DE8711443U1

DE8711443U1 - Spark plug with multiple ignition

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Publication number: DE8711443U1
Application number: DE8711443U
Authority: DE
Original assignee: BEHNCKE WOLFRAM 6800 MANNHEIM DE
Current assignee: BEHNCKE WOLFRAM 6800 MANNHEIM DE
Priority date: 1987-08-24
Filing date: 1987-08-24
Publication date: 1988-09-22

Description

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ZÜNDKERZE &Mgr;&iacgr;&Tgr; MEHRfACHZÜNDUNGSPARK PLUG �Mgr;�iacgr;&Tgr; MULTIPLE IGNITION

BESCHREIBUNGDESCRIPTION

Die Erfindung betrifft eine Zündkerze für eine fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Zündspannung führenden Elektroden, die mit einer gleichen Zahl von Masselektroden zusammenwirken, welche am Schraubsockel der Zündkerze angebrächt sind, wobei jede Zündelektrode eine eigene Zündleitung sowie einenThe invention relates to a spark plug for a spark-ignited reciprocating piston internal combustion engine with at least two ignition voltage-carrying electrodes, which interact with an equal number of ground electrodes, which are attached to the screw base of the spark plug, each ignition electrode having its own ignition cable and a

eigenen Anschlußkontakt aufweisen, die von den anderen 10have their own connection contact, which is separated from the other 10

isoliert sind.are isolated.

Eine solche Zündkerze ist aus der EP-A1-0 167 739 bekanntgeworden. Hier ist schon der Vorteil erkannt, für jede Zündelektrode einen eigenen Zündkreis vorzusehen und nicht einen gemeinsamen, wie dies noch bei der US-PS 1 385 529 der Fall ist. Die dort beschriebene Anordnung scheint jedoch nur für zwei Zündelektroden geeignet, und dürfte bereits dann so viel Platz bean- _ Sprüchen, daß eine entsprechende Zündkerze für handelsübliche Otto-Motoren und dgl. seien es Zwei-Takt- oder Vier-Takt-Kraftmaschinen nicht verwendwar ist. Insbesondere entfällt also eine Nachrüstung mangels Baugleichheit. Gleichsinnige Nachteile dürften für die aus _ der US-PS 4 308 487 bekanntgewordene Zündkerze gelten, die infolge einer integrierten Zündverzögerung ebenfalls ein größeres Bauvolumen beansprucht.Such a spark plug is known from EP-A1-0 167 739. Here, the advantage of providing a separate ignition circuit for each ignition electrode is already recognized and not a common one, as is the case with US-PS 1 385 529. However, the arrangement described there only seems to be suitable for two ignition electrodes and would probably take up so much space that a corresponding spark plug cannot be used for commercially available Otto engines and the like, whether two-stroke or four-stroke engines. In particular, retrofitting is therefore not necessary due to the lack of structural similarity. Similar disadvantages are likely to apply to the spark plug known from US-PS 4 308 487, which also requires a larger construction volume due to an integrated ignition delay.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenann-, ten Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und eine Zündkerze mit Mehrfachzündung zu konzipieren, die auch mehr als zwei Zündelektroden aufnehmen kann bei platz-The invention is based on the object of eliminating the aforementioned disadvantages of the prior art and of designing a spark plug with multiple ignition, which can also accommodate more than two ignition electrodes in the event of a burst

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sparenden Abmessungen sowohl im Anschluß- als auch im Schräubsockelbereich, so daß sich keine Probleme beim Austausch herkömmlicher Kerzen durch die verbesserten ergeben.saving dimensions in both the connection and screw base areas, so that there are no problems when replacing conventional candles with the improved ones.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Zündkerze der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Anschlußkontakte im Anschlußbereich der Zündkerze Übereinander angeordnet und seitlich kontaktierbar sind. Im übrigen sind die Elektroden im Isolierkörper der Zündkerze platzsparend integriert, so daß insbesondere der Schraubsockel das derzeit normierte Maß einhalten kann. Die Zündelektroden bzw. ihre Zuleitungen können insbesondere in einen einstückigen Keramikkörper eingegossen oder eingesintert sein.This object is achieved according to the invention in a spark plug of the type mentioned at the beginning in that the connection contacts in the connection area of the spark plug are arranged one above the other and can be contacted from the side. Furthermore, the electrodes are integrated in the insulating body of the spark plug in a space-saving manner, so that in particular the screw base can comply with the currently standardized dimensions. The ignition electrodes or their leads can in particular be cast or sintered into a one-piece ceramic body.

Weitere zweckmäßige Ausführungsformen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.Further expedient embodiments are characterized in subclaims.

Sie weisen alia übereinstimmend den Vorteil auf, daß anstelle eines einzelnen Zündfunkens nun eine der Anzahl der Zündelektrodenden entsprechende Zahl von Zündfunken gleichzeitig oder - falls entsprechend geschaltet - kurz hintereinander zur Verfügung steht, was u. a folgende Vorteile einschließt? Bessere Entflammung von Magergemischen; bessere und vollständigere Verbrennung; ein höherer mittlerer Verbrennungsdruck.£ verbesserte Starteigenschaften und geringerer Kraftstoffverbrauch. They all have the advantage that instead of a single ignition spark, a number of ignition sparks corresponding to the number of ignition electrodes are available simultaneously or - if switched accordingly - in quick succession, which includes the following advantages: Better ignition of lean mixtures; better and more complete combustion; a higher average combustion pressure.£ improved starting properties and lower fuel consumption.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird noch durch einen zweiten, dem ersten nebengeordneten Erfindungsgedanken gelöst. Dabei wird von einer ZündkerzeThe problem underlying the invention is solved by a second inventive idea that is subordinate to the first. A spark plug

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mit einer einzelnen Zündelektrode ausgegangen/ die mit mindestens einer am Schraubsockel der Zündkerze angebrachten Masseelektrode zusammenwirkt. Die Lösung besteht darin, daß Zündelektrode und Masseelektrode einen gegenüber dem üblichen vergrößerten Abstand voneinander aufweisen, der durch mehrere, in den Kerämik¹-körperfuß eingelassene Metallstifte überbrückt ist.with a single ignition electrode which interacts with at least one ground electrode attached to the screw base of the spark plug. The solution consists in the ignition electrode and ground electrode being spaced apart from each other by a greater distance than usual, which is bridged by several metal pins embedded in the ceramic ¹ body base.

Besteht der erste Lösungsansatz darin, mehrere Funken zur Verfügung zu stellen, so ist hier beabsichtigt, einen kräftigeren Funken über eine größere Wegstrecke zu erzeugen, um auf dem Wege einer vereinfachten Bauweise nahezu dieselben Vorteile zu erreichen, wie sie für die erste Lösung genannt sind. Diese zweite vereinfachte Lösung kommt mit einem einzigen herkömmlichen Zündverteiler und einer einzigen Zündspule aus, während die Mehrfachzündelektrode konsequenterweise für jede Zündelektrode einen Zündverteiler'bzw. für drei oder vier Zündelektroden einen entsprechenden Mehrfachzündverteiler benötigt und eine entsprechende Anzahl voi> Zündspulen.If the first approach to the solution is to provide multiple sparks, the intention here is to generate a more powerful spark over a longer distance in order to achieve almost the same advantages as those mentioned for the first solution using a simplified design. This second simplified solution requires a single conventional ignition distributor and a single ignition coil, while the multiple ignition electrode consequently requires an ignition distributor for each ignition electrode, or a corresponding multiple ignition distributor for three or four ignition electrodes, and a corresponding number of ignition coils.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieb-n, aus dem sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben. In der zugehörigen Zeichnung zeigt:In the following, the invention is described in more detail using an embodiment, from which further features and advantages of the invention emerge. The accompanying drawing shows:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Zündkerze mit vier Zündelektroden, einschließlich Zündkerzenstecka*.;Fig. 1 shows a schematic longitudinal section through a spark plug according to the invention with four ignition electrodes, including spark plug socket*.;

Fig. 2 die mit der Figur 1 korrespondierende Draufsicht von unten;Fig. 2 is a bottom plan view corresponding to Figure 1;

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Pig. 2aFigure 2a

Fig. 3Fig.3

Fig. 4Fig.4

Fig. 5Fig.5

ebenfalls eine Draufsicht auf eine Variante mit abgewandelter Elektrodengestaltung;also a top view of a variant with modified electrode design;

einen schematischen Schnitt durch einen Winkels-becker für eine Zündkerze mit vier Elektroden;a schematic section through an angle beaker for a spark plug with four electrodes;

einen Längsschnitt durch eine Zündkerze mit nur einer Zündelektrode und verlängerter Zündfunkenstrecke;a longitudinal section through a spark plug with only one ignition electrode and extended spark gap;

die mit Figur 4 korrespondierende Draufsicht von unten.the bottom view corresponding to Figure 4.

Figur 1 zeigt einen teilweise stark schematisierten Längsschnitt durch eine Zündkerze einschließlich Zündkerzenstecker 20. Der Keramikkörper 10 besitzt einen Anschlußbereich 10a, während der Fuß mit 10b bezeichnet ist. Der untere Teil des Keramikkörpers 10 ist in Anpassung an die üblichen Zündkerzenformen mit einem metallischen Zündkerzengehäuse 12 umgeben, das einen Schraubsockel 12a aufweist, dessen Maße normierten Maßen entsprechen können. Am Schraubsockel 12a sind gleichmäßig am Umfang verteilt vier Masseelektroden 15 angebracht. Sie korrespondieren mit vier in den Keramikkörper 10 eingelassenen Zündelektroden 14, die mit getrennten Zuleitungen 17 mit den Anschlußkontakten 16 im Anschlußbereich 10a des Keramikkörpors 10 verbunden sind.Figure 1 shows a partially highly schematic longitudinal section through a spark plug including spark plug connector 20. The ceramic body 10 has a connection area 10a, while the base is designated 10b. The lower part of the ceramic body 10 is surrounded by a metallic spark plug housing 12 to match the usual spark plug shapes, which has a screw base 12a, the dimensions of which can correspond to standardized dimensions. Four ground electrodes 15 are attached to the screw base 12a, evenly distributed around the circumference. They correspond to four ignition electrodes 14 embedded in the ceramic body 10, which are connected to the connection contacts 16 in the connection area 10a of the ceramic body 10 by separate leads 17.

Figur 1 ist insofern stark schematisiert, als die beiden Innengelegönen Zündelektrode*! 14 bei einem durch die beiden außenliogenäen Zündelektroden 14 gelegtenFigure 1 is highly schematic in that the two inner ignition electrodes 14 are connected to one another by the two outer ignition electrodes 14.

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Schnitt nicht sichtbar sind. Sie wurden dennoch bereichsweise, vom Fußteil abgesehen, eingezeichnet, um die Verbindung mit den hier ringförmig gestalteten Anschlußkontakten 16 darstellen zu können. Wie ersichtlich ist jeder Zündelektrode 14 eine eigene Zündleitung 17 zugeordnet, die zu einem entsprechenden Anschlußkontakt 16 führt, wobei die vier Anschlußkontakte 16 im Anschlußbereich 10a der Zündkerze übereinander angeordnet und seitlich kontaktierbar sind. Der oberste Anschlußkontakt kann - wie gezeichnet - vollflächig und den Zündkerzenhals abschließend ausgebildet sein, so daß auch eine Kontaktierung von oben in Frage kommt.They are not visible in the section. They were nevertheless drawn in in some areas, apart from the base part, in order to be able to show the connection with the ring-shaped connection contacts 16. As can be seen, each ignition electrode 14 is assigned its own ignition line 17, which leads to a corresponding connection contact 16, whereby the four connection contacts 16 are arranged one above the other in the connection area 10a of the spark plug and can be contacted from the side. The top connection contact can - as shown - be designed to cover the entire surface and close off the spark plug neck, so that contact from above is also possible.

Um diese Kontaktierung ebenfalls sichtbar zu machen, wurde in Figur 1 auch der Zündkerzenstecker 20 mitdargestellt, dessen Anschlußleitungen im einzelnen nicht bezeichnet wurden und in einem Zündkabel sich fortsetzen. Dieses ist nicht von herkömmlicher Art gemäß der Tatsache, daß jeder Anschlußkontakt 16 bzw. die ihm zugeordnete Zündelektrode 14 separat mit Zündspannung zu versehen ist. Bei einer Mehrfach-Zündelektrode wird für jede Zündelektrode ein gesonderter Zündverteiler und eine gesonderte Zündspule benötigt bzw. entsprechende Mehrfachanlagen, die nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind.In order to make this contact visible, the spark plug connector 20 was also shown in Figure 1, the connecting lines of which were not individually designated and continue in an ignition cable. This is not of a conventional type in accordance with the fact that each connecting contact 16 or the ignition electrode 14 assigned to it must be provided with ignition voltage separately. With a multiple ignition electrode, a separate ignition distributor and a separate ignition coil are required for each ignition electrode or corresponding multiple systems, which are not the subject of the present invention.

Grundsätzlich kann die erfindungsgem&ß gestaltete Zündkerze bezüglich des Materials wie herkömmliche Zündkerzen ausgeführt sein. Dabei besteht der Keramikkörper 10 aus geeigneter isolierender Keramik, in dem die entsprechende Anzahl von Zündelektroden 14 samt Zuleitungen 17 integriert/ z. B* eingegossen ödeir elngesintelft sind. Die Zündelektroden 14 ötehön Unten am FUß 10b des Keramikkörper^ 10 entsprechend heraus aus dem Iso-In principle, the spark plug designed according to the invention can be made like conventional spark plugs in terms of material. The ceramic body 10 consists of suitable insulating ceramic in which the corresponding number of ignition electrodes 14 including supply lines 17 are integrated/e.g. cast in or sintered. The ignition electrodes 14 protrude from the bottom of the base 10b of the ceramic body 10 out of the insulating material.

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liermaterial und sind mit üblichein Zündabstand den Masselektroden 15 geometrisch zugeordnet. Diese bestehen samt Zündkerzengehäuse 12 aus einer Metallegierung, insbesondere aus korrosionsbeständigem Stahl. Zwischen den Zündelektroden 14 befindet sich eine Ausstülpung 18 der isolierenden Keramikmasse, welche die Enden der Zündelektroden 14 vorzugsweise noch überragt tw\d eine Fehlorientierung des Zündfunkens verhindert.liermaterial and are geometrically assigned to the ground electrodes 15 with the usual ignition distance. These consist, together with the spark plug housing 12, of a metal alloy, in particular of corrosion-resistant steel. Between the ignition electrodes 14 there is a protuberance 18 of the insulating ceramic mass, which preferably protrudes beyond the ends of the ignition electrodes 14 tw\d prevents misorientation of the ignition spark.

Die Anschlußkontakte 16 können in den Hals bzw. Anschlußbereich 10a des Keramikkörpers 10 auf verschiedene Weise integriert werden. Es kann eich um Ringe aus einer gut leitenden Metallegierung handeln, welche in Aussparung des Keramikkörpers 10 eingesetzt sind. Auch Einsintern und andere Technologien sind möglich.The connection contacts 16 can be integrated into the neck or connection area 10a of the ceramic body 10 in various ways. They can be rings made of a highly conductive metal alloy, which are inserted into recesses in the ceramic body 10. Sintering and other technologies are also possible.

Figur 2 zeigt die mit Figur 1 korrespondierende Draufsicht von unten. Die vier symmetrisch um die Mitte bzw. um die Isolatorausstülpung 18 herum angeordneten Zündelektroden 14 sind schwarz eingezeichnet. Die Masseelktroden 15 sind zu den Zündelektroden 14 hin abgewinkelt und bezüglich ihrer Unterkante sichtbar. Der Schraubsockel ist wiederum mit 12a bezeichnet.Figure 2 shows the plan view from below corresponding to Figure 1. The four ignition electrodes 14 arranged symmetrically around the center or around the insulator protrusion 18 are shown in black. The ground electrodes 15 are angled towards the ignition electrodes 14 and are visible with respect to their lower edge. The screw base is again marked 12a.

Figur 2a zeigt ebenfalls eine Draufsicnt, und zv/ar auf eine Variante mit abgewandelter Elektrodengestaltung, Es handelt sich um die Anordnung von drei Zündelektroden 14, die nicht wie im Falle der Figuren 1 und 2 senkrecht nach unten aus dem Keramikkörper 10 austreten, sondern schräg nach außen verlaufen, alternativ auch abgewinkelt und waagrecht zu den Masseelektroden 15 hinweisen. Die Zündelektroden 14 können - wie gezeichnet bereichsweise noch von Keramik umgeben sein, ünwesent-Figure 2a also shows a top view and shows a variant with a modified electrode design. It is an arrangement of three ignition electrodes 14, which do not emerge vertically downwards from the ceramic body 10 as in the case of Figures 1 and 2, but run diagonally outwards, alternatively also angled and point horizontally to the ground electrodes 15. The ignition electrodes 14 can - as shown in the drawing - still be surrounded by ceramic in some areas, insignificantly.

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liehe Teile bzw. Kanten sind in Figur 2a weggelassen. Sie lassen sich sinngemäß aus Figur 2 entnehmen.ly parts or edges are omitted in Figure 2a. They can be taken from Figure 2.

Figur 3 zeigt den Anschlußbereich 10a der Zündkerze in Verbindung mit einem Winkelstecker in Form eines schematischen Schnittbildes. Hier erfolgt der Abgriff der Spannung jeweils seitlich,und die vier Anschlußleitungen 21 des Steckers vereinen sich am Ausgang Ö3S Steckers zu einem entsprechend konstruierten Kabel. Ein solcher Stecker kann aus üblichem schlagfestem Kunststoffmaterial hergestellt sein, in den entsprechende Leiterbahnen bzw. Drähte integriert bzw. umspritzt sind.Figure 3 shows the connection area 10a of the spark plug in connection with an angle plug in the form of a schematic sectional view. Here, the voltage is tapped from the side and the four connection lines 21 of the plug combine at the output of the Ö3S plug to form a suitably constructed cable. Such a plug can be made from standard impact-resistant plastic material in which the corresponding conductor tracks or wires are integrated or molded.

Figur 4 zeigt eine Sondergestaltung mit nur einer einzigen Zündelektrode 14, die mit mindestens einer am Schraubsockel 12a der Zündkerze angebrachten Masseelektrode 15 zusammenwirkt. Hier kann der Anschlußbereich am Hals der Zündkerze konventionell gestaltet sein, ebenso der Zündkerzenstecker. Im Keramikkörper befindet sich nur eine einzige Zündleitung 17. Diese führt zu der im Randbereich angebrachten und dorc aus der Keramikmasse herausragenden Zündelektrode 14. Die Masseelektrode 15 liegt nun etwa gegenüber, ebenfalls im Randbereich angebracht und mit den» Schraubsockel 12a verbunden. Hier wird nun die freie Wegstrecke zwischen den beiden Elektroden 14, 15 durch entsprechende Maßnahmen vergrößert, Wie aus der zugehörigen Draufsicht gemäß Figur 5 deutlicher sichtbar, befinden sich zwischen Zündelektrode 14 und Masseclektrode 15 Metallstifte 15a, bevorzugt halbkreisförmig.angebracht. Diese Metällstifte 15a sind in den Fuß 10b des KeiJamikkbrpeirs 1Ö isoliert oder über einen Widerstand mit der MasseFigure 4 shows a special design with only a single ignition electrode 14, which interacts with at least one ground electrode 15 attached to the screw base 12a of the spark plug. Here, the connection area on the neck of the spark plug can be designed conventionally, as can the spark plug connector. There is only a single ignition line 17 in the ceramic body. This leads to the ignition electrode 14, which is attached in the edge area and protrudes from the ceramic mass. The ground electrode 15 is now located approximately opposite, also attached in the edge area and connected to the screw base 12a. Here, the free path between the two electrodes 14, 15 is increased by appropriate measures. As can be seen more clearly from the associated top view according to Figure 5, metal pins 15a, preferably semicircular, are attached between the ignition electrode 14 and the ground electrode 15. These metal pins 15a are insulated in the base 10b of the key switch 1Ö or connected to ground via a resistor

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in Verbindung stehend eingelassen. Um den Zündfunken zu zwingen, von der Zündelektrode 14 über die vier Metällstifte 15ä zur Mäöseelektrode 15 zu springen/ empfiehlt sich zusätzlich eine entsprechende Formung des KeramikkÖrperfüßes 10b, nämlich eine Ausstülpung UHd gegebenenfalls eiil Ringwulst in halbkreisförmiger Ergänzung zum gegenüberliegenden Bereich, aus dem die metallischen Stifte austreten.in connection. In order to force the ignition spark to jump from the ignition electrode 14 via the four metal pins 15ä to the loop electrode 15, it is also recommended that the ceramic body base 10b be shaped accordingly, namely a protuberance or, if necessary, an annular bead in a semicircular addition to the opposite area from which the metal pins emerge.

Claims

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SPARK PLUG WITH MULTIPLE IGNITION 18.08.87

EXPECTATIONS

1. Spark plug for a freely ignited reciprocating piston internal combustion engine with at least two ignition voltage-carrying electrodes (14) which interact with an equal number of ground electrodes (15) which are attached to the screw base (12a) of the spark plug, each ignition electrode (14) having its own ignition line (17) and its own connection contact (16) which are insulated from the others, characterized in that the connection contacts (16) are arranged one above the other in the connection area (10a) of the spark plug and are laterally contactable .

2. Spark plug according to claim 1, characterized in that the connection contacts are designed as disc or ring contacts (16) which are embedded at an axial distance from one another in the insulating ceramic of the connection area (10a) of the spark plug and preferably end flush with its cylindrical outer contour.

3. Spark plug according to claim 1 or 2, characterized in that the ignition lines (17) are integrated separately from one another into the integrally formed ceramic body (10) of the spark plug, in particular are cast or sintered.

4. Spark plug according to one of the preceding claims, characterized in that the connection to the multiple ignition coil is made by means of a multifunctional, preferably angled spark plug connector (20).

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5. Spark plug according to one of the preceding claims, characterized in that the ignition electrodes (14) emerge from the base (10b) of the ceramic body (10) vertically downwards or obliquely outwards.

6. Spark plug according to one of the preceding claims, characterized by three or four ignition electrodes (14) grouped at equal distances from one another around the center.

7. Spark plug for a spark-ignited reciprocating piston internal combustion engine with an ignition electrode (14) carrying ignition voltage, which interacts with at least one ground electrode (15) attached to the screw base (12a) of the spark plug, characterized in that the ignition electrode (14) and ground electrode (15) have a distance from one another which is greater than the usual distance and which is bridged by a plurality of metal pins (15a) embedded in the ceramic body base (10b) (Fig. 4).

8. Spark plug according to claim 7, characterized in that the ignition electrode (14) and the ground electrode (15), each tapering off near the edge, are located approximately opposite one another, that the free path available for an ignition spark between the two electrodes is increased by a ceramic protuberance (18), and that finally, at least three, preferably four to seven metal pins (15a) embedded in the ceramic mass in an approximately semicircular manner are provided at the foot of this protuberance (18) for the purpose of bridging.

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9. Spark plug according to claim 8, characterized in that the metal pins (15a) are connected to the ground or the spark plug housing (12) via a resistor.

10* Spark plug according to claim 9, characterized in that the ceramic body [&iacgr;&THgr;) in the region of the embedded metal pins (15a) has a conductivity which increases towards the housing or towards the ground electrode (15), for example by sintering in a conductive component such as metal powder *