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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft Erdungselektroden für eine Zündkerze, und Zündkerzen.
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HINTERGRUND
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Typische Zündkerzen, wobei eine dieser in der Veröffentlichung des
japanischen Patents Nr. 5341752 (
JP 5341752 B2 ) offenbart ist, umfassen einen zylindrischen Isolator, welcher sich in einer vorbestimmten Richtung, das heißt einer axialen Richtung des zylindrischen Isolators, erstreckt, und eine Metallhülle, welche koaxial angeordnet ist, um den zylindrischen Isolator zu umgeben, und welche entgegengesetzte erste und zweite Enden in der axialen Richtung aufweist. Eine Mittelelektrode bzw. Zentralelektrode der Zündkerze ist koaxial im Isolator angeordnet. Die Mittelelektrode weist entgegengesetzte erste und zweite Enden in der axialen Richtung bzw. Axialrichtung auf.
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Eine Erdungselektrode der Zündkerze besteht aus einem Erdungselektrodenkörper, welcher sich von dem ersten Ende der Metallhülle bzw. der Metallhülse bzw. dem Metallmantel erstreckt. Ein Erstreckungsende des Erdungselektrodenkörpers weist eine Entladungsoberfläche auf, welche dem ersten Ende der Mittelelektrode gegenüberliegt bzw. entgegensteht.
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Die Erdungselektrode besteht ebenfalls aus einem Entladungsabschnitt, welcher auf der Entladungsoberfläche des Erstreckungsendes des Erdungselektrodenkörpers befestigt ist. Der Entladungsabschnitt steht von der Entladungsoberfläche des Erstreckungsendes des Erdungselektrodenkörpers in Richtung des ersten Endes der Mittelelektrode mit einem vorbestimmten Spalt zwischen der Entladungsoberfläche eines überragenden bzw. vorstehenden Endes des Entladungsabschnitts und dem ersten Ende der Mittelelektrode axial hervor. Die vorstehende bzw. überstehende bzw. herausragende Länge des Entladungsabschnitts in der axialen Richtung ist eingestellt, um innerhalb des Bereichs von 0,4 mm bis einschließlich 1,6 mm zu sein.
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Der Entladungsabschnitt ist aus einer Platin (Pt)-Legierung, welche Platin als eine Hauptkomponente derselben enthält, hergestellt. Die Platin-Legierung, welche für 50 Stunden unter einer atmosphärischen Temperatur bzw. Atmosphärentemperatur von 1100 °C erwärmt wurde, weist einen mittleren Korndurchmesser (Größe) von 68 Mikrometer oder weniger auf. Dies verhindert die Verschlechterung bzw. Minderung in der Korngrenzen-Intensität der Platin-Legierung unter hohen Temperaturumgebungen, was es möglich macht, um die Separation bzw. Trennung bzw. Abtrennung eines gebrochenen Teils des Entladungsabschnitts zu verhindern.
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KURZFASSUNG
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Hinsichtlich umweltfreundlichen Motoren, welche entwickelt worden sind, wird die Anwendung eines Hochenergie-Zündsystems für zuverlässigeres Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs erwogen; wobei das Hochenergie-Zündsystems konfiguriert ist, um höhere Energie an bzw. auf den Entladungsabschnitt der Zündkerze bereitzustellen.
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Eine derartige Hochenergie-Zündung erfordert extreme Hochtemperaturumgebungen, in welchen der Entladungsabschnitt liegt. Unter extremen Hochtemperaturumgebungen haben die Erfinder Beschädigung in der Korngrenzen-Intensität der Platin-Legierung bestimmt, selbst wenn der mittlere Korndurchmesser der Platin-Legierung des Entladungsabschnitts auf weniger als 70 Mikrometer, wie es in der Patentveröffentlichung beschrieben ist, eingestellt ist. Die Beschädigung in der Korngrenzen-Intensität der Platin-Legierung des Entladungsabschnitts kann Risse bzw. Brüche verursachen, wobei ein jeder von diesen in einer entsprechenden Korngrenze zwischen einem entsprechenden benachbarten Paar an Kristallkörnern der Platin-Legierung erzeugt wird. Eine Verlängerung bzw. Vergrößerung eines jeden Risses bzw. Bruchs in der entsprechenden Korngrenze kann in Kristallkörnern resultieren, wobei ein jedes davon zwischen einem entsprechenden benachbarten Paar an Rissen bzw. Brüchen angeordnet ist, wobei diese von dem Entladungsabschnitt getrennt werden, was darin resultiert, dass der Entladungsabschnitt wahrscheinlicher verschlissen bzw. abgenutzt ist.
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Außerdem können unter extremen Hochtemperaturumgebungen teilweise freiliegende bzw. ausgesetzte Korngrenzen, dessen Enden auf der Entladungsoberfläche des Entladungsabschnitts ausgesetzt sind, teilweise geschmolzen werden und danach wieder erstarren bzw. wieder fest werden, was in sogenannten schwitzenden Körnern bzw. Schwitzkörnern („sweating grains") resultiert, welche auf der Entladungsoberfläche des Entladungsabschnitts erzeugt werden. Die schwitzenden Körner können an Kristallkörnern im Entladungsabschnitt gebunden sein. Der Durchmesser eines jeden schwitzenden Korns kann innerhalb des Bereichs von 10 µm bis einschließlich 70 µm liegen, und ein jedes schwitzendes Korn kann deshalb ähnlich zu dem mittleren Korndurchmesser der Platin-Legierung des Entladungsabschnitts, welcher in der in der Patentveröffentlichung offenbarten Zündkerze enthalten ist, sein.
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Aus diesem Grund kann eine Ausweitung bzw. Verlängerung eines jeden Risses bzw. Bruchs wahrscheinlich eine Separation bzw. Trennung veranlassen, d.h. eine Verringerung bzw. Senkung von schwitzenden Körnern, wobei ein jedes dieser zwischen einem entsprechenden benachbarten Paar an Rissen vom Entladungsabschnitt der Zündkerze angeordnet ist, was in dem Entladungsabschnitt, welcher mit größerer Wahrscheinlichkeit abgenutzt wird, resultiert.
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Hinsichtlich dessen stellt die vorliegende Erfindung bereit
- (I) Erdungselektroden für eine Zündkerze, wobei eine jede von diesen fähig ist, den Verschleiß bzw. die Abnutzung bzw. die Verschwendung eines Entladungsabschnitts des entsprechenden von den Erdungselektroden zu verringern
- (II) Zündkerzen, wobei eine jede von diesen fähig ist, den Verschleiß bzw. die Abnutzung bzw. die Verschwendung eines Entladungsabschnitts einer Erdungselektrode der entsprechenden dieser Zündkerzen zu verringern
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Ein erstes beispielhaftes Mittel gemäß der vorliegenden Erfindung stellt eine Erdungselektrode für eine Zündkerze bereit. Die Erdungselektrode umfasst einen Erdungselektrodenkörper, welcher angeordnet ist, um einer Mittelelektrode der Zündkerze gegenüberzuliegen bzw. entgegenzustehen, und einem auf dem Erdungselektrodenkörper montierten Entladungsabschnitt der Mittelelektrode mit einem Funkenspalt bzw. einer Funkenstrecke zwischen dem Entladungsabschnitt und der Mittelelektrode gegenüberzuliegen bzw. entgegenzustehen. Der Entladungsabschnitt ist aus einer Platin-basierten Legierung aus Platin, Rhodium, und Nickel hergestellt. Ein erstes Massenprozent des Rhodiums, welches in der Platin-basierten Legierung aus Platin, Rhodium, und Nickel enthalten ist, ist innerhalb eines ersten Bereichs von 2 Gew.% bis einschließlich 20 Gew.%. Ein zweites Massenprozent des Nickels, welches in der Platin-basierten Legierung aus Platin, Rhodium, und Nickel enthalten ist, ist innerhalb eines zweiten Bereichs von 2,5 Gew.% bis einschließlich 12 Gew.%.
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Ein zweites beispielhaftes Mittel gemäß der vorliegenden Erfindung stellt eine Zündkerze bereit. Die Zündkerze umfasst eine Mittelelektrode, und eine Erdungselektrode. Die Erdungselektrode umfasst einen Erdungselektrodenkörper, welcher angeordnet ist, um der Mittelelektrode der Zündkerze gegenüberzuliegen bzw. entgegenzustehen, und einem auf dem Erdungselektrodenkörper montierten Entladungsabschnitt der Mittelelektrode mit einem Funkenspalt zwischen dem Entladungsabschnitt und der Mittelelektrode gegenüberzuliegen bzw. entgegenzustehen. Der Entladungsabschnitt ist aus einer Platin-basierten Legierung aus Platin, Rhodium, und Nickel hergestellt. Ein erstes Massenprozent des Rhodiums, welches in der Platin-basierten Legierung aus Platin, Rhodium, und Nickel enthalten ist, ist innerhalb eines ersten Bereichs von 2 Gew.% bis einschließlich 20 Gew.%. Ein zweites Massenprozent des Nickels, welches in der Platin-basierten Legierung aus Platin, Rhodium, und Nickel enthalten ist, ist innerhalb eines zweiten Bereichs von 2,5 Gew.% bis einschließlich 12 Gew.%.
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Der Entladungsabschnitt gemäß einem jeden von den ersten und zweiten beispielhaften Mitteln besteht aus der Legierung aus Platin und Rhodium, zu welcher Nickel gegeben wurde. Diese Konfiguration macht es möglich, die Rekristallisationstemperatur der Legierung aus Platin, Rhodium, und Nickel basierend auf Kaltverfestigung („work-hardening“) der Legierung aus Platin, Rhodium, und Nickel während dessen Herstellen zu verringern.
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Eine Verringerung der Rekristallisationstemperatur der Legierung aus Platin, Rhodium, und Nickel erhöht den Korndurchmesser der Kristallkörner des Entladungsabschnitts, wenn der Entladungsabschnitt in extremen Hochtemperaturumgebungen liegt, um größer als jener der Kristallkörner des Entladungsabschnitts, welcher in der vorstehenden Patentveröffentlichung offenbart ist, zu sein. Dies verringert die Anzahl der Korngrenzen im Entladungsabschnitt, wobei mindestens einer von diesen die Erzeugung von schwitzenden Körnern verursachen kann, was darin resultiert, dass die schwitzenden Körner weniger wahrscheinlich auf einer Entladungsoberfläche des Entladungsabschnitts auftreten. Dies resultiert deshalb darin, dass der Entladungsabschnitt weniger wahrscheinlich aufgrund der Erzeugung der schwitzenden Körner abgenutzt bzw. verbraucht wird, was es möglich macht, Erosion bzw. Abtrag oder Verschleiß bzw. Abnutzung des Entladungsabschnitts 41 der Erdungselektrode 14 zu minimieren.
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Figurenliste
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Die vorstehenden und andere Ziele, Merkmale, und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen, wobei:
- 1 ist eine Halb-Querschnittsansicht einer Zündkerze gemäß einer beispielhaften Ausführungsform,
- 2 ist eine schematische Ansicht eines Endes eines Entladungsabschnitts einer Erdungselektrode, welche einer in 1 dargestellten Mittelelektrode gegenüberliegt bzw. entgegensteht;
- 3A ist ein Graph, welcher einen Zusammenhang zwischen einer Beispielsvariation eines Massenprozents des Rhodiums (Rh), welches in einer Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) enthalten ist, und einer entsprechenden Beispielsvariation der Menge der Erosion bzw. des Abtrags der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) darstellt;
- 3B ist ein Graph, welcher schematisch darstellt
- (i) einen ersten Zusammenhang zwischen der Beispielsvariation des ersten Massenprozents des Rhodiums (Rh), welches in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) enthalten ist, und einer entsprechenden Beispielsvariation eines Korndurchmessers von Kristallkörnern der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni)
- (ii) einen zweiten Zusammenhang zwischen der Beispielsvariation des Massenprozents des Rhodiums (Rh), welches in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) enthalten ist, und einer Beispielsvariation des Schmelzpunkts Tmp der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni);
- 4A bis 4C sind jeweils eine schematische Ansicht, wie der entsprechende Entladungsabschnitt verbraucht bzw. vernichtet wird;
- 5 ist ein Graph, welcher einen Zusammenhang zwischen einer Beispielsvariation eines Massenprozents des Nickels, welches in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) enthalten ist, und einer entsprechenden Beispielsvariation einer Rekristallisationstemperatur der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) schematisch darstellt;
- 6 ist eine Tabelle, welche ein Auswertungsergebnis einer jeden Probe des Entladungsabschnitts darstellt;
- 7 ist ein Graph, welcher das aufgetragene Auswertungsergebnis einer jeden Probe des Entladungsabschnitts darstellt;
- 8 ist ein Graph, welcher eine Beispielsvariation der Reißfestigkeit bzw. der Dehnfestigkeit bzw. des Zugwiderstands der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) des Entladungsabschnitts darstellt, welche gemessen wird, während das Massenprozent aNi des Nickels (Ni) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) variiert wird; und
- 9 ist ein Graph, welcher einen Zusammenhang zwischen einer Beispielsvariation der Anzahl an Rissen bzw. Brüchen in Korngrenzen bzw. Korngrenzflächen der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) des Entladungsabschnitts und einer entsprechenden Beispielsvariation der Reißfestigkeit der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) des Entladungsabschnitts darstellt.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Das Nachstehende beschreibt eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen. In der beispielhaften Ausführungsform werden Beschreibung von ähnlichen den Zeichnungen dargestellten Teilen, welche mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet werden, weggelassen oder vereinfacht, um überflüssige Beschreibung zu vermeiden.
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Das Nachstehende beschreibt eine schematische Konfiguration einer Zündkerze 10 gemäß der ersten Ausführungsform.
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Bezugnehmend auf 1, ist die Zündkerze 10 zum Beispiel am Kopf eines Verbrennungsmotors, welcher vereinfacht als ein Motor bezeichnet wird, montiert.
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Die Zündkerze 10 ist konfiguriert, um, basierend auf einer daran angelegten Spannung, das Luft-Kraftstoff-Gemisch in einem entsprechenden Zylinder des Motors zu zünden.
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Die Zündkerze 10, welche eine im Wesentlichen symmetrische Struktur um eine Zentralachse m10 derselben aufweist, umfasst ein Gehäuse 11, einen Isolator 12, und eine Mittelelektrode 13, und eine Erdungselektrode 14.
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Das Gehäuse 11 weist eine im Wesentlichen rohrförmige zylindrische Konfiguration um die Zentralachse m10 der Zündkerze 10 auf. Das Gehäuse 11 ist aus einem Metallmaterial, wie Karbonstahl, hergestellt.
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Der Isolator 12 weist einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt in der Zentralachse m10 der Zündkerze 10 auf. Der Isolator 12 weist ein erstes Ende 12a des ersten Abschnitts, und ein zweites Ende, d.h. ein Basisende 12b des zweiten Abschnitts, auf. Der erste Abschnitt des Isolators 12, welcher unterhalb des ersten Abschnitts desselben in 1 angeordnet ist, ist im Gehäuse 11 angeordnet, um koaxial zum Gehäuse 11 zu sein. Der Isolator 12, welcher als ein Isolator gemäß der beispielhaften Ausführungsform dient, ist aus einem isolierenden Material, wie einem Aluminium-Material, hergestellt.
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Das heißt, das Gehäuse 11, welches ein erstes Ende und ein zweites Ende in der Zentralachse m10 der Zündkerze 10 aufweist, ist an der äußeren Peripherie des ersten Abschnitts des Isolators 12 derart montiert, dass das zweite Ende des Gehäuses 11 gegen die äußere Peripherie des ersten Abschnitt des Isolators 12 vercrimpt bzw. verpresst bzw. gequetscht ist, sodass das Gehäuse 11 und der Isolator 12 ganz bzw. vollständig miteinander verbunden sind.
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Der Isolator 12 weist ein Durchgangsloch bzw. eine Durchgangsbohrung 120, welche von dem ersten Ende 12a zum zweiten Ende 12b desselben dadurch ausgebildet ist, auf das Durchgangsloch 120 erstreckt sich in der Zentralachse m10.
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Die Zündkerze 10 umfasst ein ersten Dichtungselement bzw. Versiegelungselement 15, einen Widerstand 16, ein zweites Dichtungselement bzw. Versiegelungselement 17, und ein Anschlussfitting bzw. eine Anschlussmuffe bzw. ein Anschlussstück 18.
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Die Mittelelektrode 13, das erste Dichtungselement 15, der Widerstand 16, das zweite Dichtungselement 17, und das Anschlussstück 18 sind in dem Durchgangsloch 120 des Isolators 12 in dieser Reihenfolge von dem ersten Ende 12a zum zweiten Ende 12b angeordnet.
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Die Mittelelektrode 13, welche in dem Durchgangsloch 120 des ersten Abschnitts des Isolators 12 angeordnet ist, besteht aus einer Mittelelektrode 30 und einem Elektrodenchip 31.
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Die Mittelelektrode 30 weist ein erstes Ende und ein zweites Ende in der Zentralachse m10 der Zündkerze 10 auf, und weist eine im Wesentlichen säulenartige Gestalt um die Zentralachse m10 der Zündkerze 10 auf. Die Mittelelektrode 30 ist um die Zentralachse m10 der Zündkerze 10 angeordnet. Die Mittelelektrode 13 ist zum Beispiel aus einer Nickel (Ni)-Legierung, welche höchst wärmebeständig ist, hergestellt.
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Der Elektrodenchip 31 weist eine im Wesentlichen säulenartige Gestalt auf, und ist am ersten Ende der Mittelelektrode 30 starr montiert. Der Elektrodenchip 31 ist beispielsweise aus einer Iridium (Ir)-Legierung hergestellt.
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Das erste Dichtungselement 15 ist zwischen der Mittelelektrode 13 und dem Widerstand 16 angeordnet, um einen Raum bzw. eine Lücke dazwischen abzudichten bzw. zu versiegeln.
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Das Anschlussstück 18 weist ein erstes Ende und ein zweites Ende in der Zentralachse m10 der Zündkerze 10 auf, und weist eine im Wesentlichen säulenartige Gestalt um die Zentralachse m10 der Zündkerze 10 auf. Das Anschlussstück 18 ist zum Beispiel aus Stahl hergestellt. Das Anschlussstück 18 besteht aus einem Anschluss 180 an dessen zweiten Ende. Das Anschlussstück 18 ist in dem Durchgangsloch 120 des zweiten Abschnitts des Isolators 12 angeordnet, während der Anschluss 180 von dem zweiten Ende 12b des zweiten Abschnitts des Isolators 12 übersteht bzw. herausragt.
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Das zweite Dichtungselement 17 ist zwischen dem Widerstand 16 und dem ersten Ende des Anschlussstücks 18 angeordnet, um einen Raum bzw. eine Lücke dazwischen abzudichten bzw. zu versiegeln.
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Die Erdungselektrode 14 besteht aus einem Erdungselektrodenkörper 40 und einem Entladungsabschnitt 41. Der Erdungselektrodenkörper 40 ist beispielsweise aus einer Nickel (Ni)-Legierung hergestellt. Der Erdungselektrodenkörper 40 weist ein erstes Ende 400 und ein zweites Ende auf, und das zweite Ende des Erdungselektrodenkörpers 40 ist an eine Oberfläche des ersten Endes des Gehäuses 11 montiert. Der Erdungselektrodenkörper 40 ist angeordnet, um sich von der Oberfläche des ersten Endes des Gehäuses 11 geschwungen bzw. gekrümmt bzw. kurvenförmig zu erstrecken, sodass das erste Ende 400 des Erdungselektrodenkörpers 40 angeordnet ist, um dem Elektrodenchip 31 der Mittelelektrode 13 gegenüberzuliegen bzw. entgegenzustehen.
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Der Entladungsabschnitt 41 der Erdungselektrode 14 ist an dem ersten Ende 400 des Erdungselektrodenkörpers 40 montiert, um dem Elektrodenchip 31 der Mittelelektrode 13 gegenüberzuliegen bzw. entgegenzustehen. Der Entladungsabschnitt 41 ist als ein Edelmetallchip designt, d.h. ist aus einer Platin (Pt)-basierten Legierung, wie einer Legierung aus Platin, Rhodium, und Nickel, d.h. eine Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni), hergestellt.
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Insbesondere ist der Entladungsabschnitt 41 angeordnet, um dem Elektrodenchip 31 der Mittelelektrode 13 mit einem vorbestimmten Spalt 19 zwischen dem Entladungsabschnitt 41 und dem Elektrodenchip 31 gegenüberzuliegen bzw. entgegenzustehen. Nachstehend wird hier der vorbestimmte Spalt 19 zwischen dem Entladungsabschnitt 41 und dem Elektrodenchip 31 als ein Funkenspalt 19 bezeichnet.
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Die Elektrode 180 des Anschlussstücks 18 der Zündkerze 10, welche wie vorstehend ausgeführt konfiguriert ist, ist mit einem nicht dargestellten äußeren bzw. externen Stromkreis elektrisch verbunden. Der äußere bzw. externe Stromkreis legt eine hohe Spannung über den Anschluss 180 des Anschlussstücks 18 und die Erdungselektrode 14 an, um dementsprechend eine Funkenentladung (siehe S in 2) zwischen dem Elektrodenchip 31 und dem Entladungsabschnitt 41 zu erzeugen. Die Funkenentladung bzw. der Entladungsfunke S zündet das Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem entsprechenden Zylinder des Motors, um dementsprechend einen Flammenkern zu erzeugen, wodurch das Luft-Kraftstoff-Gemisch verbrannt wird.
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Unter der Annahme, dass der Entladungsabschnitt 41 der Erdungselektrode 14 unter extrem hohen Temperaturumgebungen angeordnet ist. Unter dieser Annahme kann, wie in 2 dargestellt, die Intensität von teilweise freiliegenden Korngrenzen GB, dessen Enden auf einer Entladungsoberfläche 410 des Entladungsabschnitts 41, welcher dem Elektrodenchip 31 gegenüberliegt, freiliegen, abnehmen. Dies kann in einem Riss bzw. Bruch, welcher in jeweils den teilweise freiliegenden Korngrenzen GB erzeugt wird, resultieren. Dies kann verursachen, dass Kristallkörner CG, wobei ein jedes zwischen einem entsprechend benachbarten Paar an Rissen angeordnet ist, wahrscheinlicher von dem Entladungsabschnitt 41 getrennt bzw. separiert wird.
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Außerdem bewirkt die Funkenentladung S, welche zwischen dem Elektrodenchip 31 und der Entladungsoberfläche 410 des Entladungsabschnitts 41 erzeugt wird, mindestens eine teilweise freiliegende Korngrenze GB teilweise geschmolzen und danach wieder fest bzw. verfestigt wird, was in mindestens einem sogenannten schwitzenden Korn SB resultiert, welches auf der mindestens einen teilweise freiliegenden Korngrenze GB erzeugt wird.
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Eine Verlängerung bzw. Vergrößerung eines Risses bzw. Bruchs in der mindestens einen teilweise freiliegenden Korngrenze GB kann wahrscheinlich eine Separation bzw. Abtrennung auslösen bzw. induzieren, d.h., eine Verringerung bzw. Abnahme des mindestens einen schwitzenden Korns SB von dem Entladungsabschnitt 41, was darin resultiert, dass der Entladungsabschnitt 41 wahrscheinlicher unbrauchbar bzw. wertlos wird.
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Nachstehend wird hier das vorstehende Phänomen, dass mindestens ein Riss, welcher in mindestens einer entsprechenden Korngrenze GB zeugt wird, Separation von dem mindestens einen schwitzenden Korn SB und/oder mindestens ein Kristallkorn CG von dem Entladungsabschnitt 41 verursacht, als ein Korn-Separations-Phänomen bezeichnet.
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Die Experimente der Erfinder haben gezeigt, dass (i) ein Modus des Korn-Separation-Phänomen in dem Entladungsabschnitt 41, welches darstellt, wie das Korn-Separation-Phänomen in dem Entladungsabschnitt 41 erzeugt wird, und (ii) die Menge an Erosion des Entladungsabschnitts 41 von den Größen der jeweiligen Kristallkörner CG abhängen.
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Als nächstes beschreibt das Nachstehende die experimentellen Ergebnisse, welche durch die Erfinder durchgeführt wurden.
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Zuerst führten die Erfinder Messexperimente der Menge an Erosion CA des Entladungsabschnitts 41, während der Änderung eines Massenprozents aRh des Rhodiums (Rh) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni), durch.
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3A stellt die Ergebnisse der Messexperimente dar, und 3B stellt ein Beispiel des Zusammenhangs zwischen
- (i) einer Beispielvariation des Massenprozents aRh des Rhodiums (Rh) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) und
- (ii) einer entsprechende Beispielvariation der Korngröße, d.h. der Korndurchmesser d der Kristallkörner CG der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni), dar (siehe durchgezogene Linie C1)
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3B stellt ebenso ein Beispiel des Zusammenhangs zwischen
- (i) der Beispielvariation des Massenprozents aRh des Rhodiums (Rh) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) und
- (ii) einer entsprechenden Beispielvariation des Schmelzpunkts Tmp der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) dar (siehe Strich-Punkt-Punkt-Linie C2)
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Die Korngröße, d.h. der Korndurchmesser d der Kristallkörner CG der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni), stellt eine mittlere Korngröße, d.h. einen mittleren Korndurchmesser, der Kristallkörner CG dar, welche für 50 Stunden unter einer Atmosphärentemperatur von 1100 °C erwärmt wurden.
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Die durchgezogene Linie C1, welche in 3B dargestellt ist, zeigt, je größer das Massenprozent aRh des Rhodiums (Rh) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) ist, desto kleiner ist der Korndurchmesser d der Kristallkörner CG der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni).
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Die Strich-Punkt-Punkt-Linie C2 zeigt, dass, je größer das Massenprozent aRh des Rhodiums (Rh) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) ist, desto höher ist die Schmelztemperatur Tmp der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni).
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3A zeigt gemessene Werte CA1, CA2, CA3, CA4, CA5, und CA6 der Menge an Erosion CA des Entladungsabschnitts 41, welche durch das Messexperiment erhalten wurden.
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Ein kreisförmiges, schwarzes Symbol ist einem jeden von den gemessenen Werten CA2, CA3, CA4, und CA5, welcher kleiner als oder gleich einer vorbestimmten Schwellenmenge bzw. Grenzmenge α ist, zugeordnet. Im Gegensatz dazu, ist ein kreuzförmiges Symbol einem jeden von den gemessenen Werten CA1 und CA6, welcher größer als die vorbestimmte Schwellenmenge bzw. Grenzmenge α ist, zugeordnet.
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Ein Vergleich zwischen den 3A und 3B zeigt, dass, wenn das Massenprozent aRh des Rhodiums (Rh) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) den folgenden Ausdruck 2 Gew.% ≤ aRh ≤ 20 Gew.% erfüllt, das heißt, der Korndurchmesser d der Kristallkörner CG der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) erfüllt den folgenden Ausdruck 100 µm ≤ d ≤ 400 µm, wird die Menge an Erosion CA des Entladungsabschnitts 41 unterdrückt, um kleiner als oder gleich der vorbestimmten Schwellenmenge bzw. Grenzmenge α zu sein.
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Ein Vergleich zwischen den 3A und 3B hat außerdem gezeigt, dass, wenn das Massenprozent aRh des Rhodiums (Rh) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) den folgenden Ausdruck aRh < 2 Gew.% erfüllt, das heißt, der Korndurchmesser d der Kristallkörner CG der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) erfüllt den folgenden Ausdruck 400 µm < d, ist die Menge an Erosion CA des Entladungsabschnitts 41 größer als die vorbestimmte Schwellenmenge bzw. Grenzmenge α.
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Außerdem hat ein Vergleich zwischen den 3A und 3B gezeigt, dass, wenn das Massenprozent aRh des Rhodiums (Rh) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) den folgenden Ausdruck 20 Gew.% < aRh erfüllt, das heißt, der Korndurchmesser d der Kristallkörner CG der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) erfüllt den folgenden Ausdruck d < 100 µm, ist die Menge an Erosion CA des Entladungsabschnitts 41 ähnlich größer als die vorbestimmte Grenzmenge α.
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Die Erfinder haben mindestens einen Grund herausgefunden, warum die Menge an Erosion CA des Entladungsabschnitts 41 verringert ist, um kleiner als oder gleich der vorbestimmten Grenzmenge α zu sein, unter der Bedingung, dass der Korndurchmesser d der Kristallkörner CG der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) den folgenden Ausdruck 100 µm ≤ d ≤ 400 µm erfüllt.
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Wenn der Korndurchmesser d der Kristallkörner CG der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) den Ausdruck 400 µm < d erfüllt, d.h. die Kristallkörner CG sind hinsichtlich der Größe relativ größer, ist das Massenprozent aRh des Rhodiums (Rh), welches ein Material mit einem relativ hohen Schmelzpunkt aufweist, in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) relativ gering (siehe 3B), was darin resultiert, dass der Schmelzpunkt der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) geringer wird.
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Dieser geringere Schmelzpunkt der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) erleichtert die Erzeugung von schwitzenden Körnern SB auf der Entladungsoberfläche 410 des Entladungsabschnitts 41, wenn Entladungsfunken zwischen dem Elektrodenchip 31 und dem Entladungsabschnitt 41 wiederholt erzeugt werden.
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Die erzeugten schwitzenden Körner SB sind an Entladungsoberflächen-Kristallkörner CGS im Entladungsabschnitt 41 gebunden, welche die
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Entladungsoberfläche 410 des Entladungsabschnitts 41 bilden. Aus diesem Grund erleichtern Risse, wobei ein jeder aufgrund der wiederholten Entladungsfunken in einer entsprechenden teilweise freiliegenden Korngrenze GB zwischen mindestens einem benachbarten Paar an Entladungsoberflächen-Kristallkörnern CGS erzeugt wird, die Separation der relativ größeren Entladungsoberflächen-Kristallkörner CGS, welche an die erzeugten schwitzenden Körner SB gebunden sind. Dies resultiert deshalb in eine größere Menge an Erosion des Entladungsabschnitts 41.
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Wenn der Korndurchmesser d der Kristallkörner CG der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) den Ausdruck d < 100 µm erfüllt, nimmt die Anzahl an Korngrenzen GB, wobei eine jede zwischen einem entsprechenden Paar an Kristallkörnern CG angeordnet ist, zu (siehe 4C). Dies bewirkt, dass sich die Anzahl an Kristallkörnern CG erhöht. Außerdem sind die Korndurchmesser d der Kristallkörner CG und ein mittlerer Korndurchmesser der erzeugten schwitzenden Körner SB im Wesentlichen identisch zueinander. Aus diesem Grund erleichtert eine Verlängerung eines jeden Risses, welcher in der entsprechenden der Korngrenzen GB erzeugt wird, die Separation der schwitzenden Körner SB vom Entladungsabschnitt 41, was in einer leichteren Erosion des Entladungsabschnitts 41 resultiert.
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Im Gegensatz dazu werden, wenn der Korndurchmesser d der Kristallkörner CG der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) den Ausdruck 100 µm ≤ d ≤ 400 µm erfüllt, Korngrenzen GB und schwitzende Körner SB, wie in 4B dargestellt, erzeugt.
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Das heißt, die Anzahl an Korngrenzen GB, welche in 4B dargestellt sind, ist kleiner als die Anzahl an Korngrenzen GB, welche in 4C dargestellt sind, was darin resultiert, dass die Anzahl an schwitzenden Körnern SB, welche in 4B dargestellt sind, kleiner ist als die Anzahl an schwitzenden Körnern SB, welche in 4C dargestellt sind. Dies macht es deshalb möglich, Erosion des Entladungsabschnitts 41, welcher in 4B dargestellt ist, aufgrund der Separation der schwitzenden Körner SB vom Entladungsabschnitt 41 zu verringern.
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Verglichen mit dem Entladungsabschnitt 41, welcher in 4A dargestellt ist, weist der Entladungsabschnitt 41, welcher in 4B dargestellt ist, einen höheren Wert des Massenprozents aRh des Rhodiums (Rh) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) auf, was in einen höheren Wert des Schmelzpunktes der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) resultiert. Dies verursacht deshalb, dass die Intensität einer jeden Korngrenze GB, welche in 4B dargestellt ist, höher ist, was darin resultiert, dass ein Riss weniger wahrscheinlich in einer jeden Korngrenze GB, welche in 4B dargestellt ist, auftritt. Außerdem ist der Korndurchmesser d eines jeden Kristallkorns CG des Entladungsabschnitts 41, welcher in 4B dargestellt ist, kleiner als jener des Entladungsabschnitts 41, welcher in 4A dargestellt ist. Dies resultiert deshalb darin, dass, die Menge an Erosion des Entladungsabschnitts 41, welcher in 4B dargestellt ist, kleiner ist als jene des Entladungsabschnitts 41, welcher in 4A dargestellt ist, selbst wenn Risse in einigen Korngrenzen GB verursachen, dass einige Entladungsoberflächen-Kristallkörner CGS von dem Entladungsabschnitt 41, welcher in 4B dargestellt ist, getrennt werden.
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Außerdem wurde, wenn der Korndurchmesser d der Kristallkörner CG der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) den Ausdruck 100 µm ≤ d ≤ 400 µm erfüllt, jedes schwitzende Korn SB, welches auf den Entladungsoberfläche 410 des Entladungsabschnitts 41 erzeugt wird, flacher. Dies macht es möglich, die Anzahl an schwitzenden Körnern SB, welche von dem Entladungsabschnitt 41 getrennt wurden, für den in 4B dargestellten Fall zu verringern, im Vergleich zur Anzahl der schwitzenden Körner SB, welche von dem Entladungsabschnitt 41 getrennt wurden, wobei ein jedes eine sphärische bzw. runde Gestalt aufweist.
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Wie vorstehend beschrieben, unterdrückt der Korndurchmesser d der Kristallkörner CG der den Entladungsabschnitt 41 bildenden Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni), welcher den Ausdruck 100 µm ≤ d ≤ 400 µm erfüllt, die Erosion des Entladungsabschnitts 41. Mit anderen Worten, das Massenprozent aRh des Rhodiums (Rh) in der den Entladungsabschnitt 41 bildenden Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni), welches den Ausdruck 2 Gew.% ≤ aRh ≤ 20 Gew.% erfüllt, unterdrückt die Erosion des Entladungsabschnitts 41.
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Eine Beispielsvariation eines Massenprozents aNi des Nickels (Ni) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) weist einen vorbestimmten Zusammenhang bezüglich einer entsprechenden Beispielsvariation mit einer Rekristallisationstemperatur der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) auf; der Zusammenhang ist in 5 dargestellt.
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Wie in 5 dargestellt, macht es eine Erhöhung der Menge an Nickel (Ni), welche der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh) zugegeben wird, möglich, die Rekristallisationstemperatur der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni), basierend auf Kaltverfestigung der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni), während dessen Herstellung zu verringern. Eine Verringerung der Rekristallisationstemperatur der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) erhöht den Korndurchmesser der Hochtemperatur-Kristallkörner, welche erzeugt werden, wenn der Entladungsabschnitt 41 der Erdungselektrode 14 in extremen Hochtemperaturumgebungen liegt. Zum Beispiel erhöht eine Verringerung der Rekristallisationstemperatur der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) den Korndurchmesser der Hochtemperatur-Kristallkörner, um größer als jener der in der vorstehenden Patentveröffentlichung offenbarten herkömmlichen Zündkerze, wie größer als oder gleich 100 µm, zu sein.
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Die Erfinder führten ein Messexperiment der (i) Hochtemperatureigenschaften des Entladungsabschnitts 41 und der (ii) Beständigkeitseigenschaften des Motors, an welchen die Zündkerze 10 montiert ist, durch, während das Massenprozent aNi des Nickels (Ni) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) geändert wird, wobei das Massenprozent aRh des Rhodiums (Rh) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) innerhalb des Bereichs zwischen 0 Gew.% und einschließlich 25 Gew.% gehalten wird.
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6 stellt die Ergebnisse des Messexperiments dar.
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Insbesondere stellten die Erfinder 22 Proben 1 bis 22 des Entladungsabschnitts 41 der Erdungselektrode 14 her. Die Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) einer jeden der Proben 1 bis 22 weist eines, ausgewählt aus unterschiedlichen Massenprozent-Strukturen bzw. Massenprozent-Mustern von Platin (Pt), Rhodium (Rh), und Nickel (Ni), auf (siehe
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6).
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Zum Beispiel ist das Massenprozent-Muster von Platin (Pt), Rhodium (Rh), und Nickel (Ni) des Entladungsabschnitts der Probe 1 auf 98 Gew.% Platin (Pt), 2 Gew.% Rhodium (Rh), und 2 Gew.% Nickel (Ni) eingestellt. Als ein anderes Beispiel ist das Massenprozent-Muster von Platin (Pt), Rhodium (Rh), und Nickel (Ni) des Entladungsabschnitts 41 der Probe 4 auf 98 Gew.% Platin (Pt), 0 Gew.% Rhodium (Rh), und 2 Gew.% Nickel (Ni) eingestellt. Als ein anderes Beispiel ist das Massenprozent-Muster von Platin (Pt), Rhodium (Rh), und Nickel (Ni) des Entladungsabschnitts 41 der Probe 15 auf 76 Gew.% Platin (Pt), 15 Gew.% Rhodium (Rh), und 9 Gew.% Nickel (Ni) eingestellt.
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Bezugnehmend auf 6 werden für das Messexperiment als erste und zweite Auswertungsindikatoren der Hochtemperatureigenschaften für jede der Proben 1 bis 22 ein Hochtemperaturfestigkeits-Auswertungsindikator und ein Korndurchmesser-Auswertungsindikator verwendet.
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Der Hochtemperaturfestigkeits-Auswertungsindikator stellt die Reißfestigkeit bzw. die Dehnfestigkeit bzw. den Zugwiderstand der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) einer jeden der Proben 1 bis 22 dar, nachdem die entsprechende Probe der Temperatur von 1000 °C für 50 Stunden ausgesetzt wurde. Der Korndurchmesser-Auswertungsindikator stellt den Korndurchmesser, d.h. den mittleren Korndurchmesser, der Kristallkörner CG der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) einer jeden der Proben 1 bis 22 dar, welche für 50 Stunden unter einer Atmosphärentemperatur von 1100 °C erwärmt wurde.
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Insbesondere wird, wenn ein Wert des Hochtemperaturfestigkeits-Auswertungsindikators einer der Proben 1 bis 22 höher als oder gleich 140 MPa ist, der entsprechenden Probe ein kreisförmiges Symbol zugeordnet, was ein gutes Auswertungsergebnis zeigt.
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Andererseits wird, wenn ein Wert des Hochtemperaturfestigkeits-Auswertungsindikators einer der Proben 1 bis 22 geringer als 140 MPa ist, der entsprechenden Probe ein Kreuzsymbol zugeordnet, was ein schlechtes Auswertungsergebnis anzeigt.
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Außerdem wird, wenn ein Wert des Korndurchmesser-Auswertungsindikators einer der Proben 1 bis 22 höher als oder gleich 1000 µm ist, der entsprechenden Probe ein kreisförmiges Symbol zugeordnet, was ein gutes Auswertungsergebnis anzeigt.
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Andererseits wird, wenn ein Wert des Korndurchmesser-Auswertungsindikators einer der Proben 1 bis 22 kleiner als 1000 µm ist, der entsprechenden Probe ein Kreuzsymbol zugeordnet, was ein schlechtes Auswertungsergebnis anzeigt.
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Bezugnehmend auf 6 verwendete das Messexperiment die nachstehenden dritten bis fünften Auswertungsindikatoren, welche die Beständigkeitseigenschaften eines Vierzylinder 2000-cc DOHC-Motors darstellen, an welchen die Zündkerze 10 einer jeden der Proben 1 bis 22 montiert ist, nachdem der Vierzylinder DOHC-Motor für 180 Stunden mit voller Last betrieben wurde; DOHC steht für doppelte, oben liegende Nockenwelle („Double Overhead Camshaft“).
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Der dritte Auswertungsindikator ist ein Schwitzkorn-Auswertungsindikator, welcher darstellt, ob ein oder mehrere schwitzende Körner in einer jeden der Proben 1 bis 22 erzeugt werden bzw. wurden.
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Der vierte Auswertungsindikator ist ein Riss-Auswertungsindikator, welcher darstellt, ob ein Riss in mindestens einer Korngrenze GB in einer jeden der Proben 1 bis 22 erzeugt wird bzw. wurde.
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Der fünfte Auswertungsindikator ist ein Erosionswiderstands-, d.h. ein Abtragungswiderstands-Indikator, welcher darstellt, ob sich der Funkenspalt 19 einer jeden der Proben 1 bis 22 mit 0,2 mm oder weniger, vor und nach dem Volllastbetrieb des Vierzylinder DOHC-Motors für 180 Stunden ausgebreitet hat.
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Insbesondere wird, wenn der Schwitzkorn-Auswertungsindikator von einer der Proben 1 bis 22 darstellt, dass keine schwitzenden Körner in der entsprechenden Probe erzeugt wurden, der entsprechenden Probe ein kreisförmiges Symbol zugeordnet, was ein gutes Auswertungsergebnis angibt.
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Andererseits wird, wenn der Schwitzkorn-Auswertungsindikator einer der Proben 1 bis 22 darstellt, dass eines oder mehrere schwitzende Körner in der entsprechenden Probe erzeugt werden, der entsprechenden Probe ein Kreuzsymbol zugeordnet, was ein schlechtes Auswertungsergebnis angibt.
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In ähnlicher Weise wird, wenn der Riss-Auswertungsindikator einer der Proben 1 bis 22 darstellt, dass ein Riss in einer Korngrenze GB in der entsprechenden Probe erzeugt wird, der entsprechenden Probe ein kreisförmiges Symbol zugeordnet, was ein gutes Auswertungsergebnis angibt.
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Andererseits wird, wenn der Riss-Auswertungsindikator einer der Proben 1 bis 22 darstellt, dass ein Riss in mindestens einer Korngrenze GB in der entsprechenden Probe erzeugt wird, der entsprechenden Probe ein Kreuzsymbol zugeordnet, was ein schlechtes Auswertungsergebnis angibt.
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Außerdem wird, wenn der Erosionswiderstandsindikator einer der Proben 1 bis 22 darstellt, dass der Funkenspalt 19 einer jeden der Proben 1 bis 22 sich mit 0,2 mm oder weniger, vor und nach dem Volllastbetrieb des Vierzylinder DOHC-Motors für 180 Stunden, ausgedehnt bzw. vergrößert hat, der entsprechenden Probe ein kreisförmiges Symbol zugeordnet, was ein gutes Auswertungsergebnis angibt.
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Andererseits wird, wenn der Erosionswiderstandsindikator einer der Proben 1 bis 22 darstellt, dass der Funkenspalt 19 einer jeden der Proben 1 bis 22 sich mit mehr als 0,2 mm, vor und nach dem Volllastbetrieb des Vierzylinder DOHC-Motors für 180 Stunden, ausgedehnt bzw. vergrößert hat, der entsprechenden Probe ein Kreuzsymbol zugeordnet, was ein schlechtes Auswertungsergebnis angibt.
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Zusammenfassend stellt 6 ein Auswertungsergebnis einer jeden der Proben 1 bis 22 des Entladungsabschnitts 41, welches durch das Messexperiment erhalten wurde, dar.
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Insbesondere stellt 6 dar, dass der Riss-Auswertungsindikator jeder der Proben 1 bis 3, dessen Massenprozent aNi des Nickels (Ni) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) weniger als 2,5 Gew.% ist, das Kreuzsymbol, d.h. das schlechte Auswertungsergebnis, zeigt. Das heißt, die Proben 1 bis 3 werden jeweils als das schlechte Auswertungsergebnis bestimmt, da eine Expansion eines Risses, welcher in mindestens einer Korngrenze GB erzeugt wurde, ein Kornseparationsphänomen in der entsprechenden Probe verursachen kann.
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6 stellt dar, dass
- (1) der Hochtemperaturfestigkeits-Auswertungsindikator jeder der Proben 4 bis 22, dessen Massenprozent aNi des Nickels (Ni) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) innerhalb des Bereichs von 2,5 Gew.% bis einschließlich 14 Gew.% ist, das kreisförmige Symbol, d.h. das gute Auswertungsergebnis, zeigt
- (2) der Riss-Auswertungsindikator jeder der Proben 20 bis 22, dessen Massenprozent aNi des Nickels (Ni) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) mehr als 12 Gew.% ist, das Kreuzsymbol, d.h. das schlechte Auswertungsergebnis, zeigt
- (3) der Erosionswiderstandsindikator jeder der Proben 20 bis 22, dessen Massenprozent aNi des Nickels (Ni) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) mehr als 12 Gew.% ist, das Kreuzsymbol, d.h. das schlechte Auswertungsergebnis, zeigt
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Das heißt, die Proben 4 bis 19 werden jeweils als ein gutes Auswertungsergebnis bestimmt, da das Auftreten eines Risses in mindestens einer Korngrenze GB verhindert wird, um dementsprechend die Erosion des entsprechenden Entladungsabschnitts 41 aufgrund eines Kornseparationsphänomens zu unterdrücken.
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Im Gegensatz dazu werden jeweils die Proben 20 bis 22 als ein schlechtes Auswertungsergebnis bestimmt. Die Erfinder schätzen, dass ein Einfluss bzw. Faktor des Auftretens dieser schlechten Proben 20 bis 22 ist, dass Nickeloxid benachbart zu der mindestens einen Korngrenze GB erzeugt wird, sodass die Intensität der mindestens einen Korngrenze GB verringert ist.
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In 6 richten die Erfinder die Aufmerksamkeit darauf, dass in jeder der Proben 4, 10, und 16, jeweils das (i) Massenprozent aNi des Nickels (Ni) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) innerhalb des Bereichs von 2,5 Gew.% bis einschließlich 12 Gew.% ist, und (ii) das Massenprozent aRh des Rhodiums (Rh) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) weniger als 2,0 Gew.% ist.
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Insbesondere zeigt der Schwitzkorn-Auswertungsindikator jeder der Proben 4, 10, und 16 das Kreuzsymbol, d.h. das schlechte Auswertungsergebnis, und in ähnlicher Weise zeigt der Erosionswiderstandsindikator jeder der Proben 4, 10, und 16 das Kreuzsymbol, d.h. das schlechte Auswertungsergebnis.
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Die Erfinder schätzen, dass ein Einfluss bzw. Faktor des Auftretens jeder schlechten Probe 4, 10, 16 ist, dass schwitzende Körner SB, wie in 4A dargestellt, in dem Entladungsabschnitt 41 der entsprechenden Probe erzeugt werden. Das heißt, dass der Schmelzpunkt der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) des Entladungsabschnitts 41 jeder der Proben 4, 10, 16, aufgrund eines Mangels der Gehaltsmenge an Rhodium (Rh), was ein hochschmelzendes Material bzw. ein Material mit hohem Schmelzpunkt ist, in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) geringer wird, was darin resultiert, dass die Anzahl an schwitzenden Körnern SB, welche erzeugt werden, größer wird. Dies resultiert deshalb in einer Erosion des Entladungsabschnitts 41 jeder der Proben 4, 10, 16 aufgrund der erzeugten schwitzenden Körner SB, wie in 4A dargestellt.
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In 6 richten die Erfinder die Aufmerksamkeit darauf, dass in jeder der Proben 7, 13, und 19, jeweils das (i) Massenprozent aNi des Nickels (Ni) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) innerhalb des Bereichs von 2,5 Gew.% bis einschließlich 12 Gew.% ist, und (ii) das Massenprozent aRh des Rhodiums (Rh) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) 25 Gew.% ist.
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Insbesondere zeigt der Schwitzkorn-Auswertungsindikator, der Riss-Auswertungsindikator, und der Erosionswiderstandsindikator jeder der Proben 7, 13, und 19 das Kreuzsymbol, d.h. das schlecht Auswertungsergebnis.
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Die Erfinder schätzen, dass ein Einfluss bzw. Faktor des Auftretens jeder schlechten Probe 7, 13, 19 ist, dass die Kristallkörner CG, wie in 4C dargestellt, im Entladungsabschnitt 41 der entsprechenden Probe erzeugt werden. Das heißt, der Korndurchmesser d der Kristallkörner CG der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) erfüllt den Ausdruck d ≤ 100 µm, das heißt, der Korndurchmesser d der Kristallkörner CG und der mittlere Korndurchmesser der erzeugten schwitzenden Körner SB sind im Wesentlichen identisch zueinander, was in einer Erosion des Entladungsabschnitts 41 der entsprechenden Probe aufgrund einer Separation der schwitzenden Körner SB vom Entladungsabschnitt 41 resultiert.
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In 6 richten die Erfinder die Aufmerksamkeit darauf, dass in jeder der Proben 5, 6, 8, 9, 11, 12, 14, 15, 17, und 18, jeweils das (i) Massenprozent aNi des Nickels (Ni) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) innerhalb des Bereichs von 2,5 Gew.% bis einschließlich 12 Gew.% ist, und (ii) ein Massenprozent aRh des Rhodiums (Rh) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) innerhalb des Bereich von 2,0 Gew.% bis einschließlich 20 Gew.% ist.
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Insbesondere zeigen alle der ersten bis fünften Auswertungsindikatoren jeder der Proben 5, 6, 8, 9, 11, 12, 14, 15, 17, und 18 das kreisförmige Symbol, d.h. das gute Auswertungsergebnis.
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Die Erfinder schätzen, dass ein Einfluss bzw. Faktor des Auftretens bzw. Erscheinens jeder guten Probe 5, 6, 8, 9,11, 12, 14,15, 17, 18 ist, dass die Kristallkörner CG, wie in 4B dargestellt, in dem Entladungsabschnitt 41 der entsprechenden Probe erzeugt werden. Das heißt, der Korndurchmesser d der Kristallkörner CG der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) erfüllt den Ausdruck 100 µm < d ≤ 400 µm, und die Intensität jeder Korngrenze GB der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) wird hoch gehalten. Dies verhindert die Erosion des Entladungsabschnitts 41 der entsprechenden Probe aufgrund der Separation von schwitzenden Körnern SB von dem Entladungsabschnitt 41.
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7 stellt einen Graphen dar, aufweisend die horizontale Achse, welche das Massenprozent aNi des Nickels (Ni) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) zeigt, und die vertikale Achse, welche das Massenprozent aRh des Rhodiums (Rh) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) zeigt. Im Graphen sind die Auswertungsergebnisse der jeweiligen Proben 1 bis 22 aufgetragen. Insbesondere sind den ausgewählten Proben, dessen erste bis fünfte Auswertungsindikatoren jeweils die guten Auswertungsergebnisse zeigen, jeweils kreisförmige, schwarze Symbole zugeordnet, und den übrigen Proben, welche in mindestens einem der ersten bis fünften Auswertungsindikatoren schlechte Auswertungsergebnisse zeigen, sind jeweils Kreuzsymbole zugeordnet.
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7 zeigt, dass jegliche Proben, welche hinsichtlich den ersten bis fünfen Auswertungsindikatoren alles gute Auswertungsergebnisse sind, in einem in 7 schraffierten Bereich im Graphen angeordnet sind; wobei der Bereich definiert ist, sodass
- (i) das Massenprozent aRh des Rhodiums (Rh) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) den Ausdruck 2 Gew.% ≤ aRh ≤ 20 Gew.% erfüllt
- (ii) das Massenprozent aNi des Nickels (Ni) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) den Ausdruck 2,5 Gew.% ≤ aRh ≤ 12 Gew.% erfüllt
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Das heißt, das jeweilige Einstellen sowohl des Massenprozents aRh des Rhodiums (Rh) als auch des Massenprozents aNi des Nickels (Ni) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) auf jegliche Werte, deren Schnittpunkt als Koordinatenposition im schraffierten Bereich liegend schneiden, ermöglicht, dass alle der ersten bis fünften Auswertungsindikatoren jeweils gute Auswertungsergebnisse werden.
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8 ist ein Graph, welcher eine Beispielsvariation der Dehnfestigkeit bzw. der Reißfestigkeit bzw. des Zugwiderstands der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) des Entladungsabschnitts 41 darstellt, welche gemessen wird, während das Massenprozent aNi des Nickels (Ni) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) variiert.
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9 ist ein Graph, darstellend (1) die Anzahl an Rissen in den Korngrenzen GB der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) des Entladungsabschnitts 41 einer ersten Probe CB11, im Vergleich zu einem entsprechenden Wert der Dehnfestigkeit bzw. Reißfestigkeit bzw. des Zugwiderstands der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) des Entladungsabschnitts 41 der ersten Probe CB11; (2) die Anzahl an Rissen in den Korngrenzen GB der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) des Entladungsabschnitts 41 einer zweiten Probe CB12, im Vergleich zu einem entsprechenden Wert der Dehnfestigkeit bzw. des Zugwiderstandes der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) des Entladungsabschnitts 41 der zweiten Probe CB 12, ..., und (8) die Anzahl an Rissen in den Korngrenzen GB der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) des Entladungsabschnitts 41 einer achten Probe CB 18, im Vergleich zu einem entsprechenden Wert der Dehnfestigkeit der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) des Entladungsabschnitts 41 der achten Probe CB18.
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In 9 sind den Proben CB11 bis Cb15 jeweils kreisförmige, schwarze Symbole zugeordnet, wobei jede die Anzahl an Rissen von 0 aufweist, und den übrigen Proben CB16 bis CB 18 sind jeweils Kreuzsymbole zugeordnet, wobei jede die Anzahl an Rissen von 1 oder mehr aufweist.
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9 zeigt, dass, wenn die Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) des Entladungsabschnitts 41 der Erdungselektrode 14 die Dehnfestigkeit bzw. Reißfestigkeit von 140 MPa oder mehr aufweist, die Anzahl der Risse 0 in den Korngrenzen GB der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) des Entladungsabschnitts 41 ist.
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8 zeigt, dass, wenn das Massenprozent aNi des Nickels (Ni) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) des Entladungsabschnitts 41 der Erdungselektrode 14 den Ausdruck 2,5 Gew.% ≤ aNi erfüllt, die Dehnfestigkeit des Entladungsabschnitts 41 der Erdungselektrode 14 höher als oder gleich 140 MPa wird.
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Das Massenprozent aNi des Nickels (Ni) in der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) des Entladungsabschnitts 41 der Erdungselektrode 14, welches den Ausdruck 2,5 Gew.% ≤ aNi erfüllt, resultiert darin, dass Risse in den Korngrenzen GB der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) des Entladungsabschnitts 41 weniger wahrscheinlich auftreten, was es möglich macht, Erosion oder Abnutzung bzw. Verschließ des Entladungsabschnitts 41 der Erdungselektrode 14 zu minimieren.
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Die Zündkerze 10 und die Erdungselektrode 14 der Zündkerze 10 gemäß der beispielhaften Ausführungsform erlangen die nachstehenden ersten bis dritten vorteilhaften Nutzungen.
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Der erste vorteilhafte Nutzen ist wie folgt:
- Der Entladungsabschnitt 41 der Erdungselektrode 14 ist aus einer Platin (Pt)-basierten Legierung, wie einer Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni), hergestellt. Die Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) enthält (i) Rhodium (Rh), dessen Massenprozent innerhalb des Bereiches von 2 Gew.% bis einschließlich 20 Gew.% liegt, und (ii) Nickel (Ni), dessen Massenprozent innerhalb des Bereiches von 2,5 Gew.% bis einschließlich 12 Gew.% liegt.
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Das heißt, der Entladungsabschnitt 41 enthält die Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh), zu welcher Nickel (Ni) zugegeben wurde. Diese Konfiguration macht es möglich, die Rekristallisationstemperatur der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni), basierend auf Kaltverfestigung der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni), während dessen Herstellung zu verringern.
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Eine Verringerung der Rekristallisationstemperatur der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) erhöht den Korndurchmesser der Kristallkörner CG des Entladungsabschnitts 41, wenn der Entladungsabschnitt 41 in extremen Hochtemperaturumgebungen liegt, um größer als jene der Kristallkörner des in der vorstehenden Patentveröffentlichung offenbarten Entladungsabschnitts 41 zu sein. Dies verringert die Anzahl an Korngrenzen GB im Entladungsabschnitt 41, wobei mindestens einer die Erzeugung von schwitzenden Körnern SB verursachen kann, was darin resultiert, dass die schwitzenden Körner SB weniger wahrscheinlich auf der Entladungsoberfläche 410 des Entladungsabschnitts 41 auftreten. Dies resultiert deshalb darin, dass im Entladungsabschnitt 41 weniger wahrscheinlich aufgrund der Erzeugung von schwitzenden Körnern SB verschlissen bzw. abgenutzt wird, was es ermöglicht, eine Erosion bzw. Abtragung oder Abnutzung bzw. Verschleiß des Entladungsabschnitts 41 der Erdungselektrode 14 zu minimieren.
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Die vorstehende Konfiguration des Entladungsabschnitts 41 der Erdungselektrode 14 ermöglicht, selbst wenn einige schwitzende Körner SB auf der Entladungsoberfläche 410 Entladungsabschnitts 41 vorliegen, dass jedes der schwitzenden Körner SB flacher werden. Dies macht es möglich, die Anzahl an schwitzenden Körnern SB, welche vom Entladungsabschnitt 41 getrennt bzw. separiert werden, im Vergleich zur Anzahl an schwitzenden Körnern vom Entladungsabschnitt 41, wobei jedes eine sphärische bzw. runde Gestalt aufweist, zu verringern.
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Die vorstehende Konfiguration des Entladungsabschnitts 41 der Erdungselektrode 14 erhöht die Intensität einer jeden Korngrenze GB in einem entsprechend benachbarten Paar der Kristallkörner CG, d.h. rekristallisierten Körnern, in dem Entladungsabschnitt 41, was die Separation von mindestens einem benachbarten Paar der Kristallkörner CG über entsprechend mindestens eine Korngrenze GB vom Entladungsabschnitt 41 verhindert.
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Der zweite vorteilhafte Nutzen ist wie folgt:
- Der mittlere Korndurchmesser der Kristallkörner CG der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni), welche für 50 Stunden unter einer Atmosphärentemperatur von 1100 °C erwärmt wurden, wird eingestellt, um größer als oder gleich 100 µm und kleiner als oder gleich 400 µm zu sein.
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Diese Konfiguration macht es möglich, wie in 7A dargestellt, die Menge an Erosion des Entladungsabschnitts 41 zu verringern, um kleiner als die vorbestimmte Schwellenmenge bzw. Grenzmenge α zu sein.
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Der dritte vorteilhafte Nutzen ist wie folgt:
- Die Dehnfestigkeit bzw. Reißfestigkeit der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) des Entladungsabschnitts 41 weist eine vorbestimmte Eigenschaft auf, welche höher als oder gleich 140 MPa ist, nachdem die Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) des Entladungsabschnitts 41 der Temperatur von 1000 °C für 50 Stunden ausgesetzt worden ist.
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Diese Konfiguration bzw. Anordnung resultiert darin, dass, wie in den 8 und 9 dargestellt, Risse in den Korngrenzen GB der Legierung aus Platin (Pt)-Rhodium (Rh)-Nickel (Ni) des Entladungsabschnitts 41 weniger wahrscheinlich auftreten, was es ermöglicht, Erosion bzw. Abtragung oder Verschleiß bzw. Abnützung des Entladungsabschnitts 41 der Erdungselektrode 14 zu minimieren.
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Die vorstehende, beispielhafte Ausführungsform kann wie folgt modifiziert werden:
- Insbesondere kann die Konfiguration der Zündkerze 10 frei modifiziert werden.
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Die vorliegende Erfindung wurde entsprechend der vorstehenden Ausführungsform beschrieben, aber sollte nicht als auf die beispielhafte Ausführungsform beschränkt ausgelegt werden.
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Verschiedene Änderungen bzw. Modifikationen, wobei jede auf der beispielhaften Ausführungsform, auf welche eine Designänderung des Fachmanns angewandt wurde, basiert, kann innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung enthalten sein, solange jede der verschiedenen Modifikationen die Merkmale der vorliegenden Erfindung enthält. Die Anordnung, Bedingung, und Gestalt einer jeden in der vorstehenden, beispielhaften Ausführungsform offenbarten Komponente sind nicht auf jene der entsprechenden Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung beschränkt, und werden deshalb frei geändert. Die vorliegende Erfindung kann verschiedene Kombinationen von in der beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Komponenten umfassen, solange es keinen Widerspruch in jeglicher Kombination gibt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 5341752 [0002]
- JP 5341752 B2 [0002]
