DE69900064T2 - Zündkerze und Zündanordnung zur Anwendung in einem Verbrennungsmotor - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor, weiterhin betrifft sie eine Zündanlage zur Verwendung bei einem mit Zündkerzen ausgerüsteten Verbrennungsmotor.
• Wie in Fig. 11 der begleitenden Zeichnungen gezeigt ist, wurde in einer Zündanlage für einen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor mit Zündkerzen üblicherweise ein Verteiler eingesetzt. In einer Zündanlage 249 gemäß Fig. 11 enthält eine Zündspule 251 eine Primärspule 252, die Elektrizität von einer Batterie 256 über einen Zündschalter 257 empfängt und an eine Zündvorrichtung angeschlossen ist, weiterhin eine Sekundärspule 253, die an einen Verteiler 250 angeschlossen ist. Wenn eine elektronische Steuereinheit 255 an die Zündvorrichtung 254 zu einem vorbestimmten Zündzeitpunkt ein Unterbrechungs-Befehlssignal gibt, veranlaßt die Zündvorrichtung 254 eine kontaktlose Schaltanordnung zum Arbeiten, damit der Stromfluß durch die Primärspule 252 unterbrochen wird. Im Ergebnis wird in der Sekundärspule 253 ein Hochspannungsstrom induziert. Der Verteiler 250 verteilt den induzierten Strom über Hochspannungskabel C an Zündkerzen 100.
• In der jüngeren Zeit wurde das oben beschriebene Verteiler-Zündsystem durch ein volltransistorisiertes Spulenkerzen-Zündsystem ersetzt (im folgenden mit "DLI-System" abgekürzt, abgeleitet von dem Begriff Distributor-Less Ignition, also verteilerfreies Zündsystem). Das DLI-System ermöglicht eine einfache Zündzeitpunkt-Steuerung und erfordert keinerlei Wartung von Kontakten. Bei dem DLI-System ist direkt auf jeder Zündkerze eine Zündspule angeordnet. Eine Steuereinheit unterbricht den Stromfluß in die Primärspule der Zündspule jeder Zündkerze zu einem vorbestimmten Zeitpunkt, damit die Zündkerze einen Funken erzeugt. Da Zündspulen direkt auf den einzelnen Zündkerzen montiert sind, werden keine Hochspannungskabel benötigt.
• Um die Beständigkeit gegenüber durch Funken verursachen Verbrauch einer Zündkerze zu verbessern, ist üblicherweise ein als Zündabschnitt füngierendes Pt-(Platin-)Plättchen an einem Ende einer Elektrode der Zündkerze ausgebildet. Allerdings ist Pt teuer, sein Schmelzpunkt liegt bei etwa 1769ºC, was daraufhinweist, daß die Beständigkeit gegenüber funkenbedingtem Verbrauch des Pt unzureichend ist, weshalb Ir (Iridium) als Material für das Plättchen vorgeschlagen wurde, da Ir einen Schmelzpunkt von etwa 2454ºC besitzt. Allerdings erzeugt ein Zündabschnitt aus Ir ein flüchtiges Oxid bei einer Temperatur von 900ºC bis 1000ºC, was auf die Neigung des Materials hinweist, innerhalb dieses Temperaturbereichs verbraucht zu werden.
• Bei einer Zündkerze mit einem Plättchen aus Material auf Ir-Basis als Zündabschnitt kann der Einsatz des oben erläuterten DLI-Systems einen beträchtlichen abträglichen Einfluß auf die Haltbarkeit des Zündabschnitts haben. Die Funkenentladung einer Zündkerze wird abhängig von der Form allgemein in eine Glühentladung und eine Bogenentladung klassifiziert. Eine Glühentladung erfolgt zum Beispiel, wenn die Impedanz einer Spannungsversorgung (im folgenden als "Spannungsversorgungs-Impedanz" bezeichnet) relativ hoch ist. Da ein Entladungsstrom relativ schwach ist, verursacht die Glühentladung eine weniger beträchtliche Temperaturzunahme und geringeren Verbrauch des Zündabschnitts. Eine Bogenentladung hingegen erfolgt häufig, wenn eine Spannungsversorgungs-Impedanz relativ niedrig ist. Folglich besteht die Tendenz, daß ein starker Entladestrom fließt, mit der Folge einer beträchtlichen Temperaturzunahme des Zündabschnitts, wodurch der Verbrauch des Zündabschnitts begünstigt wird. Vom Standpunkt der Unterdrückung des Verbrauchs des Zündabschnitts ist daher bei der Zündentladung die Glühentladung vorzugsweise dominant.
• Bei einem Verteiler-Zündsystem ist die Spannungsversorgungs-Impedanz aufgrund der elektrischen Widerstände eines Kontaktabstands und eines Hochspannungskabels groß. Dementsprechend herrscht bei einer Zündentladung die Glühentladung vor. In dem DLI-System jedoch ist die Spannungsversorgungs-Impedanz niedrig, da die elektrischen Widerstände eines Kontaktabstands und eines Hochspannungskabels nicht vorhanden sind. Folglich nimmt abhängig von dem für eine Elektrode verwendeten Material die Übergangsrate von der Glühentladung zur Bogenentladung bei einer Zündentladung zu, was möglicherweise Ursache für den Elektrodenverbrauch ist. Gemäß einer von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführten Studie zeigt ein Zündabschnitt aus einem Material auf Ir-Basis eine besonders hohe Übergangsrate von Glühentladung zu Bogenentladung, was die Lebensdauer der Zündkerze möglicherweise verkürzt. Diese Tendenz wird noch beschleunigt durch den Verbrauch des Zündabschnitts, der durch die Verflüchtigung mittels Oxidation verursacht wird.
• Die japanische Patent-Offenlegungsschrift 7-50192 (US-Patent 5 514 929), von der angenommen wird, daß sie den nächstliegenden Stand der Technik darstellt, offenbart, daß bei Verwendung einer Zündkerze mit einer hauptsächlich aus Ir bestehenden Spitze in einem Gasmotor die Energie der induzierten Entladung durch die Verwendung eines Widerstands mit einem Widerstandswert von nicht weniger als 50 kΩ und nicht mehr als 200 kΩ verringert werden kann. Obschon aber ein Gasmotor das Problem der Zündfähigkeit selbst dann nicht kennt, wenn die Entladungsenergie abnimmt, so hat ein Benzinmotor jedoch ein Problem bezüglich der Zündfähigkeit, wenn die Entladungsenergie geringer wird.
• Ein erstes Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Zündkerze, bei der das Zustandekommen einer Bogenentladung unwahrscheinlich wird, ungeachtet der Tatsache, daß ein Funkenabschnitt aus einem Metall auf Ir-Basis gebildet ist, um dadurch den Verbrauch einer Elektrode und die Verschlechterung der Zündfähigkeit zu unterdrücken.
• Ein zweites Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Zündanlage zur Verwendung bei einem Verbrennungsmotor mit Zündkerzen.
• Um das erste Ziel zu erreichen, schafft die vorliegende Erfindung eine Zündkerze, welche umfaßt: eine Mittelelektrode; einen die Mittelelektrode umgebenden Isolator; eine Metallhülse, die den Isolator umgibt; eine der Mittelelektrode gegenüberstehende Erdungselektrode; einen Funkenabschnitt aus seinem Metall, das nicht weniger als 60 Gew.-% Ir enthält und fest an der Mittelelektrode und/oder der Erdungselektrode angebracht ist, um dadurch eine Funkenentladungsstrecke zu definieren, wobei in dem einen Endabschnitt eines axial in dem Isolator gebildeten Durchgangslochs ein metallischer Anschluß fest angebracht ist, die Mittelelektrode fest an dem anderen Endabschnitt des Durchgangslochs befestigt ist; und einen Widerstand, der in dem Durchgangsloch zwischen dem metallischen Anschluß und der Mittelelektrode angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand einen elektrischen Widerstandswert von nicht weniger als 10 kΩ, jedoch nicht mehr als 25 kΩ aufweist.
• Um das zweite Ziel zu erreichen, schafft die vorliegende Erfindung eine Zündanlage zur Verwendung bei einem Verbrennungsmotor mit einer Zündkerze und einer Spuleneinheit gemäß den Merkmalen des Anspruchs 7.
• Die Zündkerze enthält eine Mittelelektrode; einen die Mittelelektrode umgebenden Isolator; eine den Isolator umgebende Metallhülse; eine Erdungselektrode, die der Mittelelektrode gegenübersteht, und einen Funkenabschnitt, der fest an entweder der Mittelelektrode oder der Erdungselektrode befestigt ist, um dadurch eine Funkenentladungsstrecke zu definieren. Der Funkenabschnitt ist aus einem Metall gebildet, welches nicht weniger als 60 Gew.-% Ir enthält. Die Zündkerze enthält außerdem einen metallischen Anschluß, der fest in dem einen Endabschnitt eines axial in dem Isolator ausgebildeten Durchgangslochs befestigt ist, während die Mittelelektrode in dem anderen Endabschnitt des Durchgangslochs fest angebracht ist.
• Die Spuleneinheit enthält ein an der Zündkerze befestigtes Gehäuse und eine in dem Gehäuse aufgenommene und mit dem metallischen Anschluß der Zündkerze verbundene Zündspule zum Anlegen einer Hochspannung an die Zündkerze, um eine elektrische Entladung zu bewirken.
• Das Zündsystem enthält außerdem einen zwischen der Zündspule und der Mittelelektrode liegenden Widerstandsabschnitt, um einen elektrischen Widerstand von nicht weniger als 10 kΩ und nicht mehr als 25 kΩ zwischen der Zündspule und der Mittelelektrode zu schaffen.
• Wenn der Funkenabschnitt aus einem Metall auf Ir-Basis gebildet ist, muß das Metall Ir in einem Anteil von nicht weniger als 60 Gew.-% enthalten, da ansonst der hohe Schmelzpunkt von Ir nicht dazu führen kann, daß es zu einer ausreichenden Verbesserung der Widerstandsfähigkeit des Funkenabschnitts gegenüber durch Funken verursachtem Verbrauch kommt. Wie oben allerdings bereits beschrieben wurde, neigt bei einem DLI- System ein hoher Ir-Anteil des Funkenabschnitts dazu, den Übergang zu einer Starkstromentladung zu veranlassen, beispielsweise in Form einer Bogenentladung. Im Ergebnis erhöht sich die Temperatur des Funkenabschnitts auf einen derartigen Wert, daß sich eine Ir-Komponente durch Oxidation verflüchtigt, mit der Folge, daß der Funkenabschnitt entsprechend aufgebraucht wird.
• Die Erfinder haben umfangreiche Studien betrieben und im Ergebnis herausgefunden, daß selbst beim DLI-System eine Zündkerze mit einem Funkenabschnitt aus dem oben beschriebenen Metall auf Ir-Basis (diese wird im folgenden gelegentlich auch als "Ir-Kerze" bezeichnet) eine elektrische Entladung bei einem relativ schwachen Strom stabil aufrechterhält, beispielsweise in Form einer Glühentladung, und zwar durch die Schaffung eines elektrischen Widerstands von nicht weniger als 10 kΩ (entsprechend einer Spannungsversorgungs-Impedanz) zwischen der Zündspule und der Mittelelektrode. Auf der Grundlage dieser Erkenntnis wurde die vorliegende Erfindung geschaffen. Durch Einrichten eines derartigen elektrischen Widerstands ist selbst bei Verwendung von Ir-Kerzen in dem DLI- System der Übergang zu einer Starkstromentladung, beispielsweise einer Bogenentladung, unwahrscheinlich. Somit kann sogar bei Hochgeschwindigkeits- oder Schwerlastbetrieb ein Verbrauch des Funkenabschnitts, der ansonsten durch Verflüchtigung von Ir durch Oxidation erfolgen würde, unterdrückt und damit die Lebensdauer der Zündkerze verlängert werden. Insbesondere ist der zwischen der Zündspule und der Mittelelektrode gemessene elektrische Widerstand vorzugsweise nicht geringer als 15 kΩ. Wenn allerdings der elektrische Widerstand mehr als 25 kΩ beträgt, wird die Zündfähigkeit möglicherweise beeinträchtigt.
• Um einen elektrischen Widerstand von nicht weniger als 10 kΩ und nicht mehr als 25 kΩ zwischen der Zündspule und der Mittelelektrode zu schaffen, kann ein in eine Zündkerze eingebauter und zur Reduzierung von hochfrequentem Rauschen dienender Widerstand verwendet werden. In diesem Fall erhöht sich möglicherweise der elektrische Widerstandswert des Widerstands derart, daß ein elektrischer Widerstandswert von nicht weniger als 10 kΩ (vorzugsweise nicht weniger als 15 kΩ) und nicht mehr als 25 kΩ zwischen dem metallischen Anschluß und der Mittelelektrode geschaffen wird. Wenn der Widerstand nicht eingebaut ist, wie es der Fall bei einer billigen, gewöhnlichen Zündkerze ist, kann ein Widerstandsabschnitt als Widerstand in der Spuleneinheit untergebracht sein, so daß ein elektrischer Widerstandswert in dem oben angegebenen Bereich zwischen der Zündspule und der Mittelelektrode geschaffen wird.
• Wenn bei einer Zündkerze der Durchmesser eines Endabschnitts der Mittelelektrode abnimmt, nimmt das Volumen des Endabschnitts ab. Im Ergebnis absorbiert der Endabschnitt der Mittelelektrode weniger Wärme von der gezündeten Flamme und verbessert dadurch die Zündfähigkeit. Bei der Zündkerze oder der Zündanlage gemäß der Erfindung, in der der Zündabschnitt aus dem oben angegebenen Metall auf Ir-Basis an einem Endabschnitt der Mittelelektrode ausgebildet ist, ist der Durchmesser des Endabschnitts vorzugsweise so eingestellt, daß er nicht mehr als 1,1 mm beträgt. Durch Einstellen des Durchmessers des Endabschnitts auf nicht mehr als 1,1 mm wird die Zündfähigkeit signifikant verbessert. Noch mehr bevorzugt wird der Durchmesser des Endabschnitts auf 0,3 mm bis 0,8 mm eingestellt. Indem der Durchmesser des Endabschnitts auf nicht mehr als 0,8 mm beschränkt wird, wird die Zündfähigkeit noch weiter gesteigert. Wenn der Durchmesser des Endabschnitts weniger als 0,3 mm beträgt, neigt die Temperatur des Zündabschnitts aufgrund der Funkenkonzentration zur Zunahme, und als Ergebnis davon neigt der Zündabschnitt zum Verbrauch durch Verflüchtigung von Ir durch Oxidation.
• Allgemein wird bei einer Zündkerze der Isolator von der Metallhülse umfaßt. Wenn die Oberfläche des Isolators verunreinigt wird, beispielsweise durch Haftenbleiben von Ruß oder Kraftstoff, so kommt es zu einem Entstehen von Funken zwischen der Innenfläche der Metallhülse und der Außenfläche des Isolators, was möglicherweise eine normale Bildung einer elektrischen Entladung über eine Funkenentladungsstrecke behindert. Die Verkleinerung der Funkenentladungsstrecke ist ein wirksames Mittel zum Aufrechterhalten der normalen elektrischen Entladung über die Strecke, wenn die Oberfläche des Isolators verschmutzt wird. Um die Widerstandsfähigkeit der Zündkerze gegen Verunreinigung zu erhalten, wird die Funkenentladungsstrecke vorzugsweise auf nicht mehr als 1,2 mm, bevorzugter auf nicht mehr als 0,8 mm eingestellt. Um das Auftreten eines Kurzschlusses an der Strecke zu verhindern, wird die Funkenentladungsstrecke auf nicht weniger als 0,3 mm eingestellt.
• Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 eine Längs-Teilschnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zündkerze;
• Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht von Teilen der Zündkerze nach Fig. 1, welche sich in der Nähe einer Funkenentladungsstrecke befinden;
• Fig. 3 eine Schaltungsskizze eines Beispiels einer Zündanlage, die von Zündkerzen gemäß Fig. 1 Gebrauch macht;
• Fig. 4 eine schematische Frontansicht der Zündanlage nach Fig. 3, eingebaut in einen Motor;
• Fig. 5 eine graphische Darstellung der Ergebnisse eines Tests bezüglich des Verhaltens bei Funkenstrecken-Vergrößerung, durchgeführt für die Zündkerzen gemäß Fig. 1;
• Fig. 6A eine graphische Darstellung der Wellenform einer elektrischen Entladung;
• Fig. 6B eine graphische Darstellung der Wellenform einer weiteren elektrischen Entladung;
• Fig. 7 eine graphische Darstellung der Effekte der Funkenentladungsstrecke und des elektrischen Widerstands auf die Häufigkeit des Übergangs von Glühentladung zu Bogenentladung;
• Fig. 8 eine graphische Darstellung der Häufigkeit des Übergangs von Glühentladung auf Bogenentladung, gemessen für das Zündsystem nach Fig. 3 und ein Zündsystem gemäß Fig. 11;
• Fig. 9 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen einem verbrauchten Volumen einer Elektrode und einem Elektrodendurchmesser;
• Fig. 10 eine Graphik, die das Verhalten der Funkenstreckenzunahme in Abhängigkeit von Betriebsstunden zeigt;
• Fig. 11 eine Schaltungsskizze eines Verteiler-Zündsystems;
• Fig. 12 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Anzahl von Haltbarkeitszyklen und einer Funkenstrecke; und
• Fig. 13 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen Widerstand und Zündgrenze.
• Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
• Fig. 1 zeigt eine Zündkerze 100, in die ein Widerstand eingebaut ist, entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung. Die Zündkerze 100 enthält eine zylindrische Metallhülse 1, einen Isolator 2, der in die Metallhülse 1 derart eingepaßt ist, daß ein Spitzen-Endabschnitt aus der Metallhülse 1 vorsteht, und eine Erdungselektrode 4, die derart angeordnet ist, daß ein Ende mit der Metallhülse 1 verbunden ist und das andere Ende der Spitze der Mittelelektrode 3 gegenübersteht. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist an der Erdungselektrode 4 ein Funkenabschnitt 32 in der Weise ausgebildet, daß dieser einem Funkenabschnitt 31 der Mittelelektrode 3 gegenübersteht. Die einander gegenüberstehenden Funkenabschnitte 31 und 32 definieren zwischen sich eine Funkenentladungsstrecke γ.
• Der Isolator 2 ist aus einem Keramik-Sinterkörper gebildet, beispielsweise aus Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid. Die Metallhülse 1 besteht zum Beispiel aus schwach kohlenstoffhaltigem Stahl und dient als Gehäuse für die Zündkerze 100. Ein Gewindeabschnitt 7 ist auf der Außenfläche der Metallhülse 1 ausgebildet und dient zum Befestigen der Zündkerze 100 an einem nicht dargestellten Motorblock. Die Maßgebung des Gewindeteils 7 entspricht beispielsweise M14S. Die Länge L&sub1; zwischen einem offenen Ende, aus dem die Mittelelektrode 3 nach außen ragt, und dem hinteren Teil des Isolators 2 ("hinten" bezieht sich auf die Oberseite in Fig. 1) beträgt zum Beispiel 58,5 mm.
• Hauptmasseabschnitte 3a und 4a (Fig. 2) der Mittelelektrode 3 bzw. der Erdungselektrode 4 sind aus einer Ni-Legierung (zum Beispiel Iconel, Handelsbezeichnung) gebildet. Die Funkenabschnitte 31 und 32 sind aus einem Metall gebildet, welches Ir in einer Menge von nicht weniger als 60 Gew.-% enthält.
• Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der Hauptmasseabschnitt 3a der Mittelelektrode 3 derart verjüngt ausgebildet, daß der Durchmesser zur Spitze hin abnimmt, wobei die Stirnfläche der Spitze als flache Ebene bearbeitet ist. Ein kreisrundes Scheibchen einer Legierung, welches als Funkenabschnitt 31 füngiert, ist fest an der Stirnfläche des Hauptmasseabschnitts 3a durch eine Umfangsschweißung entlang der Grenze zwischen dem Scheibchen und dem Hauptmasseabschnitt 3a befestigt. Als Ergebnis des Schweißvorgangs verläuft entlang der Grenze eine Schweißzone W. Spezielle Beispiele für dieses Schweißen enthalten die Laserschweißung, das Elektronenstrahlschweißen und das Widerstandsschweißen. Der Funkenabschnitt 32 wird in folgender Weise hergestellt: es wird ein kreisrundes Scheibchen auf die Erdungselektrode 4 aufgesetzt, so daß es mit dem gegenüberliegenden Funkenabschnitt 31 fluchtet. Entlang der Grenze zwischen dem Scheibchen und der Erdungselektrode 4 wird durch Schweißen eine Schweißzone W gebildet, so wie bei dem Funkenabschnitt 31, um dadurch das Scheibchen fest an der Erdungselektrode 4 anzubringen. Diese Scheibchen können beispielsweise aus einem geschmolzenen Material hergestellt werden, gewonnen durch Mischen von Komponenten einer Legierung in vorbestimmten Anteilen und Schmelzen des erhaltenen Gemisches, oder aus einem Sintermaterial, erhalten durch Kompaktieren und Sintern eines Legierungspulvers oder eines Gemisches von Pulvern von Metallkomponenten in vorbestimmten Verhältnissen.
• Beispiele der verwendeten Legierung für das Material der oben angesprochenen Scheibchen sind folgende:
• (1) Eine Legierung, die Ir als Hauptkomponente und Rh in einem Anteil von 3 Gew.-% bis 40 Gew.-% enthält. Durch die Verwendung der Legierung wird der Verbrauch des Zündabschnitts, welcher ansonsten durch die Verflüchtigung von Ir aufgrund von Oxidation bei hoher Temperatur erfolgen würde, wirksam unterdrückt, so daß eine Zündkerze mit hervorragender Haltbarkeit erhalten wird.
• Wenn der Rh-Anteil der Legierung weniger als 3 Gew.-% beträgt, wird der Effekt der Unterdrückung der Verflüchtigung durch Oxidation von Ir unzureichend. Im Ergebnis neigt der Funkenabschnitt zu Schwund, was eine Beeinträchtigung der Haltbarkeit der Zündkerze zur Folge hat. Wenn der Rh-Anteil der Legierung 40 Gew.-% oder mehr beträgt, beginnt der Schmelzpunkt der Legierung zu sinken, mit dem Ergebnis, daß in einigen Fällen die Haltbarkeit der Zündkerze ebenfalls zu sinken beginnt. Folglich wird der Rh-Anteil der Legierung auf 3 Gew.-% bis (exklusive) 50 Gew.- %, vorzugsweise 7 Gew.-% bis 30 Gew.-%, noch mehr bevorzugt auf 15 Gew.-% bis 25 Gew.-%, am meisten bevorzugt auf 18 Gew.-% bis 22 Gew.-% eingestellt.
• (2) Eine Legierung, die Ir als Hauptkomponente und Pt in einer Menge von 1 Gew.-% bis 20 Gew.-% enthält. Durch die Verwendung der Legierung wird der Verzehr des Funkenabschnitts, der sich ansonsten durch Verflüchtigung von Ir aufgrund von Oxidation bei hoher Temperatur einstellen würde, wirksam unterdrückt, so daß man eine Zündkerze mit hervorragender Haltbarkeit erhält. Insbesondere dann, wenn der Pt-Anteil der Legierung weniger als 1 Gew.-% beträgt, wird der Effekt der Unterdrückung der Verflüchtigung durch Oxidation von Ir unzureichend. Im Ergebnis neigt der Funkenabschnitt zum Verbrauch, was die Haltbarkeit der Zündkerze beeinträchtigt. Wenn der Pt-Anteil der Legierung 20 Gew.-% oder höher ist, sinkt der Schmelzpunkt, was die Haltbarkeit der Zündkerze beeinträchtigt.
• Ein Material für das Scheibchen (den Funkenabschnitt) kann ein Oxid oder ein Verbundoxid eines metallischen Elements der Gruppe 3A (sogenannte Seltenerdmetalle) oder der Gruppe 4A (Ti, Zr und Hf) des Periodensystems in einer Menge von 0,1 Gew.-% bis 15 Gew.-% enthalten. Durch die Zugabe eines solchen Oxids läßt sich der Verbrauch des Zündabschnitts, der ansonsten aus der Verflüchtigung von Ir aufgrund von Oxidation entstehen würde, wirksamer unterdrücken. Wenn also ein solches Oxid dem Material des Scheibchens hinzugegeben wird, kann eine Metallkomponente des Materials elementares Ir ebenso sein wie die oben bei (1) oder (2) beschriebene Ir-Legierung. Wenn der Oxidanteil des Materials weniger als 0,1 Gew.-% beträgt, kann die Zugabe eines solchen Oxids nicht in ausreichendem Maß den Effekt der Unterdrückung einer Verflüchtigung durch Oxidation von Ir erzielen. Wenn der Oxidanteil des Materials über 15 Gew.-% beträgt, wird die Beständigkeit des Scheibchens gegen Thermoschock beeinträchtigt. Im Ergebnis kann zum Beispiel beim Anschweißen des Scheibchens an die Elektrode das Scheibchen brechen. Insbesondere wird als das vorerwähnte Oxid Y&sub2;O&sub3; bevorzugt, außerdem werden zum Beispiel La&sub2;O&sub3;, ThO&sub2; oder ZrO&sub2; bevorzugt.
• Der Durchmesser δ des Funkenabschnitts 31, das heißt der Durchmesser δ des Endabschnitts der Mittelelektrode 3, beträgt nicht mehr als 1,1 mm, vorzugsweise 0,3 mm bis 0,8 mm. Eine Abmessung y der Funkenentladungsstrecke γ beträgt nicht mehr als 1,2 mm, vorzugsweise 0,3 mm bis 1,1 mm, noch mehr bevorzugt 0,6 mm bis 0,9 mm. Entweder der Funkenabschnitt 31 oder der Funkenabschnitt 32 kann auch weggelassen werden. In diesem Fall wird die Funkenentladungsstrecke γ von dem Funkenabschnitt 31 und der Erdungselektrode 4 oder durch den Funkenabschnitt 32 und die Mittelelektrode 3 gebildet.
• Zurückkehrend zu Fig. 1, ist in der Zündkerze 100 ein Durchgangsloch 6 axial in dem Isolator 2 ausgebildet. In das eine Ende des Durchgangslochs 6 ist fest sitzend ein metallischer Anschluß 13 eingesetzt, während die Mittelelektrode 3 fest in den anderen Endabschnitt des Durchgangslochs 6 eingesetzt ist. Ein Widerstand 15 befindet sich innerhalb des Durchgangslochs 6 zwischen dem metallischen Anschluß 13 und der Mittelelektrode 3. Die einander abgewandten Enden des Widerstands 15 sind mit der Mittelelektrode 3 und dem metallischen Anschluß 13 über leitende Glasabdichtungsschichten 16 bzw. 17 verbunden.
• Der metallische Anschluß 13 ist zum Beispiel aus schwach kohlenstoffhaltigem Stahl gebildet. Eine Ni-Überzugsschicht (mit einer Dicke von zum Beispiel 5 um) ist auf der Oberfläche des metallischen Anschlusses 13 als Mittel gegen Korrosion gebildet. Der metallische Anschluß 13 enthält einen Dichtungsabschnitt 13c (eine Endspitze), einen Anschlußabschnitt 13a, der aus dem hinteren Ende des Isolators 2 vorsteht, und einen Stababschnitt 13b, der sich zwischen dem Anschlußabschnitt 13a und dem Dichtungsabschnitt 13c erstreckt. Der Dichtungsabschnitt 13c nimmt eine axial verlaufende zylindrische Form an und ist in die leitende Glasabdichtungsschicht 17 eingesetzt, so daß der Abstand zwischen dem Dichtungsabschnitt 13c und der Wandung des Durchgangslochs 6 von der Dichtungsschicht 17 abgedichtet ist.
• Der Widerstand 15 wird durch folgende Schritte hergestellt: Mischen von Glaspulver, Keramikpulver, Metallpulver (welches als Hauptanteil ein einzelnes oder eine Kombination aus der Gruppe Zn, Sb, Sn, Ag und Ni enthält), ein nichtmetallisches Pulver aus einer leitenden Substanz (zum Beispiel amorpher Kohlenstoff (Ruß) oder Graphit), und eines organischen Bindemittels in vorbestimmten Anteilen; und Sintern des erhaltenen Gemisches gemäß einem bekannten Verfahren, zum Beispiel unter Einsatz einer Heißpresse. Zusammensetzung und Abmessungen des Widerstands 15 werden so eingestellt, daß ein elektrischer Widerstand von nicht weniger 10 kΩ gebildet wird (vorzugsweise nicht weniger als 15 kΩ), jedoch nicht größer als 25 kΩ, gemessen zwischen dem metallischen Anschluß 13 und der Mittelelektrode 3.
• Die leitenden Glasabdichtungsschichten 16 und 17 werden aus mit Metallpulver vermischtem Glas gemischt, wobei das Metallpulver als Hauptkomponente ein einzelnes oder eine Kombination der Metalle Cu und Fe enthält. Der Metallanteil des erhaltenen Gemisches beträgt 35 Gew.-% bis 70 Gew.-%, vorzugsweise können die leitenden Glasabdichtungsschichten 16 und 17 ein halbleitendes anorganisches Verbindungspulver enthalten, beispielsweise TiO&sub2; in einem geeigneten Anteil.
• Fig. 3 zeigt eine Zündanlage, welche die Zündkerzen 100 verwendet. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, verwendet eine Zündanlage 150 keinen Verteiler, sondern enthält Zündspulen 51, die direkt eine Spannung an zugehörige Zündkerzen 100 legen können. Jede der Zündspulen 150 enthält eine Primärspule 52 zur Aufnahme von Elektrizität auf einer Batterie 156, angeschlossen an einen Unterbrecher 154. Die Zündspule 51 enthält weiterhin eine Sekundärspule 53, die an die zugehörige Zündkerze 100 angeschlossen ist. Der Unterbrecher 154 enthält kontaktlose Schalter, beispielsweise Transistoren, die den Zündspulen 51 zugeordnet sind. Nach Erhalt eines Unterbrechungs-Befehlssignals, welches von dem zugehörigen Ausgang einer elektronischen Steuereinheit 155 ausgegeben wird, nimmt jeder der kontaktlosen Schalter einen getrennten oder offenen Zustand ein. Eine Diode 51a zwischen jeweils einer Zündspule 51 und einer zugehörigen Zündkerze 100 verhindert ein erneutes Bestromen der Zündkerze 100, welches ansonsten eintreten würde, wenn der entsprechende kontaktlose Schalter vom offenen Zustand in den leitenden Zustand übergeht.
• Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist bei einem Verbrennungsmotor 180 in Form eines Mehrzylinder-Benzinmotors die Zündkerze 100 mit Hilfe des Gewindeteils 7 in jeden der Zylinder 181 eingebaut, so daß die Funkenentladungsstrecke γ sich innerhalb einer Brennkammer befindet. Spuleneinheiten 50 sind an den Zündkerzen 100 in einer Eins-zu-Eins-Entsprechung befestigt und stehen mit der elektronischen Steuereinheit 155 in Verbindung. Die Spuleneinheit 50 enthält ein Gehäuse 60, das in den hinteren Endabschnitt der Zündkerze 100 eingesetzt ist. Das Gehäuse nimmt die Zündspule 51 und den Unterbrecher 154 auf. Die Zündspule 51 ist elektrisch mit dem metallischen Anschluß 13 der Zündkerze 100 über einen nicht dargestellten Anschlußteil der Spuleneinheit 50 verbunden.
• In der Zündkerze 100 kann der Widerstand 15 entfallen, und der metallische Anschluß 13 und die Mittelelektrode 3 können beispielsweise über eine einzelne Dichtungsschicht aus leitendem Glas verbunden sein. In der Zündkerze 100 mit dem Widerstand 15 und der Abdichtungsschicht 16 aus leitendem Glas zwischen dem Widerstand 15 und der Mittelelektrode 3 kann die Abdichtungsschicht 16 aus leitendem Glas weggelassen werden. In diesem Fall kann ein Widerstand beispielsweise zwischen der Zündspule 51 und dem Anschlußteil der Spuleneinheit 50 vorhanden sein, um einen elektrischen Widerstand von nicht weniger als 10 kΩ (vorzugsweise nicht weniger als 15 kΩ), jedoch nicht mehr als 25 kΩ zwischen der Zündspule 51 und der Mittelelektrode 3 der Zündkerze 100 zu bilden.
BEISPIEL
• Um den Effekt der oben beschriebenen Zündkerze 100 und der Zündanlage 150 zu bestätigen, wurden folgende Versuche durchgeführt: feines Glaspulver (durchschnittliche Korngröße 80 um; 30 Gewichtsteile), ZrO&sub2;- Pulver (durchschnittliche Korngröße 3 um; 60 Gewichtsteile) als Keramikpulver, Al-Pulver (durchschnittliche Korngröße 20-50 um; 1 Gewichtsteil) als Metallpulver, Ruß (2-9 Gewichtsteile) als nicht- metallisches, leitendes Pulver, und Dextrin (3 Gewichtsteile) als organisches Bindemittel wurden gemischt. Das erhaltene Gemisch wurde in einer Kugelmühle mit Wasser als Lösungsmittel naß gemahlen. Das erhaltene Gemisch wurde getrocknet, wodurch ein Vorläufermaterial gewonnen wurde. Grobes Glaspulver (durchschnittliche Korngröße 250 um) wurde mit dem Vorläufermaterial in einer Menge von 400 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Vorläufermaterial gemischt, wodurch eine Widerstands- Zusammensetzung in Pulverform erhalten wurde. Ein Material für das Glaspulver war Borsilicat-Lithium-Glas, welches durch die Schritte des Mischens von 50 Gewichtsteilen SiO&sub2;, 29 Gewichtsteilen B&sub2;O&sub5;, 4 Gewichtsteilen Li&sub2;O und 17 Gewichtsteilen BaO und Schmelzen des erhaltenen Gemisches erhalten wurde, wobei die Erweichungstemperatur des Gemisches 585ºC betrug.
• Sodann wurden die Widerstände 15 mit Hilfe einer Heißpresse aus dem Widerstands-Zusammensetzungspulver gebildet. Mit Hilfe des Widerstands 15 wurden verschiedene Proben der Zündkerze 100 gemäß Fig. 1 gebildet, in die der Widerstand 15 eingebaut wurde. Bei den Proben war die Mittelelektrode 3 aus einer Ni-Legierung gebildet (INCONEL 600) und besaß eine axiale Länge von 20,7 mm bei einem Querschnittsdurchmesser von 2,6 mm. Der Durchmesser des Durchgangslochs 6 in dem Isolator 2 (im wesentlichen identisch dem Querschnittsdurchmesser des Widerstands 15) betrug 4,0 mm. Das Heißpressen erfolgte bei einer Erwärmungstemperatur von 900ºC und einem aufgebrachten Druck von 100 kg/cm². Das verwendete leitende Glaspulver war ein Gemisch aus leitenden Pulvern aus beispielsweise Cu, Fe, Sn und TiO&sub2; sowie Borsilicat-Calcium-Glaspulver (die leitenden Pulver sind in einer Menge von etwa 50 Gew.-% enthalten). In den erhaltenen Zündkerzen-Proben betrug die Länge L2 des Widerstands 15 7,0 bis 15,0 mm. Der elektrische Widerstand Rk, gemessen zwischen der Mittelelektrode 3 und dem metallischen Anschluß 13, wurde durch Einstellen der Länge L2 und der Zusammensetzung des Widerstands 15 auf 5 kΩ bis 30 kΩ eingestellt.
• Die Zündabschnitte 31 und 32 wurden folgendermaßen gefertigt: Ir und Pt wurden in vorbestimmten Mengen gemischt und geschmolzen, um eine Legierung zu erhalten, die Pt in einer Menge von 5 Gew.-% mit dem Rest Ir enthielt. Die Legierung wurde zu kreisrunden Scheibchen mit einem Durchmesser von 0,2 mm bis 1,6 mm und einer Dicke von 0,6 mm geformt. Mit Hilfe dieser Scheibchen wurden die in Fig. 1 und 2 dargestellten Funkenabschnitte 31 und 32 der Zündkerze 100 gebildet (in anderen Worten: es wurden Zündkerzen-Proben mit Funkenabschnitten unterschiedlicher Größen von 0,2 mm bis 1,6 mm gefertigt).
• Die Funkenentladungsstrecke γ wurde zunächst auf verschiedene Werte y von 0,4 mm bis 1,4 mm eingestellt.
• Die so erhaltenen Zündkerzen-Proben wurden in einen 6-Zylinder- Benzinmotor (Hubraum 1998 cm³) eingebaut. Der Motor wurde kontinuierlich bis zu 800 Stunden bei einer Motordrehzahl von 5600 UpM betrieben (bei einer Mittelelektrodentemperatur von etwa 780ºC) bei vollständig geöffneten Drosseln. Nach Anhalten des Motorbetriebs wurde eine Zunahme der Funkenentladungsstrecke γ gemessen. Der Test machte Gebrauch von dem in Fig. 3 gezeigten Zündsystem. Diese Zündanlage bewirkte eine elektrische Ladung unter folgenden Bedingungen: die Polarität der Mittelelektrode war negativ; der Spitzenwert des Sekundärstroms betrug 70 mA, und die Entladungsenergie betrug 65 mJ. Während der Entladung wurden mit Hilfe eines Oszilloskops Strom- und Spannungsverläufe aufgezeichnet. Zum Vergleich wurde ein ähnlicher Test mit dem in Fig. 11 gezeigten Verteiler-Zündsystem (DIS; Distributer Ignition System) durchgeführt. In diesem Fall wurde der elektrische Widerstand zwischen der Zündspule 251 und dem abgewandten Ende jedes Hochspannungskabels C zu 5 kΩ bis 10 kΩ gemessen.
• Fig. 5 zeigt die Ergebnisse eines Tests auf das Verhalten bei Funkenabstand-Vergrößerung (das heißt Elektrodenverbrauch). Durchgeführt wurde der Test unter folgenden Bedingungen: der elektrische Widerstand Rk betrug 5 kΩ, der Enddurchmesser δ der Mittelelektrode betrag 1,0 mm; und die Anfangs-Funkenentladungsstrecke γ betrag 0,5; 0,8 und 1,1 mm. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, gibt es bei Zündkerzen mit einer Anfangs- Funkenstrecke γ von 0,8 oder 1,1 mm einen starken Elektrodenverbrauch, so daß der Elektrodenabstand beträchtlich zunimmt. Da berücksichtigt wurde, daß die Form der elektrischen Entladung verantwortlich war für eine Differenz der Elektrodenabstandszunahme, wurden Wellenverläufe der Entladung beobachtet. Fig. 6A zeigt die Wellenform einer elektrischen Entladung bei einem γ-Wert von 0,5 mm, und Fig. 6B zeigt die Wellenform einer elektrischen Entladung bei einem γ-Wert von 0,8 mm. Gemäß Fig. 6A zeigt der Strom ein relativ stabiles Verhalten, was nahelegt, daß die Glühentladung dominiert. In Fig. 6B hingegen zeigt der Strom häufig ein abrupt zunehmendes Verhalten, was impliziert, daß Bogenentladungen auftreten. Insbesondere ist verständlich, daß ein starker Strom zur Zeit des Übergangs von Glühentladung auf Bogenentladung fließt. Ersichtlich wird im Fall der Fig. 6B die Häufigkeit des Übergangs von Glühentladung zu Bogenentladung innerhalb eines einzigen Entladungszyklus gesteigert. Folglich kommt es häufig zu einem momentanen Fluß eines starken Stroms mit der Folge eines beträchtlichen Elektroden- Verbrauchs.
• In Fig. 6A nimmt in einer Zone, in der eine beträchtliche Glühentladung stattfindet, während die Stromschwankung in einen Bereich von 5 mA fällt, der Absolutwert des Stroms allmählich in Richtung des Endes des Entladungszyklus ab, das heißt es bildet sich ein Hintergrund-Strompegel aus. Im vorliegenden Beispiel wird ein Entladungszyklus in Einheiten von 0,5 ms unterteilt, und es wird ein Durchschnittswert in jeder Teilung berechnet, um dadurch den vorerwähnten Hintergrund-Strompegel zu ermitteln. Wenn der Strom um mindestens 20 mA größer ist als der ermittelte Hintergrund-Strompegel, so wird dies als Übergang von Glühentladung zu Bogenentladung interpretiert. Die Anzahl (Häufigkeit) der Übergänge innerhalb eines einzelnen Entladungszyklus wurde gezählt, um dadurch die Übergangs-Empfindlichkeit zu ermitteln.
• Fig. 7 zeigt ein Ergebnis eines Tests, bei dem die Häufigkeit des Übergangs von Glühentladung zu Bogenentladung gemessen wurde, während der elektronische Widerstand Rk und die Anfangs- Funkenentladungsstrecke γ geändert wurden. Speziell wurde eine erste Gruppe von Zündkerzen hergestellt, bei denen der Enddurchmesser 5 der Mittelelektrode auf 1,0 mm und der elektronische Widerstand Rk auf 5 kΩ eingestellt wurde, während die Anfangs-Funkenentladungsstrecke γ im Bereich von 0,4-1,4 mm geändert wurde. Es wurde eine zweite Gruppe von Zündkerzen hergestellt, bei denen der Enddurchmesser 8 der Mittelelektrode auf 1,0 mm und der elektronische Widerstand Rk auf 10 kΩ eingestellt wurde, während die Anfangs-Funkenentladungsstrecke γ im Bereich von 0,4-1,4 mm geändert wurde. In ähnlicher Weise wurde eine dritte Gruppe von Zündkerzen hergestellt, bei denen der Enddurchmesser δ der Mittelelektrode auf 1,0 mm und der elektronische Widerstand Rk auf 15 kΩ eingestellt wurde, während die Anfangs-Funkenentladungsstrecke γ im Bereich von 0,4-1,4 mm geändert wurde. Anschließend wurde die Häufigkeit des Übergangs von Glühentladung auf Bogenentladung für jede der so gefertigten Zündkerzen gemessen. In Fig. 7 ist die Häufigkeit des Übergangs in Index-Form dargestellt, wobei die Häufigkeit des Übergangs bei Messung bei einem γ-Wert von 0,8 mm und einem Rk-Wert von 5 kΩ zu 100 genommen wurde. Tabelle 1 zeigt die Meßergebnisse. Tabelle 1
• Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, nimmt die Übergangshäufigkeit ab, wenn der elektrische Widerstand Rk zunimmt. Um nun die Widerstandsfähigkeit gegen Verunreinigung bei den Zündkerzen zu untersuchen, wurde ein Vorauslieferungs-Haltbarkeitstest gemäß der japanischen Industrienorm (JIS) D1606 bei den drei Zündkerzen-Gruppen durchgeführt, von denen die erste Zündkerzen-Gruppe in der Weise gefertigt war, daß ihre elektrischen Widerstände auf 10 kΩ und ihre Anfangs-Funkenentladungsstrecke γ auf 0,8 mm eingestellt waren, bei der zweiten Gruppe von Zündkerzen die elektrischen Widerstände auf 10 kΩ und die Anfangs- Funkenentladungsstrecken γ auf 1,2 mm eingestellt waren, und bei der dritten Gruppe von Zündkerzen die elektrischen Widerstände auf 10 kΩ und ihre Anfangs-Funkenentladungsstrecken γ auf 1,3 mm eingestellt waren. Die Zündkerzen wurden im Motor eines Prüffahrzeugs montiert, und das Prüffahrzeug wurde einem Test unterzogen. Während ein Fahrtenmuster gemäß JIS D1606 als ein Zyklus hergenommen wurde, wurde die Anzahl von Zyklen gezählt, bis zu der es zu einem unruhigen Leerlauf kam, oder bis der Isolierwiderstand der Proben-Zündkerze auf 1 MΩ oder weniger abgenommen hatte (Anzahl der Haltbarkeits-Zyklen). Die Beständigkeit gegenüber Verunreinigung wurde ausgedrückt durch die Haltbarkeits- Zyklen ermittelt. Die Testergebnisse sind in Fig. 12 dargestellt. Wie aus Fig. 12 ersichtlich ist, beginnt bei einem γ-Wert, der 1,2 mm übersteigt, die Anzahl der Haltbarkeits-Zyklen abzunehmen, was auf eine Beeinträchtigung der Widerstandsfähigkeit gegenüber Verunreinigung hinweist.
• Fig. 8 zeigt Ergebnisse eines Tests, der für sowohl das DLI-System nach Fig. 3 als auch das DIS-System nach Fig. 11 durchgeführt wurde und bei dem die Häufigkeit des Übergangs von Glühentladung auf Bogenentladung gemessen wurde, während der elektrische Widerstand Rk geändert wurde. Das heißt: sowohl für das DLI-System nach Fig. 3 als auch für das DIS-System nach Fig. 11 wurden Zündkerzen mit einer Anfangs- Funkenentladungsstrecke γ von 0,8 mm in der Weise gefertigt, daß die Zündkerzen Rk-Werte im Bereich von 5 kΩ bis 30 kΩ besaßen. Die Häufigkeit des Übergangs wurde für jede der so gefertigten Zündkerzen gemessen. Tabelle 2 zeigt die Meßergebnisse. Tabelle 2
• Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, nimmt selbst bei Verwendung des DLI- Systems die Übergangs-Häufigkeit von Glühentladung auf Bogenentladung mit dem elektrischen Widerstand Rk ab. Bei einem elektrischen Widerstand Rk von nicht weniger als 10 kΩ wird die Häufigkeit des Übergangs auf einen Wert gedrückt, wie er im Fall des DIS-Systems gegeben ist. Es sei beachtet, daß bei einem elektrischen Widerstand Rk von nicht weniger als 20 kΩ die Abnahme der Übergangshäufigkeit allmählich stattfindet.
• Fig. 9 zeigt ein verbrauchtes Volumen einer Mittelelektrode pro Funken, gemessen für Zündkerzen mit unterschiedlichen Werten des Enddurchmessers S der Mittelelektrode nach einem Dauertest über 800 Stunden. Dieser Test verwendete eine Anfangs-Funkenentladungsstrecke γ von 1,1 mm und einen elektrischen Widerstand Rk von 5 kΩ. Wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, wird eine Elektrode mit einem kleineren Durchmesser pro Funken stärker verbraucht. Ersichtlich geschieht dies deshalb, weil eine Elektrode mit kleinerem Durchmesser ihre Temperatur leichter erhöht und so empfänglicher ist für Temperaturzunahmen, die durch einen Glüh-Bogen-Übergang veranlaßt sind. Fig. 10 zeigt das Verhalten des Funkenstrecken-Abstands abhängig von Betriebsstunden (bis hin zu 800 Stunden), gemessen für einen elektrischen Widerstand Rk von 5 kΩ, 10 kΩ und 15 kΩ. Dieser Test verwendete eine Anfangs-Funkenentladungsstrecke γ von 0,5 mm und einen Enddurchmesser δ von 1,0 mm der Mittelelektrode. Wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, läßt sich der Elektrodenverbrauch wirksamer dadurch unterdrücken, daß man den elektrischen Widerstand Rk auf 10 kΩ erhöht, wobei dieser Effekt noch verstärkt wird, wenn man den elektrischen Widerstand Rk auf 15 kΩ erhöht.
• Fig. 13 ist eine Graphik, die die Ergebnisse eines Tests zeigt, der mit dem Ziel durchgeführt wurde, die Zündfähigkeit der Proben-Zündkerzen zu ermitteln, die jeweils so hergestellt wurden, daß die Funkenentladungsstrecke γ auf 0,8 mm, der Enddurchmesser δ der Mittelelektrode auf 0,8 mm und der elektrische Widerstand Rk auf einen Wert im Bereich von 10 kΩ bis 30 kΩ eingestellt wurde (die Werte sind in Tabelle 3 dargestellt). Die Proben-Zündkerzen wurden in einem 6-Zylinder-Benzinmotor mit doppelter obenliegender Nockenwelle vom Magergemisch- Verbrennungstyp (Hubraum 1998 cm) montiert. Der Motor wurde bei einem Ladedruck von 350 mmHg und einer Motordrehzahl von 2000 Upm betrieben (dies entspricht einer Fahrgeschwindigkeit von 60 km/h), während das Luft-Kraftstoff-Verhältnis geändert wurde. Als Zündfähigkeitsgrenze wurde ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu der Zeit gemessen, als Fehlzündungen einen Wert von 1% erreichten.
Tabelle 3
• Widerstand (kΩ) Luft-Kraftstoff-Verhälmis (L/K)
• 10 22,2
• 15 22,2
• 20 22,1
• 21 22,07
• 22 22,03
• 23 21,98
• 24 21,92
• 25 21,85
• 26 21,77
• 27 21,69
• 28 21,6
• 29 21,5
• 30 21,4
• Aus den obigen Testergebnissen ist verständlich, daß, wenn der Widerstand gleich oder größer 20 kΩ wird, die Zündfähigkeitsgrenze allmählich abnimmt (es wird unmöglich, Kraftstoff zu zünden, wenn nicht das Luft- Kraftstoff-Verhältnis erhöht wird), und daß die Zündfähigkeitsgrenze scharf abzunehmen beginnt, wenn der Widerstandswert 25 kΩ übersteigt.
• Ersichtlich sind zahlreiche Modifikationen und Abwandlungen der Erfindung im Lichte der obigen Lehre möglich. Es versteht sich daher, daß die vorliegende Erfindung innerhalb des Schutzumfangs gemäß beigefügten Ansprüchen auch anders ausgeführt werden kann, als dies hier speziell beschrieben wurde.

Claims (11)

1. Zündkerze, umfassend eine Mittelelektrode (3), einen die Mittelelektrode (3) umgebenden Isolator (2), eine den Isolator (2) umgebende Metallhülse (1), eine der Mittelelektrode (3) gegenüberliegende Masseelektrode (4), einen Zündabschnitt (31, 32), der aus einem Metall gebildet ist, welches nicht weniger als 60 Gew.-% Ir enthält, fest an zumindest einer Elektrode von der Mittelelektrode (3) und der Masseelektrode (4) angebracht ist, um eine Funkenentladungsstrecke (g) zu definieren, einen metallischen Anschluß (13), der fest in dem einen Endabschnitt eines axial in dem Isolator (2) ausgebildeten Durchgangslochs (6) angebracht ist, wobei die Mittelelektrode (3) fest in dem anderen Endabschnitt des Durchgangslochs (6) angebracht ist, und ein Widerstand in dem Durchgangsloch (6) zwischen dem metallischen Anschluß (13) und der Mittelelektrode (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (15) einen elektrischen Widerstandswert von nicht weniger als 10 kΩ, jedoch nicht mehr als 25 kΩ besitzt.

2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstandswert zwischen dem metallischen Anschluß (13) und der Mittelelektrode (3) nicht weniger als 15 kΩ beträgt.

3. Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündabschnitt (31, 32) an einem Endabschnitt der Mittelelektrode (3) ausgebildet ist, und der Durchmesser des Endabschnitts der Mittelelektrode (3) nicht größer als 1,1 mm ist.

4. Zündkerze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Endabschnitts der Mittelelektrode (3) auf 0,3 mm bis 0,8 mm eingestellt ist.

5. Zündkerze nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenentladungsstrecke (g) nicht größer als 1,2 mm ist.

6. Zündkerze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenentladungsstrecke (g) nicht größer als 0,8 mm ist.

7. Zündanlage zur Verwendung bei einem Verbrennungsmotor, umfassend:

eine Zündkerze (100), welche aufweist:

eine Mittelelektrode (3), einen die Mittelelektrode (3) umgebenden Isolator (2), eine den Isolator (2) umgebende Metallhülse (1), eine der Mittelelektrode (3) gegenüberliegende Masseelektrode (4), einen Zündabschnitt (31, 32), der aus einem Metall gebildet ist, welcher nicht weniger als 60 Gew.-% Ir enthält, fest an zumindest einer Elektrode von der Mittelelektrode (3) und der Masseelektrode (4) angebracht ist, um eine Funkenentladungsstrecke zu definieren, einen metallischen Anschluß (13), der fest in dem einen Endabschnitt eines axial in dem Isolator (2) ausgebildeten Durchgangslochs (6) angebracht ist, wobei die Mittelelektrode (3) fest in dem anderen Endabschnitt des Durchgangslochs (6) angebracht ist, und ein Widerstand in dem Durchgangsloch (6) zwischen dem metallischen Anschluß (13) und der Mittelelektrode (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin aufweist:

eine Spuleneinheit (50), mit einem an der Zündkerze (100) befestigten Gehäuse (60), wobei in dem Gehäuse eine Zündspule (51) aufgenommen ist, welche an dem metallischen Anschluß (13) der Zündkerze (100) angeschlossen ist, um eine Hochspannung an die Zündkerze (100) zum Bewirken einer elektrischen Entladung anzulegen,

wobei ein Widerstandsabschnitt zwischen der Zündspule (51) und der Mittelelektrode (3) angeordnet ist, um einen elektrischen Widerstandswert von nicht weniger als 10 kΩ und nicht mehr als 25 kΩ zwischen der Zündspule (51) und der Mittelelektrode (3) zu schaffen.

8. Zündanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsabschnitt einen elektrischen Widerstand von nicht weniger als 15 kΩ zwischen der Zündspule und der Mittelelektrode (3) schafft.

9. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder Zündanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündabschnitt (31, 32) aus einem Metall gebildet ist, welches Ir als Hauptkomponente und außerdem Rh in einer Menge von 3 Gew.-% bis (ausschließlich) 50 Gew.-.% enthält.

10. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder Zündanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündabschnitt (31, 32) aus einem Metall gebildet ist, welches Ir als Hauptkomponente und Pt in einer Menge von 1 Gew.-% bis 20 Gew.-% enthält.

11. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder Zündanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Zündabschnitts (31, 32) ein Oxid oder Komposit-Oxid eines metallischen Elements der Gruppe 3A oder der Gruppe 4A des Periodensystems in einer Menge von 0,1 Gew.-% bis 15 Gew.-% enthält.