AT517403A1 - Zündkerze - Google Patents

Abstract

Eine Zündkerze weist eine Mittelelektrode (8) und eine Außenelektrode (11) auf, welche durch einen Elektrodenspalt (10) voneinander getrennt sind. Die Mittelelektrode (8) und die Außenelektrode (11) weisen eine Höhe (Hm, Ha) auf, wobei die Höhe (Ha) der Außenelektrode (11) Ha>= 0,8 * (Hm + 2 * Smax) und<= 1,2 * (Hm + 2 * Smax) ist, und wobei Hm die Höhe der Mittelelektrode (8) und Smax die Breite des maximal zulässigen Elektrodenspalts (10) ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ziindkerze mit einer Mittelelektrode und einer Außenelektrode, welche durch einen Elektrodenspalt voneinander getrennt sind, wobei die Mittelelektrode und die Außenelektrode eine Höhe aufweisen.

Eine derartige Ziindkerze ist beispielsweise aus der österreichischen Patentanmeldung A 141/2015 bekannt.

Wenn im Rahmen der Beschreibung und der Ansprüche dieser Erfindung von Mittelelektrode und Außenelektrode gesprochen wird, bedeutet dies nicht zwingend, dass die Mittelelektrode bei der Ziindkerze räumlich weiter innen und die Masse- oder Außenelektrode räumlich weiter außen liegen muss, wenngleich dies bei bevorzugten Ausfiihrungsformen der Erfindung zutreffend sein kann. Die Begriffe Mittelelektrode und Außenelektrode sind vielmehr so zu verstehen, dass die Mittelelektrode den Plus-Pol bildet und die Außenelektrode die Masseelektrode bzw. den Minus-Pol, unabhängig von ihrer konkreten Lage bzw. Ausrichtung an der Ziindkerze.

In der Regel entsteht ein Funke an der kiirzesten Strecke zwischen Mittelelektrode und Außen- bzw. Masseelektrode. Jeder Funke verursacht einen Abtrag an beiden Elektroden. Urn diesen Abtrag zu verringern, werden Edelmetalle und Edelmetalllegierungen eingesetzt. Weiters ist der Abtrag geringer je kälter die Elektrode ist. Im Normalfall werden Ztindkerzen mit einem Ztindspalt von 0,2 mm bis 0,35 mm hergestellt. Mit dem Verschleiß der Ziindkerze nimmt dieser zu. Bei etwa 0,6 mm bis 0,8 mm wird die benötigte Ziindspannung zu groß und man muss die Ziindkerze nachstellen oder tauschen. Es hat sich gezeigt, dass die Masseelektrode viel schneller verschleißt als die Mittelelektrode.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer von Ziindkerzen zu verlängern.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Zündkerze der eingangs genannten Art dadurch, dass die Höhe der Außenelektrode

Ha >= 0,8 * (Hm + 2 * Smax) und <= 1,2 * (Hm + 2 * Smax) ist, wobei Hm die Höhe der Mittelelektrode und Smax die Breite des maximal zulässigen Elektrodenspalts ist.

Die Erfindung baut auf dem Konzept auf, dass bei einer Vergrößerung des Volumsanteils der Masseelektrode die Lebensdauer einer Zündkerze essentiell erhöht werden kann. Da der Volumsanteil aber nicht in Richtung des Abstandes zwischen den Elektroden vergrößert werden kann, da dies bei zunehmendem Abbrand den Elektroden- bzw. Zündspalt unzulässig stark vergrößern würde, wird der Volumsanteil erfindungsgemäß über die Höhe vergrößert. Auf der anderen Seite führt eine übermäßige Vergrößerung der Höhe nicht zu einer weiteren Verlängerung der Lebensdauer in entsprechendem Ausmaß, wodurch sich eine obere Grenze für die Höhe der Außenelektrode ergibt. Des weiteren sind auch die Kosten für die bei den Elektroden zu verwendenden Edelmetalle bzw. Edelmetalllegierungen zu berücksichtigén.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Höhe der Außenelektrode

Ha >= 0,9 * (Hm + 2 * Smax) und <= 1,1 * (Hm + 2 * Smax).

Diese Dimensionierung stellt einen noch besseren Kompromiss zwischen der möglichen Erhöhung der Lebensdauer und dem Materialeinsatz dar.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Außenelektrode in Richtung ihrer Höhe aus zwei Teilen, die gegebenenfalls einen Abstand voneinander aufweisen.

Diese Ausführungsformen bieten nicht nur einen fertigungstechnischen Vorteil, indem die Außenelektrode aus Edelmetall Oder einer Edelmetalllegierung in zwei Teilen hergestellt werden kann, sondern auch den Vorteil, dass eine verbesserte Gemischzugänglichkeit im Bereich des Elektrodenspaltes gegeben ist, wodurch die Zündwirkung verbessert werden kann.

Im Rahmen der Erfindung wird davon ausgegangen, dass die Mittelelektrode den Pluspol bildet und die Außenelektrode den Minuspol, was für die überwiegende Zahl von Zündkerzen zutreffend sein wird. Die Erfindung ist aber auch für den umgekehrten Fall einsetzbar, dass die Mittelelektrode den Minuspol und die Außenelektrode den Pluspol bildet, wobei in diesem Fall die Mittelelektrode die erfindungsgemäß größere Höhe im Vergleich zur Außenelektrode aufweist.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Zündkerze im Bereich der Elektroden, wobei die Größenverhältnisse der Elektroden dem Stand der Technik entsprechen,

Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer Zündkerze gemäß der Erfindung im Bereich der Elektroden,

Fig. 3 das Verschleißbild einer zweiten Ausführungsform einer Zündkerze gemäß der Erfindung und

Fig. 4 eine Stirnansicht der Zündkerze von Fig 2 bis 3.

Fig. 1 zeigt den vorderen Teil einer Ziindkerze, bei der die Größenverhältnisse der Elektroden dem Stand der Technik entsprechen. Ein nicht Strom leitender Isolator 1, bevorzugt aus Keramik, trennt ein Zündkerzengehäuse 2 und eine entlang einer Mittelachse 3 verlaufende Stabelektrode 4 baulich und elektrisch voneinander. Um die Zündkerze bestimmungsgemäß einzubauen, befindet sich im vorderen Bereich am Zündkerzengehäuse 2 ein Zündkerzengewinde 5. In einem abgestuften Bereich 6 des Zündkerzengehäuses 2 ist eine Trägerplatte 7 für eine Masseelektrode 1 angebracht. An der Stabelektrode 4 ist eine Mittelelektrode 8 befestigt. Die Masseelektrode 9 bzw. Außenelektrode 9 und die Mittelelektrode 8 bestehen aus hochwertigem Elektrodenmaterial, beispielsweise IrRh.

Bei dieser Anordnung bzw. diesen Größenverhältnissen gemäß Stand der Technik weist die Außenelektrode 9 eine Höhe Ha auf, die in den meisten Fällen gleich groß oder gegebenenfalls geringfügig größer als die Höhe Hm der Mittelelektrode 8 ist, um dem erhöhten Verschleiß der Masseelektrode 1 Reclaming zu tragen.

Die beiden Elektroden 8, 9 sind durch einen Elektrodenspalt 10 voneinander getrennt, der bei zunehmendem Verschleiß der Mittelelektrode 8 und insbesondere der Außenelektrode 9 größer’ wird, bis er einen Maximalwert erreicht, bei dem die Zündspannung über einen zulässigen Wert steigt und die Zündkerze dann überarbeitet oder getauscht werden muss.

In Fig. 2 ist eine Elektrodenanordnung gemäß der Erfindung dargestellt, bei der die Höhe Hm der Mittelelektrode 8 gegenüber dem Stand der Technik unverändert ist, die Höhe Ha der Außenelektrode 11 allerdings größer als die Höhe Ha der Außenelektrode 9 des Standes der Technik ist.

Die Ziindkerze ist in der dargestellten Ausführungsform von Fig. 2 und 3 so dimensioniert, dass Hm = 0,4mm und Smax = 0,8mm ist, sodass sich für Ha = 2mm und für

Ha/(Hm + 2 * Smax) = (0,4 + 2 * 0,8) = 1 ergibt.

Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 2 besteht die Außenelektrode 11 aus zwei Teilen 11a, lib. Die beiden Teile 11a, lib können unmittelbar aneinander anliegen. Bevorzugt ist allerdings, wenn die beiden Teile 11a, lib wie in Fig. 2 dargestellt in Richtung der Längsachse 3 der Zündkerze einen Abstand voneinander aufweisen, da in den Spalt 12 zwischen den beiden Teilen 11a, lib Brennstoffgemisch gelangen kann, womit die Zündung verbessert werden kann.

Die beiden Teile 11a, lib sind auf einer Trägerplatte 7 aus einem geringerwertigen Material angebracht, wobei die Trägerplatte 7 einen nicht dargestellen Vorsprung aufweisen kann, der sich in den Spalt 12 erstreckt und der eine Montagehilfe fiir die beiden Teile 11a, lib bildet, indem er den Abstand zwischen den beiden Teilen 11a, lib definiert.

Es könnten auch zwei voneinander beabstandete Trägerplatten, für jeden Teil 11a, 11b der Außenelektrode 11 eine, verwendet werden, was eine noch weiter verbesserte Gemischzugänglichkeit im Bereich des Elektrodenspaltes 10 ergibt, wodurch die Ziindwirkung weiter verbessert werden kann.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündkerze dargestellt, bei der die Außenelektrode 11 nur aus einem einzigen, ringförmigen Teil besteht.

In Fig. 3 ist zu sehen, dass sich bei der erfindungsgemäßen Zündkerze ein Verschleißbild mit einem Zündspalt 10 ergibt, der auf Seite der Außenelektrode 11 eine bogenförmig gekrümmte Stirnwand aufweist. Durch die vergrößerte Höhe Ha der Außenelektrode 11 ist allerdings eine höhere Materialreserve gegeben, wobei die Höhe Ha allerdings auf ein Maß begrenzt ist, bei welcher eine nennenswerte Verlängerung der Lebensdauer zu erwarten ist, jedoch die erhöhten Kosten durch die höhere Magse an hochwertigem Elektrodenmaterial in vertretbaren Grenzen gehalten werden.

In Fig. 4 ist eine Stirnansicht der Ziindkerzen mit einem ringförmigen Zündspalt 10 dargestellt, welche bei alien

Varianten der Fig. 1 bis 3 gleich ist, da erfindungsgemäß nur die Höhe der ringförmigen Außenelektrode 11 verändert wurde.

Bei der erfindungsgemäßen Zündkerze kann der Elektrodenspalt aber auch als Vieleck ausgefiihrt sein. Generell ist die Geometrie der erfindungsgemäßen Zündkerze bzw. der Elektroden nicht auf eine bestimmte Bauart beschränkt, sondern kann die Erfindung bei alien Zündkerzenarten eingesetzt werden und daher auch bei Ziindkerzen, bei denen die Elektroden nicht im weitesten Sinne ringförmig urn die Längsachse bzw. Mittelelektrode der Zündkerze, sondern auch in anderen Richtungen oder Ebenen angeordnet sind.

Insbesondere ist es denkbar, die erfindungsgemäße Dimensionierung der Zündkerze bei solchen Bauarten einzusetzen, bei denen eine einzige Mittelelektrode mit beispielsweise rechteckiger Oder runder Stirnfläche einer einzigen Mittelelektrode mit beispielsweise rechteckiger oder runder Stirnfläche gegenüber liegt bzw. zwei oder mehrere derartige Elektrodenpaare in einer einzigen Zündkerze vorhanden sind, wobei die Lage der Stirnfläche mit Bezug zur Längsachse der Zündkerze nicht von wesentlicher Bedeutung fiir die Erfindung ist.

Bei Elektroden mit einer runden Stirnfläche entspricht der Durchmesser der Elektroden der erfindungsgemäßen Höhe Ha, Hm.

Die Höhe der Elektroden kann waiters nicht nur in Richtung der Längsachse 3 sondern auch quer dazu gemessen werden.

Claims (10)

1. Patentansprüche:

   1. Zündkerze mit einer Mittelelektrode (8) und einer Außenelektrode (11), welche durch einen Elektrodenspalt (10) voneinander getrennt sind, wobei die Mittelelektrode (8) und die Außenelektrode (11) eine Höhe (Hm, Ha)* aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (Ha) der Außenelektrode (11) Ha >= 0,8 * (Hm + 2 * Smax) und <= 1,2 * (Hm + 2 * Smax) ist, wobei Hm die Höhe der Mittelelektrode (8) und Smax die Breite des maximal zulässigen Elektrodenspalts (10) ist.
2. 2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (Ha) der Außenelektrode (11) Ha >= 0,9 * (Hm + 2 * Smax) und <= 1,1 * (Hm + 2 * Smax) ist.
3. 3. Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenspalt vieleckig ausgebildet ist.
4. 4. Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenspalt (10) ringförmig ausgebildet ist.
5. 5. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenelektrode (11) an einer Trägerplatte (7) montiert ist.
6. 6. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenelektrode (11) in Richtung ihrer Höhe (Ha) aus zwei Teilen (11a, lib) besteht. -
7. 7. Ziindkerze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile (11a, lib) einen Abstand voneinander aufweisen.
8. 8. Zündkerze nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile (11a, lib) an getrennten Trägerplatten montiert sind.
9. 9. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkerze eine Längsachse (3) aufweist und dass die Höhe (Hm, Ha) in Richtung der Längsachse (3) gemessen ist.
10. 10. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkerze eine Längsachse (3) aufweist und dass die Höhe (Hm, Ha) quer zur Längsachse (3) gemessen ist.