EP0845167B1

EP0845167B1 - Spark plug for internal combustion engine

Info

Publication number: EP0845167B1
Application number: EP97930294A
Authority: EP
Inventors: Roland Mueller; Richard Adamczuk; Werner Herden; Manfred Vogel; Walter Benedikt; Andreas Niegel; Hans-Dieter Herde; Rudolf Pollner; Dietrich Trachte; Bernd Mueller; Dittmar Klett
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-06-15
Filing date: 1997-05-22
Publication date: 2003-01-15
Anticipated expiration: 2017-05-22
Also published as: WO1997049153A1; EP0845167A1; JPH11510958A; CN1064483C; DE19623989A1; CN1194733A; DE19623989C2; US5952770A; DE59709144D1; BR9706533A

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einer Zündkerze für Brennkraftmaschinen wie sie bereits aus der DE-OS 44 31 143 bekannt ist. Hier wird eine Zündkerze vorgeschlagen, die einen geringen Verschleiß aufweist. Bei der bekannten Zündkerze ist in einem zylindrischen Metallrohr, welches das Gehäuse bildet ein stabförmiger Innenleiter eingesetzt, der von einem Isolator umgeben ist und einen strombegrenzenden Widerstand im Stromkreis der Zündkerze aufweist, wobei der strombegrenzende Widerstand so angeordnet ist, daß er in Richtung auf die Funkenstrecke der Zündkerze maximal bis zur Funkenstrecke vorgezogen ist. Des weiteren ist der Durchmesser des Innenleiters bei dieser Zündkerze gegenüber herkömmlichen Zündkerzen verringert, wodurch die Kapazität der Zündkerze verringert ist. Bei dieser Zündkerze gemäß DE-OS 44 31 143 ist ferner der Elektrodenkopf des Innenleiters mit einer Edelmetallschicht überzogen und ein gut wärmeleitendes Material als Elektrodenkopf vorgesehen, das gleichzeitig als Wärmepuffer dient.The invention relates to a spark plug for Internal combustion engines such as those already described in DE-OS 44 31 143 is known. Here a spark plug is proposed that shows little wear. With the known Spark plug is in a cylindrical metal tube, which is the Housing forms a rod-shaped inner conductor, which is surrounded by an insulator and a current limiting Has resistance in the circuit of the spark plug, the current limiting resistor is arranged so that it is in Direction to the spark gap of the spark plug up to Spark gap is preferred. Furthermore is the Diameter of the inner conductor in this spark plug opposite conventional spark plugs reduced, reducing capacity the spark plug is reduced. With this spark plug according to DE-OS 44 31 143 is also the electrode head of the inner conductor covered with a layer of precious metal and a good provided heat-conducting material as an electrode head, the also serves as a heat buffer.

Advantages of the invention

Die Zündkerze mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber dem Bekannten den Vorteil, daß durch die Ausbildung der Elektrode in Form eines "Nagelkopfes" mehr Verschleißvolumen zur Verfügung steht. Desweiteren wird durch die Durchmesserreduzierung des Kontaktstiftes und die Längenverkürzung sowie durch den vorgezogenen Abbrandwiderstand erreicht, daß geringere mechanische Spannungen durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten auftreten können. Durch die Verringerung des Elektrodenabbrandes werden letztendlich Keramikeinkerbungen weitgehend vermieden. Ein weiterer Vorteil besteht in der Beschichtung des Kontaktstiftes, wodurch eine hohe Korrosionsbeständigkeit gegeben ist. Letztendlich bietet die Einfach- bzw. Doppelbiegung der Masseelektrode und das Überstehen der Masseelektrode über die Stirnfläche des Isolators hinaus den Vorteil, daß durch diese Ausbildung des elektrischen Feldes Keramikdurchschläge verhindert werden können.The spark plug with the features of the main claim has the advantage over the known that by Formation of the electrode in the form of a "nail head" more Wear volume is available. Furthermore, by reducing the diameter of the contact pin and Shortening of length as well as by the preferred Burning resistance achieved that lower mechanical Tensions caused by different Coefficient of thermal expansion can occur. Through the Ultimately, electrode burnout will be reduced Ceramic notches largely avoided. Another The advantage is the coating of the contact pin, which provides a high level of corrosion resistance. Ultimately, the single or double bend offers the Ground electrode and the protrusion of the ground electrode over the end face of the insulator also has the advantage that this formation of the electric field ceramic punctures can be prevented.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Zündkerze möglich. So ist es besonders vorteilhaft, die Platinelektrode zu dotieren. Diese Dotierung verhindert eine Korrosion des Kontaktstiftes, da die Platin-Elektrode gasdicht in die Keramik eingesintert ist. Durch eine gasdichte Verbindung der Platinelektrode, der Keramik und des Kontaktstiftes mittels einem Aktivlot wird ebenfalls eine Verhinderung der Kontaktstiftkorrosion und eine Verhinderung des Zurückziehens des Kontaktstiftes erreicht. Letztendlich kann der Kontaktstift durch eine elektrisch leitende Mischung Keramik-Metall ersetzt werden, wobei ebenfalls ein Zurückziehen des Kontaktstiftes verhindert wird und durch die gleichen Wäremausdehnungskoeffizienten mechanische Spannungen vermieden werden. By the measures listed in the subclaims advantageous developments and improvements in Main claim specified spark plug possible. That's the way it is particularly advantageous to dope the platinum electrode. This doping prevents corrosion of the Contact pin because the platinum electrode is gas-tight in the Ceramic is sintered. Through a gas-tight connection the platinum electrode, the ceramic and the contact pin an active solder is also used to prevent the Contact pin corrosion and prevention of Withdrawal of the contact pin reached. Ultimately, can the contact pin through an electrically conductive mixture Ceramic metal to be replaced, also a Retraction of the contact pin is prevented and by the same coefficient of thermal expansion mechanical Tensions are avoided.

drawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine erfindungsgemäße Zündkerze in schematischer Darstellung, Figur 2 das brennraumseitige Ende der erfindungsgemäßen Zündkerze mit anders angestellten Masselelektroden.Embodiments of the invention are in the drawing shown and in the description below explained. 1 shows a spark plug according to the invention in a schematic representation, Figure 2 the combustion chamber side End of the spark plug according to the invention with a different one Masselelektroden.

Description of the embodiments

Der prinzipielle Aufbau einer Zündkerze ist aus der DE-OS 44 31 143 bereits hinreichend bekannt. Figur 1 zeigt schematisch den inneren Teil einer Zündkerze in teilweise geschnittener Darstellung. In einem metallischen, rohrförmigen Gehäuse 10 ist dabei ein Isolator 11 angeordnet, wobei die rotationssymmetrischen Achsen von dem Gehäuse 10 und Isolator 11 deckungsgleich liegen. In dem Isolator 11 eingebettet ist die Mittelelektrode 12, sowie die einzelnen im folgenden noch zu erläuternden Bauteile zur Übertragung der Spannung vom Anschlußbolzen 13 an die Mittelelektrode 12. Der Anschlußbolzen 13 ist im Inneren des Isolators 11 mit dem Abbrandwiderstand 14 verbunden. Der Abbrandwiderstand 14 ist mit dem Kontaktstift 15 verbunden, so daß über den Kontaktstift 15 die Spannung an die Mittelelektrode 12 übertragen wird. Die Mittelelektrode 12 besteht aus Platin und hat im wesentlichen die Form eines Nagels. Das bedeutet, der rückwärtige Teil der Platinmittelelektrode 12 hat einen wesentlich geringeren Durchmesser als der brennraumseitige Teil der Platinmittelelektrode, welcher aus dem Isolator 11 heraus schaut. Der Kontaktstift 15 selber ist mit einer Korrosionsschutzschicht beispielsweise mit Nickel oder mit einer Nickel-Silber-Legierung beschichtet. Außerdem ist der Kontaktstift 15 gegenüber herkömmlichen Zündkerzen in seiner Länge deutlich verkürzt und im Durchmesser verringert. Durch die Verkürzung des Kontaktstiftes 15 wird der Abbrandwiderstand verlängert und weiter in Richtung Funkenstrecke vorgezogen, was die Vorteile hat, wie sie bereits in der DE-OS 44 31 143 beschrieben sind. Am Gehäuse 10 sind die Masselektroden 16 befestigt und zur Mittelelektrode hin abgebogen. Bei der Darstellung in dieser Figur sind die Masseelektroden, wobei hier vier Masseelektroden vorgesehen sind, zweifach abgebogen. Die am Gehäuse befestigte Masseelektrode ist dabei zunächst in Richtung Mitteelektrode abgebogen und dann wieder in die axiale Richtung ein zweites Mal gebogen, so daß die Stirnfläche der Masseelektrode in axiale Richtung der Zündkerze zeigt. Die Stirnfläche der Masseelektrode 16 steht dabei ein vorgebbares Maß über die Stirnfläche des Isolators über. Das Maß des Überstandes entspricht hier etwa der Dicke einer Masseelektrode.The basic structure of a spark plug is from DE-OS 44 31 143 already well known. Figure 1 shows schematically the inner part of a spark plug in part cut representation. In a metallic, tubular housing 10 is an insulator 11 arranged, the rotationally symmetrical axes of the Housing 10 and insulator 11 are congruent. By doing Insulator 11 is embedded in the center electrode 12, as well the individual components to be explained below Transmission of the voltage from the connecting bolt 13 to the Center electrode 12. The connecting bolt 13 is inside the Insulator 11 connected to the erosion resistor 14. The Burn-up resistor 14 is connected to contact pin 15, so that the voltage to the contact pin 15 Center electrode 12 is transmitted. The center electrode 12 consists of platinum and has the shape of a Nail. That means the back part of the Platinum center electrode 12 has a much smaller one Diameter than the part of the combustion chamber Platinum center electrode, which out of the insulator 11 looks. The contact pin 15 itself is with a Corrosion protection layer, for example with nickel or with coated with a nickel-silver alloy. In addition, the Contact pin 15 compared to conventional spark plugs in his Significantly shortened length and reduced in diameter. By the shortening of the contact pin 15 is the Burning resistance extended and further towards Spark gap preferred, which has the advantages of how it have already been described in DE-OS 44 31 143. On the housing 10, the ground electrodes 16 are attached and for Center electrode bent. When presented in this Figure are the ground electrodes, here four Ground electrodes are provided, bent twice. The most Ground electrode attached to housing is initially in Turned towards the center electrode and then back into the axial direction bent a second time so that the End face of the ground electrode in the axial direction of the Spark plug shows. The end face of the ground electrode 16 is a predeterminable dimension over the end face of the insulator about. The size of the protrusion corresponds approximately to the thickness a ground electrode.

In Figur 2 ist die Zündkerze mit der im wesentlichen gleichen Ausführung wie in Figur 1 angegeben. Der einzige Unterschied zur Figur 1 besteht in der Anstellung der Masseelektroden. In Figur 2 sind die Masseelektroden nur einfach abgebogen, wodurch die Stirnfläche der Masseelektrode in radialer Richtung der Zündkerze zeigt. Aber auch hier stehen die Masseelektroden etwa um ihre Dicke über die Vorderseite des Isolators über. Damit ergibt sich eine günstige Ausbildung des elektrischen Feldes wodurch Keramikdurchschläge vermieden werden.In Figure 2, the spark plug is essentially the same same design as indicated in Figure 1. One and only The difference to Figure 1 is the employment of Ground electrodes. In Figure 2, the ground electrodes are only simply bent, creating the face of the Ground electrode shows in the radial direction of the spark plug. But here too the ground electrodes are about their thickness over the front of the insulator. This results in a favorable training of the electric field Ceramic breakdowns can be avoided.

Die Platin-Mittelelektrode kann außerdem noch beschichtet sein, wobei diese Beschichtung mittels Borieren, Alitrieren, Nitrieren oder Silizieren erfolgen kann. Durch diese Beschichtung kann die Platinelektrode gasdicht in der Keramik eingesintert werden. Die Verbindung von Platin-Mitteelektrode, Isolator und Kontaktstift durch ein Lot trägt ebenfalls zu einer gasdichten Verbindung bei, wodurch die Kontaktstiftkorrosion vermieden und ein Zurückziehen des Kontaktstiftes verhindert wird. Der Kontaktstift kann letztendlich auch durch eine elektrisch leitende Keramik-Metallschicht ersetzt werden.The platinum center electrode can also be coated be, this coating by means of boriding, alitriding, Nitriding or siliconizing can take place. Through this The platinum electrode can be gas-tight in the coating Ceramics are sintered. The connection of the platinum center electrode, Isolator and contact pin by solder also contributes to a gas-tight connection, whereby the contact pin corrosion avoided and a withdrawal of the Contact pin is prevented. The contact pin can ultimately also through an electrically conductive ceramic-metal layer be replaced.

Claims

Sparkplug having a tubular, metallic casing with an insulator which is embedded therein and in which a rod-shaped internal conductor arrangement is arranged, the internal conductor arrangement comprising a connection pin (13), a current-limiting resistor (14) which protrudes forward towards the spark gap, a coated contact pin (15) and a needle-shaped platinum centre electrode (12), the pin-shaped part of the platinum centre electrode which is embedded in the insulator having a smaller diameter than the part of the platinum centre electrode which protrudes out of the insulator, as well as having two, preferably four earth electrodes which are attached to the casing and which are bent towards the centre electrode and which project beyond the end face of the insulator, the amount by which it projects corresponding approximately to the thickness of an earth electrode.
Sparkplug according to Claim 1, characterized in that the earth electrodes are bent twice, the first bend being directed towards the insulator and the second bend being bent away from the insulator, so that the end face of the earth electrode points away from the casing.