DE60224008T2

DE60224008T2 - Zusammensetzung von platinlegierung für zündkerzenelektrode für verbrennungsmo tor

Info

Publication number: DE60224008T2
Application number: DE60224008T
Authority: DE
Inventors: Sophie Beaudet
Original assignee: Beru Tda SAS
Current assignee: Beru Tda SAS
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2022-02-07
Also published as: DE60224008D1; EP1360747B1; ES2294100T3; FR2820892A1; ATE381134T1; EP1360747A1; FR2820892B1; US20040066125A1; WO2002065602A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Platinlegierungszusammensetzung für eine Elektrode einer Zündkerze für einen Verbrennungsmotor.
Eine Verbesserung der Lebensdauer von Zündkerzen wird von den Herstellern als Reaktion auf neue Verwaltungsvorschriften, neue Wartungszwänge und eine Steigerung der Lebensdauer von Zündkerzen (wenigstens 120000 Kilometer) fortwährend angestrebt.
Eine der Erscheinungen, die die Lebensdauer der Zündkerzen begrenzen, besteht in einer Verschlechterung der Mittelelektrode der Zündkerze. Es sind Techniken bekannt, die eine Verbesserung der Verschleißfestigkeit und Leistung von Zündkerzen gestatten. Diese Techniken bestehen im Wesentlichen in einer Verstärkung von lasergeschweißten Elektroden durch Hinzufügen von Spitzen aus Edelmetall.
Es ist bekannt, insbesondere aus GB 2 299 813 , Spitzen aus einer Legierung auf Platinbasis zu verwirklichen, welche Zusätze aus Edelmetallen (Rhodium, Iridium beispielsweise) aufweisen, die entwickelt wurden. Langzeitfestigkeitstests haben jedoch gezeigt, dass die Verschleißfestigkeit dieser Legierungen begrenzt ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere, diesen Nachteil zu beseitigen.
Hierzu weist die Platinlegierungszusammensetzung für die Mittelelektrode einer Zündkerze für einen Verbrennungsmotor gemäß der Erfindung ferner in Gewichtsprozenten auf:

– ungefähr 5 bis 15% Iridium, und
– etwa 0,1 bis 5% eines Elements, ausgewählt aus der Gruppe, welche Hafnium, Zirkon und ihr Gemisch aufweist.

Dank dieser Maßnahmen ist die Verschleißfestigkeit gegen Oxidation/chemische Korrosion und elektrische Erosion von Zündkerzenmittelelektroden verbessert.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann man gegebenenfalls ferner auf die eine und/oder andere folgender Maßnahmen zurückgreifen:

– die Platinlegierung weist Rhodium in einem Gehalt von höchstens 15% auf;
– das ausgewählte Element ist in Form von Metall zugegen;
– das ausgewählte Element wird in Form von Metall eingeführt;
– die Legierungszusammensetzung ist an einem Endabschnitt der Mittelelektrode angesetzt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung zielt diese auf eine Zündkerze für einen Verbrennungsmotor ab, bei welcher der Endabschnitt der Mittelelektrode aus einer vorstehend angesprochenen Platinlegierung ausgearbeitet ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden sich im Laufe der folgenden Beschreibung einer ihrer Ausführungsformen, die als nicht einschränkendes Beispiel gegeben wird, anhand der Figuren ergeben:
1 ist eine Seitenansicht einer Zündkerze für einen Verbrennungsmotor, bei welcher die Mittelelektrode die Platinlegierung gemäß der Erfindung aufweist;
2 ist in vergrößertem Maßstab eine Seitenansicht des Endes der Zündkerze an der Stelle ihrer Mittelelektrode.
Unter Bezug auf 1 ist eine Mittelelektrode 1 koaxial in Bezug auf die Hauptachse A der Zündkerze 8 unter Begrenzung eines Leerraums 2 zusammen mit einer Masseelektrode 3 angeordnet, wobei dieser Leerraum den Ort des Funkens bestimmt.
Diese Mittelelektrode 1, die allgemein bimetallisch ist, mündet an ihrem distalen Teil innerhalb eines Kerns 4, der beispielsweise aus leitfähigem oder Widerstandszement ausgebildet ist und ausgezeichnete Wärmeleiteigenschaften besitzt, wobei dieser Kern 4 seinerseits mit einem Anschlusselement 5 verbunden ist, das für einen Anschluss an eine (nicht dargestellte) externe Schaltung eingerichtet ist.
Eine elektrisch isolierender Körper 6, insbesondere aus Keramik und im Wesentlichen rohrförmig, umschließt diesen Mittelabschnitt.
In herkömmlicher Weise ist die Masseelektrode 3 einstückig mit einem äußeren Metallabschnitt 7, üblicherweise Sockel genannt, verbunden, der ferner einen Gewindeabschnitt 8 zu seiner Verbindung mit dem Motor, einen Abschnitt, der Abflachungen 9 zur Montage und Demontage der Zündkerze aufweist, sowie Dichtmittel 10 umfasst, die entweder angesetzt (Dichtung) oder mit dem Sockel einstückig hergestellt, im Allgemeinen eine konische Anlagefläche, sind.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Platinlegierung zur Herstellung des Endabschnitts 11 der Mittelelektrode 1 (vgl. 2) verwendet, wobei der Endabschnitt 11 dabei der Mittelelektrodenabschnitt ist, der der Masseelektrode gegenüberliegt, wobei dieser Abschnitt derjenige ist, der wegen des Vorhandenseins des Funkens abnutzungsanfällig ist. In Anbetracht der Herstellungskosten einer Platinlegierung ist nur der Endabschnitt, im Allgemeinen mit geringer Dicke, aus dieser Platinlegierung gebildet, wobei dieser Endabschnitt, insbesondere durch eine Schweißtechnik, am Ende der Mittelelektrode angesetzt ist.
Diese Platinlegierung weist oxidierbare Elemente auf, die aus denjenigen ausgewählt sind, die einen hohen Schmelzpunkt aufweisen und deren feste Oxide bei hoher Temperatur stabil sind, wobei die gasförmigen Oxide bei eben diesen Temperaturen instabil sind.
Ebenfalls in bevorzugter Weise weist die Platinlegierung in Metallform Hafnium, Zirkon in Gehalten zwischen 0 und 5 Gew.-% auf, wobei der Schwellenwert von 5% einer Grenze entspricht, die aufgrund der Tatsache der geringen Löslichkeit dieser Elemente in Platin erreicht wird, wobei wenigstens eines dieser beiden Elemente in der Legierungszusammensetzung mit einem Gehalt von wenigstens 0,1 Gew.-% zugegen ist.
Die Platinlegierung weist auch weitere Elemente auf, deren Schmelzpunkttemperatur auch über derjenigen von Platin liegt, derart, dass die elektrische Erosionsfestigkeit der Legierung verstärkt wird. Es handelt sich insbesondere um Iridium in einem Gehalt zwischen 5 und 15 Gew.-%, Rhodium in einem Gehalt zwischen 0 und 15 Gew.-%, wobei der Gehalt des Mehrheitselements (Platin in diesem Fall) dementsprechende eingestellt wird.
Gemäß einem ersten Beispiel einer Platinlegierungszusammensetzung, die zur Herstellung eines Endabschnitts einer Mittelelektrode einer Zündkerze für einen Verbrennungsmotor bestimmt ist, weist diese im Wesentlichen in Gewichtsprozent auf:

– ungefähr 5 bis 15% Iridium, und
– ungefähr 0,1 bis 5% eines Elements, ausgewählt aus der Gruppe, welche Hafnium, Zirkon und deren Gemisch umfasst.

Gemäß einem zweiten Beispiel einer Platinlegierungszusammensetzung, die zur Herstellung eines Endabschnitts einer Mittelelektrode einer Zündkerze für einen Verbrennungsmotor bestimmt ist, weist diese im Wesentlichen in Gewichtsprozent auf:

– ungefähr 5 bis 15% Iridium,
– ungefähr 0 bis 15% Rhodium, und
– ungefähr 0,1 bis 5% eines Elements, ausgewählt aus der Gruppe, welche Hafnium, Zirkon und ihr Gemisch umfasst.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Mittelelektrode der Zündkerze insgesamt aus einer Platinlegierung gemäß der Erfindung gebildet. In Anbetracht prohibitiver Gestehungskosten ist diese Ausführungsform jedoch nicht bevorzugt.

Claims

Platinlegierungszusammensetzung für eine Mittelelektrode einer Zündkerze für einen Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner in Gewichtsprozent aufweist: – ungefähr 5 bis 15% Iridium, und – ungefähr 0,1 bis 5% eines Elements, ausgewählt aus der Gruppe, die Hafnium, Zirkon und deren Gemisch umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie Rhodium in einem Gehalt von höchstens 15% aufweist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Element in Form von Metall eingeführt ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Element in Form von Metall zugegen ist.
Zusammensetzung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese Zusammensetzung an einen Endabschnitt (11) der Mittelelektrode (1) angesetzt ist.
Zündkerze für einen Verbrennungsmotor, welche eine Mittelelektrode (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (11) aus einer Platinlegierungszusammensetzung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4 ausgearbeitet ist.