WO2020025184A1 - Verfahren zur herstellung einer zündkerzenelektrodenanordnung und einer zündkerze, zündkerzenelektrodenanordnung und zündkerze - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer zündkerzenelektrodenanordnung und einer zündkerze, zündkerzenelektrodenanordnung und zündkerze Download PDF

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center
ground
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Igor Orlandini
Ronald Ritter
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a
  • Spark plug electrode arrangement and also a method for producing a spark plug.
  • the present invention also relates to a
  • Spark plug electrode arrangement and a spark plug which is produced using the spark plug electrode arrangement are provided.
  • the center electrode and the ground electrode are manufactured separately and installed one after the other. This means that the center electrode is connected to an electrical connection area and the ground electrode is usually connected to the housing of the spark plug. Because of this separate
  • the inventive method according to claim 1 provides a method for producing a spark plug electrode arrangement which enables the production of a spark plug with an exactly predefined distance between the ground electrode and the center electrode.
  • a spark plug electrode arrangement with a ground electrode and a center electrode is produced.
  • This also includes that a plurality of ground electrodes and / or a plurality of center electrodes are provided can.
  • the ground electrode and the center electrode are through one
  • connection area connected to each other, which is formed between the ground electrode and the center electrode.
  • the connection area stabilizes the distance between the ground electrode and the center electrode.
  • the electrode spacing does not result in retrospect from the arrangement of the electrodes on a spark plug base body, but rather in advance due to the
  • Spark plug electrode material formed.
  • the ground electrode, the center electrode and the connection area are thus formed in one piece and coherently. In other words, this means that the distance between the electrodes results from the component geometry of the spark plug electrode arrangement and not from the separate arrangement of the electrodes when the spark plug is installed. This makes it possible to form the electrode spacing of all center electrodes and all ground electrodes, and thus all spark gaps, precisely and uniformly without high technical outlay.
  • the spark plug electrode base body is not restricted in detail and can have any shape and layer thickness that form at least one ground electrode, at least one center electrode and one
  • Connection area are suitable.
  • the spark plug electrode material is also essentially not limited.
  • Nickel has proven to be particularly suitable as the base material, since nickel is characterized by high temperature resistance, oxidation resistance and wear resistance.
  • the spark plug electrode material thus advantageously comprises at least 50% by mass of nickel.
  • the spark plug electrode material particularly advantageously consists of a nickel-chromium alloy or a nickel-yttrium alloy.
  • the ground electrode, the center electrode and the connection area can be manufactured in different ways as long as they are
  • the formation of the ground electrode, the center electrode and the connection region comprises a step of removing spark plug electrode material from the spark plug electrode base body. This is technically very simple and can be carried out in a time-consuming manner and enables the geometrically and form-technically precise formation of the
  • the method can advantageously also provide a step of forming an ignition spark gap between the ground electrode and the center electrode.
  • the spark gap is also advantageous according to this embodiment by removing spark plug electrode material from the
  • Spark plug electrode base body formed, wherein the ground electrode and the center electrode remain connected to each other by the connection area consisting of the spark plug electrode material.
  • the spark gap is thus given a specific geometric shape that is necessary for the permanent formation of a spark.
  • the spark gap can be easily adapted and designed in a predetermined shape and position to the conditions in the engine compartment without high technical complexity.
  • this also allows the spark gap between all ground electrodes and center electrodes to be set as desired in the radial direction perpendicular to the longitudinal axis of the spark plug.
  • any suitable method can be used for the spark plug electrode base body. It is particularly simple, inexpensive and precise
  • the method can further advantageously comprise a step of deep-drawing at least one area of the spark plug electrode main body.
  • individual Sub-areas are selectively formed by deep drawing and thus get the desired shape.
  • the ground electrode, the center electrode, and the connection area connecting the ground electrode and the center electrode may be integrally formed by a step of building
  • Spark plug electrode material are formed. For this, the
  • Spark plug electrode material is deposited, for example, on a suitable carrier in such a way that the ground electrode, the center electrode and the connection region are formed in one piece and in connection therewith.
  • the carrier can be made in one piece after completion
  • Spark plug electrode assembly can be saved.
  • spark plug electrode material is advantageously carried out particularly easily and in compliance with precise geometric specifications by 3D printing.
  • shape and design of the spark plug electrode material is advantageously carried out particularly easily and in compliance with precise geometric specifications by 3D printing.
  • Spark plug electrode arrangement can be determined in advance by means of a CAD process, so that a true-to-size structure of the
  • Spark plug electrode arrangement can be controlled in a targeted manner.
  • ground electrode surrounds the central electrode at least in sections.
  • the spark gap can be formed precisely and the
  • the ground electrode can advantageously be in the form of a cylindrical ring around the central electrode, the central electrode also advantageously being in the form of a cylinder.
  • the cylinder ring and the cylinder are through the
  • connection area connected to each other. Due to the missing corners, erosion wear and material abrasion due to spark formation can be prevented.
  • the connection area is also advantageously designed in the form of at least one web, which connects the ground electrode and the center electrode to one another. With a small geometric extension, a web offers a very good option for stabilizing the distance between the ground electrode and the center electrode and is easy both by removing
  • Spark plug electrode material from the spark plug electrode body as well as by building spark plug electrode material.
  • connection region comprises two to four webs which connect the ground electrode and the center electrode to one another.
  • a number of more than four webs can also be more difficult to implement and in the further processing of the
  • Spark plug electrode assembly can be a hindrance. A number of two to four webs has therefore proven to be optimal.
  • the method thus advantageously comprises a step of arranging at least one first noble metal on the ground electrode and / or at least one second noble metal on the central electrode, the first noble metal and / or the second noble metal being arranged in such a way that they are in one
  • Spark gaps between the ground electrode and the central electrode forming area are arranged.
  • the precious metal can be directly on the
  • corresponding electrode areas are applied or in the form of a noble metal body, such as a noble metal pen or a noble metal plate or a noble metal cylinder, in the corresponding
  • Electrode area can be arranged. If both the ground electrode and the center electrode are provided with noble metal, the spark gap is thus formed between the first noble metal of the ground electrode on one side and the second noble metal of the center electrode on the other side.
  • the method for producing a spark plug electrode arrangement can be used further include a step of providing openings in the ground electrode and / or in the center electrode.
  • One or more openings are advantageously provided here. Through the openings
  • electrodes are better washed with fuel gas or oxygen or air and exhaust air after combustion of the fuel gas is better from the
  • Electrodes are removed. This can increase the efficiency of the
  • Spark formation is increased and the performance of a spark plug produced with the spark plug electrode arrangement produced according to the invention can be improved.
  • the spark plug includes one
  • Spark plug electrode assembly with a ground electrode and one
  • the spark plug electrode material is the spark plug electrode material.
  • Spark plug electrode assembly are made as set forth above. In the manufacture of the spark plug according to the invention, there is also a step of connecting the spark plug electrode arrangement to a
  • the spark plug base body can be a housing, an electrical one
  • connection area for the center electrode and an insulator are known to the person skilled in the art, corresponding further explanations can be dispensed with here.
  • connection area made of a one-piece spark plug electrode body made of spark plug electrode material a specific electrode distance is automatically realized based on the predetermined component geometry of the spark plug electrode arrangement, which is permanently fixed and does not have to be laboriously and laboriously adjusted afterwards, after the electrodes have been arranged on the spark plug base body.
  • the method according to the invention for producing a spark plug enables a spark plug with a permanently high power density to be produced inexpensively and with little technical complexity. A permanent good arrangement of the electrodes without the possibility of
  • the ground electrode is connected to a housing of the spark plug and / or the center electrode is connected to an electrical connection for the center electrode.
  • the electrodes are also permanently and stably attached to the spark plug base, which is conducive to the mechanical stability of the spark plug to be produced.
  • connection here is preferably cohesive, the method for cohesive connection not being restricted in detail.
  • Connection formation can be done by means of laser welding
  • the method may further include a step of removing the connection area between the ground electrode and the center electrode.
  • the removal can be carried out, for example, by milling, removing, eroding or by treatment with a laser.
  • the removal of the connection area is carried out in such a way that no material residues of the connection area protrude from the ground electrode or the center electrode, so that the spark gap between the electrodes is not impaired.
  • the center electrode and the ground electrode are therefore flat. Unless on the
  • Ground electrode and / or the center electrode a first noble metal or a second noble metal are arranged, the removal of the
  • connection area up to the surface of the respective precious metal in order not to create notches or recesses in the precious metal, which can lead to the formation of false sparks.
  • the opposing surfaces of the first noble metal and the second noble metal are therefore also flat.
  • the connection area is preferably removed in such a way that the connection area arranged between the first noble metal and / or the second noble metal is also at least partially removed. This leads at least to the formation of exposed corners on the respective
  • Precious metal on which there are field peaks in the electrical field, so that the ignition voltage requirement for spark formation is reduced.
  • the connection area between the respective precious metal can also be completely removed.
  • the method for producing a spark plug can also include a step of providing openings in the ground electrode and / or in the center electrode, the openings serving to better distribute the reaction gases and exhaust gases.
  • the openings can thus already be provided during the manufacture of the spark plug electrode arrangement, or only during the manufacture of the spark plug in order to better meet customer requirements, if necessary. You can also do both
  • a spark plug electrode arrangement is also described which is suitable for installation in a spark plug.
  • Spark plug electrode arrangement according to the invention comprises a
  • the spark plug electrode arrangement is formed in one piece from a spark plug electrode material, so that the ground electrode, the center electrode and the connecting region are made in one piece and are therefore made of the same material without a step or subsequent assembly. This results directly from the component geometry of the spark plug electrode arrangement, the distance between the electrodes required for the formation of a stable spark. It also provides a predefined spark gap that allows precise local control of spark formation.
  • spark plug electrode arrangement is compact and can be easily stored or transported and installed.
  • spark plug electrode arrangement according to the invention can be produced by the method according to the invention
  • the center electrode is cylindrical and / or the ground electrode is in the form of a cylindrical ring and / or the connection area is formed from at least one, preferably from two to four, webs. Sparks can be prevented by the cylindrical shape of the center electrode or the ground electrode.
  • the ground electrode preferably completely surrounds the center electrode. One or more webs serve the
  • a spark plug is also provided according to the invention, which is produced by the method for producing a spark plug described above. Because of the one-piece production method of the ground electrode, the center electrode and the one connecting the two electrodes
  • connection area a permanently stable electrode spacing can also be realized in the spark plug according to the invention.
  • the connection area is then removed before the spark plug is used.
  • the invention also discloses a spark plug which comprises a ground electrode and a center electrode which define a spark gap between them, the ground electrode surrounding the center electrode, a first noble metal being formed on the ground electrode in a region which forms a spark gap between the ground electrode and the center electrode is arranged.
  • a second noble metal is arranged on the center electrode, in a region which forms a spark gap between the ground electrode and the center electrode.
  • the spark plug is characterized by high wear resistance and good spark formation due to the noble metal provided on one or more electrodes.
  • the first noble metal has at least one section that is free of the first noble metal.
  • the second noble metal has at least one section which is free of the second noble metal.
  • the second noble metal has at least one section which is free of the second noble metal.
  • the existing sections can contain spark plug electrode material so that the surface of the respective noble metal is flat.
  • first precious metal is applied to one or more areas of the ground electrode and / or second precious metal to one or more areas of the center electrode, the respective precious metal being arranged in the spark gap between the ground electrode and the center electrode, the partial areas the ground electrode or the center electrode, which have the connection region, do not comprise any noble metal.
  • these sections can have the same spark plug electrode material from which the spark plug electrode base body, which forms the
  • Ground electrode which comprises the central electrode and the connection region, is formed.
  • the connection area was preferably removed in such a way that the connection area arranged between the first noble metal and / or the second noble metal was also at least partially removed. This leads to exposed areas between the first noble metal and / or the second noble metal and the resulting corners on the respective noble metal, at which field peaks exist in the electrical field, so that the ignition voltage requirement for the ignition spark formation is reduced.
  • This spark plug also according to the invention, is characterized by a permanently stable geometric arrangement of the electrodes and thus a precisely designed spark gap as well as a high wear resistance and thus a long service life.
  • FIG. 1 shows a partial sectional view of a spark plug according to a first embodiment
  • Figure 2 is a sectional view of a spark plug according to a
  • FIG. 3 shows a cross section through a spark plug electrode arrangement according to a third embodiment.
  • the spark plug 1 comprises a ground electrode 2, a center electrode 3 and an insulator 4.
  • a housing 5 at least partially surrounds the insulator 4.
  • a thread 6 is arranged on the housing 5, which is used for fastening the spark plug 1 in a cylinder head 7 is designed.
  • the center electrode 3 is connected to an electrical connection 8.
  • the ground electrode 2 and the center electrode 3 are formed from the same material, namely in such a way that the ground electrode 2 and the center electrode 3 are first connected to one another by a connecting region and are formed from a one-piece spark plug electrode base body made of spark plug electrode material, for example by deep-drawing the The spark plug electrode base body.
  • a first noble metal 12 is then arranged on the ground electrode 2 and a second noble metal 13 is arranged on the central electrode 3, a spark gap F being formed between the first noble metal 12 and the second noble metal 13.
  • the spark plug electrode base body is connected to a spark plug base body 9, which, as shown here, comprises the housing 5, the insulator 4 and the electrical connection 8.
  • the ground electrode 2 is preferably connected to the housing 5 by a first weld connection S1 and the center electrode 3 is advantageously connected to the electrical connection 8 by a second weld connection S2.
  • Electrode distance between the first noble metal 12 of the ground electrode 2 and the second noble metal 13 of the center electrode 3 is set permanently and very precisely to a predetermined distance.
  • the spark plug 1 is therefore characterized by a high power density and low spark erosive wear.
  • FIG. 2 shows a partial section of a spark plug 1 according to a second embodiment.
  • the ground electrode 2 is designed in the form of a roof electrode and projects above the central electrode 3.
  • the central electrode 3 has a second noble metal 13 which is in the form of a cuboid or cylindrical plate.
  • a first noble metal 12 likewise in the form of a cuboid or cylindrical plate, is arranged on the ground electrode 2.
  • the spark gap F is formed between the first noble metal 12 and the second noble metal 13.
  • the ignition spark is generated here.
  • the first noble metal 12 has a noble metal-free section 14 and the second noble metal 13 has a noble metal free section 20.
  • the noble metal-free sections 14, 20 result from the manufacture of the spark plug 1.
  • the noble metal-free sections 14, 20 result from the manufacture of the spark plug 1.
  • Ground electrode 2 a center electrode 3 and a connecting region 11 and which is formed in one piece, connected to a spark plug base.
  • the spark plug electrode arrangement is made of a one-piece spark plug electrode base body Spark plug electrode material formed.
  • the connection area 11 is shown in broken lines in FIG.
  • a spark plug electrode base body 15 to be used for this purpose can be cuboidal or fully cylindrical, for example. A possible contour of such a spark plug electrode base body 15 is shown in dashed lines in FIG. 2.
  • the spark plug electrode material preferably comprises nickel as the main element and consists in particular of a nickel-chromium alloy or a nickel-yttrium alloy.
  • the ground electrode 2 can be removed from the spark plug electrode base body 15, for example by removing spark plug electrode material
  • spark plug electrode material can be carried out particularly well by a removal process, by eroding, by treatment with a laser or by punching out. In this way, the spark gap F and further free areas 16 can also be formed between the ground electrode 2 and the center electrode 3.
  • the connection area 1 1 is between the
  • the ground electrode 2, the center electrode 3 and the connection region 11 are thus formed in one piece from the same material. In another
  • the first noble metal 12 is applied to the ground electrode 2 and the second noble metal 13 to the center electrode 3, so that the first noble metal 12 and the second noble metal 13 lie opposite one another in the area of the spark gap.
  • the connection area 11 between the ground electrode 2 and the center electrode 3 is only removed in a step following this method step. This leaves a section 20 free of noble metal on the central electrode 3 and a section 14 free of noble metal remains on the ground electrode 2.
  • the noble metal-free sections 14, 20 can contain spark plug electrode material, if that
  • FIG. 3 shows a spark plug electrode arrangement 10 according to a third embodiment of the invention.
  • the spark plug electrode arrangement 10 comprises a center electrode 3, which is surrounded by a ground electrode 2 in a cylindrical ring.
  • the center electrode 3 and the ground electrode 2 are connected to one another by a connecting region 11.
  • Spark plug electrode assembly 10 is made in one piece
  • Spark plug electrode arrangement 10 the ground electrode 2, the center electrode 3 and the connecting region 11 in one piece, that is to say also formed from the same material without shoulders or connecting seams.
  • Center electrode 3 and connection region 1 1 includes a step of removing spark plug electrode material from the
  • the spark plug electrode base body can have, for example, a fully cylindrical shape with a diameter A.
  • the diameter A is preferably at most as large as the inside diameter of the housing of the spark plug in which the spark plug electrode arrangement 10 is to be installed, so that it is attached precisely the spark plug electrode arrangement 10 is easily possible.
  • Ground electrode 2 the center electrode 3 and the connection region 11 also by building up spark plug electrode material, for example by
  • connection area 1 1 in the present embodiment consists of four webs 11 a, which are each arranged at a 90 ° angle to one another.
  • a first noble metal 12 is arranged on the ground electrode 2. On the the the
  • Ground electrode 2 facing outer surface 18 of the center electrode 3 is a second precious metal 13 arranged.
  • the first noble metal 12 and the second noble metal 13 are not arranged in the connection region 11.
  • the spark gap F results between the first noble metal 12 and the second noble metal 13.
  • connection area 11 consisting of the four webs 11a is still removed.
  • sections 19 of the webs can be removed, so that the ground electrode 2 and the center electrode 3 are no longer electrically connected to one another.
  • Sections 19 lie between the first noble metal 12 and the second noble metal 13 in the free space 16. By removing the sections 19, sections 14 which are free of noble metal but contain spark plug electrode material remain on the ground electrode 2 and are non-noble on the center electrode 3
  • Sections 20 containing spark plug electrode material These accordingly penetrate the first noble metal 12 and the second noble metal 13.
  • connection region 11 is preferably removed in such a way that the connection region 11 arranged between the first noble metal 12 and the second noble metal 13 is also at least partially removed.
  • a section 21 is removed. This leads to the formation of free spaces between the first noble metal 12 on one side and the second noble metal 13 on the other side and further to exposed corners 22 of the first noble metal 12 and exposed corners 23 of the second
  • the center electrode 3 After removing the connection area 11, the center electrode 3 has a fully cylindrical shape and the ground electrode 2 has the shape of a
  • connection area 1 1 the geometrical design of the spark plug electrode arrangement 10 results in a more solid and precisely predeterminable Electrode distance from which, after the application of the first noble metal 12 and the second noble metal 13, a precisely formed spark gap F also results.
  • Spark plug electrode assembly 10 produced is characterized by a high power density and a low spark erosive wear.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrodenanordnung (10) mit einer Masseelektrode (2) und einer Mittelelektrode (3), die durch einen Verbindungsbereich (11) miteinander verbunden sind, aus einem einstückigen Zündkerzenelektrodengrundkörper (15) aus Zündkerzenelektrodenmaterial.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrodenanordnunq und einer
Zündkerze, Zündkerzenelektrodenanordnunq und Zündkerze
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
Zündkerzenelektrodenanordnung sowie auch ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung auch eine
Zündkerzenelektrodenanordnung sowie eine Zündkerze, die unter Verwendung der Zündkerzenelektrodenanordnung hergestellt ist.
Bei der Herstellung von Zündkerzen werden die hierfür vorgesehene
Mittelelektrode und die Masseelektrode getrennt voneinander hergestellt und nacheinander verbaut. Dies bedeutet, dass die Mittelelektrode mit einem elektrischen Anschlussbereich und die Masseelektrode üblicherweise mit dem Gehäuse der Zündkerze verbunden werden. Aufgrund dieser separaten
Herstellung und Anordnung der Elektroden, gestaltet sich das Einstellen eines präzisen Abstandes zwischen den Elektroden, der für eine effiziente und dauerhaft gute Zündfunkenbildung erheblich ist, schwierig.
Offenbarung der Erfindung
Durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem Anspruch 1 wird ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrodenanordnung bereitgestellt, das die Herstellung einer Zündkerze mit exakt vordefiniertem Abstand zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode ermöglicht.
Gemäß dem Verfahren wird eine Zündkerzenelektrodenanordnung mit einer Masseelektrode und einer Mittelelektrode hergestellt. Dies umfasst auch, dass mehrere Masseelektroden und/oder mehrere Mittelelektroden vorgesehen sein können. Die Masseelektrode und die Mittelelektrode sind durch einen
Verbindungsbereich miteinander verbunden, der zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode ausgebildet ist. Der Verbindungsbereich stabilisiert dabei den Abstand der Masseelektrode von der Mittelelektrode. Der Elektrodenabstand ergibt sich damit nicht im Nachhinein durch das Anordnen der Elektroden an einem Zündkerzengrundkörper sondern bereits im Vorfeld aufgrund der
Ausbildung der Zündkerzenelektrodenanordnung. Hierzu sind die
Masseelektrode, die Mittelelektrode und der Verbindungsbereich aus einem einstückigen Zündkerzenelektrodengrundkörper aus
Zündkerzenelektrodenmaterial gebildet. Die Masseelektrode, die Mittelektrode und der Verbindungsbereich sind damit einteilig und zusammenhängend ausgebildet. Die bedeutet mit anderen Worten, dass sich der Abstand zwischen den Elektroden aus der Bauteilgeometrie der Zündkerzenelektrodenanordnung ergibt und eben nicht durch das separate Anordnen der Elektroden bei der Montage der Zündkerze. Hierdurch wird es möglich, den Elektrodenabstand aller Mittelelektroden und aller Masseelektroden und damit sämtliche Funkenstrecken ohne hohe technischen Aufwand präzise und gleichmäßig auszubilden.
Der Zündkerzenelektrodengrundkörper ist im Einzelnen nicht beschränkt und kann jegliche Form und Schichtdicke aufweisen, die zur Ausbildung mindestens einer Masseelektrode, mindestens einer Mittelelektrode und eines
Verbindungsbereichs geeignet sind.
Ebenso ist auch das Zündkerzenelektrodenmaterial im Wesentlichen nicht beschränkt. Als besonders geeignet hat sich Nickel als Basismaterial erwiesen, da sich Nickel durch eine hohe Temperaturbeständigkeit, Oxidationsresistenz und Verschleißbeständigkeit auszeichnet. Das Zündkerzenelektrodenmaterial umfasst damit vorteilhafterweise mindestens 50 Masse% Nickel. Besonders vorteilhaft besteht das Zündkerzenelektrodenmaterial aus einer Nickel-Chrom- Legierung oder eine Nickel-Yttrium-Legierung.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Die Masseelektrode, die Mittelelektrode und der Verbindungsbereich können auf unterschiedliche Arten und Weisen hergestellt werden, solange diese
Bestandteile der Zündkerzenelektrodenanordnung einstückig und damit aus einem zusammenhängenden Material, gebildet werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Bilden der Masseelektrode, der Mittelelektrode und des Verbindungsbereichs einen Schritt des Entfernens von Zündkerzenelektrodenmaterial vom Zündkerzenelektrodengrundkörper. Dies ist technisch sehr einfach und zeitlich wenig aufwendig durchführbar und ermöglicht das geometrisch und formtechnisch präzise Ausbilden der
Komponenten der Zündkerzenelektrodenanordnung.
Ferner vorteilhaft kann das Verfahren auch einen Schritt des Bildens einer Zündfunkenstrecke zwischen der Masseelektrode und der Mitteleelektrode vorsehen. Die Zündfunkenstrecke wird gemäß dieser Ausführungsform ebenfalls vorteilhaft durch Entfernen von Zündkerzenelektrodenmaterial vom
Zündkerzenelektrodengrundkörper gebildet, wobei die Masseelektrode und die Mittelelektrode durch den aus dem Zündkerzenelektrodenmaterial bestehenden Verbindungsbereich weiterhin miteinander verbunden bleiben. Die
Zündfunkenstrecke erhält damit eine spezifische geometrische Form, die für eine dauerhaft gute Bildung eines Zündfunkens erforderlich ist. Durch das Entfernen von Zündkerzenelektrodenmaterial kann die Zündfunkenstrecke dabei ohne hohen technischen Aufwand einfach in vorbestimmter Form und Lage an die Bedingungen im Motorraum angepasst und ausgebildet werden. Insbesondere kann hierdurch auch die Funkenstrecke zwischen allen Masseelektroden und Mittelelektroden in radialer Richtung senkrecht zur Längsachse der Zündkerze beliebig eingestellt werden.
Zum Entfernen des Zündkerzenelektrodenmaterials vom
Zündkerzenelektrodengrundkörper kann prinzipiell jedes geeignete Verfahren verwendet werden. Besonders einfach, kostengünstig und genau ist das
Entfernen durch Stanzen oder Abtragen oder Erodieren oder Lasern möglich. Diese Verfahren sind daher einzeln oder in Kombination angewendet besonders bevorzugt.
Um kostengünstig aufgrund von Einsparung von Zündkerzenelektrodenmaterial eine gewünschte dreidimensionale Ausbildung der Masseelektrode, der
Mittelelektrode und des Verbindungsbereichs auszubilden, kann das Verfahren weiter vorteilhaft einen Schritt des Tiefziehens mindestens eines Bereichs des Zündkerzenelektrodengrundkörpers umfassen. Somit können einzelne Teilbereiche selektiv durch Tiefziehen umgeformt werden und erhalten damit die gewünschte Form.
Alternativ oder additiv zum Entfernen von Zündkerzenelektrodenmaterial von dem Zündkerzenelektrodengrundkörper, können die Masseelektrode, die Mittelelektrode und der die Masseelektrode und die Mittelelektrode verbindende Verbindungsbereich einstückig durch einen Schritt des Aufbauens von
Zündkerzenelektrodenmaterial gebildet werden. Hierzu kann das
Zündkerzenelektrodenmaterial beispielsweise auf einem geeigneten Träger derart abgeschieden werden, dass die Masseelektrode, die Mittelelektrode und der Verbindungsbereich einteilig und damit zusammenhängend ausgebildet werden. Der Träger kann nach Fertigstellung der einstückigen
Zündkerzenelektrodenanordnung entfernt werden. Geeignete
materialaufbauende Verfahren, wie z.B. CVD oder PVD, sind dabei aus dem Stand der Technik bekannt. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist ferner, dass sich durch den Materialaufbau ohne weitere Umformungsschritte eine dreidimensionale Zündkerzenelektrodenanordnung erhalten lässt. Hierdurch können somit Zeit und Kosten für die Herstellung der
Zündkerzenelektrodenanordnung eingespart werden.
Besonders einfach und unter Einhaltung genauer geometrischer Vorgaben wird das Aufbauen des Zündkerzenelektrodenmaterials vorteilhafterweise durch 3D- Drucken ausgeführt. Die Form und Ausgestaltung der
Zündkerzenelektrodenanordnung kann dabei vorab mittels eines CAD- Verfahrens festgelegt werden, so dass ein maßgetreuer Aufbau der
Zündkerzenelektrodenanordnung gezielt steuerbar ist.
Eine weiter vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode die Mittelelektrode mindestens abschnittsweise umgibt.
Hierdurch kann die Zündfunkenstrecke präzise ausgebildet und die
Zündfunkenbildung örtlich genau gesteuert werden. Die Masseelektrode kann dabei vorteilhafterweise in Form eines Zylinderringes um die Mittelelektrode vorliegen, wobei die Mittelelektrode weiter vorteilhaft in Form eines Zylinders vorliegt. Der Zylinderring und der Zylinder sind dabei durch den
Verbindungsbereich miteinander verbunden. Aufgrund von fehlenden Ecken kann hierdurch einem Erosionsverschleiß und Materialabtrag aufgrund der Zündfunkenbildung vorgebeugt werden. Der Verbindungsbereich ist ferner vorteilhaft in Form mindestens eines Steges ausgebildet, der die Masseelektrode und die Mittelelektrode miteinander verbindet. Ein Steg bietet bei geringer geometrischer Ausdehnung eine sehr gute Option zur Stabilisierung des Abstandes zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode und ist einfach sowohl durch ein Entfernen von
Zündkerzenelektrodenmaterial von dem Zündkerzenelektrodengrundkörper, als auch durch Aufbau von Zündkerzenelektrodenmaterial realisierbar.
Aufgrund der Verbesserung der Stabilisierung des Abstandes zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode umfasst der Verbindungsbereich zwei bis vier Stege, die die Masseelektrode und die Mittelelektrode miteinander verbinden. Je höher dabei die Anzahl der Stege ist, desto stabiler lässt sich der Elektrodenabstand einstellen. Eine Anzahl von mehr als vier Stegen kann jedoch auch schwieriger zu realisieren und bei der Weiterverarbeitung der
Zündkerzenelektrodenanordnung hinderlich sein. Eine Anzahl von zwei bis vier Stegen hat sich daher als optimal erwiesen.
Zur Verbesserung der Verschleißbeständigkeit der Zündkerzenelektroden ist es des Weiteren von Vorteil, wenn eine der Elektroden oder wenn sogar beide Elektroden im Bereich der Funkenstrecke mindestens ein Edelmetall aufweisen. Vorteilhaft umfasst das Verfahren somit einen Schritt des Anordnens mindestens eines ersten Edelmetalls an der Masseelektrode und/oder mindestens eines zweiten Edelmetalls an der Mittelelektrode, wobei das erste Edelmetall und/oder das zweite Edelmetall derart angeordnet werden, dass sie in einem eine
Funkenstrecken zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode bildenden Bereich angeordnet werden. Das Edelmetall kann dabei direkt auf die
entsprechenden Elektrodenbereiche aufgebracht werden oder aber in Form eines Edelmetallkörpers, wie beispielsweise einem Edelmetallstift oder einem Edelmetallplättchen oder einem Edelmetallzylinder, im entsprechenden
Elektrodenbereich, angeordnet werden. Sofern sowohl die Masseelektrode als auch die Mittelelektrode mit Edelmetall versehen werden, wird die Funkenstrecke somit zwischen dem ersten Edelmetall der Masseelektrode auf der einen Seite und dem zweiten Edelmetall der Mittelelektrode auf der anderen Seite gebildet.
Zur Verbesserung der Verteilung der Gasströme im Brennraum der Zündkerze kann das Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrodenanordnung ferner einen Schritt des Vorsehens von Öffnungen in der Masseelektrode und/oder in der Mittelelektrode umfassen. Eine oder mehrere Öffnungen sind hierbei vorteilhafterweise vorgesehen. Durch die Öffnungen können die
Elektroden beispielsweise besser mit Brenngas oder Sauerstoff bzw. Luft umspült und Abluft nach Verbrennung des Brenngases besser von den
Elektroden abtransportiert werden. Hierdurch kann die Effizienz der
Zündfunkenbildung erhöht und die Leistung einer mit der erfindungsgemäß hergestellten Zündkerzenelektrodenanordnung hergestellten Zündkerze verbessert werden.
Ferner erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zur Herstellung einer
Zündkerze beschrieben. Die Zündkerze umfasst eine
Zündkerzenelektrodenanordnung mit einer Masseelektrode und einer
Mittelelektrode, die durch einen Verbindungsbereich miteinander verbunden sind, aus einem einstückigen Zündkerzenelektrodengrundkörper aus
Zündkerzenelektrodenmaterial. Hierbei kann die
Zündkerzenelektrodenanordnung wie vorstehend ausgeführt hergestellt werden. Bei der erfindungsgemäßen Herstellung der Zündkerze ist zudem ein Schritt des Verbindens der Zündkerzenelektrodenanordnung mit einem
Zündkerzengrundkörper vorgesehen.
Der Zündkerzengrundkörper kann dabei ein Gehäuse, einen elektrischen
Anschlussbereich für die Mittelelektrode und einen Isolator umfassen. Da dem Fachmann Einzelheiten von Zündkerzengrundkörpern bekannt sind, kann hier auf entsprechende weitere Erläuterungen verzichtet werden.
Durch das einstückige und damit einteilige Ausbilden der Masseelektrode, der Mittelelektrode und eines die beiden Elektroden verbindenden
Verbindungsbereichs aus einem einstückigen Zündkerzenelektrodengrundkörper aus Zündkerzenelektrodenmaterial, wird automatisch aufgrund der vorher festgelegten Bauteilgeometrie der Zündkerzenelektrodenanordnung ein spezifischer Elektrodenabstand realisiert, der dauerhaft festgelegt ist und nicht im Nachhinein, nach Anordnung der Elektroden am Zündkerzengrundkörper, mühsam und aufwendig eingestellt werden muss. Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze kann eine Zündkerze mit dauerhaft hoher Leistungsdichte kostengünstig und technisch wenig aufwendig hergestellt werden. Eine dauerhaft gute Anordnung der Elektroden ohne die Möglichkeit der
Erzeugung von elektrischen Kurzschlüssen, kann vorteilhaft durch die weitere Weiterbildung realisiert werden, in der die Masseelektrode mit einem Gehäuse der Zündkerze und/oder die Mittelelektrode mit einem elektrischen Anschluss für die Mittelelektrode verbunden werden. Hierdurch werden auch die Elektroden dauerhaft stabil am Zündkerzengrundkörper befestigt, was der mechanischen Stabilität der herzustellenden Zündkerze zuträglich ist.
Das Verbinden erfolgt hierbei vorzugsweise stoffschlüssig, wobei das Verfahren zum stoffschlüssigen Verbinden im Einzelnen nicht eingeschränkt ist.
Besonderes vorteilhaft aufgrund einer sehr guten und stabilen
Verbindungsbildung kann das Verbinden mittels Laserschweißen, mittels
Widerstandsschweißen oder mittels Hartlöten ausgeführt werden.
Um elektrische Kurzschlüsse zwischen der Masseelektrode und der
Mittelelektrode zu unterdrücken, kann das Verfahren weiterhin einen Schritt des Entfernens des Verbindungsbereichs zwischen der Masseelektrode und der Mittelektrode umfassen. Das Entfernen kann beispielsweise durch Ausfräsen, Abtragen, Erodieren oder durch Behandeln mit einem Laser ausgeführt werden. Das Entfernen des Verbindungsbereichs wird dabei insbesondere so ausgeführt, dass keine Materialreste des Verbindungsbereichs von der Masseelektrode oder der Mittelelektrode hervorstehen, so dass die Funkenstrecke zwischen den Elektroden nicht beeinträchtigt wird. Die jeweiligen Oberflächen der
Mittelelektrode und der Masseelektrode sind damit eben. Sofern auf der
Masseelektrode und/oder der Mittelelektrode ein erstes Edelmetall bzw. ein zweites Edelmetall angeordnet sind, kann das Entfernen des
Verbindungsbereichs bis zur Oberfläche des jeweiligen Edelmetalls erfolgen, um keine Einkerbungen bzw. Aussparungen im Edelmetall zu erzeugen, was zur Bildung von Fehlfunken führen kann. Die sich gegenüber liegenden Oberflächen des ersten Edelmetalls und des zweiten Edelmetalls sind damit ebenfalls plan. Vorzugsweise erfolgt jedoch das Entfernen des Verbindungsbereichs derart, dass auch der zwischen dem ersten Edelmetall und/oder dem zweiten Edelmetall angeordnete Verbindungsbereich mindestens teilweise mitentfernt wird. Dies führt zumindest zur Bildung von freiliegenden Ecken an dem jeweiligen
Edelmetall, an denen Feldüberhöhungen im elektrischen Feld vorliegen, so dass sich der Zündspannungsbedarf für die Zündfunkenbildung verringert. Der Verbindungsbereich kann zwischen dem jeweiligen Edelmetall auch vollständig entfernt sein.
Wie bereits vorstehend für das Verfahren zur Herstellung einer
Zündkerzenelektrodenanordnung beschrieben, kann auch das Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze einen Schritt des Vorsehens von Öffnungen in der Masseelektrode und/oder in der Mittelelektrode umfassen, wobei die Öffnungen der besseren Verteilung der Reaktionsgase und Abgase dienen. Die Öffnungen können somit bereits bei der Herstellung der Zündkerzenelektrodenanordnung vorgesehen werden, oder aber auch erst bei der Herstellung der Zündkerze, um ggf. Kundenwünschen besser zu entsprechen. Auch können zu beiden
Zeitpunkten entsprechende Öffnungen vorgesehen werden.
Ferner erfindungsgemäß wird auch eine Zündkerzenelektrodenanordnung beschrieben, die zum Verbau in einer Zündkerze geeignet ist. Die
erfindungsgemäße Zündkerzenelektrodenanordnung umfasst eine
Masseelektrode und eine Mittelelektrode, die durch einen Verbindungsbereich miteinander verbunden sind. Hierbei ist die Zündkerzenelektrodenanordnung einstückig aus einem Zündkerzenelektrodenmaterial gebildet, so dass die Masseelektrode, die Mittelelektrode und der Verbindungsbereich einteilig und damit aus demselben Material ohne Absatz oder nachträgliches Montieren hergestellt sind. Hierdurch ergibt sich direkt aus der Bauteilgeometrie der Zündkerzenelektrodenanordnung der für die Bildung eines stabilen Zündfunkens erforderliche Abstand zwischen den Elektroden. Ebenso wird damit eine vordefinierte Zündfunkenstrecke bereitgestellt, die eine präzise lokale Steuerung der Zündfunkenbildung erlaubt. Die erfindungsgemäße
Zündkerzenelektrodenanordnung ist aufgrund der einstückigen Ausbildung kompakt und gut lagerbar bzw. transportierbar und verbaubar. Der
Verbindungsbereich wird dabei bevorzugt erst nach dem Verbauen der
Zündkerzenelektrodenanordnung mit der Zündkerze entfernt.
Die erfindungsgemäße Zündkerzenelektrodenanordnung ist durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer
Zündkerzenelektrodenanordnung herstellbar. Folglich finden auch die jeweiligen Vorteile, vorteilhaften Effekte und Weiterbildungen wechselseitig Anwendung. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Mittelelektrode zylindrisch ausgebildet und/oder ist die Masseelektrode in Form eines Zylinderringes ausgebildet und/oder ist der Verbindungsbereich aus mindestens einem, vorzugsweise aus zwei bis vier Stegen, ausgebildet. Durch die zylindrische Gestalt der Mittelektrode bzw. auch der Masseelektrode können Störfunken verhindert werden. Die Masseelektrode umgibt hierbei die Mittelelektrode vorzugsweise vollständig. Ein oder mehrere Stege dienen dabei der
Stabilisierung der Anordnung der Masseelektrode und der Mittelelektrode, wobei mindestens zwei Stege aus Stabilitätsgründen und maximal vier Stege aus Produktionsgründen bevorzugt sind.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch eine Zündkerze bereitgestellt, die durch das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze hergestellt ist. Aufgrund der einstückigen Herstellungsweise der Masseelektrode, der Mittelelektrode und des die beiden Elektroden verbindenden
Verbindungsbereichs, kann auch in der erfindungsgemäßen Zündkerze ein dauerhaft stabiler Elektrodenabstand realisiert werden. Vor einer Verwendung der Zündkerze wird dann der Verbindungsbereich entfernt.
Darüber hinaus wird erfindungsgemäß auch eine Zündkerze offenbart, die eine Masseelektrode und eine Mittelelektrode umfasst, die zwischen sich eine Funkenstrecke definieren, wobei die Masseelektrode die Mittelelektrode umgibt, wobei an der Masseelektrode in einem eine Funkenstrecken zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode bildenden Bereich ein erstes Edelmetall angeordnet ist. Alternativ oder additiv dazu ist an der Mittelelektrode, in einem eine Funkenstrecke zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode bildenden Bereich, ein zweites Edelmetall angeordnet.
Die Zündkerze zeichnet sich aufgrund des an einer oder an mehreren Elektroden vorgesehenen Edelmetalls durch eine hohe Verschleißresistenz und gute Zündfunkenbildung aus. Das erste Edelmetall weist dabei mindestens einen Abschnitt auf, der frei ist von erstem Edelmetall. Alternativ oder additiv dazu weist das zweite Edelmetall mindestens einen Abschnitt auf, der frei ist von zweitem Edelmetall. Alternativ oder additiv dazu weist das zweite Edelmetall mindestens einen Abschnitt auf, der frei ist von zweitem Edelmetall. Die vorhandenen Abschnitte können Zündkerzenelektrodenmaterial enthalten, so dass die Oberfläche des jeweiligen Edelmetalls eben ist. Diese edelmetallfreien Abschnitte resultieren daraus, dass die Zündkerze wie vorstehend durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze herstellbar ist. Wie in der Beschreibung dieses Verfahrens dargelegt, wird hierbei zunächst eine Zündkerzenelektrodenanordnung hergestellt, in der die Masseelektrode und die Mittelelektrode durch einen Verbindungsbereich miteinander verbunden sind. Da sodann, also erst im Nachhinein, nach
Ausprägung der Elektroden und des Verbindungsbereichs, erstes Edelmetall auf einen oder mehrere Bereiche der Masseelektrode und/oder zweites Edelmetall auf einen oder mehrere Bereiche der Mittelelektrode aufgebracht wird, wobei das jeweilige Edelmetall in der Funkenstrecke zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode angeordnet ist, können die Teilbereiche der Masseelektrode bzw. der Mittelelektrode, die den Verbindungsbereich aufweisen, kein Edelmetall umfassen. Somit ergibt sich je nach Anzahl der im Laufe des Verfahrens zur Herstellung der Zündkerze entfernten Stege eine entsprechende Anzahl an edelmetallfreien Abschnitten an der Masseelektrode bzw. der Mittelelektrode. Diese Abschnitte können, je nachdem wie weit der von Edelmetall umgebene Verbindungsbereich entfernt wird, dasselbe Zündkerzenelektrodenmaterial aufweisen, aus dem auch der Zündkerzenelektrodengrundkörper, der die
Masseelektrode, die Mittelelektrode und den Verbindungsbereich umfasst, gebildet ist. Vorzugsweise ist aber das Entfernen des Verbindungsbereichs derart erfolgt, dass auch der zwischen dem ersten Edelmetall und/oder dem zweiten Edelmetall angeordnete Verbindungsbereich mindestens teilweise mitentfernt wurde. Dies führt zu freiliegenden Bereichen zwischen dem ersten Edelmetall und/oder dem zweiten Edelmetall und daraus hervorgehenden Ecken an dem jeweiligen Edelmetall, an denen Feldüberhöhungen im elektrischen Feld vorliegen, so dass sich der Zündspannungsbedarf für die Zündfunkenbildung verringert.
Diese ebenfalls erfindungsgemäße Zündkerze zeichnet sich durch eine dauerhaft stabile geometrische Anordnung der Elektroden und damit eine präzise ausgebildete Funkenstrecke sowie eine hohe Verschleißbeständigkeit und damit eine hohe Lebensdauer aus.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist: Figur 1 eine Teilschnittansicht einer Zündkerze gemäß einer ersten Ausführungsform,
Figur 2 eine geschnittene Ansicht einer Zündkerze gemäß einer
zweiten Ausführungsform und
Figur 3 ein Querschnitt durch eine Zündkerzenelektrodenanordnung gemäß einer dritten Ausführungsform.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind nur die erfindungswesentlichen Details dargestellt. Alle übrigen Details sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Zudem beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauteile.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst die Zündkerze 1 eine Masseelektrode 2, eine Mittelelektrode 3 und einen Isolator 4. Ein Gehäuse 5 umgibt zumindest teilweise den Isolator 4. Am Gehäuse 5 ist ein Gewinde 6 angeordnet, welches für eine Befestigung der Zündkerze 1 in einem Zylinderkopf 7 ausgelegt ist. Zum Erzeugen eines Zündfunkens ist die Mittelelektrode 3 mit einem elektrischen Anschluss 8 verbunden.
In der Zündkerze 1 aus Figur 1 sind die Masseelektrode 2 und die Mittelelektrode 3 aus demselben Material gebildet, nämlich derart, dass die Masseelektrode 2 und die Mittelelektrode 3 zunächst durch einen Verbindungsbereich miteinander verbunden aus einem einstückigen Zündkerzenelektrodengrundkörper aus Zündkerzenelektrodenmaterial gebildet werden, beispielsweise durch Tiefziehen des Zündkerzenelektrodengrundkörpers.
Auf der Masseelektrode 2 wird sodann ein erstes Edelmetall 12 angeordnet und auf der Mittelelektrode 3 wird ein zweites Edelmetall 13 angeordnet, wobei zwischen dem ersten Edelmetall 12 und dem zweiten Edelmetall 13 eine Funkenstrecke F ausgebildet wird.
Der Zündkerzenelektrodengrundkörper wird in einem weiteren Schritt mit einem Zündkerzengrundkörper 9 verbunden, der, wie hier gezeigt, das Gehäuse 5, den Isolator 4 und den elektrischen Anschluss 8 umfasst. Wie hier gezeigt, ist die Masseelektrode 2 mit dem Gehäuse 5 vorzugsweise durch eine erste Schweißverbindung S1 verbunden und die Mittelelektrode 3 ist vorteilhafterweise durch eine zweite Schweißverbindung S2 mit dem elektrischen Anschluss 8 verbunden. Der Verbindungsbereich, der zunächst zwischen der Masseelektrode 2 und der Mittelelektrode 3 gebildet war, wurde zur
Inbetriebnahme der Zündkerze 1 entfernt.
Aufgrund dessen, dass die Masseelektrode 2 und die Mittelelektrode 3 sowie die darauf entsprechend angeordneten Edelmetalle 12, 13 hergestellt werden, indem ein Verbindungsbereich zwischen der Masseelektrode 2 und der Mittelelektrode 3 gebildet ist, ist in der in Figur 1 dargestellten Zündkerze 1 der
Elektrodenabstand zwischen dem ersten Edelmetall 12 der Masseelektrode 2 und dem zweiten Edelmetall 13 der Mittelelektrode 3 dauerhaft stabil und sehr präzise auf einen vorbestimmten Abstand eingestellt. Die Zündkerze 1 zeichnet sich folglich durch eine hohe Leistungsdichte und einen geringen funkenerosiven Verschleiß aus.
Figur 2 zeigt einen Teilausschnitt einer Zündkerze 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Masseelektrode 2 ist in Form einer Dachelektrode ausgebildet und überragt die Mittelelektrode 3. Am brennraumseitigen Ende der Mittelelektrode 3 weist die Mittelelektrode 3 ein zweites Edelmetall 13 auf, das in Form eines quaderförmigen oder zylinderförmigen Plättchens ausgebildet ist. Diesem gegenüberliegend ist an der Masseelektrode 2 ein erstes Edelmetall 12, ebenfalls in Form eines quaderförmigen oder zylinderförmigen Plättchens, angeordnet. Zwischen dem ersten Edelmetall 12 und dem zweiten Edelmetall 13 ist die Funkenstrecke F ausgebildet. Hier wird der Zündfunken erzeugt. Das erste Edelmetall 12 weist einen edelmetallfreien Abschnitt 14 auf und das zweite Edelmetall 13 weist einen edelmetallfreien Abschnitt 20 auf.
Die edelmetallfreien Abschnitte 14, 20 resultieren aus der Herstellung der Zündkerze 1. Für die Herstellung der Zündkerze 1 gemäß der zweiten
Ausführungsform wird eine Zündkerzenelektrodenanordnung, die eine
Masseelektrode 2, eine Mittelelektrode 3 und einen Verbindungsbereich 11 aufweist und die einstückig ausgebildet ist, mit einem Zündkerzengrundkörper verbunden. Die Zündkerzenelektrodenanordnung wird dabei aus einem einstückigen Zündkerzenelektrodengrundkörper aus Zündkerzenelektrodenmaterial gebildet. Der Verbindungsbereich 1 1 ist in Figur 2 gestrichelt eingezeichnet.
Ein hierfür zu verwendender Zündkerzenelektrodengrundkörper 15, kann beispielsweise quaderförmig oder vollzylindrisch ausgebildet sein. Eine etwaige Kontur eines solchen Zündkerzenelektrodengrundkörpers 15 ist in Figur 2 gestrichelt dargestellt. Das Zündkerzenelektrodenmaterial umfasst vorzugsweise Nickel als Hauptelement und besteht insbesondere aus einer Nickel-Chrom- Legierung oder eine Nickel-Yttrium-Legierung.
Aus dem Zündkerzenelektrodengrundkörper 15 können beispielsweise durch Entfernen von Zündkerzenelektrodenmaterial die Masseelektrode 2, die
Mittelelektrode 3 und ein die Masseelektrode 2 und die Mittelelektrode 3 verbindender Verbindungsbereich 11 gebildet werden. Das Entfernen von Zündkerzenelektrodenmaterial kann besonders gut durch einen abtragenden Prozess, durch Erodieren, durch Behandeln mittels Laser oder durch Ausstanzen ausgeführt werden. Auch können hierdurch die Funkenstrecke F sowie weitere freie Bereiche 16 zwischen der Masseelektrode 2 und der Mittelelektrode 3 gebildet werden. Der Verbindungsbereich 1 1 wird zwischen dem
brennraumseitigen Ende der Mittelelektrode 3 und dem dem brennraumseitigen Ende der Mittelelektrode 3 gegenüberliegenden Bereich der Masseelektrode 2 gebildet.
Die Masseelektrode 2, die Mittelelektrode 3 und der Verbindungsbereich 1 1 sind somit aus demselben Material einstückig gebildet. In einem weiteren
Verfahrensschritt wird das erste Edelmetall 12 auf die Masseelektrode 2 und das zweite Edelmetall 13 auf die Mittelelektrode 3 aufgebracht, so dass sich das erste Edelmetall 12 und das zweite Edelmetall 13 im Bereich der Funkenstrecke gegenüberliegen. Erst in einem diesem Verfahrensschritt nachgelagerten Schritt wird der Verbindungsbereich 11 zwischen der Masseelektrode 2 und der Mittelelektrode 3 entfernt. Hierdurch bleibt an der Mittelelektrode 3 ein edelmetallfreier Abschnitt 20 zurück und an der Masseelektrode 2 bleibt ein edelmetallfreier Abschnitt 14 zurück. Die edelmetallfreien Abschnitte 14, 20 können Zündkerzenelektrodenmaterial enthalten, sofern das
Zündkerzenelektrodenmaterial des vormaligen Verbindungsbereichs in diesen Bereichen nicht ebenfalls entfernt wurde. Figur 3 zeigt eine Zündkerzenelektrodenanordnung 10 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Die Zündkerzenelektrodenanordnung 10 umfasst eine Mittelelektrode 3, die ringzylindrisch von einer Masseelektrode 2 umgeben ist. Die Mittelelektrode 3 und die Masseelektrode 2 sind durch einen Verbindungsbereich 11 miteinander verbunden. Die
Zündkerzenelektrodenanordnung 10 ist aus einem einstückigen
Zündkerzenelektrodengrundkörper hergestellt, so dass auch in der
Zündkerzenelektrodenanordnung 10 die Masseelektrode 2, die Mittelelektrode 3 und der Verbindungsbereich 11 einteilig, also auch aus demselben Material ohne Absätze oder Verbindungnähte gebildet sind.
Ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung der Masseelektrode 2, der
Mittelelektrode 3 und des Verbindungsbereichs 1 1 umfasst einen Schritt des Entfernens von Zündkerzenelektrodenmaterial von dem
Zündkerzenelektrodengrundkörper. Der Zündkerzenelektrodengrundkörper kann in der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform beispielsweise eine vollzylindrische Form aufweisen mit einem Durchmesser A. Der Durchmesser A ist vorzugsweise maximal so groß wie der Innendurchmesser des Gehäuses der Zündkerze, in der die Zündkerzenelektrodenanordnung 10 verbaut werden soll, so dass ein passgenaues Befestigen der Zündkerzenelektrodenanordnung 10 einfach möglich ist.
Durch Entfernen von Zündkerzenelektrodenmaterial entstehen vier freie Bereiche 16, die der Funkenstrecke F zuzurechnen sind.
Alternativ zu dem vorstehend ausgeführten Verfahren können die
Masseelektrode 2, die Mittelelektrode 3 und der Verbindungsbereich 11 auch durch Aufbau von Zündkerzenelektrodenmaterial, beispielsweise durch
Anwendung eines 3D-Druckverfahrens, einstückig ausgebildet werden.
Der Verbindungsbereich 1 1 besteht in der vorliegenden Ausführungsform aus vier Stegen 11 a, die jeweils im 90° Winkel zueinander angeordnet sind.
Auf der der Mittelelektrode 3 zugewandten Innenoberfläche 17 der
Masseelektrode 2 ist ein erstes Edelmetall 12 angeordnet. Auf der der
Masseelektrode 2 zugewandten Außenoberfläche 18 der Mittelelektrode 3 ist ein zweites Edelmetall 13 angeordnet. Das erste Edelmetall 12 und das zweite Edelmetall 13 sind nicht im Verbindungsbereich 1 1 angeordnet.
Zwischen dem ersten Edelmetall 12 und dem zweiten Edelmetall 13 ergibt sich die Funkenstrecke F.
Für die Herstellung einer Zündkerze unter Verwendung der hier gezeigten Zündkerzenelektrodenanordnung 10 wird der aus den vier Stegen 1 1a bestehende Verbindungsbereich 1 1 noch entfernt. Beispielsweise können Abschnitte 19 der Stege entfernt werden, so dass die Masseelektrode 2 und die Mittelelektrode 3 nicht mehr elektrisch miteinander verbunden sind. Die
Abschnitte 19 liegen zwischen dem ersten Edelmetall 12 und dem zweiten Edelmetall 13 im Freiraum 16. Durch Entfernen der Abschnitte 19 bleiben an der Masseelektrode 2 edelmetallfreie aber Zündkerzenelektrodenmaterial haltige Abschnitte 14 und an der Mittelelektrode 3 edelmetallfreie aber
Zündkerzenelektrodenmaterial haltige Abschnitte 20 zurück. Diese durchsetzen entsprechend das erste Edelmetall 12 und das zweite Edelmetall 13.
Vorzugsweise erfolgt das Entfernen des Verbindungsbereichs 1 1 derart, dass auch der zwischen dem ersten Edelmetall 12 und dem zweiten Edelmetall 13 angeordnete Verbindungsbereich 1 1 mindestens teilweise mitentfernt wird. Somit wird, wie in Figur 3 dargestellt, ein Abschnitt 21 entfernt. Dies führt zur Bildung von Freiräumen zwischen dem ersten Edelmetall 12 auf der einen Seite und dem zweiten Edelmetall 13 auf der anderen Seite und ferner zu freiliegenden Ecken 22 des ersten Edelmetalls 12 und freiliegenden Ecken 23 des zweiten
Edelmetalls 13, an denen Feldüberhöhungen im elektrischen Feld vorliegen, so dass sich der Zündspannungsbedarf für die Zündfunkenbildung verringert werden kann.
Nach dem Entfernen des Verbindungsbereichs 1 1 weist die Mittelelektrode 3 eine vollzylindrische Form und die Masseelektrode 2 die Form eines
Zylinderringes auf.
Durch das Vorsehen des Verbindungsbereichs 1 1 und der einstückigen
Ausgestaltung der Masseelektrode 2, der Mittelelektrode 3 und des
Verbindungsbereichs 1 1 , ergibt sich aufgrund der geometrischen Gestaltung der Zündkerzenelektrodenanordnung 10 ein fester und präzise vorbestimmbarer Elektrodenabstand, aus dem nach dem Aufbringen des ersten Edelmetalls 12 und des zweiten Edelmetalls 13 auch eine präzise ausgebildete Funkenstrecke F resultiert. Eine unter Verwendung der erfindungsgemäßen
Zündkerzenelektrodenanordnung 10 hergestellte Zündkerze zeichnet sich durch eine hohe Leistungsdichte und einen geringen funkenerosiven Verschleiß aus.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Zündkerzenelektrodenanordnung (10) mit einer Masseelektrode (2) und einer Mittelelektrode (3), die durch einen Verbindungsbereich (11 ) miteinander verbunden sind, aus einem einstückigen Zündkerzenelektrodengrundkörper (15) aus
Zündkerzenelektrodenmaterial.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Bilden der Masseelektrode (2), der Mittelelektrode (3) und des Verbindungsbereichs (11 ) einen Schritt des Entfernens von Zündkerzenelektrodenmaterial vom
Zündkerzenelektrodengrundkörper (15) umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 2, umfassend einen Schritt des Bildens einer Zündfunkenstrecke (F) zwischen der Masseelektrode (2) und der Mitteleelektrode (3) durch Entfernen von Zündkerzenelektrodenmaterial vom Zündkerzenelektrodengrundkörper (15), wobei die Masseelektrode (2) und die Mittelelektrode (3) durch den aus dem
Zündkerzenelektrodenmaterial bestehenden Verbindungsbereich (1 1 ) miteinander verbunden bleiben.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Entfernen des
Zündkerzenelektrodenmaterials vom Zündkerzenelektrodengrundkörper (15) durch Stanzen oder Abtragen oder Erodieren oder Lasern ausgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4 ferner umfassend einen Schritt des Tiefziehens mindestens eines Bereichs des
Zündkerzenelektrodengrundkörpers (15).
6. Verfahren nach Anspruch 1 umfassend einen Schritt des Aufbauens von Zündkerzenelektrodenmaterial derart, dass die Masseelektrode (2), die Mittelelektrode (3) und der die Masseelektrode (2) und die Mittelelektrode (3) verbindende Verbindungsbereich (11 ) einstückig gebildet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Aufbauen von
Zündkerzenelektrodenmaterial derart erfolgt, dass zwischen der Masseelektrode (2) und der Mitteleelektrode (3) eine Zündfunkenstrecke (F) gebildet wird, wobei die Masseelektrode (2) und die Mittelelektrode (3) durch den aus dem Zündkerzenelektrodenmaterial bestehenden Verbindungsbereich (1 1 ) miteinander verbunden bleiben.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Aufbauen des
Zündkerzenelektrodenmaterials durch 3D-Drucken ausgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Masseelektrode (2) die Mittelelektrode (3) mindestens abschnittsweise umgibt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Verbindungsbereich (1 1 ) in Form mindestens eines Steges ausgebildet ist, der die Masseelektrode (2) und die Mittelelektrode (3) miteinander verbindet.
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Verbindungsbereich (11 ) zwei bis vier Stege umfasst, die die Masseelektrode (2) und die
Mittelelektrode (3) miteinander verbinden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ferner
umfassend einen Schritt des Anordnens mindestens eines ersten Edelmetalls (12) an der Masseelektrode (2) und/oder mindestens eines zweiten Edelmetalls (13) an der Mittelelektrode (3), wobei das erste Edelmetall (12) und/oder das zweite Edelmetall (13) derart angeordnet werden, dass sie in einem eine Funkenstrecke (F) zwischen der Masseelektrode (2) und der Mittelelektrode (3) bildenden Bereich angeordnet werden.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ferner umfassend einen Schritt des Vorsehens von Öffnungen in der
Masseelektrode (2) und/oder in der Mittelelektrode (3).
14. Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze (1 ) umfassend eine
Zündkerzenelektrodenanordnung (10) mit einer Masseelektrode (2) und einer Mittelelektrode (3), die durch einen Verbindungsbereich (11 ) miteinander verbunden sind, aus einem einstückigen
Zündkerzenelektrodengrundkörper (15) aus
Zündkerzenelektrodenmaterial, das Verfahren umfassend einen Schritt des Verbindens der Zündkerzenelektrodenanordnung (10) mit einem Zündkerzengrundkörper (9).
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Masseelektrode (2) mit einem Gehäuse (5) der Zündkerze (1 ) und/oder die Mittelelektrode (3) mit einem elektrischen Anschluss (8) für die Mittelelektrode (3) verbunden werden.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei das Verbinden mittels
Laserschweißen, mittels Widerstandsschweißen oder mittels Hartlöten ausgeführt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16 umfassend einen Schritt des Entfernens des Verbindungsbereichs (11 ) zwischen der
Masseelektrode (2) und der Mittelektrode (3).
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17 umfassend einen Schritt des Vorsehens von Öffnungen in der Masseelektrode und/oder in der Mittelelektrode (3).
19. Zündkerzenelektrodenanordnung umfassend eine Masseelektrode (2) und eine Mittelelektrode (3), die durch einen Verbindungsbereich (1 1 ) miteinander verbunden sind, wobei die Zündkerzenelektrodenanordnung (10) einstückig aus einem Zündkerzenelektrodenmaterial gebildet ist.
20. Zündkerzenelektrodenanordnung nach Anspruch 19, wobei die
Mittelelektrode (3) zylindrisch ausgebildet ist und/oder wobei die Masseelektrode (2) in Form eines Zylinderringes ausgebildet ist und/oder wobei der Verbindungsbereich (1 1 ) aus mindestens einem, vorzugsweise aus zwei bis vier Stegen, ausgebildet ist.
21. Zündkerze hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche
14 bis 18.
22. Zündkerze umfassend eine Masseelektrode (2) und eine Mittelelektrode (3), die zwischen sich eine Funkenstrecke (F) definieren, wobei die Masseelektrode (2) die Mittelelektrode (3) umgibt,
wobei an der Masseelektrode (2), in einem eine Funkenstrecke (F) zwischen der Masseelektrode (2) und der Mittelelektrode (3) bildenden Bereich, ein erstes Edelmetall (12) angeordnet ist und wobei das erste Edelmetall (12) mindestens einen Abschnitt (14) aufweist, der frei ist von erstem Edelmetall (12) und/oder
wobei an der Mittelelektrode (3), in einem eine Funkenstrecke (F) zwischen der Masseelektrode (2) und der Mittelelektrode (3) bildenden Bereich, ein zweites Edelmetall (13) angeordnet ist und wobei das zweite Edelmetall (13) mindestens einen Abschnitt (20) aufweist, der frei ist von zweitem Edelmetall (13).
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