NL7908583A

NL7908583A - SPARK PLUG.

Info

Publication number: NL7908583A
Application number: NL7908583A
Authority: NL
Original assignee: Champion Spark Plug Co
Priority date: 1978-12-11
Filing date: 1979-11-27
Publication date: 1980-06-13
Also published as: JPS5580288A; GB2039605A; AU5106179A; IT7950698A0; SE7908205L; ZA795133B; FR2444352A1; DE2938985A1; MX146818A; IT1162684B; BE879567A

Description

s N/29.277-Fa/vdM t * ‘e 1 -s N / 29.277-Fa / vdM t * ‘e 1 -

Bougie.Spark plug.

De uitvinding heeft betrekking op een bougie met een verbeterde geaarde elektrode met langere levensduur.The invention relates to a spark plug with an improved grounded electrode with a longer service life.

De uitvinding heeft betrekking op elektroden voor bougies/ die gewoonlijk geheel worden vervaardigd uit 5 een onedel metaal, bijv. nikkel of een legering daarvan.The invention relates to spark plug electrodes, which are usually made entirely of a base metal, eg nickel or an alloy thereof.

Wegens de hoge bedrijfstemperaturen en de boogvorming over de elektroden, staan de punten ervan bloot aan ernstige put-vorming of erosie, die veelvuldige vervanging van de bougie nodig maakt. In de huidige stand van de techniek is de elek-10 trodeslijtage of erosie vaak de hoofdbeperkende factor in de levensduur van de bougie. Verschillende manieren zijn voorgesteld voor het gebruik van metalen met een hoge thermische geleidbaarheid, teneinde de afvloeiing van de warmte te versnellen, die veroorzaakt wordt door de hoge bedrijfstempera-15 turen en door de boogvorming, waaraan de elektroden bloot- . staan in bedrijf. - ---------Due to high operating temperatures and arcing across the electrodes, their tips are subject to severe pitting or erosion, requiring frequent spark plug replacement. In the prior art, the electrode wear or erosion is often the major limiting factor in the life of the spark plug. Various ways have been proposed for using metals with high thermal conductivity to accelerate heat dissipation caused by the high operating temperatures and by arcing to which the electrodes are exposed. are in operation. - ---------

Het Amerikaanse octrooischrift 1.515.866 beschrijft een bougie, waarvan de elektroden bekleed zijn met zilver of een dergelijk metaal, zoals goud en koper. Het oc-20 trooischrift suggereert, dat wanneer een boog wordt gevormd over de elektroden, de warmte snel wordt afgevoerd door de bekleding, waardoor de elektrodetemperatuur tot een minimum wordt beperkt, hetgeen een grotere weerstand' levert tegen oxidatie en het vormen van putten en erosie tot een minimum 25 beperkt. Koper is echter een onaanvaardbaar elektrodemate- riaal, omdat het snel corrodeert wanneer het wordt blootgesteld aan de vérbrandingskamer. Zelfs zilver en goud, aangebracht door bekleding, zijn ondoelmatig, omdat het slechts praktisch is om er een dunne laag van aan te brengen, het-30 geen onvoldoende is om de erosieve effecten van boogontla- dingen te weerstaan en ook onvoldoende is om aanzienlijke hoeveelheden warmte over te dragen aan een ermee verbonden schaal. Anders dan bekleding, stellen de Amerikaanse octrooi- 7908583 ^ 2 schriften 2.391.455, 2.642,053 en 3.146.370 voor dat slechts de punt van de geaarde elektrode, d.w.z. dat gedeelte waar de boogontladingen naar de centrale elektrode plaatsvinden, geconstrueerd behoeft te worden door of ingelegd met een ma-5 teriaal, dat afwijkt van het gewoonlijke onedele metaal.U.S. Patent 1,515,866 describes a spark plug, the electrodes of which are coated with silver or the like metal, such as gold and copper. The oc-20 patent suggests that when an arc is formed over the electrodes, the heat is quickly dissipated through the coating, minimizing the electrode temperature, providing greater resistance to oxidation and pitting and erosion to a minimum of 25. However, copper is an unacceptable electrode material because it corrodes quickly when exposed to the combustion chamber. Even silver and gold applied by coating are ineffective because it is only practical to apply a thin layer of it, it is not insufficient to resist the erosive effects of arc discharges and it is also insufficient to resist significant amounts transfer heat to an associated scale. Other than cladding, U.S. Pat. Nos. 7908583 ^ 2, 2,391,455, 2,642,053, and 3,146,370 propose that only the tip of the grounded electrode, ie, that portion where the arc discharges to the central electrode, be constructed by or inlaid with a material that is different from the usual base metal.

Nog een ander type elektrodestructuur is voorgesteld door bijv. het Amerikaanse octrooischrift 2.391.457 als bougie-elektrode, namelijk een samengestelde draad of staaf, die een kern omvat van een metaal met hoge thermische 10 geleidbaarheid, zoals zilver, koper en hun verschillende, le geringen en een omhulling met een goede weerstand tegen boogerosie, zoals nikkel.Yet another type of electrode structure has been proposed by, for example, US Pat. No. 2,391,457 as a spark plug electrode, namely a composite wire or rod comprising a core of a metal of high thermal conductivity, such as silver, copper and their various rings and a sheath with good arc erosion resistance, such as nickel.

De onderhavige uitvinding is gebaseerd op de ontdekking van een bougie met een verbeterde lange levens-15 duur van de geaarde elektrode, samengesteld uit een strook onedel metaal en een strook van een edel metaal. De bougie omvat een schaal met schroefdraad en een isolatorsamenstel, gedragen door de schaal, een centrale elektrode binnen een boring in de isolator en de geaarde elektrode, die structu-20 reel integraal is met de schaal en zo is geplaatst ten op zichte van de centrale elektrode, .dat een vonk kan"overslaan. Een strook edel metaal, gekozen uit de groep van zilver, zilverlegeringen, goud en goudlegeringen, ligt bovenop of in de strook onedel metaal, waarbij de voorkeursuitvoeringsvorm 25 is met het onedele metaal nikkel of een legering daarvan, waaraan de edel metaalstrook onder druk is vastgelast (onder druk vastlassen betekent in deze beschrijving en in de aangehechte conclusies een werkwijze, waarin twee metaalstroken aan elkaar worden gebonden door een legering, die gevormd 30 wordt onder de druk en warmte die het gevolg zijn van de druk bij een temperatuur beneden het smeltpunt van de beide metaalstroken'. Delen, die met deze werkwijze aan elkaar verenigd zijn, heten "onder druk vastgelast".) en waarbij het doorsnede-oppervlak van de edel-rnetaal-inleg of -opleg 35 tenminste 15 % is van dat van de onedel-metaalstrook. De t 7908583 y 3 zilverlegerings- en goudlegeringsstroken hebben een thermische geleidbaarheidscoëfficiënt, lambda van tenminste 0,7.The present invention is based on the discovery of a spark plug with an improved long life of the grounded electrode, composed of a strip of base metal and a strip of a precious metal. The spark plug includes a threaded shell and an insulator assembly carried by the shell, a central electrode within a bore in the insulator and the grounded electrode, which is structurally integral with the shell and so positioned with respect to the center electrode, which can ignite a spark. A strip of precious metal selected from the group of silver, silver alloys, gold and gold alloys lies on top or in the strip of base metal, the preferred embodiment being with the base metal nickel or an alloy thereof, to which the precious metal strip is welded under pressure (welding under pressure means in this description and in the appended claims a method in which two metal strips are bonded together by an alloy, which is formed under the pressure and heat that result of the pressure at a temperature below the melting point of the two metal strips. Parts which are joined together by this method are called "under pressure welded ".) and wherein the cross-sectional area of the precious metal inlay or overlay is at least 15% of that of the base metal strip. The t 7908583 y 3 silver alloy and gold alloy strips have a thermal conductivity coefficient, lambda of at least 0.7.

(Onder de thermische geleidbaarheid, lambda, wordt verstaan de hoeveelheid warmte in gramcalorieën, die per seconde 5 wordt doorgelaten door een plaat van het materiaal, die 1 cm 2 dik is en 1 cm in oppervlak, wanneer het temperatuursverschil tussen de twee zijden van de plaat l°c is, d.w.z. g x cal./sec. x cm^ x °C/cm. Lambda wordt in de aangehechte conclusies en in de beschrijving gebruikt om deze coëffi-10 ciënt aan te duiden.)(Thermal conductivity, lambda, refers to the amount of heat in gram calories, which is passed per second through a plate of the material, which is 1 cm 2 thick and 1 cm in area, when the temperature difference between the two sides of the plate is 1 ° c, ie gx cal./sec x cm ^ x ° C / cm. Lambda is used in the appended claims and in the description to indicate this coefficient.)

In tegenstelling tot de aangebrachte zilverbe-kleding heeft de strook edel metaal voldoende metaalmassa om de erosieve effecten van de boogontlading bij hoge bedrijfs-temperaturen te weerstaan en om de temperatuur, waarbij de 15 elektrode werkt, aanzienlijk te verlagen. De doelmatigheid van het edele metaal bij het verlagen van de elektrodetemperatuur vereist dat de strook zich uitstrekt over de gehele lengte van de geaarde elektrode en tot aan thermisch contact ------------ met de schaal, in tegenstelling tot de structuren, die aan-20 gegeven worden in de boven genoemde octrooischriften, welke slechts betrekking hebben op de top van de geaarde elektrode.In contrast to the applied silver coating, the strip of precious metal has enough metal mass to withstand the erosive effects of the arc discharge at high operating temperatures and to significantly lower the temperature at which the electrode operates. The effectiveness of the precious metal in lowering the electrode temperature requires that the strip extend the entire length of the grounded electrode and up to thermal contact ------------ with the shell, as opposed to the structures indicated in the above-mentioned patents, which relate only to the tip of the grounded electrode.

De warmte-overdracht door het edele metaal is maximaal gemaakt, omdat de strook zich uitstrekt van de punt of van dat gedeelte waarin de boogontladingen met betrekking tot de 25 centrale elektrode ontstaan in thermisch contact met de schaal. De kosten worden ook tot een minimum beperkt wegens de ontdekking, dat het oppervlak van de doorsnede van de edel-metaalinleg of -opleg zo klein als 15 % van die van de onedel-metaalstrook kan zijn.The heat transfer by the precious metal is maximized because the strip extends from the tip or from that portion in which the arc discharges with respect to the central electrode arise in thermal contact with the shell. Cost is also kept to a minimum due to the discovery that the cross-sectional area of the precious metal inlay or inlay can be as small as 15% of that of the base metal strip.

30 Het is een doel van de onderhavige uitvinding een bougie te verschaffen met een verbeterde, langer levende geaarde elektrode, samengesteld uit een strook van een onedel metaal en een strook van een edel metaal.It is an object of the present invention to provide a spark plug with an improved, longer-lived grounded electrode composed of a base metal strip and a precious metal strip.

Het is een verder doel een bougie te verschaf-35 fen met een verbeterde, langer levende geaarde elektrode, 7908583 4 samengesteld uit een strook onedel metaal en een strook edel metaal, waarbij de afmetingen van de laatst genoemde minimaal worden gemaakt met betrekking tot die van de onedel metaal-strook, teneinde de kosten ervan te verminderen.It is a further object to provide a spark plug with an improved, longer-lived grounded electrode, 7908583 4 composed of a strip of base metal and a strip of precious metal, the dimensions of the latter being minimized with respect to those of the base metal strip in order to reduce its cost.

5 Figuur 1 is een aanzicht in verticale toestand van een bougie volgens de uitvinding.Figure 1 is a vertical view of a spark plug according to the invention.

Figuur 2 is een perspectivisch aanzicht, waarin het ondereinde of het ontsteekeinde wordt getoond van de bougie van figuur 1, waarin de geaarde elektrode is samenge-10 steld uit een strook edel metaal, die ligt op een strook on edel metaal en is blootgesteld aan de centrale elektrode.Figure 2 is a perspective view showing the lower end or the firing end of the spark plug of Figure 1, in which the grounded electrode is composed of a strip of precious metal, which lies on a strip of precious metal and is exposed to the central electrode.

Figuur 3 is een perspectivisch aanzicht overeenkomstig aan figuur 2, waar nu echter een strook edel metaal wordt getoond, die is ingelegd in de strook onedel 15 metaal.Figure 3 is a perspective view similar to Figure 2, however, now showing a strip of precious metal inlaid into the strip of base metal.

In figuur 1 wordt een bougie aangegeven in het algemeen met 10, bestaande uit een isolatorsamenstel 11, ge-. dragen door een schaal 12, een centrale elektrode 13 binnen een boring (niet aangegeven) van de isolator en een geaarde 20 elektrode 14, die structureel integraal is met de schaal 12 en zodanig is geplaatst ten opzichte van de centrale elektrode 13, dat er een vonkbrug ontstaat.In Figure 1, a spark plug is generally indicated by 10 consisting of an insulator assembly 11. by a shell 12, carry a central electrode 13 within a bore (not shown) of the insulator and a grounded electrode 14, which is structurally integral with the shell 12 and positioned relative to the central electrode 13 so that a spark gap arises.

In figuur 2 is de geaarde elektrode 14 samengesteld uit een strook 15 van onedel metaal en een belegsel 16 25 van edel metaal. De edel metaalstrook .16 kan bestaan uit zilver, zilverlegeringen, goud en goudlegeringen, voor zover de legeringsstroken een thermische geleidbaarheidscoëffi-ciënt, lambda, hebben van tenminste 0,7. In de voorkeursuitvoeringsvorm is de strook 15 van onedel metaal gevormd uit 30 ' nikkel of een legering daarvan. De twee stroken 15 en 16 zijn onder druk aan elkaar gelast.In Figure 2, the grounded electrode 14 is composed of a strip 15 of base metal and a precious metal cover 16. The precious metal strip 16 may consist of silver, silver alloys, gold and gold alloys, provided that the alloy strips have a thermal conductivity coefficient, lambda, of at least 0.7. In the preferred embodiment, the base metal strip 15 is formed of 30 'nickel or an alloy thereof. The two strips 15 and 16 are welded together under pressure.

Een geaarde elektrode 17, aangegeven in figuur 3, is samengesteld uit een strook onedel metaal 18 en een inlegstrook 19 van edel metaal. De doorsnede-oppervlakte van 35 de ingelegde strook 19 is tenminste 15 % van die van de on- 7908583 5 edel metaalstrook 18. De stroken 18 en 19 kunnen aan elkaar worden verbonden door de onedel metaalstrook 15 te vouwen of te rimpelen, een strook of draad edel metaal te leggen in de vouw of rimpel en tenslotte het samenstel onder druk te 5 lassen.A grounded electrode 17, shown in Figure 3, is composed of a strip of base metal 18 and an insert strip 19 of precious metal. The cross-sectional area of the inlaid strip 19 is at least 15% of that of the precious metal strip 18. The strips 18 and 19 can be joined together by folding or wrinkling the base metal strip 15, a strip or wire precious metal in the fold or wrinkle and finally weld the assembly under pressure.

Zowel figuur 2 als figuur 3 tonen het benedeneinde of het ontsteekeinde van de schaal 12, waarin de strook 16 of 19 van edel metaal zich uitstrekt over de gehele lengte van de geaarde elektrode, waarbij éën gedeelte van 10 het blootgestelde oppervlak de vonkbrug-vormt ten opzichte van de centrale elektrode 13 en een ander gedeelte in thermisch contact staat met de schaal 12, zodat de warmte-over-dracht door de strook 16 of 19 van edel metaal naar de schaal 12 maximaal is gemaakt. In een uitvoeringsvorm van de 15 uitvinding heeft de geaarde elektrode 17 met een inleg van zeer zuiver zilver (minimum 99,9 %, figuur 3) bijna een 167°C lagere temperatuur en vertoonde slechts 20 % van het •metaalverlies, dat vertoond· werd door een gebruikelijke geaarde elektrode uit een massieve- nikkellegering. Dientenge-20 volge zal een bougie, geconstrueerd overeenkomstig de uit vinding, een veel langere levensduur hebben voor nuttig gebruik dan een gebruikelijke bougie.Both Figure 2 and Figure 3 show the lower end or firing end of the shell 12, in which the precious metal strip 16 or 19 extends the entire length of the grounded electrode, with a portion of the exposed surface forming the spark gap relative to the central electrode 13 and another portion is in thermal contact with the shell 12, so that the heat transfer through the precious metal strip 16 or 19 to the shell 12 is maximized. In one embodiment of the invention, the grounded electrode 17 with an inlay of high-purity silver (minimum 99.9%, Figure 3) has nearly a 167 ° C lower temperature and showed only 20% of the metal loss exhibited. by a conventional grounded solid nickel alloy electrode. As a result, a spark plug constructed in accordance with the invention will have a much longer useful life than a conventional spark plug.

Het is duidelijk, dat verschillende wijzigingen kunnen worden aangebracht in details van constructie, aange-25 gegeven in de aangehechte tekeningen en besproken met be trekking daarmee, zonder af te wijken van de geest en omvang van de uitvinding als gedefiniëerd in de aangehechte conclusies. Het is derhalve duidelijk, dat de uitvinding niet moet worden beperkt tot de specifieke details, die zijn 30 aangegeven en beschreven.It is understood that various modifications can be made to details of construction indicated in the appended drawings and discussed in connection therewith without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It is therefore obvious that the invention should not be limited to the specific details which have been indicated and described.

79085837908583

Claims

1. Spark plug with a threaded shell and an insulator assembly carried by this shell, a central electrode within a bore of this insulator, a ground electrode, structurally integral with the shell and placed in a spark gap position relative to the central electrode, with the characteristic e. rk, that the grounded electrode is composed of a strip of a base metal and a strip of a precious metal, selected from the group of silver, silver alloys, gold and gold alloy rings, with an arrangement for connecting the strip of precious metal to the base metal strip, the cross-sectional area of the precious metal strip is at least 15% by volume of that of the base metal strip, a 15 part of the precious metal strip is in spark gap relationship to the central electrode and part of it in thermal contact with the scale, where the heat is quickly transferred by the precious metal strip to this scale.

2. Spark plug according to claim 1, characterized in that the precious metal strip is fine silver with a minimum purity of 99.9% by weight.

Spark plug according to claim 1 or 2, characterized in that the precious metal strip has a thermal conductivity coefficient of lambda of at least 0.7.

Spark plug according to claims 1-3, characterized in that the base metal strip consists of nickel or an alloy thereof,

5. Spark plug according to claims 1-4, characterized in that the precious metal strip covers the base metal strip and is welded to it under pressure.

6. Spark plug as claimed in claims 1-4, characterized in that the precious metal strip is an insert within the base metal strip and is welded to it under pressure. 7908583 s