WO2005104319A1 - Zündkerze - Google Patents

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WO2005104319A1
WO2005104319A1 PCT/EP2005/050512 EP2005050512W WO2005104319A1 WO 2005104319 A1 WO2005104319 A1 WO 2005104319A1 EP 2005050512 W EP2005050512 W EP 2005050512W WO 2005104319 A1 WO2005104319 A1 WO 2005104319A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
spark plug
metal section
electrode
base body
noble metal
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/050512
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus-Peter Gansert
Dietrich Trachte
Jochen Fischer
Andreas Benz
Detlef Hartmann
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 WO2005104319A1 publication Critical patent/WO2005104319A1/de

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    • 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
    • H01T13/39—Selection of materials for electrodes
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a spark plug according to the preamble of claim 1 and to methods for producing a spark plug according to claim 1.
  • Spark plugs of this type are generally known to the person skilled in the art and are used to ignite an air-fuel mixture in a combustion chamber of a braking force.
  • Spark plug includes one or more ground electrodes that are attached to a housing of the spark plug.
  • An insulator is provided within the housing and has an elongated bore that runs along a longitudinal axis of the spark plug.
  • a central conductor is arranged in the longitudinal bore and has a connecting bolt on the connection side and a central electrode on the combustion chamber side. The connecting bolt and the center electrode are electrically connected by a current-limiting resistor, which is also provided in the longitudinal hole of the insulator. When a high voltage is applied, a spark gap is formed between the ground electrode and the center electrode.
  • the center electrode comprises an electrode base body which, for example, consists of a
  • Nickel alloy is made, and a precious metal section - for example, contains platinum or iridium.
  • the ground electrode and the -melmetal section of the center electrode are arranged relative to one another in such a way that spark gaps which form between the ground electrode and the center electrode end on the noble metal section. Because of the high Spark erosion and corrosion resistance of the precious metal section have such a spark plug a particularly long service life.
  • a noble metal cut is arranged on the base body of the central electrode in a configuration in which the ignition voltage requirement is particularly low.
  • a ring-shaped precious metal section is fixed to an end face of the electrode base body on the combustion chamber side, the precious metal section projecting beyond the electrode base body along the longitudinal axis of the spark plug in the direction of the combustion chamber. Because of the design of the precious metal section, a high voltage is formed between the ground electrode and the Center electrode a field configuration in which the field strengths in the area of the noble metal section of the center electrode are particularly high. In these areas, high field strength is required
  • the methods according to the invention for producing the spark plug are particularly simple and inexpensive in terms of production technology.
  • the measures mentioned in the dependent claims enable advantageous developments of the spark plug specified in the independent claim and the methods for producing the spark plug specified in the independent claims.
  • the spark plug particularly advantageously has a laterally positioned ground electrode, that is to say a ground electrode which is arranged at the level of the central electrode with respect to the longitudinal axis of the spark plug.
  • the end of the ground electrode facing the combustion chamber preferably ends flush with the end of the noble metal section facing the combustion chamber or protrudes the combustion chamber end of the precious metal section in the direction of the combustion chamber by a maximum of 0.5 mm.
  • the interference surface of the main electrode body of the central electrode, to which the precious metal section is applied is advantageously a flat surface oriented perpendicular to the longitudinal axis of the spark plug.
  • Electrode base body flush into the outer surface of the noble metal section.
  • the stirrer surface of the electrode base body on the combustion chamber side is advantageously retracted from the combustion chamber end surface of the insulator by a maximum of 0.2 mm and protrudes by a maximum of 0.5 mm.
  • the protrusion of the electrode base body lies particularly advantageously over the end face of the insulator on the combustion chamber side
  • the precious metal section preferably has a height h, that is to say an expansion in the direction of the longitudinal axis of the spark plug, in the range from 0.15 mm to 1.0 mm, in particular in the range from 0.4 mm to 0.8 mm, an outside diameter b in the range from 1 mm to 3 mm, in particular in the range from 1-2 mm to 1.8 mm, and an inner diameter a in the range from 0.5 mm to 2.5 mm, in particular in the range from 0.6 mm to 1.0 mm, the wall thickness of the precious metal section, ie half the difference between the outer diameter b and the inner diameter a, advantageously being in the range from 0.25 mm to 0.75 mm, in particular in the range from 0.35 mm to 0.45 mm
  • the noble metal cutoff which consists, for example, of a platinum alloy or an iridium alloy, is advantageously applied to the electrode base body by the ring-shaped precious metal section being placed on the end face of the electrode base body and by a welding process, for example by laser welding or
  • a cylinder-shaped noble metal section is welded to the end face of the electrode base body, and then, for example by drilling, a recess is made in the center of the noble metal section, so that the noble metal section is ring-shaped after drilling.
  • the precious metal discharged by drilling is advantageously collected and processed.
  • FIG. 1 shows a combustion chamber-side end section of a first exemplary embodiment of a spark plug according to the invention, half-sided in supervision and half-sided in a sectional view
  • FIGS. 2a and 2b show a section through the combustion chamber-side end section of the central electrode according to the invention
  • FIGS. 3a to 3d show different embodiments of the combustion chamber-side end section of the invention center electrode. Description of the embodiments
  • the spark plug 10 comprises a housing 21 with a thread 26.
  • An insulator 22 is fastened in the housing 21 and protrudes from the housing 21 at the end on the combustion chamber side.
  • a longitudinal bore 23 is made in the insulator 22, in which a center electrode 41 is arranged.
  • a connecting bolt (not shown) arranged in the longitudinal bore 23, which is electrically connected to the center electrode 41 via a current-limiting resistor also arranged in the longitudinal bore 23.
  • the housing 21 has a longitudinal axis 25 which coincides with the longitudinal axis of the longitudinal bore 23 of the insulator 22
  • At least one ground electrode 31 is fixed to the combustion chamber end of the housing 21, starting from the housing 21 parallel to the longitudinal axis 25 of the housing
  • the edge of the end face 31a of the ground electrode 31 facing away from a combustion chamber 29 lies with respect to the longitudinal axis 25 of the housing 21 at the level of an end face 22a of the insulator 22 facing the combustion chamber 29 (that is, the edge of the end face 31a of the ground electrode 31 facing the combustion chamber 29 and End face 22a of insulator 22 is in a common plane perpendicular to longitudinal axis 25 of housing 21).
  • the center electrode 41 has an electrode base body 42, which is predominantly arranged within the longitudinal bore 23 of the insulator 22.
  • the electrode base body 42 consists of a nickel alloy.
  • a copper core 44 is incorporated into the electrode base body 42 to improve heat dissipation.
  • Precious metal section 43 set.
  • the noble metal section 43 is ring-shaped and has an outer lateral surface 43b and an end face 43a.
  • the noble metal cut 43 has in its center a recess 46, the bottom of which through the end face 42 of the Electrode base body 42 is formed.
  • the outer lateral surface 43b of the noble metal section 43 merges flush with the lateral surface of the electrode base body 42.
  • a spark gap is formed between the end face 31a of the ground electrode 31 and the outer circumferential surface 43b of the noble metal section 43, which extends over the end face 22a of the insulator 22 (sliding sparks).
  • the Ede metal section 43 has an outer diameter b, an inner diameter a and a height h (compare FIGS. 2a and 2b).
  • the height h is to be understood as the extent of the noble metal portion 43 in the direction of the longitudinal axis 25 of the spark plug 10.
  • the outer diameter b denotes the largest diameter of the noble metal section 43.
  • the inner diameter a is determined from the inner diameter of the noble metal section 43 at half the height (see FIG. 2b) of the recess 46 within the ring formed by the noble metal section 43.
  • the height h is 0.6 mm
  • the inside diameter a is 0.6 mm
  • the outside diameter b is 1.4 mm.
  • the wall thickness of the noble metal section 43 is 0.4 mm.
  • the following dimensions have proven to be suitable: the height h in the range from 0.15 mm to 1.0 mm, the outer diameter b in the range from 1 mm to 3 mm, and the In ⁇ S-s-t diameter a in the range from 0, 5 mm to 2.5 mm.
  • Precious metal cuts 43 have proven to be particularly favorable, the height h of which is equal to the wall thickness or deviates at most by 50 percent from the wall thickness.
  • FIG. 3a to 3f show different embodiments of the invention
  • Center electrode 41 in which the noble metal section 43 is connected to the electrode base 42 by different manufacturing processes.
  • the various embodiments have in common that the noble metal section 43 is connected to the electrode base body 42 by a welding process.
  • the welding process melts the material of the noble metal section 43 and the material of the electrode base body 42.
  • the melted material mixes in a connection area 45 and forms an alloy that contains the material of the noble metal section 43 and the electrode base body 42.
  • the noble metal section 43 is applied to the electrode base body 42 by a soldering process.
  • the ring-shaped noble metal section 43 is connected on its outer lateral surface to the electrode base body by laser welding or by electron beam welding.
  • the connecting region 45 that forms forms a region that surrounds the circumferential surface of the central electrode 41 in a ring shape.
  • the connection area extends to the inner lateral surface of the noble metal section 43 and to the bottom of the recess 46 of the noble metal section 43 formed by the electrode base body 42.
  • the connection area 45 only forms a comparatively thin layer on the Outside of the
  • the wall thickness of the connecting region 45 is thus smaller than the wall thickness of the noble metal section 43, and the noble metal section 43 lies on the inside directly on the electrode base body 42.
  • the precious metal cut 43 is connected to the electrode base body 42 in the region of its recess 46.
  • a laser beam is directed onto the recess 46 of the noble metal section 43 and the bottom of the recess 46, so that the connection region 45 is formed in the center of the center electrode 41.
  • the noble metal section 43 is connected to the electrode base body 42 by resistance welding. As a result, a uniform, layered connecting region 45 is formed in the area between the noble metal section 43 and the electrode base body 42.
  • a ring-shaped noble metal section 43 was placed on the electrode base body 42 and welded by resistance welding.
  • a cylindrical noble metal section 43 was welded onto the electrode base body by resistance welding, so that an over the entire end face of the Electrode base body 42 forms connecting region 45.
  • the recess 46 was then made in the noble metal section 43 by drilling.
  • the drilled material can be collected and processed.
  • a cylindrical precious metal section can be welded (for example also according to FIGS. 3a and 3b) onto the end face of the electrode Grundkö ⁇ ers applied and then the recess is made in the precious metal section by drilling.
  • the embodiment according to FIG. 3d differs from the embodiment according to FIG. 3b in that the precious metal section has rounded edges.
  • This embodiment can also be applied to the further embodiments according to FIGS. 1, 3a, 3c, 3e and 3f.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Spark Plugs (AREA)

Abstract

Es wird eine Zündkerze (10) vorgeschlagen, die dem Entzünden eines Luft- Kraftstoffgemischs in einem Brennraum (29) einer Brennkraftmaschine dient. Die Zündkerze (10) umfasst mindestens eine an einem Gehäuse (21) festgelegte Masseelektrode (31) und einen in dem Gehäuse (21) angeordneten Isolator (22), der eine entlang einer Längsachse (25) der Zündkerze (10) verlaufende Längsbohrung (23) aufweist, in der eine Mittelelektrode (41) angeordnet ist, die einen Elektrodengrundkörper (42) und einen Edelmetallabschnitt (43) umfasst. Der Edehmetallabschnitt (43) ist an einer brennraumseitigen Stirnseite (42a) des Elektrodengrundkörpers (42) festgelegt. Der Edelmetallabschnitt (43) ist ringförmig und überragt den Elektrodengrundkörper (42) entlang der Längsachse (25) der Zündkerze (10) in Richtung des Brennraums (29).

Description

Zündkerze
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Zündkerze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie von Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze gemäß Anspruch 1.
Derartige Zündkerze sind dem Fachmann allgemein bekannt und dienen dem Entzünden eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in einem Brennraum einer Bre-mkraft-nasch-ne. Die
Zündkerze umfasst eine oder mehrere Masseelektroden, die an einem Gehäuse der Zündkerze festgelegt sind. Innerhalb des Gehäuses ist ein Isolator vorgesehen, der eine Langsbohrung aufweist, die entlang einer Längsachse der Zündkerze verläuft. In der Langsbohrung ist ein Mittelleiter angeordnet, der anschlussseitig einen Anschlussbolzen und brennraumseitig eine Mittelelektrode aufweist. Anschlussbolzen und Mittelelektrode sind durch einen strombegrenzenden Widerstand elektrisch verbunden, der ebenfalls in der LängslDohrung des Isolators vorgesehen ist. Durch Anlegen einer Hochspannung bildet sich zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode eine Funkenstrecke aus.
Die Mittelelektrode umfasst einen Elektrodengrundkörper, der beispielsweise aus einer
Nickellegierung besteht, und einem Edelmetallabschnitt- der beispielsweise Platin oder Iridium enthält. Die Masseelektrode und der -MelmeMläbschnitt der Mittelelektrode sind derart zueinander angeordnet, dass sich zwischen Masseelektrode und Mittelelektrode ausbildende Funkenstrecken auf dem Edelmetalläbschnitt enden. Aufgrund der hohen Funkenerosions- und Korrosionsbeständigkeit des Edelmetallabschnilts weisen derartige Zündkerzen eine besonders hohe Lebensdauer auf.
Es ist bekannt, derartige Edelmeta-läbschnitte als zylindrischen Aufsatz auf die brenn- raumseitige Stirnseite des Elektrodengrundkörpers vorzusehen. Weiterhin ist bekannt, den Edelmetalläbschnitt in eine die Mantelfläche des Elektrodengrundkörpers umlaufenden Ringnut einzubringen. Hierbei ist nachteilig, dass eine derartige Anordnung des Edelmetallabschnitts bei hohem Materialaufwand fertigungstechnisch aufwendig ist, und dass eine vergleichsweise hohe Zündspannung zur Erzeugung der Funkenstrecke erforderlich ist.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Zündkerze hat den Vorteil, dass auf fertigungstechnisch einfache
Weise ein Edelmeta-läbschnitt auf dem Elektrodengrundkörper der Mittelelektrode in einer Konfiguration angeordnet ist, bei der der Zündspannungsbedarf besonders gering ist.
Hierzu ist vorgesehen, dass ein ringfδrmiger Edelmetalläbschnitt an einer brennraumseiti- gen Stirnseite des Elektrodengrundkörpers festgelegt ist, wobei der Edelmetalläbschnitt den Elektrodengrundkörper entlang der Längsachse der Zündkerze in Richtung des Brennraums überragt Aufgrund der Gestaltung des Edelmetalläbschnitts bildet sich bei Anlegen einer Hochspannung zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode eine Feldkonfiguration aus, bei der die Feldstärken im Bereich des Edelmetalläbschnitts der Mittelelektrode besonders hoch sind. In diesen Bereichen hoher Feldstärke ist zur
Erzeugung einer Funkenstrecke eine vergleichsweise geringe Zündspannung erforderlich.
Weiterhin wird gegenüber einer zylindrischen Edelmetallspitze in den Bereichen des EdelmetaUab∞hnitts Material eingespart, in denen die sich zwischen Masseelektrode und -zylindrischer Mittelelektrode ausbildenden Funkenstrecken nicht oder nur mit geringer
Häufigkeit enden.
Die erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Zündkerze sind fertigungstechnisch besonders einfach und kostengünstig. Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Zündkerze und der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Verfahren zur Herstellung der Zündkerze möglich.
Besonders vorteilhaft weist die Zündkerze eine seitlich angestellte Masseelektrode auf, also eine Masseelektrode, die bezüglich der Längsachse der Zündkerze auf Höhe der Mittelelektrode angeordnet ist Das dem Brennraum zugewandte Ende der Masse- elektrode schließt bevorzugt mit dem dem Brennraum zugewandten Ende des Edelmetall- abschnitts bündig ab oder überragt das brennraumseitige Ende des Edelmetalläbschnitts in Richtung des Brennraums um höchstens 0,5 mm. Bei einer derartigen Elektrodenkonfiguration bilden sich zwischen Masseelektrode und Mittelelektrode Funkenstrecken aus, die sich entweder von der Masseelektrode über die Oberfläche des Isolators zum Edelmetalläbschnitt der Mittelelektrode erstrecken (Gleitftmken), oder die direkt zwischen Masseelektrode und Mittelelektrode verlaufen (Luftfunken).
Die St-rr-fläche des Elektrodengrundkörpers der Mittelelektrode, auf die der Edelmetalläbschnitt aufgebracht ist, ist vorteilhaft eine ebene, senkrecht zur Längsachse der Zündkerze ausgerichtete Fläche. Ebenfalls vorteilhaft geht die Mantelfläche des
Elektrodengrundkörpers bündig in die äußere Mantelfläche des Edelmeta-läbschnitts über. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, dass der Edelmetalläbschnitt (beispielsweise durch Verschweißen) zuverlässig mit dem Elektrodengrundkörper verbunden werden kann, und dass diese Verbindung auch der während des Betriebs der Zündkerze in einem Verbrennungsmotor auftretenden Funkenerosion und Korrosion standhält.
Vorteilhaft ist die brennraumseitige Stirr-fläche des Elektrodengrundkörpers gegenüber der brennraumseitigen Stirnfläche des Isolators um höchstens 0,2 mm zurückgezogen angeordnet und steht um höchstens 0,5 mm über. Besonders vorteilhaft liegt der Über- stand des Elektrodengrundkörpers über die brennraumseitige Stirnfläche des Isolators im
Bereich von 0 mm (bündig) bis 0,2 mm. Hierdurch ist sichergestellt, dass der Elektrodengrundkörper gegenüber Korrosion und Funkenerosion geschützt angeordnet ist, und dass - insbesondere bei einer Zündkerze mit seitlich angestellten Masseelektroden - die Gleitfunkenstrecke auf dem Edelmetalläbschnitt der Mittelelektrode endet.
Bevorzugt weist der Edelmetalläbschnitt eine Höhe h, also eine Ausdehnung in Richtung der Längsachse der Zündkerze, im Bereich von 0,15 mm bis 1,0 mm, insbesondere im Bereich von 0,4 mm bis 0,8 mm, einen Außendurchmesser b im Bereich von 1 mm bis 3 mm, insbesondere im Bereich von 1-2 mm bis 1,8 mm, und einen Innendurchmesser a im Bereich von 0,5 mm bis 2,5 mm, insbesondere im Bereich von 0,6 mm bis 1,0 mm auf, wobei vorteilhaft die Wandstärke des Edelmetalläbschnitts, also die halbe Differenz zwischen dem Außendurchmesser b und dem Innendurchmesser a, im Bereich von 0,25 mm Ms 0,75 mm, insbesondere im Bereich von 0,35 mm bis 0,45 mm liegt
Vorteilhaft wird der Edelmetallabsclinitt, der beispielsweise aus einer Platinlegierung oder einer Iridiumlegierung besteht, auf den Elektrodengrundkörper aufgebracht, indem der ringförmige Edelmetalläbschnitt auf die Stirnfläche des Elektrodengrundkörpers aufgelegt und durch einen Schweißprozess, beispielsweise durch Laserschweißen oder
Widerstandsschweißen, mit dem Elektrodengrundkörper verbunden wird. Alternativ wird ein zylinderföπniger Edelmetallabschnitt mit der Stirnfläche des Elektrodengrundkörpers verschweißt, und danach, beispielsweise durch Bohren, mittig eine Aussparung in den Edelmetalläbschnitt eingebracht, so dass der Edelmetalläbschnitt nach dem Bohren ringförmig geformt ist. Das durch das Bohren ausgetragene Edelmetall wi vorteilhaft aufgefangen und weiterverarbeitet.
Zeichnung
Ausfiihrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Figur 1 einen brennraumseitigen Endabschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Zündkerze halbseitig in Aufsicht und halbseitig in Schnittdarstellung, die Figuren 2a und 2b einen Schnitt durch den brennraumseitigen Endabschnitt der erfindungsgemäßen Mittelelektrode, und die Figuren 3a bis 3d verschiedene Ausfuhrungsformen des brennraumseitigen Endabschnitts der erfindungsgemäßen Mittelelektrode. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Figur 1 zeigt als Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung den brennraumseitigen End- äbschnitt 11 einer Zündkerze 10. Die Zündkerze 10 umfasst ein Gehäuse 21 mit einem Gewinde 26. Im Gehäuse 21 ist ein Isolator 22 befestigt, der am brennraumseitigen Ende aus dem Gehäuse 21 herausragt. In den Isolator 22 ist eine Längsbohrung 23 eingebracht, in der eine Mittelelektrode 41 angeordnet ist. Am anschlussseitigen Endäbschnitt der Zündkerze ist weiterhin ein in der Längsbohrung 23 angeordneter Anschlussbolzen vorgesehen (nicht dargestellt), der über einen ebenfalls in der Längsbohrung 23 angeordneten strombegrenzenden Widerstand mit der Mittelelektrode 41 elektrisch verbunden ist. Das Gehäuse 21 weist eine Längsachse 25 auf, die mit der Längsachse der Langsbohrung 23 des Isolators 22 zusammeniallt
Am brennraumseitigen Ende des Gehäuses 21 ist mindestens eine Masseelektrode 31 festgelegt, die sich ausgehend vom Gehäuse 21 parallel zur Längsachse 25 des Gehäuses
21 erstreckt und eine Biegung in Richtung der Mittelelektrode 41 aufweist, so dass eine Stirnseite 31a der Masseelektrode 31 auf Höhe des aus dem Isolator 22 herausragenden Abschnitts der Mittelelektrode 41 einer Mantelfläche 43b der Mittelelektrode 41 gegenübersteht. Die einem Brennraum 29 äbgewandte Kante der Stirnseite 31a der Masseelektrode 31 liegt bezüglich der Längsachse 25 des Gehäuses 21 auf Höhe einer dem Brennraum 29 zugewandten Stirnseite 22a des Isolators 22 (das heißt, die dem Brennraum 29 äbgewandte Kante der Stirnseite 31a der Masseelektrode 31 und die Stirnfläche 22a des Isolators 22 hegen in einer gemeinsamen, zur Längsachse 25 des Gehäuses 21 senkrechten Ebene).
Die Mittelelektrode 41 weist einen Elektrodengrundkörper 42 auf, der überwiegend innerhalb der Langsbohrung 23 des Isolators 22 angeordnet ist. Der Elektrodengrundkörper 42 besteht aus einer Nickellegierung. In den Elektrodengrundkörper 42 ist zur Verbesserung der Wärmeableitung ein Kupferkern 44 eingearbeitet. An einer dem Brennraum 29 zugewandten Stirnseite 42a des Elektrodengrundkörpers 42 ist ein
Edelmetallabschnitt 43 festgelegt. Der Edelmetalläbschnitt 43 ist ringförmig geformt und weist eine äußere Mantelfläche 43b und eine Stirnseite 43a auf. Der Edelmeta-labschnitt 43 weist in seiner Mitte eine Aussparung 46 auf, deren Boden durch die Stirnseite 42 des Elektrodengrundkörpers 42 gebildet wird. Die äußere Mantelfläche 43b des Edelmetalläbschnitts 43 geht bündig in die Mantelfläche des Elektrodengrundkörpers 42 über.
Durch Anlegen einer Hochspannung bildet sich zwischen der Stirnseite 31a der Masse- elektrode 31 und der äußeren Mantelfläche 43b des Edelmetalläbschnitts 43 eine bereichsweise über die Stirnseite 22a des Isolators 22 verlaufende Funkenstrecke aus (Gleitfunken).
Der Ede-metallabschnitt 43 weist einen Außendurchmesser b, einen Innendurchmesser a und eine Höhe h auf (vergleiche die Figuren 2a und 2b). Unter der Höhe h ist die Ausdehnung des Edelmetalläbscb-αitts 43 in Richtung der Längsachse 25 der Zündkerze 10 zu verstehen. Der Außendurchmesser b bezeichnet den größten Durchmesser des Edel- meta-läbschnitts 43. Der Innendurchmesser a bestimmt sich aus dem inneren Durchmesser des EdelmetaUabschnitts 43 auf der halben Höhe (siehe Figur 2b) der Aussparung 46 innerhalb des durch den Edelmetallabschr-itts 43 gebildeten Rings. Bei dem dargestellten Ausfiihrungsbeispiel beträgt die Höhe h 0,6 mm, der Innendurchmesser a 0,6 mm und der Außendurchmesser b 1,4 mm. Die Wandstärke des Edelmetalläbschnitts 43, also (b — a)/2, hegt bei 0,4 mm. Allgemein haben sich folgende Abmessungen als geeignet erwiesen: Die Höhe h im Bereich von 0,15 mm bis 1,0 mm- der Außendurchmesser b im Bereich von 1 mm bis 3 mm, und der InπS-s-tdurchmesser a im Bereich von 0,5 mm bis 2,5 mm. Als besonders günstig haben sich Edelmetalläbschnitte 43 erwiesen, deren Höhe h gleich der Wandstärke ist oder höchstens um 50 Prozent von der Wandstärke abweicht.
Die Figuren 3a bis 3f zeigen verschiedene Ausfuhrungsformen der erfindungsgemäßen
Mittelelektrode 41, bei denen der Edelmetalläbschnitt 43 durch unterschiedliche Fertigungsverfahren mit dem Elektrodengrundkö er 42 verbunden ist. Den verschiedenen Aus-ähπrngsformen ist gemein, dass der Edelmetalläbschnitt 43 durch ein Schweißverfahren mit dem Elektrodengrundkörper 42 verbunden wird. Durch den Schweißprozess wird das Material des Edelmetalläbschnitts 43 und das Material des Elektrodengrund- körpers 42 aufgeschmolzen. Das aufgeschmolzene Material vermengt sich in einem Verbindungsbereich 45 und bildet eine Legierung, die das Material des Edelmetalläbschnitts 43 und des Elektrodengrundkörpers 42 enthält Alternativ ist der Edelmetalläbschnitt 43 durch ein Lötverfahren auf den Elektrodengrundköφer 42 aufgebracht. Bei den Ausführungsformen gemäß Figur 3a und 3b wird der ringförmige Edelmetalläbschnitt 43 an seiner äußeren Mantelfläche mit dem Elektrodengrundkörper durch Laserschweißen oder durch Elektronenstrahlschweißen verbunden. Der sich ausbildende Verbindungsbereich 45 bildet einen ringförmig die Mantelfläche der Mittelelektrode 41 umlaufenden Bereich. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 3a erstreckt sich der Verbindungsbereich bis zur inneren Mantelfläche des Edelmetalläbschnitts 43 und bis zum durch den Elektrodengrundkörper 42 gebildeten Boden der Aussparung 46 des Edelmetalläbschnitts 43. Bei der Ausfiihrungsform gemäß Figur 3b bildet der Verbindungsbereich 45 nur eine vergleichsweise dünne Schicht auf der Außenseite der
Mittelelektrode 41. Damit ist die Wandstärke des Verbindungsbereichs 45 kleiner als die Wandstärke des Edelmetallabschnitts 43, und der Edelmetalläbschnitt 43 liegt innen direkt auf dem Elektrodengrundköφer 42 auf.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 3c wird der Edelmeta-läbschnitt 43 im Bereich seiner Aussparung 46 mit dem Elektrodengrundköφer 42 verbunden. Hierzu wird ein Laserstrahl auf die Aussparung 46 des Edelmetalläbschnitts 43 und den Boden der Aussparung 46 gerichtet, so dass sich der Verbindungsbereich 45 in der Mitte der Mittelelektrode 41 ausbildet. <**
Bei den Aus-ührungsformen gemäß den Figuren 3e und 3f wird der Edelmetalläbschnitt 43 durch Widerstandsschweißen mit dem Elektrodengrundköφer 42 verbunden. Hierdurch bildet sich in der Fläche zwischen dem Edelmetalläbschnitt 43 und dem Elektrodengrundköφer 42 ein gleichmäßiger, schichtförmiger Verbindungsbereich 45 aus. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 3f wurde ein ringförmiger Edelmetalläbschnitt 43 auf den Elektrodengrundköφer 42 aufgelegt und durch Widerstands- schweißen verschweißt Bei der Ausfuhrungsform gemäß Figur 3e wurde ein zylindrischer Edelmetallabschnitt 43 auf den Elektrodengrundköφer durch Widerstandsschweißen aufgeschweißt, so dass sich ein sich über die gesamte Stirnseite des Elektrodengrundköφers 42 erstreckender Verbindungsbereich 45 ausbildet.
Anschließend wurde durch Bohren die Aussparung 46 in den Edelmetalläbschnitt 43 eingebracht. Das ausgebohrte Material kann aufgefangen und weiterverarbeitet werden. Allgemein kann ein zylindrischer Edelmetalläbschnitt durch eine Schweißverbindung (beispielsweise auch gemäß den Figuren 3a und 3b) auf die Stirnseite des Elektroden- grundköφers aufgebracht und anschließend durch Bohren die Aussparung in den Edelmetalläbschnitt eingebracht werden.
Die Ausführungsfoπn gemäß Figur 3d unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Figur 3b dadurch, dass der Edelmetalläbschnitt abgerundete Kanten aufweist. Diese Ausfuhrungsform lässt sich auch auf die weiteren Ausführungsformen gemäß den Figuren 1, 3a, 3c, 3e und 3f übertragen.

Claims

Ansprüche
1. Zündkerze (10), insbesondere zum Entzünden eines Luft-Kraftstoffgemischs in einem Brennraum (29) einer Brennkraftmaschine, mit mindestens einer an einem Gehäuse (21) festgelegten Masseelektrode (31) und mit einem in dem Gehäuse (21) angeord- neten Isolator (22), der eine in Richtung einer Längsachse (25) der Zündkerze (10) verlaufende Langsbohrung (23) aufweist, in der eine Mittelelektrode (41) angeordnet ist, die einen Elektrodengrundköφer (42) und einen Edelmetalläbschnitt (43) umfasst, wobei der Edelmetalläbschnitt (43) an einer brennraumseitigen Stirnseite (42a) des Elektrodengrundköφers (42) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Edelmeta-läbschnitt (43) ringförmig ist und den Elektrodengrundköφer (42) entlang der Längsachse (25) der Zündkerze (10) in Richtung des Brennraums (29) überragt.
2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (42a) des Elektrodengrundköφers (42), auf der der Edelmetalläbschnitt (43) aufgebracht ist, zumindest weitgehend eben ist
3. Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mantelfläche des Elektrodengrundköφers (42) bündig in eine äußere Mantelfläche (43b) des Edelmeta-läbschnitts (43) übergeht.
4. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (31) mit ihrer Stirnseite (31a) seitlich neben der Mittelelektrode (41), also bezüglich der Längsachse (25) der Zündkerze (10) auf Höhe der Mittelelektrode (41), angeordnet ist.
5. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Brennraum (29) zugewandte Ende der Masseelektrode (31) mit dem dem Brennraum (29) zugewandten Ende des Edelmetalläbschnitts (43) der Mittelelektrode (41) bündig abschließt oder das brennraumseitige Ende des Edelmetalläbschnitts (43) der Mittelelektrode (41) in Richtung des Brennraums (29) um höchstens 0,5 mm überragt.
6. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Edelmetalläbschnitt (43) einen Außendurchmesser b, einen Innendurchmesser a und in Richtung der Längsachse (25) der Zündkerze (10) eine Höhe h aufweist.
7. Zündkerze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe h im Bereich von 0,15 mm bis 1,0 mm liegt
8. Zündkerze nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser b im Bereich von 1 mm bis 3 mm liegt
9. Zündkerze nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser a im Bereich von 0,5 mm bis 2,5 mm Hegt.
10. Zündkerze nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Edelmetallabschnitts (43), also (b - a)/2, im Bereich von 0,25 mm bis 0,5 mm liegt
11. Zündkerze nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
Wandstärke des Edelmetalläbschnitts (43), also (b - a)/2, um höchstens 50 Prozent von der Höhe h des Edelmetalläbschnitts (43) abweicht.
12. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die brennraumseitige Stirnfläche (42a) des Elektrodengrundköφers (42) gegenüber der brennraumseitigen Stirnfläche (22a) des Isolators (22) um höchstens 0,2 mm zurückgezogen angeordnet ist und um höchstens 0,5 mm übersteht.
13. Zündkerze nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die brennraumseitige Stirnfläche (42a) des Elektrodengrundköφers (42) bündig zur brennraumseitigen Stirnfläche (22a) des Isolators (22) angeordnet ist oder um höchstens 0-2 mm übersteht.
14. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der EdelmetaUabschnitt (43) Platin und/oder Iridium enthält.
15. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Edelmetalläbschnitt (43) durch eine Schweißverbindung (45) und/oder eine Löt- verbindung mit dem Elektrodengrundköφer (42) verbunden ist.
16. Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige oder holilzylinderförmige Edelmetalläbschnitt (43) auf die Stirnseite des Elektrodengrundköφers (42) aufgelegt und mit dem Elektrodengrundköφer (42) verschweißt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Edelmetalläbschnitt (43) durch Widerstandsschweißen und/oder Laserschweißen und/oder Elektronen-c* strahlschweißen und/oder durch ein Lötverfähren mit dem Elektrodengrundköφer
(42) verbunden wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserschweißung und/oder Elektronenstrahlschweißung entlang der Mantelfläche der Mittelelektrode (41) erfolgt.
19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Edelmetalläbschnitt
(43) mit dem Elektrodengrundköφer (42) durch Laserschweißen verbunden wird, wobei ein entlang der Längsachse der Zündkerze (10) verlaufender Laserstrahl mittig auf den Edelmetalläbschnitt (43) auftrifft.
20. Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Edelmetalläbschnitt (43) auf die Stirnseite des Elektrodengrundkörpers (42) aufgelegt und mit dem Elektroden- grundköφer (42) verschweißt wird, und dass anschließend in den Edelmetalläbschnitt mittig eine Aussparung (46) in den Edelmetallabsclniitt (43), insbesondere durch Bohren, eingebracht wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Edelmetalläbschi-itt (43) durch Widerstandsschweißen und/oder Laserschweißen und/oder Elektronenstrahlschweißen mit dem Elektrodengrundkörper (42) verbunden wird.
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