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WO2013102519A1 - Spark plug having improved electromagnetic tolerance - Google Patents

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WO2013102519A1
WO2013102519A1 PCT/EP2012/073628 EP2012073628W WO2013102519A1 WO 2013102519 A1 WO2013102519 A1 WO 2013102519A1 EP 2012073628 W EP2012073628 W EP 2012073628W WO 2013102519 A1 WO2013102519 A1 WO 2013102519A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ceramic
spark plug
insulator
plug according
permittivity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2012/073628
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ghislain Mouil Sil
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to EP12806364.1A priority Critical patent/EP2801134B1/en
Priority to ES12806364.1T priority patent/ES2653930T3/en
Publication of WO2013102519A1 publication Critical patent/WO2013102519A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/38—Selection of materials for insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/40—Sparking plugs structurally combined with other devices
    • H01T13/41—Sparking plugs structurally combined with other devices with interference suppressing or shielding means

Definitions

  • the present invention relates to a spark plug, in particular for a
  • the spark plug according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that it has a significantly improved
  • the spark plug comprises a one-piece insulator of a first and second ceramic.
  • a first permittivity of the first ceramic is smaller than a second permittivity of the second ceramic.
  • the second ceramic surrounds a provided in a through hole in the insulator resistance element annular and thus covers at least one
  • Resistance element can be increased, whereby electromagnetic interference can be reduced by the spark plug, so that an improved electromagnetic compatibility is achieved.
  • the second ceramic is arranged such that the first ceramic
  • the second ceramic is provided such that the second ceramic toward a terminal end of the insulator over the
  • the second ceramic extends in the longitudinal direction while up to a connection-side end of the insulator.
  • a connecting bolt or the like is preferably provided at the connection end.
  • a particularly preferred embodiment of the invention provides that the insulator has a double layer region with a first layer of the first ceramic and a second layer of the second ceramic.
  • the first ceramic in the double-layer region of the insulator, is arranged in the radial direction within the second ceramic.
  • the electric field strength of the second ceramic can be reduced by about a factor of 10.
  • the first ceramic is arranged in the radial direction outside the second ceramic.
  • the electric field strength of both the first ceramic and the second ceramic by about 50% in comparison with the other electric field strengths as individual components, ie, not in a two-layer arrangement can be reduced.
  • a minimum thickness in the radial direction of the second ceramic in the double-layer region of the insulator is greater than or equal to a maximum thickness of the first ceramic in the radial direction.
  • the first and second ceramics are arranged consecutively in the longitudinal direction of the spark plug.
  • the sequential arrangement of the two ceramics thereby provides improved reliability and improved
  • Capacity in the direction of the connection-side end of the spark plug increases, whereas a combustion chamber side lying capacity of the spark plug remains the same, since no changes are made to the insulator. As a result, increased erosion, in particular the center electrode can be avoided and ignition reliability can be improved.
  • a length of the second ceramic in the longitudinal direction of the spark plug is greater than or equal to 20 mm, preferably greater than or equal to 30 mm.
  • the insulator is a sintered component. This allows a cheaper and easier production of the insulator by a
  • the permittivity of the second ceramic is about three to four times the permittivity of the first ceramic.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a spark plug according to
  • Figure 2 is a schematic sectional view of a spark plug according to
  • Figure 3 is a schematic sectional view of a spark plug according to
  • Figure 4 is a schematic sectional view of a spark plug according to
  • the spark plug 1 includes an insulator 2, a center electrode 3, a ground electrode 7, a housing 5, and a terminal bolt 8.
  • the center electrode 3 passes through a through hole 20 in the insulator 2 which extends from a terminal-side end 21 to an electrode-side end 22.
  • the center electrode 3 comprises a resistance element 4, which is arranged approximately in a central region of the insulator 2.
  • An electrical connection to an ignition coil is made via the connecting bolt 8.
  • the insulator 2 comprises a first ceramic
  • the two ceramics 23, 24 are selected such that they have different permittivities, wherein the first permittivity of the first ceramic is smaller than the second permittivity of the second ceramic 24.
  • the insulator 2 is formed as a one-piece component, wherein the second ceramic 24 in the form of a layer on the first ceramic 23rd
  • Double layer region 6 of the insulator is in the spark plug 1 in
  • the second ceramic 24 is attached to the outside of the first ceramic 23. Furthermore, the second ceramic 24 is still enclosed by a region of the housing 5.
  • the double-layer region 6 has a length L1 in the longitudinal direction X-X of the spark plug which is the same length as a length L2 of the resistance element 4 in the longitudinal direction X-X.
  • the double-layer region 6 surrounds the resistance element 4 annularly and thus covers the entire length L1 of the resistance element 4 in the longitudinal direction X-X and in
  • a maximum thickness D1 of the first ceramic 23 in the double-layer region 6 is the same as a minimum thickness D2 of the second ceramic 24 in the double-layer region 6 of the insulator.
  • the minimum thickness D2 is present at the end of the second ceramic 24 facing the electrode, in which case the housing 5 and the insulator 2 undergo a taper.
  • a capacitance C of the spark plug is increased in this area, wherein a capacity in the electrode-near region of the spark plug remains unchanged, since no changes in the ceramic of the insulator 2 are made here.
  • the capacitance of the spark plug in the longitudinal direction X-X thereof is changed in the central region, and the higher capacity in the central region of the spark plug improves the electromagnetic compatibility of the spark plug. This makes it possible in particular to increase a voltage of the ignition coil for the spark plug, without thereby adversely affecting the electromagnetic compatibility of the
  • the spark plug of the first embodiment has, in comparison with a spark plug with an insulator 2, which is made entirely of the first ceramic 3, an improvement of
  • the one-piece insulator 2 is in this embodiment, a sintered component, so that between the first and second ceramic a cohesive connection is made. Furthermore, the double-layer region 6 of the insulator is arranged at a position of the spark plug 1 at which it has the largest
  • Double layer region 6 tends to be arranged closer to the electrode side.
  • Figure 2 shows a spark plug 1 according to a second embodiment of the invention.
  • the second ceramic 24 is higher
  • Permittivity also disposed radially outside of the first ceramic 23.
  • first embodiment only the full length L2 of the resistive element 4 is covered in the longitudinal direction X-X.
  • the second ceramic 24 is provided to a terminal-side end 21 of the insulator 2.
  • a capacitance of a connection-side part of the spark plug is significantly increased in comparison with the prior art, with an area of the spark plug facing the electrode remaining unchanged.
  • a minimum thickness D3 of the second ceramic 24 is always greater than a maximum thickness D1 of the first ceramic 23 in the double-layer region 6.
  • a thickness D1 of the first ceramic 23 in the double-layer region 6 from the resistance element 4 to the connection-side end 21 remains constant.
  • Figure 3 shows a spark plug 1 according to a third embodiment of the invention, wherein in the double layer region 6 of the insulator 2, the second ceramic
  • the second ceramic 24 is disposed within the first ceramic 23. As can be seen from FIG. 3, the double layer region 6 completely covers the resistance element 4 in the longitudinal direction X-X. In this case, the second ceramic 24 extends in the direction of the connecting bolt 8 slightly beyond the resistance element 4, whereby an increased capacity in the connection-side part of the spark plug is achieved.
  • FIG. 4 shows a spark plug 1 according to a fourth exemplary embodiment of the invention.
  • the insulator 2 is without
  • the insulator 2 is further a one-piece component, but has a first electrode-facing portion, which is formed solely of the first ceramic 23, and a second, directed to the terminal bolt 8 area, which is formed exclusively of the second ceramic 24 ,
  • the second ceramic 24 completely covers a resistance element 4 in the longitudinal direction X-X of the spark plug. How out
  • Electrode directed end 40 of the resistor element 4 and extends to the terminal end 21 of the insulator 2.
  • the fourth embodiment provides in particular a high ignition reliability and only a small wear on the electrodes. Also, a significantly improved electromagnetic compatibility can be achieved by an increase in capacity in the connection-side region of the spark plug 1.
  • Material of the first ceramic 23 preferably Al 2 0 3 is used and as second ceramic 24 is a material having a perovskite structure AB0 3 .
  • the mineral perovskite has Ca on the A-site and Ti on the B-site.
  • different cations can partially or completely replace the Ca or Ti part.
  • a 2+ B 4+ 0 3 perovskites at the A site may have Sr, Ba, Mg and at the B site Ti, Zr, Hf, Sn, Ce.
  • Perovskites may be Lanthanides at A-site or AI, Sc, V, Cr, Mn, Fe, Co at B-site.
  • the A-site may be Na, K, Rb, and the B-site Nb, Ta, Sb.
  • CaTi0 3 or SrTi0 3 , or MgTi0 3 or SrSn0 3 or YAl0 3 can thus be used for the second ceramic 24.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Spark Plugs (AREA)

Description

Beschreibung  description

Titel title

Zündkerze mit verbesserter elektromagnetischer Verträglichkeit Stand der Technik  Spark plug with improved electromagnetic compatibility state of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze, insbesondere für ein The present invention relates to a spark plug, in particular for a

Fahrzeug, mit einer verbesserten elektromagnetischen Verträglichkeit. Zündkerzen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Vehicle, with improved electromagnetic compatibility. Spark plugs are different from the prior art

Ausgestaltungen bekannt. Insbesondere bei Fahrzeugen werden in jüngster Zeit immer mehr elektrische bzw. elektronische Einrichtungen verwendet. Aufgrund des schnellen Vorgangs beim Durchbruch (breitbandiges Spektrum) spielt hierbei insbesondere auch die Zündkerze bei der gegenseitigen elektromagnetischen Verträglichkeit der Einrichtungen eine entscheidende Rolle. Da bei Fahrzeugen zusätzlich ein Trend zu Brennkraftmaschinen mit höheren Drücken vorhanden ist, wird diese Problematik in Zukunft noch weiter verschärft, da dies zu höheren Zündspannungen und damit zu höheren möglichen Störpegeln führen kann. Dabei wird üblicherweise die bei dem Zündvorgang entstandene Störung durch die Zündkerze übertragen und kann dadurch an Kabel oder dergleichen weiter ausgestrahlt bzw. weitergeführt werden. Es wäre daher wünschenswert, die auftretende Störung möglichst schon während deren Übertragung auf die  Embodiments known. Especially in vehicles more and more electrical or electronic devices are used in recent times. Due to the rapid process in the breakthrough (broadband spectrum) plays here in particular the spark plug in the mutual electromagnetic compatibility of the facilities a crucial role. Since vehicles additionally have a trend towards higher pressure internal combustion engines, this problem will be further exacerbated in the future since this can lead to higher ignition voltages and thus to higher possible interference levels. In this case, the interference generated during the ignition process is usually transmitted through the spark plug and can thereby continue to be emitted or continued on cables or the like. It would therefore be desirable, the disturbance occurring as possible during their transfer to the

Zündkerze zu unterdrücken. Offenbarung der Erfindung To suppress spark plug. Disclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Zündkerze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie eine signifikant verbesserte The spark plug according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that it has a significantly improved

elektromagnetische Verträglichkeit, auch bei sehr hohen Zündspannungen, aufweist. Insbesondere kann erfindungsgemäß eine auftretende Störung schon im Bereich der Zündkerze aufgefangen werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Zündkerze einen einteiligen Isolator aus einer ersten und zweiten Keramik aufweist. Eine erste Permittivität der ersten Keramik ist dabei kleiner als eine zweite Permittivität der zweiten Keramik. Dabei umgibt die zweite Keramik ein in einer Durchgangsbohrung im Isolator vorgesehenes Widerstandselement ringförmig und überdeckt somit wenigstens einen electromagnetic compatibility, even at very high ignition voltages, has. In particular, according to the invention, an occurring disturbance can already be absorbed in the area of the spark plug. This is according to the invention achieved in that the spark plug comprises a one-piece insulator of a first and second ceramic. A first permittivity of the first ceramic is smaller than a second permittivity of the second ceramic. In this case, the second ceramic surrounds a provided in a through hole in the insulator resistance element annular and thus covers at least one

Teilbereich des Widerstandselements in einer Längsrichtung der Zündkerze. Durch diese Maßnahme kann eine Kapazität im Bereich des  Part of the resistive element in a longitudinal direction of the spark plug. By this measure, a capacity in the range of

Widerstandselements erhöht werden, wodurch elektromagnetische Störungen durch die Zündkerze reduziert werden können, so dass eine verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit erreicht wird. Resistance element can be increased, whereby electromagnetic interference can be reduced by the spark plug, so that an improved electromagnetic compatibility is achieved.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. The dependent claims show preferred developments of the invention.

Vorzugsweise ist die zweite Keramik derart angeordnet, dass das Preferably, the second ceramic is arranged such that the

Widerstandselement in Längsrichtung der Zündkerze vollständig von der zweitenResistive element in the longitudinal direction of the spark plug completely from the second

Keramik überdeckt ist. Hierdurch wird eine Kapazität im Bereich des Ceramic is covered. This will create a capacity in the range of

Widerstandselements signifikant erhöht. Resistance elements increased significantly.

Weiter bevorzugt ist die zweite Keramik derart vorgesehen, dass die zweite Keramik in Richtung zu einem anschlussseitigen Ende des Isolators über dasMore preferably, the second ceramic is provided such that the second ceramic toward a terminal end of the insulator over the

Widerstandselement hinaus verläuft. Besonders bevorzugt verläuft die zweite Keramik in Längsrichtung dabei bis zu einem anschlussseitigen Ende des Isolators. Am anschlussseitigen Ende ist vorzugsweise ein Anschlussbolzen oder dergleichen vorgesehen. Resistance element runs out. Particularly preferably, the second ceramic extends in the longitudinal direction while up to a connection-side end of the insulator. At the connection end, a connecting bolt or the like is preferably provided.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Isolator einen Doppelschichtbereich mit einer ersten Schicht aus der ersten Keramik und einer zweiten Schicht aus der zweiten Keramik aufweist. Durch das Vorsehen des Doppelschichtbereichs kann insbesondere eine Verbesserung einer Durchschlagfestigkeit des Isolators erreicht werden. A particularly preferred embodiment of the invention provides that the insulator has a double layer region with a first layer of the first ceramic and a second layer of the second ceramic. By providing the double-layer region, in particular, an improvement of a dielectric strength of the insulator can be achieved.

Besonders bevorzugt ist im Doppelschichtbereich des Isolators die erste Keramik in Radialrichtung innerhalb der zweiten Keramik angeordnet. Durch diese Maßnahme kann die elektrische Feldstärke der zweiten Keramik um ca. den Faktor 10 reduziert werden. Alternativ ist die erste Keramik in radialer Richtung außerhalb der zweiten Keramik angeordnet. Bei dieser Variante können die elektrische Feldstärke sowohl der ersten Keramik als auch der zweiten Keramik um ca. 50% im Vergleich mit den sonstigen elektrischen Feldstärken als Einzelbauteile, d.h., nicht in Zweischichtanordnung, reduziert werden. Particularly preferably, in the double-layer region of the insulator, the first ceramic is arranged in the radial direction within the second ceramic. By this measure, the electric field strength of the second ceramic can be reduced by about a factor of 10. Alternatively, the first ceramic is arranged in the radial direction outside the second ceramic. In this variant, the electric field strength of both the first ceramic and the second ceramic by about 50% in comparison with the other electric field strengths as individual components, ie, not in a two-layer arrangement can be reduced.

Weiter bevorzugt ist eine minimale Dicke in Radialrichtung der zweiten Keramik im Doppelschichtbereich des Isolators größer oder gleich einer maximalen Dicke der ersten Keramik in Radialrichtung. Hierdurch wird eine weiter verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit der Zündkerze sichergestellt. Besonders bevorzugt liegt eine Dicke der ersten Keramik in einem Bereich zwischen 0,7 bis 1 ,3 mm und beträgt besonders bevorzugt ca. 1 mm. More preferably, a minimum thickness in the radial direction of the second ceramic in the double-layer region of the insulator is greater than or equal to a maximum thickness of the first ceramic in the radial direction. As a result, a further improved electromagnetic compatibility of the spark plug is ensured. Particularly preferred is a thickness of the first ceramic in a range between 0.7 to 1, 3 mm and is particularly preferably about 1 mm.

Gemäß einer anderen alternativen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die erste und zweite Keramik in Längsrichtung der Zündkerze aufeinander folgend angeordnet. Die aufeinander folgende Anordnung der beiden Keramiken stellt dabei eine verbesserte Zuverlässigkeit und verbesserte According to another alternative embodiment of the present invention, the first and second ceramics are arranged consecutively in the longitudinal direction of the spark plug. The sequential arrangement of the two ceramics thereby provides improved reliability and improved

Verschleißeigenschaften der Zündkerze bereit, insbesondere wenn die zweite Keramik über das Widerstandselement in Richtung eines anschlussseitigen Endes des Isolators verläuft. Durch diese Maßnahme wird insbesondere nur dieWear characteristics of the spark plug, in particular when the second ceramic extends over the resistance element in the direction of a connection-side end of the insulator. By this measure, in particular only the

Kapazität in Richtung des anschlussseitigen Endes der Zündkerze erhöht, wohingegen eine zur Brennraumseite liegende Kapazität der Zündkerze gleich bleibt, da hier keine Änderungen am Isolator vorgenommen werden. Dadurch kann eine erhöhte Erosion, insbesondere der Mittelelektrode, vermieden werden und eine Zündzuverlässigkeit verbessert werden. Capacity in the direction of the connection-side end of the spark plug increases, whereas a combustion chamber side lying capacity of the spark plug remains the same, since no changes are made to the insulator. As a result, increased erosion, in particular the center electrode can be avoided and ignition reliability can be improved.

Weiter bevorzugt ist eine Länge der zweiten Keramik in Längsrichtung der Zündkerze größer oder gleich 20 mm, vorzugsweise größer oder gleich 30 mm. Hierdurch kann über einen längeren Bereich in Axialrichtung der Zündkerze deren Kapazität gezielt beeinflusst werden, um die elektromagnetische More preferably, a length of the second ceramic in the longitudinal direction of the spark plug is greater than or equal to 20 mm, preferably greater than or equal to 30 mm. As a result, over a relatively long range in the axial direction of the spark plug, its capacity can be selectively influenced in order to control the electromagnetic field

Verträglichkeit der Zündkerze weiter zu verbessern.  Compatibility of the spark plug to further improve.

Weiter bevorzugt ist der Isolator ein Sinterbauteil. Hierdurch kann eine kostengünstigere und einfachere Herstellung des Isolators durch einen More preferably, the insulator is a sintered component. This allows a cheaper and easier production of the insulator by a

Sintervorgang erreicht werden. Weiter bevorzugt beträgt die Permittivitat der zweiten Keramik ungefähr das Drei- bis Vierfache der Permittivität der ersten Keramik. Durch die Einhaltung dieses Verhältnisses zwischen den Permittivitäten der beiden Keramiken wird die Kapazität der Zündkerze nicht über Maßen erhöht werden, was sich günstig auf die Zündspannung und die Zündzuverlässigkeit auswirkt. Sintering can be achieved. More preferably, the permittivity of the second ceramic is about three to four times the permittivity of the first ceramic. By maintaining this ratio between the permittivities of the two ceramics, the capacitance of the spark plug will not be excessively increased, which has a favorable effect on the ignition voltage and the ignition reliability.

Zeichnung drawing

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist: Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:

Figur 1 eine schematische Schnittansicht einer Zündkerze gemäß Figure 1 is a schematic sectional view of a spark plug according to

einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,  a first embodiment of the invention,

Figur 2 eine schematische Schnittansicht einer Zündkerze gemäß Figure 2 is a schematic sectional view of a spark plug according to

einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,  a second embodiment of the invention,

Figur 3 eine schematische Schnittansicht einer Zündkerze gemäß Figure 3 is a schematic sectional view of a spark plug according to

einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und  a third embodiment of the invention, and

Figur 4 eine schematische Schnittansicht einer Zündkerze gemäß Figure 4 is a schematic sectional view of a spark plug according to

einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.  a fourth embodiment of the invention.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung Preferred embodiments of the invention

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail beschrieben, wobei jeweils gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail, wherein in each case the same or functionally identical parts are designated by the same reference numerals.

Wie aus der in Figur 1 gezeigten Zündkerze 1 des ersten Ausführungsbeispiels ersichtlich ist, umfasst die Zündkerze 1 einen Isolator 2, eine Mittelelektrode 3, eine Masseelektrode 7, ein Gehäuse 5 und einen Anschlussbolzen 8. Die Mittelelektrode 3 verläuft durch eine Durchgangsöffnung 20 im Isolator 2, welche von einem anschlussseitigen Ende 21 bis zu einem elektrodenseitigen Ende 22 verläuft. Die Mittelelektrode 3 umfasst ein Widerstandselement 4, welches ungefähr in einem mittleren Bereich des Isolators 2 angeordnet ist. Über den Anschlussbolzen 8 wird eine elektrische Verbindung mit einer Zündspule hergestellt. Wie weiter aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst der Isolator 2 eine erste KeramikAs is apparent from the spark plug 1 of the first embodiment shown in FIG. 1, the spark plug 1 includes an insulator 2, a center electrode 3, a ground electrode 7, a housing 5, and a terminal bolt 8. The center electrode 3 passes through a through hole 20 in the insulator 2 which extends from a terminal-side end 21 to an electrode-side end 22. The center electrode 3 comprises a resistance element 4, which is arranged approximately in a central region of the insulator 2. An electrical connection to an ignition coil is made via the connecting bolt 8. As further seen in Figure 1, the insulator 2 comprises a first ceramic

23 und eine zweite Keramik 24. Die beiden Keramiken 23, 24 sind dabei derart ausgewählt, dass sie unterschiedliche Permittivitäten aufweisen, wobei die erste Permittivität der ersten Keramik kleiner als die zweite Permittivität der zweiten Keramik 24 ist. Der Isolator 2 ist dabei als einteiliges Bauteil ausgebildet, wobei die zweite Keramik 24 in Form einer Schicht auf die erste Keramik 23 23 and a second ceramic 24. The two ceramics 23, 24 are selected such that they have different permittivities, wherein the first permittivity of the first ceramic is smaller than the second permittivity of the second ceramic 24. The insulator 2 is formed as a one-piece component, wherein the second ceramic 24 in the form of a layer on the first ceramic 23rd

aufgebracht ist. Hierdurch ergibt sich am Isolator 2 ein Doppelschichtbereich 6, in welchem die erste und zweite Keramik in radialer Richtung zu einer Längsachse X-X der Zündkerze angeordnet sind (vergleiche Figur 1 ). Der is applied. This results in the isolator 2, a double-layer region 6, in which the first and second ceramic in the radial direction to a longitudinal axis X-X of the spark plug are arranged (see Figure 1). Of the

Doppelschichtbereich 6 des Isolators ist dabei in der Zündkerze 1 in Double layer region 6 of the insulator is in the spark plug 1 in

Längsrichtung auf Höhe des Widerstandselements 4 angeordnet. Longitudinally arranged at the level of the resistance element 4.

Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ist die zweite Keramik 24 dabei an der Außenseite der ersten Keramik 23 angebracht. Weiterhin wird die zweite Keramik 24 noch von einem Bereich des Gehäuses 5 umschlossen. As can be seen from FIG. 1, the second ceramic 24 is attached to the outside of the first ceramic 23. Furthermore, the second ceramic 24 is still enclosed by a region of the housing 5.

Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, weist der Doppelschichtbereich 6 eine Länge L1 in Längsrichtung X-X der Zündkerze auf, welche gleich lang wie eine Länge L2 des Widerstandselements 4 in Längsrichtung X-X ist. Der Doppelschichtbereich 6 umgibt dabei das Widerstandselement 4 ringförmig und überdeckt somit die gesamte Länge L1 des Widerstandselements 4 in Längsrichtung X-X und inAs can be seen from FIG. 1, the double-layer region 6 has a length L1 in the longitudinal direction X-X of the spark plug which is the same length as a length L2 of the resistance element 4 in the longitudinal direction X-X. The double-layer region 6 surrounds the resistance element 4 annularly and thus covers the entire length L1 of the resistance element 4 in the longitudinal direction X-X and in

Umfangsrichtung. Weiterhin ist eine maximale Dicke D1 der ersten Keramik 23 im Doppelschichtbereich 6 gleich wie eine minimale Dicke D2 der zweiten Keramik 24 im Doppelschichtbereich 6 des Isolators. Die minimale Dicke D2 ist dabei in diesem Ausführungsbeispiel am zur Elektrode gerichteten Ende der zweiten Keramik 24 vorhanden, in welchem das Gehäuse 5 und der Isolator 2 eine Verjüngung erfahren. Circumferential direction. Furthermore, a maximum thickness D1 of the first ceramic 23 in the double-layer region 6 is the same as a minimum thickness D2 of the second ceramic 24 in the double-layer region 6 of the insulator. In this embodiment, the minimum thickness D2 is present at the end of the second ceramic 24 facing the electrode, in which case the housing 5 and the insulator 2 undergo a taper.

In diesem Ausführungsbeispiel beträgt die relative Permittivität εΓ der ersten Keramik 23 8 (£r = 8) und die relative Permittivität der zweiten Keramik 24 beträgt εΓ = 20. Durch das Vorsehen der zweischichtigen Keramik auf Höhe des In this embodiment, the relative permittivity ε Γ of the first ceramic 23 is 8 (£ r = 8) and the relative permittivity of the second ceramic 24 is ε Γ = 20. By providing the two - layer ceramic at the height of the

Widerstandselements 4 wird eine Kapazität C der Zündkerze in diesem Bereich erhöht, wobei eine Kapazität im elektrodennahen Bereich der Zündkerze unverändert bleibt, da hier keinerlei Änderungen in der Keramik des Isolators 2 vorgenommen werden. Somit wird erfindungsgemäß die Kapazität der Zündkerze in deren Längsrichtung X-X im mittleren Bereich verändert, wobei durch die höhere Kapazität im mittleren Bereich der Zündkerze eine elektromagnetische Verträglichkeit der Zündkerze verbessert wird. Dadurch ist es insbesondere möglich, eine Spannung der Zündspule für die Zündkerze zu erhöhen, ohne dass dadurch negative Auswirkungen auf die elektromagnetische Verträglichkeit derResistance element 4, a capacitance C of the spark plug is increased in this area, wherein a capacity in the electrode-near region of the spark plug remains unchanged, since no changes in the ceramic of the insulator 2 are made here. Thus, according to the present invention, the capacitance of the spark plug in the longitudinal direction X-X thereof is changed in the central region, and the higher capacity in the central region of the spark plug improves the electromagnetic compatibility of the spark plug. This makes it possible in particular to increase a voltage of the ignition coil for the spark plug, without thereby adversely affecting the electromagnetic compatibility of the

Zündkerze ausgehen. Die Zündkerze des ersten Ausführungsbeispiels weist dabei im Vergleich mit einer Zündkerze mit einem Isolator 2, welcher vollständig aus der ersten Keramik 3 hergestellt ist, eine Verbesserung der Spark plug go out. The spark plug of the first embodiment has, in comparison with a spark plug with an insulator 2, which is made entirely of the first ceramic 3, an improvement of

Dämpfungseigenschaften um 3 dB auf. Damping properties by 3 dB.

Der einteilige Isolator 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Sinterbauteil, so dass zwischen der ersten und zweiten Keramik eine stoffschlüssige Verbindung hergestellt ist. Weiterhin ist der Doppelschichtbereich 6 des Isolators an einer Position der Zündkerze 1 angeordnet, an welcher diese den größten The one-piece insulator 2 is in this embodiment, a sintered component, so that between the first and second ceramic a cohesive connection is made. Furthermore, the double-layer region 6 of the insulator is arranged at a position of the spark plug 1 at which it has the largest

Durchmesser (ungefähr in der Mitte der Zündkerze) aufweist, wobei der Diameter (approximately in the middle of the spark plug), wherein the

Doppelschichtbereich 6 tendenziell eher näher zur Elektrodenseite angeordnet ist.  Double layer region 6 tends to be arranged closer to the electrode side.

Figur 2 zeigt eine Zündkerze 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist die zweite Keramik 24 mit höhererFigure 2 shows a spark plug 1 according to a second embodiment of the invention. In this embodiment, the second ceramic 24 is higher

Permittivität ebenfalls radial außerhalb der ersten Keramik 23 angeordnet. Im ersten Ausführungsbeispiel wird in Längsrichtung X-X dabei nur die vollständige Länge L2 des Widerstandselements 4 überdeckt. Im zweiten Permittivity also disposed radially outside of the first ceramic 23. In the first embodiment, only the full length L2 of the resistive element 4 is covered in the longitudinal direction X-X. In the second

Ausführungsbeispiel ist die zweite Keramik 24 bis zu einem anschlussseitigen Ende 21 des Isolators 2 vorgesehen. Dadurch wird eine Kapazität eines anschlussseitigen Teils der Zündkerze im Vergleich mit dem Stand der Technik deutlich erhöht, wobei ein zur Elektrode gerichteter Bereich der Zündkerze unverändert bleibt. Weiterhin ist in diesem Ausführungsbeispiel eine minimale Dicke D3 der zweiten Keramik 24 immer größer als eine maximale Dicke D1 der ersten Keramik 23 im Doppelschichtbereich 6. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, bleibt eine Dicke D1 der ersten Keramik 23 im Doppelschichtbereich 6 vom Widerstandselement 4 bis zum anschlussseitigen Ende 21 konstant. Embodiment, the second ceramic 24 is provided to a terminal-side end 21 of the insulator 2. As a result, a capacitance of a connection-side part of the spark plug is significantly increased in comparison with the prior art, with an area of the spark plug facing the electrode remaining unchanged. Furthermore, in this embodiment, a minimum thickness D3 of the second ceramic 24 is always greater than a maximum thickness D1 of the first ceramic 23 in the double-layer region 6. As can be seen from FIG. a thickness D1 of the first ceramic 23 in the double-layer region 6 from the resistance element 4 to the connection-side end 21 remains constant.

Figur 3 zeigt eine Zündkerze 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei im Doppelschichtbereich 6 des Isolators 2 die zweite KeramikFigure 3 shows a spark plug 1 according to a third embodiment of the invention, wherein in the double layer region 6 of the insulator 2, the second ceramic

24 innerhalb der ersten Keramik 23 angeordnet ist. Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, deckt der Doppelschichtbereich 6 dabei das Widerstandselement 4 wiederum in Längsrichtung X-X vollständig. Dabei verläuft die zweite Keramik 24 in Richtung zum Anschlussbolzen 8 etwas über das Widerstandselement 4 hinaus, wodurch eine erhöhte Kapazität im anschlussseitigen Teil der Zündkerze erreicht wird. 24 is disposed within the first ceramic 23. As can be seen from FIG. 3, the double layer region 6 completely covers the resistance element 4 in the longitudinal direction X-X. In this case, the second ceramic 24 extends in the direction of the connecting bolt 8 slightly beyond the resistance element 4, whereby an increased capacity in the connection-side part of the spark plug is achieved.

Figur 4 zeigt eine Zündkerze 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Isolator 2 ohne FIG. 4 shows a spark plug 1 according to a fourth exemplary embodiment of the invention. In this embodiment, the insulator 2 is without

Doppelschichtbereich gebildet. Der Isolator 2 ist weiterhin ein einteiliges Bauteil, jedoch weist er einen ersten zur Elektrode gerichteten Bereich auf, der ausschließlich aus der ersten Keramik 23 gebildet wird, und einen zweiten, zum Anschlussbolzen 8 gerichteten Bereich auf, welcher ausschließlich aus der zweiten Keramik 24 gebildet ist. Die zweite Keramik 24 überdeckt dabei ein Widerstandselement 4 in Längsrichtung X-X der Zündkerze vollständig. Wie ausDouble layer area formed. The insulator 2 is further a one-piece component, but has a first electrode-facing portion, which is formed solely of the first ceramic 23, and a second, directed to the terminal bolt 8 area, which is formed exclusively of the second ceramic 24 , The second ceramic 24 completely covers a resistance element 4 in the longitudinal direction X-X of the spark plug. How out

Figur 4 ersichtlich ist, beginnt die zweite Keramik 24 dabei an einem zur 4, it can be seen that the second ceramic 24 begins at a to

Elektrode gerichteten Ende 40 des Widerstandselements 4 und verläuft bis zum anschlussseitigen Ende 21 des Isolators 2. Das vierte Ausführungsbeispiel stellt dabei insbesondere eine hohe Zündzuverlässigkeit und einen nur geringen Verschleiß an den Elektroden bereit. Auch kann durch eine Kapazitätserhöhung im anschlussseitigen Bereich der Zündkerze 1 eine deutlich verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit erreicht werden. Electrode directed end 40 of the resistor element 4 and extends to the terminal end 21 of the insulator 2. The fourth embodiment provides in particular a high ignition reliability and only a small wear on the electrodes. Also, a significantly improved electromagnetic compatibility can be achieved by an increase in capacity in the connection-side region of the spark plug 1.

Zu allen beschriebenen Ausführungsbeispielen sei angemerkt, dass eine maximale relative Permittivität einen Wert von 100 nicht übersteigt, um immer noch eine ausreichende Durchschlagsfestigkeit zu haben, da festgestellt wurde, dass sich die Durchschlagsfestigkeit der Keramik umgekehrt proportional zu deren relativer Permittivität verhält. Weiterhin sei zu allen beschriebenen Ausführungsbeispielen angemerkt, dass alsIt should be noted in all of the described embodiments that a maximum relative permittivity does not exceed 100 to still have sufficient dielectric strength since it has been found that the dielectric breakdown strength is inversely proportional to their relative permittivity. Furthermore, it should be noted for all described embodiments that

Werkstoff der ersten Keramik 23 vorzugsweise Al203 verwendet wird und als zweite Keramik 24 ein Material mit einer Perowskit-Struktur AB03. Das Mineral Perowskit weist auf dem A-Platz Ca auf und auf dem B-Platz Ti. Allerdings können verschiedene Kationen den Ca- bzw. Ti-Teil teilweise oder auch vollständig ersetzen. Hierbei können beispielsweise A2+B4+03-Perowskiten am A- Platz Sr, Ba, Mg und am B-Platz Ti, Zr, Hf, Sn, Ce aufweisen. Bei A3+B3+03-Material of the first ceramic 23 preferably Al 2 0 3 is used and as second ceramic 24 is a material having a perovskite structure AB0 3 . The mineral perovskite has Ca on the A-site and Ti on the B-site. However, different cations can partially or completely replace the Ca or Ti part. In this case, for example, A 2+ B 4+ 0 3 perovskites at the A site may have Sr, Ba, Mg and at the B site Ti, Zr, Hf, Sn, Ce. For A 3+ B 3+ 0 3 -

Perowskiten können am A-Platz Lanthaniden oder am B-Platz AI, Sc, V, Cr, Mn, Fe, Co sein. Bei A1+B5+03-Perowskiten können den A-Platz Na, K, Rb und den B- Platz Nb, Ta, Sb einnehmen. Beispielhaft kann somit für die zweite Keramik 24 CaTi03 oder SrTi03, oder MgTi03 oder SrSn03 oder YAI03 verwendet werden. Perovskites may be Lanthanides at A-site or AI, Sc, V, Cr, Mn, Fe, Co at B-site. For A 1+ B 5+ 0 3 perovskites, the A-site may be Na, K, Rb, and the B-site Nb, Ta, Sb. By way of example, CaTi0 3 or SrTi0 3 , or MgTi0 3 or SrSn0 3 or YAl0 3 can thus be used for the second ceramic 24.

Claims

Ansprüche claims Zündkerze, umfassend Spark plug comprising einen einteiligen Isolator (2) mit einer in Längsrichtung (X-X) der Zündkerze verlaufenden Durchgangsöffnung (20), in welcher eine Mittelelektrode (3) mit einem Widerstandselement (4) angeordnet ist, wobei der Isolator (2) eine erste Keramik (23) mit einer ersten Permittivität und eine zweite Keramik (24) mit einer zweiten Permittivität umfasst,  a one-piece insulator (2) having a passage opening (20) running in the longitudinal direction (XX) of the spark plug, in which a center electrode (3) with a resistance element (4) is arranged, wherein the insulator (2) comprises a first ceramic (23) a first permittivity and a second ceramic (24) having a second permittivity, wobei die zweite Permittivität größer als die erste Permittivität ist und wobei die zweite Keramik (24) das Widerstandselement (4) ringförmig umgibt und wenigstens ein Teilbereich des Widerstandselements (4) in Längsrichtung (X-X) überdeckt.  wherein the second permittivity is greater than the first permittivity and wherein the second ceramic (24) surrounds the resistance element (4) in an annular manner and covers at least a portion of the resistance element (4) in the longitudinal direction (X-X). Zündkerze nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Keramik (24) das Widerstandselement (4) in Längsrichtung (X-X) vollständig überdeckt. Spark plug according to claim 1, characterized in that the second ceramic (24) completely covers the resistance element (4) in the longitudinal direction (X-X). Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Keramik (24) in Richtung zu einem anschlussseitigen Ende (21 ) des Isolators in Längsrichtung (X-X) über das Widerstandselement (4) hinaus verläuft, insbesondere bis zum Spark plug according to one of the preceding claims, characterized in that the second ceramic (24) extends in the direction of a connection-side end (21) of the insulator in the longitudinal direction (X-X) beyond the resistance element (4), in particular up to anschlussseitigen Ende (21 ) der Isolators verläuft.  terminal end (21) of the insulator extends. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator (2) einen Doppelschichtbereich (6) mit einer ersten Schicht aus der ersten Keramik (23) und einer zweiten Schicht aus der zweiten Keramik (24) aufweist. Spark plug according to one of the preceding claims, characterized in that the insulator (2) has a double layer region (6) with a first layer of the first ceramic (23) and a second layer of the second ceramic (24). 5. Zündkerze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in 5. Spark plug according to claim 4, characterized in that in Radialrichtung der Zündkerze die erste Keramik (23) innerhalb der zweiten Keramik (24) angeordnet ist. Zündkerze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Radial direction of the spark plug, the first ceramic (23) within the second ceramic (24) is arranged. Spark plug according to claim 4, characterized in that in Radialrichtung der Zündkerze die erste Keramik (23) außerhalb der zweiten Keramik (24) angeordnet ist.  Radial direction of the spark plug, the first ceramic (23) outside the second ceramic (24) is arranged. Zündkerze nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Doppelschichtbereich (6) eine minimale Dicke der zweiten Keramik (24) in Radialrichtung größer oder gleich einer maximalen Dicke der ersten Keramik (23) in Radialrichtung ist. Spark plug according to one of claims 4 to 6, characterized in that in the double layer region (6) a minimum thickness of the second ceramic (24) in the radial direction is greater than or equal to a maximum thickness of the first ceramic (23) in the radial direction. Zündkerze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (D1 ) der ersten Keramik (23) zwischen 0,7 bis 1 ,3 mm liegt und bevorzugt ca. 1 mm ist. Spark plug according to Claim 7, characterized in that the thickness (D1) of the first ceramic (23) is between 0.7 and 1.3 mm, and is preferably approximately 1 mm. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Keramik (23) und die zweite Keramik (24) in Längsrichtung (X-X) aufeinander folgend angeordnet sind. Spark plug according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first ceramic (23) and the second ceramic (24) in the longitudinal direction (X-X) are arranged consecutively. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge der zweiten Keramik (24) in Spark plug according to one of the preceding claims, characterized in that a length of the second ceramic (24) in Längsrichtung (X-X) größer oder gleich einer Hälfte einer gesamten Länge der Zündkerze ist und insbesondere größer oder gleich 20 mm,  Longitudinal direction (X-X) is greater than or equal to one half of a total length of the spark plug and in particular greater than or equal to 20 mm, vorzugsweise größer oder gleich 30 mm, ist.  preferably greater than or equal to 30 mm. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator (2) ein Sinterbauteil ist. Spark plug according to one of the preceding claims, characterized in that the insulator (2) is a sintered component. 12. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 12. Spark plug according to one of the preceding claims, characterized gekennzeichnet, dass die Permittivität der zweiten Keramik (24) das Drei- bis Vierfache der Permittivität der ersten Keramik (23) ist.  characterized in that the permittivity of the second ceramic (24) is three to four times the permittivity of the first ceramic (23).
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