EP0073939A1 - Hochspannungszündkerze - Google Patents

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Publication number
EP0073939A1
EP0073939A1 EP82107130A EP82107130A EP0073939A1 EP 0073939 A1 EP0073939 A1 EP 0073939A1 EP 82107130 A EP82107130 A EP 82107130A EP 82107130 A EP82107130 A EP 82107130A EP 0073939 A1 EP0073939 A1 EP 0073939A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
insulating body
spark plug
millimeters
combustion chamber
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP82107130A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Walter Benedikt
Rudolf Pollner
Christian Dr. Dipl.-Ing. Schaffrin
Leo Steinke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP0073939A1 publication Critical patent/EP0073939A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T21/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
    • H01T21/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs of sparking plugs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation

Definitions

  • the invention relates to a high-voltage spark plug according to the preamble of the main claim.
  • a spark plug which is already known from US Pat. No. 2,265,352
  • such spark plugs have an unsatisfactory ignition behavior, a relatively high ignition voltage requirement and, because of their multilayer structure in the center electrode area, they are both material-intensive and labor-intensive.
  • the high-voltage spark plug according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that, due to the design of its ignition area (central electrode, insulating body, ground electrode), it has a favorable ignition behavior in all operating states of the internal combustion engine, has a normal ignition voltage requirement, does not lead to sliding spark discharges and therefore does not Misfiring tends and is well suited for industrial production in terms of both production technology and cost; it should also be mentioned that this spark plug has a relatively long service life, does not have any problems with regard to its free-burning temperature when the internal combustion engine is cold started and when it is pushed, and also does not tend to glow ignition under load of the internal combustion engine.
  • the measures listed in the subclaims permit advantageous developments and improvements of the spark plug specified in the main claim.
  • the spark plug according to the invention is particularly advantageous when noble metals are used for the central electrode: the need for expensive noble metals can be considerably reduced if a thin noble metal nail, ceramic with precious metals or a conductor track containing precious metals is used as the central electrode.
  • FIG. 1 shows a partial section through the enlarged ignition area of a spark plug
  • FIG. 2 shows a partial section through the spark plug according to FIG. 1 along the section line A / B
  • FIG. 3 shows a further enlarged section through the combustion chamber-side end section of the insulator and central electrode of the spark plug according to FIGS 1 and 2 (noble metal nail as center electrode)
  • FIG. 4 shows an even larger enlarged, combustion chamber-side end section of the spark plug insulator with the principle of an advantageous possibility for inserting a nail-shaped noble metal electrode
  • FIG. 5 shows another embodiment of the spark plug area shown in FIG. 3 (noble metal nail with hollow shaft as the center electrode)
  • FIG. 6 shows an additional embodiment of a combustion chamber-side end section of a spark plug insulator with a center electrode (center electrode introduced as a precious metal suspension).
  • the combustion chamber-side section of the spark plug 10 according to the invention shown in FIGS. 1 and 2 has a metal housing 11 which has a screw thread 12 on its outside and a key hexagon no longer recorded in FIGS. 1 and 2 for installing the spark plug 10 in an engine head (not shown) having;
  • a metallic sealing ring 13 is provided at the connection-side end of the screw thread 12.
  • the metal housing 11 includes with its through hole 14 in a known manner a rotationally symmetrical insulating body 15 and carries at its combustion chamber end a wire-shaped ground electrode 16.
  • the insulating body 15 which consists for example essentially of aluminum oxide, known by flanging and heat shrinking - optionally with the interposition of sealing rings 17 - in the Housing through bore 14 is fixed sealing, has a step-shaped longitudinal bore 18; the insulating body 15 can also be sealed in the megall housing 11 by cementing or the like.
  • the connection-side area of this insulating body - longitudinal bore 18 has a larger diameter than the areas adjoining the combustion chamber - accommodates the section of a metallic connecting bolt 19 on the combustion chamber side and is designated 18/1.
  • the region of the insulating body longitudinal bore 18 adjoining the combustion chamber contains an electrically conductive glass melt flow 20 in a known manner - but can additionally also contain resistance elements - and is designated by 18/2.
  • the area on the combustion chamber side has the smallest diameter of this insulating body longitudinal bore 18, serves to receive the center electrode 21 and is designated 18/3.
  • the longitudinal bore region 18/2 adjoining the combustion chamber has a diameter of 2 millimeters, tapers on the combustion chamber side by approximately 0.5 millimeters and merges via a shoulder 22 into the combustion chamber side region 18/3 of the insulating body longitudinal bore 18; the combustion chamber-side area 18/3 of the insulating body longitudinal bore 18 has a diameter of about 0.3 millimeters.
  • the center electrode 21, which consists of a noble metal - preferably a platinum metal - is composed (see FIG. 3) of a shaft 23 and a flat head 24 and projects with the free end section of the shaft 23 just like the end section of the connecting bolt 19 in the combustion chamber the electrically conductive glass melt flow 20; a suitable glass melt flow 20 is known, for example, from US Pat. No.
  • the center electrode head 24 has a diameter of 0.5 millimeters and is only about 0.1 millimeters high.
  • the insulating body end face 25 is essentially flat and has a diameter of 2 millimeters; Depending on the application, the center electrode head 24 can also be made larger, but in no case does it exceed the maximum diameter of the insulating body end face 25 of 4 millimeters.
  • the diameter of the insulating face 25 is mostly between 1.5 and 3 millimeters, but preferably between 2 and 2.5 millimeters.
  • the combustion chamber-side end face 25 of the insulating body 15 merges into a flat groove 26 which is arranged coaxially to the end face 25 and which forms transition edges 27 and 28 on the end section of the insulating body 15 on the combustion chamber side.
  • the amount of the insulating body end face 25 up to the v transition edge 28 is 1.5 millimeters, but may be from 0.8 to 3.0 millimeters; the maximum depth of the groove 26 measured by an imaginary line between the transition edges 27 and 28 is 0.8 millimeters, however, is preferably in the range of 0.4 mm.
  • the diameter of the insulating body 15 in the area of the transition edge 28 depends on the application of the spark plug 10 and is 4.5 millimeters in the present example; the diameter in this area of the insulating body 15 can be between 3.0 and 7.0 millimeters.
  • a frustoconical transition from the edge 27 to the edge 28 can also be present in the borderline case.
  • the center electrode 21 is preferably installed with its shaft 23 in the combustion chamber side area 18/3 of the insulating body longitudinal bore 18 such that it is inserted into the longitudinal bore area 18/3 of the presintered insulating body 15 and is sintered together with it. As can be seen from FIG.
  • the insertion of the center electrode 21 into the combustion chamber-side area 18/3 of the insulating body longitudinal bore 18 is to be made rational in that the cross section of a wire 29 made of noble metal by means of a hammering or rolling process at an appropriate distance with annular Notches 30 are provided, which simultaneously form a bulge forming the central electrode head 24 and a taper of the central electrode shaft 23;
  • the center electrodes 21 adjoining the head 24 of this center electrode 21 can be broken off or the like. be separated from the front center electrode 21.
  • the central electrode head 24 By compressing the central electrode head 24 protruding beyond the end face 25 of the insulating body 15 on the combustion chamber side, the central electrode head 24 can be reshaped or enlarged in diameter; there is also the possibility to heat the preformed center electrode head 24 before upsetting, possibly even up to a temperature which brings it in the range from pasty to molten.
  • the operations described above are easy to automate in industrial production.
  • the center electrode head 24 can be made larger by connecting it with additional electrode material; Additional electrode material can be attached to the preformed central electrode head 24 by welding a sheet (not shown) consisting of electrode material to the central electrode head 24, or by having the noble metal on the end face 25 as a suspension or by means of electrolysis (melt flow electrolysis, galvanic electrolysis) is applied.
  • the height of the finished center electrode head 24 is preferably 0.1 millimeters, but can - depending on the application - be up to about one millimeter thick.
  • the center electrode head 24 is at a distance of 0.8 millimeters from the end section of the ground electrode 16, which is wider than the diameter of the combustion chamber end face 25 of the insulating body 15; in the present example, the ground electrode 16 has a width of 2.5 millimeters.
  • the width of the ground electrode 16 is to be adapted to the application of the spark plug 10.
  • This ground electrode 16 is made in a known manner from a corrosion-resistant metal and is usually attached to the spark plug housing 11 by welding.
  • a further embodiment (not shown) for producing a suitable center electrode can be carried out in such a way that an electrically conductive surface is applied to an electrically non-conductive rod (for example made of platinum), and that this type of center electrode instead of a metallic center electrode 21, 21 'in the Insulating body 15 is introduced (see DE-OS 30 38 720).
  • Electrode 21 can also be used electrically conductive, ceramic mass (see DE-PS 405 342 or as an example a mixture of 75% A1 2 0 3 , 20% Cu 2 0 and 5% Cr 2 0 3 ) or a center electrode 21 from one Cermet (eg consisting of 60% Al 2 0 3 and 40% platinum), if necessary, another metal such as palladium can also be added to such a cermet (see DE-OS 27 29 099).
  • Cermet eg consisting of 60% Al 2 0 3 and 40% platinum
  • another metal such as palladium can also be added to such a cermet (see DE-OS 27 29 099).
  • ceramic-containing center electrodes 21 have the advantage that they can be better adapted to the ceramic of the insulating body 15 with their thermal expansion coefficient than metallic center electrodes 21.
  • the center electrodes 21, .. described so far were sintered into the insulating body 15, 15 ', they Alternatively, however, they can also be fixed in the finished sintered insulating body 15, 15 'in a known manner by means of glass or putty.
  • FIG. 6 shows a further variant for the installation of a center electrode 21 "in an insulating body 15":
  • This center electrode 21 " is produced by placing a noble metal suspension (preferably in the area 18/3" of the insulating body longitudinal bore 18 in the combustion chamber a platinum suspension) is introduced and sintered; if the precious metal suspension is dripped into the insulating body 15 "which has not yet been sintered, the finished sintering is carried out together with the finished sintering of the insulating body 15".
  • a noble metal suspension preferably in the area 18/3" of the insulating body longitudinal bore 18 in the combustion chamber a platinum suspension
  • the precious metal suspension can only be introduced into the combustion chamber-side area 18/3 "of the insulating body longitudinal bore 18 by any known method after the insulating body 15" has already been sintered; in this case the center electrode 21 "requires an additional sintering process to complete it.
  • This last-described method is particularly suitable for producing spark plugs 10 of this type if the center electrode 21 "is to be provided with a relatively large-area head 24", since such a head 24 "can then be applied with the same noble metal suspension in the same operation
  • an enlargement of their center electrode head can also be produced by means of such a noble metal suspension, or that the center electrode head can also be enlarged by applying an electrically conductive one Layer can be carried out by means of melt flow electrolysis or galvanic electrolysis or - if a cermet is used - even by welding on a noble metal sheet -
  • a central electrode 21 with a head 24 which is relatively large in diameter and possibly up to 1 millimeter thicker brings the additional advantage of long service life.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Spark Plugs (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Hochspannungszündkerze, die zum Zünden von Kraftstoffdampf-Luft-Gemischen in Brennkraftmaschinen dient. Die Zündkerze (10) hat bekannterweise ein Metallgehäuse (11), mit dem abdichtend ein Isolierkörper (15) umfaßt ist. Dieser Isolierkörper (15) enthält in einer Längsbohrung (18) eine brennraumseits angeordnete Mittelelektrode (21), welche einerseits - zumeist über einen elektrisch leitfähigen Glasschmelzfluß (20) - mit einem Anschlußbolzen (19) verbunden ist und andererseits mit Abstand einer drahtförmigen Masseelektrode (16) gegenübersteht. Die Isolierkörper-Stirnfläche geht über eine koaxiale Schräge, bevorzugt über eine koaxiale Einkehlung in den Isolierkörper-Schaft über. Die Mittelelektrode (21) besitzt bevorzugt einen flachen, auf der Isolierkörper-Stirnfläche angeordneten Kopf, hat einen dünnen Schaft und besteht vorzugsweise aus einem Edelmetall; sie kann aber auch aus einer elektrisch leitenden Keramik, bzw. einem Cermet bestehen oder auch eine Leiterbahn sein. Die erfindungsgemäße Zündkerze hat vorzügliche Eigenschaften bezüglich ihres Nebenschlußverhaltens, hinsichtlich Glühzündungen, Entflammungssicherheit und Zündspannungsbedarf, hat eine überdurchschnittlich hohe Lebensdauer und ist industriell relativ kostengünstig zu fertigen.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Hochspannungszündkerze nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine solche Zündkerze, die schon aus der US-PS 2 265 352 bekannt ist, neigt jedoch zu unerwünschten Gleitfunkenentladungen und demzufolge zu Zündaussetzern, weil sich auf dem balligen, brennraumseitigen Mittelelektroden- und Isolierkörper-Bereich oftmals elektrischleitfähige Verbrennungsrückstände absetzen; darüber hinaus haben derartige Zündkerzen ein unbefriedigendes Zündverhalten, einen relativ hohen Zündspannungsbedarf und sie sind wegen ihres mehrschichtigen Aufbaus im Mittelelektroden-Bereich sowohl stoff- als auch lohnintensiv.
  • Weiterhin ist es bekannt (US-PS 2 251 179) bei Zündkerzen eine solche Mittelelektrode zu verwenden, die mit einem ebenen Kopf die brennraumseitige Stirnfläche des Isolierkörpers bedeckt. Derartige Zündkerzen neigen zwar weniger zu Gleitfunkenentladungen, doch ist auch bei diesen Zündkerzen das Zündverhalten nicht befriedigend; das unbefriedigende Zündverhalten ist wahrscheinlich auf die brennraumseitige Gestaltung der Zündkerze zurückzuführen, z.B. auf die voluminöse Ausbildung des Isolators, der bei Kaltstart erst relativ spät seine Freibrenntemperatur erreicht, wahrscheinlich auch auf eine ungünstige Führung des Kraftstoffdampf-Luft-Gemisches im Bereich der Funkenstrecke.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Hochspannungszündkerze mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sie aufgrund der Gestaltung ihres Zündbereiches (Mittelelektrode, Isolierkörper, Masseelektrode) ein bei allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine günstiges Zündverhalten zeigt, einen normalen Zündspannungsbedarf hat, nicht zu Gleitfunkenentladungen und somit nicht zu Zündaussetzern neigt und für eine industrielle Fertigung sowohl fertigungstechnisch als auch kostenmäßig gut geeignet ist; es sei außerdem erwähnt, daß diese Zündkerze eine verhältnismäßig hohe Lebensdauer aufweist, bei Kaltstart und Schiebebetrieb von Brennkraftmaschinen keine Probleme hinsichtlich ihrer Freibrenntemperatur hat und unter Last der Brennkraftmaschine auch nicht zu Glühzündungen neigt.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Zündkerze möglich. Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Zündkerze bei Verwendung von Edelmetallen für die Mittelelektrode: der Bedarf an teueren Edelmetallen kann nämlich erheblich verringert werden, wenn ein dünner Edelmetall-Nagel, mit Edelmetall versetzte Keramik oder eine Edelmetall enthaltende Leiterbahn als Mittelelektrode Verwendung findet.
    • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Teilschnitt durch den vergrößert dargestellten Zündbereich einer Zündkerze, Figur 2 einen Teilschnitt durch die Zündkerze nach Figur 1 entlang der Schnittlinie A/B, Figur 3 einen weiter vergrößert dargestellten Schnitt durch den brennraumseitigen Endabschnitt von Isolator und Mittelelektrode der Zündkerze nach den Figuren 1 und 2 (Edelmetallnagel als Mittelelektrode), Figur 4 ein noch weiter vergrößert dargestellter, brennraumseitiger Endabschnitt des Zündkerzen-Isolators mit dem Prinzip einer vorteilhaften Möglichkeit zum Einführen einer nagelförmigen Edelmetallelektrode, Figur 5 eine andere Ausführungsform des in Figur 3 dargestellten Zündkerzenbereichs (Edelmetallnagel mit hohlem Schaft als Mittelelektrode) und Figur 6 eine zusätzliche Ausführungsform eines brennraumseitigen Endabschnitts eines Zündkerzen-Isolators mit Mittelelektrode (als Edelmetall-Suspension eingeführte Mittelelektrode).
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Der in den Figuren 1 und 2 gezeigte, brennraumseitige Abschnitt der erfindungsgemäßen Zündkerze 10 besitzt ein Metallgehäuse 11, das an seiner Außenseite ein Einschraubgewinde 12 und ein nicht mehr in den Figuren 1 und 2 erfaßtes Schlüsselsechskant für den Einbau der Zündkerze 10 in einem nicht dargestellten Motorkopf aufweist; für den Einbau dieser Zündkerze 10 mit Flachdichtsitz im Motorkopf ist am anschlußseitigen Ende des Einschraubgewindes 12 ein metallischer Dichtring 13 vorgesehen. Das Metallgehäuse 11 umfaßt mit seiner Durchgangsbohrung 14 in bekannter Weise einen rotationssymmetrischen Isolierkörper 15 und trägt an seinem brennraumseitigen Ende eine drahtförmige Masseelektrode 16. Der Isolierkörper 15, der beispielsweise im wesentlichen aus Aluminiumoxyd besteht, bekannterweise durch Bördeln und Warmschrumpfen - gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Dichtringen 17 - in der Gehäuse-Durchgangsbohrung 14 abdichtend fixiert ist, weist eine stufenförmige Längsbohrung 18 auf; der Isolierkörper 15 kann aber auch durch Einkitten oder ähnliches im Megallgehäuse 11 abdichtend festgelegt sein. Der anschlußseitige Bereich dieser Isolierkörper - Längsbohrung 18 hat einen größeren Durchmesser als die sich brennraumseits anschließenden Bereiche, - nimmt den brennraumseitigen Abschnitt eines metallischen Anschlußbolzens 19 auf und ist mit 18/1 bezeichnet. Der sich brennraumseits anschließende Bereich der Isolierkörper-Längsbohrung 18 enthält in bekannter Weise einen elektrisch leitfähigen Glasschmelzfluß 20 - kann zusätzlich aber auch Widerstandselemente enthalten - und ist mit 18/2 bezeichnet. Der brennraumseitige Bereich hat den kleinsten Durchmesser dieser Isolierkörper-Längsbohrung 18, dient zur Aufnahme der Mittelelektrode 21 und ist mit 18/3 bezeichnet. Der anschlußseitige Bereich der Isolierkörper-Längsbohrung 18/1, in die der aus unlegiertem Stahl bestehende und vorzugsweise mit einer Rändelung oder einem Gewinde versehene Anschlußbolzen mit einem Durchmesser von etwa vier Millimeter ragt, hat einen Durchmesser von etwa 4,5 Millimeter. Der sich brennraumseits anschließende Längsbohrungs-Bereich 18/2 hat einen Durchmesser von 2 Millimeter, verjüngt sich brennraumseits um etwa 0,5 Millimeter und geht über eine Schulter 22 in den brennraumseitigen Bereich 18/3 der Isolierkörper-Längsbohrung 18 über; der brennraumseitige Bereich 18/3 der Isolierkörper-Längsbohrung 18 hat einen Durchmesser von etwa 0,3 Millimeter. Die Mittelelektrode 21, die aus einem Edelmetall - bevorzugt einem Platinmetall - besteht, setzt sich (siehe Figur 3) aus einem Schaft 23 und einem flachen Kopf 24 zusammen und ragt mit dem freien Endabschnitt des Schaftes 23 ebenso wie der brennraumseitige Endabschnitt des Anschlußbolzens 19 in den elektrisch leitfähigen Glasschmelzfluß 20; ein geeigneter Glasschmelzfluß 20 ist beispielsweise aus der US-Patentschrift 3 909 459 bekannt. Die Mittelelektrode 21, deren Schaft 23 einen Durchmesser von nur 0,3 Millimeter hat und sich an ihrem freien Endabschnitt bevorzugterweise verjüngt, verläuft spaltlos durch den etwa 1 Millimeter langen brennraumseitigen Längsbohrungsbereich 18/3 und liegt mit ihrem Kopf 24 auf der brennraumseitigen Stirnfläche 25 des Isolierkörpers 15 auf. Der Mittelelektroden-Kopf 24 hat einen Durchmesser von 0,5 Millimeter und ist nur etwa 0,1 Millimeter hoch. Die Isolierkörper-Stirnfläche 25 ist im wesentlichen eben und hat einen Durchmesser von 2 Millimeter; je nach Anwendungsfall kann der Mittelelektroden-Kopf 24 auch größer ausgeführt werden, jedoch überragt er in keinem Fall den maximalen Durchmesser der Isolierkörper-Stirnfläche 25 von 4 Millimeter. Es sei erwähnt, daß der Durchmesser der Isolierkörper-Stirnfläche 25 zumeist zwischen 1,5 und 3 Millimeter, bevorzugt aber zwischen 2 und 2,5 Millimeter liegt. Die brennraumseitige Stirnfläche 25 des Isolierkörpers 15 geht in eine flache, koaxial zur Stirnfläche 25 angeordnete Einkehlung 26 über, die am brennraumseitigen Endabschnitt des Isolierkörpers 15 Übergangskanten 27 und 28 bildet. Die in Längsrichtung der Zündkerze 10 gemessene Höhe von der Isolierkörper-Stirnfläche 25 bis zur Übervgangskante 28 beträgt 1,5 Millimeter, kann jedoch zwischen 0,8 und 3,0 Millimeter liegen; die von einer gedachten Linie zwischen den Übergangskanten 27 und 28 gemessene maximale Tiefe der Einkehlung 26 beträgt 0,8 Millimeter, liegt bevorzugt jedoch im Bereich von 0,4 mm. Der im Bereich der Übergangskante 28 vorliegende Durchmesser des Isolierkörpers 15 ist abhängig vom Anwendungsfall der Zündkerze 10 und beträgt im vorliegenden Beispiel 4,5 Millimeter; der Durchmesser in diesem Bereich des Isolierkörpers 15 kann zwischen 3,0 und 7,0 Millimeter betragen. Anstelle einer flachen Einkehlung 26 kann im Grenzfalle auch ein kegelstumpfförmiger Übergang von der Kante 27 zur Kante 28 vorhanden sein.
  • Die Mittelelektrode 21 wird mit ihrem Schaft 23 bevorzugt derart in den brennraumseitigen Bereich 18/3 der Isolierkörper-Längsbohrung 18 spaltfrei eingebaut, daß sie brennraumseits in den Längsbohrungsbereich 18/3 des vorgesinterten Isolierkörper 15 eingeführt und gemeinsam mit diesem fertiggesintert wird. Wie aus der Figur 4 ersichtlich, ist das Einführen der Mittelelektrode 21 in den brennraumseitigen Bereich 18/3 der Isolierkörper-Längsbohrung 18 dadurch rationell zu machen, daß der Querschnitt eines aus Edelmetall bestehenden Drahts 29 mittels eines Hämmer- oder Rolliervorganges in entsprechendem Abstand mit ringförmigen Kerben 30 versehen wird, die gleichzeitig einen als Mittelelektroden-Kopf 24 bildenden Wulst und eine Verjüngung des Mittelelektroden-Schaftes 23 formen; nach dem Einführen der vorderen am Draht 29 befindlichen Mittelelektrode 21 in den brennraumseitigen Bereich 18/3 der Isolierkörper-Längsbohrung 18 können die am Kopf 24 dieser Mittelelektrode 21 anschließenden Mittelelektroden 21 durch Abbrechen o.ä. von der vorderen Mittelelektrode 21 abgetrennt werden. Durch Stauchen des über die brennraumseitige Stirnfläche 25 des Isolierkörpers 15 herausragenden Mittelelektroden-Kopfes 24 kann der Mittelelektroden-Kopf 24 im Durchmesser nachgeformt oder vergrößert werden; es besteht auch die Möglichkeit, den vorgeformten Mittelelektroden-Kopf 24 vor dem Stauchen zu erwärmen, gegebenenfalls sogar bis zu einer Temperatur, die ihn in den Bereich von teigig bis schmelzflüssig bringt. Die vorstehend beschriebenen Arbeitsgänge sind in einer industriellen Fertigung einfach zu automatisieren.
  • Im Falle, daß die brennraumseitige Stirnfläche 25 des Isolierkörpers 15 einen relativ großen Durchmesser hat (z.B. 3,8 Millimeter) und der Kopf 24 der Mittelelektrode 21 für den entsprechenden Anwendungsfall (z.B. wegen eines erforderlichen großen Verschleißvolumens) einen Großteil der Stirnfläche 25 bedecken muß, kann der Mittelelektroden-Kopf 24 durch Verbinden mit zusätzlichem Elektrodenmaterial großflächiger gestaltet werden; zusätzliches Elektrodenmaterial kann dabei dadurch an den vorgeformten Mittelelektroden-Kopf 24 angebracht werden, daß ein aus Elektrodenmaterial bestehendes (nicht dargestelltes) Blech mit dem Mittelelektroden-Kopf 24 verschweißt wird, oder daß auf die Stirnfläche 25 das Edelmetall als Suspension oder mittels Elektrolyse (Schmelzflußelektrolyse, galvanische Elektrolyse) aufgebracht wird. Die Höhe des fertigen Mittelelektroden-Kopfes 24 beträgt bevorzugt 0,1 Millimeter, kann jedoch - je nach Anwendungsfall - bis zu etwa einem Millimeter dick sein.
  • Dem Mittelelektroden-Kopf 24 steht mit einem die Funkenstrecke 31 bildenden Abstand von 0,8 Millimeter der Endabschnitt der Masseelektrode 16 gegenüber, welcher breiter ist als der Durchmesser der brennraumseitigen Stirnfläche 25 des Isolierkörpers 15; im vorliegenden Beispiel hat die Masseelektrode 16 eine Breite von 2,5 Millimeter. Die Breite der Masseelektrode 16 ist dem Anwendungsfall der Zündkerze 10 anzupassen. Diese Masseelektrode 16 besteht in bekannter Weise aus einem korrosionsfesten Metall und ist am Zündkerzen-Gehäuse 11 zumeist durch Schweißen befestigt.
  • Nachfolgend sind weitere vorteilhafte Ausführungsformen für die Gestaltung und den Einbau der Mittelelektrode 21 beschrieben:
    • Anstelle einer massiven Mittelelektrode 21 aus Platin kann (siehe Figur 5) eine Mittelelektrode 21' mit einem hohlen Schaft 23' Verwendung finden. Der Schaft 23' ist dabei an seinem freien Endabschnitt geschlossen und zum Kopf 24' hin offen; diese Art Mittelelektrode 21' läßt sich ebenfallsindustriell gut in den Isolierkörper 15' einführen. - Während bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 4 die Mittelelektrode 21 anläßlich der Montage der Zündkerze 10 in den vorgesintertenIsolierkörper 15 eingefügt wird, besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Mittelelektrode 21 bzw. 21' bereits in den noch ungesinterten Isolierkörper 15 hineinzudrücken. Bekannt ist es auch bereits, anstelle einer nagelförmigen Mittelelektrode 21 bzw. 21' nur einen Abschnitt eines Edelmetall-Drahtes zu verwenden; ein solcher Draht wird in vorteilhafter Weise bereits beim Pressen des Isolierkörpers 15 in dessen brennraumseitigen Bereich mit eingepreßt.
  • Eine weitere Ausführungsform (nicht dargestellt) zur Herstellung einer geeigneten Mittelelektrode kann derart erfolgen, daß auf einen elektrisch nicht leitenden Stab eine elektrisch leitfähige Oberfläche aufgebracht wird (z.B. aus Platin), und daß diese Art Mittelelektrode anstelle einer metallischen Mittelelektrode 21, 21' in den Isolierkörper 15 eingebracht wird (siehe DE-OS 30 38 720). Als Mittelelektrode 21 kann ebenfalls elektrisch leitfähige, keramische Masse verwendet werden (siehe DE-PS 405 342 oder als Beispiel eine Mischung aus 75 % A1203, 20 % Cu20 und 5 % Cr203) oder eine Mittelelektrode 21 aus einem Cermet (z.B. bestehend aus 60 % Al203 und 40 % Platin), gegebenenfalls kann einem solchen Cermet auch noch ein anderes Metall wie z.B. Palladium zugefügt werden (siehe DE-OS 27 29 099).
  • Die letztgenannten, Keramik enthaltenden Mittelelektroden 21 haben den Vorteil, daß sie mit ihrem Wärmeausdehnungskoeffizienten besser der Keramik des Isolierkörpers 15 angepaßt werden können als metallische Mittelelektroden 21. Die bislang beschriebenen Mittelelektroden 21 ,.. wurden in den Isolierkörper 15, 15' spaltlos eingesintert, sie können alternativ aber auch in dem fertiggesinterten Isolierkörper 15, 15' in bekannter Weise mittels Glas oder Kitt spaltlos befestigt werden.
  • In der Figur 6 ist eine weitere Variante für den Einbau einer Mittelelektrode 21" in einen Isolierkörper 15" dargestellt: Diese Mittelelektrode 21" wird dadurch hergestellt, daß in den brennraumseitigen Bereich 18/3" der Isolierkörper-Längsbohrung 18 eine Edelmetall-Suspension (bevorzugt eine Platin-Suspension) eingebracht und eingesintert wird; wird die Edelmetall-Suspension in den noch nicht fertiggesinterten Isolierkörper 15" eingetropft, so erfolgt das Fertigsintern gemeinsam mit dem Fertigsintern des Isolierkörpers 15". Die Edelmetall-Suspension kann aber auch erst dann in den brennraumseitigen Bereich 18/3" der Isolierkörper-Längs- .bohrung 18 nach irgendeinem bekannten Verfahren eingebracht werden, nachdem der Isolierkörper 15" bereits fertiggesintert ist; in diesem Falle bedarf die Mittelelektrode 21" zu ihrer Fertigstellung eines zusätzlichen Sintervorganges.
  • Dieses zuletzt beschriebene Verfahren eignet sich besonders dann zur Herstellung derartiger Zündkerzen 10, wenn die Mittelelektrode 21" mit einem relativ großflächigem Kopf 24" versehen werden soll, denn mit der gleichen Edelmetall-Suspension kann dann im gleichen Arbeitsgang ein solcher Kopf 24" mit aufgebracht werden. Es sei ergänzt, daß auch auf den vorstehend beschriebenen Mittelelektroden, die nicht aus massivem Metall bestehen, ebenfalls eine Vergrößerung ihres Mittelelektroden-Kopfes mittels einer solchen Edelmetall-Suspension hergestellt werden kann oder daß auch eine Vergrößerung des Mittelelektroden-Kopfes durch Aufbringen einer elektrisch leitfähigen Schicht mittels Schmelzflußelektrolyse bzw. galvanischer Elektrolyse oder - bei Verwendung eines Cermets - sogar durch Aufschweißen eines Edelmetall-Bleches vorgenommen werden kann. - Eine Mittelelektrode 21 mit einem im Durchmesser relativ großen und eventuell in der Dicke auch bis zu 1 Millimeter verstärktem Kopf 24 bringt den zusätzlichen Vorteil großer Lebensdauer.

Claims (6)

1. Hochspannungszündkerze mit einem metallischen, im wesentlichen rohrförmigen Gehäuse, das auf seiner Außenseite Mittel für den Einbau in eine Brennkraftmaschine besitzt, in seiner Durchgangsbohrung einen im wesentlichen rotationssymmetrischen Isolierkörper abdichtend umfaßt und an seinem brennraumseitigen Endabschnitt eine Masseelektrode besitzt, die mit Abstand (Funkenstrecke) einer Mittelelektrode gegenübersteht, welche abgedichtet und brennraumseits spaltlos in einer Längsbohrung des Isolierkörpers fixiert ist, elektrisch leitend mit einem aus dem anschlußseitigen Ende des Isolierkörpers herausragenden Anschlußbolzen in Verbindung steht und die brennraumseitige Stirnfläche des Isolierkörpers um maximal ein Millimeter überragt, dadurch gekennzeichnet, daß der brennraumseitige Abschnitt des Isolierkörpers (15, 15') eine koaxiale Schräge bzw. bevorzugt eine koaxiale Einkehlung (26) als Übergang aufweist.
2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (25) des Isolierkörpers (15, 15') einen Durchmesser zwischen 1,5 und 3 Millimeter, bevorzugt zwischen 2 und 2,5 Millimeter hat, daß dabei die Tiefe einer Einkehlung maximal 0,8 Millimeter, bevorzugt etwa 0,4 Millimeter beträgt und daß außerdem die in Längsrichtung der Mittelelektrode (21, 21') gemessene Höhe der Schräge bzw. der Einkehlung (26) zwischen 1 Millimeter und 2,5 Millimeter, bevorzugt um etwa 1,5 Millimeter liegt.
3. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Isolierkörper-Längsbohrung (18) befindliche Abschnitt der Mittelelektrode (21, 21', 21") aus Metall - bevorzugt einem Edelmetall -, einer elektrisch leitenden Keramik, aus einem Cermet besteht oder eine Leiterbahn ist.
4. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelelektrode (21, 21',21") einen flachen Kopf (24, 24', 24") aufweist, der auf der brennraumseitigen Isolierkörper-Stirnfläche (25) angeordnet ist und nicht über diese Stirnfläche (25) hinausragt.
5. Zündkerze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelelektrode (21, 21') ein metallischer Nagel ist, gegebenenfalls mit einem Hohlschaft (23'), welcher zum Kopf (24') hin offen und zum freien Endabschnitt hin geschlossen ist und sich vorzugsweise zum freien Endabschnitt hin verjüngt.
6. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelelektrode (21, 21') einen Schaft (23, 23') mit einem Durchmesser von maximal 0,5 Millimeter hat und bevorzugt aus einem Edelmetall (z.B. Platinmetall) besteht.
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Inventor name: BENEDIKT, WALTER

Inventor name: STEINKE, LEO

Inventor name: SCHAFFRIN, CHRISTIAN, DR. DIPL.-ING.