DE69202954T2

DE69202954T2 - Spark plug.

Info

Publication number: DE69202954T2
Application number: DE69202954T
Authority: DE
Inventors: Kazuya Iwata; Tsutomu Okayama; Takafumi Oshima
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1991-10-11
Filing date: 1992-10-12
Publication date: 1995-11-02
Anticipated expiration: 2012-10-13
Also published as: DE69202954D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze, bei der eine erosionsbeständige Spitze durch Schweißen an dem vorderen Ende einer Mittelelektrode angebracht ist.The present invention relates to a spark plug in which an erosion-resistant tip is attached by welding to the front end of a center electrode.

Bei einer Mittelelektrode für eine Zündkerze zur Verwendung in einer Verbrennungskraftmaschine weist die Mittelelektrode ein Metall auf Nickelbasis auf, in dem ein Kupferkern als ein Wärmeleiter eingebettet ist, um die Mittelelektrode mit Hitze- und Oxidationsbeständigkeitseigenschaften zu versehen.In a center electrode for a spark plug for use in an internal combustion engine, the center electrode comprises a nickel-based metal in which a copper core is embedded as a heat conductor to provide the center electrode with heat and oxidation resistance properties.

Außerdem ist eine Spitze, die aus einem Edelmetall wie z.B. einer Legierung auf Platinbasis hergestellt ist, an das vordere Ende der Mittelelektrode angeschweißt, um den Funkenerosionswiderstand zu verbessern.In addition, a tip made of a precious metal such as a platinum-based alloy is welded to the front end of the center electrode to improve the spark erosion resistance.

In dem verwandten Stand der Technik, der US-A-3,146,370, wird eine Mittelelektrode für eine Zündkerze vorgeschlagen, bei der eine Spitze an einem Zündabschnitt der Mittelelektrode angeschweißt ist, in der die Spitze einen Kobalt-(Co)-Kern aufweist, der von einer Iridium-(Ir)-Umhüllung umgeben ist.In the related prior art, US-A-3,146,370, a center electrode for a spark plug is proposed in which a tip is welded to a firing portion of the center electrode, in which the tip has a cobalt (Co) core surrounded by an iridium (Ir) sheath.

In der JP-A-3/176978 wird eine optimale dimensionale Beziehung zwischen einer Spitze und einer Aussparung vorgeschlagen, bei der eine Spitze auf Iridiumbasis in eine Aussparung eingepaßt wird, die an einer vorderen Endfläche einer Mittelelektrode vorgesehen ist, und die Spitze ist durch Laserschweißen oder Elektronenstrahlschweißen an einer Außenwand der Aussparung angebracht.In JP-A-3/176978, an optimal dimensional relationship between a tip and a recess is proposed in which an iridium-based tip is fitted into a recess provided on a front end face of a center electrode, and the tip is attached to an outer wall of the recess by laser welding or electron beam welding.

Durch die Hochgeschwindigkeits- und Hochleistungsanforderungen an die Verbrennungskraftmaschinen ist das vordere Ende der Mittelelektrode oft hohen Umgebungstemperaturen ausgesetzt. Um die Spitze vor einer thermisch bedingten Verschlechterung zu schützen, ist es notwendig zu verhindern, daß die Temperatur der Spitze ungewöhnlich stark ansteigt. Die aus Iridium hergestellte Spitze, deren Schmelzpunkt 2500ºC hoch ist, weist bemerkenswerte Funkenerosionswiderstandseigenschaften auf. Aber die Spitze verschlechtert sich dadurch, daß sie verdampft, wenn es zu einer Oxidation kommt, wenn sie einer Umgebungstemperatur von mehr als 900ºC ausgesetzt wird.Due to the high speed and high power requirements of the internal combustion engines, the front end of the center electrode is often exposed to high ambient temperatures. To protect the tip from thermal deterioration, To protect the tip, it is necessary to prevent the temperature of the tip from rising abnormally. The tip made of iridium, whose melting point is as high as 2500ºC, has remarkable spark erosion resistance properties. But the tip deteriorates by vaporizing when oxidation occurs when it is exposed to an ambient temperature higher than 900ºC.

Außerdem beträgt der Abstand zwischen einem hinteren Ende der Spitze und einem vorderen Ende des Kupferkerns 1,0 mm oder mehr, und dazwischen liegt ein Teil der mit Nickel legierten Umhüllung, die eine relativ schlechte Wärmeleitfähigkeit aufweist.In addition, the distance between a rear end of the tip and a front end of the copper core is 1.0 mm or more, and there is a part of the nickel alloyed cladding in between, which has relatively poor thermal conductivity.

Das kann das Strömen eines ausreichenden Betrags an Wärme von der Spitze zu dem hinteren Teil der Mittelelektrode durch den Kupferkern blockieren, wodurch die Wärmeleitfähigkeit verschlechtert wird, wenn die Spitze dem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine ausgesetzt wird. Aus diesem Grund wird die Temperatur der Spitze möglicherweise übermäßig ansteigen, vor allem dann, wenn der Motor mit einer hohen Geschwindigkeit bei einer hohen Last läuft.This may block a sufficient amount of heat from flowing from the tip to the rear part of the center electrode through the copper core, thereby deteriorating the thermal conductivity when the tip is exposed to the combustion chamber of the internal combustion engine. For this reason, the temperature of the tip may rise excessively, especially when the engine is running at a high speed under a high load.

Wenn die Spitze durch elektrisches Widerstandsschweißen direkt mit dem vorderen Ende des Kupferkerns verbunden ist, dann ist es wahrscheinlich, daß das vordere Ende des Kupferkerns aufgrund ihrer unterschiedlichen Wärmeausdehnung aus der mit Nickel legierten Umhüllung herausragt und in einer Umgebung mit einer höheren Temperatur oxidiert.If the tip is directly connected to the front end of the copper core by electric resistance welding, then it is likely that the front end of the copper core will protrude from the nickel alloyed sheath due to their different thermal expansion and will oxidize in a higher temperature environment.

Deshalb ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Mittelelektrode für eine Zündkerze vorzusehen, die besser in der Lage ist sowohl zu verhindern, daß die Temperatur an einer Spitze übermäßig stark ansteigt, als auch die Spitze fest an Ort und Stelle zu halten, ohne daß die Spitze aufrund der Wärmebeschädigung des Schweißabschnitts aus der Aussparung herausfällt, und die zu einer verlängerten Nutzungsdauer bei relativ niedrigen Kosten beiträgt. Bei einer Mittelelektrode für eine Zündkerze wird eine Spitze in eine Aussparung eingepaßt, die an einer vorderen Endfläche des mit Nickel legierten Metalls vorgesehen ist, und die Spitze ist derart hergestellt, daß ein vorderes Ende der Spitze aus der Aussparung herausragt, und eine Außenfläche der Spitze ist mit einer Innenfläche der Aussparung durch Laserschweißen oder Elektronenstrahlschweißen verbunden.Therefore, it is an object of the invention to provide a center electrode for a spark plug which is better able to prevent the temperature at a tip from becoming excessively sharply increases and to hold the tip firmly in place without the tip falling out of the recess due to heat damage of the welding portion, and which contributes to a prolonged service life at a relatively low cost. In a center electrode for a spark plug, a tip is fitted into a recess provided on a front end surface of the nickel alloyed metal, and the tip is manufactured such that a front end of the tip projects out of the recess, and an outer surface of the tip is joined to an inner surface of the recess by laser welding or electron beam welding.

Gemäß der Erfindung ist eine Zündkerze vorgesehen, wie sie in Anspruch 1 definiert ist.According to the invention there is provided a spark plug as defined in claim 1.

Die Erfindung sieht eine Mittelelektrode vor, bei der die Beziehung zwischen einem Durchmesser (A) der Spitze und (G) A/5 ≤ G ≤ A/2 ist, so daß die Festigkeit des Schweißabschnitts wesentlich gesteigert wird, wobei (G) eine Strecke (Tiefe) eines Schweißabschnitts ist, um die dieser ausgehend von der Außenfläche der Spitze zu der Innenfläche der Aussparung eindringt, die auf einer vorderen Endfläche des mit Nickel legierten Metalls vorgesehen ist, wenn eine Außenfläche der Spitze durch Laserschweißen oder Elektronenstrahlschweißen mit einer Innenfläche der Aussparung verbunden ist.The invention provides a center electrode in which the relationship between a diameter (A) of the tip and (G) is A/5 ≤ G ≤ A/2 so that the strength of the weld portion is substantially increased, where (G) is a distance (depth) of a weld portion penetrated from the outer surface of the tip to the inner surface of the recess provided on a front end surface of the nickel alloyed metal when an outer surface of the tip is joined to an inner surface of the recess by laser welding or electron beam welding.

Dadurch wird effektiv verhindert, daß die Spitze von dem mit Nickel legierten Metall abfällt, wenn die Spitze einer Wärmebeanspruchung in einer Richtung ausgesetzt wird, in der der wärmeleitende Kern von dem mit Nickel legierten Metall aufgrund des Wärmeausdehnungsunterschieds zwischen dem wärmeleitenden Kern und dem mit Nickel legierten Metall gedrückt wird.This effectively prevents the tip from falling off the nickel alloyed metal when the tip is subjected to thermal stress in a direction in which the heat-conductive core is pressed by the nickel alloyed metal due to the thermal expansion difference between the heat-conductive core and the nickel alloyed metal.

Außerdem hört das hintere Ende der Spitze kurz vor dem wärmeleitenden Kern in einem Bereich von 0,0 mm bis 0,5 mm auf. Durch den Wärmeleiter wird bin beträchtlicher Betrag an Wärme, dem die Spitze ausgesetzt ist, sofort auf ein hinteres Ende der Mittelelektrode übertragen. Die von der Mittelelektrode übertragene Wärme wird durch einen Isolator und ein Metallgehäuse auf einen Zylinderkopf übertragen, wodurch die Temperatur der Spitze daran gehindert wird, übermäßig stark anzusteigen, so daß eine gute wärmeabstrahlende Wirkung gewährleistet wird.In addition, the rear end of the tip stops short of the heat-conducting core in a range of 0.0 mm to 0.5 mm. Through the heat conductor, a considerable amount of heat to which the tip is exposed is immediately transferred to a rear end of the center electrode. The heat transferred from the center electrode is transferred to a cylinder head through an insulator and a metal casing, thereby preventing the temperature of the tip from rising excessively, thus ensuring a good heat-radiating effect.

Durch die Verwendung einer kostengünstigen Spitze auf Iridiumbasis, die einen relativ hohen Schmelzpunkt und einen guten Funkenerosionswiderstand aufweist, kompensiert der gute Wärmeableitungseffekt den Nachteil der Spitze auf Iridiumbasis, der darin liegt, daß es möglich ist, daß die Spitze durch Oxidation bei 900 - 1000ºC verdampft.By using a low-cost iridium-based tip, which has a relatively high melting point and good spark erosion resistance, the good heat dissipation effect compensates for the disadvantage of the iridium-based tip, which is that it is possible for the tip to evaporate by oxidation at 900 - 1000ºC.

Bei der Erzeugung des Metalloxids, z.B. ein Oxid von Aluminium (Al), Magnesium (Mg) oder Triorium (Th), von denen jedes einen Schmelzpunkt von 2000ºC oder höher aufweist, wird die Spitze desweiteren durch Dispergieren des Metalloxids in Iridium (Ir) hergestellt, wodurch es möglich wird, die Verdampfung der Spitze auf Iridiumbasis aufgrund der Oxidation effektiv zu verhindern. In diesem Fall kann bzw. können ein Oxid oder Oxide aus einem seltenen Erdmetall (Y, La, Ce) mit weniger als 15 Volumenprozent zusammen mit Iridium (Ir) dispergiert werden, um einen gesinterten komplexen Körper zu bilden.Furthermore, in producing the metal oxide, e.g., an oxide of aluminum (Al), magnesium (Mg) or triorium (Th), each of which has a melting point of 2000ºC or higher, the tip is prepared by dispersing the metal oxide in iridium (Ir), whereby it becomes possible to effectively prevent the evaporation of the iridium-based tip due to oxidation. In this case, an oxide or oxides of a rare earth metal (Y, La, Ce) of less than 15 volume percent may be dispersed together with iridium (Ir) to form a sintered complex body.

Die Masseelektrode ist vorgesehen, um einen Elektrodenabstand zu bilden, und die Masseelektrode weist eine Spitze auf, die aus einem Platinmetall, Iridiummetall, einer Nickel-Platin-Legierung oder einer Nickel-Iridium-Legierung hergestellt ist.The ground electrode is provided to form an electrode gap, and the ground electrode has a tip made of a platinum metal, iridium metal, a nickel-platinum alloy or a nickel-iridium alloy.

Außerdem wird es durch eine Zugabe von Nickel zu der Außenelektrode möglich, den Wärmeausdehnungsunterschied zwischen der Spitze und der Außenelektrode zu verringern, wodurch verhindert wird, daß die Spitze van der Außenelektrode aufgrund ihrer Wärmeausdehnungsdifferenz abfällt, und wodurch ein Beitrag zu einer verlängerten Nutzungsdauer geleistet wird.In addition, by adding nickel to the outer electrode, it becomes possible to reduce the thermal expansion difference between the tip and the outer electrode, thereby preventing the tip from falling off from the outer electrode due to their thermal expansion difference and contributing to an extended service life.

Die Erfindung wird aus der nachfolgenden Beschreibung besser verständlich, wenn diese zusammen mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, die nur beispielhalber gegeben sind und in denen:The invention will be better understood from the following description when considered together with the accompanying drawings, given by way of example only, in which:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Zündkerze ist, wobei aber der obere Teil weggebrochen ist,Fig. 1 is a cross-sectional view of a spark plug, but with the upper part broken away,

Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsansioht eines vorderen Endes einer Mittelelektrode gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist,Fig. 2 is an enlarged cross-sectional view of a front end of a center electrode according to an embodiment of the invention,

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht ist, die einen Oxidationsteil eines wärmeleitenden Kerns zeigt,Fig. 3 is a view similar to Fig. 2 showing an oxidation part of a heat-conducting core,

Fig. 4 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist,Fig. 4 is a view similar to Fig. 2 according to another embodiment of the invention,

Fig. 5 eine graphische Darstellung ist, die eine Beziehung zeigt, wie sich eine Elektrodenabstandzunahme (mm) in Abhängigkeit von einem Abstand (F mm) zwischen der Spitze und einem wärmeleitenden Kern verändert,Fig. 5 is a graph showing a relationship how an electrode gap increase (mm) changes depending on a distance (F mm) between the tip and a heat-conductive core,

Fig. 6a eine Querschnittsansicht eines vorderen Endes einer Mittelelektrode ist, in der ein Auftreten von Rissen veranschaulicht wird,Fig. 6a is a cross-sectional view of a front end of a Center electrode, in which an occurrence of cracks is illustrated,

Fig. 6b eine graphische Darstellung ist, die eine Beziehung zwischen dem Auftreten von Rissen und der Eindringtiefe (G) eines Schweißabschnitts zeigt,Fig. 6b is a graph showing a relationship between the occurrence of cracks and the penetration depth (G) of a weld portion,

Fig. 7 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht ist, die einen Nachteil zeigt, wenn (G) größer als (A/2) wird,Fig. 7 is a view similar to Fig. 2 showing a disadvantage when (G) becomes larger than (A/2),

Fig. 8 eine Abbildung einer mikroskopischen Fotografie ist, die das vordere Ende der Mittelelektrode zeigt,Fig. 8 is an illustration of a microscopic photograph showing the front end of the central electrode,

Fig. 9a eine Querschnittsansicht eines vorderen Endes einer Mittelelektrode zur Veranschaulichung eines Auftretens von Rissen zeigt,Fig. 9a shows a cross-sectional view of a front end of a central electrode for illustrating an occurrence of cracks,

Fig. 9b eine graphische Darstellung ist, die eine Beziehung zwischen einem Auftreten von Rissen (%) und einer Zugabe von Y&sub2;O&sub3; (Volumenprozent) zeigt,Fig. 9b is a graph showing a relationship between occurrence of cracks (%) and addition of Y₂O₃ (volume percent),

die Figuren 10a und 10b graphische Darstellungen sind, die jeweils zeigen, wie sich die Elektrodenabstandszunahme (mm) in Abhängigkeit von einer Zugabe von Y&sub2;O&sub3; (Volumenprozent), verändert, undFigures 10a and 10b are graphs showing how the electrode gap increase (mm) varies depending on the addition of Y₂O₃ (volume percent), and

die Figuren 11a und 11b jeweils eine vergrößerte Querschnittsansicht eines vorderen Endes einer Mittelelektrode zeigen, um Formvarianten der Spitze zu veranschaulichen.Figures 11a and 11b each show an enlarged cross-sectional view of a front end of a center electrode to illustrate shape variations of the tip.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, die abschnittsmäßig im wesentlichen eine untere Hälfte einer Zündkerze zeigt, weist die Zündkerze ein zylindrisches Metallgehäuse 2 auf, an dessen vorderem Ende eine L-förmige Außenelektrode 1 durch Schweißen fest angebracht ist. In dem Metallgehäuse 2 ist ein rohrförmiger Isolator 3 plaziert, wobei ein Innenraum davon als eine axiale Bohrung 31 dient. Der Isolator 3 weist einen Absatz 32 auf, der durch eine Abdichtung 22 von einem abgestuften Abschnitt 21 aufgenommen wird, der in einer Innenwand des Metallgehäuses 2 derart vorgesehen ist, daß er den Isolator 3 in dem Metallgehäuse 2 hält. Ein hinteres oberes Ende 23 des Metallgehäuses 2 ist nach innen gewendet, um mit einer Außenfläche des Isolators 3 durch Verstemmen in Eingriff zu kommen, um den Isolator 3 gegen ein Entfernen abzusichern.As can be seen in Fig. 1, which shows a section of essentially a lower half of a spark plug, the spark plug has a cylindrical metal housing 2, on whose front end, an L-shaped outer electrode 1 is fixedly attached by welding. A tubular insulator 3 is placed in the metal casing 2, an interior thereof serving as an axial bore 31. The insulator 3 has a shoulder 32 received through a packing 22 by a stepped portion 21 provided in an inner wall of the metal casing 2 so as to hold the insulator 3 in the metal casing 2. A rear upper end 23 of the metal casing 2 is turned inward to engage an outer surface of the insulator 3 by caulking to secure the insulator 3 against removal.

In die axiale Bohrung 31 des Isolators 3 ist eine Mittelelektrode 4 eingebracht, wobei ihr vorderer Endabschnitt 4A diametral geringfügig verringert ist und sich über den des Isolators 3 hinaus erstreckt. Ein hinteres Ende 4B der Mittelelektrode 4 wird mit einem abgestuften Absatz 4C in Eingriff gebracht, der an einer Innenwand der axialen Bohrung 31 vorgesehen ist. Mit einem hinteren Ende der Mittelelektrode 4 ist eine mittlere Achse 35 durch einen monolithischen Widerstand 34 verbunden, der zwischen den Glasdichtungsmassen 33a, 33b angeordnet ist.A center electrode 4 is inserted into the axial bore 31 of the insulator 3 with its front end portion 4A being diametrically slightly reduced and extending beyond that of the insulator 3. A rear end 4B of the center electrode 4 is engaged with a stepped shoulder 4C provided on an inner wall of the axial bore 31. A rear end of the center electrode 4 is connected to a center axis 35 through a monolithic resistor 34 disposed between the glass sealants 33a, 33b.

Mittlerweile wird die Massellektrode 1 aus Nickel oder einer Legierung auf Nickelbasis hergestellt, an die eine Spitze 6 entsprechend einer Spitze 5 angeschweißt wird, wie im folgenden noch erläutert wird, um so einen Elektrodenabstand (Sp) mit der Spitze 5 zu bilden. Die Spitze 6 ist aus Platin (Pt), Iridium (Ir) oder einer Legierung aus Platin (Pt) und Nickel (Ni) hergestellt, wobei ein Verhältnis von Nickel (Ni) in einem Bereich von 10,0 Massenanteilen bis 40,0 Massenanteilen liegt.Meanwhile, the ground electrode 1 is made of nickel or a nickel-based alloy, to which a tip 6 corresponding to a tip 5 is welded, as will be explained below, so as to form an electrode gap (Sp) with the tip 5. The tip 6 is made of platinum (Pt), iridium (Ir) or an alloy of platinum (Pt) and nickel (Ni), with a ratio of nickel (Ni) in a range of 10.0 mass fractions to 40.0 mass fractions.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Mittelelektrode 4 aus einem mit Nickel legierten Metall 41 hergestellt, das 15,0 Massenanteile Chrom und 8,0 Massenanteile Eisen umfaßt. In dem mit Nickel legierten Metall 41 ist ein Kupfer- oder Silberkern als ein wärmeleitender Kern 42 eingebettet, um eine Verbundkonstruktion 40 zu bilden.As shown in Fig. 2, the center electrode 4 is made of a nickel alloyed metal 41 comprising 15.0 mass parts of chromium and 8.0 mass parts of iron. A copper or silver core is embedded in the nickel alloyed metal 41 as a heat conductive core 42 to form a composite structure 40.

An einer vorderen Endfläche 41a des mit Nickel legierten Metalls 41 ist eine Aussparung 43 derart vorgesehen, daß sie an eine vordere Endfläche 42a des wärmeleitenden Kerns 42 heranreicht. In der Aussparung 43 ist ein hinterer Abschnitt 51 der Spitze 5 derart eingepaßt, daß ein vorderer Endabschnitt 53 der Spitze 5 etwas aus der Aussparung 43 herausragt.A recess 43 is provided on a front end surface 41a of the nickel alloyed metal 41 so as to approach a front end surface 42a of the heat-conductive core 42. A rear portion 51 of the tip 5 is fitted in the recess 43 so that a front end portion 53 of the tip 5 slightly protrudes from the recess 43.

In diesem Fall befindet sich die hintere Endfläche 52 der Spitze 5 in einem derartigen Kontakt mit einer vorderen Endfläche 42a des wärmeleitenden Kerns 42, daß Wärme übertragen werden kann. Eine Außenfläche 51a der Spitze 5 ist mit einer Innenfläche 43a der Aussparung 43 durch Laserschweißen oder Elektronenstrahlschweißen thermisch verbunden, was mit 5A bezeichnet ist. Der Schweißabschnitt 5A verhindert das Eindringen von Abgas in den wärmeleitenden Kern 42 und schützt den Kern 42 vor Korrosion aufgrund von Oxidation, wie dies bei 5B in Fig. 3 gezeigt ist.In this case, the rear end surface 52 of the tip 5 is in such contact with a front end surface 42a of the heat-conducting core 42 that heat can be transferred. An outer surface 51a of the tip 5 is thermally bonded to an inner surface 43a of the recess 43 by laser welding or electron beam welding, which is indicated at 5A. The welding portion 5A prevents the intrusion of exhaust gas into the heat-conducting core 42 and protects the core 42 from corrosion due to oxidation, as shown at 5B in Fig. 3.

Es sei angemerkt, daß provisorisch ein elektrisches Widerstandsschweißen zwischen der Spitze 5 und der Innenfläche 43a der Aussparung 43 durchgeführt werden kann, bevor das Laserschweißen oder Elektronenstrahlschweißen durchgeführt wird, um so die Festigkeit des Schweißabschnitts 5A zu steigern und gleichzeitig den Kontakt zwischen der Spitze 5 und dem wärmeleitenden Kern 42, über den Wärme übertragen werden kann, zu stärken, wodurch ein guter Wärmeableitungseffekt ermöglicht wird.Note that electric resistance welding may be provisionally performed between the tip 5 and the inner surface 43a of the recess 43 before laser welding or electron beam welding is performed so as to increase the strength of the weld portion 5A and at the same time strengthen the contact between the tip 5 and the heat-conductive core 42 through which heat can be transferred, thereby enabling a good heat dissipation effect.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, lautet eine dimensionale Beziehung zwischen A, B, C, D, E und F folgendermaßen:As shown in Fig. 4, a dimensional relationship between A, B, C, D, E and F is as follows:

0,3 mm ≤ A ≤ 0,8 mm, 1,2A ≤ B ≤ 3A, 0,1 mm ≤ (C-A)/2 ≤ 0,5 mm, D ≤ (C-A)/2, E ≥ B/4, 0 mm ≤ F ≤ 0,5 mm, und A/5 ≤ G ≤ A/2,0.3mm ≤ A ≤ 0.8mm, 1.2A ≤ B ≤ 3A, 0.1mm ≤ (C-A)/2 ≤ 0.5mm, D ≤ (C-A)/2, E ≥ B/4.0mm ≤ F ≤ 0.5 mm, and A/5 ≤ G ≤ A/2,

Wobei A: ein Durchmesser der säulenartigen Spitze 5 ist,Where A: is a diameter of the columnar tip 5,

B: eine Länge der säulenartigen Spitze 5 ist,B: a length of the columnar tip 5,

C: ein Durchmesser des vorderen Endabschnitts 4A des mit Nickel legierten Metalls 41 ist,C: a diameter of the front end portion 4A of the nickel alloyed metal 41,

D: eine Länge des vorderen Endabschnitts 4A des mit Nickel legierten Metalls 41 ist,D: a length of the front end portion 4A of the nickel alloyed metal 41,

E: der Vorsprung des vorderen Abschnitts 53 der Spitze 5 aus der Aussparung 43 ist,E: the projection of the front portion 53 of the tip 5 from the recess 43,

F: ein Abstand zwischen der hinteren Endfläche 52 der Spitze 5 und der vorderen Endfläche 42a des wärmeleitenden Kerns 42 ist, undF: a distance between the rear end face 52 of the tip 5 and the front end face 42a of the heat-conductive core 42, and

G: eine Strecke (Tiefe) eines Schweißabschnitts 5A ist, die ausgehend von der Außenfläche 51a der Spitze 5 zu der Innenfläche 43a der Aussparung 43 durchdrungen wird, wenn die Spitze 5 mit der Innenfläche 43a der Aussparung 43 durch Laserschweißen oder Elektronenstrahlschweißen verbunden wird.G: a distance (depth) of a welding portion 5A penetrated from the outer surface 51a of the tip 5 to the inner surface 43a of the recess 43 when the tip 5 is joined to the inner surface 43a of the recess 43 by laser welding or electron beam welding.

Wenn man den Abstand (F) betrachtet, so ist es notwendig, daß sich die hintere Endfläche 52 der Spitze 5 in Kontakt mit der vorderen Endfläche 42a des wärmeleitenden Kerns 42 befindet, wie in Fig. 2 gezeigt ist, ansonsten endet diese an dem Zuletztgenannten innerhalb des Bereichs von 0,5 mm, wie in Fig. 4 gezeigt ist.Regarding the distance (F), it is necessary that the rear end face 52 of the tip 5 is in contact with the front end face 42a of the heat-conductive core 42 as shown in Fig. 2, otherwise it terminates at the latter within the range of 0.5 mm as shown in Fig. 4.

Fig. 5 zeigt, wie eine Zunahme des Elektrodenabstands (Sp) sich in Abhängigkeit von dem Abstand (F) zwischen der hinteren Endfläche 52 der Spitze 5 und der vorderen Endfläche 42a des wärmeleitenden Kerns 42 verändert. Dies wird erhalten, nachdem ein Funkenerosionswiderstandsexperiment bei voller Belastung und 5500 U/min über 200 Stunden durchgeführt wird, wobei die Zündkerze in einem 2000 cm³/6-Zylinder-Motor eingebaut ist. Aus Fig. 5 wird ersichtlich, daß ein Betrag an Funkenerosion dann am kleinsten ist, wenn der Abstand (F) weniger als 0,5 mm beträgt, was die geringste Zunahme des Elektrodenabstands (Sp) anzeigt.Fig. 5 shows how an increase in the electrode spacing (Sp) varies depending on the distance (F) between the rear end face 52 of the tip 5 and the front end face 42a of the heat-conductive core 42. This is obtained after conducting a spark erosion resistance experiment at full load and 5500 rpm for 200 hours with the spark plug installed in a 2000 cc/6-cylinder engine. It is seen from Fig. 5 that an amount of spark erosion is smallest when the distance (F) is less than 0.5 mm, indicating the smallest increase in the electrode gap (Sp).

Die obere Grenze des Durchmessers (A) beträgt 0,8 mm, weil der Durchmesser (A), der 0,8 mm übersteigt, die Kompaktheit der Spitze 5 verhindert, und Iridium (Ir) oder eine Legierung auf Iridiumbasis weist einen noch besseren Funkenerosionswiderstand auf als die Legierung auf Platinbasis, die 20,0 Massenanteile Iridium umfaßt.The upper limit of the diameter (A) is 0.8 mm because the diameter (A) exceeding 0.8 mm prevents the compactness of the tip 5, and iridium (Ir) or an iridium-based alloy has even better spark erosion resistance than the platinum-based alloy containing 20.0 mass parts of iridium.

Die untere Grenze des Durchmessers (A) beträgt 0,3 mm, da der Durchmesser (A) von weniger als 0,3 mm einen notwendigen Mindestelektrodenabstand nicht gewährleistet.The lower limit of the diameter (A) is 0.3 mm, since the diameter (A) of less than 0.3 mm does not ensure a necessary minimum electrode distance.

Die Formel beträgt 1,2A ≤ B ≤ 3A (vorzugsweise 1,5 mm ≤ B ≤ 2,0 mm), weil es notwendig ist, die Länge der Spitze 5 zu erhalten, die aus der Aussparung 43 herausragt und minimale Kosten bezüglich des teuren Iridiums gewährleistet.The formula is 1.2A ≤ B ≤ 3A (preferably 1.5 mm ≤ B ≤ 2.0 mm) because it is necessary to obtain the length of the tip 5 protruding from the recess 43 and to ensure minimum cost in terms of expensive iridium.

Die Beziehung beträgt 0,1 nm ≤ (C-A)/2 ≤ 0,5 mm (vorzugsweise 0,1 mm ≤ (C-A)/2 ≤ 0,3 mm), weil dann, wenn (C-A)/2 0,5 mm überschreitet, der vergrößerte Durchmesser (C) die Einfallsenergie des Laserschweißens auf die vordere Endfläche 41a des mit Nickel legierten Metalls 41 ablenkt, was die Bildung des Schweißabschnitts (Ir - Ni-legierte Schicht) 5A vermindert, wodurch die Festigkeit zwischen der Außenfläche 51a der Spitze 5 und der Innenfläche 43a der Aussparung 43 geschwächt wird.The relationship is 0.1 nm ≤ (CA)/2 ≤ 0.5 mm (preferably 0.1 mm ≤ (CA)/2 ≤ 0.3 mm), because when (CA)/2 exceeds 0.5 mm, the increased diameter (C) deflects the incident energy of the laser welding to the front end surface 41a of the nickel alloyed metal 41, which reduces the formation of the weld portion (Ir-Ni alloyed layer) 5A, thereby weakening the strength between the outer surface 51a of the tip 5 and the inner surface 43a of the recess 43.

Wenn (C-A)/2 kleiner als 0,1 mm ist, dann erlaubt der herabgesetzte Durchmesser (C), daß die Funkenentladung den Schweißabschnitt (Ir - Ni-legierte Schicht) angreift, wodurch die Festigkeit zwischen der Außenfläche 51a der Spitze 5 und der Innenfläche 43a der Aussparung 43 geschwächt wird.If (C-A)/2 is less than 0.1 mm, the reduced diameter (C) allows the spark discharge to attack the weld portion (Ir-Ni alloy layer), thereby weakening the strength between the outer surface 51a of the tip 5 and the inner surface 43a of the recess 43.

Die Formel lautet D ≤ (C-A)/2, weil eine größere Länge (D) es unmöglich macht, die Einfallsenergie des Laserschweißens in einem ausreichenden Maße der hinteren Endfläche 52 der Spitze 5 zuzuführen, so daß dann die hinreichende Stärke des Schweißabschnitts 5A verlorengeht.The formula is D ≤ (C-A)/2 because a longer length (D) makes it impossible to sufficiently supply the incident energy of laser welding to the rear end surface 52 of the tip 5, so that the sufficient strength of the weld portion 5A is lost.

Die längere Länge (E) der Spitze 5 beträgt E ≥ B/4 mm, weil es notwendig ist zu verhindern, daß der vordere Abschnitt 53 der Spitze 5 von dem Schweißabschnitt 5A eingebettet wird, und weil sie der Spitze 5 für einen längeren Zeitraum dienen soll.The longer length (E) of the tip 5 is E ≥ B/4 mm because it is necessary to prevent the front portion 53 of the tip 5 from being embedded by the welding portion 5A and because it is intended to serve the tip 5 for a longer period of time.

Fig. 6a zeigt einen Frontabschnitt der Mittelelektrode 4 im Längsquerschnitt, um Risse 5C zu veranschaulichen. Fig. 6b zeigt eine Beziehung zwischen eineffl Auftreten von Rissen (%) und der Eindringtiefe (G) des Schweißabschnitts 5A.Fig. 6a shows a front portion of the center electrode 4 in longitudinal cross section to illustrate cracks 5C. Fig. 6b shows a relationship between occurrence of cracks (%) and penetration depth (G) of the weld portion 5A.

Diese erhält man, nachdem ein Funkenerosionswiderstandsexperiment bei 5500 U/min mit wiederholtem Laufen abwechselnd bei voller Belastung x 1 min und Leerlauf x 1 min über 100 Stunden durchgeführt wird, wobei die Zündkerze in einem 2000 cm³/6-Zylinder-Motor eingebaut ist. Aus Fig. 6b wird deutlich, daß das Auftreten von Rissen plötzlich ansteigt, wenn die Eindringtiefe (G) weniger als A/5 betrat.This is obtained after conducting a spark erosion resistance experiment at 5500 rpm with repeated running alternately at full load x 1 min and idle x 1 min for 100 hours with the spark plug installed in a 2000 cc/6-cylinder engine. From Fig. 6b, it is clear that the occurrence of cracks suddenly increases when the penetration depth (G) becomes less than A/5.

Das liegt daran, daß der Schweißabschnitt 5A nicht in einem ausreichenden Maße als Entspannungsschicht wirken kann, die die Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen der Spitze 5 und dem vorderen Endabschitt 4A des mit Nickel legierten Metalls 41 absorbiert. Als eine Folge davon ist es möglich, daß die Risse 5C aufgrund des Wärmeausdehnungsunterschieds zwischen der Spitze 5 und dem vorderen Endabschitt 4A des mit Nickel legierten Metalls 41 umfangsseitig auftreten.This is because the weld portion 5A cannot sufficiently function as a relaxation layer that absorbs the thermal expansion difference between the tip 5 and the front end portion 4A of the nickel alloyed metal 41. As a result, it is possible that the cracks 5C occur circumferentially due to the thermal expansion difference between the tip 5 and the front end portion 4A of the nickel alloyed metal 41.

Andererseits konzentriert die Eindringtiefe (G) dann, wenn sie A/2 überschreitet, die Energie des Laserschweißens in die Spitze 5, wodurch zu viel von der Spitze 5 und von dem vorderen Endabschnitt 4A des mit Nickel legierten Metalls 41 geschmolzen wird, wie in Fig. 7 gezeigt ist.On the other hand, if the penetration depth (G) exceeds A/2, the energy of laser welding concentrates in the tip 5, thereby melting too much of the tip 5 and the front end portion 4A of the nickel alloyed metal 41, as shown in Fig. 7.

Die Spitze 5 wird durch Sintern einer Mischung aus 95,0 Volumenprozent Iridiumpulver und 5,0 Volumenprozent Yttriumoxid- (Y&sub2;O&sub3;)-Pulver (ein Oxid eines seltenen Erdmetalls) hergestellt. Die gesinterte Spitze 5 bildet ein Cermet, in das das Yttriumoxid (schraffierte Fläche) in die Korngrenze des Iridiums (blanke Fläche) dispergiert wird, wie in der Darstellung einer mikroskopischen Fotografie (Fig. 8) gezeigt ist.The tip 5 is manufactured by sintering a mixture of 95.0 volume percent iridium powder and 5.0 volume percent yttrium oxide (Y2O3) powder (a rare earth oxide). The sintered tip 5 forms a cermet in which the yttrium oxide (hatched area) is dispersed into the grain boundary of the iridium (bare area), as shown in the representation of a microscopic photograph (Fig. 8).

In diesem Fall liegt die Zugabe von Yttriumoxid (Y&sub2;O&sub3;) in dem Bereich von 0,1 Volumenprozent bis 15,0 Volumenprozent, vorzugsweise in dem Bereich von 1,0 Volumenprozent bis 10,0 Volumenprozent. Es sei angemerkt, daß anstelle des Yttriumoxids (Y&sub2;O&sub3;) auch Thoriumoxid (ThO&sub2;) oder Lanthanoxid (La&sub2;O&sub3;) als ein Oxid eines seltenen Erdmetalls verwendet werden kann, ansonsten kann ein Oxid aus Zr, Al oder Mg allein oder in Kombination verwendet werden.In this case, the addition of yttrium oxide (Y₂O₃) is in the range of 0.1 volume percent to 15.0 volume percent, preferably in the range of 1.0 volume percent to 10.0 volume percent. Note that instead of yttrium oxide (Y₂O₃), thorium oxide (ThO₂) or lanthanum oxide (La₂O₃) may also be used as a rare earth oxide, otherwise an oxide of Zr, Al or Mg may be used alone or in combination.

Fig. 9a zeigt einen vorderen Abschnitt der Mittelelektrode 4 in einem Längsquerschnitt, um die Risse (Cr) zu veranschaulichen. Fig. 9b zeigt eine Beziehung zwischen einem Auftreten von Rissen (%) und einer Zugabe von Yttriumoxid (Y&sub2;O&sub3;) (Volumenprozent) zu der Spitze 5.Fig. 9a shows a front section of the center electrode 4 in a longitudinal cross section to illustrate the cracks (Cr). Fig. 9b shows a relationship between occurrence of cracks (%) and addition of yttrium oxide (Y₂O₃) (volume percent) to the tip 5.

Diese erhält man, nachdem ein Funkenerosionswiderstandsexperiment bei voller Last und 5500 U/min über 200 Stunden durchgeführt wird, wobei die Zündkerze in einem 2000 cm³/6-Zylinder- Motor eingebaut ist. Aus Fig. 9b wird ersichtlich, daß das Auftreten von Rissen beträchtlich zurückgeht, wenn der Zusatz von Yttriumoxid (Y&sub2;O&sub3;) (Volumenprozent) bei 01, - 15,0 liegt.This is obtained after conducting a spark erosion resistance experiment at full load and 5500 rpm for 200 hours with the spark plug installed in a 2000 cc/6-cylinder engine. From Fig. 9b, it can be seen that the occurrence of cracks is considerably reduced when the addition of yttrium oxide (Y₂O₃) (volume percent) is 0.1 - 15.0.

Fig. 10a zeigt eine Beziehung zwischen einer Vergrößerung des Elektrodenabstands (Gp), einem Auftreten von Rissen (%) und einer Zugabe von Yttriumoxid (Y&sub2;O&sub3;) (Volumenprozent) bei der Spitze 5.Fig. 10a shows a relationship between an increase in the electrode gap (Gp), an occurrence of cracks (%) and an addition of yttrium oxide (Y₂O₃) (volume %) at the tip 5.

Diese wird erhalten, nachdem ein Funkenerosionswiderstandsexperiment bei voller Last und 5500 U/min über 200 Stunden durchgeführt wird, wobei die Zündkerze in einem 2000 cm³/6-Zylinder-Motor eingebaut ist, bei dem die Spitze 5 (5,0 mm im Durchmesser), wie sie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, verwendet wird. Aus Fig. 10a wird ersichtlich, daß das Verdampfen der Spitze effektiv verhindert wird, wenn der Zusatz von Yttriumoxid (Y&sub2;O&sub3;) (Volumenprozent) bei 0,1 - 15,0 liegt.This is obtained after conducting a spark erosion resistance experiment at full load and 5500 rpm for 200 hours with the spark plug installed in a 2000 cc/6-cylinder engine using the tip 5 (5.0 mm in diameter) as shown in Figures 1 and 2. From Fig. 10a, it is seen that the evaporation of the tip is effectively prevented when the addition of yttrium oxide (Y₂O₃) (volume percent) is 0.1 - 15.0.

Fig. 10b zeigt eine Beziehung zwischen einer Vergrößerung des Elektrodenabstands (Gp), einem Auftreten von Rissen (%) und einer Zugabe von Yttriumoxid (Y&sub2;O&sub3;) (Volumenprozent) der Spitze 5.Fig. 10b shows a relationship between an increase in the electrode gap (Gp), an occurrence of cracks (%) and an addition of yttrium oxide (Y₂O₃) (volume %) of the tip 5.

Diese erhält man, nachdem ein Funkenerosionswiderstandsexperiment durchgeführt wird, wobei die Zündkerze bei 50 mJ und 60 Zyklen/sec über 200 Stunden betätigt und die Spitze 5 (5,0 mm im Durchmesser) verwendet wird, wie sie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Aus Fig. 10b wird auch ersichtlich, daß der kleinste Betrag an Funkenerosion der Spitze 5 erreicht wird, wenn die Zugabe von Yttriumoxid (Y&sub2;O&sub3;) (Volumenprozent) bei 0,1 - 15,0 liegt.This is obtained after a spark erosion resistance experiment is carried out, where the spark plug is heated at 50 mJ and 60 cycles/sec for 200 hours and using the tip 5 (5.0 mm in diameter) as shown in Figs. 1 and 2. It is also apparent from Fig. 10b that the smallest amount of spark erosion of the tip 5 is achieved when the addition of yttrium oxide (Y₂O₃) (volume percent) is 0.1 - 15.0.

Wenn die Spitze nur aus Iridium hergestellt wird, ist die Wahrscheinlichkeit gegeben, daß die Spitze verdampft, weil Iridium bei 900ºC oder mehr oxidiert, obwohl Iridium einen hohen Schmelzpunkt aufweist. Um das Verdampfen der Spitze zu verhindern, ist es notwendig, das Oxid so herzustellen, daß es einen hohen Schmelz- oder Siedepunkt aufweist, und das Oxid in Iridium zu dispergieren, wenn die Spitze 5 gesintert wird.If the tip is made of iridium only, the tip is likely to evaporate because iridium oxidizes at 900°C or more, although iridium has a high melting point. To prevent the tip from evaporating, it is necessary to prepare the oxide to have a high melting or boiling point and to disperse the oxide in iridium when the tip 5 is sintered.

Ein höherer Zusatz des Oxids bedingt eine derartige Struktur, daß Iridium in dem Oxid dispergiert wird und somit die Funkenentladung in dem Iridium konzentriert wird, wodurch das Iridium korrodiert, da das Oxid eine schlechte elektrische Leitfähigkeit aufweist. Die Erosion von Iridium hinterläßt eine zerbrechliche netzartige Struktur des Oxids, das folglich von der Funkenentladung angegriffen wird, wodurch die Funkenerosion weiter gesteigert wird.A higher addition of the oxide results in a structure such that iridium is dispersed in the oxide and thus the spark discharge is concentrated in the iridium, causing the iridium to corrode as the oxide has poor electrical conductivity. The erosion of iridium leaves a fragile reticulated structure of the oxide which is consequently attacked by the spark discharge, further increasing the spark erosion.

Die Spitze 5 wird mit der Innenfläche 43a der Aussparung 43 an ihren gesamten Umfängen mit Hilfe von Laserschweißen oder Elektronenstrahlschweißen verbunden.The tip 5 is connected to the inner surface 43a of the recess 43 at its entire peripheries by means of laser welding or electron beam welding.

Der Schweißabschnitt 5A wird mechanisch verstärkt, um ihn so im wesentlichen immun gegenüber der thermischen Beanspruchung zu machen, die von der Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen der Spitze 5, dem wärmeleitenden Kern 42 und dem vorderen Endabschnitt 4A des mit Nickel legierten Metalls 41 bewirkt wird.The weld portion 5A is mechanically reinforced so as to make it substantially immune to the thermal stress caused by the thermal expansion difference between the tip 5, the heat-conducting core 42 and the front end portion 4A of the nickel alloyed metal 41.

Da an die Mittelelektrode 4 normalerweise eine negative hohe Spannung angelegt wird, prallen schwere Anodenionen auf die Spitze 5 der Mittelelektrode 4 auf und greifen die Spitze 5 an. Andererseits treffen leichte Elektronen auf der Außenelektrode 1 auf, und deshalb wird die Außenelektrode 1 weniger erodiert als die Mittelelektrode 4.Since a negative high voltage is normally applied to the center electrode 4, heavy anode ions collide with the tip 5 of the center electrode 4 and attack the tip 5. On the other hand, light electrons collide with the outer electrode 1, and therefore the outer electrode 1 is less eroded than the center electrode 4.

Aber die Außenelektrode 1 ist der hohen Temperatur des Abgases ausgesetzt, und es ist möglich, daß die Spitze 6 von der Außenelektrode 1 aufgrund der Wärmebeanspruchung abfällt, die von der Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen der Spitze 6 und der Außenelektrode 1 bewirkt wird, außer wenn der Wärmeausdehnungsunterschied im wesentlichen gleichbleibt.But the outer electrode 1 is exposed to the high temperature of the exhaust gas, and it is possible that the tip 6 falls off the outer electrode 1 due to the thermal stress caused by the thermal expansion difference between the tip 6 and the outer electrode 1, unless the thermal expansion difference remains substantially the same.

Um den Wärmeausdehnungsunterschied zwischen der Spitze 6 und der Außenelektrode 1 im wesentlichen zu eliminieren, wird der Spitze 6 Nickel (Ni) hinzugefügt. Die Zugabe von Nickel in einem Verhältnis von weniger als 10,0 Massenanteilen erhält den Wärmeausdehnungsunterschied, während die Zugabe von Nickel, die 40,0 Massenanteile überschreitet, voraussichtlich zur Erosion der Spitze 6 durch Oxidation führt.In order to substantially eliminate the thermal expansion difference between the tip 6 and the outer electrode 1, nickel (Ni) is added to the tip 6. The addition of nickel in a ratio of less than 10.0 mass fractions maintains the thermal expansion difference, while the addition of nickel exceeding 40.0 mass fractions is expected to result in erosion of the tip 6 by oxidation.

Es sei angemerkt, daß reines Iridium (Ir) oder reines Ruthenium (Ru) anstelle des Cermets für die Spitze 5 verwendet werden kann.It should be noted that pure iridium (Ir) or pure ruthenium (Ru) can be used instead of the cermet for the tip 5.

Fig. 11a zeigt eine modifizierte Form des wärmeleitenden Kerns 42, bei der ein ganz in der Mitte angeordneter Kern 44 von dem wärmeleitenden Kern 42 umgeben ist, der aus Kupfer hergestellt ist. Der innerste Kern 44 ist aus reinem Nickel (Ni) oder reinem Eisen (Fe) hergestellt. Die Vorsehung des innersten Kerns 44 macht es möglich, die Beschaffenheit des Schweißabschnitts 5A gut zu halten, ohne daß der Wärmeableitungseffekt des wärmeleitenden Kerns 42 geopfert werden muß.Fig. 11a shows a modified form of the heat-conducting core 42, in which a core 44 arranged at the very center is surrounded by the heat-conducting core 42, which is made of copper. The innermost core 44 is made of pure nickel (Ni) or pure iron (Fe). The provision of the innermost core 44 makes it possible to determine the nature of the weld portion 5A without sacrificing the heat dissipation effect of the heat-conducting core 42.

Fig. 11b zeigt eine andere Abwandlungsform der Spitze 5, wobei der vordere Abschnitt 53 diametral vergrößert ist.Fig. 11b shows another modification of the tip 5, where the front section 53 is diametrically enlarged.

Bei jeder der Modifikationsformen beträgt der Durchmesser der Spitze 5 0,8 mm oder mehr, so daß es ungünstig ist, wenn die Entladung zwischen den Elektroden 1, 4 bei einer herabgesetzten Spannung auftritt, aber die Wirkung besteht darin, daß die Temperatur der Spitze 5 unter 900ºC gehalten und ein größerer Betrag an Funkenerosion verhindert werden kann.In each of the modification forms, the diameter of the tip 5 is 0.8 mm or more, so that it is unfavorable if the discharge between the electrodes 1, 4 occurs at a reduced voltage, but the effect is that the temperature of the tip 5 can be kept below 900 °C and a larger amount of spark erosion can be prevented.

Die Erfindung ist zwar unter Bezugnahme auf die speziellen Ausführungsbeispiele beschrieben worden, aber es ist selbstverständlich, daß diese Beschreibung nicht in einem einschränkenden Sinne konstruiert ist, so daß verschiedene Abänderungen und Hinzufügungen zu den speziellen Ausführungsbeispiel von den Fachleuten vorgenommen werden können, ohne daß vom Rahmen der Erfindung, wie sie in den anhängenden Ansprüchen definiert ist, abgewichen wird.While the invention has been described with reference to specific embodiments, it is to be understood that this description is not to be construed in a limiting sense, so that various modifications and additions to the specific embodiments may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the invention as defined in the appended claims.

Claims

1. Spark plug comprising a metal shell with a tubular insulator (3) in which a center electrode (4) is provided, which ends by means of a shoulder portion in a narrower columnar front end portion (4A), the front end portion forming an electrode gap with a ground electrode (6) extending from the metal shell, wherein:

the central electrode (4) is made of a heat-conducting core (42) which is covered by a nickel-alloyed metal (41), whereby the front end portion consists of this metal,

a recess (43) is provided on the front end surface (41a) of the front end portion (4A),

a substantially columnar tip (5) of a precious metal is provided, wherein a rear end of the tip fits into the recess such that the front end (53) of the tip protrudes from the front end surface (41a),

at least a part (5A) of the surface (51a) of the columnar tip is connected to the inner surface of the recess by laser welding or electron beam welding, and

the relationship between the diameter (A) of the columnar tip (5), the length (B) of the columnar tip (5), the diameter (C) of the front end portion (4A), the length (D) of the front end portion (4A), the projection (E) of the front end of the tip (5) from the recess, the distance (F) between the rear end surface (52) of the tip and the front end surface (42a) of the heat-conducting core, and the penetration depth (G) of the Weld zone (5A) between the tip and the recess as seen from the surface (51a) of the tip (5) is as follows:

0.3mm ≤ A ≤ 0.8mm, 1.2A ≤ B ≤ 3A, 0.1mm ≤ (C-A)/2 ? 0.5mm, D ≤ (C-A)/2, E ≥ B/4.0mm ≤ F ≤ 0.5 mm, and A/5 ≤ G ≤ A/2.

2. Spark plug according to claim 1, wherein the distance between the rear end surface (52) of the tip and the front end surface (42a) of the heat-conductive core is between 0.0 mm and 0.5 mm.

3. Spark plug according to claim 1 or 2, wherein the tip (5) is made of iridium or an iridium-based alloy, wherein iridium is dispersed in a sintered mixture of an oxide of a rare earth metal or an oxide of aluminum, magnesium or thorium, wherein the content of the metal oxide or the rare earth metal oxide is less than 15.0 volume percent.

4. Spark plug according to claim 3, wherein the oxide has a melting point of more than 2000°C.

5. Spark plug according to one of the preceding claims, wherein a tip (6) is placed on the ground electrode so that it corresponds to the tip (5) of the center electrode, the tip being made of a nickel-platinum alloy, an iridium alloy or a nickel-iridium alloy.

6. Internal combustion engine with a spark plug according to one of the preceding claims.