DE10004424C2 - Zündkerze - Google Patents
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- H01T13/00—Sparking plugs
- H01T13/40—Sparking plugs structurally combined with other devices
- H01T13/41—Sparking plugs structurally combined with other devices with interference suppressing or shielding means
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze,
insbesondere für ein Hochspannungszündsystem.
Derartige vorbekannte Zündkerzen sind mit definierten
Innenwiderständen ausgebildet, wobei die Widerstände entwe
der glaseingeschmolzene Widerstände oder Drahtwiderstände
sind, wobei bei letzteren die Mittelelektrode mit einer
keramischen Pulverdichtmasse abgedichtet wird, und der
Drahtwiderstand mit dem an der Mittelelektrode verlängertem
Kontaktstift kontaktiert.
Pulververfahren und zusätzlicher Kontaktstift machen
die Herstellung solcher Zündkerzen aufwendig, wobei die
üblichen Fertigungsverfahren zu Zündkerzen führen, die nicht
immer die nötige Dichtheit gegenüber dem Verbrennungsraum
aufweisen.
Darüber hinaus sind durch geringe Kontaktflächen der
üblichen Kontaktstifte Kontaktprobleme des Motorbetriebs
nicht zuverlässig auszuschließen; auch ist eine definierte
Einbringung des Widerstands in die Längsbohrung in der Kerze
nicht möglich, da der innere Aufbau im vorbestimmten Bereich
durch Form und Größe des Kontaktstifts bestimmt wird.
Zur Verbindung der Metallteile wie des Kontaktstiftes
mit der Keramik des keramischen Isolators der Zündkerze
werden beispielsweise durckabdichtende Dichtmassen zwischen
Mittelelektrode und Zündstift in der mittigen Bohrung des
keramischen Isolators eingebracht; bekannt ist die Ein
schmelzung der Metallteile Mittelelektrode/Zündstift mittels
eines elektrisch leitenden Glases oder das Einbringen der
Metallteile mittels eines keramischen Pulvers.
Aus DE 198 33 316 A1 ist eine Zündkerze mit einem Zündker
zenkörper, einem mittig in diesem angeordneten keramischen
Isolator, einer Mittelelektrode und einer Masseelektrode
sowie einem innenliegenden Widerstandselement bekannt, wobei
das Widerstandselement ein elektrisch leitender Draht ist,
der auf einen temperaturbeständigen Widerstandsträger gewic
kelt ist, wobei die Mittelelektrode und zündseitiger An
schlußbereich des Widerstandselements mittels Glaseinschmel
zung im keramischen Isolator eingebracht sind.
Bei der Verwendung eines keramischen Pulvers
ist nachteilig, daß die Mittelelektrode im
Kopfbereich mit dem Pulver verpreßt werden muß, damit im
Dichtbereich der Isolatorbohrung die Mittelelektrode gegen
Druckspitzen des Verbrennungsdrucks abdichtend fixiert ist.
Zur Kontaktierung des Widerstandes muß die Mittelelektrode
mit einem Kontaktstift ausgebildet sein, der im Durchmesser
kleiner als der Mittelelektrodenkopf ist, so daß das Dicht
pulver um den Kontaktstift herum eingeführt werden kann. Auf
den Kontaktstift wird der Widerstand (bekannt sind Massewi
derstände oder Drahtwiderstände) aufgesetzt und mittels
einer Kontaktfeder, die mit Hilfe eines Anschlußstücks, das
in die Keramik eingeschraubt wird, unter der Vorspannkraft
der Feder zusammengehalten werden. Nachteilig hieran ist
unsichere Abdichtung im Mittelelektrodenbereich sowie eine
kleine Kontaktfläche zwischen Kontaktstift und Widerstand.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zündkerze mit einem
Widerstand zur Verfügung zu stellen, der außer dem ohmschen
Widerstand eine mit dem (Motor)System abzustimmende Indukti
vität besitzt, damit der bei der Funkenentladung entstehende
Störpegel gedämpft wird. Insbesondere soll eine solche Zünd
kerze für den Einsatz von Steckerspulen kleiner Bauart, die
keinen Platz für Entstörwiderstände bietet, geeignet sein.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die
Zündkerze gemäß Anspruch
1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erge
ben sich aus den nachfolgenden Ansprüchen 2 bis 10.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin,
in einer Zündkerze der gattungsgemäßen Art einen Drahtwider
stand zu verwenden, bei dem unter Vermeidung des Einsatzes
eines keramischen Pulvers die Vorteile des Glaseinschmelzens
von Metall/Keramikkörperverbindung genutzt werden. Hierbei
dient als Druckstück ein metallischer Zündstift, dessen
Kontaktfläche praktisch der Querschnittsfläche der Bohrung
im Keramikisolator entspricht, und der die Glasschmelze zwi
schen Mittelelektrodenkopf und Zündstift nach dem Ofengang
verpreßt.
Beim Einschmelzen mittels eines Glases können definier
te Widerstandswerte ausgeführt werden, die in Größenordnun
gen von < 1 Ohm bis 10 kOhm liegen. Hierbei liegt ein Vor
teil in der räumlichen Nähe zur Funkenstrecke der Zündkerze,
so daß die Dämpfung des Störpegels möglichst nahe am Ent
stehen des Störpegels an der Funkenstrecke stattfindet.
Nachteilig hierbei jedoch ist der Umstand, daß der glasein
geschmolzene Widerstand nur als ohmscher Widerstand wirkt.
Die Einbringung des Drahtwiderstandes
kann hierbei bevorzugt auf zweierlei Arten erfolgen; zum einen wird die
Mittelelektrode mit einem Zündstift in der Glasschmelze
eingebettet und der Drahtwiderstand auf die Kontaktfläche
des Zündstifts mittels einer Kontaktfeder kontaktiert. Hier
bei wird die Vorspannkraft der Kontaktfeder durch ein An
schlußstück, welches in den Isolator eingeschraubt wird,
erzeugt. Andererseits können Mittelelektrode und ein Zünd
stift, in dem der drahtgewickelte Widerstand integriert ist,
in die Glasschmelze eingeschmolzen werden.
Die Erfindung wird anhand der Fig. 1 und 2 näher
erläutert. Hierbei ist
Fig. 1 ein schematischer Längsschnitt durch eine be
vorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündkerze und
Fig. 2 ein Längsschnitt durch eine andere Ausführungs
form der erfindungsgemäßen Zündkerze.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Zündkerze wird im Längsschnitt in Fig. 1 wiedergegeben;
diese Zündkerze besteht aus einem metallischen Körper 1,
einem mittig angeordneten keramischen Isolator 2, einer
Mittelelektrode 3 und einer Masseelektrode 12, die im vor
liegenden Fall als Dachelektrode ausgebildet, wobei in dem
Keramikisolator 2 zentrisch die Mittelelektrode 3 mittels
einer Glasschmelze 5 eingebracht ist. Diese Glasschmelze 5
kann schichtförmig aus leitendem Glas 5a, Glas eines defi
nierten Widerstandes 5b und leitendem Glas 5c aufgebaut
sein. Die Keramikisolator/Metall-Verbindung wird durch einen
Zündstift 4, der als Druckstift nach dem Ofengang wirkt,
hergestellt. Auf der großflächigen Kontaktfläche des Zünd
stiftes 4, dessen Kontaktfläche nahezu gleich der Quer
schnittsfläche der Bohrung im keramischen Isolator 2 ist,
kontaktiert ein drahtgewickelter Widerstand 6. Dieser be
steht aus dem temperaturbeständigen, vorzugsweise kerami
schen Widerstandsträger 7 mit Windungen eines metallischen
Drahts 8 sowie zwei metallischen Kappen 9, die anschlußsei
tig bzw. zündseitig den drahtgewickelten Widerstand 6 ab
schließen.
Im anschlußseitigen Bereich des keramischen Isolators 2
ist, abgesichert durch ein Anschlußstück 11, eine Kontaktfe
der 10 angeordnet, unter deren Vorspannkraft der drahtgewic
kelte Widerstand 6 mit seiner zündseitigen Endkappe 9 die
Kontaktfläche des Zündstifts 4 kontaktiert.
Bevorzugt ist bei dieser Ausführungsform der Zündstift
4 in der Glasschmelze 5 eingebettet. Ebenfalls bevorzugt ist
die halbe Länge L des drahtgewickelten Widerstands 6 zwi
schem den Endkappen 9, derart in der Bohrung des keramischen
Isolators 2 eingebracht, daß sie vom Zündkerzenkörper 1
umgeben und abgeschirmt ist.
Die Glaseinschmelzung 5 ist bevorzugt mit einem Widerstand
von etwa 1 kOhm bis etwa 10 kOhm ausgeführt.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungs
gemäßen Zündkerze ist schematisch im Längsschnitt in Fig. 2
wiedergegeben. Diese Ausführungsform weist ebenfalls einen
metallischen Körper 21, einen mittig angeordneten kerami
schen Isolator 22, eine Mittelelektrode 23, eine Außenelek
trode 30 sowie einen Zündstift 25 auf. Hierbei ist die Mit
telelektrode 23 zentrisch im Keramikisolator 22 angeordnet,
und mittels einer Glaseinschmelzung 24 in der Bohrung des
Keramikisolators 22 druckdicht fixiert. Die Verbindung zwi
schen keramischen Isolator 22 und Metall wird über den Zünd
stift 25 hergestellt. Dieser besteht aus zwei metallischen
Endstücken 26 und 29 wobei das zündseitige Endstück 26 bei
spielsweise als gerändeltes Druckstück zur Glasverdichtung
und Glasverankerung ausgebildet ist. Das andere Ende 29 ist
als zündleitungsseitiges Anschlußstück vorgesehen, das bei
spielsweise mit einem Anschlußgewinde oder als Kabelsteck
mutter ausgebildet sein kann.
Zwischen den beiden metallischen Elementen 26 und 29
ist der drahtgewickelte Widerstand 27/28 integriert einge
bracht, wobei die Elemente 26 und 29 die Endbereiche des
drahtgewickelten Widerstands 27/28 kappenförmig umgreifen.
Hierbei ist der drahtgewickelte Widerstand 27/28 mit den
kappenförmigen Elementen 26 und 29 ausreichend stark ver
crimpt oder verlötet, um die geforderten Abzugswerte und
mechanischen Werte wie beispielsweise Festsitz des Zünd
stifts in der Glasschmelze zu erzielen. Der Widerstandsdraht
8/28 besteht aus leitfähigem Metall oder Metalllegierung,
bevorzugt aus Nickel oder einer Nickellegierung, insbesonde
re einer Nickelchromlegierung. Da bei dem Glaseinschmelz
prozeß Temperaturen von ca. 900°C auftreten, bildet sich
vorteilhafter am Draht eine elektrisch isolierende Oxid
schicht.
Im übrigen entspricht diese Ausführungsform der gemäß
Fig. 1.
Die erfindungsgemäßen Zündkerzen ermöglichen verringer
te Baugrößen und damit ihren Einsatz bei Zündkerzen mit
direkt aufsteckbaren Zündspulen. Darüber hinaus gewähren sie
verbesserte Funkenstörung insbesondere bei Einsatz in Hoch
spannungszündungssystemen.
Claims (10)
1. Zündkerze mit einem Zündkerzenkörper (1), einem
mittig in diesem angeordneten keramischen Isolator (2),
einer Mittelelektrode (3) und einer Masseelektrode (12)
sowie einem innenliegenden Widerstandselement, welches ein elektrisch
leitender Draht (8, 28) ist, der auf einen temperaturbestän
digen Widerstandsträger (7, 27) gewickelt ist, wobei die
Mittelelektrode (3, 23) und zündseitiger Anschlußbereich (4,
26) des Widerstandselements mittels Glaseinschmelzung (5,
24) im keramischen Isolator (2, 22) eingebracht sind, da
durch gekennzeichnet, daß die Glaseinschmelzung (5, 24)
einen Widerstand von etwa 1 kOhm bis etwa 10 kOhm aufweist.
2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der zündseitige Anschlußbereich als Zündstift (4) mit
großer Kontaktfläche ausgebildet ist, der in der Glasschmel
ze (5) eingebettet ist und mit dem elektrisch leitenden
Draht (8) kontaktiert.
3. Zündkerze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der auf dem Widerstandsträger (7) gewickelte Draht (8)
zusammen mit metallischen Endkappen (9) als drahtgewickelter
Widerstand (6) ausgebildet ist, wobei Widerstand (6) unter
der Vorspannkraft einer Kontaktfeder (10), anliegend an
einem Anschlußstück (11), die im anschlußseitigen Bereich
des Isolators (2) angeordnet ist, steht, und wobei die zünd
seitige Endkappe (9), den Zündstift (4) kontaktierend, eben
falls in der Glasschmelze (5) eingebettet sein kann.
4. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsträger (7) aus
Keramik und der elektrisch leitende Draht (8) aus Nickel
oder Nickellegierung bestehen.
5. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Länge L des drahtgewickelten
Widerstandes (6) mindestens 25 mm beträgt.
6. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der drahtgewickelte Widerstand
(6) derart im Isolator (2) angeordnet ist, daß die Hälfte
seiner Länge L vom Zündkerzenkörper (1) umgeben ist.
7. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittelelektrode (23) in einer Glaseinschmelzung (24)
im Keramikisolator (22) eingebettet ist, in der ebenfalls
gegenüberliegend ein Zündstift (25) eingebettet ist, der
zündseitig aus einem für die Glasverdichtung und Glasver
anckerung ausgebildetem Druckstück (26), einem anschlußsei
tig im keramischen Isolator (22) angeordneten Anschlußstück
(29) und einem zwischen den Elementen 26 und 29 integrierten
drahtgewickelten Widerstand (27, 28) besteht.
8. Zündkerze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der drahtgewickelte Widerstand (27, 28) mit den beiden
Elementen 26 und 29 vercrimpt oder verlötet ist.
9. Zündkerze nach einem der Ansprüche 7 und 8, da
durch gekennzeichnet, daß der drahtgewickelte Widerstand
(27, 28) derart im Isolator (22) angeordnet ist, daß die
Hälfte seiner Länge L vom Zündkerzenkörper (21) umgeben ist.
10. Zündkerze nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß der temperaturfeste Träger (27) aus Keramik
und die Drahtwicklung (28) aus Nickel oder einer Nickelle
gierung bestehen, wobei die Länge L des drahtgewickelten
Widerstands (25) mindestens 25 mm beträgt.
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- 2000-02-02 DE DE2000104424 patent/DE10004424C2/de not_active Expired - Fee Related
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