsbildung oder Material
schichtung angepaßt werden.
Ferner ist es möglich, inhomogene Werkstoffpaarungen für die Inseln
16 zu wählen, wie zum Beispiel Inseln 16 mit einem Kern aus gut
wärmeleitenden und/oder hochschmelzenden, massiven Werkstoffen wie
Kupfer, Silber, Gold oder Wolfram oder Edelmetallegierungen, welche
überzogen sind mit korrosionsbeständigen Edelmetallen und/oder
-legierungen als Vergütungsmaterial 19 aus vorzugsweise Platin,
Iridium, Rhodium oder Osmium.
Eine Fertigungsmöglichkeit der leitfähigen Inseln 16 besteht zum
Beispiel darin, Löcher oder Vertiefungen in das Plättchen des Iso
lierstoffs 17 oder in den Kerzenstein 13 einzubringen und die Ober
fläche dieses Werkstücks vollständig mit Metall- oder elektrisch
leitfähiger Keramikpaste, z. B. Cermet, zu beschichten, so daß die
Löcher oder Vertiefungen Füllungen mit leitfähigem Material auf
weisen. Nach dem Abschleifen der z. B. metallischen Oberfläche dieses
Werkstückes bleiben die metallischen Inseln 16 in den Löchern be
ziehungsweise Vertiefungen zurück. Die Vertiefungen können durch
Pressen, Bohren, chemisches Ätzen, Laserstrahlanwendung oder hohl
raumbildende Mittel hergestellt werden.
Eine anderes Fertigungsverfahren der leitfähigen Inseln 16 ist das
unstrukturierte Beschichten eines Keramikwerkstückes 13, 17 mit leit
fähigem Material, z. B. Metall. Das Abschleifen wird vermieden und
stattdessen mit einem Laserstrahl das unerwünschte Material entfernt.
Eine Variante ist das Ritzen des Metalls mit einer Nadel, z. B. aus
Diamant. Man erreicht so auch Inseln 16, die aus dem Kerzenstein 13
oder dem Isolierstoff 17 herausragen und die, wenn erforderlich,
anschließend mit einem edleren Material vergütet werden können.
Ferner ist es möglich die Inselbedeckung 16 durch ein Ätzverfahren
mit Masken zu strukturieren oder zu modifizieren. Mehrlagige
Strukturen sind herstellbar. Technisch besonders vorteilhaft ist es,
Schichten leitfähigen Materials in Dickschichttechnik, Tamponprint
technik oder durch Auflegieren auf den grünen oder vorgeglühten
Kerzenstein 13 oder den Isolatorstoff 17 aufzubringen. Dünnschicht
technik mit galvanischer oder chemischer Verstärkung,
elektrochemisches Abscheiden, Schichtabscheidung im Vakuum oder die
Reduktion von Metallsalzlösungen an Oberflächen sind weitere Methoden
der Metallisierung für die Herstellung von Inseln 16.
Die Wahl der Elektrodengeometrie für eine Zündkerze 10 durch die
Mittelelektrode 11 und die Masseelektrode 12 erleichtert die An
passung der Zündkerze 10 an unterschiedliche Motorbedingungen und
beeinflußt zusammen mit dem Elektrodenwerkstoff die Erosionsrate der
Elektroden und damit die Kerzenstandzeit. Bei den Gasfunkenstrecken
wird die heute übliche Zündspannung von 30 kV schon bei 1,0 bis 1,4
mm Elektrodenabstand erforderlich. Mit der gleichen Spannung lassen
sich bei Gleitfunkenstrecken auf Aluminiumoxid-Kerzenstein-Keramik
Elektrodenabstände von 1,6 bis 2,0 mm verwirklichen. Dabei steigt der
Wirkungsgrad der Zündkerzen, da die an das zu zündende Gemisch ab
gegebene Energie infolge des vergrößerten Elektrodenabstandes, zu
nimmt, weil der Energieabfluß zu den Elektroden durch Wärmeableitung
abnimmt. Dies tritt ein, wenn die an die keramische Oberflächenzone
eingeleitete Wärme vorzugsweise an das Zündgemisch fließt. Die zu
sätzlich an das Zündgemisch geflossene Energie erhöht die zugeführte
Aktivierungsenergie für die Verbrennungsreaktionen des Brennstoffs,
was eine vollständigere Umsetzung des Brennstoffes bewirkt.
Die eigentliche Zündung (Funkenkopf) erfolgt bei der erfindungsge
mäßen Zündkerze, indem bei angelegter Zündspannung zuerst Funken
zwischen den benachbarten Inseln 16 überspringen, die sich auf den
weiter von der Oberfläche entfernt liegenden Raum ausbreiten und so
ein einhüllendes Funkenplasma für die Gleitfunkenstrecke 14 bilden,
das sich kontinuierlich über die leitfähigen Inseln hinweg zwischen
Mittelelektrode 11 und Masseelektrode(n) 12 erstreckt (Funkenschwanz).
Die effektive Zündspannung der Zündkerze 10 bestimmt sich aus der
Überlagerung einzelner Zündspannungen längs eines Weges des Funkens
zwischen den Elektroden. Sie setzt sich zusammen aus der Zündspannung
durch Gasfunkenstrecken, den einzelnen Zündspannungen zwischen den
Inseln 16 der Gleitfunkenstrecke 14 und gegebenenfalls Zündspannungs
anteilen zwischen dem Rand des Musters und den Elektroden 11, 12. Die
Zündspannung der Zündvorrichtung 10 soll bei gleicher Geometrie durch
eine Inselbedeckung 16 herabgesetzt werden. Mit der Inselanzahl längs
des Funkenweges der Gleitfunkenstrecke 14 wird die Minimierung der
effektiven Zündspannung der Zündkerze 10 angestrebt. Bei bekannter
effektiver Zündspannung der Gleitfunkenstrecke 14 ohne Inselbedeckung
werden die Zahl der Inseln der Gleitfunkenstrecke und die Abmessungen
der Inseln so gewählt, daß die Differenz zwischen der Zündspannung
ohne Inselbedeckung und der Zündspannung der vereinigten einzelnen
Zündspannungen für die inselbedeckte Zündkerze ein Maximum annimmt.
Andererseits soll die Nachentladung (Funkenschwanz), mit der die
Energie dem Brennstoffgemisch zugeführt wird, geschlossen zwischen
Mittel- und Masseelektrode über die leitfähigen Inseln hinweg
brennen. Dies ist nur der Fall wenn die Brennspannung der geschlos
senen Entladung kleiner als die Summe der Brennspannungen der Teil
entladungen zwischen den einzelnen Inseln 16 ist, und die im Funken
kopf (erste Entladung) erzeugte Ionisierung der Teilentladungen sich
über die Inseln 16 hinweg verbinden kann. Die Summe der Teilbrenn
spannungen ist ab einer bestimmten Inselanzahl immer größer als die
Brennspannung der geschlossenen Entladung, da bei den Teilentladungen
an jeder Elektrode, also auch an den Inselelektroden, die Kathodenfall
spannung aufgebracht werden muß, die bei der geschlossenen Entladung
nur einmal an der Masseelektrode 12 oder Mittelelektrode 11 auftritt.
Claims (22)
1. Zündkerze, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit
wenigstens einer Mittelelektrode (Hochspannungselektrode) und
wenigstens einer Masseelektrode, mit einem isolierenden Kerzenstein
und mit einer Gleitfunkenstrecke zwischen Mittelelektrode und
Masseelektrode dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfunkenstrecke
(14) inselförmige Muster aus gegeneinander isolierten, elektrisch
leitfähigen Stoffen (16) aufweist.
2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster
mit Inseln aus leitfähigen Stoffen (16) auf dem Kerzenstein (13) oder
einem zusätzlich auf dem Kerzenstein (13) befindlichen Isolator (17)
angeordnet ist.
3. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster
aus leitfähigen Stoffen (16) mit regelmäßig angeordneten Inseln
einheitlicher Flächenform aufgebaut ist.
4. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus
dehnung der Inseln des leitfähigen Stoffs (16) in Funkenrichtung 20
bis 500 Mikrometer beträgt.
5. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schichtdicke der leitfähigen Inseln 10 bis 1000 Mikrometer beträgt.
6. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Inseln (16) am Rand des Musters teilweise mit
den Elektroden (11, 12) leitfähig verbunden sind.
7. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Inseln (16) aus hochschmelzenden, korrosions
festen metallischen oder elektrisch leitfähigen keramischen Werk
stoffen bestehen, vorzugsweise aus Nickellegierungen, Wolfram oder
Edelmetallen oder aus Keramiken wie SiC, MoSi₂ TiC, TiN, WC, HfB
oder Sialonen (SiO₂, Al₂0₃, SiN).
8. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich
zur Gleitfunkenstrecke (14) eine Gasfunkenstrecke (15) angeordnet
ist.
9. Zündkerze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Mittelelektrode (11) oder die Masseelektrode (12) Inseln (16) auf dem
Kerzenstein (13) oder auf dem darauf befestigten Isolierstoff (17)
berührungsfrei überragen.
10. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe
zur Funkenstrecke (14, 15) eine Hochspannungskippdiode geschaltet
ist.
11. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Anzahl der Teilstrecken der Gleitfunkenstrecke (14) 2 bis 15 beträgt.
12. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe
der Zwischenräume zwischen den Inseln der Gleitfunkenstrecke (14)
wesentlich kleiner als der Abstand zwischen den Elektroden (11, 12)
ist.
13. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober
flächenzone eines achssymmetrischen Kerzensteins (13) im Bereich
zwischen den Elektroden (11, 12) einzelne radial verlaufende, stern
förmige Pfade aufweist.
14. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober
flächenzone des Kerzensteins (13) zwischen den Elektroden (11, 12)
ganz bedeckt wird mit einem Muster leitfähiger Inseln (16).
15. Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Inseln (16) in Dick
schichttechnik, insbesondere Siebdruck oder Tamponprint, auf den
gesinterten oder geglühten Kerzenstein (13) aufgebracht werden.
16. Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß leitfähige Edelmetall- oder Keramik
inseln (16), insbesondere Kugeln oder Zylinder oder Scheiben, am
grünen oder vorgeglühten Kerzenstein (13) in dessen Oberflächenzone
eingebracht werden, und danach ein gemeinsames Sintern erfolgt.
17. Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze nach Anspruch 15 oder
16, dadurch gekennzeichnet, daß die unstrukturiert mit leitfähigen
Stoffen beschichtete Oberflächenzone des Kerzensteins (13) durch
Laseranwendung mit einem Muster versehen wird.
18. Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß durch Laseranwendung Metallinseln (16)
auf den Kerzenstein (13) auflegiert werden.
19. Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in Dünn- oder Dickschichttechnik aufge
brachte leitfähige, inselförmige Muster (16) durch galvanische Ab
scheidung, Auflegierung oder Aufschweißen verstärkt werden.
20. Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß das Muster leitfähiger Inseln (16) ge
trennt vom Kerzenstein (13) auf einem Substratplättchen (17) herge
stellt und durch Kleben oder Sintern am Kerzenstein (13) befestigt
wird.
21. Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Inseln (16) in vorzugsweise
verschieden tiefe Löcher des Kerzensteins (13) oder des Isolatorstoffs
(17) eingebracht werden.
22. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Muster mit Inseln aus leitfähigen Stoffen (16) auf einem zusätzlich
auf den Kerzenstein befindlichen Isolator (17) angeordnet ist und
dieser Isolator (17) aus einem keramischen Werkstoff mit einer er
höhten Dielektrizitätskonstante besteht.
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4331269A DE4331269C2 (de) | 1993-09-15 | 1993-09-15 | Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze mit Gleitfunkenstrecke und nach den Verfahren hergestellte Zündkerzen |
KR1019950705805A KR100312669B1 (ko) | 1993-09-15 | 1994-08-25 | 서피스디스차지섹션을가진스파크플러그 |
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