DE4431143A1

DE4431143A1 - Spark plug for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE4431143A1
Application number: DE19944431143
Authority: DE
Inventors: Walter Ing Grad Benedikt; Hans-Dieter Dipl Ing Herde; Manfred Dipl Ing Vogel; Dittmar Dipl Ing Klett; Werner Dr Ing Dr Herden; Rudolf Pollner; Dietrich Dipl Ing Trachte; Richard Dipl Ing Adamczuk; Andreas Dr Rer Nat Dr Niegel; Bernd Mueller; Roland Dipl Ing Mueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-09-01
Filing date: 1994-09-01
Publication date: 1996-03-07
Anticipated expiration: 2014-09-02
Also published as: DE4431143B4; WO1996007226A1

Abstract

The proposal is for harder-wearing spark plugs for an internal combustion engine. One feature concerns the burn-off resistor (13) of the plug which projects toward the spark path (20) of the plug in order that the current from the charge stored in the ignition capacitor is given off in a limited manner. A further modification relates to the diameter of the inner conductor (11, 16) which is reduced, thus making it possible to reduce the capacitance of the plug. A further modification concerns the electrode head (14) of the inner conductor (11, 16), where it is proposed to coat the electrode head (14) with a noble metal and to use a highly heat-conductive material for the electrode head (14) which acts as a heat buffer.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einer Zündkerze für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche Zündkerze aus der EP 0 101 547 B1 bekannt. Bei dieser bekannten Zündkerze ist ein zylindrisches Metallrohr vorgesehen, in welchem ein röhrenförmiger Keramikisolator angeordnet ist. Der Keramikisolator enthält einen Innenleiter, wobei der Innenleiter aus zwei Teilen, nämlich erstens aus einem als Kontaktstift dienenden Metallkörper und zweitens aus einem Platinstab, der das brennraumseitige Ende des Innenleiters darstellt, besteht. An dem anschlußseitigen Ende des Innenleiters schließt sich ein Hohlraum in dem Keramikisolator an, der mit einer elektrisch leitfähigen Vergußmasse ausgefüllt ist. In dieser Vergußmasse sind Schichten enthalten, die als elektrischer Widerstand wirken. In die elektrisch leitfähige Vergußmasse ragt dann anschlußseitig noch ein metallischer Anschlußbolzen, der auch aus dem Keramikisolator herausragt und mit dem Zündkabel in bekannter Art kontaktiert werden kann. The invention relates to a spark plug for Internal combustion engines according to the type of the main claim. It is such a spark plug from EP 0 101 547 B1 known. In this known spark plug is a cylindrical metal tube provided in which a tubular ceramic insulator is arranged. Of the Ceramic insulator contains an inner conductor, the Inner conductor from two parts, namely first from one as Contact body serving metal body and secondly from one Platinum rod, which is the combustion chamber end of the inner conductor represents exists. At the connection end of the A cavity closes in the inner conductor Ceramic insulator with an electrically conductive Potting compound is filled. In this potting compound Contain layers that act as electrical resistance. Then protrudes into the electrically conductive casting compound on the connection side still a metallic connecting bolt, the also protrudes from the ceramic insulator and with the Ignition cable can be contacted in a known manner.

Die Funktion der als elektrischer Widerstand wirkenden Schicht besteht hauptsächlich darin, daß die Erosion der Elektroden der Zündkerze verringert wird.The function of those acting as electrical resistance Layer mainly consists in the erosion of the Electrodes of the spark plug is reduced.

Dieser Verschleißvorgang ist in der Druckschrift Bosch, Technische Unterrichtung, Zündkerzen, Robert Bosch GmbH 1985, Seite 18, beschrieben.This wear process is in the Bosch publication, Technical briefing, spark plugs, Robert Bosch GmbH 1985, page 18.

Für heutige Anforderungen in Bezug auf die Lebensdauer von Zündkerzen bzw. der Verlängerung von Wartungsintervallen reicht diese Erosionsverringerung nicht mehr aus.For today's requirements regarding the lifespan of Spark plugs or the extension of maintenance intervals this reduction in erosion is no longer sufficient.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Zündkerze mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Vorziehung des Widerstandes in Richtung auf die Funkenstrecke und/oder durch die Verringerung des Durchmessers des Innenleiters gegenüber herkömmlichen Innenleitern die Standzeit (Lebensdauer) der Zündkerze erhöht ist. Die Erhöhung der Standzeit beruht letztlich darauf, daß die erfindungsgemäße Zündkerze einen verringerten Elektrodenverschleiß aufweist.The spark plug according to the invention with the characteristic In contrast, features of the main claim have the advantage that by advancing resistance towards the spark gap and / or by reducing the Diameter of the inner conductor compared to conventional The service life of the spark plug is increased. The increase in tool life is ultimately based that the spark plug according to the invention one reduced electrode wear.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Zündkerze möglich. So ist es besonders vorteilhaft, daß der Widerstand in den stabförmigen Innenleiter im Bereich des Isolatorfußes angeordnet ist. Der Widerstand ist dann gleichzeitig durch den Isolator vor der Brennraumatmosphäre geschützt und es sind keine duktilen und schweißbaren Werkstoffe erforderlich. Die äußere Bauform der Zündkerze bleibt davon unbeeinflußt. Als Material für den Widerstand bietet sich vorteilhafterweise z. B. eine elektrisch leitfähige Vergußmasse, insbesondere eine Glasschmelze mit einem Zusatz von elektrisch leitfähigen Partikeln, wie Ruß- oder Graphitpartikel, an. Eine andere Möglichkeit für die Realisierung des Widerstandes besteht darin, ein wärmeleitfähiges Trägermaterial, insbesondere AlN mit einer in Dickschichttechnik aufgebrachten Widerstandsschicht zu überziehen.By the measures listed in the subclaims advantageous developments and improvements in Main claim specified spark plug possible. That's the way it is particularly advantageous that the resistance in the rod-shaped inner conductor in the area of the insulator foot is arranged. The resistance is then through at the same time protected the insulator from the combustion chamber atmosphere and it are not ductile and weldable materials required. The outer shape of the spark plug remains unaffected. As a material for the resistance offers itself advantageously z. B. an electrically conductive Casting compound, in particular a glass melt with an additive of electrically conductive particles, such as soot or Graphite particles. Another way for that Realization of resistance is one thermally conductive carrier material, in particular AlN with a resistance layer applied in thick-film technology cover.

Bei der Zündkerze gemäß Anspruch 5 ist als weiterer Vorteil anzusehen, daß die Edelmetallspitze einen vergrößerten Durchmesser gegenüber der bekannten Zündkerze aus EP 0 101 547 aufweist. Auch durch diese Maßnahme wird die Standzeit der Zündkerze nochmals erhöht. Ein weiterer Vorteil dieser Zündkerze ergibt sich noch dadurch, daß mindestens zwei Masseelektroden vorgesehen sind und die Masseelektroden zum Innenleiter hin so abgebogen sind, daß ein Luftspalt entsteht, wobei insbesondere die äußere Fläche der Masseelektroden bündig zur Isolatoroberkante liegt. Dadurch, daß mehr als eine Masseelektrode vorhanden sind und durch die Anordnung von Masseelektrode zu Isolator, entsteht eine sehr gute Flammkernbildung, so daß auch Motoren mit magerem Gemisch gut gezündet werden können. Auch das Abgasverhalten dieser Motoren wird dadurch verbessert. Durch die Anordnung der Masseelektroden in bezug auf den Isolator entsteht eine Luft-Gleitfunkenstrecke, die ein sehr gutes Freibrennverhalten der Zündkerze und damit eine weitere Erhöhung der Standzeit der Zündkerze bewirkt. Dadurch, daß der Verschleiß der Zündkerze insgesamt verringert ist, wird gewährleistet, daß über die gesamte Standzeit der gleiche Spannungsbedarf für die Zündkerze vorliegt.In the spark plug according to claim 5 is another advantage to see that the precious metal tip an enlarged Diameter compared to the known spark plug from EP 0 101 547 has. This measure also increases the service life the spark plug increased again. Another advantage of this Spark plug results from the fact that at least two Ground electrodes are provided and the ground electrodes for Inner conductors are bent so that an air gap arises, in particular the outer surface of the Ground electrodes are flush with the upper edge of the insulator. Thereby, that there are more than one ground electrode and by the arrangement from ground electrode to insulator creates a very good flame core formation, so that even engines with lean Mixture can be ignited well. Also the exhaust behavior this will improve these engines. By the arrangement one of the ground electrodes in relation to the insulator is formed Air sliding spark gap, which is a very good Free-burning behavior of the spark plug and thus another Increases the service life of the spark plug. As a result of that overall wear of the spark plug is reduced ensures that the same over the entire service life There is a voltage requirement for the spark plug.

Die Zündkerze mit den kennzeichnenden Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 6 hat ebenfalls den Vorteil, daß die Standzeit dieser Zündkerze gegenüber herkömmlichen Zündkerzen erhöht ist. Dadurch, daß der mit dem Brennraum in Kontakt kommende Bereich des Innenleiters mit einer Edelmetallschicht überzogen ist, wird Korrosion des Innenleiters wirksam verhindert. Weiterhin vorteilhaft ist, daß lediglich eine dünne Edelmetallschicht verwendet wird, so daß teures Edelmetall gegenüber der Lösung mit einem massiven Edelmetallstab eingespart werden kann. Das Vorsehen eines stark wärmeleitenden Materials, das direkt mit der Edelmetallschicht in Kontakt ist, hat den Vorteil, daß die Wärme, die bei dem Zündfunken entsteht, sehr schnell von der Edelmetallschicht abgeleitet werden kann und somit die Aufschmelzung der Oberfläche der Edelmetallschicht reduziert wird.The spark plug with the distinctive features of the independent claim 6 also has the advantage that the service life of this spark plug compared to conventional ones Spark plugs are raised. The fact that with the combustion chamber in Contacting area of the inner conductor with one Precious metal layer is coated, corrosion of the Inner conductor effectively prevented. It is also advantageous that only a thin layer of precious metal is used, so that expensive precious metal compared to the solution with a massive precious metal rod can be saved. The provision a highly thermally conductive material that directly with the Precious metal layer is in contact has the advantage that the Heat generated by the ignition spark very quickly from the Precious metal layer can be derived and thus the Melting of the surface of the precious metal layer is reduced becomes.

drawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenEmbodiments of the invention are in the drawing shown and in the following description explained. Show it

Fig. 1 eine schematische Darstellung des inneren Teils einer aus dem Stand der Technik bekannten Zündkerze; Figure 1 is a schematic representation of the inner part of a spark plug known from the prior art.

Fig. 2 eine schematische Darstellung des inneren Teils einer Zündkerze mit vorgezogenem Widerstand; Figure 2 is a schematic representation of the inner part of a spark plug with advanced resistance.

Fig. 3 eine schematische Darstellung des inneren Teils einer Zündkerze mit Edelmetallschutzschicht; Fig. 3 is a schematic representation of the inner part of a spark plug with precious metal protective layer;

Fig. 4 eine schematische Darstellung des inneren Teils einer Zündkerze, bei der der Widerstand das brennraumseitige Ende der Mittelelektrode darstellt und mit einer Edelmetallschicht überzogen ist; Fig. 4 is a schematic representation of the inner part of a spark plug in which the resistance is the combustion chamber-side end of the center electrode and is coated with a noble metal layer;

Fig. 5 eine schematische Darstellung des inneren Teils einer Zündkerze, bei der sowohl der Widerstand vorgezogen ist als auch ein wärmeleitfähiges Material von einer Edelmetallschicht überzogen ist und Fig. 5 is a schematic representation of the inner part of a spark plug, in which both the resistance is preferred and a thermally conductive material is coated with a noble metal layer and

Fig. 6 eine schematische Darstellung des brennraumseitigen Teils einer Zündkerze mit Darstellung der Anordnung von Masseelektroden und Isolator. Fig. 6 is a schematic representation of the combustion chamber part of a spark plug showing the arrangement of ground electrodes and insulator.

Description of the embodiments

Der prinzipielle Aufbau einer Zündkerze ist aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und kann z. B. aus der EP 0 101 547 entnommen werden. In Fig. 1 ist der innere Teil einer solchen bekannten Zündkerze dargestellt. Mit der Bezugszahl 10 ist der Isolator bezeichnet. Die Bezugszahl 11 bezeichnet den Innenleiter der Zündkerze. Er besteht aus zwei Teilen, dem Kontaktstift 16 und dem Edelmetallstab 17. Der anschlußseitige Hohlraum 25 des Isolators 10 ist mit einer Vergußmasse gefüllt. In ihr sind die als elektrischer Widerstand wirkenden Schichten enthalten. In den Hohlraum 25 ragt auch ein Anschlußbolzen 26. Der mit der Bezugszahl 27 versehene Abschnitt des Isolators 10 wird nachfolgend als Isolatorfuß bezeichnet. Im folgenden wird im wesentlichen auf die Unterschiede der erfindungsgemäßen Zündkerzen gegenüber diesen herkömmlichen Zündkerzen eingegangen.The basic structure of a spark plug is sufficiently known from the prior art and can, for. B. from EP 0 101 547. In Fig. 1 the inner part of such a known spark plug is shown. The insulator is identified by the reference number 10 . The reference number 11 denotes the inner conductor of the spark plug. It consists of two parts, the contact pin 16 and the precious metal rod 17th The connection-side cavity 25 of the insulator 10 is filled with a sealing compound. It contains the layers that act as electrical resistance. A connecting bolt 26 also projects into the cavity 25 . The section of the insulator 10 provided with the reference number 27 is referred to below as the insulator base. In the following, the differences between the spark plugs according to the invention and these conventional spark plugs are dealt with essentially.

In Fig. 2 bezeichnet erneut die Bezugszahl 10 den Isolator. Dieser besteht aus einer Keramik, wie z. B. Aluminiumoxid. In den Isolator 10 ist der Innenleiter 11 eingelassen. Er besteht aus den drei Teilen Metallstab 12, Abbrandwiderstand 13 und Elektrodenkopf 14. Der Metallstab 12 besteht der Einfachheit halber aus dem gleichen Material wie der Kontaktstift der aus dem Stand der Technik bekannten Zündkerze. Der Elektrodenkopf 14 kann z. B. aus einer Nickel-Basislegierung bestehen. Der Abbrandwiderstand ist erfindungsgemäß in Richtung auf die Funkenstrecke der Zündkerze vorgezogen. Er ist bei dieser Ausführung der Einfachheit halber in den Innenleiter integriert. Er könnte jedoch auch in das nicht dargestellte Metallrohr, das den Isolator umgibt, integriert sein und müßte dort dann möglichst nah bei der Masseelektrode oder ggf. sogar innerhalb der Masseelektrode angebracht sein.In Fig. 2, reference numeral 10 again designates the insulator. This consists of a ceramic, such as. B. alumina. The inner conductor 11 is embedded in the insulator 10 . It consists of the three parts metal rod 12 , erosion resistor 13 and electrode head 14 . For the sake of simplicity, the metal rod 12 is made of the same material as the contact pin of the spark plug known from the prior art. The electrode head 14 can e.g. B. consist of a nickel-based alloy. The erosion resistance is preferred in the direction of the spark gap of the spark plug. In this embodiment, it is integrated into the inner conductor for the sake of simplicity. However, it could also be integrated in the metal tube (not shown) which surrounds the insulator and would then have to be attached as close as possible to the ground electrode or possibly even within the ground electrode.

Die Vorziehung des Abbrandwiderstandes beruht auf der Erkenntnis der Anmelderin aufgrund von entsprechenden Versuchsreihen, daß bei einem Funkenüberschlag sich zuerst die aufgeladene Kapazität (einige Pikofarad) des Teils der Zündkerze nach dem ggf. vorhandenen Abbrandwiderstand im Bereich weniger Nanosekunden "ungebremst" entlädt. Durch das Metallrohr der Zündkerze und den Innenleiter 11 innerhalb des Isolators entsteht nämlich ein Zylinderkondensator, der eine Kapazität von einigen pF aufweist. Da die Entladung dieses Kondensators innerhalb weniger Nanosekunden geschieht, fließen Ströme im Bereiche von 10 bis einigen hundert Ampere. Der Strom kann bis in den Bereich von einigen hundert Ampere ansteigen, wenn überhaupt kein Abbrandwiderstand in der Kerze vorhanden ist. Die dabei an der Kathode in der Durchbruchphase umgesetzte Energie heizt den Funkenfußpunkt weit über den Schmelzpunkt auf, so daß Material abgesputtert wird. Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch behoben, daß der Abbrandwiderstand, der z. B. eine Größe von 1 kOhm bis 10 kOhm aufweisen kann, so dicht wie möglich an der Kerzenfunkenstrecke angeordnet wird, um die relevante Kapazität weitgehend zu vermeiden.The preference for the erosion resistance is based on the knowledge of the applicant based on corresponding test series that in the event of a sparkover, the charged capacity (a few picofarads) of the part of the spark plug is discharged "unbraked" in the range of a few nanoseconds after the possibly existing erosion resistance. The metal tube of the spark plug and the inner conductor 11 inside the insulator create a cylindrical capacitor with a capacitance of a few pF. Since the discharge of this capacitor takes place within a few nanoseconds, currents flow in the range from 10 to a few hundred amperes. The current can increase up to a few hundred amperes if there is no burning resistance in the candle. The energy converted at the cathode in the breakthrough phase heats the spark base far above the melting point, so that material is sputtered off. This problem is solved according to the invention in that the erosion resistance, the z. B. can have a size of 1 kOhm to 10 kOhm, is arranged as close as possible to the spark gap to largely avoid the relevant capacity.

Alternativ dazu oder auch zusätzlich dazu kann die Kapazität auch dadurch verringert werden, daß der Durchmesser des Innenleiters 11 verringert wird. Bei Innenleitern gemäß dem Stand der Technik beträgt der Durchmesser in etwa 2,5 mm. Dieser Durchmesser wird zur Verringerung der relevanten Kapazität vorzugsweise auf < 2 mm reduziert. Ein bevorzugter Bereich liegt bei 0,3 bis 1,5 mm.Alternatively or in addition to this, the capacitance can also be reduced by reducing the diameter of the inner conductor 11 . In the case of inner conductors according to the prior art, the diameter is approximately 2.5 mm. To reduce the relevant capacity, this diameter is preferably reduced to <2 mm. A preferred range is 0.3 to 1.5 mm.

Der Abbrandwiderstand muß gut wärmeableitend sein. Insbesondere eignet sich für den Einbauort des Abbrandwiderstandes der Innenleiter, da der Widerstand dann durch den Isolator vor der Brennraumatmosphäre geschützt ist und keine duktilen und schweißbaren Werkstoffe erforderlich sind.The burning resistance must be good heat dissipation. Particularly suitable for the installation location of the Burning resistance of the inner conductor, since the resistance then is protected from the combustion chamber atmosphere by the insulator and no ductile and weldable materials required are.

Die relevanten Widerstandwerte können dabei z. B. durch einen homogenen, gut wärmeleitenden Werkstoff, wie Siliziumkarbid (SiC) als Massewiderstand realisiert werden, dessen gewünschte elektrische Leitfähigkeit (ca. 10² Ωcm) über Dotierungen eingestellt werden kann. Alternativ hierzu kann ein derartiger Widerstand auch auf einen gut wärmeleitenden Träger, z. B. auf Aluminiumnitrid (AlN) in Dickschichttechnik aufgebracht werden. Ein ebenfalls für den Widerstand in Frage kommendes Material wird auch als Panat bezeichnet.The relevant resistance values can e.g. B. by a homogeneous, good heat-conducting material, such as silicon carbide (SiC) can be realized as a mass resistance desired electrical conductivity (approx. 10² Ωcm) over Doping can be set. Alternatively, you can such a resistance to a good thermal conductor Carrier, e.g. B. on aluminum nitride (AlN) in thick film technology be applied. One also for resistance in Material coming up is also called Panat.

In Fig. 3 bezeichnen die gleichen Bezugszahlen die gleichen Teile wie in Fig. 2. Im Unterschied zur Fig. 2 ist bei der Fig. 3 der Abbrandwiderstand nicht vorgezogen bzw. gar nicht vorhanden. Statt dessen ist der Elektrodenkopf 14 mit einer Edelmetallschutzschicht 15 überzogen. Der Metallstab 12 ist als Zweistoff-Metallstab ausgeführt. Er kann zum einen Teil aus Kupfer und zum anderen aus Nickel bestehen. Der Elektrodenkopf 14 ist als Wärmepuffer vorgesehen. Hierzu wird vorgeschlagen, daß er aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff mit hohem Schmelzpunkt und möglichst hohem Produkt aus Wärmeleitfähigkeit, spezifischer Wärme und Dichte besteht. Solche Werkstoffe sind insbesondere die Metalle Cu, Ag, Au, W, aber auch Co, Mo, Ni, Cr. Auch Legierungen aus diesen Metallen sind als Materialien hierfür geeignet. Ein weiterhin für diesen Werkstoff geeignetes Material sind leitfähige keramische Werkstoffe wie Siliziumkarbid (Sic). Die Wärmekapazität dieser Wärmepuffer kann um Faktoren größer sein als "das Innere" einer aus konventionellen korrosionsbeständigen homogenen Werkstoffen, wie Ni-Basislegierungen oder aus massiven Platin (Pt) hergestellten Kerzenelektrode.In FIG. 3, the same reference numerals designate the same parts as in FIG. 2. In contrast to FIG. 2, in FIG. 3 the burn-up resistance is not preferred or is not available at all. Instead, the electrode head 14 is coated with a protective metal layer 15 . The metal rod 12 is designed as a two-substance metal rod. It can consist partly of copper and partly of nickel. The electrode head 14 is provided as a heat buffer. For this purpose, it is proposed that it consists of an electrically conductive material with a high melting point and the highest possible product of thermal conductivity, specific heat and density. Such materials are in particular the metals Cu, Ag, Au, W, but also Co, Mo, Ni, Cr. Alloys from these metals are also suitable as materials for this. Another suitable material for this material are conductive ceramic materials such as silicon carbide (Sic). The heat capacity of these heat buffers can be greater by factors than "the inside" of a candle electrode made from conventional, corrosion-resistant, homogeneous materials, such as Ni-based alloys or from solid platinum (Pt).

Die Edelmetallschicht kann insbesondere aus Pt, Rh oder Ir bestehen. Der Wärmeübergang vom Edelmetallüberzug zum Kern soll möglichst optimal sein. Dazu sind Legierungs- oder Diffusionsbereiche zwischen den Partnern wünschenswert. Die Vorsehung der Edelmetallschicht dient nicht nur für einen verbesserten Korrosionsschutz des Elektrodenkopfes. Es hat sich nämlich in den schon erwähnten Versuchsreihen gezeigt, daß bei der Entladung der Zündleitungen sowie der Kapazität der Zündspule ebenfalls hohe Ströme im Bereich einiger Ampere durch die Elektroden fließen, auch wenn ein Abbrandwiderstand vorhanden ist. Es entsteht somit auch in dieser Phase der Entladung eine Erosion. Diese hohen Stromanteile und damit Bogenphasen treten auch in der Nachentladungsphase (Funkenschwanz) auf, insbesondere bei Folgefunken und Glimm-Bogenübergängen. Im Bereich des kontinuierlich brennenden Funkenschwanzes treten bei hohem Druck ebenfalls Bogenentladungen bei Strömen im Bereich einiger 10 Milliampere auf, die die Oberfläche der Elektroden aufschmelzen können.The noble metal layer can in particular be made of Pt, Rh or Ir consist. The heat transfer from the precious metal coating to the core should be as optimal as possible. These are alloy or Diffusion areas between the partners are desirable. The Providing the precious metal layer is not just for one improved corrosion protection of the electrode head. It has shown in the test series already mentioned, that when discharging the ignition leads as well as the capacity the ignition coil also high currents in the range of some Amps flow through the electrodes, even if one Burning resistance is present. It also arises in erosion at this stage of the discharge. These high Current components and thus arcing phases also occur in the Post-discharge phase (spark tail), especially at Follow-up spark and glow arch transitions. In the area of continuously burning spark tails occur at high Print also arc discharges at currents in the area some 10 milliamperes on the surface of the Can melt electrodes.

Für die hier beschriebenen Mechanismen der Erosion ist entscheidend die Frage von Bedeutung, wie schnell und in welchem Maß die am Funkenfußpunkt umgesetzte Energie aus diesem geometrischen Bereich abgeführt und somit die Aufschmelzung der Oberfläche reduziert werden kann. Deshalb besteht die Erfindung darin, eine lediglich dünne Edelmetallschicht in ihrer Funktion als Korrosionsschutzmittel gegenüber der Brennraumatmosphäre zu nutzen und die schlechte Wärmeableitung z. B. des Platin zu ersetzen durch einen massiven Kern aus einem sehr gut wärmeabführenden Werkstoff.For the mechanisms of erosion described here crucial the question of how quickly and in what is the amount of energy converted at the base of the spark dissipated this geometric area and thus the Melting of the surface can be reduced. That's why the invention is a thin only Precious metal layer in its function as Corrosion protection agent against the combustion chamber atmosphere too use and the poor heat dissipation z. B. of platinum replace with a solid core from a very good heat-dissipating material.

In Fig. 4 bezeichnen ebenfalls gleiche Bezugszahlen das gleiche wie in den Fig. 2 und 3. Der Unterschied gegenüber Fig. 2 und 3 besteht darin, daß in diesem Fall auf den Elektrodenkopf 14 ganz verzichtet wurde und der Abbrandwiderstand 13 das brennraumseitige Ende des Innenleiters 11 bildet. Der äußere Rand des Abbrandwiderstandes 13 ist zusätzlich noch mit einer Edelmetallschicht 15 überzogen. Der Abbrandwiderstand ist aus dem gut wärmeleitenden Werkstoff SiC hergestellt, mit entsprechenden Dotierungen für die gewünschte elektrische Leitfähigkeit.In Fig. 4, the same reference numerals designate the same as in Figs. 2 and 3. The difference compared to Figs. 2 and 3 is that in this case the electrode head 14 has been completely dispensed with and the erosion resistor 13 the combustion chamber end of the inner conductor 11 forms. The outer edge of the erosion resistor 13 is additionally covered with a noble metal layer 15 . The erosion resistance is made of the highly thermally conductive material SiC, with appropriate doping for the desired electrical conductivity.

In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Auch hier bezeichnen gleiche Bezugszahlen das gleiche wie in den vorhergehenden Fig. 2 bis 4. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Elektrodenkopf 14 als Wärmepuffer ausgeführt. Er besteht hierzu aus einem der Materialien, die schon zuvor als hierfür geeignet beschrieben wurden. Der Elektrodenkopf 14 ist zusätzlich mit einer Edelmetallschutzschicht 15 überzogen. Der Abbrandwiderstand 13 besteht in diesem Fall aus einem Trägermaterial von Aluminiumnitrid (AlN) mit einem aufgebrachten Dickschichtwiderstand.In FIG. 5 another embodiment of the invention is shown. Here, too, the same reference numerals designate the same as in the previous FIGS . 2 to 4. In this exemplary embodiment, the electrode head 14 is designed as a heat buffer. For this purpose it consists of one of the materials which have already been described as suitable for this. The electrode head 14 is additionally coated with a protective metal layer 15 . In this case, the erosion resistor 13 consists of a carrier material made of aluminum nitride (AlN) with an applied thick-film resistor.

In Fig. 6 ist noch eine konkrete Ausführungsform einer Zündkerze dargestellt, die für eine besonders lange Lebensdauer ausgelegt ist. Auch hier sind die gleichen Bezugszahlen verwendet wie in den vorhergehenden Abb. 2 bis 5, so daß diese Bezugszahlen nicht nochmals wiederholt werden müssen. Zusätzlich ist noch das zylinderförmige Metallrohr 18 dargestellt, in das der Isolator 10 eingelassen ist. Der Innenleiter 11 dieser Zündkerze besteht aus den beiden Teilen Kontaktstift 16 und Edelmetallstab 17. Der Edelmetallstab 17 schließt bündig mit der brennraumseitigen Isolatorfläche ab. Der Edelmetallstab 17 ist in der Keramik des Isolators 10 z. B. eingesintert. Der Abbrandwiderstand schließt sich an den Kontaktstift 16 an und ist in dem Isolatorfuß 27 angeordnet. Auch hier ist also der Abbrandwiderstand 13 gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Zündkerzen in Richtung auf die Funkenstrecke vorgezogen. Als Widerstandsmaterial für den Abbrandwiderstand 13 ist z. B. Siliziumkarbid (SiC) mit entsprechender Dotierung verwendet. An den Abbrandwiderstand 13 schließt sich der Anschlußbolzen 26 an. Bei der Seitenansicht der Fig. 5 sind noch zusätzlich zwei Masseelektroden 19 dargestellt. Die Masseelektroden 19 sind in Richtung auf die Mittelelektrode hin abgebogen. Dabei sind sie in einem Winkel von 90° abgebogen. Hierbei ist der abgebogene Teil der Masseelektrode so abgebogen, daß die äußere Fläche des abgebogenen Teils der Masseelektrode bündig zur Isolatoroberkante liegt. Der dadurch bedingte Funkenverlauf ist mit der Bezugszahl 20 bezeichnet. Es ist erkennbar, daß der Funken ausgehend von dem Edelmetallstab 17 an der Isolatoroberfläche vorbeigleitet und über eine Luftstrecke zu der Stirnseite der Masseelektrode verläuft. Ein solchen Funken nennt man einen Luft-Gleitfunken.In FIG. 6 Another specific embodiment is illustrated of a spark plug, which is designed for a particularly long service life. The same reference numbers are used here as in the previous Figs. 2 to 5, so that these reference numbers do not have to be repeated. In addition, the cylindrical metal tube 18 is shown, in which the insulator 10 is embedded. The inner conductor 11 of this spark plug consists of the two parts contact pin 16 and precious metal rod 17th The noble metal rod 17 is flush with the insulator surface on the combustion chamber side. The noble metal rod 17 is in the ceramic of the insulator 10 z. B. sintered. The erosion resistance connects to the contact pin 16 and is arranged in the insulator foot 27 . Here too, the erosion resistance 13 is preferred over the spark plugs known from the prior art in the direction of the spark gap. As a resistance material for the erosion resistor 13 is, for. B. silicon carbide (SiC) with appropriate doping. The connecting bolt 26 connects to the erosion resistor 13 . In the side view of Fig. 5 additionally two ground electrodes 19 are shown. The ground electrodes 19 are bent in the direction of the center electrode. They are bent at an angle of 90 °. Here, the bent part of the ground electrode is bent so that the outer surface of the bent part of the ground electrode lies flush with the upper edge of the insulator. The resulting spark pattern is designated by the reference number 20 . It can be seen that, starting from the noble metal rod 17 , the spark glides past the insulator surface and runs over an air gap to the end face of the ground electrode. Such a spark is called an air sliding spark.

Zur Verbesserung der Standfestigkeit ist der Edelmetallstab, der hier aus Platin hergestellt ist, in seinem Durchmesser vergrößert. Der Durchmesser liegt beispielsweise im Bereich von 0,3 bis 1.5 mm.To improve stability, the precious metal rod is which is made of platinum here, in its diameter enlarged. The diameter is in the range, for example from 0.3 to 1.5 mm.

Zur zusätzlichen Verringerung der Erosion bei der Entladung der Zündkerzenkapazität ist der Kontaktstift 16 in seinem Durchmesser verringert. Der Durchmesser des Kontaktstiftes 16 liegt vorzugsweise im Bereich von 0,3 bis 1,5 mm.The contact pin 16 is reduced in its diameter in order to additionally reduce the erosion when the spark plug capacity is discharged. The diameter of the contact pin 16 is preferably in the range from 0.3 to 1.5 mm.

Obwohl in der Zeichnung nur zwei Masseelektroden 19 dargestellt sind, liegt es im Rahmen dieser Erfindung, auch mehr als zwei, z. B. drei bzw. vier Masseelektroden vorzusehen.Although only two ground electrodes 19 are shown in the drawing, it is within the scope of this invention, more than two, z. B. provide three or four ground electrodes.

Claims

1. Spark plug for an internal combustion engine with a cylindrical metal tube, in which a rod-shaped inner conductor is inserted, which is surrounded by an insulator and with a current-limiting resistor in the circuit of the spark plug, characterized in that the resistor ( 13 ) is arranged so that it in the direction of the spark gap ( 20 ) of the spark plug, at most up to the spark gap ( 20 ), and / or that the diameter of the inner conductor ( 11 , 16 ) is less than or equal to 2 mm.

2. Spark plug according to claim 1, characterized in that the resistor ( 13 ) together with the rod-shaped inner conductor ( 11 , 16 ) is arranged in the region of the insulator base ( 27 ).

3. Spark plug according to claim 1 or 2, characterized in that the resistor ( 13 ) consists of an electrically conductive material, in particular a glass melt with an addition of electrically conductive particles, in particular soot or graphite particles.

4. Spark plug according to claim 1 or 2, characterized in that the resistor ( 13 ) consists of a thermally conductive carrier material, in particular aluminum nitride (AlN) and a resistor applied in thick-film technology.

5. Spark plug according to one of the preceding claims, characterized in that the rod-shaped inner conductor ( 11 , 16 ) ends on the combustion chamber side in a noble metal rod ( 17 ), that the noble metal rod ( 17 ) has a diameter in the range from 0.3 to 1.5 mm, that at least two ground electrodes ( 19 ) are provided, and that the ground electrodes ( 19 ) are bent towards the noble metal rod ( 17 ) in such a way that an air gap is formed between the insulator surface and the ground electrode ( 19 ).

6. Spark plug for an internal combustion engine with a cylindrical metal tube in which a rod-shaped inner conductor is inserted, which is surrounded by an insulator, characterized in that at least the area of the inner conductor ( 11 ) that comes into contact with the ignition spark has a noble metal layer, in particular Pt, Rh-Ir layer is coated and that the inner conductor ( 11 ) at least at the end facing the noble metal layer ( 15 ) made of a heat-conducting material, in particular one of the metals Cu, Ag, Au, W, Co, Mo, Ni , Cr or alloys of these metals or from a thermally conductive ceramic material such as SiC.