DE69205251T2 - Zündkerze und sein Herstellungsverfahren. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf eine Zündkerze und auf ihr Herstellungsverfahren und insbesondere auf eine Zündkerze, deren Zündspannung für eine lange Zeitdauer bei niedrigen Niveau gehalten werden kann und auf ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Zündkerze.
• Bislang erforderten beispielsweise in Fahrzeugen verwendete Verbrennungsmotoren ein energiesparendes Design, um einen niedrigen Kraftstoffverbrauch zu erreichen, so daß ein Hochkompressions-Design des Verbrennungsmotors sowie ein Magerverbrennungsdesign unter Verwendung eines Mager-Luft-Kraftstoffgemisches entwickelt worden ist.
• Als Ergebnis eines derartigen Hochkompressions-Designs und eines derartigen Magerverbrennungsdesigns des Verbrennungsmotors muß die Zündspannung einer Zündkerze groß sein, um das Magergemisch zu entzünden. Zwischenzeitlich ist in Anbetracht neu entstandener Fahrzeug-Verhältnisse der Stromgebrauch angestiegen, trotz einer beschränkten Kapazität der Batterie von Fahrzeugen. Aus diesem Grunde ist Bedarf für eine Niederzündspannung der Zündkerze vorhanden.
• Um eine derartige Anforderung zu erfüllen, sind Zündkerzen vorgeschlagen worden, die eine elektrische Entladung mit einer Zündspannung erzeugen können, die viel geringer als vorher ist. Die Druckschrift EP-A-0 435 202 zeigt eine Zündkerze für die Anwendung in einem Verbrennungsmotor, mit einem Paar von Elektroden mit Oberflächen, die mit einem dazwischen befindlichen Entladespalt einander gegenüberliegen, wobei eine Oberfläche einer Elektrode einen Entladeabschnitt mit einer Nut hat. Dabei kann erreicht werden, daß eine relativ geringe Spannung für eine ausreichende Zündfähigkeit erforderlich ist. Jedoch kann aufgrund der Abnützung des Spitzenabschnitts des Entladeabschnitts während der Betriebsdauer dieser Zündkerze die erforderliche Spannung für eine ausreichend Zündfähigkeit abermals ansteigen. Somit kann diese Zündkerze längerfristig nicht mit Niederspannung für eine ausreichende Zündfähigkeit auskommen. Beispielsweise zeigt die japanische geprüfte Patentveröffentlichung Nr. 59-33949 und die ungeprüfte japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 53-64925 eine Zündkerze der Bauart, bei der eine Nut (oder ein Aussparungs-Vorsprungs-Abschnitt) bei oder in der Nähe einer Entladeoberfläche einer Mittelelektrode gebildet ist. Als Ergebnis der derartigen Bildung des Aussparungs-Vorsprungs-Abschnittes an der Entladeoberfläche der Elektrode werden Kanten an der Entladeoberfläche gebildet und bewirken diese Kanten, daß ein Zündfunke leicht überspringen kann, wodurch eine Niederzündspannung gewährleistet ist.
• Um bei der Entladeoberflächenkonstruktion der vorhergehenden Elektrode die Niederzündspannungswirkung für längere Zeit aufrechtzuerhalten, ist es notwendig, daß der Aussparungs-Vorsprungs-Abschnitt bis zuletzt verbleibt, selbst wenn der Verbrauch der Elektrode fortschreitet. Daher ist es hinsichtlich der Lebensdauer der Zündkerze (d.h. die Ausstoßmenge des Entladeabschnitts aufgrund des Elektrodenverbrauchs), der ein weiterer wichtiger Faktor im Design der Zündkerze ist, erforderlich, daß die Nut oder der Aussparungs-Vorsprungs-Abschnitt ausreichende Ausgangsdimensionen oder eine ausreichende Tiefe aufweist. Jedoch ist die Ausstoßoberfläche der vorhergehenden Konfiguration im Querschnittsbereich gering, und zwar wegen der Schaffung der Nut oder des Aussparungs-Vorsprungs-Abschnitts, und ist diese/dieser einem sehr starken Verbrauch unterworfen, so daß die Tiefe der Nut sehr groß sein muß, um den Niederzündspannungseffekt für längere Zeit aufrechtzuerhalten.
• Der mit der herkömmlichen Entladeoberfläche der vorhergehenden Konfiguration enthaltene Niederzündspannungseffekt wird nachstehend ausführlich anhand der Fig. 9 beschrieben.
• Die Fig. 9(a) bis (d) zeigen die Form des Entladeabschnitts 90 der vorhergehenden Elektrode, die mit der Zündentladezeit variiert.
• Gemäß Fig. 9(a) ist mittels einer Entladeoberfläche einer Erdungselektrode (nicht gezeigt) und einer Entladeoberfläche 9(a) die mittels einer kreuzförmigen Nut des Entladeabschnitts 90 der Mittelelektrode definiert ist, gebildet, so daß die Entladung an den Kanten 90b leichter bewirkt werden kann, welche durch die kreuzförmige Nut geschaffen worden sind, und zwar verglichen mit einer flachen Entladeoberfläche ohne Aussparung und ohne Vorsprung. Daher kann im Anfangsstadium der Entladung die Zündspannung ausreichend gering gemacht werden. Anschließend, wenn die Entladezeitdauer mit verbrauchtem Entladeabschnitt 90 länger wird, werden die Kanten 90b der Entladeoberfläche 90a des Entladeabschnitts 90 gemäß den Fig. 9(b) und 9(c) abgerundet. Daraus resultiert, daß die Zündentladespannung steigt und daß die sektorförmigen Säulenabschnitte 95, die über die kreuzförmige Nut voneinander separatiert sind, bei fortschreitendem Verbrauch des Entladeabschnitts 90 kürzer werden.
• Wenn die Entladung weiter fortschreitet, werden die Säulenabschnitte 95 des Entladeabschnitts 90 ausreichend gering, um schließlich einen Flachabschnitt 90c des Entladeabschnitts 90 zu erreichen, wie in der Fig. 9(d) gezeigt. Somit sind die Kanten 90b, an denen die Entladung problemlos stattfinden kann, beseitigt, so daß der Zündspannungsverringerungseffekt nicht mehr da ist.
• Daher kann mit der Konfiguration des herkömmlichen Entladeabschnitts 90 die Lebensdauer des Entladeabschnitts 90 lediglich durch einen Anstieg der Höhe der sektorförmigen Säulenabschnitte 95 verlängert werden, in welchem Falle der Flachabschnitt 90c des Entladeabschnitts 90 nutzlos wird, wobei außerdem das Problem aufgetreten ist, daß es sehr schwierig ist, eine kreuzförmige Vertiefung in der Entladeoberfläche zu bilden.
• Bei der herkömmlichen Zündkerze, bei der der Aussparungs-Vorsprungs-Abschnitt an der Entladeoberfläche der Elektrode gebildet worden ist, um den Niederzündspannungseffekt zu erreichen, ist es nämlich schwierig, den Niederzündspannungseffekt für eine längere Zeitdauer aufrechtzuerhalten und wird der nutzlose Flachabschnitt des Entladeabschnitts vorgesehen, wobei die Verarbeitung des Entladeabschnitts, um die Nut zu bilden, schwierig ist.
• Ferner traten auch folgende Probleme auf, bei denen der Entladeabschnitt der vorhergehenden Konfiguration mittels eines separaten Entladeelements gebildet worden ist.
• Für die feste Sicherung des Entladeelements der vorhergehenden Konfiguration an der Mittelelektrode wurde hierzu ein Flachabschnitt des Entladeelements durch Widerstandsschweißen an die Endfläche der Mittelelektrode geschweißt. Jedoch ist im Falle, daß der Aussparungs-Vorsprungs-Abschnitt an dem Entladeelement gebildet ist, der Querschnittsbereich des Entladeelements an dem Abschnitt geringer als an dem Flachabschnitt, so daß das Entladeelement durch Wärme und Druck, die während der Widerstandsschweißung aufgebracht werden, an seinem Aussparungs-Vorsprungs- Abschnitt leicht gekrümmt werden. Daher muß der Entladeabschnitt herkömmlicherweise, nachdem das Entladeelement durch Widerstandsschweißen an der Mittelelektrode verbunden ist, mittels eines bogenartigen Schneiders oder dergleichen geschnitten oder bearbeitet werden, um die Nut oder den Aussparungs-Vorsprungs-Abschnitt zu bilden.
• Jedoch muß bei einem derartigen Herstellungsverfahren eine beträchtliche Materialmenge aus dem Entladeelement geschnitten oder entfernt werden, um die Nut oder den Aussparungs-Vorsprungs-Abschnitt zu bilden. Somit ist viel Zeit und Arbeit erforderlich, wodurch dieses Verfahren nicht ökonomisch ist und die Produktionseffizienz gering ist.
• Hinsichtlich der vorhergehenden Probleme ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zündkerze zu schaffen, bei der eine Niederzündspannungswirkung für lange Zeit aufrechterhalten werden kann.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Zündkerze zu schaffen, ohne das Material des Entladeabschnitts zu verschwenden.
• Diese Aufgabe wird mittels einer Zündkerze gemäß Anspruch 1 und mittels eines Verfahrens zur Herstellung einer derartigen Zündkerze gemäß Anspruch 10 erreicht.
• Bei der Zündkerze gemäß der Erfindung werden die gegenüberliegenden Elektroden im Anfangsstadium der Zündentladung kaum verbraucht, so daß die Entladung bei ausreichend niedriger Zündspannung aufrechterhalten werden kann.
• Wenn anschließend die Entladung der Zündkerze fortschreitet, wird der Entladeabschnitt der Elektrode verbraucht, um den Zündspalt zu steigern, der die Entladespannung steigern würde; wenn jedoch eine vorbestimmte Menge des Entladeabschnitts verbraucht ist, sind Kanten in dem Entladeabschnitt freigesetzt, wobei diese Kanten bewirken, daß die Zündentladung leicht erzeugt wird, wodurch die Verringerung der Entladespannung gefördert wird. Daher ist bei dieser Zündkerze der Anstieg der Entladespannung aufgrund der Erweiterung des Zündspaltes, der aus den Verbrauch des Entladeabschnitts herrührt, verhinderbar.
• Ferner kann der Niederzündspannungseffekt aufrechterhalten werden, bis der Entladeabschnitt vollständig verbraucht ist, so daß der Niederspannungseffekt somit für längere Zeit aufrechterhalten werden kann.
• Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung ist die Nut in einer Oberfläche des Entladeabschnitts gebildet, wobei anschließend die eine Oberfläche des Entladeabschnitts mit dieser Nut an die andere Elektrode verbunden wird. Somit braucht nicht die gesamte Oberfläche der Edelmetallspitze an die Elektrode geschweißt werden, wie es im Stand der Technik der Fall ist, sondern braucht lediglich der vorragende Abschnitt an einer Oberfläche an die Entladeoberfläche der Elektrode geschweißt werden. Daher kann die Edelmetallspitze mittels Widerstandsschweißens bei geringerer Temperatur und geringerem Druck als bislang erforderlich mit der Elektrode verbunden werden. Daher krümmt sich die Edelmetallspitze an ihrem Aussparungs-Vorsprungs- Abschnitt nicht leicht, wobei eine Zündkerze erhalten werden kann, die eine geschweißte Edelmetallspitze guter Qualität hat.
• Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung kann eine Zündkerze erreicht werden, die die Entladung bei Niederspannung für längere Zeitdauer bewirken kann.
• Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung wird der Entladeabschnitt, beispielsweise durch Schneiden, nicht vergeudet, wodurch die Zündkerze ökonomisch herstellbar ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Es zeigen:
• Fig. 1 eine Ansicht einer Gesamtkonstruktion einer Zündkerze gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
• Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht einer Edelmetallspitze der Zünderkerze aus Fig. 1 und deren Umgebungen;
• Fig. 3(a) bis 3(d) schematische Ansichten des Abnutzungsgrads der Edelmetallspitze, die mit der Entladezeit fortschreitet;
• Fig. 4 einen Graphen mit einem charakteristischen Vergleich zwischen der Zündkerze des ersten Ausführungsbeispiels und einer herkömmlichen Zündkerze;
• Fig. 5 eine Ansicht wie in Fig. 2, die jedoch ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
• Fig. 6(a) und 6(b) Ansichten des Zustands eines Bruchs der Edelmetallspitze;
• Fig. 7 einen Graphen eines prozentualen Fehlers der Edelmetallspitzen der ersten und zweiten Ausführungsbeispiele;
• Fig. 8(a) bis 8(f) Ansichten abgewandelter Edelmetallspitzen der Erfindung und deren Umgebungen; und
• Fig. 9(a) bis (d) Ansichten des Abnutzungsgrads einer herkömmlichen Edelmetallspitze mit der Entladezeit.
• Fig. 1 ist eine Ansicht einer Gesamtkonstruktion einer Zündkerze 1 die in einem Verbrennungsmotor für beispielsweise ein Fahrzeug verwendet wird.
• Die Zündkerze 1 eines in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels ist an einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) angebracht, und zwar über einen Schraubenabschnitt 21, der an einem Außenumfang eines Unterabschnitts eines metallischen Gehäuses 2 angebracht ist, wobei das Innere des Zylinderkopfs mittels einer an den Schraubenabschnitt 21 angebrachten Dichtung 3 in luftdichtem Zustand gehalten wird.
• Eine untere Hälfte des rohrartigen Isoliermittels 4 erstreckt sich durch das Gehäuse 2, wobei eine Stufe 41 am rohrartigen Isoliermittel 4 und eine Stufe 22 am Gehäuse 2 durch ein Abdichtelement 5 gegeneinander gehalten werden. Das Isoliermittel 4 ist mittels thermischer Kompression eines oberen Endabschnitts 23 des Gehäuses 2 an dem Gehäuse 2 fixiert.
• Eine Stufe 42 ist an der Innenfläche des unteren Endabschnitts des Isoliermittels 4 ausgebildet, wobei ein an einem Ende einer stangenartigen Mittelelektrode 6 gebildeter Flansch 61 gegen diese Stufe 42 gehalten wird, so daß die Mittelelektrode 6 geerdet ist. Die Mittelelektrode 6 ist an das Isoliermittel 4 fixiert, und zwar mittels der Stufe 42 und eines Glasabdichtmaterials 7, welches an dem Flansch 61 und der Innenfläche des Isoliermittels 4 geschmolzen ist. Das andere Ende der Mittelelektrode 6 steht von dem unteren Ende des Isoliermittels 4 vor. Um die thermische Leitfähigkeit der Mittelelektrode 6 zu steigern, hat die Mittelelektrode 6 einen Kern aus Kupfer und einen metallischen Überzug aus einer Nickellegierung.
• Ein Mittelstößel 8 ist in dem Isoliermittel 4 vorgesehen und mittels des Glasabdichtmaterials 7 fixiert, wobei der Mittelstößel 8 in elektrischem Kontakt mit dem Glasabdichtmaterial 7 ist. Der Mittelstößel 8 ist in elektrischem Kontakt mit einem Anschluß 81, der von dem Oberende des Isoliermittels 4 vorsteht.
• Ein Ende einer Erdungselektrode 9 ist an einer Endfläche 2a des Gehäuses 2 geschweißt, wobei die Erdungselektrode 9 generell L-förmig gebogen ist, so daß der andere Endabschnitt dieser Elektrode 9 in gegenüberliegender Beziehung zum anderen Ende der Mittelelektrode 6 angeordnet ist. Ein Zündspalt G ist zwischen dem anderen Ende der Erdungselektrode 9 und einer Spitze 10 des Edelmetalls gebildet, das an der anderen Endfläche 6a der Mittelelektrode 6 gebildet ist.
• Die Fig. 2 zeigt die Edelmetallspitze 10 und ihre Umgebungen in vergrößertem Maßstab.
• Die Edelmetallspitze 10 hat eine zylindrische Form, wobei eine kreuzartige Nut 11 (welche einen Aussparungs-Vorsprungsabschnitt definiert) in der Endfläche der Spitze 10 gebildet ist, die mit der Mittelelektrode 6 verbunden ist, wobei die Edelmetallspitze 10 einen Flachabschnitt 12 an dem anderen Ende aufweist, das der Nut 11 abgewandt ist. Die Endfläche der Edelmetallspitze 10 mit der Nut 11 (d.h. die sektorförmigen Säulenabschnitte 13a bis 13d, die die Nut 11 definieren) ist durch Widerstandsschweißen an einer distalen Endfläche eines kegelstumpfartigen Abschnitts 6b mit verringertem Durchmesser fest gesichert ist, der an der anderen Endfläche 6a der Mittelelektrode 6 gebildet ist. Der dünne Flachabschnitt 12 der von der Nut 11 abgewandten Edelmetallspitze 10 liegt einer Entladeoberfläche 9a der Erdungselektrode 9 gegenüber, wobei der Flachabschnitt 12 der Edelmetallspitze 10 und die Entladeoberfläche 9a der Erdungselektrode 9 den Zündspalt G definieren, wobei die Säulenabschnitte 13a bis 13d an der distalen Endfläche des Abchnitts 6b mit verringertem Durchmesser der Mittelelektrode 6 fest gesichert sind. Im ersten Ausführungsbeispiel besteht die Edelmetallspitze 10 aus einer Legierung, die aus 80 Gew.-% Platin (Pt) und 20 Gew.-% Iridium besteht. Der Durchmesser der Spitze 10 beträgt 1,4 mm, wobei die Nut 11 eine Breite von 0,3 mm und eine Tiefe von 0,5 mm hat und die Dicke des Flachabschnitts 12 0,5 mm beträgt.
• Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Aussparungs- Vorsprungs-Abschnitt der Edelmetallspitze 10 mit einer kreuzartigen Nut 11 versehen, wobei mit dieser Kreuzform die Säulenabschnitte 13a bis 13d ausgebildet sind, so daß Kanten, an denen eine Zündentladung leicht bewirkbar ist, erhalten werden und viele Entladeabschnitte erhalten werden können, so daß ein Niederzündspannungseffekt erhalten werden kann. Somit ist die kreuzartige Nut 11 durch zwei gerade Nutabschnitte definiert, die einander schneiden. Jedoch kann die Nut neben der Kreuzform noch eine andere Form aufweisen, wie etwa die Form eines Sterns, der durch drei gerade Nutabschnitte definiert ist, die einander schneiden, in welchem Falle der Niederzündspannungseffekt auch erreicht werden kann.
• Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung der Zündkerze des ersten Ausführungsbeispiels und insbesondere ein Verfahren zur Bildung der Edelmetallspitze 10 der Mittelelektrode beschrieben.
• In einem ersten Schritt des Verfahrens zur Herstellung der Zündkerze des ersten Ausführungsbeispiels für einen Verbrennungsmotor sind das Isoliermittel 4, die Mittelelektrode 6 und die Erdungselektrode 9 über das Gehäuse 2 auf bekannte Weise zusammen verbunden, um eine Zündkerze einer herkömmlichen Konstruktion zu schaffen.
• Anschließend wird in einem zweiten Schritt, bevor die Edelmetallspitze 10 an der Mittelelektrode 6 geschweißt ist, ein zylindrisches Edelmetallspitzenmaterial 10a in die erwünschte Form geschmiedet, die eine kreuzförmige Nut 11 aufweist, wodurch die Edelmetallspitze 10 geschaffen ist.
• Bei einem dritten oder abschließenden Schritt wird die Edelmetallspitze 10 der erwünschten Form auf eine Entladeoberfläche 6a der Mittelelektrode 6 geschweißt, so daß die Zündkerze des ersten Ausführungsbeispiels erzeugt ist.
• Der Zündentladezustand der Zündkerze des ersten Ausführungsbeispiels, der sich im Laufe der Zeit ändert, wird nachstehend beschrieben.
• Die Fig. 3(a) bis (d) zeigen den Abnützungsprozeß der Edelmetallspitze (welche an die Entladeoberfläche 6a der Mittelelektrode 6 im ersten Ausführungsbeispiel gebunden ist) durch Entladung.
• Bei der Zündkerze des ersten Ausführungsbeispiels wird im Anfangsstadium der Entladung der Entladespalt G durch die Entladeoberfläche 9a der Erdungselektrode 9 und dem Flachabschnitt 12 der Edelmetallspitze 10 gebildet, wie in Fig. 3(a) gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Entladespalt somit durch die beiden gegenüberliegenden Oberflächen definiert, wodurch dies den Niederzündspannungseffekt bewirken kann; jedoch wird im Anfangszustand der Entladung die Edelmetallspitze 10 kaum verbraucht, so daß der Entladespalt G ausreichen eng ist, um die Zündspannung bei niedrigem Wert zu halten.
• Wenn die Entladezeit groß wird, beginnt der Flachabschnitt 12 der Edelmetallspitze 10 verbraucht zu werden, wobei der Außenumfang des Flachabschnitts 12 verbraucht wird, so daß die kreuzförmige Nut 11, die in der Oberfläche der Edelmetallspitze 10 gebildet worden ist, die mit der Mittelelektrode 6 verbunden ist, beginnt, von dem Außenumfangsabschnitt der Edelmetallspitze 10 ausgesetzt zu werden, wie in der Fig. 3(b) gezeigt. Der Entladespalt G wird aufgrund des Verbrauchs der Edelmetallspitze 10 größer, was eine höhere Entladespannung hervorruft. Als Ergebnis der Aussetzung der Nut 11 werden jedoch die Kanten der Nut 11 bei dem Außenumfangsabschnitt der Edelmetallspitze 10 freigesetzt, wodurch Niederentladespannungsabschnitte vorgesehen werden, so daß die Entladung als Ganzes bei einer ausreichend niedrigen Zündspannung bewirkbar ist.
• Wenn die Entladung weiter fortschreitet, wird die Edelmetallspitze 10 der Zündkerze 1 weiter verbraucht und sind alle sektorförmigen Säulenabschnitte 13a bis 13d, die auf der Oberfläche 6a der Mittelelektrode 6 gebildet sind, ausgesetzt, so daß der Zündspalt G durch die Entladeoberfläche 9a der Erdungseleketrode 9 und der Säulenabschnitte 13a bis 13d gebildet ist, wie in der Fig. 3(c) gezeigt. Somit hat eine der Entladeoberflächen für den Entladespalt G eine Kreuzform, die mittels der Säulenabschnitte 13a bis 13d definiert ist, so daß die Anzahl der Kanten, die für die Zündentladung erforderlich ist, angestiegen ist, so daß die Zündentladung leicht bewirkbar ist. Selbst wenn der Entladespalt G als Ergebnis des Verbrauchs der Edelmetallspitze 10 groß wird, kann die Entladung bei Niederentladespannung ausreichend gut bewirkt werden.
• Bis die Edelmetallspitze 10 der Zündkerze 1 des ersten Ausführungsbeispiels vollständig verbraucht oder beseitigt ist, hat die Entladeoberfläche den Querschnitt, der gemäß Fig. 3(d) mittels der Säulenabschnitte 13a bis 13d definiert ist, so daß die Niederspannungszündentladung aufrechterhalten werden kann, bis das Edelmetall vollständig verbraucht ist. Überdies wird dieser Abschnitt des Abschnitts 6b mit verringertem Durchmesser, der den Boden 14 der Nut 11 definiert, oxidiert und ausgespart, so daß sich die eigentliche Länge der Säulenabschnitte 13a bis 13d verlängert, so daß die Nut 11 tiefer wird, wodurch der Niederzündspannungseffekt weiter aufrechterhalten wird.
• Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen der Laufstrecke eines Fahrzeugs und der Zündspannung jeder der Zündkerze des ersten Ausführungsbeispiels und einer herkömmlichen Zündkerze, wobei diese herkömmliche Zündkerze eine Nut oder einen Aussparungs- Vorsprungsabschnitt bei oder neben der Ausstoßoberfläche einer Mittelwalze aufweist.
• In Fig. 4 zeigt eine Linie A die Zündkerze des ersten Ausführungsbeispiels und eine Linie B eine herkömmliche Zündkerze aus Fig. 9.
• Hierbei ist die Zündspannung die maximale Zündspannung, die unter einer Bewertungsbedingung einer Vollast x 1000 UpM in einem Vier-Hub, Vier-Zylinder-Motor (1600 cc) gemessen ist.
• Die Edelmetallspitzen der beiden Zündkerzen, die bei dem Versuch verwendet worden sind, hatten die gleiche Größe wie im ersten Ausführungsbeispiel, wobei sich diese Zündkerzen voneinander lediglich in der Art und Weise der Verbindung der Edelmetallspitze zur Mittelelektrode unterschieden.
• Wie aus Fig. 4 verständlich ist, ist im Anfangsstadium der Anwendung gemäß Fig. 3(a) und 9(a) die Zündspannung der Edelmetallspitze des ersten Ausführungsbeispiels, obwohl die Zündspannung der herkömmlichen Edelmetallspitze geringer als die Zündspannung der Edelmetallspitze des ersten Ausführungsbeispiels ist, die Zündspannung der Edelmetallspitze des ersten Ausführungsbeispiels auch ausreichend gering gehalten, d.h. innerhalb eines zulässigen Bereichs gehalten.
• Während die Laufstrecke bis auf 100000 km (Fig. 3(b) bis 3(c) und Fig. 9(b) bis 9(c)) steigt, werden die sektorartigen Säulenabschnitte (,die den Aussparungs- Vorsprungsabschnitt der Entladeoberfläche definieren,) der herkömmlichen Edelmetallspitze verwendet, um nach Vorbeschreibung kürzer zu werden, so daß der Zündspannungsverringerungseffekt langsam verschwindet. Andererseits beginnt bei der Edelmetallspitze des erste Ausführungsbeispiels die Nut 11 nach Vorbeschreibung freigesetzt zu werden, so daß der Zündspannungsverringerungseffekt beginnt, zu verschwinden.
• Wenn die Laufstrecke weiter ansteigt, haben die Edelmetallspitzen ihre jeweiligen in den Fig. 3(d) und 9(d) gezeigten Formen. Die Entladeoberfläche der herkömmlichen Edelmetallspitze wird gemäß Fig. 9(d) flach, so daß die Zündspannung gemäß Fig. 4 schlagartige erhöht wird. Da andererseits bei der Edelmetallspitze des ersten Ausführungsbeispiels die Nut 11 mittels der Säulenabschnitte 13a bis 13d der Edelmetallspitze 10 gebildet ist, wird der geringe Zündspannungseffekt aufrechterhalten, wobei daraus resultierend, selbst wenn die Laufstrecke 160000 km erreicht, der Niederzündspannungseffekt ausreichend aufrechterhalten werden kann. Dies zeigt an, daß der Zündspannungsverringerungseffekt erreicht wird.
• Fig. 5 zeigt eine Edelmetallspitze 100 eines zweiten Ausführungsbeispiels und ihre Umgebungen in vergrößertem Zustand.
• Die Edelmetallspitze 100 hat eine Endfläche 110, die in gegenüberliegender Beziehung zu einer Erdungselektrode 9 angeordnet ist, und die andere Endfläche 115, die von der Fläche 110 abgewandt ist und eine darin gebildete Nut 120 hat.
• Die Nut 11 im ersten Ausführungsbeispiel hat lediglich Kreuzform, wohingegen die Nut 120 im zweiten Ausführungsbeispiel, die in der anderen Endfläche 115 der Edelmetallspitze 100 gebildet ist, eine generelle Y-Form aufweist, die mittels drei sich radial erstreckender Nutabschnitte definiert ist (mit anderen Worten hat die Nut 120 keinen geraden Nutabschnitt, der sich über die Edelmetallspitze 100 erstreckt).
• Mit dieser Y-förmigen Nutkonfiguration werden Säulenabschnitte 120a, 120b und 120c gebildet. Die andere Endfläche 115 mit der darin gebildeten Nut 120 ist mittels Widerstandsschweißens an dem Abschnitt 6b mit verringertem Durchmesser verbunden, der an einer Endfläche 6a einer Mittelelektrode 6 gebildet ist. Ein Zündspalt G ist mittels der einen Endfläche 110 der Edelmetallspitze 100 und der Entladeoberfläche 9a der Erdungselektrode 9 gebildet.
• Die Edelmetallspitze 100 der Mittelelektrode im zweiten Ausführungsbeispiel wird durch das gleiche Verfahren, wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, gebildet.
• Nach Vorbeschreibung hat die Edelmetallspitze 100 des zweiten Ausführungsbeispiels eine generell Y-förmige Nut 120 ohne sich über die Edelmetallspitze 100 erstreckenden geraden Nutabschnitt, wobei mit dieser Nutkonfiguration die Festigkeit der Edelmetallspitze 100 erhöht ist.
• Im Falle, daß die Nut in der Edelmetallspitze gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine Kreuzform aufweist oder eine gerade Form aufweist, die mittels eines Einzelnutabschnitts definiert ist, der sich über die Edelmetallspitze erstreckt, kann die Edelmetallspitze mittels einer äußeren Kraft deformiert werden, sofern das Entladeelement in einer Fabrik übermittelt wird, und zwar gewöhnlicherweise mittels einer Schwingungs- Teilzufuhrvorrichtung.
• Die Fig. 6(a) und 6(b) zeigen Beispiele der Verformung der Edelmetallspitze 10 des ersten Ausführungsbeispiels. Wenn diese Verformung groß ist, kann sich selbst ein Riß in der Edelmetallspitze 10 entwickeln, wie in den Fig. 6(a) und 6(b) gezeigt, so daß die Edelmetallspitze 10 bricht.
• Da andererseits die Nut 120 in der Edelmetallspitze 10 des zweiten Ausführungsbeispiels generell Y-förmig ist, und zwar ohne einen sich über die Edelmetallspitze erstreckenden geraden Nutabschnitt, kann die Edelmetallspitze 100 nicht brechen.
• Fig. 7 zeigt die Ergebnisse der Übermittlungsversuche für Edelmetallspitzen der ersten und zweiten Ausführungsbeispiele.
• Bei diesem Übermittlungsschritt wurde jede Edelmetallspitze, die an die Mittelelektrode zu schweißen ist, zuerst mittels einer Schwingungs-Teil- Zufuhrvorrichtung zu einer vorbestimmten Position transferiert, während die Vorder- und Rückseite der Spitze überprüft wurde, wobei anschließend die Edelmetallspitze mittels einer Pinsette oder dergleichen gehalten wurde und an der distalen Endfläche der Mittelelektrode positioniert wurde.
• Hinsichtlich jeder Edelmetallspitze C des ersten Ausführungsbeispiels, die für den Übermittlungsversuch verwendet wurde, betrug ihr Durchmesser 1,4 mm, die Nutbreite 0,3 mm, die Nuttiefe 0,5 mm und die Dicke des Flachabschnitts 0,15 mm. Hinsichtlich jeder Edelmetallspitze D des zweiten Ausführungsbeispiels, die für den Übermittlungstest verwendet wurde, betrug ihr Durchmesser 1,4 mm, wobei die Nutbreite 0,3 mm, die Nuttiefe 0,5 mm und die Dicke des Flachabschnitts 0,15 mm betrug. Tausend Edelmetallspitzen C und tausend Edelmetallspitzen D wurden dem Transferschritt zugeführt. Die Ergebnisse davon sind in Fig. 7 gezeigt.
• In Fig. 7 zeigt die Ordinate einen prozentualen Fehleranteil, der das Verhältnis der Fehlerstücke (wurden einer Deformation oder einem Reißen gemäß den Fig. 6(a) und 6(b) unterworfen) pro überprüfter Spitzen.
• Wie aus Fig. 7 deutlich wird, wurden etwa 6% der getesteten Edelmetallspitzen C des ersten Ausführungsbeispiels fehlerhaft, und zwar wegen ihrer Nutkonfiguration, wohingegen keine der getesteten Edelmetallspitzen D des zweiten Ausführungsbeispiels fehlerhaft wurde, da diese eine ausreichende Festigkeit hatten, um Schwingungen entgegenzutreten, da ihre Nut keinen geraden Nutabschnitt aufwies, der sich über die Edelmetallspitze erstreckt.
• Bei der vorliegenden Erfindung ist es am besten, daß die Nut gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kreuzförmig ausgebildet ist, und daß sie von einer derartigen Konfiguration ist, daß sie keinen geraden Nutabschnitt hat, der sich über die gesamte Edelmetallspitze erstreckt, wie im zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Jedoch ist die Nut nicht auf eine derartige Konfiguration beschränkt, sondern kann gemäß den Fig. 8(a) bis 8(f) eine Vielzahl weiterer Konfigurationen enthalten.
• Die Fig. 8(a) zeigt eine Edelmetallspitze 20, in welcher eine gerade Nut 24 gebildet ist.
• Obwohl bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen die kreuzförmige Nut in der zylindrischen Edelmetallspitze eines kreisförmigen Querschnitts gebildet ist, kann gemäß Fig. 8(b) eine Edelmetallspitze 30 mit ovalem Querschnitt gebildet werden, in welchem Falle sich eine Nut 31 von einer geraden Oberfläche 30a zu einer weiteren geraden Oberfläche 30b erstreckt.
• Fig. 8(c) zeigt eine Edelmetallspitze 40, die durch Drehen der Edelmetallspitze 30 aus Fig. 8(b) um 90º erhalten wird. Mit dieser Anordnung kann der Funkenentladeeffekt ebenso erreicht werden.
• Fig. 8(d) zeigt eine Edelmetallspitze 50, in welcher eine Aussparungs-Vorsprungs-Konfiguration kreisförmig ist.
• Fig. 8(e) zeigt eine Edelmetallspitze 70, in welcher nicht nur eine Nut in der Oberfläche der Spitze gebildet ist, die mit einem Abschnitt 6b einer Mittelelektrode 6 verbunden ist, sondern auch als kreuzförmige Nut in einer Entladeoberfläche 70a gebildet ist.
• Obwohl bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Abschnitt 6b mit verringertem Durchmesser der Mittelelektrode 6 eine kegelstumpfartige Form hat, hat ein Abschnitt 66 mit verringertem Durchmesser der Edelmetallspitzg 80 aus Fig. 8(f) eine zylindrische Form.
• Bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen besteht die Edelmetallspitze aus einer Platinlegierung mit hervoragendem Wärmeverschleißwiderstand und sollte diese am besten Platin als Hauptkomponente aufweisen, sowie Zusätze, wie etwa Iridium, Rhodium, Wolfram und Nickel und zudem eine geringe Menge eines seltenen Erdungselements als Zusatz.
• Obwohl bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen die Edelmetallspitze als Entladeelement verwendet wird, ist das Material des Entladeelements nicht auf die Edelmetallspitze begrenzt, wobei beispielsweise die Spitze mit der gleichen Konfiguration wie die Edelmetallspitze aus einer Nickellegierung angefertigt werden kann, die der Spitze ähnlich ist, die das Elektrodensubstrat aufbaut.
• Das Entladeelement kann mit der Mittelelektrode oder der Erdungselektrode einstückig sein.

Claims (11)

1. Zündkerze, mit einem Paar von Elektroden mit einander gegenüberliegenden Oberflächen mit einem dazwischen befindlichen Entladespalt, wobei eine oberfläche einer Elektrode einen Entladeabschnitt mit einer Nut (11; 120; 21; 31) hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladeabschnitt mit einem Flachabschnitt (12; 110) abgedeckt ist, der der Entladeoberfläche der anderen Elektrode (9) zugewandt ist, so daß an dem Entladeabschnitt Kanten freigesetzt werden, sofern der Flachabschnitt (12; 110) durch eine Entladung in dem Entladespalt verbraucht ist.

2. Zündkerze nach Anspruch 1, wobei der Entladeabschnitt eine Edelmetallspitze (10; 20; 30; 40; 50; 70; 80; 100) aufweist.

3. Zündkerze nach Anspruch 1, wobei der Entladeabschnitt mit der einen Elektrode einstückig ausgebildet ist.

4. Zündkerze nach Anspruch 1, wobei der Entladeabschnitt und der Flachabschnitt (12; 110) miteinander einstückig gebildet sind.

5. Zündkerze nach Anspruch 1, wobei die Nut (11) kreuzförmig ist.

6. Zündkerze nach Anspruch 1, wobei der Entladeabschnitt mit der einen Elektrode verbunden ist.

7. Zündkerze nach Anspruch 1, wobei sich die Nut (120) durch den Entladeabschnitt erstreckt, ohne geradlinig durchzugehen.

8. Zündkerze nach Anspruch 7, wobei die Nut (120) zumindest eine Abzweigung aufweist.

9. Zündkerze nach Anspruch 1, wobei der Flachabschnitt (12; 110) eine Nut in der Oberfläche aufweist, die der anderen Elektrode (9) zugewandt ist.

10. Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze nach Anspruch 1, mit den folgenden Schritten:

- Vorsehen einer Zündkerze, die ein Paar von Elektroden (6, 9) mit einander gegenüberliegenden Oberflächen mit einem dazwischen befindlichen Entladespalt (G) aufweist,

- Bildung eines Entladeelements einer vorbestimmten Dicke mit einer Nut (11; 120; 21; 31) an dessen einer Oberfläche und mit einem Flachabschnitt (12; 110) an dessen anderer Oberfläche,

- Verbinden der Oberfläche mit der Nut (11) des Entladeelements mit einer Oberfläche einer Elektrode.

11. Verfahren zur Herstellung einer Zündkerze nach Anspruch 10, wobei die Nut (11; 120; 21; 31) des Entladeelements durch Schmieden gebildet ist.