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Die Erfindung betrifft Zündkerzen zur Verwendung in
Verbrennungskraftmaschinen, und insbesondere betrifft sie Zündkerzen
mit einer verbesserten Hitzebeständigkeit und einem
verbesserten Selbstreinigungsvermögen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die vorliegende Erfindung wird nun im folgenden unter
Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung der beispielhaften
Ausführungsbeispiele und die beigefügten Zeichnungen genauer
beschrieben, wobei:
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Figur 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht
einer Zündkerze ist;
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Figur 2 eine graphische Darstellung ist, die die
Hitzebeständigkeit der Zündkerze mit einem Aluminiumoxidisolator und
verschiedenen Metallgehäusen zeigt;
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Figur 3 eine graphische Darstellung ist, die die
Hitzebeständigkeit einer Zündkerze mit einem Isolator aus AlN und BeO
zeigt;
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Figur 4 eine graphische Darstellung ist, die die Beziehung
zwischen der Länge des Isolators und dem Betrag der
Verschmutzung zeigt;
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Figur 5 ein vergrößerter Querschnitt des Hauptteils einer
abgeänderten Zündkerze ist;
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Figur 6 eine Längsansicht einer Zündkerze teilweise im
Querschnitt ist;
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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;
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Figur 8 eine graphische Darstellung ist, die die Beziehung
zwischen der Temperatur und der Härte verschiedener
Legierungen zeigt;
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Figur 9 eine graphische Darstellung ist, die die Beziehung
zwischen der Kaltformungsrate (Kaltverformungsrate) und der
mechanischen Festigkeit verschiedener Legierungen zeigt;
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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;
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Figur 11 ein Längsquerschnitt eines Zündkerzenkörpers gemäß
einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
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Figur 12 eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht eines
Teils einer Zündkerze gemäß einem anderen Ausführungsbeipsiel
der Erfindung ist; und
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Figur 13 eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht eines
Gegenstücks aus dem Stand der Technik ist.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der Test wurde dadurch durchgeführt, daß der
Zündverstellwinkel eines 4-Zylinder-Motors mit 2000 cm³ Hubraum erhöht wurde.
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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.
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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
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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.
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Die Kombination des (AlN)-Isolators mit dem
Kupfermetallgehäuse ermöglicht beträchtliche Verbesserungen bezüglich der
Hitzebeständigkeit, wie in Figur 3 gezeigt ist.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Das so hergestellte, mit Aluminiumoxid dispergierte Kupfer
wird durch plastische Behandlung, bei der 60% des gesamten
Herstellungsprozesses aus Kaltformungsprozessen besteht,
verarbeitet.
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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)
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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.
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Der Durchmesser der zentralen Bohrung 21 ist an dem
Fußabschnitt 22 etwas kleiner, da sie einen Stufenabschnitt 24
oberhalb der kegelförmigen Fläche 23 aufweist.
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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.
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Das Metallgehäuse 1 ist aus einer mit Aluminiumoxid
dispergierten Kupferlegierung hergestellt, die die folgenden
Eigenschaften aufweist:
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(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.
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Die hohe elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit von
Kupfer werden im allgemeinen beibehalten.
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(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.
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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.
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(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.
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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.
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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.
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Aus Figur 10 wird deutlich, daß eine hohe mechanische
Festigkeit selbst dann aufrechterhalten wird, wenn das Teststück
beträchtlich lange Hochtemperaturbedingungen ausgesetzt wird.
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Einige Experimente wurden wie folgt durchgeführt, um das
Metallgehäuse 1 mit einem entsprechenden Metallgehäuse zu
vergleichen, daß aus (SLOC)-Stahl hergestellt ist.
Frühzündungswiderstandstest
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Aber die hintere Hälfte 120 kann auch aus Aluminiumnitrid
(AlN) hergestellt werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.