DE602006000495T2

DE602006000495T2 - Zündkerze mit Funktion zur Feststellung von Verbrennungsdruck

Info

Publication number: DE602006000495T2
Application number: DE602006000495T
Authority: DE
Inventors: Keiji c/o NGK Spark Plug Co. Ltd. Nagoya-shi Aichi Ozeki; Koji c/o NGK Spark Plug Co. Ltd. Nagoya-shi Aichi Okazaki
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2026-04-01
Also published as: DE602006000495D1; US7272970B2; EP1707936A1; US20060284535A1; EP1707936B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze mit einer Funktion zur Feststellung des Verbrennungsdrucks, wobei ein ringförmiger Drucksensor zum Messen des Verbrennungsdrucks eines Verbrennungsmotors zusammen mit einer Dichtung beim Einbau der Zündkerze fest angebracht wird.
Eine in JP-UM-A-61-57830 vorgeschlagene Zündkerze, die mit einer Druckdetektionsvorrichtung (einem Drucksensor) ausgestattet ist, die bzw. der ein piezoelektrisches Element enthält, gehört zu den bekannten Zündkerzen mit einer Funktion zur Feststellung des Verbrennungsdrucks.
Die Druckdetektionsvorrichtung ist so eingebaut, dass sie die Sitzfläche einer Auskragung berührt, die hinter dem Hinterende eines Außengewindes des Metallmantels der Zündkerze ausgebildet ist, und ist an einem Verbrennungsmotor (Zylinderkopf) zusammen mit der Zündkerze angebracht. Um einen Gasverlust während des Motorlaufs zu verhindern, ist die Druckdetektionsvorrichtung so angebracht, dass eine ringförmige, flache Dichtung aus Kupfer oder einer Kupferlegierung zwischen der Sitzfläche des Metallmantels und der Druckdetektionsvorrichtung angeordnet ist. Das piezoelektrische Element in der Druckdetektionsvorrichtung ist vorbelastet (d. h. einem angelegten Druck ausgesetzt), wenn ein Befestigungsdrehmoment beim Einbau der Zündkerze angelegt wird ( JP-A-2002-243569 ).
Die Druckdetektionsvorrichtung arbeitet folgendermaßen. Wenn ein Kraftstoff-Luft-Gasgemisch im Brennraum eines Verbrennungsmotors explodiert, so steigt der Innendruck des Brennraums. Infolge dessen wird die im Zylinderkopf befestigte Zündkerze geringfügig in einer axialen Richtung. Der Vorbelastungsdruck auf das piezoelektrische Element wird durch die Verschiebung der Zündkerze verändert, und die resultierende Änderung wird als ein Sensorausgangssignal detektiert.
JP-UM-A-61-57830 offenbart, dass die ringförmige, flache Dichtung aus dem oben erwähnten Material eine Verbesserung gegenüber einer früheren S-förmigen oder U-förmigen Dichtung aus Eisen ist, von der ein vorgeschriebenes Ausgangssignal nicht erhalten werden kann und die mit Bezug auf das Befestigungsdrehmoment in einem hohen Maß variiert. Obgleich JP-A-2002-243569 die Verwendung einer Dichtung aus einer Kupferlegierung vorschlägt, offenbart die Schrift weder die Charakteristika, die von einer Dichtung verlangt werden, noch ein Mittel zur Erreichung solcher Charakteristika.
In den vergangenen Jahren hat der Verbrennungsdruck mit zunehmender Motorleistung zugenommen, und es wird ein hochgenaues Sensorausgangssignal für eine auf dem Verbrennungsdruck basierende Motorsteuerung benötigt. Zur Verwendung in solchen Motoren erbringen Dichtungen aus den oben angesprochenen herkömmlichen Materialien möglicherweise keine ausreichend hohe Dichtungsleistung, Lockerungsfestigkeitsleistung usw. Wenn sich die Dichtung lockert oder wenn eine Undichtigkeit entsteht, so wird die durch den Verbrennungsdruck hervorgerufene Verschiebung sehr klein. Infolge dessen wird das Sensorausgangssignal klein, so dass der Verbrennungsdruck oder der Verbrennungszustand nicht genau detektiert werden kann. Außerdem verringern Undichtigkeiten die Motorleistung und die Kraftstoffeffizienz.
Bei eingehenden Untersuchungen haben die Autoren der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass eine Dichtung mit einer großen Federkonstante, einer großen wirklichen Berührungsfläche, einer geringen Dichtungsverschiebung und guten Entspannungseigenschaften (d. h. einem kleinen Entspannungsfaktor) wichtig für das Erreichen der geforderten Leistung sind.
PAJ von JP 2002 243569 und US 5 323 643 offenbaren Zündkerzen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Der vorliegenden Erfindung liegen die oben beschriebenen Umstände zugrunde. Dementsprechend besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Bereitstellung einer Zündkerze mit einer Funktion zur. Feststellung des Verbrennungsdrucks, und die eine Dichtung enthält, die dem Verlust eines Sensorausgangssignals entgegenwirken kann, die eine hohe Luftdichtigkeit wahrt und die lockerungsfest ist.
Die oben genannte Aufgabe wurde durch Bereitstellen einer Zündkerze mit einer Funktion zur Feststellung des Verbrennungsdrucks erfüllt, die Folgendes umfasst:
eine Mittelelektrode;
eine der Mittelelektrode gegenüberliegende Masseelektrode, so dass eine Funkenstrecke an einem Spitzenendabschnitt der Zündkerze in axialer Richtung ausgebildet ist;
einen Metallmantel mit einem zur Anbringung der Zündkerze an einem Verbrennungsmotor ausgelegten Außengewinde und einer an einem in größter Distanz zu der Funkenstrecke befindlichen Ende des Außengewindes bereitgestellte, senkrecht zur axialen Richtung herausragende Auskragung; und
eine an einer Spitzenseite der Auskragung bereitgestellte ringförmige, flache Dichtung, und
einen Drucksensor mit einem druckempfindlichen Element an einer Spitzenseite der flachen Dichtung, dadurch gekennzeichnet, dass
die Dichtung eine Kupferlegierung umfasst, die von 0,80 bis 1,20 Gewichtsprozent Ni, von 0,50 bis 1,10 Gewichtsprozent Sn, von 0,03 bis 0,07 Gewichtsprozent P, und von 97,63 bis 98,67 Gewichtsprozent Cu enthält.
Wenn der Youngsche Modul bzw. Elastizitätsmodul des Materials der Dichtung mindestens 100 kN/mm² beträgt, so kann ein Zustand gewahrt werden, in dem die Dichtung nicht für eine elastische Verformung anfällig ist und mechanisch starr ist. Wenn andererseits der Youngsche Modul kleiner als 100 kN/mm² ist, so wird ein Verbrennungsdruck, der durch die Zündkerze übertragen wird, durch die Dichtung absorbiert, wodurch eine Veränderung des Verbrennungsdrucks nicht linear zu dem Drucksensor übertragen werden kann. Infolge dessen verringert sich das Sensorausgangssignal (d. h. der Verlust wird größer), und das S/R-Verhältnis (Signal-Rausch-Verhältnis) wird ebenfalls kleiner. Wenn andererseits der Youngsche Modul bzw. Elastizitätsmodul größer als 170 kN/mm² ist, so ist die Dichtung hart und elastisch schwer verformbar, wenn die Zündkerze fest angezogen wird. Infolge dessen wird der Brennraum nicht luftdicht gehalten, das heißt, das Verbrennungsgas kann aus dem Brennraum entweichen. Wenn die Zündkerze durch einen Verbrennungsdruck in der axialen Richtung verschoben wird, so entsteht ein winziger Spalt zwischen der Sitzfläche des Metallmantels und der Dichtung. Dann entweicht Verbrennungsgas durch den Spalt, was die Erzeugung eines normalen Sensorausgangssignals beeinträchtigt.
Allgemein stehen der Youngsche Modul bzw. das Elastizitätsmodul und die Federkonstante eines Materials in einer proportionalen Beziehung. Wenn die Dichtung durch eine Kraft F (im Weiteren auch als "axiale Kraft" bezeichnet), die durch das Festziehen der Zündkerze oder einen Verbrennungsdruck hervorgerufen wird, elastisch verformt wird (Verformungslänge: x), so kann ihre Beziehung als die gleiche betrachtet werden wie die Beziehung zwischen der Kraft und der Verformungslänge x einer Feder mit einer Federkonstante k (siehe Gleichung 1 unten). Wenn die auf die Dichtung wirkende axiale Kraft konstant ist, so verringert sich die Verformungslänge x in dem Maße, wie die Federkonstante k größer wird. Wenn die Verformungslänge x kurz ist, so wird die Dichtung beim Übertragen eines Verbrennungsdrucks zum Drucksensor nicht über Gebühr verformt, so dass das S/R-Verhältnis vergrößert wird. Wenn hingegen die Federkonstante zu groß ist, so ist die Verformungslänge x selbst klein, aber die Dichtung kann den Brennraum nicht hinreichend luftdicht halten. Folglich entweicht Verbrennungsgas, und der Verbrennungsdruck kann nicht ordnungsgemäß zum dem Drucksensor übertragen werden.
Gleichung 1:

F = kx

Die 0,2%-ige Streckfestigkeit, die in JIS G0202:1987 und JIS 22241:1998 definiert ist, der Dichtung ist bevorzugt 250 N/mm² oder weniger. Des Weiteren hat die Dichtung der Zündkerze bevorzugt eine Funktion zur Feststellung des Verbrennungsdrucks, die in der Lage ist, einen Verbrennungsdruck zuverlässig zum dem Drucksensor zu übertragen, sowie eine Dichtungsfunktion zum Unterdrücken des Entweichens eines Verbrennungsgases, was die ursprüngliche Funktion der Dichtung ist. Die wirkliche Berührungsfläche der Dichtung (siehe Gleichung 2 unten) ist ein wichtiger Parameter mit Bezug auf das Entweichen eines Verbrennungsgases. Die wirkliche Berührungsfläche ist der Druck, der auf die betreffenden Flächen wirkt (d. h. die Ober- und die Unterseite der Dichtung, wobei die vertikale Richtung die axiale Richtung der Zündkerze ist), geteilt durch die 0,2%-ige Streckfestigkeit. Wenn die wirkliche Berührungsfläche groß ist, das heißt, wenn die 0,2%-ige Streckfestigkeit 250 N/mm² oder weniger ist, so kann eine gute Dichtleistung erreicht werden, die in der Lage ist, die Entweichungsrate eines Verbrennungsgases zu verringern. Wenn hingegen die 0,2%-ige Streckfestigkeit weniger als 10 N/mm² ist, so ist die Dichtung weich und weist eine gute Dichtleistung auf. Jedoch ist das Ausgangssignal des Drucksensors verzerrt und darum nicht zufriedenstellend. Wenn die 0,2%-ige Streckfestigkeit größer als 250 N/mm² ist, um die wirkliche Berührungsfläche des Drucks, der auf die Flächen wirkt, zu vergrößern, so muss ein übermäßig hohes Drehmoment beim Festziehen der Zündkerze im Motor aufgewendet werden, und zwar ein Drehmoment, das höher ist als der Wert, der für jeden Zündkerzentyp vorgeschrieben ist (zum Beispiel 27,5 Nm für eine Zündkerze mit einem Metallmantel, deren Nennbezeichnung M14 ist, und 17,5 Nm für eine Zündkerze mit einem Metallmantel, deren Nennbezeichnung M12 ist). In diesem Fall ist die Zündkerze bruchanfällig.
Gleichung 2:

(Wirkliche Berührungsfläche) = (Flächendruck)/(0,2%-ige Streckfestigkeit der Fläche)

Die Dichtung hat bevorzugt eine Oberflächenrauigkeit Ry, die durch JIS B 0601:2001 definiert ist, von 3,2 S oder weniger. Wie oben beschrieben, ist eine Aufgabe der Dichtung zu verhindern, dass Verbrennungsgas aus dem Brennraum entweicht. Die Dichtung, die zusammen mit dem oben beschriebenen Drucksensor verwendet wird, muss auch in der Lage sein, eine Lastveränderung (infolge einer Veränderung des Verbrennungsdrucks) präzise zum dem Drucksensor zu übertragen. In Verbindung mit diesen Aufgaben ist festzustellen, dass, wenn der Oberflächenrauigkeitswert der Dichtung zu groß ist, die Luftdichtigkeit gemindert wird, so dass der Druck in dem Brennraum abnimmt. Eine Lastveränderung wird nicht linear zum dem Drucksensor übertragen, wodurch die Genauigkeit des Sensorausgangssignals gemindert wird. Um dieses Problem zu lösen, beträgt die Oberflächenrauigkeit der Dichtung gemäß der Erfindung 3,2 S oder weniger.
Die Dichtung hat bevorzugt eine Vickers-Härte Hv, die in JIS Z 2244:2003 definiert ist, von 60 bis 90. Damit die Dichtung auf effektive Weise die oben beschriebenen Effekte erzielt, ist die Dichtungsfläche bevorzugt glatt, das heißt, sie hat eine geringe Oberflächenrauigkeit. Eine Maßnahme zur Realisierung einer Dichtung mit glatten Flächen ist, die Vickers-Härte auf einen Bereich von 60 bis 90 einzustellen. Wenn die Vickers-Härte Hv größer als 90 ist, so kann die Dichtung nicht ausreichend verformt werden, wenn die Zündkerze mit einem vorgeschriebenen Drehmoment in den Motor eingebaut wird. Infolge dessen kann aufgrund einer Verminderung des engen Kontakts zwischen den Berührungsflächen der Dichtung und der Auskragung der Zündkerze und dem Motorkopf die Luftdichtigkeit gemindert werden. Wenn hingegen die Vickers-Härte Hv gleich 60 ist, so stellten die Autoren der vorliegenden Erfindung eine geringfügige Verringerung des Sensorausgangssignals fest, obgleich es noch brauchbar war. Darum ist eine Vickers-Härte Hv von weniger als 60 nicht bevorzugt. Das liegt daran, dass die Sensordetektionsgenauigkeit auf einen solchen Wert. vermindert werden kann, dass ein Problem entsteht. Wenn die Vickers-Härte Hv gleich 70 ist, so wurde keine solche Verringerung des Sensorausgangssignals festgestellt. Darum liegt die Vickers-Härte Hv besonders bevorzugt im Bereich von 70 bis 90.
Andererseits haben herkömmliche Dichtungen aus einer Kupferlegierung, wie zum Beispiel Messing, eine schlechte Kriechbeständigkeit. Zu einer Kriechverformung kann es infolge eines wiederholten Erwärmens und Abkühlens in Verbindung mit einem wiederholten Anlassen und Abschalten des Motors kommen. Infolge dessen wird die axiale Kraft zum Befestigen der Zündkerze im Motor gemindert, wodurch sich die Zündkerze durch Vibrationen während des Motorlaufs lose rütteln kann. Dichtungen zum Beispiel aus Phosphorbronze haben eine höhere anfängliche Kriechbeständigkeit als Dichtungen aus Messing. Wenn jedoch Dichtungen aus Phos phorbronze wiederholt über einen langen Zeitraum verwendet werden, so nimmt der Entspannungsfaktor auf ein Niveau ab, der dem von Dichtungen aus Messing entspricht, wodurch möglicherweise ein Losrütteln des Kerzengewindes verursacht werden kann.
Um das oben angesprochene Problem zu lösen, wird eine Kupferlegierung als ein Dichtungsmaterial verwendet, die Ni in einer Menge von 0,80 bis 1,20 Gewichts-%, Sn in einer Menge von 0,50 bis 1,10 Gewichts-%, P in einer Menge von 0,03 bis 0,07 Gewichts-% und Cu in einer Menge von 97,63 bis 98,67 Gewichts-% enthält. Eine überragende Kriechbeständigkeit kann durch eine Kupferlegierung mit einem Ni-Gehalt von 0,80 bis 1,20 Gewichts-% erreicht werden. Es wird davon ausgegangen, dass diese bessere Kriechbeständigkeit auf das Vorhandensein des Ni-Bestandteils als winzige Ablagerungen in der Cu-Struktur zurückzuführen ist. Wenn hingegen der Ni-Gehalt kleiner als 0,80 Gewichts-% ist, so ist der Entspannungsfaktor klein, so dass eine Kriechverformung wahrscheinlich ist. Wenn der Ni-Gehalt höher als 1,20 Gewichts-% ist, so entstehen große Ni-Ablagerungen, so dass die Eigenschaften von Ni einen größeren Einfluss gewinnen. In diesem Fall kann das Entspannungsverhalten nicht verbessert werden, so dass keine hohe Kriechbeständigkeit erreicht werden kann. Ein Einstellen des Dichtungsmaterials auf einen Sn-Gehalt in einer Menge von 0,50 bis 1,10 Gewichts-% und P in einer Menge von 0,03 bis 0,07 Gewichts-% erhöht die Härte der Legierung, um eine hohe Duktilität zu realisieren. Infolge dessen kann eine Dichtung erhalten werden, die das Sensorausgangssignal verstärken und die Dichtleistung verbessern kann.
1 ist eine teilweise geschnittene Ansicht, die eine komplette Zündkerze zeigt, die eine Funktion zur Feststellung des Verbrennungsdrucks gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist und die eine Dichtung enthält, wobei die Zündkerze in einen Verbrennungsmotor eingeschraubt ist.
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Drucksensors, der Dichtung und benachbarter Elemente.
3 zeigt ein Messsystem zum Ausführen eines Sensorausgangssignalbeurteilungstests.
4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Federkonstante und den Ausgangssignalverzerrungsfaktoren des Drucksensors zeigt, die mit Hilfe des Messsystems von 3 erhalten wird.
5 zeigt ein Messsystem zum Ausführen eines Dichtleistungsbeurteilungstest.
6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der wirklichen Berührungsfläche und der Luftentweichungsrate zeigt, die mit Hilfe des Messsystems von 5 erhalten wurde.
7 ist eine Draufsicht, welche die Positionen zur Messung der Oberflächenrauigkeit Ry jeder Dichtung veranschaulicht.
8A und 8B sind einen Draufsicht bzw. eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 8A, die Positionen zur Messung der Vickers-Härte jeder Dichtung veranschaulicht.
Im Folgenden wird eine Zündkerze mit einer Funktion zur Feststellung des Verbrennungsdrucks gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Jedoch darf die vorliegende Erfindung nicht als darauf beschränkt angesehen werden.
1 ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer Zündkerze mit einer Funktion zur Feststellung des Verbrennungsdrucks, die in einen Verbrennungsmotor eingeschraubt ist. Wie in ihrer Gesamtansicht von 1 gezeigt, enthält die Zündkerze 100 einen Isolator 10, einen Metallmantel 20, der den Isolator 10 so umgibt, dass er sich ungefähr von der Mitte in Richtung der Spitze des Isolators 10 in seiner Längsrichtung erstreckt, und der den Isolator 10 hält, eine Mittelelektrode 30, die in dem Isolator 10 gehalten wird, eine Masseelektrode 40, die mit dem Metallmantel 20 verbunden ist, ein Anschlussmetallteil 50, das am Hinterende des Isolators 10 angeordnet ist, eine Dichtung 60 und einen Drucksensor 70.
Zuerst wird der Isolator 10 beschrieben. Der Isolator 10 hat ein inneres axiales Loch 11, das sich in der Längs richtung erstreckt, das heißt, entlang einer axialen Linie O. Wie bestens bekannt ist, wird der Isolator 10 durch Brennen von Aluminiumoxid oder dergleichen so hergestellt, dass eine allgemein zylindrische Form entsteht. Ein Vorsprung 12 ist ungefähr in der Mitte in Richtung der axialen Linie O so ausgebildet, dass er in einer radialen Richtung nach außen hervorsteht. Ein endseitiger walzenförmiger Abschnitt 13 ist hinter dem Vorsprung 12 ausgebildet. Andererseits ist ein spitzenseitiger walzenförmiger Abschnitt 14, der einen kleineren Durchmesser als der endseitige walzenförmige Abschnitt 13 hat, auf der Spitzenseite des Vorsprungs 12 ausgebildet, und ein Schenkelabschnitt 15, der einen kleineren Durchmesser als der spitzenseitige walzenförmige Abschnitt 14 hat und sich abwärts in Richtung der Spitze verjüngt, ist auf der Spitzenseite des spitzenseitigen walzenförmigen Abschnitts 14 ausgebildet. Ein Stufenabschnitt 16 ist zwischen dem Schenkelabschnitt 15 und dem spitzenseitigen walzenförmigen Abschnitt 14 ausgebildet. Um die die Kriechdistanz zwischen dem Anschlussmetallteil 50 und dem Metallmantel 20 zu erhöhen, ist an dem endseitigen walzenförmigen Abschnitt 13 eine Wellung 17 an einer Position nahe seinem Hinterende (der Oberseite in der Ansicht von 1) ausgebildet.
In dem axialen Loch 11 des Isolators 10 ist ein Stufenabschnitt 16A unmittelbar auf der Spitzenseite des spitzenseitigen walzenförmigen Abschnitts 14 ausgebildet, und der Stufenabschnitt 16A hat eine Fläche, welche die Mittelelektrode 30 in Eingriff nimmt. Ein Hinterendabschnitt der Mittelelektrode 30 ragt in der radialen Richtung so hervor, dass der Stufenabschnitt 16A in Eingriff genommen wird. Die Mittelelektrode 20 wird durch Bearbeiten eines Elements aus einer Nickellegierung, wie zum Beispiel INCONEL 600 (Handelsbezeichnung), zu einer Stabform ausgebildet. Um seine Wärmeleitfähigkeit zu erhöhen, ist ein Element 31 aus einer Kupferlegierung in die Mittelelektrode 20 eingesetzt. Um die Verschleißfestigkeit zu erhöhen, ist ein verschleiß festigkeitserhöhendes Element 32 aus einem Edelmetall wie zum Beispiel Platin oder Iridium, einer Legierung aus diesen Metallen oder einem Unedelmetall wie zum Beispiel einer Wolframlegierung mit der Spitze der Mittelelektrode 20 verbunden. Andererseits ist das Hinterende der Mittelelektrode 20 elektrisch mit dem Anschlussmetallteil 50 über einen Glasversiegelungskörper 5 und einen Widerstand 6 verbunden. Ein (nicht gezeigtes) Hochspannungskabel ist mit dem Anschlussmetallteil 50 über eine Kerzensteckerkappe verbunden, wodurch eine Hochspannung an den Anschlussmetallteil 50 angelegt wird.
Wie die Mittelelektrode 30 besteht auch die Masseelektrode 40, die eine Funkenentladungsstrecke G mit der Mittelelektrode 30 bildet, aus einer Nickellegierung oder dergleichen. Die Masseelektrode 30 hat einen ungefähr rechteckigen Querschnitt, und ihr Spitzenabschnitt 41 kann mit einem verschleißfestigkeitserhöhenden Element (Edelmetallbrennspitze) 42 versehen sein. Andererseits ist eine Hinterendfläche 43 des Hinterendabschnitts der Masseelektrode 30 mit einer Spitzenfläche 21 des Metallmantels 20 zum Beispiel durch Widerstandsschweißen verbunden.
Der Metallmantel 20 ist allgemein zylindrisch und besteht aus einem Eisenmaterial. Die Innenumfangsfläche des Metallmantels 20 hält die Außenumfangsfläche des Isolators 10. Genauer gesagt, ist an der Innenumfangsfläche des Metallmantels 20 ein Stufenabschnitt 22 ausgebildet, und der Stufenabschnitt 16 des Isolators 10 steht mit dem Stufenabschnitt 22 in Kontakt. Eine Metallplattenpackung 7 kann zwischen den Stufenabschnitten 16 und 22 angeordnet sein. Ein inneres Loch erstreckt sich so von der Stufe 22 in Richtung des Hinterendes, dass es ungefähr den gleichen Durchmesser hat wie der Außendurchmesser des spitzenseitigen walzenförmigen Abschnitts 14 des Isolators 10. Um den Vorsprung 12 aufzunehmen, hat jener Abschnitt des inneren Lochs, der sich nahe dem Hinterende befindet, einen vergrößerten Durchmesser. An der Außenumfangsfläche des den Vorsorung 12 aufnehmenden Abschnitts des Metallmantels 20 ist ein Werkzeugeingriffnahmeabschnitt 23 mit einem polygonalen (zum Beispiel hexagonalen) Querschnitt zum Einbauen der Zündkerze 100 ausgebildet. Eine Bördellippe 24, die ein Teil des Metallmantels 20 ist, ist hinter dem Werkzeugeingriffnahmeabschnitt 23 ausgebildet, um in der radialen Richtung nach innen umgebogen (gebördelt) zu werden, wodurch sie an dem Metallmantel 20 befestigt wird, um so ein integrales Element zu bilden. Um das Entweichen von Verbrennungsgas aus dem Brennraum zu verhindern und die Luftdichtigkeit zu erhöhen, können Talk 8 und ringförmige Dichtungen 9 unter der Bördellippe 24 angeordnet werden. Eine Auskragung 25 ist auf der Spitzenseite des Werkzeugeingriffnahmeabschnitts 23 so ausgebildet, dass sie sich um den gesamten Umfang herum erstreckt und in einer radialen Richtung nach außen hervorsteht. Wenn die Zündkerze 100 in einen Verbrennungsmotor VM eingeschraubt wird, so dient eine Sitzfläche 26, die eine Spitzenfläche der Auskragung 25 darstellt, als eine Fläche, die der Außenseite des Verbrennungsmotors VM gegenüberliegt. Um die Zündkerze 100 in dem Verbrennungsmotor VM zu befestigen, wird ein Außengewinde 28 in die Dichtung 60 und den Drucksensor 70 geschoben und mittels des Werkzeugeingriffnahmeabschnitts 23 gedreht, wodurch das Außengewinde 28 fest in ein Innengewinde eines Kerzenlochs des Verbrennungsmotors eingeschraubt wird.
Die Dichtung 60, die beim Einschrauben der Zündkerze 100 in den Verbrennungsmotor VM verwendet wird, wird folgendermaßen hergestellt.
Eine Kupferlegierung, die Ni (1,00 Gewichts-%), Sn (0,90 Gewichts-%) und P (0,05 Gewichts-%) als wesentliche Bestandteile sowie als übrigen Bestandteil Cu enthält, wird zu einer 1,5 mm dicken Platte verarbeitet. Aus der Platte werden Plattenstücke mit einer nach außen gerichteten Dichtungsform gestanzt. Die Plattenstücke werden so erwärmt, dass ihre Temperatur allmählich über einen Zeitraum von 1,5 Stunden auf 500°C gebracht und dann 1 Stunde lang bei 500°C gehalten wird. Dann wird die Ofentemperatur auf Raumtemperatur gesenkt, wodurch die Dichtungen fertiggestellt werden (Tempern). Erforderlichenfalls können Schleifen, Polieren usw. ausgeführt werden, um die Dichtungen in ihre Endformen zu bringen.
Die Konfiguration des Drucksensors 70 wird unten mit Bezug auf 2 umrissen. Das Gehäuseelement 71 besteht aus Edelstahl (zum Beispiel SUS304) und hat einen ringförmigen unteren Abschnitt, der in der Lage ist, ein ringförmiges piezoelektrisches Element 72 in seinem Inneren aufzunehmen. Eine Elektrodenplatte 73 zum Abnehmen eines Verbrennungsdrucksignals und eine Isolierplatte 74 aus Aluminiumoxid oder dergleichen zum Verhindern eines Kurzschlusses zwischen der Elektrodenplatte 73 und dem Gehäuseelement 71 sind auf der Seite einer Endfläche (in 2 der Oberseite) des piezoelektrischen Elements 72 angeordnet, und die Isolierplatte 74 steht mit der Innenfläche des Gehäuseelements 71 in Kontakt. Andererseits ist ein ringförmiger Edelstahlsitz 75 auf der Seite der anderen Endfläche (in 2 der Unterseite) des piezoelektrischen Elements 72 angeordnet, und der ringförmige Sitz 75 steht mit dem Gehäuseelement 71 in Kontakt. Auf diese Weise befindet sich das piezoelektrische Element 72 zwischen den zwei Abschnitten des Gehäuseelements 71. Die Innenumfangsfläche des Gehäuseelements 71 ist mit einem Gummiisolierrohr 76 bedeckt, um nicht die Elektrodenplatte 73 zu berühren und so einen Kurzschluss mit der Elektrodenplatte 73 zu vermeiden.
Der Drucksensor 70 ist so an der Zündkerze 100 befestigt, dass er in der axialen Richtung von außerhalb des Gehäuseelements 71 vorbelastet wird. Wenn die Vorbelastung verändert wird, so kommt es zu einer Veränderung an der Ober- und Unterseite des piezoelektrischen Element 72, und ein Sensorausgangssignal wird durch die Elektrodenplatte 73 und einen Ausgangsleitungsdraht 77, der mit der Elektrodenplatte 73 verbunden ist, abgenommen. Da der ringförmige Sitz 75 und das Gehäuseelement 71 aus leitfähigen Materialien bestehen, können sie das gleiche Potenzial wie der Motorkopf annehmen, so dass kein Ausgangsleitungsdraht mit der Unterseite des piezoelektrischen Elements 72 verbunden zu werden braucht. Es versteht sich jedoch von selbst, dass das Ausgangssignal auch mittels eines zusätzlichen Ausgangsleitungsdrahtes abgenommen werden kann.
Die oben konfigurierte Dichtung 60 hat einen Youngschen Modul von 130 kN/mm². Darum kann die Dichtung 60 dank ihrer großen Federkonstante die Hebedistanz (Verschiebung) der Zündkerze 100, die sich je nach Verbrennungsdruck ändert, mit hoher Empfindlichkeit zum dem Drucksensor 70 übertragen. Auf diese Weise kann eine überragende Ausgangssignalkennlinie erreicht werden.
Die Dichtung 60 hat eine 0,2%-ige Streckfestigkeit von 172 N/mm², was kleiner als 250 N/mm² ist. Darum kann die Dichtung 60 durch Bereitstellen einer relativ großen wirklichen Berührungsfläche ein gutes Verhalten über einen langen Zeitraum hinweg ermöglichen.

Es werden nun Tests beschrieben, die durchgeführt wurden, um die Vorteile der Dichtung 60 zu bestätigen. Tabelle 1 zeigt die Details der Dichtung 60 gemäß der Erfindung (Beispiel) und von Dichtungen als Vergleichsbeispiele. Die Dichtungen von Beispiel 1 der Erfindung und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurden hergestellt durch: Walzen eines Legierungsmaterials zu einer Platte, Stanzen der Platte und Tempern der entstandenen Plattenstücke; das heißt, sie wurden in der gleichen Weise wie bei der Erfindung hergestellt, aber bestanden aus einem anderen Material. Zum weiteren Vergleich wurden für die Vergleichsbeispiele 3 und 4 auch die folgenden Tests an Dichtungen mit einer anderen Form als in Beispiel 1 der Erfindung ausgeführt, d. h. mit einem S-förmigen Querschnitt wie bei gewöhnlichen Zündkerzen. Das Vergleichsbeispiel 3 unterschied sich von Beispiel 1 der Erfindung des Weiteren dadurch, dass Zündkerzen (M14) verwendet wurden, die keinen Drucksensor für die Funktion zur Feststellung des Verbrennungsdrucks aufwiesen. Das Außengewinde der Zündkerzen, die in den folgenden Tests verwendet wurden, hatten die Nennbezeichnung M12. Die Abmessungen der fertigen Dichtungen waren: 1,5 mm Dicke, 12 mm Innendurchmesser und 16,7 mm Außendurchmesser. Tabelle 1

	Materialzusammensetzung (allgemeine Bezeichnung)	Youngscher Modul (kN/mm²)	0,2%-ige Streckfestigkeit (N/mm²) nach dem Tempern
Beispiel 1	Ni: 1,00%, Sn: 0,90%, P: 0,05%, Cu: der übrige Teil (NB109)	130	172
Vergleichsbeispiel 1	Cu: 99% oder mehr (Garkupfer)	118	39
Vergleichsbeispiel 2	Sn: 1,00%, P: 0,50%, Cu: der übrige Teil (Phosphorbronze)	105	217
Vergleichsbeispiel 3	Edelstahl (austenitisch, SUS310)	200	314
Vergleichsbeispiel 4	Eisen (Kaltwalz-Stahlplatte	206	206

Es wurde ein Sensorausgangssignalbeurteilungstest mittels des in 3 gezeigten Messsystems 300 durchgeführt. Eine Luftkammer 310 ist mit einem elektromagnetischen Ventil AIN zum Verbinden mit einer (nicht gezeigten) Hochdrucklufterzeugungsvorrichtung, einem elektromagnetischen Ventil AOUT zum Verbinden der Luftkammer 310 mit der Umgebungsatmosphäre, einem Prüfmessanschluss 311 und einem Referenz messanschluss 312 ausgestattet. Das elektromagnetische Ventil AIN und das elektromagnetische Ventil AOUT sind bekannte Luftventile, die durch ein Solenoid geöffnet und geschlossen werden. Das elektromagnetische Ventil AIN und das elektromagnetische Ventil AOUT werden geschlossen, um die Luftzufuhr zu sperren, wenn keine Spannung angelegt wird, und werden geöffnet, um eine Luftzufuhr zu ermöglichen, wenn eine Spannung angelegt wird.
Eine Aluminiumbuchse 313, die mit einem Innengewinde mit der Nennbezeichnung M12 versehen ist, ist an dem Prüfmessanschluss 311 der Luftkammer 310 angebracht. Die Luftkammer 310 und die Aluminiumbuchse 313 sind so miteinander verbunden, dass ein luftdichter Zustand an der Position hergestellt wird, wo sie miteinander in Kontakt stehen. Des Weiteren steht nur das Gewindeloch der Aluminiumbuchse 313 mit der Innenseite und der Außenseite der Luftkammer 310 in Strömungsverbindung. Die Zündkerze 100 ist in die Aluminiumbuchse 313 eingeschraubt. Die Zündkerze 100 wird in einer solchen Weise angebracht, dass die Dichtung 60 mit der Sitzfläche 26 der Auskragung 25 an der Position nahe dem Hinterende des Außengewindes 28 der Zündkerze 100 in Kontakt gebracht wird. Des Weiteren ist der Drucksensor 70 so vorbelastet, dass er über die Dichtung 60 zwischen der Hinterendfläche der Aluminiumbuchse 313 und der Sitzfläche 26 der Auskragung 25 angeordnet ist. Das Befestigungsdrehmoment zum Einschrauben der Zündkerze 100 ist auf 17,5 Nm eingestellt.
Der Ausgangsleitungsdraht 77 des Drucksensors 70 ist mit einem Ladungsverstärker 330 (Typ 5011, hergestellt von Kistler Instrumente AG, Winterthur, Schweiz) verbunden, und ein Ausgangssignal des Ladungsverstärkers 330 wird in ein Oszilloskop 350 eingespeist. Ein Referenzdrucksensor 320 (Typ 6052A, hergestellt von Kistler Instrumente AG, Winterthur, Schweiz) ist an den Referenzmessanschluss 312 der Luftkammer 310 angeschlossen. Ein Ausgangssignal des Refe renzdrucksensors 320 wird in einen Ladungsverstärker 340 (Typ 5011, hergestellt von Kistler Instrumente AG, Winterthur, Schweiz) eingespeist, und ein Ausgangssignal des Ladungsverstärkers 340 wird ebenfalls in das Oszilloskop 350 eingespeist.
Um eine Messung zu beginnen, wird das elektromagnetische Ventil AIN geöffnet, während das elektromagnetische Ventil AOUT geschlossen ist, wodurch 0,3 s lang Luft mit 2 MPa eingeleitet wird. Dann wird das elektromagnetische Ventil AIN geschlossen, und das elektromagnetische Ventil AOUT wird geöffnet, und der Druck in der Luftkammer 310 kehrt zum atmosphärischen Druck zurück. Dieser Operationsablauf wird in 1 s oder weniger ausgeführt. Der Operationsablauf wird nacheinander mehrere Sekunden lang ausgeführt, und die Ausgangssignale der Ladungsverstärker 330 und 340 werden mit dem Oszilloskop 350 gemessen. Stabilisierte Werte der Ausgangssignale werden als Messwerte verwendet.
Es wurde eine Korrelation zwischen dem Ausgangssignal des Drucksensors 70 und dem Ausgangssignal des Referenzdrucksensors 320 erhalten. 4 zeigt berechnete Werte des Ausgangssignalverzerrungsfaktors, der als eine Verringerung des Ausgangssignals des Drucksensors 70 definiert ist, wobei das Ausgangssignal des Referenzdrucksensors 320 als 100% angesetzt wird.
Um die Dichtleistung, das heißt die ursprüngliche Leistung der Dichtung 60, zu überprüfen, wurde ein Beurteilungstest mittels eines in 5 gezeigten Messsystems 400 durchgeführt. Der größte Teil des Messsystems 400 hat die gleiche Konfiguration wie das Messsystem 300 für den Sensorausgangssignalbeurteilungstest. Komponenten des Messsystems 400, die die gleichen sind wie im Messsystem 300, erhalten die gleichen Bezugssymbole und werden nicht weiter beschrieben.
Die Luftkammer 310 ist mit dem elektromagnetischen Ventil AIN und dem Prüfmessanschluss 311 ausgestattet. Wie im Fall des Messsystems 300 für den Sensorausgangssignalbeurteilungstest ist die Aluminiumbuchse 131 an dem Prüfmessanschluss 311 befestigt, und die Zündkerze 100 ist über die Dichtung 60 und den Drucksensor 70 in die Aluminiumbuchse 131 eingesetzt. Ein Leckluftmessgehäuse 410 ist so angebracht, dass es die Zündkerze 100 und die Aluminiumbuchse 131 umgibt. Das Innere des Messgehäuses 410 ist mit einer Flüssigkeit (zum Beispiel Ethanol) beaufschlagt, deren Füllhöhe sich mit der entweichenden Luft verändert. Somit kann die Menge der entweichenden Luft gemessen werden. Zu diesem Zweck hat die Seitenfläche des Leckluftmessgehäuses 410 eine Skala ähnlich der eines Messzylinders. Das Leckluftmessgehäuse 410 kann mit einem elektromagnetischen Ventil EIO ausgestattet sein, um das Einleiten und Ablassen von Flüssigkeit und Luft je nach Bedarf zu ermöglichen.
Weil die Dichtleistung von der wirklichen Berührungsfläche der Dichtung 60 (Gleichung 2) abhängt, wird die wirkliche Berührungsfläche aus der Belastung der Dichtung 60 errechnet. Die Belastung der Dichtung 60 kann mittels einer Messunterlegscheibe (Typ 9135AA, hergestellt von Kistler Instrumente AG, Winterthur, Schweiz; nicht gezeigt) anstatt mit dem Messsystem 400 gemessen werden. Die wirklichen Berührungsflächen wurden anhand der gemessenen Lasten und der Werte der 0,2%-igen Streckfestigkeit, die für die in Tabelle 1 gezeigten jeweiligen Dichtungen spezifisch sind, berechnet. 6 ist ein Diagramm, in dem die horizontale Achse die wirkliche Berührungsfläche darstellt und die vertikale Achse die Leckluftrate darstellt.
6 zeigt die Ergebnisse eines Dichtleistungsbeurteilungstests, wobei Messungen vor und nach einem Wärme-Vibrationstest ausgeführt wurden, um Zustände vor und nach der Fahrt eines Fahrzeugs zu simulieren. Bei dem Wärme-Vibrationstest wurde die in die Aluminiumbuchse 313 einge setzte Zündkerze 100 in eine thermostatische Kammer eingebracht und acht Temperaturzyklen ausgesetzt, wobei die Temperatur jeweils über 1,5 Stunden von 50°C auf 200°C erhöht wurde, 1 Stunde lang auf 200°C gehalten und über 1,5 Stunden auf 50°C gesenkt wurde. In den ersten vier Zyklen wurden die Zündkerze 100 und die Aluminiumbuchse 313 in der axialen Richtung der Zündkerze 100 Vibrationen mit einer Beschleunigung von 294 m/s (30 G) und 50 bis 500 Hz in der thermostatischen Kammer ausgesetzt. In den zweiten vier Zyklen wurden die Zündkerze 100 und die Aluminiumbuchse 313 Vibrationen senkrecht zu der axialen Richtung unter den gleichen Bedingungen ausgesetzt. Der Begriff "anfängliche Axialkraft" meint eine Axialkraft, die auf die Dichtung 60 wirkt, wenn die Zündkerze 100 mit einem vorgeschriebenen Drehmoment in die Aluminiumbuchse 313 eingesetzt wird.
Die Testergebnisse zeigen, dass es zu einer Ausgangssignalverzerrung kommt und der Ausgangssignalverlust des Drucksensors 70 hoch ist, wenn die Federkonstante klein ist. Die Beurteilungstestergebnisse zeigen, dass die Dichtung 60 in dem Beispiel der Erfindung in vollem Umfang Belastungen an den Drucksensor 70 übertragen kann, ohne einen Teil der Belastungen zu absorbieren, selbst wenn die Hebedistanz der Zündkerze 100 kurz ist. Das liegt daran, dass die Federkonstante und damit der Youngsche Modul groß ist. Es ist auch zu sehen, dass die Dichtung 60 des Beispiels der Erfindung im Dichtleistungstest eine geringe Leckluftrate und somit eine überragende Luftdichtigkeit aufweist. Das liegt daran, dass der Youngsche Modul nicht zu groß ist und die 0,2%-ige Streckfestigkeit kleiner als 250 N/mm² ist.
Des Weiteren wurde die Art und Weise, in der die Oberflächenrauigkeit und die Vickers-Härte der Dichtung 60 das Verhalten der Zündkerze 100 mit einer Funktion zur Feststellung des Verbrennungsdrucks beeinflussen, folgendermaßen beurteilt.
(Oberflächenrauigkeit Ry)

Mehrere Arten von Dichtungsproben mit der gleichen Materialzusammensetzung (Ni: 1,00 Gewichts Sn: 0,90 Gewichts-%, P: 0,05 Gewichts-%, Cu: des Rest) wie die Dichtung des obigen Beispiels wurden hergestellt und unterschiedlich lange geschliffen und poliert. Dann wurden die Oberflächenrauigkeitswerte Ry der in dieser Weise bearbeiteten Dichtungen gemessen. Wie in Tabelle 2 gezeigt, hatten die Dichtungen Oberflächenrauigkeitswerte Ry von 0,5 S, 1,6 S, 3,0 S, 3,2 S und 10 S. Zündkerzen mit einer Funktion zur Feststellung des Verbrennungsdrucks wurden mit den Dichtungen, welche die unterschiedlichen Oberflächenrauigkeitswerte Ry aufwiesen, versehen, und es wurde der Einfluss der Oberflächenrauigkeit Ry auf die Luftdichtigkeit mittels des oben beschriebenen Messsystems 400 für den Dichtleistungsbeurteilungstest beurteilt, ohne einen Wärme-Vibrationstest durchzuführen, um einen Anfangszustand nach dem Einbau in einen Motor zu simulieren. Jeder Oberflächenrauigkeitswert Ry war ein Durchschnitt von Werten, die erhalten wurden, indem der Stab eines Oberflächenrauigkeitsmessgerätes entlang den Pfeilen d1, d2 und d3 bewegt wurde (siehe 7). Die Dichtung mit einer Oberflächenrauigkeit Ry von 3,0 S entspricht der Dichtung des Beispiels der Erfindung, die bei den oben beschriebenen Sensorausgangssignalbeurteilungs- und Dichtleistungsbeurteilungstests verwendet wurde. Tabelle 2:

Oberflächenrauigkeit Ry	0,5 S	1,6 S	3,0 S	3,2 S	10 S
Luftdichtigkeit (Luftentweichungsrate (ml/min))	OK (niedriger als 1)	OK (niedriger als 1)	OK (niedriger als 1)	OK (niedriger als 1)	NG (50 bis 100)

Die Dichtungen mit Oberflächenrauigkeitswerten Ry von 0,5 S, 1,6 S, 3,0 S und 3,2 S wiesen Leckluftraten von 0 oder in der Größenordnung von 0,1 ml/min auf und hatten so eine hohe Luftdichtigkeit (mit "OK" gekennzeichnet). Andererseits wiesen jene Dichtungsproben mit einer Oberflächenrauigkeit Ry von 10 S Leckluftraten von 50 bis 100 ml/min auf, weshalb befunden wurde, dass sie eine relativ geringe Luftdichtigkeit aufwiesen (mit "NG" beurteilt). Die Testergebnisse zeigen, dass die Luftdichtigkeit allgemein in dem Maße zunimmt, wie der Oberflächenrauigkeitswert Ry abnimmt. Die Oberfläche übermäßig zu glätten, erhöht jedoch die Anzahl der Fertigungsschritte und damit die Fertigungskosten. Von diesem Standpunkt aus betrachtet, erachten die Erfinder das Leistungsverhalten der Dichtung 60 als zufriedenstellend, wenn der Oberflächenrauigkeitswert Ry größer ist als der untere Grenzwert von etwa 3,2 S.

Der Einfluss der Vickers-Härte auf das Ausgangssignal und die Luftdichtigkeit wurden ebenfalls beurteilt. Es wurden Dichtungsprüfstücke mit der gleichen Materialzusammensetzung wie in dem oben beschriebenen Test hergestellt (Ni: 1,00 Gewichts-%, Sn: 0,90 Gewichts-%, P: 0,05 Gewichts-%, Cu: des Rest). Es wurden mehrere Dichtungen mit unterschiedlichen Vickers-Härtewerten unter Verwendung verschiedener Temperbedingungen hergestellt. Im Ergebnis wurden Dichtungen mit Vickers-Härtewerten Hv von 60, 70, 85, 90 und 110 erhalten, wie in Tabelle 3 gezeigt. Zündkerzen mit einer Funktion zur Feststellung des Verbrennungsdrucks wurden mit den Dichtungen, die unterschiedliche Vickers-Härtewerte aufwiesen, ausgestattet. Das Sensorausgangssignal wurde mittels des Messsystems 300 wie in dem oben beschriebenen Sensorausgangssignaltest gemessen, und der Einfluss der Vickers-Härte auf die Luftdichtigkeit wurde mittels des Messsystems 400 wie in dem oben beschriebenen Dichtleistungsbeurteilungstest ermittelt, um einen Anfangszustand nach dem Einbau in einen Motor zu beurteilen. Jeder Vickers-Härtewert war ein Durch schnitt von Werten, die erhalten wurden, indem Querschnitte entlang der Linie A-A, die durch die Mitte jeder Dichtung verlief (siehe 8A), mittels Polieren freigelegt wurden und die Härtewerte an drei Punkten P an jedem Querschnitt (siehe 8B) mittels eines Vickers-Härtetester gemessen wurden. Alle oben beschriebenen Sensorausgangssignaltests, Dichtleistungstests und Tests zum Prüfen des Einflusses der Oberflächenrauigkeit Ry auf die Luftdichtigkeit wurden unter Verwendung von Dichtungsproben ausgeführt, die eine Vickers-Härte Hv von 85 aufwiesen. Tabelle 3:

Vickers-Härte Hv	60	70	85	90	110
Sensorausgangssignal	91%	100%	100%	100%	100%
Luftdichtigkeit (Luftentweichungsrate (ml/min))	OK (niedriger als 1)	OK (niedriger als 1)	OK (niedriger als 1)	OK (niedriger als 1)	NG (30 bis 100)

Wenn der Ausgangssignalwert in dem oben beschriebenen Sensorausgangssignaltest mit der Vickers-Härte Hv von 85 als 100% angesetzt wurde, so waren die Ausgangssignalwerte, die mit Vickers-Härtewerten Hv von 70, 90 und 110 erhalten wurden, ungefähr die gleichen (100%) wie die, die in dem oben beschriebenen Sensorausgangssignaltest erhalten wurden. Andererseits waren die Ausgangssignalwerte, die mit einem Vickers-Härtewert Hv von 60 erhalten wurden, geringfügig kleiner (91%). Leckluftraten, die mit den Vickers-Härtewerten Hv von 60, 70, 85 und 90 erhalten wurden, waren 0 oder in der Größenordnung von 0,1 ml/min und wurden darum für "OK" befunden. Andererseits lagen die Leckluftraten, die mit dem Vickers-Härtewert Hv von 110 erhalten wurden, im Bereich von 30 bis 100 ml/min und wurden darum für "relativ hoch" befunden (mit "NG" beurteilt). Diese Ergebnisse zeigen, dass ein zufriedenstellendes Sensorausgangssignal erhalten wird, wenn der Vickers-Härtewert Hv mindestens 60 beträgt. Weil jedoch eine geringfügige Ver minderung des Ausgangssignals bei einem Vickers-Härtewert Hv von 60 festgestellt wurde, beträgt der Vickers-Härtewert Hv besonders bevorzugt mindestens 70. Weil aber andererseits die Leckluftraten, die mit einem Vickers-Härtewert Hv von 110 erhalten wurden, höher waren als bei den anderen Vickers-Härtewerten, sind im Hinblick auf die Luftdichtigkeit Vickers-Härtewerte Hv von nicht größer als 90 bevorzugt.
Wie oben beschrieben, wurden die verschiedenen Beurteilungstests an den Dichtungsproben einschließlich jener des Beispiels der Erfindung ausgeführt. In diesen Tests wurde die Dichtung so angebracht, dass ein Kontakt zu der Sitzfläche 26 der Auskragung 25 des Metallmantels 20 hergestellt wurde. Jedoch ist die Erfindung nicht auf eine solche Anordnung beschränkt. Zum Beispiel können die Positionen der Dichtung 60 und des Drucksensors 70 untereinander vertauscht werden. Das heißt, es treten keine Probleme auf, wenn der Drucksensor 70 zwischen der Dichtung 60 und der Sitzfläche 26 angeordnet wird.
Es ist dem Fachmann außerdem ersichtlich, dass verschiedene Änderungen an Form und Detail der Erfindung, wie sie oben gezeigt und beschrieben wurde, vorgenommen werden können. Es ist beabsichtigt, dass solche Änderungen in den Schutzbereich der hier angehängten Ansprüche fallen.
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung JP 2005-104737 , die am 31. März 2005 eingereicht wurde.
Beschreibung der Bezugszahlen:
Zu den Bezugszahlen, die zum Kennzeichnen der verschiedenen strukturellen Merkmale in den Zeichnungen verwendet werden, gehören folgende:

10: Isolator
20: Metallmantel
25: Auskragung
26: Sitzfläche
30: Mittelelektrode
40: Masseelektrode
60: Dichtung
70: Drucksensor
71: Gehäuseelement
72: Piezoelektrisches Element
73: Elektrodenplatte
74: Isolierplatte
75: Ringförmiger Sitz
76: Isolierrohr
77: Ausgangsleitungsdraht
100: Zündkerze

Claims

Eine Zündkerze (100) mit Funktion zur Feststellung des Verbrennungsdrucks, umfassend: eine Mittelelektrode (30), eine der Mittelelektrode (30) gegenüberliegende Masseelektrode (40), so dass eine Funkenstrecke (G) an einem Spitzenendabschnitt der Zündkerze (100) in axialer Richtung ausgebildet ist; einen Metallmantel (20) mit einem zur Anbringung der Zündkerze an einem Verbrennungsmotor ausgelegten Außengewinde (28), und eine an einem in größter Distanz zu der Funkenstrecke (G) befindlichen Ende des Außengewindes (28) bereitgestellte, senkrecht zur axialen Richtung herausragende Auskragung (25); und eine an der Spitzenseite der Auskragung bereitgestellte ringförmige, flache Dichtung (60), einen Drucksensor (70) an der Spitzenseite der flachen Dichtung (60), mit einem druckempfindlichen Element, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung eine Kupferlegierung umfasst, die von 0,80 bis 1,20 Gewichtsprozent Ni, von 0,50 bis 1,10 Gewichtsprozent Sn, von 0,03 bis 0,07 Gewichtsprozent P, und von 97,63 bis 98,67 Gewichtsprozent Cu enthält.
Zündkerze (100) nach Anspruch 1, wobei die Dichtung ein Elastizitätsmodul E aufweist, dass die Beziehung 100 kN/mm² < = E < = 170 kN/mm² erfüllt.
Zündkerze (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dichtung (60) eine 0,2% Streckfestigkeit von 250 N/mm² oder weniger aufweist.
Zündkerze (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Dichtung eine Oberflächenrauigkeit Ry von 3,2 S oder weniger aufweist.
Zündkerze (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dichtung eine Vickers-Härte Hv von 60 bis 90 aufweist.
Zündkerze (100) nach einem der einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, wobei die Dichtung eine Vickers-Härte Hv von 70 bis 90 aufweist.