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Title:
HIGH VOLTAGE ELECTRODE FOR THE IGNITION SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHOD FOR MAKING SUCH ELECTRODE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1986/003807
Kind Code:
A1
Abstract:
A method provides the fabrication of high voltage electrodes containing calcium and silicon for the ignition system of an internal combustion engine. To increase the resistance and consequently to extend the life time of said electrodes, the latter contain in addition to the calcium and silicon, iron and optionally small quantities of tungsten and molybdenum. As a result, the ignition voltage is lowered and the deparasiting characteristics are improved. An important advantage of the material forming the electrodes and containing iron and calcium silicide is that it hardly allows the formation of contact bridges when the electrode presents a contact area comprised of a ductile metal, particularly iron. For producing said electrodes, it is required that the mixture of iron and calcium silicide powder be granulated in order to facilitate processability but mainly to avoid the separation of the constituents.

Inventors:
GRUENWALD WERNER (DE)
KOCH HANS-PETER (DE)
LEUZE GUNDMAR (DE)
NEU HANS (DE)
Application Number:
PCT/DE1985/000508
Publication Date:
July 03, 1986
Filing Date:
December 05, 1985
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
F02P7/02; H01T7/00; (IPC1-7): F02P7/02; H01T7/00
Foreign References:
DE3136745A11983-03-31
US4393324A1983-07-12
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Claims:
Ansprüche
1. Hochspannungselektroden für das Zündsystem von Brenn¬ kraf maschinen, die Calcium und Silicium enthalten, da¬ durch gekennzeichnet, daß sie außer Calcium und Silicium noch Eisen enthalten.
2. Hochspannungselektroden nach Anspruch 1 , dadurch ge¬ kennzeichnet, daß sie aus 50 90 Gew./5 Ξisen und 50 10 Gew.% Calciumsilicid bestehen.
3. Hochspannungselektroden nach Anspruch 1 oder 2, gekenn¬ zeichnet durch einen Gehalt an Wolfram und/oder Molybdän. k . Hochspanπungselektroden nach Anspruch 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß sie außer Ξisen und Calciumsilicid 0,5 bis 2,0 Gew.
4. Wolfram und/oder Molybdän enthalten.
5. Hochspannungselektroden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen angeformten Kontakt¬ bereich, der aus einem duktilen Metall, insbesondere aus unlegiertem Eisen, besteht. β. Verfahren zur Herstellung von Hochspannungselektroden nach einem der Ansprüche 1 bis.
6. , dadurch gekennzeichnet, daß Ξisenpulver, CalciumsilicidPulver sowie gegebenenfalls Calciumwolframat und/oder Natriummolybda+ sorgfältig ge¬ mischt und die Mischung nach Zufügen eines Binders granu¬ liert wird, worauf das Granulat in eine Preßform gefüllt und gepreßt und das Ganze nach Ausdampfen des Binders unter Schutzgas gesintert wird.
7. Verfahren nach Anspruch β, dadurch gekennzeichnet, daß Eisenpulver mit einer Korngröße von **s.0 ,2 mm, Calciumsilicid Pulver in der Siebfraktion < 0,2 mm sowie gegebenenfalls feinpulveriges Calciumwolf amat und/oder Natriu molybdat sorgfältig gemischt und die Mischung nach Zufügen von 0,5 3 Gew.# organischer» Binde , mittels eines geeigne¬ ten Granulierverfahrens granuliert wird, das Granulat nach Zufügen von 0,2 2 Gew. eines organischen' pulverförmigen Gleitmittels in eine Preßform gefüllt und mit einem Druck von ca. hOQO bar gepreßt wird, das Preßteil der Form ent¬ nommen und unter einem Stickstoff/Wassersto fGemisch als Schutzgas zunächst zum Ausdampfen von Binder und Gleit¬ mittel auf eine Temperatur von 300 bis 500 °C aufgeheizt und schließlich bei 900 bis 1200 °C gesintert wird.
8. Verfahren zur Herstellung von Hochspannungselektroden nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat gemäß Anspruch β oder 7 in einen Teilraum einer durch eine entfernbare Trennwand unterteilten Preßform und Ξisenpulver in den zweiten Teilraum gefüllt werden, daß danach die Trennwand entfernt und beide Komponenten gleichzeitig gepreßt werden , worauf der Preßkδrper unter einem Stick¬ stoff/WasserstoffGemisch als Schutzgas zunächst auf eine Temperatur von 300 500°C erhitzt und dann bei 900 °C gesintert wird.
9. Verwendung der Hochspannungselektroden nach einem der Ansprüche 1 bis 5, hergestellt nach einem der Ansprüche 6 bis 8 als Ξlektrode im Läufer eines Zündver eilers einer Brennkr tmasc ine.
Description:
Hochspannungselektroden für das Zündsystem von Brenn¬ kraf maschinen und Verfahren zur Herstellung derselben

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von Hochspannungselektroden nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE-OS 31 36 7-+5 ist eine Vorrichtung zur Zündspannungsverteilung in für Brennkraf maschinen bestimmte Zündanlagen beschrieben, bei welcher Elektroden eingesetzt werden, die als Haupt¬ bestandteile Calcium und Silicium aufweisen. Nachteilig ist jedoch, daß dieser Werkstoff im gesinterten Zustand noch nicht die für eine hohe Lebensdauer er orderliche Festigkeit aufweist. Ein weiterer Nachtei'l derartiger Elektroden ist darin zu sehen, daß sie sich nur sehr schwierig kontaktieren lassen, da dieser Werkstoff schlecht löt- und schweißbar ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäßen Hochspannungselektroden mit den kenn¬ zeichnenden Merkmalen des Haupτ;anspruchs haben demgegen¬ über den Vorteil, daß sie im gesinterten Zustand eine für eine lange Lebensdauer ausreichende Festigkeit haben und daß sie sich besser löten und schweißen lassen sowie mit einer Schleifkohle besser kontaktiert werden kann als der

zuvor erwähnte Werkstoff. Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 6 hat den Vorteil, daß Entmischungen der beiden Komponenten vermieden werden, die sonst leicht auf¬ treten können, da das CaSi eine Dichte von etwa 2,5 g/cm 3 , das Eisen dagegen eine, solche von etwa 7,8 g/cm 3 hat.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Hochspannungselektroden mög¬ lich. Besonders vorteilhaft ist zur optimalen Kontaktie- rung, wenn die eigentliche Hochspannungselektrode einen angeformten Kontaktbereich aufweist, der nur aus Eisen besteh .

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt im Schnitt schematisch eine mit einer Trennwand versehene Preßform zur Herstellung einer Hochspannungselektrode mit angeformtem Kontaktbe¬ reich.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Zur Herstellung einer Hochspannungselektrode werden zu¬ nächst 70 Gew.- Eisenpulver mit einer Korngröße von < 0 , 2 mm, 29 Gew.-# Calciumsilicid-Pulver in der Sieb¬ fraktion von < 0,2 mm sowie 1,0 Gev , -% Calciumwolfra at CaWO, oder Natriummolybdat Na.MoO. gründlich gemischt. Als Eisenpulver wird ein unlegiertes Ξisenpulver eingesetzt, das Calciumsilicid-Pulver besteht im wesentlichen aus CaSi, mit kleinen Anteilen an Ca p Si und CaSi. Der Zusatz von

Calciumwolframat oder Natriummolybdat dient der weiteren

Herabsetzung der Brennspannung, wodurch die Entstörung des Zündver eilers, in welchen die Elektrode später eingesetzt wird, verbessert wird. Nach Zufügen von 1 Gev . -% eines festen organischen Bindemittels wie z. B. Ethylcellulose , das in einem Verdünnungsöl aufgelöst wurde, wird das Pulver¬ gemisch im Wirbelschichtverfahren solange granuliert, bis eine Korngröße des Granulates von 0,2 bis 0 , mm erreicht ist. Diese Aufbereitung des zu verarbeitenden Pulvers durch ein Granulierverfahren ist, obwohl es bei der Verarbeitung von Metallpulvern an sich unüblich ist, deshalb notwendig, um zum einen eine schlechte Rieselfähigkeit des Pulvers sowie eine geringe Festigkeit und Kantenbeständigkeit von aus solchen Pulvern hergestellten Preßkδrpern zu ver¬ bessern, vor allem aber auch deshalb, um eine Entmischung von Eisen und Calciumsilicid zu verhindern. Man muß dabei immerhin bedenken, daß das Eisen eine Dichte von etwa 7,8 g/cm 3 hat, während das Calciumsilicid nur bei etwa 2,5 g/cm 3 liegt, so daß es bei einem nicht aufbereiteten Pulvergemisch leicht dazu kommt, daß sich das Eisenpulver • allmählich nach unten absetzt. Durch den Vorgang des Granu¬ lierens ist diese Gefahr des Entmischens vollständig ge¬ bannt, darüber hinaus bilden sich rundliche Granulatteilchen, die, nach Verdampfen des Verdunnungsols bei erhöhter Tempera¬ tur, gut rieseln und sich somit in den nachfolgenden Arbeits¬ gängen gut verarbeiten lassen.

Das fertige Granulat, dem noch eine geringe Menge eines üblichen organischen Gleitmittels, z. B. Zinkstearat, zu¬ gefügt wurde, wird nun in eine Preßform eingefüllt, wie sie in der Figur schematisch dargestellt ist. Die Pre߬ form besteht aus der Wandung 1 und aus zwei beweglich an¬ geordneten Un ers empeln 2, die mit der Wandung 1 einen Hohlraum 3 bilden, welcher der Form des herzustellenden Teiles entspricht. Man füllt in den tieferen Teil des Hohlraums das Granulat 5, dessen Herstellung soeben be-

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schrieben wurde, während in den anderen Teil des Hohlraums unlegiertes Ξisenpulver β, ebenfalls nach Zufügen des Gleit¬ mittels, eingefüllt wird. Durch die Tatsache, daß die Ver¬ dichtungsverhältnisse der beiden Pulversorten 5 und β unter¬ schiedlich sind, ergeben sich für die beiden Pulver unter¬ schiedliche Füllhöhen. Das Verdichtungsverhältnis ist de¬ finiert als das Verhältnis der Höhe einer Pulversäule zu der Höhe des daraus unter einem definierten Druck entstan¬ denen Preßkörpers . Während des Verdichtens werden beide Unterstempel auf gleiche Höhe gebracht. Dadurch wird sicher¬ gestellt, daß in beiden Pulversorten 5 und β eine definier¬ te Preßdichte und vor allem für die weitere Handhabung eine ausreichende Festigkeit gewährleistet ist. Würde man bei¬ spielsweise mit nicht unterteilten Un erstempeln arbeiten und die Pulver 5 und β in der gleichen Höhe einfüllen und dann pressen, so würde sich zwar für das Ξisenpulver β eine ausreichende Festigkeit ergeben, das Calciumsilicidpulver 5 jedoch würde diese notwendige Festigkeit nicht aufweisen. Im konkreten Fall wird das Verhältnis der Füllhöhen, wie es für die weitere Verarbeitung notwendig ist, exp'erimenteil festgelegt. Nachdem die Pulver 5 und 6 eingefüllt sind, wird die Trennwand h aus der Preßform entfernt, ein Ober¬ stempel 7 eingeführt und das Ganze bei etwa h 000 bar ge¬ preßt. Der so entstandene Preßling stellt'einen Verbund dar zwischen der aus Eisen und Calci-umsilicid bestehen¬ den eigentlichen Hochspannungselektrode und dem nur aus Eisen bestehenden Kontaktteil. Der Preßling wird aus der Preßform entnommen und unter einem N^/H^-Gemisch als Schutzgas zunächst zum Ausdampfen von Binder und Gleit¬ mittel auf eine Temperatur von etwa 00 °C aufgeheizt und schließlich in einem Ofen ebenfalls unter Schutzgas bei einer Temperatur von etwa 1050 °C 0,5 Stunden gesintert. Danach liegt die fertige Hochspannungselektrode vor, die nunmehr entweder in Kombination mit einem Ξntstδrwiderstand oder auch direkt mit der Schleifkohle der Hochspannungs- zuführuήg eines Zündverteilers eingesetzt werden kann.

Es zeigt sich, daß die elektrischen Ξigenschaften denen der bisher verwendeten Hochspannungselektroden entsprechen, während die Festigkeit deutlich höher und die Kontaktier- barkeit in hohem Maß verbessert wird, indem sich Anschlu߬ leitungen in einfacher ' Weise anlöten oder anschweißen lassen bzw. ein verschleißarmer Kontakt mit einer Schleif¬ kohle erreicht wird.