ES2222642T3

ES2222642T3 - SPARK PLUG.

Info

Publication number: ES2222642T3
Application number: ES99117056T
Authority: ES
Inventors: Werner Niessner
Original assignee: Beru AG
Current assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Priority date: 1998-11-27
Filing date: 1999-08-30
Publication date: 2005-02-01
Anticipated expiration: 2019-08-30
Also published as: EP1005126A1; ATE273579T1; EP1005126B1; DE19854861A1; DE59910188D1

Abstract

Spark plug electrode comprises a composite rod or double-tube with a sheath of precious metal and a core or inner layer of non-precious metal or vice-versa. An Independent claim is also included for a spark plug in which at least one of the electrodes has the above design.

Description

Bujía de encendido.Spark plug.

La invención concierne electrodos para sistemas de encendido, especialmente bujías de encendido para encendidos de alta tensión en aplicaciones diferentes, especialmente en el encendido de motores de combustión, así como a bujías de encendido con tales electrodos.The invention concerns electrodes for systems ignition, especially spark plugs for ignition high voltage in different applications, especially in the Ignition of combustion engines, as well as spark plugs With such electrodes.

Se conoce ya por el documento DE-A-19705372, que se considera como el estado de la técnica más próximo, un electrodo para dispositivos de encendido de alta tensión que consiste en una aleación de níquel con un núcleo de cobre metálico, estando armadas las superficies de encendido con metal noble. La armadura de metal noble se realiza en forma de maguitos o casquillos por prefabricación y fijación de los mismos en la zona del lado de encendido del electrodo, por ejemplo un electrodo central.It is already known by the document DE-A-19705372, which is considered as the closest state of the art, an electrode for devices High voltage ignition consisting of a nickel alloy with a metallic copper core, the surfaces of ignition with noble metal. The noble metal armor is made in shape of sleeves or bushings by prefabrication and fixing of same in the area of the ignition side of the electrode, for example a central electrode

Los electrodos centrales conocidos consisten, por ejemplo, en una envolvente de aleación de níquel y un núcleo de cobre metálico. Estos electrodos centrales están diseñados para una vida útil de aproximadamente 60.000 km. Si se debe prolongar este tiempo de vida, el electrodo central tiene que ser provisto, por ejemplo, de metal noble en la superficie de encendido; sin embargo, el electrodo central puede estar realizado también en forma maciza a base de, por ejemplo, plata, un material compuesto de plata-níquel-fibras o similares.The known central electrodes consist, by example, in a nickel alloy shell and a core of metallic copper These central electrodes are designed for a useful life of approximately 60,000 km. If you should prolong this lifetime, the central electrode has to be provided, for example, of noble metal on the ignition surface; but nevertheless, the central electrode can also be made in solid form based on, for example, silver, a composite material of silver-nickel-fibers or the like.

En bujías de encendido con electrodos laterales la superficie exterior del electrodo central tiene que ser provista de metal noble por las mismas razones; estas armaduras de metal noble requieren un elevado coste de fabricación.In spark plugs with side electrodes the outer surface of the central electrode has to be provided noble metal for the same reasons; these metal armor Noble require a high manufacturing cost.

A esto se añade el que en electrodos centrales con diámetros de 2 mm y menores este coste es aún sensiblemente más alto, lo que a su vez es extremadamente contraproducente para una fabricación económica, especialmente una fabricación automatizada.To this is added the one in central electrodes with diameters of 2 mm and smaller this cost is still significantly more high, which in turn is extremely counterproductive for a economical manufacturing, especially manufacturing automated

Frente a esto, el problema que sirve de base a la invención consiste en fabricar la armadura de metal noble con un coste más reducido.Faced with this, the problem that serves as the basis for the invention consists in manufacturing the noble metal armor with a lower cost

Este problema se resuelve según la invención por el hecho de que al menos en el lado de encendido el electrodo está fabricado de un material compuesto en configuración de forma de segmento de barra chapeado o segmento de tubo chapeado, consistiendo la envolvente en metal noble y consistiendo el núcleo, en el caso de una configuración en forma de segmento de barra chapeado, o bien la capa interior, en el caso de una configuración en forma de segmento de tubo chapeado, en metal no noble.This problem is solved according to the invention by the fact that at least on the ignition side the electrode is made of a composite material in shape configuration plywood bar segment or plywood tube segment, the envelope consisting of noble metal and the core consisting, in the case of a bar segment configuration veneered, or the inner layer, in the case of a configuration in the form of a segment of plated tube, in non-noble metal.

Ejecuciones especialmente preferida de los electrodos según la invención son objeto de las reivindicaciones 2 y 3.Especially preferred executions of electrodes according to the invention are the subject of claims 2 and 3.

Una bujía de encendido con al menos un electrodo según la invención y ejecuciones especialmente preferidas de una bujía de encendido de esta clase son objeto de las reivindicaciones 4 a 7.A spark plug with at least one electrode according to the invention and especially preferred embodiments of a Spark plug of this class are subject to the claims 4 to 7.

Los electrodos según la invención y las bujías de encendido fabricadas preferiblemente a partir de ellos presentan, respecto de su fabricación y funcionamiento, considerables ventajas en comparación con el estado de la técnica. Así, por ejemplo, se pueden materializar de manera sencilla conceptos de electrodos laterales; se suprime la difícil armadura de metal noble de los electrodos empleada hasta ahora, con la consecuencia de una fabricación más sencilla de los electrodos centrales según la invención; se simplifica la soldadura de las combinaciones de materiales empleadas según la invención debido, por ejemplo, a la aplicación de níquel sobre níquel.The electrodes according to the invention and the spark plugs of On manufactured preferably from them present, Regarding its manufacture and operation, considerable advantages compared to the state of the art. So, for example, it can easily realize electrode concepts laterals; the difficult noble metal armor of the electrodes used so far, with the consequence of a easier manufacturing of the central electrodes according to the invention; welding of combinations of materials used according to the invention due, for example, to the application of nickel on nickel.

Aparte del ahorro de metales nobles en comparación con electrodos macizos, se presenta un neto aumento de la vida útil de las bujías de encendido fabricadas a partir de los electrodos según la invención. El concepto según la invención es especialmente ventajosa en la fabricación y utilización de electrodos centrales delgados (extinción de chispa) o en la formación de electrodos centrales gruesos mediante el empleo de segmentos de tubo chapeados de metal noble, lo que sirve para aumentar la superficie de erosión por combustión. Otras ventajas se desprenden de la descripción siguiente de formas de ejecución preferidas.Apart from saving noble metals in Comparison with solid electrodes, there is a net increase of the service life of spark plugs manufactured from electrodes according to the invention. The concept according to the invention is especially advantageous in the manufacture and use of thin central electrodes (spark extinction) or in the formation of thick central electrodes by employing noble metal veneered tube segments, which serves to increase combustion erosion surface. Other advantages are they follow from the following description of forms of execution preferred.

La figura 1 representa en sección transversal un electrodo central monopieza fabricado a partir de un material compuesto en forma de segmento de barra o de segmento de alambre envolvente;Figure 1 represents in cross section a single-piece central electrode made from a material compound in the form of bar segment or wire segment envelope

La figura 2 es una representación en sección transversal esquemática de un electrodo central según el estado de la técnica;Figure 2 is a sectional representation schematic transverse of a central electrode according to the state of The technique;

Las figuras 2a y 3 muestran representaciones en sección transversal de otras formas de ejecución de un electrodo central según la invención; yFigures 2a and 3 show representations in cross section of other embodiments of an electrode plant according to the invention; Y

Las figuras 4, 5, 6 y 7 ilustran la zona del lado de encendido de diferentes bujías de encendido según la invención en representación esquemática.Figures 4, 5, 6 and 7 illustrate the side area of ignition of different spark plugs according to the invention in schematic representation.

La figura 1 muestra un electrodo central que consiste en una sola pieza formada por un segmento de varilla o un alambre envolvente con una envolvente 2 de metal noble, tal como platino, o una aleación de platino, plata-paladio y similares, y un núcleo 1 buen conductor del calor a base de un material resistente a la oxidación, por ejemplo níquel o aleación de níquel. El diámetro A del electrodo es preferiblemente <2 mm, preferiblemente <1,5 mm. Una ventaja consiste en que el electrodo central a base de un alambre envolvente se puede fabricar de manera sencilla por conformación y se puede montar con la técnica conocida de unión de cerámica y metal por medio de un procedimiento de fusión de vidrio.Figure 1 shows a central electrode that it consists of a single piece formed by a rod segment or a envelope wire with a noble metal envelope 2, such as platinum, or an alloy of platinum, silver-palladium and similar, and a core 1 good heat conductor based on a oxidation resistant material, for example nickel or alloy of nickel. The diameter A of the electrode is preferably <2 mm, preferably <1.5 mm. An advantage is that the central electrode based on a wrap wire can be manufactured easily by conformation and can be mounted with the known technique of joining ceramic and metal by means of a glass melting procedure.

En el electrodo central según el estado de la técnica representado en la figura 2 el cuerpo de dicho electrodo consiste en un cuerpo de serie con un diámetro de 2,0 a 3 mm con envolvente de níquel 3 y núcleo de cobre 4. En este cuerpo está soldado por el lado del encendido el material compuesto de forma de segmento de varilla a base de envolvente de níquel 5 y núcleo de platino 6. El segmento de alambre envolvente posee aquí un diámetro sustancialmente menor (aproximadamente 1,0 mm) que el cuerpo convencional del electrodo central con el diámetro de 2,0 a 3 mm.In the central electrode according to the state of the technique depicted in figure 2 the body of said electrode It consists of a standard body with a diameter of 2.0 to 3 mm with nickel envelope 3 and copper core 4. In this body is welded on the side of the ignition the composite material in the form of nickel shell-based rod segment 5 and core Platinum 6. The wrapping wire segment has a diameter here substantially smaller (approximately 1.0 mm) than the body Conventional central electrode with the diameter of 2.0 to 3 mm

Otra forma de ejecución está ilustrada en la figura 2a; aquí se ha montado en el mismo cuerpo de electrodo central en sí conocido, en la zona frontal de la punta de encendido, el segmento de alambre envolvente a base del material compuesto con la misma dimensión del diámetro. El alambre envolvente está constituido aquí por la envolvente 7 de metal noble, por ejemplo de platino o plata-paladio, mientras que el núcleo 8 está formado por un material resistente a la oxidación y buen conductor del calor.Another form of execution is illustrated in the figure 2a; here it has been mounted on the same electrode body central itself known, in the frontal area of the tip of on, the wire-based segment of the material composed with the same diameter dimension. The wire envelope is constituted here by metal envelope 7 noble, for example platinum or palladium silver, while core 8 is formed of a material resistant to Oxidation and good heat conductor.

La figura 3 representa otra forma de ejecución según la invención. La zona del lado del encendido de un cuerpo de electrodo central usual a base de envolvente de níquel/núcleo de cobre está formada aquí con un diámetro agrandado, y el cuerpo del electrodo central en sí conocido está rodeado aquí al menos en parte en forma de anillo, en la zona del lado del encendido, por el material compuesto en forma de un segmento de tubo chapeado; la envolvente 9 de este segmento de tubo chapeado consiste en metal noble y el lado interior 10 es de un material resistente a la oxidación. De esta manera, es posible fabricar en forma sencilla electrodos centrales en la zona del lado del encendido con diámetros mayores, por ejemplo >3 mm.Figure 3 represents another form of execution according to the invention. The ignition side area of a body of usual central electrode based on nickel / core envelope copper is formed here with an enlarged diameter, and the body of the central electrode itself known is surrounded here at least in part ring-shaped, in the area of the side of the ignition, by the composite material in the form of a segment of veneered tube; the envelope 9 of this segment of veneered tube consists of metal noble and the inner side 10 is of a material resistant to oxidation. In this way, it is possible to manufacture in a simple way central electrodes in the ignition side area with diameters larger, for example> 3 mm.

La figura 4 ilustra en sección transversal parcial la zona del lado del encendido de una bujía de encendido con electrodos laterales. El electrodo central está configurado aquí según la figura 2a; la envolvente 13 del material compuesto configurado en forma de segmento de varilla consiste aquí nuevamente en metal noble. La soldadura sobre el cuerpo de electrodo central usual no plantea dificultades de ninguna clase, especialmente cuando el núcleo 13a del suplemento consiste en el mismo material, por ejemplo níquel, que el material adyacente del cuerpo del electrodo central.Figure 4 illustrates in cross section partial the ignition side area of a spark plug with side electrodes. The central electrode is configured here according to figure 2a; the envelope 13 of the composite material configured in the form of rod segment consists here again in noble metal. Welding on the central electrode body usual does not pose difficulties of any kind, especially when core 13a of the supplement consists of the same material, for example nickel, that the adjacent body material of the central electrode

La figura 5 ilustra un explosor con un electrodo anular constituido por un segmento de tubo chapeado con metal noble 14 como zona interior y material 15 resistente a la oxidación como zona exterior. El electrodo central opuesto está provisto también, en el lado del encendido, de un segmento de tubo chapeado según la figura 3; la superficie envolvente 16 consiste aquí en metal noble.Figure 5 illustrates an explosor with an electrode ring consisting of a segment of tube plated with noble metal 14 as an inner zone and oxidation resistant material 15 as Outside area. The opposite central electrode is also provided, on the side of the ignition, of a segment of pipe plated according to the figure 3; the enveloping surface 16 consists here of metal noble.

Por último, en la figura 6 se ilustra una forma de ejecución especialmente preferida de una bujía de encendido con un electrodo central especialmente delgado a base del material compuesto de forma de segmento de varilla con un diámetro A de <1,2 mm, el cual, construido en una sola pieza, se ha incrustado por fusión en el vidrio aislante.Finally, a shape is illustrated in Figure 6 of especially preferred execution of a spark plug with a particularly thin central electrode based on the material composed of rod segment shape with a diameter A of <1.2 mm, which, built in one piece, has been embedded by fusion in insulating glass.

La figura 7 muestra una bujía de encendido con una disposición de explosor como explosor de deslizamiento/aire. En esta disposición se utiliza preferiblemente el electrodo central que se ha descrito en relación con la figura 2a. El electrodo central consiste, en el extremo del lado del encendido, en un segmento de alambre envolvente con envolvente de metal noble, por ejemplo platino, y tiene un núcleo de un material resistente a la oxidación y buen conductor del calor, por ejemplo níquel. El segmento de alambre envolvente está aplicado sobre un electrodo central convencional constituido por una envolvente de una aleación de níquel y un núcleo de cobre. El electrodo central se protege contra el desgaste en el extremo del lado del encendido por medio de una envolvente de metal noble resistente a la erosión por combustión, de modo que con esta bujía de encendido se consiguen con seguridad tiempos elevados de funcionamiento del motor. El electrodo de cuerpo, como se representa en la posición 17, puede estar situado por debajo de la punta del pie aislante, o bien, como se representa en la posición 18, puede estar situado en el mismo plano con el canto inferior del electrodo de cuerpo y la punta del pie aislante para contrarrestar el desgaste de la cerámica. Son imaginables varios, tal como 2, 3 ó 4 electrodos laterales e incluso puede materializarse una combinación de dos pares de electrodos de diferente altura.Figure 7 shows a spark plug with an explosor arrangement as a sliding / air explosor. In this arrangement preferably uses the central electrode which has been described in relation to figure 2a. Electrode central consists, at the end of the ignition side, in a Envelope wire segment with noble metal enclosure, by Platinum example, and has a core of a material resistant to oxidation and good heat conductor, for example nickel. He wrap wire segment is applied on an electrode conventional power station consisting of an alloy envelope of nickel and a copper core. The central electrode is protected against wear on the end of the ignition side by means of a noble metal envelope resistant to erosion by combustion, so that with this spark plug you get Safely high engine operating times. He body electrode, as depicted in position 17, can be located below the tip of the insulating foot, or, as it is represented in position 18, it can be located in it flat with the lower edge of the body electrode and the tip of the Insulating foot to counteract ceramic wear. They are several imaginable, such as 2, 3 or 4 side electrodes and even a combination of two pairs of electrodes of different height.

Claims

1. Electrodes for ignition systems, especially for spark plugs, which have been manufactured at less on the side of ignition based on a composite material in shape configuration of veneered rod segment or segment of veneered tube, consisting of the noble metal envelope and the core consisting, in the case of a shape configuration of veneered rod segment, or the inner layer, in case of a configuration in the form of a segment of plated tube, in no noble metal.

2. Electrode according to claim 1, configured as a central electrode with diameters from 0.5 mm to 2 mm, the central electrode being formed in a single piece based on composite material of rod segment form, or being arranged the rod segment composite material, by the front side, in a copper central electrode.

3. Electrode according to claim 1, configured as a central electrode whose diameter on the side of the ignition is greater than the body diameter of said electrode central, where the composite material in the form of a segment of veneered tube hugs at least partly ring-shaped area end of the ignition side of the electrode body central.

4. Spark plug with at least one of the electrodes according to one of claims 1 to 3.

5. Spark plug according to claim 4 with a central electrode whose diameter on the side of the ignition is greater than that of the body of said central electrode, in which the composite material in the form of a segment of veneered tube hugs at least partly ring-shaped to the extreme area on the side of the ignition of the body of the central electrode, consisting of envelope (16) in noble metal, this electrode being surrounded central by an annular electrode that is formed by a segment of veneered tube, whose inner zone (14) is formed by noble metal and whose outer zone (15) is formed by a material resistant to oxidation

6. Spark plug according to claim 4 with side electrodes, in which the body of the central electrode It consists of a nickel envelope and a copper core itself known, in which it has been applied on the body by welding, on the side of the ignition, a rod segment of the material compound, and in which the envelope (13) consists of noble metal and the core (13a) consists of the same material, for example nickel, than the adjacent material of the central electrode body.

7. Spark plug according to claim 4, in which the central electrode has a diameter of ≤1.2 mm, the composite material being configured in the form of a rod segment of this diameter and having been embedded by Fusion in insulating glass.