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Title:
IGNITION DEVICE, IN PARTICULAR SPARK PLUG FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHOD FOR PRODUCTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/055483
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an ignition device for an internal combustion engine, comprising at least one spark plug body made of an electrically conductive material, at least one electrical insulating element, which is arranged centrally in the spark plug body, at least one central electrode which is arranged centrally in the insulating element and protrudes from the base tip of the insulating element and at least one ground electrode which is positioned laterally with respect to the central electrode and is connected to the spark plug body, wherein the ground electrode and/or the central electrode is reinforced with precious metal.

Inventors:
NIESSNER WERNER (DE)
HOULLE CHRISTOPHE (FR)
Application Number:
PCT/DE2007/001992
Publication Date:
May 15, 2008
Filing Date:
November 06, 2007
Export Citation:
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Assignee:
BERU AG (DE)
NIESSNER WERNER (DE)
HOULLE CHRISTOPHE (FR)
International Classes:
H01T13/39; H01T13/32; H01T21/02
Foreign References:
DE10131391A12002-02-07
EP0859436A11998-08-19
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Claims:

Patentansprüche

1. Zündeinrichtung, insbesondere Zündkerze für eine Verbrennungskraftmaschine, umfassend wenigstens einen Ziindkerzenkörper aus einem elektrisch leitenden Material, wenigstens ein elektrisches Isolierelement, das zentrisch im Zündkerzenkörper angeordnet ist, wenigstens eine Mittelelektrode, die zentrisch im Isolierelement angeordnet ist und von der Fußspitze des Isolierelementes vorsteht und wenigstens eine seitlich zur Mittelelektrode angestellte Masseelektroden, die mit dem Zündkerzenkörper verbunden ist, wobei die Masseelektrode und/oder die Mittelelektrode eine Edelmetallarmierung aufweist.

2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Edelmetallarmierung stirnseitig auf der Masseelektrode angeordnet ist.

3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Edelmetallarmierung stirnseitig auf der Mittelelektrode angeordnet ist.

4. Zündeinrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Edelstahlarmierung im wesentlichen rohrförmig ausgestaltet ist.

5. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Edelmetallarmierung aus einer Platinlegierung besteht.

6. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Edelmetallarmierung aus einer Iridiumlegierung besteht.

7. Zündrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Edelstahlarmierung bis zu 90 Gewichtsprozent einer Iridium-Rhodiumlegierung aufweist.

8. Zündeinrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Iridiumlegierung einen Rhodiumanteil von etwa 30 - 60 Gewichtsprozent und/oder einen Rhodiumanteil von etwa 1 bis 3 Gewichtsprozent aufweist.

9. Zündeinrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelelektrode (3) und die Masseelektroden im Wesentlichen aus einer Nickelbasislegierung ausgebildet sind.

10. Zündeinrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse- und/oder Mittelelektrode zur Zündseite hin verjüngt ausgeführt ist.

11. Zündeinrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse- und/oder Mittelelektrode einen im wesentlichen runden Querschnitt aufweist.

12. Zündeinrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel- und/oder Masseelektrode eine Edelmetallspitze und eine daran anschließende Legierungszone (7) aufweist.

13. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einer Mittel- und/oder Masseelektrode einer Zündkerze und einer Edelmetallspitze, das die folgenden Schritte umfasst: temporäres Anordnen der Edelmetallspitze an der Stirnseite eines im wesentlichen runden Elektrodendrahtes mit anschließendem Erzeugen einer Fügeverbindung zwischen Elektrodendraht und Edelmetallspitze, insbesondere mittels Laserschweißen.

14. Verfahren zur Herstellung einer Mittel- und/oder Masseelektrode, das die folgenden Schritte umfasst:

Erzeugen einer Verjüngung an einem im wesentlichen runden Draht, temporäre Aufbringung einer Edelmetallspitze, insbesondere in Form einer Ronde und/oder eines insbesondere aufzusteckendes Rohres an und/oder um und/oder über der Stirnseite der Verjüngung des runden Drahtes, anschließendes Erzeugen einer Fügeverbindung zwischen Edelmetallspitze und der Stirnseite des verjüngten Drahtes.

15. Verfahren zur Herstellung einer Zündeinrichtung, insbesondere einer Zündkerze, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Masse- und/oder Mittelelektrode nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche verwendet wird.

16. Verbrennungskraftmaschine mit einer Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5.

Description:

Zündeinrichtung, insbesondere Zündkerze für eine Verbrennungskraftmaschine und Verfahren zur Herstellung

Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung zur Zündung brennfähiger Gemische, insbesondere eine Zündkerze zur Erzeugung der Zündfunken für eine, insbesondere mit Gas befeuerte Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze.

Aus der DE 101 22 938 ist eine Zündkerze für einen Motor bekannt, bei der die Mittelelektrode eine Spitze aus Edelmetall aufweist.

Weiter ist eine Zündkerze aus der DE 101 29 040 bekannt, die einen Bereich mit stufenförmiger Querschnittsveränderung der Masseelektrode umfasst.

Unter anderem ist aus der GB 587437 auch als Ergebnis der Arbeiten des Dr. Llewellyn-Jones bekannt, edelstahlarmierte Elektroden in Zündkerzen, insbesondere in Flugzeugmotoren zu verwenden.

Weiter kann man dem Platinum Metals Rev., 1963, 7 (2), 58-65 einen Beitrag von Professor Llewllyn- Jones entnehmen, der die Grundlagen der Erosionsrate der Platinmetalle, insbesondere im Einsatz als Elektrode, zum Gegenstand hat.

Armierte Zündkerzenelektroden, insbesondere mit Metallen aus der Reihe der Platinmetalle sind bekannt aus „The growing use of platinum group metals for spark plug electrodes von P.M. Raw von der Fa. Engelhard Ltd., Iselin, New Jersey, veröffentlicht auf der Tagung vom 14.10.1992 bis 17.10.1992 in Nizza.

Gemäß der DE 195 03 223 A1 ist eine Zündeinrichtung, insbesondere eine Zündkerze, mit wenigstens zwei in Bezug auf die Spitze der Mittelelektrode in gleicher Biegehöhe befestigten Masseelektroden bekannt, bei welcher mehrere Entladungsarten stattfinden. Somit wird eine erste Entladung ausgeführt, der sog. Luftfunken, an einem ersten breiten Zündspalt zwischen der der Mittelelektrode zugewandten Endfläche der Masseelektrode und der Mantelfläche der Mittelelektrode, wenn eine Hochspannung zwischen der Mittelelektrode und der wenigstens zwei Masseelektroden angelegt wird. Gemäß der herkömmlichen Technologie findet eine zweite Entladung an einem zweiten breiten Zündspalt, der sog. Luftgleitfunken, zwischen der Masseelektrode dem Isolierelement und der Mittelelektrode statt. Damit sich ein Luftgleitfunken ausbilden kann, wird ein relativ breiter Elektrodenabstand benötigt, um das Gleiten des Luftgleitfunkens über die Oberfläche des Isolatorelements zu ermöglichen. Diese Ausgestaltung der Zündeinrichtung ist insbesondere für mit Gas befeuerte Industriemotoren mit hohen Kompressionsdrücken nicht anwendbar, da bei solchen Zündeinrichtungen ein kleiner sich im Mikrometerbereich befindlicher Elektrodenabstand zur Senkung des Spannungsbedarfsanstiegs über Laufzeit nicht darstellbar ist und somit eine Fertigung von nah an der Mittelelektrode angeordneten Masseelektroden mittels Ausstanzen, nicht umsetzbar ist.

Gegenwärtig nehmen die Anforderungen an die Lebensdauer von Zündeinrichtungen für Verbrennungskraftmaschinen erheblich zu, was insbesondere für Zündeinrichtungen gilt, die in Gas befeuerten stationär betriebenen, großvolumigen und hochverdichteten Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden sollen. Zündeinrichtungen für diesen Einsatzzweck sollten eine lange Laufzeit in der Größenordnung von wenigstens 1 000 bis 2 000 Stunden haben. Da derartige

Verbrennungskraftmaschinen mit hohem Kompressionsdruck arbeiten, muss besonderer Wert auf einen möglichst kleinen Elektrodenabstand gelegt werden. Die gegenwärtig verfügbaren Zündeinrichtungen genügen der Forderung nach einer langen Lebensdauer nicht, was einen kostenintensiven Zündkerzenwechsel zur Folge hat.

Der Erfindung liegt ausgehend von diesem Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Zündeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, die eine hohe Lebensdauer bei einer vereinfachten und kostengünstigen Fertigung aufweist, anzugeben sowie ein wirtschaftlich optimiertes Verfahren zur kostengünstigen Edelmetallarmierung einer Masse und/oder Mittelelektrode in der Zündeinrichtung bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird in Bezug auf die erfindungsgemäße Zündeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst und in Bezug auf das zu schaffende Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.

Die erfindungsgemäße Lösung ist gegeben durch eine Zündeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine umfassend:

• einen Zündkerzenkörper aus einem elektrisch leitenden Material,

• ein elektrisches Isolierβlβment, das zentrisch im Zündkerzenkörper angeordnet ist,

• eine Mitteielektrode, die zentrisch im Isolierelement angeordnet ist und von der Fußspitze des Isolierelementes vorsteht und wenigstens eine

• seitlich zur Mittelelektrode angestellte Masseelektrode, die mit dem Zündkerzenkörper verbunden ist. Die erfindungsgemäße Zündeinrichtung kann beispielsweise in einem gasbetriebenen Industriemotor mit einem hohen Kompressionsdruck Verwendung finden.

Die erfindungsgemäße Zündeinrichtung weist bezüglich ihrer Ausbildung und der Positionierung der Masseelektroden in der Zündeinrichtung erhebliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auf, weil durch die stirnseitige Aufbringung einer Edelmetallspitze auf die Masseelektrode weit in den Verbrennungsraum ragende Funkenstrecken ohne thermische überhitzung oder Schwingungsbrüche an der Masseelektrode realisierbar sind.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung liegt dann, dass bei der hόhenversetzten Anordnung der Masseelektroden vorzugsweise eine nahezu 360° - Abbrandfläche an der Mantelfläche der Mittelelektrode zur Verfugung stehen kann Bei der erfindungsgemaßen Anordnung ist ein gegenseitiges Berühren der Masseelektroden untereinander im wesentlichen ausgeschlossen. Mit der Vergrößerung der Abbrandfläche wird gleichzeitig die Funkenaustrittsfläche vergrößert und somit eine erhöhte Lebensdauer erreicht

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung besteht darin, dass der Elektrodenabstand zwischen jeder Masseelektrode und der Mittelelektrode derart eingestellt ist dass er im wesentlichen gleich ist. Der Elektrodenabstand befindet sich vorzugsweise im Mikrometerbereich, um eine unerwünschte Fehlzündung zu vermeiden Da die erfindungsgemaße Zündeinrichtung eine hohe Entladungsspannung erfordert, wird mittels dieses kleinen Mikrometerbereichs das Erfordernis nach einem stabilen Betrieb ohne Fehlzündung erfüllt

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Mittelelektrode und die Masseelektroden im wesentlichen aus einem nichtedlen Metall ausgebildet

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemaßen Zündeinrichtung bestehen die Mittelelektrode und die Masseelektroden im wesentlichen aus einer Nickelbasislegierung, umfassend Elemente wie beispielsweise AI, Si, Mn, Cr, Y, Hf Der Vorteil einer Anwendung von Nickelbasislegierungen besteht in den reduzierten Werkstoffkosten

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung liegt jede Endfläche der Masseelektrode der Mantelfläche der Mittelelektrode gegenüber und der Elektrodenabstand ist geringer als der Abstand der Masseelektrode zum Isoherelement. Dies hat den Vorteil, dass mehrere Masseelektrodenpaare in Bezug auf die Spitze der Mittelelektrode höhenversetzt angeordnet werden können Die Abbrandfläche der Zündeinrichtung wird somit erhöht

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Elektrodenabstand zwischen jeder Masseelektrode und der Mittelelektrode im wesentlichen äquidistant. Dies fuhrt zu einem gleichmäßigen Abbrand der Masseelektroden und der Mittelelektrode. Zusätzlich wird bei jeder einzelnen Masseelektrode ein im Mikrometerbereich reduzierter Elektrodenabstand zwischen Masseelektrode und Mittelelektrode möglich, der zu einer Senkung des Spannungsbedarfsanstiegs über Laufzeit führen kann Des Weiteren wird der Zündfunken direkt als Luftfunken ausgebildet Ein Gleiten des Luftfunkens über die Fußspitze des Isolierelements findet somit nicht statt

In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegt der Elektrodenabstand etwa zwischen 200μm bis 600μm, vorzugsweise bei 300μm. Der kleine Elektrodenabstand im Mikrometerbereich ist insbesondere für Zündeinrichtungen für den Einsatz in gasbetriebenen Industriθmotoren mit hohen Kompressionsdrucken von großer Bedeutung, da ein besonders kleiner Elektrodenabstand zur Senkung des Entladungsspannungsbedarfs führt

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung ist der Elektrodenabstand durch Nachbiegen der Masseelektroden nachjustierbar. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ermöglicht im Motorbetrieb in regelmäßigen Wartungsiπtervallen ein Nachjustieren auf kleine Elektrodenabstände vorzugsweise 300μm. Ein mehrmaliges Verwenden von diesen Zündeinrichtungen ist damit gegeben.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bildet jede Masseelektrode mit der Mittelelektrode über den Elektrodenabstand eine Luftfunkenstrecke. Durch die höhenversetzte Anordnung der Masseelektrodenpaare ergeben sich vorzugsweise wenigstens vier Luftfunkenstrecken in Größenordnung zwischen 200μm und 600μm, vorzugsweise 300μm. Dabei entspricht der Abstand der Luftfunkenstrecke zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode im wesentlichen dem Elektrodenabstand.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass sich durch die erfiπdungsgemäße Positionierung der Masseelektrodenpaare vordefinierte Elektrodenabstände im Mikrometerbereich kostengünstig und mit einem Minimum an Verfahrensschritten einstellen lassen. Zusätzlich ermöglichen die kleinen Elektrodenabstände in Verbindung mit einer Erhöhung der Abbrandfläche eine Zunahme der Lebensdauer der Zündeinrichtung ohne Einsatz von Edelmetallen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass durch das höhenversetzte Anbringen der seitlich angeordneten Masseelektroden eine große Abbrandfläche genutzt werden kann, wodurch eine Reduzierung des Spannungsbedarfsanstiegs über Laufzeit ermöglicht wird.

Der Gegenstand der Erfindung zeigt den wesentlichen Vorteil, dass auch über ein Anbringen von seitlichen Masseelektroden der Elektrodenabstand nachjustiert werden kann.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zwischen jeder Masseelektrode und der Mittelelektrode ein im wesentlichen gleicher Elektrodenabstand gebildet. Der Elektrodenabstand wird zwischen 200μm und 600μm eingestellt, vorzugsweise 300μm, um eine Fehlzündung zu vermeiden. Da die erfindungsgemäße Zündeinrichtung eine niedrige Entladungsspannung ermöglicht, wird mittels einem Elektrodenabstand zwischen 200μm und 600μm das Erfordernis nach einem stabilen Betrieb ohne Fehlzündung erfüllt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein drittes Masseelektrodenpaar zu dem ersten und dem zweiten Masseelektrodenpaar im Bezug auf die Spitze der Mittelelektrode derart höhenversetzt angebracht, dass das dritte Masseelektrodenpaar tiefer als das erste Masseelektrodenpaar angeordnet wird, wodurch zusätzlich die Abbrandfläche erhöht wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Masseelektroden derart nachgebogen, dass der Elektrodenabstand nachjustiert wird.

Der Vorteil des erfiπdungsgβmäßen Verfahrens ermöglicht im Motorbetrieb je nach Bedarf ein Nachjustieren auf kleine im Mikrometerbereich befindliche Elektrodenabstände, vorzugsweise 300μm, damit bis Laufzeitende niedrige Rohemissionen möglich sind. Somit können die erfindungsgemäßen Zündeinrichtungen mit den erfindungsgemäß positionierten Masseelektroden mehrmals verwendet werden.

Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass ein gleichmäßiger Abbrand der Masseelektroden und der Mittelelektrode stattfindet.

Nachfolgend werden die erfindungsgemäßen Gegenstände anhand den Ausführungsbeispielen und den Figuren 1 bis 3 näher erläutert. Hierbei gehen aus den Figuren und ihrer Beschreibung weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor. Dabei zeigen:

Figur 1 : Eine schematische Ansicht einer Zündkerzeneinrichtung mit einer seitlich angeordneten

Masseelektrode

Figur 2 1 Eine schematische Darstellung einer Querschnittsansicht eines brennraumseitigen Endes einer Zündeinrichtung mit zwei seitlich Angeordneten Masseelektroden

Figur 3: Das schrittweise Entstehen einer Elektrode mit Edelmetallspitze

Figur 4: Armierung der Elektrode

Figur 5: Seitenelektrodenvarianten

Figur 6: ein Ausführungsbeispiel mit Edelstahlhülse

Die Figur 1 stellt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, die als eine Zündkerze ausgestaltet ist, dar. Die Zündeinrichtung 10 weist einen zylindrischen Zündkerzenkörper 1 aus Metall auf, in dem zentrisch ein keramisches Isolierelement 2 angeordnet ist. Aus dem Isolierelement 2 ragt die Spitze der aus einem nichtedlen Metall ausgebildeten Mittelelektrode 3 in den (nicht gezeigten) Brennraum der Verbrennungskraftmaschine hinein. Das keramische Isolierelement 2 enthält die Mittelelektrode 3 der Zündeinrichtung. Die Mittelelektrode 3 ist im keramischen Isolierelement 2 axial angeordnet und steht von der Fußspitze des Isolierelementes 2 vor. Durch die Mittelelektrode 3 verläuft zentrisch die Mittelachse der Zündeinrichtung. An der Stirnfläche des zylindrischen Zündkerzenkörpers 1 ist eine Masseelektrode 4 derart angebracht, dass das führende Ende mittels Schweißen an der Stirnfläche des zylindrischen Zündkerzenkörpers 1 befestigt ist. Für die aus einem nichtedlen Metall, aus einer Nickelbasislegierung, ausgebildete Masseelektrode 4 wird Elektrodendraht z. B. mit Maßen der Größenordnung 1,7mm x 2,7mm verwendet. Nach dem Schweißen wird die Masseelektrode 4 in Richtung der Mittelachse der Zündeinrichtung derart gebogen, dass die Masseelektrode in Bezug auf die Spitze 5 der Mittelelektrode 3 auf die gleiche Biegehöhe positioniert ist.

Die Erfindung ist nicht nur auf die beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern weitere Masseelektroden können z B höhenversetzt in Bezug auf die Spitze der Mittelelektrode angeordnet werden

Eine zusätzliche Möglichkeit besteht darin, dass mögliche weitere Masseelektroden an der Stirnfläche des zylindrischen Zündkerzenkörpers auf einen anderen als 90°- oder 60°-Wιnkel versetzt angeordnet sind

Zusatzlich können für die Masseelektroden Elektrodendrähte mit anderen Maßen verwendet werden. Des Weiteren kann der Stempel, mit dem die Masseeiektroden ausgestanzt werden, verschiedene Durchmesser aufweisen

Die Erfindung lässt sich allgemein auf Zündeinrichtungen anwenden

Figur 1 zeigt eine Teilansicht der erfindungsgemäße Zündkerze, die im wesentlichen aus einem metallischen Korper (1), einem keramischen Isolator (2), einer Mittelelektrode (3) und einer Masseelektrode (4) besteht. Die Masseelektrode (4) ist als Seitenelektrode ausgeführt und bildet mit der Mittelelektrode (3) eine Funkenstrecke (EA)

Die Mittelelektrode (3) ist im Isolator (2) zentrische eingebracht und mittels einer nicht dargestellten elektrisch leitfähigen Glasmasse und einem Zundstift druckdicht in die stufenförmige Isolatorbohrung eingebettet. Die Mittelelektrode (3) ist mit einem ringförmigen ausgebildeten Spitze, der sogenannten Koronaspitze (9) ausgebildet Im zundseitigen Ende verjungt sieht die Mittelelektrode (3) und ist am Ende mit einer Edelmetalispitze (5) versehen Die Edelmetallspitze kann aus einer Platin - oder Iπdiumlegierung bestehen. Die Edelmetallspitze (5) ist mit der Mittelelektrode (3) mittels einer Legierungszone (7) verbunden Die Legierungszone (7) wird durch Laserschweißen gebildet. Die Legierungszone (7) gleicht die unterschiedlichen Langenausdehnungskoeffizienten der beiden Metalle Nickellegierung von der Mittelelektrode (3) und Indium - oder Platinlegierungen von der Edelmetallspitze (5), aus, sodass während des Motorbetriebes keine Spannungsrisse in der Fügeebene entstehen und somit vorzeitiges Lebensdauerende vermieden wird.

Die Masseelektrode (4) ist aus einem Runddraht (0 1 ,5 - 2,0 mm) ausgebildet und in Richtung Zündkerzen Mittelachse zur Edelmetallspitze (5) der Mittelelektrode (3) in Form einer Seitenelektrode gebogen Die Masseelektrode (4) ist zundseitig verjungt und mit einer Edelmetallspitze (6) versehen Die Edelmetallspitze (6) in Form einer Ronde besteht aus einer hochschmelzenden, abbrandfesten Indium - oder Platmlegierung Die Edelmetallspitze (6) wird mittels einer Laserschweißung auf die Masseelektrode (4) aufgeschweißt, sodass sich zwischen der Edelmetallspitze (6) und der Masseelektrode (4) eine Legierungszone (8) ausbildet, mit dem Zweck, dass diese die unterschiedlichen Langenausdehnungskoeffizienten der Nickelbasislegierung der Masseelektrode (4) und Iridium - oder Platmlegierung der Edelmetallspitze (6) ausgleicht

Die Edelmetallspitzen (5) der Mittelelektrode (3) und die Edelmetallspitze (6) der Masseelektrode (4) bilden eine Funkenstrecke (EA). Die Masseelektrode (4) steht über der Isolatorfußspitze (10) mit dem Abstand G, wobei der Abstand G immer größer ist als der Elektrodenabstand (EA). In Figur 2 ist eine Zündkerze mit den Merkmalen der Figur 1 dargestellt.

Die erfindungsgemäße Zündkerze in Figur 2 unterscheidet sich im wesentlichen gegenüber der in Figur 1 beschriebenen Zündkerze, dass diese mit mind. eine zusätzliche Hilfselektrode (11) ausgebildet ist. Die Hilfselektrode ist so angeordnet, dass diese mit der Mittelelektrode (12) eine Gleit-Luftfunkenstrecke (GLF) bildet. Die Gleit - Luftfunkenstrecke (GLF) besteht aus einer Gleitfunkenstrecke (GF) und einer Luftfun kenstreckθ (LF).

Die Mittelelektrode (12) ist im Bereich der Isolatorbohrung (13) zylindrisch ausgebildet und verjüngt sich erst außerhalb der Isolatorbohrung (13). Diese Geometrie stellt sicher, dass sich die Funken bei entsprechenden Motorbetriebstandzustand bzw. bei verschmutzten Isolatorfußspitzen an der Gleit - Luftfunkenstrecke (GLF) ausbildet.

Für eine einwandfreie Funktion der erfindungsgemäßen Zündkerze ist der Abstand der Gleit - Luftfuπkenstrecke (GLF) größer als die Luftfunkenstrecke (EA). Die Luftfunkenstrecke (LF) der Gleit - Luftfunkenstrecke (GLF) ist kleiner als die Luftfunkenstrecke der Mitteleelektrode (12) und der Masseelektrode (4). Der Abstand G zwischen der Unterkante der Masseektrode (4) und der Isolatorfußspitze größer ist als die der Luftfunkenstrecke (EA) der Mittelelektrode (12) und der Masseelektrode (4). Figur 3 zeigt den Fertigungsablauf beim Anbringen der Edelmetallspitze (6) auf die Masseelektrode (4). Das Aufbringen der Edelmetallspitze (6) auf die Masseelektrode (4) erfolgt derart, dass auf der Stirnseite (14) der Masseeiektrode (4) die Edelmetallspitze (6) in Form einer Ronde (15) aufgebracht wird.

Die Masseelektrode (4) hat die geometrische Form eines Runddrahtes anstelle üblicher Flachdrähte. Dies erlaubt eine mechanische Bearbeitung z.B. mittels Drehen. An der Masseelektrode (4) wird eine sich verjüngende Stufe (16) angebracht, auf deren Stirnseite (14) eine Ronde (15) mittels Widerstandsschweißen aufgebracht wird. Die Stufe (16), welche die Ronde (15) aufnimmt, ist im Durchmesser größer als die Ronde (16). Anschließend wird mittels Laserschweißen zwischen der Ronde (15) und der Stufe (16) der Mittelelektrode (4) eine Legierungszone (8) erzeugt und die Masselektrode (4) ist mit einer Edelmetallspitze (6) ausgebildet. Die Masseelektrode (4) mit der Edelmetallspitze (6) kann dann auf den Körper (1) aufgeschweißt und gebogen werden. Weiter ist in Figur 1 ist ein Zündkerze mit einer edelmetallarmierten Mittelelektrode (3) und einer edelmetallarmierten Masseelektrode (4) in Form einer Seitenelektrode, wobei die Edelmetallarmierung (6) stirnseitig auf die Seitenelektrode aufgeschweißt ist, dargestellt. Zwischen Edelmetall (6) und Masseelektrode (4) wird eine Legierungszone (8) gebildet. Die Legierungszone (8) wird beispielsweise mittels Strahlenschweißen, vorzugsweise durch Laserschweißen gebildet. Die Masseelektrode (4) besteht aus einem Runddraht. Die Masseelektrode (4) ist zündseitig verjüngt und mit einer Stufe ((16) versehen.

Die Mittelelektrode (3) ist mit einer Edelmetallspitze (5) und einer Legierungszoπe (7) ausgebildet. Der Abstand G, der in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, ist größer als die Luftfunkenstrecke (EA). Eine zusätzliche Hilfselektrode (11 ) ist in einer alternativen Ausgestaltung in Figur 2 zu sehen. Der Abstand der Gleit - Luftfunkenstrecke (GLF) wie in Figur 2 dargestellt, ist größer als die Luftfunkenstrecke (EA). Die Luftfunkenstrecke (LF) der Gleit - Luftfunkenstrecke (GLF) ist kleiner ist als die Luftfunkenstrecke (EA) zwischen der Mitteleelektrode (12) und der Masseelektrode (4). Der Abstand G zwischen der Unterkante der Masseelektrode (4) und der Isolatorfußspitze ist größer als die der Luftfunkenstrecke (EA) der Mittelelektrode (12) und der Masseelektrode (4).

Figur 4 zeigt eine weitere fertigungstechnische Möglichkeit der Edelmetallarmierung an der Masseelektrode. Diese sieht vor, dass auf der Stirnfläche der Masseelektrode ein Edelmetallstück wie im nachfolgenden beschrieben aufgeschweißt wird:

a. Widerstandsschweißen Masseelektrode, vorzugsweise Runddraht, auf Körper b. Biegen der Masseelektrode c. Schneiden der Masseelektrode d. Widerstandsschweißen Edelmetallstück (5) e. Laserschweißen Edelmetallstück f. Montage Körper und Isolator vollständig

Das Edelmetallstück in Figur 5 kann in Form einer Ronde, eines zylindrischen Drahtstückes, einer Nietform oder als Kugel (mit anschließenden Flachprägen), vorzugsweise mittels Widerstandsschweißen auf die Stirnfläche aufgebracht werden. Zur Erzeugung einer dicken Legierungsschicht wird zusätzlich ein Strahlungsschweißverfahren, vorzugsweise Laserschweißverfahren, verwendet.

Figur 6 zeigt eine Zündkerze mit edelstahlarmierten Elektroden 3,4. Die Mittelelektrode 3 weist eine rohrförmige Hülse 5 auf, die z.B. reibgeschweißt wird. Eine derartige Hülse 5 kann auch auf der Seiten und/oder Hilfselektrode angeordnet sein.

Bezugszeichenliste

1 Köper

2 Isolator

3 Mittelelektrode

4 Seitenelektrode

5 Edelmetallspitze

6 Edelmetallronde

7 Legierungszone

8 Legierungszone

9 Koronaspitze

10 Isolatorfußspitze

11 Hilfselektrode

12 Mittelelektrode

13 Isolatorbohrung

14 Stirnseite Masseelektrode

15 Ronde

16 Stufe

G Abstand Isolatorfußspitze/Masseelektrode

EA Elektrodenabstand

LF Luftfunkenstrecke

GF Gleitfunkenstrecke

GLF G leit-Luftf un kenstrecke

G Abstand Seitenelektrode/Isolatorfuß




 
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