DE68924526T2 - Zündkerzenzusammenbau. - Google Patents

Zündkerzenzusammenbau.

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Description

  • Die Erfindung betrifft Zündkerzen zur Verwendung in Verbrennungskraftmaschinen, und insbesondere betrifft sie Zündkerzen mit einer verbesserten Hitzebeständigkeit und einem verbesserten Selbstreinigungsvermögen.
  • Eine Zündkerze, die allgemein in Verbrennungskraftmaschinen verwendet wird, weist ein Metallgehäuse mit einem Außengewinde auf seiner Oberfläche und einen Isolator auf, in dem eine Mittelelektrode angeordnet ist. Das Metallgehäuse wird normalerweise aus Stahlkarbid hergestellt, wohingegen der Isolator normalerweise aus einem Aluminiumoxidporzellan hergestellt wird. Die physikalischen Eigenschaften wie z.B. die Wärmeleitfähigkeit dieser Materialien spielen eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der thermischen Charakteristiken der Zündkerze. Diese Charakteristiken umfassen die Hitzebeständigkeit der Zündkerze, von der der Widerstand gegenüber Frühzündung bei einer hohen Temperatur abhängt, und das Selbstreinigungsvermögen, von dem wiederum die Kohlenstoffbildung bei einer Atmosphäre von niedrigen Temperaturen abhängig ist.
  • Die GB-A-2195398 zeigt eine Zündkerze, die ein zylindrisches Metallgehäuse, einen rohrförmigen Isolator mit einer zentralen Bohrung und eine Mittelelektrode in der zentralen Bohrung des Isolators umfaßt, welche mit einer mit dem Metallgehäuse verbundenen Masseelektrode einen Elektrodenabstand bildet. Der Oberbegriff des Anspruchs 1 basiert auf dieser Offenbarung.
  • Es soll eine Zündkerze mit einer verbesserten Nutzleistung vorgesehen werden, die die vielseitigen Anforderungen erfüllt, die sich aus der hohen Ausgangsleistung moderner Motoren und dem Wunsch nach einem niedrigen Kraftstoffverbrauch ergeben.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Zündkerze vorgesehen, die folgendes umfaßt: ein zylindrisches Metallgehäuse, einen rohrförmigen Isolator, der eine zentrale Bohrung aufweist, und eine Mittelelektrode in der zentralen Bohrung des Isolators, die mit einer Masseelektrode, die mit dem Metallgehäuse verbunden ist, einen Elektrodenabstand bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolator einen vorderen Abschnitt umfaßt, der aus Aluminiumnitrid (AlN) hergestellt ist, und daß das Metallgehäuse aus einem Material mit einer Zugfestigkeit von mehr als oder gleich 40 kg/mm² und einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als oder gleich 60 W/m.K hergestellt ist.
  • Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfaßt die Zündkerze desweiteren einen Anschluß, der in der zentralen Bohrung des Isolators in Ausrichtung auf die Mittelelektrode angeordnet ist, eine elektrisch leitende Glasdichtungsmasse, die in einem ringförmigen Raum zwischen dem Isolator und dem Anschluß und zwischen dem Isolator und der Mittelelektrode vorgesehen ist, wobei die Masseelektrode aus Nickel oder einer Nickellegierung hergestellt ist und die Masseelektrode mit dem Metallgehäuse durch einen Metallring verbunden ist, der aus einem anderen Material als das Metallgehäuse hergestellt ist.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun im folgenden unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung der beispielhaften Ausführungsbeispiele und die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, wobei:
  • Figur 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer Zündkerze ist;
  • Figur 2 eine graphische Darstellung ist, die die Hitzebeständigkeit der Zündkerze mit einem Aluminiumoxidisolator und verschiedenen Metallgehäusen zeigt;
  • Figur 3 eine graphische Darstellung ist, die die Hitzebeständigkeit einer Zündkerze mit einem Isolator aus AlN und BeO zeigt;
  • Figur 4 eine graphische Darstellung ist, die die Beziehung zwischen der Länge des Isolators und dem Betrag der Verschmutzung zeigt;
  • Figur 5 ein vergrößerter Querschnitt des Hauptteils einer abgeänderten Zündkerze ist;
  • Figur 6 eine Längsansicht einer Zündkerze teilweise im Querschnitt ist;
  • Figur 7 eine graphische Darstellung ist, die die Beziehung zwischen der Temperatur und der Wärmeleitfähigkeit einer Legierung zeigt, die bei der Konstruktion einer Zündkerze verwendet wird;
  • Figur 8 eine graphische Darstellung ist, die die Beziehung zwischen der Temperatur und der Härte verschiedener Legierungen zeigt;
  • Figur 9 eine graphische Darstellung ist, die die Beziehung zwischen der Kaltformungsrate (Kaltverformungsrate) und der mechanischen Festigkeit verschiedener Legierungen zeigt;
  • Figur 10 eine graphische Darstellung ist, die die Beziehung zwischen der Kaltformungsrate und der mechanischen Festigkeit mit einer Kaltformungsrate von 14% nach 1 Stunde bei jeder Temperatur zeigt;
  • Figur 11 ein Längsquerschnitt eines Zündkerzenkörpers gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
  • Figur 12 eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht eines Teils einer Zündkerze gemäß einem anderen Ausführungsbeipsiel der Erfindung ist; und
  • Figur 13 eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht eines Gegenstücks aus dem Stand der Technik ist.
  • Nun wird Bezug auf Figur 1 genommen, die eine Zündkerze gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Zündkerze weist eine Mittelelektrode 301 auf, die einen mit Nickel plattierten Kupferkern 301a aufweist. Die Mittelelektrode 301 ist in einem rohrförmigen Isolator 302 angeordnet, der eine axiale Bohrung 302a aufweist. Der mit einem Flansch versehene Kopf 301b der Mittelelektrode kommt mit einer Stufe 302b in dem Isolator in Eingriff. Der mit einem Flansch versehene Kopf 301b wird über einen Widerstand 304 und eine elektrisch leitende Glasdichtungsmasse 303 mit einer Anschlußelektrode 305 verbunden. Ein Metallgehäuse 306 weist ein Außengewinde 306 an seiner Außenfläche auf, und in diesem wird der Isolator 302 auf einem Platzhalter 307 angeordnet, der auf einer Stufe 306b aufsitzt. Der hintere Teil 306c des Metallgehäuses 306 wird nach innen umgebogen, um die Struktur durch Verstemmen fest miteinander zu verbinden. Ein Elektrodenabstand 309 ist zwiscben der Mittelelektrode 301 und einer Außenelektrode 308 gebildet, die an dem vorderen Ende 306d des Metallgehäuses 306 angebracht ist.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist das Metallgehäuse 306 eine Zugfestigkeit von mehr als oder gleich 40 kg/mm² und eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als oder gleich 60 W/m.k auf. Der Isolator weist eine Zündspannung von mehr als oder gleich 10 KV/mm, eine Biegefestigkeit von mehr als oder gleich 15 kg/mm² sowie eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als oder gleich 60 W/m.k auf.
  • Das Metallgehäuse ist aus einer Kupferlegierung, die aus den Prüfstücken A - G von Tabelle 1 ausgewählt ist, oder einer Aluminiumlegierung hergestellt, die aus den Prüfstücken H - K von Tabelle 2 ausgewählt ist. Von den Prüfstücken sind die Kupferlegierungen A - F und Aluminiumlegierungen 1 und K für die vorliegende Erfindung akzeptabel.
  • Ein Hitzebeständigkeitsversuch wurde für drei herkömmliche Zündkerzen (BPR5ES) sowie für Zündkerzen durchgeführt, die Metallgehäuse, die aus den Prüfstücken F und K bestehen, und Aluminiumoxidisolatoren aufweisen.
  • Der Test wurde dadurch durchgeführt, daß der Zündverstellwinkel eines 4-Zylinder-Motors mit 2000 cm³ Hubraum erhöht wurde.
  • Aus den Ergebnissen ist zu sehen, daß die Hitzebeständigkeit um einen Winkel von 2,5 bis 7,50 verbessert werden konnte, wie in Figur 2 zu sehen ist.
  • Von den Isolatorprüfstücken I - V von Tabelle 3 weist (AlN) eine akzeptable Wärmeleitfähigkeit, Zündspannung und Biegefestigkeit auf. TABELLE 1 chemische Komponente (Gew.%) Charakteristiken damit verbundene Betriebsdaten Dichte Wärmeleitfähigkeit spezifische elektrische Leitfähigk. Zugbeanspruchung Härte Hinweise Material reines Kupfer über unter Alterungsbehandlung TABELLE 2 Prüfstück damit verbundene Betriebsdaten chemische Komponente (Gew.%) Charakteristiken Hinweise Dichte Wärmeleitfähigkeit spezifische elektrische Leitfähigkeit Zugbeanspruchung Härte unter über Alterungsbehandlung TABELLE 3 Charakteristiken Material Dichte Wärmeleitfähigkeit Isolierhaltespannung Wärmeausdehnung Biegefestigkeit Sintern Prüfstück Normaldruck Warmpressen
  • Es wurden Experimente durchgeführt, bei denen ein Isolator der Art von Prüfstück II von Tabelle 3 und Metallgehäuse aus einer Kupferlegierung und (SlOC)-Stahl verwendet wurden.
  • Die Kombination des (AlN)-Isolators mit dem Kupfermetallgehäuse ermöglicht beträchtliche Verbesserungen bezüglich der Hitzebeständigkeit, wie in Figur 3 gezeigt ist.
  • Die verbesserte Hitzebeständigkeit ermöglicht es, daß der Fuß des Isolators von (1&sub1;) auf (1&sub2;) verlängert werden kann, wie in Figur 4 gezeigt ist, und verbessert gleichzeitig das Selbstreinigungsvermögen der Zündkerze.
  • Bei diesem Experiment setzt sich jeder Zyklus aus Perioden des Hochdrehens, Leerlaufs, 15 (km/h) und 35 (km/h) bei einer Temperatur von -10º zusammen. Der Zyklus wird wiederholt und die Verschmutzung wird als aufgetreten erachtet, wenn der Motor unabsichtlich abschaltet oder nicht in der Lage ist, erneut zu starten.
  • Bei einer Abänderung dieser Erfindung ist ein rohrförmiger Isolator 212 aus (AlN) hergestellt, wie er in Figur 5 zu sehen ist. Der Isolator 212 wird gesintert, wobei ein Platin-(Pt)-Legierungs-Draht in eine kleine Bohrung 212c eingegeben wird, um eine Mittelelektrode 211 zu bilden. Die kleine Bohrung 212c ist in dem Fuß 212a des Isolators vorgesehen. Die Platin-(Pt)- Legierung der Mittelelektrode 211 besteht aus (Pt-Ir), (Pt-Rh) oder dergleichen.
  • Die Mittelelektrode 211 ist mit einer mittleren Elektrode 213 und einem Anschluß 205 verbunden und durch einen elektrisch leitenden Klebstoff 203 starr befestigt. Der Isolator 212 wird in einem Metallgehäuse 206 angeordnet, welches aus einer Kupfer- oder Aluminiumlegierung aus den Tabellen 1 und 2 hergestellt ist. Eine Zündkerze, bei der der Isolator 212 einstückig mit der Mittelelektrode 211 gesintert ist, weist eine etwas verringerte Hitzebeständigkeit auf. Aber die Kombination aus dem Isolator 212 und dem Metallgehäuse gemäß der Erfindung macht es möglich, die Verringerung der Hitzebeständigkeit zu kompensieren.
  • Der Isolator 212 dieser Art ist vor allem zur Verwendung bei kleinen Zündkerzen (100 mm - 8 mm Durchmesser Schraubenspindel) brauchbar, da die Mittelelektrode 211 dünn hergestellt und der Durchmesser des Isolators 212 verringert werden kann, während weiterhin eine hohe Hitzebeständigkeit aufrechterhalten wird. Die Bezugszeichen 208 und 209 bezeichnen jeweils eine Masseelektrode und einen Elektrodenabstand.
  • Nun wird Bezug auf die Figuren 6 bis 10 genommen, in denen ein Zündkerzenkörper (A) gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ein zylindrisches Metallgehäuse 1 und einen Isolator 2 aufweist, der eine axiale zentrale Bohrung 21 aufweist. In die zentrale Bohrung 21 des Isolators 2 wird eine Mittelelektrode 3 konzentrisch eingeführt. Das Metallgehäuse 1 ist aus reinem Kupfer hergestellt, das zuanfangs eine Härte von HRB 58 bei einer normalen Temperatur aufweist und eine Härte von HRB 15 bei einer Temperatur von 350ºC aufweist und das in der unten beschriebenen Art und Weise behandelt wird. Es weist auch eine spezifische elektrische Leitfähigkeit von IACS 100% (bei 20ºC), eine Wärmeleitfähigkeit von 390 W/m.k. und eine Zugfestigkeit von 35 kg/mm² auf.
  • Nach dem Schmelzen des Kupfers werden 0,85 Massenanteile (Gew. %) Aluminiumoxid-(Al&sub2;O&sub3;)-Pulver mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 1 Mikron (um) gleichmäßig in dem geschmolzenen Kupfer dispergiert, um ein mit Aluminiumoxid dispergiertes Kupfer zu bilden.
  • Das so hergestellte, mit Aluminiumoxid dispergierte Kupfer wird durch plastische Behandlung, bei der 60% des gesamten Herstellungsprozesses aus Kaltformungsprozessen besteht, verarbeitet.
  • Die Eigenschaften des mit Aluminiumoxid dispergierten Kupfers sind in der Tabelle 4 gezeigt. TABELLE 4 Schmelzpunkt (ºC) spez. Gewicht 20ºC (g/cm³) spez. elektrische Leitfähigkeit 20ºC IACS (%) Wärmeleitfähigkeit 20ºC (W/m.k.) spez. elektrischer Widerstand 20ºC (uΩ .cm) Wärmeausdehnung (cm/cm/ºC)
  • Das Metallgehäuse 1 weist eine mit einem Gewinde versehene Fläche 11 an seinem hinteren Ende auf, damit die Zündkerze auf den Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine aufgeschraubt werden kann, und weist eine mittlere Trommel und eine hintere Verstemmfläche 16a auf. Eine J-förmige Masseelektrode 12 ist an der Vorderseite des Metallgehäuses 1 mit dem vorderen Ende der Mittelelektrode 3 angeschweißt. Die innere Fläche des Metallgehäuses 1 weist einen Absatzabschnitt 13 auf, auf dem ein ringförmiger Abstandshalter 17 positioniert ist. Eine hexagonale Ringmutter 14 ist nahe der Verstemmfläche 16a vorgesehen. Die Verstemmfläche ist nach innen gewendet, um den rohrförmigen Isolator 2 und die Abstandhalter 16 zurückzuhalten. Der verbleibende ringförmige Raum ist mit pulverisiertem Talk 15 gefüllt. Der Isolator 2 ist ein gesinterter Keramikkörper aus Aluminiumnitrid (AlN), der eine Wärmeleitfähigkeit von 180 W/m.k. (bei 20ºC) aufweist. Der Isolator 2 weist an seinem vorderen Ende einen Fußabschnitt 22 auf, dessen oberes Ende eine kegelförmige Außenfläche aufweist, und wird von dem Metallgehäuse 1 getragen, wobei die kegelförmige Fläche mit dem Absatzabschnitt 13 über den Abstandshalter 17 in Eingriff kommt.
  • Der Durchmesser der zentralen Bohrung 21 ist an dem Fußabschnitt 22 etwas kleiner, da sie einen Stufenabschnitt 24 oberhalb der kegelförmigen Fläche 23 aufweist.
  • Die Mittelelektrode 3 besteht aus einem mit einer hitzebeständigen Nickellegierung 31 plattierten Kupferkern 32. Das hintere Ende der Mittelelektrode 3 weist einen mit einem Flansch versehenen Kopf 33 auf, der mit dem Stufenabschnitt 24 in Eingriff kommt, wohingegen das vordere Ende der Mittelelektrode mit der Masseelektrode 12 einen Elektrodenabstand (34) bildet. Der mit einem Flansch versehene Kopf 33 ist mit einem Anschluß 35 über einen Widerstand 36 und elektrisch leitende Glasdichtungsmassen 37 und 38 verbunden.
  • Das Metallgehäuse 1 ist aus einer mit Aluminiumoxid dispergierten Kupferlegierung hergestellt, die die folgenden Eigenschaften aufweist:
  • (a) Die mit Aluminiumoxid dispergierte Kupferlegierung weist eine spezifische elektrische Leitfähigkeit von IACS 80% (20ºC) und eine Wärmeleitfähigkeit von 320 W/m.k. auf, wie in der Tabelle 4 und bei der Kurve (4) in Figur 7 zu sehen ist.
  • Die hohe elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit von Kupfer werden im allgemeinen beibehalten.
  • (b) Figur 8 zeigt die Härte von verschiedenen Teststücken, die Bezugszeichen 50, 51, 52 und 53 beziehen sich jeweils auf reines Kupfer, (CdCu), (CrCu) bzw. (BeCu). Wie aus der Kurve 4 von Figur 8 zu ersehen ist, weist das mit Aluminiumoxid dispergierte Kupfer eine Härte von HRB 84,5 bei Normaltemperatur und eine Härte von HRB 80 bei 800ºC auf, was zeigt, daß die Härte des mit Aluminiumoxid dispergierten Kupfers im Vergleich zu der Härte von reinem Kupfer (siehe Kurve 50) beträchtlich verbessert wird. Bei dem mit Aluminiumoxid dispergierten Kupfer wirkt das dispergierte Aluminiumoxidpulver als eine Dislokationsbarriere, die die Rekristallisation des reinen Kupfers erhöht, und die verhindert, daß das dispergierte Aluminiumoxidpulver in dem reinen Kupfer aufgelöst wird.
  • Von den anderen metallischen Legierungen weist (BeCu) eine Härte von HRB 95 unter 400ºC auf, aber ihre Härte verschlechtert sich rapide bei Temperaturen von 200-400ºC.
  • (c) Figur 9 zeigt die Beziehung zwischen dem Prozentsatz an Kaltbearbeitung und der mechanischen Festigkeit der mit Aluminiumoxid dispergierten Kupferlegierung. In Figur 9 stellen die Bezugszeichen 41, 42, 43 und 44 wiederum Dehnungsraten (%), Bruchfestigkeit, Härte HRB und Zugspannungswiderstand (kg/mm²) dar.
  • In Figur 9, in der die durchbrochene Linie 40 eine Kaltbearbeitungsrate von 14% anzeigt, d.h. eine Verringerung der Dicke des Teststücks von 14% durch Kaltbearbeitung, kann man erkennen, daß die Verschlechterung der mechanischen Festigkeit um so geringer wird, je größer der Prozentsatz an Kaltbearbeitung ist.
  • Figur 10 zeigt die mechanische Festigkeit mit einer Kaltbearbeitungsrate von 14%, die Bezugszeichen 45, 46, 47 und 48 wiederum bezeichnen die Dehnungsrate (%), die Bruchfestigkeit, eine Härte HRB und einen Zugspannungswiderstand (kg/mm²) nach einer Stunde bei einer hohen Temperatur.
  • Aus Figur 10 wird deutlich, daß eine hohe mechanische Festigkeit selbst dann aufrechterhalten wird, wenn das Teststück beträchtlich lange Hochtemperaturbedingungen ausgesetzt wird.
  • Einige Experimente wurden wie folgt durchgeführt, um das Metallgehäuse 1 mit einem entsprechenden Metallgehäuse zu vergleichen, daß aus (SLOC)-Stahl hergestellt ist.
  • Frühzündungswiderstandstest
  • Man hat herausgefunden, daß der Zündverstellwinkel bei einem 4-Zylinder-Motor mit 2000 cm³ Hubraum um einen Winkel von 5 - 7,5º verstellt werden kann.
  • Selbstreinigungsvermögenstest
  • Ein Zyklus wird durch Vereinigen von Perioden von Hochdrehen, Leerlauf, 15 (km/h) und 35 (km/h) bei einer Temperatur von -10ºC gebildet, wobei ein 4-Zylinder-Motor mit einem 2000 cm³ Hubraum verwendet wird. Der Zyklus wird wiederholt, und man nimmt an, daß es zu einer Verschmutzung gekommen ist, wenn der Motor unabsichtlich aufhört zu laufen oder nicht in der Lage ist, erneut zu starten.
  • Man hat herausgefunden, daß die geeignete Zündung mit einer Zündkerze gemäß der vorliegenden Erfindung gewährleistet wird, die in dem Zyklus, in dem der Motor anhält oder nicht in der Lage ist, erneut zu starten, wenn die Zündkerze nach dem Stand der Technik verwendet wird, weiterhin zündet.
  • Zirkoniumoxid-(ZrO&sub2;)- oder Aluminiumnitrid-(AlN)-Pulver kann anstelle des Aluminiumoxidpulvers verwendet werden. Eine Kombination von Keramikpulvern kann verwendet werden, solange die Gewichtsanteile in % in dem Bereich von 0,3 bis 3,0 liegen. Der Durchschnittsdurchmesser der Keramikteilchen kann weniger als 1 Mikron betragen.
  • Vorzugsweise ist nur der Fußabschnitt des Isolators aus Aluminiumnitrid (AlN) hergestellt, obwohl andere Arten von Keramiken hinzugefügt werden können, solange die Wärmeleitfähigkeit bei 60 W/m.k. (0,1435 cal.secºC) bleibt.
  • Unter Bezugnahme auf die Figuren 11 bis 13 wird im folgenden ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Ein Zündkerzenkörper 100 weist ein zylindrisches Metallgehäuse 190 auf, wobei der Hauptteil 191 davon aus einer Aluminium- oder Kupferlegierung hergestellt ist, die eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 60 W/m.k. aufweist. Ein kreisförmiger Ring 192 ist mit dem vorderen Ende des Metallgehäuses 190 verbunden. Der Ring 192 ist aus einem wärmebeständigen Metall wie z.B. Stahl, rostfreier Stahl oder einer Nickellegierung hergestellt. Die Innenfläche des Metallgehäuses 190 weist einen Stufenabschnitt 193 auf, und die Außenfläche des Rings 192 weist einen Stufenabschnitt 194 auf. Die zwei Stufenabschnitte 193 und 194 passen zusammen und sind bei 195 durch ein bekanntes Schweißverfahren wie z.B. Laserschweißen, Elektronenstrahlschweißen, WIG (Wolfram-Inertgas-Schweißen) oder Löten starr miteinander verbunden. Eine J-förmige Masseelektrode 196, die aus einer hitzebeständigen Nickellegierung hergestellt ist, ist an dem kreisförmigen Ring 192 angebracht und bildet einen Elektrodenabstand mit einer Mittelelektrode 150, wie im folgenden beschrieben wird.
  • Ein rohrförmiger Isolator 101 umfaßt ein vorderes Stück 101a und ist konzentrisch in den vorderen Abschnitt des Metallgehäuses 190 eingeführt. Die vordere Hälfte 101a des Isolators 101 dient als ein Fußabschnitt und ist aus einem Aluminiumnitrid (AlN) hergestellt, das eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 60 W/m.k. aufweist. Die hintere Hälfte 120 ist aus einem relativ kostengünstigen Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;) hergestellt.
  • Aber die hintere Hälfte 120 kann auch aus Aluminiumnitrid (AlN) hergestellt werden.
  • Das hintere Ende der vorderen Hälfte 101a des Isolators 101 weist einen konzentrischen Vorsprung 111 auf, der in eine Aussparung 121 paßt, die in dem vorderen Ende der hinteren Hälfte 120 vorgesehen ist, um einen Isolator 130 der Art mit einer fugenartigen Verbindung vorzusehen. Die beiden Stücke 120 und 101a sind, wie in Figur 11 zu sehen ist, in der Art einer Zapfenverbindung durch eine Glasdichtungsmasse 140 fest miteinander verbunden, die eine Mischung aus Keramikkomponenten wie z.B. (CaO), BaO), (Al&sub2;O&sub3;), (SiO&sub2;) und dergleichen ist.
  • Die vordere Hälfte 101a weist eine axiale zentrale Bohrung 115 auf, die aus einem Loch 113 mit einem verringerten Durchmesser und einem Loch 114 mit einem größeren Durchmesser besteht. Die hintere Hälfte 120 weist eine Bohrung 122 auf, die axial mit dem Loch 114 mit dem größeren Durchmesser in Verbindung steht. Die Mittelelektrode 150 ist konzentrisch in den Bohrungen 113 und 114 angeordnet, wobei ihr vorderes Ende aus der vorderen Hälfte 101a herausragt. Die Mittelelektrode 150 ist aus einem Kupferkern hergestellt, der mit einer wärmebeständigen Nickellegierung plattiert ist, und weist an ihrem hinteren Ende einen mit einem Flansch versehenen Kopf 151 auf.
  • Beim Zusammenbauen wird die Mittelelektrode 150 von dem hinteren Ende der Bohrungen 115, 122 her eingeführt, wobei der mit einem Flansch versehene Kopf 151 von dem Absatz des Lochs 114 mit dem größeren Durchmesser aufgenommen wird, und wird mit Hilfe eines hitzebeständigen anorganischen Klebstoffs 152 in dem Loch 113 mit dem verringerten Durchmesser sicher befestigt. Eine elektrisch leitende Glasdichtungsmasse 160 wird in den Bohrungen 115, 122 vorgesehen, um einen Geräuschunterdrückungswiderstand 161 zwischen einem Anschluß 180 und der Mittelelektrode 150 fest einzufügen. Der Anschluß 180 wird in die Bohrung 122 eingefügt und durch die leitende Glasdichtungsmasse 160 sicher befestigt.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der kreisförmige Ring 192 an den Stufenabschnitten 193 und 194 mit dem Metallgehäuse 190 verschweißt, wodurch die Verbindung verstärkt wird und eine Oxidation der Verbindung verhindert wird.
  • Die Masseelektrode 196 aus einer Nickellegierung wird direkt mit dem kreisförmigen Ring 192 verschweißt, der aus einem Metall ähnlich dem der Masseelektrode 196 hergestellt ist, so daß die Schweißnaht verstärkt wird.
  • Im Gegensatz dazu ist beim Stand der Technik, bei dem eine Nickellegierungs-Masseelektrode 192A an einem Kupferlegierungs- Metallgehäuse 190A angeschweißt wird, wie mit Pfeil (B) in Figur 13 gezeigt ist, die mechanische Festigkeit der Verbindung 193a niedriger als gewünscht. Außerdem korrodiert das Kupferlegierungsbauteil bei 191A durch Oxidation, wodurch die Schweißnahtfestigkeit noch weiter verschlechtert wird.

Claims (8)

1. Zündkerze mit einem zylindrischen Metallgehäuse (306), einem rohrförmigen Isolator (302), der eine zentrale Bohrung (302a) aufweist, und einer Mittelelektrode (301) in der zentralen Bohrung des Isolators, die mit einer Masseelektrode (308), die mit dem Metallgehäuse verbunden ist, einen Elektrodenabstand (309) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolator (302) einen vorderen Abschnitt umfaßt, der aus Aluminiumnitrid (AlN) hergestellt ist, und daß das Metallgehäuse aus einem Material mit einer Zugfestigkeit von mehr als oder gleich 40 kg/mm² und einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als oder gleich 60 W/m.K hergestellt ist.
2. Zündkerze nach Anspruch 1, wobei der Isolator eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als oder gleich 60 W/m.K, eine Zündspannung von mehr als oder gleich 10 KV/mm, und eine Biegespannung von mehr als oder gleich 15 kg/mm² aufweist.
3. Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Isolator (302) einstückig mit der Mittelelektrode (301) gesintert wird.
4. Zündkerze nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Metallgehäuse (306) aus einer Keramik-Dispersions-Kupferlegierung hergestellt wird, die Kupfer umfaßt, in das ein Keramikpulver mit 0,3 bis 3,0 Massenanteilen dispergiert ist.
5. Zündkerze nach Anspruch 4, wobei das Keramikpulver mindestes einen Stoff aus der Gruppe Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;), Zirkoniumoxid (ZnO&sub2;) und Aluminiumnitrid (AlN) enthält.
6. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, desweiteren mit einem Anschluß (180), der in der zentralen Bohrung des Isolators in Ausrichtung auf die Mittelelektrode angeordnet ist, einer elektrisch leitenden Glasdichtungsmasse (160), die in einem ringförmigen Raum zwischen dem Isolator und dem Anschluß und zwischen dem Isolator und der Mittelelektrode vorgesehen ist, wobei die Masseelektrode (196) aus Nickel oder einer Nickellegierung hergestellt ist und die Masseelektrode mit dem Metallgehäuse (190) durch einen Metallring (192) verbunden ist, der aus einem anderen Material als das Metallgehäuse (190) hergestellt ist.
7. Zündkerze nach Anspruch 6, wobei das andere Material Stahl, rostfreier Stahl oder eine Nickellegierung ist.
8. Zündkerze nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Innenfläche des Metallgehäuses (190) einen Stufenabschnitt (193) aufweist und die Außenfläche des Metallrings (192) einen Stufenabschnitt (194) aufweist, wobei die beiden Stufenabschnitte durch Laserstrahlschweißen, Elektronenstrahlschweißen, WIG-Schweißen (Wolfram-Inertgas-Lichtbogen) oder durch Löten miteinander verbunden werden.
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