DE10148690A1

DE10148690A1 - Zündkerze und Zündvorrichtung

Info

Publication number: DE10148690A1
Application number: DE10148690A
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Morita; Shinichi Okabe; Takehiko Kato; Hiroshi Yorita; Keiji Kanao; Tetsuya Miwa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-10-03
Filing date: 2001-10-02
Publication date: 2002-05-23
Anticipated expiration: 2021-10-03
Also published as: US6844662B2; US20040061421A1; US6653767B2; DE10148690B4; US20020038992A1; JP2002184551A

Abstract

Eine Mittelelektrodenspitze (32) und/oder eine Masseelektrodenspitze (42) bestehen/besteht aus einer Iridiumlegierung. Zwischen der Mittelelektrodenspitze und der Masseelektrodenspitze ist ein Funkenspalt (R1) gebildet, der weniger als 1,1 mm beträgt. Außerdem sind die Querschnitte (S1, S2) der Mittelelektrodenspitze und der Masseelektrodenspitze in einem kugelförmigen Bereichen, in dem ein Abstand (R2) von einem Mittelpunkt (P) des Funkenspalts (R1) innerhalb von 0,6 mm liegt, kleiner oder gleich 0,95 mm·2·.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündkerze und eine Zünd vorrichtung, die für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sind, um das in eine Verbrennungskammer eingebrachte Kraftstoffgemisch zu zünden.

Zur Verbesserung der Kraftstoffgemischverbrennung kommt zum Beispiel herkömmlicherweise eine Mehrfachzündung zum Einsatz, bei der mehrere in derselben Verbrennungskammer vorgesehene Zündkerzen verwendet werden, oder wird die Ansaugluftmenge gesteigert, indem ein Einlasskanal mit vergrößertem Durchmesser verwendet wird.

Bei diesen die Verbrennung verbessernden Techniken steht einer Zündkerze nur begrenzter Platz zur Verfügung. Unter diesen Umständen sind eine Verkleinerung der Zündkerze wie auch eine Verkleinerung der Zündspule der Schlüssel zur effektiven Nutzung des begrenzten Verbrennungsraums.

Eine wirksame Vorgehensweise, mit der sich die Zündkerze und Zündspule verkleinern lassen, ist, den Funkenspalt, d. h. den Zwischenraum zwischen einer gegenüberliegend angeordneten Mittelelektrode und Masseelektrode, zu verkürzen. Dadurch lässt sich wirksam die Entlade spannung, d. h. die zur Zündung des Kraftstoffgemischs erforderliche Spannung, verringern.

Während ihrer Forschungs- und Entwicklungsarbeiten stießen die Erfinder jedoch auf den Umstand, dass sich die Entzündbarkeit des Kraftstoffgemischs durch einfaches Engermachen des Funkenspalts verschlechtert, da die Elektroden durch den engeren Funkenspalt bedingt das Wachstum des Flammenkerns behindern. Mit anderen Worten absorbierten die Elektroden die Flammenwärme, bevor der Flammenkern ausreichend wachsen konnte.

Angesichts dieses Problems beim Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Zündkerze zur Verfügung zu stellen, die trotz eines engeren Funken spalts eine angemessene Entzündbarkeit gewährleisten kann, so dass sich eine Verkleinerung der Zündkerze realisieren lässt.

Außerdem hat die Erfindung die Aufgabe, eine Zünd vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die diese Zündkerze nutzt.

Den Erfindern nach besteht die Tendenz, dass sich die Entzündbarkeit bei einem Funkenspalt von weniger als 1,1 mm deutlich verschlechtert. In dem Bewusstsein, wie schwierig es ist, bei einem solch engen Funkenspalt eine angemessene Entzündbarkeit zu gewährleisten, gingen die Erfinder mit großem Einsatz an die Aufgabe, die Größe (d. h. den Durchmesser oder dergleichen) der Entlade elektroden zu optimieren, um so eine verbesserte Zünd kerze zu schaffen, die trotz eines engeren Funkenspalts eine ausreichende Entzündbarkeit gewährleisten kann.

Um die obigen und andere verwandte Aufgaben zu lösen, sieht die Erfindung eine erste Zündkerze mit einer Mittelelektrode und einer Masseelektrode vor, die einander gegenüberliegend beabstandet sind, wobei die Mittelelektrode und/oder die Masseelektrode aus einer Iridiumlegierung bestehen/besteht, ein Funkenspalt zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode weniger als 1,1 mm beträgt und die Querschnitte der Mittelelektrode und der Masseelektrode in einem kugelförmigen Bereich, in dem der Abstand vom Mittelpunkt des Funkenspalts innerhalb von 0,6 mm liegt, kleiner oder gleich 0,95 mm² sind.

Bei der ersten erfindungsgemäßen Zündkerze besteht zumindest eine der Elektroden der einander gegenüber liegend angeordneten Mittelelektrode und Masseelektrode aus einer Iridiumlegierung. Aufgrund ihrer hervorragenden Haltbarkeit lässt sich durch die Iridiumlegierung die Haltbarkeit der Zündelektrode verbessern.

Wie von den Erfindern beabsichtigt, entspricht die erste erfindungsgemäße Zündkerze einer kleineren Zündkerze mit einem Funkenspalt von weniger als 1,1 mm. Die Erfinder kamen zu einem optimalen Ergebnis, mit dem eine zufriedenstellende Entzündbarkeit gewährleistet werden konnte, wenn die Querschnitte der Mittelelektrode und der Masseelektrode in einem kugelförmigen Bereich, in dem der Abstand vom Mittelpunkt des Funkenspalts innerhalb von 0,6 mm liegt, kleiner oder gleich 0,95 mm² waren.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Querschnitt der Masseelektrode kleiner als der Querschnitt der Mittelelektrode.

Der Flammenkern tritt im Funkenspalt auf und wächst in Richtung der Verbrennungskammer. Mit anderen Worten begegnet der Flammenkern während des Wachstumsvorgangs der Masseelektrode und trifft auf sie auf. Angesichts dessen ist es vorzuziehen, wenn der Querschnitt der Masseelektrode kleiner als der Querschnitt der Mittel elektrode ist, um so zu verhindern, dass die Masse elektrode das Flammenwachstum behindert.

Die Erfindung sieht außerdem eine erste Zündvorrichtung vor, die mit der beschriebenen ersten Zündkerze ausgestattet ist und bei der eine Zündspannungsquelle auf die aus der Iridiumlegierung bestehende Mittelelektrode oder Masseelektrode eine erste Spannung aufbringt und auf die andere Elektrode eine zweite Spannung aufbringt, die höher als die erste Spannung ist.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die negative Elektrode (d. h. die Mittelelektrode oder die Masseelektrode) aus einer Iridiumlegierung und die positive Elektrode (d. h. die entsprechend andere Elektrode) aus einer Iridiumlegierung oder einem anderen Metall. Aufgrund ihrer geringen Austrittsarbeit lässt die Iridiumlegierung die Elektronen naturgemäß leicht frei. Die Verwendung einer Iridiumlegierung für die negative Elektrode erlaubt es demnach, die Elektronen leicht von der negativen Elektrode abzulösen. Dementsprechend kann die erforderliche Entladungsspannung gesenkt oder verringert werden. Die Erfindung sieht also eine Zünd vorrichtung vor, mit der sich im Einsatz die Zündspule verkleinern lässt.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der ersten Zündkerze ist die Mittelelektrode stabförmig und wird so von einem zylinderförmigen Metallanschlussstück getragen, dass ein ferner Endabschnitt der Mittel elektrode aus einem Ende des Metallanschlussstücks vorragt. Die Masseelektrode ist stabförmig und an einem Trageelement befestigt, das fest mit dem Metallanschluss stück verbunden ist. Das Trageelement weist einen nahen Abschnitt, der von dem einem Ende des Metallanschluss stücks aus gerade und parallel zur Mittelelektrodenachse verläuft, und einen fernen Abschnitt auf, der in der Mitte des Trageelements gebogen ist und die Masse elektrode trägt. Das freie Ende der Masseelektrode liegt einer Seitenfläche der Mittelelektrode gegenüber.

Außerdem liegt das freie Ende der Masseelektrode am nächsten zur Mittelelektrode.

Diese Gestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Trageelement in der Mitte gebogen ist, so dass das freie Ende der Masseelektrode einer Seitenfläche der Mittel elektrode gegenüberliegt und dazwischen der Funkenspalt gebildet wird. Auf diese Weise kann die tatsächliche Länge von dem freien Ende der Masseelektrode zum Metall anschlussstück verkürzt werden. Der entlang des Trage elements verlaufende Wärmeweg ist so kurz, dass die Wärme der Masseelektrode ohne Schwierigkeiten zum Metall anschlussstück hin abgeführt werden kann. Die Entzünd barkeit lässt sich angemessen aufrecht erhalten. Abgesehen davon ist bei dieser Gestaltung das freie Ende der stabförmigen Masseelektrode am nächsten zur Mittel elektrode gelegen. Diese Gestaltung führt von der Mittel elektrode aus gesehen zu einem klaren und in einem engen Bereich fokussierten Entladungsziel. Dadurch lässt sich die Entzündbarkeit verbessern.

Darüber hinaus sieht die Erfindung eine zweite Zündkerze mit einer Mittelelektrode und einer Masseelektrode vor, bei der die Masseelektrode in einem zur Mittelachse der Masseelektrode lotrechten Querschnitt trapezförmig ist und die kurze Seite näher an der Mittelelektrode liegt. Die Länge der kurzen Seite liegt in einem Bereich von 0,2 mm bis 0,7 mm, und der Spitzenwinkel der Trapezform ist an der kurzen Seite kleiner oder gleich 135°.

Bei der zweiten Zündkerze ist die kurze Seite der trapez förmigen Masseelektrode der Mittelelektrode zugewandt, so dass dazwischen ein Funkenspalt gebildet wird. Die Länge der kurzen Seite liegt im Bereich von 0,2 mm bis 0,7 mm. Die dadurch gebildete Entladungsfläche kann den Anstieg der Entladungsspannung unterdrücken, ohne das Wachstum des Flammenkerns zu behindern. Durch den Spitzenwinkel, der an der kurzen Seite der trapezförmigen Mittel elektrode kleiner oder gleich 135° ist, wird wirksam für eine passende Flammenführungsfläche an der Masseelektrode gesorgt, die zur Verbrennungskammer hin abgeschrägt ist. Der Flammenkern kann sich daher ohne Schwierigkeiten entlang der Steigung der trapezförmigen Masseelektrode ausbreiten. Auf diese Weise wird das Wachstum des Flammenkerns optimiert. Die Erfindung stellt somit eine Zündkerze zur Verfügung, die eine angemessene Entzündbarkeit gewährleisten kann, weswegen die Zündkerze auch dann verkleinert werden kann, wenn der Funkenspalt enger gemacht wird.

Die Erfindung sieht außerdem eine dritte Zündkerze mit einer Mittelelektrode und einer Masseelektrode vor, die einander gegenüberliegend beabstandet sind, wobei die Masseelektrode aus einer Edelmetalllegierung mit einer Austrittsarbeit von kleiner oder gleich 5 eV besteht, zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode ein Entladungsspalt R1 vorhanden ist und der Querschnitt der Masseelektrode in einem kugelförmigen Bereich, in dem der Abstand R2 vom Mittelpunkt des Funkenspalts R1 innerhalb von 1/2 × R1 + 0,1 mm liegt, kleiner oder gleich 0,95 mm² ist.

Die von der Masseelektrode abgegebenen Thermoelektronen umgeben die Entladungsfläche der Masseelektrode. Die elektrische Feldstärke oder -intensität (d. h. der Gradient des elektrischen Potenzials) wird in der Nähe der Entladungsfläche der Masseelektrode lokal erhöht. Mit anderen Worten verdichtet sich die Verteilung der Entladungsenergie in der Umgebung der Entladungsfläche der Masseelektrode. Infolgedessen tritt der Flammenkern an einer versetzten Position auf, die bezüglich des Mittelpunkts des Funkenspalts näher an der Masseelektrode liegt. Da der Querschnitt der Masseelektrode ausreichend klein ist, kann der Flammenkern ohne Schwierigkeiten zur Mitte der Verbrennungskammer hin wachsen. Dadurch kann eine höhere Entzündbarkeit gewährleistet werden.

Indem für die Masseelektrode eine Edelmetalllegierung mit einer Austrittsarbeit von kleiner oder gleich 5 eV verwendet wird und indem der Querschnitt der Masse elektrode in einem vorbestimmten Bereich auf kleiner oder gleich 0,95 mm² beschränkt wird, ist es außerdem möglich, die Oberflächentemperatur der Masseelektrode auf einem Niveau zu halten, bei dem die Thermoelektronen selbst bei geringer Verbrennungstemperatur (beispielsweise im Leerlauf) freigegeben werden können. Die Erfindung gewährleistet demnach unter sämtlichen Motorantriebs bedingungen eine hervorragende Zündvermögen der Zünd kerze.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung liegen die Querschnitte der Mittelelektrode und der Masseelektrode in einem Bereich von 0,13 mm² bis 0,5 mm², wenn sie sich in dem kugelförmigen Bereich befinden, in dem der Abstand R2 vom Mittelpunkt innerhalb 1/2 × R1 + 0,1 mm liegt.

Durch diese Gestaltung werden wirksam die Wärme- und Säurebeständigkeit wie auch die Entzündbarkeit verbessert.

Um die Ablagerung von Verunreinigungen zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode zu verhindern, sollte der Entladungsabstand R1 außerdem größer oder gleich 0,3 mm sein.

Darüber hinaus ist es vorzuziehen, wenn an dem fernen Ende der Masseelektrode ein Grat mit einem Krümmungs radius von kleiner oder gleich 0,2 mm vorhanden ist.

Der Kanteneffekt des Grats erhöht die elektrische Feldstärke in der Umgebung des fernen Endes der Masse elektrode.

Darüber hinaus ist es vorzuziehen, wenn die Mittel elektrode und/oder die Masseelektrode ein kugelförmig gestaltetes fernes Ende aufweisen/aufweist.

Wenn das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen der Elektrode klein ist, lässt sich verhindern, dass die Elektrode die Flammenwärme absorbiert.

Darüber hinaus sieht die Erfindung eine zweite Zünd vorrichtung vor, die mit der beschriebenen zweiten Zündkerze ausgestattet ist und bei der während einer Zündentladung eine Zündspannungsquelle eine positive Spannung auf die Mittelelektrode aufbringt.

Die sich in der Umgebung der Entladungsfläche der Masse elektrode sammelnden Thermoelektronen führen zu einer lokalen Absenkung des elektrischen Potenzials. Die tatsächlich zwischen der Mittelelektrode und der Masse elektrode angelegte Spannung lässt sich daher erhöhen. Dadurch wird der Entladungsvorgang stabilisiert.

Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu lesen ist. Es zeigen:

Fig. 1 einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Funkenspalt und Magergrenze;

Fig. 3 eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F und Verbrennungs schwankungsgrad für verschiedene Elektrodendurchmesser;

Fig. 4 eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Funkenspalt und Magergrenze A/F für verschiedene Elektrodendurchmesser;

Fig. 5 eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Mittelelektrodendurchmesser und Magergrenze A/F;

Fig. 6 eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Abstand R2 und Magergrenze A/F;

Fig. 7 eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen verstrichener Zeit und Flammenkerndurchmesser;

Fig. 8 einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 9 einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 10A und Fig. 10B einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 11A und Fig. 11B Querschnittdarstellungen einer Masseelektrode der Zündkerze gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel entlang einer zur Mittelachse der Masseelektrode lotrechten Ebene;

Fig. 12A und Fig. 12B Darstellungen, die das Wachstum des Flammenkerns beim vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutern;

Fig. 13 einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 14 einen wesentlichen Teil einer Zündvorrichtung, die die in Fig. 13 gezeigte Zündkerze verwendet;

Fig. 15 eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Austrittsarbeit des Elektrodenmaterials und dem Grad des Übergangs von der Glühentladung zur Bogen entladung;

Fig. 16 eine grafische Darstellung mit der erreichbaren Oberflächentemperatur der Masseelektrode in Verbindung mit den Parametern Spitzenlänge L3 und Spitzendurchmesser D der Masseelektrode;

Fig. 17A und Fig. 17B im Querschnitt eine Zündkerze gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 18 im Querschnitt eine Masseelektrode der Zündkerze gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel entlang einer zur Mittelachse der Masseelektrode lotrechten Ebene;

Fig. 19 einen wesentlichen Teil einer Zündvorrichtung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 20 einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 21 einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 22 einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 23 einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 24 einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 25 einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem dreizehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 26 einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem vierzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 27 einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 28 einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem sechzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 29 einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem siebzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 30 einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem achtzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 31 einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem neunzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 32 einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem zwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. In den Zeichnungen sind identische Teile mit den gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Fig. 1 besteht ein Metallanschlussstück 10 aus Kohlen stoffstahl und ist durch Kaltschmieden oder einen Schneidevorgang in eine Zylinderform gebracht worden. Fig. 1 zeigt nur ein Ende des Metallanschlussstücks 10. Die Zündkerze wird mittels eines um das Metallanschluss stück 10 herum vorgesehenen Schraubabschnitts 11 an einem Motorkörper befestigt.

Von dem Innenraum des zylinderförmigen Metallanschluss stücks 10 wird eine Mittelelektrode 30 aufgenommen. Ein zwischen der Mittelelektrode 30 und der Innenwand des Metallanschlussstücks 10 gelegener Isolator 20 isoliert die Mittelelektrode 30 elektrisch von dem Metall anschlussstück 10. Die Mittelelektrode 30 ist stabförmig und verläuft in Längsrichtung der Zündkerze, d. h. in Längsrichtung des Metallanschlussstücks 10. Aus dem Metallanschlussstück 10 ragt ein ferner Endabschnitt der Mittelelektrode 30 vor.

Der ferne Endabschnitt der Mittelelektrode 30 setzt sich aus einem Basisabschnitt 31 aus einer Nickellegierung oder dergleichen und einer Spitze 32 aus einer Iridium legierung zusammen. Die Spitze 32 ist direkt auf den Basisabschnitt 31 geschweißt. Der Basisabschnitt 31 ist zu einem konischen Körper gestaltet und hat eine von der Unterseite des Basisabschnitts 31 zur Oberseite des Basisabschnitts 31 verlaufende konische oder sich verjüngende Oberfläche. Die Oberseite des Basisabschnitts 31 ist kleiner als die Unterseite des Basisabschnitts 31. Die Oberseite wie auch die Unterseite sind lotrecht zur Achse der Mittelelektrode 30. Die Spitze 32 ist zu einem zylinderförmigen Stab gestaltet, der sich von der Oberseite des Basisabschnitts 31 in Längsrichtung der Zündkerze gerade nach oben erstreckt.

Der Spitze 32 der Mittelelektrode 30 liegt eine Masse elektrode 40 gegenüber. Die Masseelektrode 40 setzt sich aus einer Spitze 42 aus einer Iridiumlegierung, die zu einem zylinderförmigen Stab gestaltet ist, und einem Trageelement 41 aus einer Nickellegierung oder dergleichen zusammen. Das Trageelement 41 trägt die Spitze 42.

Das Trageelement 41 ist stabförmig und an seinem nahen Ende an dem Metallanschlussstück 10 befestigt. Ein naher Abschnitt des Trageelements 41 verläuft von dem Metall anschlussstück 10 aus gerade und parallel zur Achse der Mittelelektrode 30, d. h. parallel zur Achse der Zünd kerze. Von ungefähr der Mitte des Trageelements 41 aus biegt ein ferner Abschnitt des Trageelements 41 ab. Ein fernes Ende des Trageelements 41 hängt über der Spitze 32 (d. h. dem fernen Endabschnitt) der Mittelelektrode 30.

Die Spitze 32 der Mittelelektrode 30 wird im Folgenden als Mittelelektrodenspitze bezeichnet. Die Spitze 42 der Masseelektrode 40 wird im Folgenden als Masseelektroden spitze bezeichnet.

Die Masseelektrodenspitze 42 ist über einen Basis abschnitt 43 aus einer Nickellegierung oder dergleichen mit einer Oberfläche des Trageelements 41 verschweißt. Die Masseelektrodenspitze 42 liegt der Mittelelektroden spitze 32 gegenüber. Der Basisabschnitt 43 kann gegebenenfalls weggelassen werden.

Die Masseelektrodenspitze 42 verläuft von dem Basis abschnitt 43 aus gerade zur Mittelelektrodenspitze 32 hin. Die Mittelelektrodenspitze 32 und die Masse elektrodenspitze 42 sind aneinander gegenüberliegend angeordnet, so dass sie zwischen sich einen Funkenspalt bilden. Mit anderen Worten sind diese Spitzen 32 und 42 die am nächsten einander gegenüberliegenden Abschnitte der Mittelelektrode 30 und der Masseelektrode 40.

Der Funkenspalt R1, d. h. der Abstand zwischen der Mittel elektrodenspitze 32 und der Masseelektrodenspitze 42, beträgt weniger als 1,1 mm. Der Querschnitt S1 der Mittelelektrode 30 und der Querschnitt S2 der Masse elektrode 40 sind in einem kugelförmigen Bereich, in dem ein Abstand R2 vom Mittelpunkt P des Entladungsspalts R1 innerhalb von 0,6 mm liegt, kleiner oder gleich 0,95 mm². Der Abstand von dem Mittelpunkt P zur Mittelelektroden spitze 32 ist gleich dem Abstand von dem Mittelpunkt P zur Masseelektrode 42. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, definiert die Kugelfläche K eine Grenze für den angesprochenen Raum, in dem der Abstand R2 vom Mittel punkt P innerhalb von 0,6 mm liegt. Die Mittelelektroden spitze 32 und die Masseelektrode 42 liegen vollständig in dem Kugelraum K.

In diesem Zusammenhang steht S1 für einen zur Achse der Mittelelektrode 30 lotrechten Querschnitt der Mittel elektrodenspitze 32 und S2 für einen zur Achse der Masse elektrode 40 lotrechten Querschnitt der Masseelektroden spitze 42. Beide Querschnitte S1 und S2 sind kleiner oder gleich 0,95 mm². Mit anderen Worten haben die Mittel elektrodenspitze 32 und die Masseelektrodenspitze 42 einen Querschnitt, dessen Durchmesser kleiner oder gleich 1,1 mm ist.

Die Beschränkung auf den angesprochenen Größenbereich für den Funkenspalt R1 und für die Querschnitte S1 und S2 der Mittelelektrodenspitze 32 und der Masseelektrodenspitze 42 gehen auf die von den Erfindern durchgeführten Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zurück. Die einzelnen Ergebnisse dieser Forschungs- und Entwicklungs arbeiten werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 7 erläutert.

Der bei diesem Ausführungsbeispiel verwendete Versuchs körper ist eine allgemein bekannte Zündkerze, die eine Mittelelektrode aus einem zylinder- und stabförmigen Körper aufweist, die einer rechteckigen, zu einem L-förmigen und stabförmigen Körper gestalteten Masse elektrode gegenüberliegt, so dass zwischen diesen ein Funkenspalt gebildet wird. Es wird kurz auf die durch ihren besonderen Aufbau bedingten Wirkungen der Mittel elektrode eingegangen, wobei sich ähnliche Wirkungen für die Masseelektrode ergaben.

Fig. 2 zeigt Versuchsergebnisse, die im Hinblick auf den Zusammenhang zwischen dem Funkenspalt (mm) und der Magergrenze erzielt wurden. Die Magergrenze wurde als Anhaltspunkt für die Entzündbarkeit verwendet. Die Magergrenze ist der höchste A/F-Wert bzw. das höchste Luft-Kraftstoff-Verhältnis, mit dem eine kontinuierliche Kraftstoffverbrennung ohne Fehlzündung gewährleistet werden kann. So lässt sich eine kontinuierliche Verbrennung gewährleisten, wenn der Verbrennungs schwankungsgrad PmiCOV (%) 15% beträgt. PmiCOV steht für den Streuungsgrad des mittleren effektiven Drucks zum Durchschnittswert. In dieser Hinsicht führt eine Senkung der Magergrenze zu einer Verschlechterung der Entzündbar keit.

Durch Sicherstellen einer höheren Magergrenze lässt sich bei einem mageren A/F-Wert (d. h. mit einem Mindest verbrauch an Kraftstoff) die erforderliche Motor geschwindigkeit oder die erforderliche Motorleistung erzielen. Mit anderen Worten können sowohl der Kraftstoffverbrauch als auch die Emission verbessert werden.

Die Mittelelektrode der untersuchten Zündkerze hatte einen Durchmesser von 2,5 mm. Die Leistungsüberprüfung wurde bei Leerlaufgeschwindigkeit (800 U/min) durchgeführt, bei der der Motor harten Verbrennungs bedingungen unterlag. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist die Magergrenze bei 14,6 im Großen und Ganzen gesättigt, wenn der Funkenspalt größer oder gleich 1,1 mm ist. Wenn der Funkenspalt dagegen kleiner als 1,1 mm ist, unter schreitet die Magergrenze 14,6 und verschlechtert sich daher in diesem Bereich die Entzündbarkeit.

Fig. 3 zeigt Versuchsergebnisse, die im Hinblick auf den Zusammenhang zwischen dem A/F-Wert und dem Verbrennungs schwankungsgrad für drei verschiedene Durchmesser (∅ 2,5 mm, ∅ 1,1 mm, ∅ 0,4 mm) der Mittelelektrode bei einem 0,8 mm großen Funkenspalt erhalten wurden.

Fig. 4 zeigt Versuchsergebnisse, die für die angesproche nen drei verschiedenen Durchmesser der Mittelelektrode im Hinblick auf den Zusammenhang zwischen dem Funkenspalt (mm) und der Magergrenze A/F erhalten wurden. Wie vorstehend erläutert wurde, stellt die Magergrenze A/F einen Wert dar, bei dem ohne Fehlzündung eine kontinuier liche Verbrennung aufrecht erhalten und insbesondere ein Verbrennungsschwankungsgrad PmiCOV (%) von 15% erzielt werden kann. Der Zusammenhang in den Fig. 3 und 4 ergab sich, als der Versuchsmotor mit Leerlauf geschwindigkeit (800 U/min) betrieben wurde.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, führt bei einem großem A/F- Wert eine größerer Unterschied beim Mittelelektroden durchmesser zu einem größeren Unterschied beim Verbrennungsschwankungsgrad.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, nimmt die Magergrenze bei kleinem Funkenspalt ab und führt ein größerer Unterschied beim Mittelelektrodendurchmesser zu einem größeren Unterschied bei der Magergrenze A/F.

Aus den in den Fig. 3 und 4 gezeigten Versuchs ergebnissen ergibt sich, dass die Magergrenze verglichen mit dem Fall ∅ 1,1 mm für den Fall ∅ 2,5 mm stark abnimmt. Allerdings gibt es bei der Magergrenze A/F keinen wesentlichen Unterschied zwischen dem Fall ∅ 1,1 mm und dem Fall ∅ 0,4 mm. Unter der Annahme, dass die Magergrenze ein Anhaltspunkt für die Entzündbarkeit ist, suchten die Erfinder daher nach einem optimalen Zusammenhang zwischen dem Elektrodendurchmesser (mm) und der Magergrenze.

Fig. 5 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Mittel elektrodendurchmesser (mm) und der Magergrenze A/F, der aus Versuchen gewonnen wurde, die mit einem Motor durchgeführt wurden, der bei einem Funkenspalt von 0,8 mm unter Leerlaufgeschwindigkeit (800 U/min) betrieben wurde. Aus den in Fig. 5 gezeigten Versuchsergebnissen ergibt sich, dass die Magergrenze stabil ist, wenn der Mittelelektrodendurchmesser kleiner oder gleich 1,1 mm (Querschnitt = 0,95 mm²) ist.

Fig. 6 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Abstand R2 und der Magergrenze A/F, der sich aus einem Versuch ergab, bei dem der Motor bei einem Funkenspalt von 0,8 mm unter Leerlaufgeschwindigkeit (800 U/min) betrieben wurde. Der Elektrodendurchmesser betrug 1,1 mm.

Aus dem in Fig. 6 gezeigten Ergebnis ergibt sich, dass die Magergrenze bei 15,1 im Großen und Ganzen gesättigt ist, wenn der Abstand R2 größer oder gleich 0,6 mm ist. Die Magergrenze unterschreitet allerdings 15,1, wenn der Abstand R2 kleiner als 0,6 mm ist, weshalb sich in diesem Bereich die Entzündbarkeit verschlechtert. Mit anderen Worten lässt sich folgern, dass sich die Entzündbarkeit deutlich verschlechtert, wenn der Elektrodendurchmesser in dem kugelförmigen Bereich, in dem der Abstand R2 innerhalb von 0,6 mm liegt, dicker als 1,1 mm ist.

Fig. 7 zeigt den Zusammenhang zwischen der verstrichenen Zeit und dem Flammenkerndurchmesser (mm), der anhand des Wachstums eines Flammenkerns ermittelt wurde, das während eines tatsächlichen Motorbetriebs überwacht wurde. Der Flammenkerndurchmesser steht für die Größe (Durchmesser) einer Flamme, die beim Zünden eines Kraftstoffgemischs durch eine Zündkerze erzeugt wird.

Aus Fig. 7 ergibt sich, dass die Flamme rasch wächst, nachdem der Flammenkerndurchmesser 1,2 mm überschritten hat. Die dargestellte Tendenz wird gewöhnlich für verschiedene A/F-Bedingungen festgestellt, auch wenn die Zeit, die der Flammenkerndurchmesser zum Erreichen von 1,2 mm benötigt, von den A/F-Bedingungen abhängt.

Aus den in den Fig. 6 und 7 gezeigten Ergebnissen lässt sich schließen, dass der Elektrodendurchmesser in einem kugelförmigen Bereich, in dem der Abstand R2 von dem Mittelpunkt P des Funkenspalts R1 innerhalb von 0,6 mm liegt, kleiner oder gleich 1,1 mm (entspricht einem Durchmesser von 0,95 mm²) sein sollte.

Wie vorstehend beschrieben ist, bestehen die Mittel elektrode 32 wie auch die Masseelektrode 42 bei diesem Ausführungsbeispiel aus einer Iridiumlegierung mit hervorragender Haltbarkeit. Somit kann die Haltbarkeit dieser Elektroden verbessert werden. Allerdings lässt sich die Haltbarkeit der Zündkerzenelektroden auch dann verbessern, wenn nur für die Mittelelektrode 32 oder Masseelektrode 42 eine Iridiumlegierung verwendet wird.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel basiert also auf einer kleineren Zündkerze mit einem Funkenspalt R1 von weniger als 1,1 mm. Die Erfinder konnten daher als optimiertes Ergebnis festhalten, dass sich eine zufriedenstellende Entzündbarkeit gewährleisten lässt, wenn die Querschnitte S1 und S2 der Mittelelektrode 32 und der Masseelektrode 42 in einem kugelförmigen Bereich, in dem der Abstand R2 von dem Mittelpunkt P des Funken spalts R1 innerhalb von 0,6 mm liegt, kleiner oder gleich 0,95 mm² (entspricht einem Elektrodendurchmesser von 1,1 mm) sind. Eine diese Bedingung erfüllende Elektrode ist ausreichend dünn und behindert daher das Wachstum des Flammenkerns nicht. Es lässt sich daher eine angemessene Entzündbarkeit gewährleisten.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, sieht das erste Ausführungsbeispiel eine Zündkerze vor, die die Entzündbarkeit selbst dann gewährleisten kann, wenn der Funkenspalt verkürzt wird, um die Zündkerze zu verkleinern.

Die Durchmesser der Mittelelektrodenspitze 32 und der Masseelektrodenspitze 42 können gleich oder voneinander verschieden sein.

Wenn der Basisabschnitt 31 der Mittelelektrode 30, der Basisabschnitt 43 der Masseelektrode 40 oder das Trage element 41 innerhalb des durch den Abstand R2 = 0,6 mm definierten kugelförmigen Bereichs gelegen ist, sollte der entsprechende Abschnitt durch maschinelle Bearbeitung verkleinert werden, so dass der Querschnitt kleiner oder gleich 0,95 mm² ist.

Zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 8 zeigt einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die in Fig. 8 gezeigte Zündkerze zeichnet sich dadurch aus, dass der Durchmesser der Masseelektrodenspitze 42 kleiner als der der Mittelelektrode 32 ist.

Die Masseelektrodenspitze 42, d. h. der gegenüberliegende Abschnitt der Masseelektrode 40, besteht aus einer Iridiumlegierung. Die Mittelelektrode 32 besteht aus einer Platinlegierung. Allerdings könnte die Mittel elektrodenspitze 32 auch aus einer Iridiumlegierung bestehen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Funkenspalt zwischen der Mittelelektrode 30 und der Masseelektrode 40 kleiner oder gleich 1,1 mm und sind die Querschnitte dieser Elektroden 30 und 40 in einem Bereich, in dem der Abstand R2 von dem Mittelpunkt P des Funkenspalts R1 innerhalb von 0,6 mm liegt, kleiner oder gleich 0,95 mm².

Eine Zündspannungsquelle 50 sorgt zwischen der Mittel elektrodenspitze 32 und der Masseelektrodenspitze 42 für eine Entladung. Die an die Masseelektrodenspitze 42 angelegte Spannung ist niedriger als die an die Mittel elektrodenspitze 32 angelegte Spannung. Genauer gesagt bringt die Zündspannungsquelle 50 auf die Mittel elektrodenspitze 32 eine positive Spannung auf, während die Masseelektrodenspitze 42 geerdet ist. Die Zünd spannungsquelle 50 bringt also eine erste Spannung auf eine aus einer Iridiumlegierung bestehende Elektrode und eine zweite Spannung, die höher als die erste Spannung ist, auf die andere Elektrode auf.

Die Masseelektrode 40 unterliegt hohen Temperaturen, da sie verglichen mit der Mittelelektrode 30 nahe zur Mitte der Verbrennungskammer liegt. Eine in dem Spalt zwischen der Mittelelektrodenspitze 32 und der Masseelektroden spitze 42 auftretende Entladung trennt die Teilchen in Elektronen und positive Ionen. Da an die Mittelelektrode 30 eine positive Spannung angelegt wird, treffen die Elektronen auf der Mittelelektrodenspitze 32 auf, während die positiven Ionen auf der Masseelektrodenspitze 42 auftreffen.

Die Masse eines positiven Ions ist größer als die eines Elektrons. Daher besteht die Tendenz, dass die Masse elektrodenspitze 42 von den positiven Ionen stark abgetragen wird.

Angesichts dessen muss die Masseelektrodenspitze 42 haltbar bzw. gegenüber Wärme und Verschleiß beständig sein. Das ist der Grund, warum die Masseelektrodenspitze 42 aus einer Iridiumlegierung besteht.

Ein in dem Funkenspalt zwischen der Mittelelektroden spitze 32 und der Masseelektrodenspitze 42 erzeugter Flammenkern wächst zur Mitte der Verbrennungskammer hin. Die Masseelektrodenspitze 42 begegnet daher einem wachsenden Flammenkern. Bei dem zweiten Ausführungs beispiel ist die Masseelektrodenspitze 42 jedoch dünner als die Mittelelektrodenspitze 32. Dadurch lässt sich soweit wie möglich verhindern, dass die Masseelektroden spitze 42 das Wachstum des Flammenkerns behindert.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Masse elektrode 40 mit der Iridiumlegierungsspitze geerdet und wird auf die der Masseelektrode 40 gegenüberliegende Mittelelektrode 30 eine positive Spannung aufgebracht. Die Iridiumlegierung hat eine geringe Austrittsarbeit und lässt daher naturgemäß leicht Elektronen frei. Dies stabilisiert wirksam den Entladungsfunken und senkt die Entladungsspannung.

Drittes Ausführungsbeispiel

Fig. 9 zeigt einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die in Fig. 9 gezeigte Zündkerze zeichnet sich dadurch aus, dass die Masseelektrode und ihr Trageelement gegenüber der in Fig. 8 gezeigten Zündkerze abgewandelt sind.

Im Einzelnen ist die Masseelektrodenspitze 42 stabförmig und über ein stabförmiges Trageelement 41 an dem einen Ende des zylinderförmigen Metallanschlussstücks 10 befestigt. Das Trageelement 41 weist einen nahen Abschnitt, der von dem Metallanschlussstück 10 aus gerade und parallel zur Achse der Mittelelektrode 30 (d. h. der Mittelelektrodenspitze 32) verläuft, und einen fernen Abschnitt auf, der in der Mitte des Trageelements 41 gebogen ist, so dass das freie Ende 42a der Masse elektrodenspitze 42 einer Seitenfläche der Mittel elektrode 30 gegenüberliegt. Außerdem ist das freie Ende 42a der Masseelektrodenspitze 42 am nächsten zur Mittel elektrode 30 gelegen.

Das andere Ende der Masseelektrodenspitze 42 ist mit dem Trageelement 41 verschweißt. Das freie Ende 42a der Masseelektrodenspitze 42 ist bezüglich der Achse der Masseelektrodenspitze 42 abgeschrägt. Zwischen der Mittelelektrodenspitze 32 und der abgeschrägten oder geneigten Oberfläche des freien Endes 42a der Masse elektrodenspitze 40 ist ein Entladungsspalt R1 gebildet.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Entladungsspalt zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode kleiner oder gleich 1,1 mm und sind die Querschnitte dieser Elektroden in einem kugelförmigen Bereich, in dem der Abstand R2 von dem Mittelpunkt P des Entladungsspalts R1 innerhalb von 0,6 mm liegt, kleiner oder gleich 0,95 mm².

Die Gestaltung dieses Ausführungsbeispiels zeichnet sich dadurch aus, dass das stabförmige Trageelement 41 in seiner Mitte gebogen ist, so dass das freie Ende 42a der Masseelektrodenspitze 42 einer Seitenfläche der Mittel elektrodenspitze 32 gegenüberliegt und dadurch den Funkenspalt R1 bildet. Auf diese Weise kann die tatsächliche Länge von dem freien Ende 42a der Masse elektrodenspitze 42 zum Metallanschlussstück 10 verkürzt werden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist daher der Wärmeweg, der von der Masseelektrode 42 aus entlang des Trageelements 41 zum Metallanschlussstück 10 verläuft, so kurz, dass die Wärme der Masseelektrode 42 ohne Schwierigkeiten in das Metallanschlussstück 10 abgeführt werden kann. Dadurch kann die Entzündbarkeit angemessen aufrecht erhalten werden.

Abgesehen davon ist das freie Ende 42a der stabförmigen Masseelektrodenspitze 42 bei diesem Ausführungsbeispiel am nächsten zur Mittelelektrodenspitze 32 gelegen. Diese Gestaltung führt von der Mittelelektrode aus gesehen zu einem klaren und in einem engen Bereich fokussierten Entladungsziel. Dadurch lässt sich die Entzündbarkeit verbessern.

Viertes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 10A und 10B zeigen einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 10B stellt einen Blick von der rechten Seite in Fig. 10A dar.

Eine Mittelelektrode 30 und eine Masseelektrode 40 sind einander gegenüberliegend oder zugewandt angeordnet. Die Masseelektrode 40, die in Form eines stabförmigen Körpers vorliegt und in ihrer Mitte gekrümmt ist, weist ein nahes Ende auf, das an dem Metallanschlussstück 10 befestigt ist. Ein der Mittelelektrode 30 gegenüberliegendes fernes Ende der Masseelektrode 40 ist mit einer Iridiumlegierungsspitze 45 ausgestattet, die mit einem Nickellegierungsabschnitt 44 verschweißt ist.

Ein der Masseelektrode 40 gegenüberliegender, ferner Endabschnitt der Mittelelektrode 30 besteht aus einer Iridiumlegierung oder dergleichen und liegt in Form einer Säule mit einem Durchmesser von 0,7 mm oder weniger (z. B. 0,4 mm) vor. Der zwischen dem fernen Endabschnitt der Mittelelektrode 30 und der Iridiumlegierungsspitze 45 gebildete, 0,4 mm bis 1,2 mm große Zwischenraum dient als Funkenspalt.

Die Masseelektrode 40 hat den in Fig. 11A oder Fig. 11B gezeigten Querschnitt. Jeder der in den Fig. 11A und 11B gezeigten Querschnitte, der entlang einer zur Mittelachse der Masseelektrode 40 lotrechten Ebene verläuft, hat eine Trapezform mit einer näher an der Mittelelektrode 30 gelegenen kurzen Seite. Die Länge L1 der kurzen Seite liegt in einem Bereich von 0,2 mm bis 0,7 mm und der Spitzenwinkel θ auf der kurzen Seite der Trapezform ist kleiner oder gleich 135°.

Die Iridiumlegierungsspitze 45 erstreckt sich von der kurzen Seite der Trapezform bis zur langen Seite der Trapezform, so dass sich eine Tiefe L2 im Bereich von 0,3 mm bis 1,0 mm ergibt.

Die der Verbrennungskammer zugewandte lange Seite der Trapezform weist an beiden Kanten gerundete Ecken mit geeigneten Krümmungen auf, wie sie in den Fig. 11A und 11B gezeigt sind.

Wie in Fig. 10A gezeigt ist, kann die Masseelektrode 40 in einem Bereich H1 und einem Bereich H2 ausgebildet sein. Der Ursprung für die Abstände H1 und H2 geht von einer Position aus, die am nächsten zur Mittelelektrode 30 liegt. Der Abstand H1 verläuft von diesem Ursprung zu dem nahen Ende der Masseelektrode 40, während der Abstand H2 von dem Ursprung zu dem fernen Ende der Masseelektrode 40 verläuft. Praxisgerechte Werte für die Abstände H1 und H2 sind größer oder gleich 3 mm.

Der kürzeste Abstand von der Masseelektrode 40 zur Mittelelektrode 30, d. h. der Funkenspalt, liegt im Bereich von 0,4 mm bis 1,2 mm. Der längste Abstand von der Masseelektrode 40 zur Mittelelektrode 30 kann auf einen Wert eingestellt werden, der um 0,1 mm bis 0,3 mm größer als der Funkenspalt ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann sich ein in dem Funkenspalt erzeugter Flammenkern ohne Schwierigkeiten entlang der Neigung der trapezförmigen Masseelektrode mit dem Spitzenwinkel θ von kleiner oder gleich 135° an der kurzen Seite ausdehnen oder wachsen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 12A und 12B wird im Folgenden nun der Mechanismus erläutert, der das Flammenkernwachstum unterstützt oder erleichtert.

In den Fig. 12A und 12B stehen die kreisförmigen Linien Q1 bis Q5 für Flammenmuster, die für die zu bestimmten Zeitabständen beobachteten, momentanen Flammenflächen stehen. Der Flammenkern wächst nach und nach in der Reihenfolge Q1 → Q2 → Q3 → Q4 → Q5. Wie sich aus den Zeichnungen ergibt, ist das Flammenkern wachstum im Fall von Fig. 12A (dieses Ausführungs beispiel) verglichen mit dem Fall von Fig. 12B (Vergleichsbeispiel) sehr gleichmäßig.

Abgesehen davon ist bei diesem Ausführungsbeispiel die kurze Seite der trapezförmigen Masseelektrode 40 der Mittelelektrode 30 zugewandt, so dass dazwischen ein Funkenspalt gebildet wird. Die Länge L1 der kurzen Seite liegt im Bereich von 0,2 mm bis 0,7 mm. Die auf diese Weise gebildete Entladungsoberfläche kann den Anstieg der Entladungsspannung unterdrücken, ohne das Wachstum eines Flammenkerns zu behindern.

Wenn die Länge L1 kleiner als 0,2 mm ist, wird das Entladungsziel auf der Masseelektrode 40 von der Mittel elektrode 30 aus gesehen recht klein. Dies führt zu einer Erhöhung der Entladungsspannung. Wenn die Länge L1 dagegen größer als 0,7 mm ist, wird das Wachstum des Flammenkerns durch die Masseelektrode 40 behindert.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist außerdem der Spitzenwinkel θ an der kurzen Seite der trapezförmigen Masseelektrode 40 kleiner oder gleich 135°. Durch diese Gestaltung wird für eine abgeschrägte Oberfläche auf der Masseelektrode 40 gesorgt, die gegenüber der Verbrennungskammer um einen Winkel von größer oder gleich 45° geneigt ist. Daher kann der Flammenkern ohne Schwierigkeiten wachsen.

Das vierte Ausführungsbeispiel sieht also eine Zündkerze vor, die selbst dann eine angemessene Entzündbarkeit gewährleistet, wenn der Funkenspalt enger gemacht wird, wodurch eine kleinere Zündkerze realisiert werden kann.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Fig. 13 zeigt einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 14 zeigt eine Zündvorrichtung, die die in Fig. 13 gezeigte Zündkerze verwendet.

Die in Fig. 13 gezeigte Zündkerze ist bezüglich ihres Aufbaus wie auch der bei ihr verwendeten Materialien im Wesentlichen mit der Zündkerze des ersten Ausführungs beispiels identisch. Die Masseelektrodenspitze 42 des fünften Ausführungsbeispiels besteht aus einer Edel metalllegierung (z. B. Iridiumlegierung) mit einer Austrittsarbeit von kleiner oder gleich 5 eV. Die in Fig. 14 gezeigte Zündspannungsquelle 50 versorgt die Mittelelektrode 30 (d. h. die Mittelelektrodenspitze 32) mit einer negativen Spannung, während die Masseelektrode 40 (d. h. die Masseelektrodenspitze 42) geerdet ist. Zwischen der einander koaxial gegenüberliegenden Mittel elektrodenspitze 32 und Masseelektrodenspitze 42 wird eine Entladung erzeugt.

Bei der Gestaltung dieses Ausführungsbeispiels tritt der Flammenkern an einer versetzten Position auf, die bezüglich des Mittelpunkts P des Funkenspalts näher an der Masseelektrodenspitze 42 gelegen ist. Mit anderen Worten lässt sich beim fünften Ausführungsbeispiel das Flammenkernwachstum unterstützen oder erleichtern, indem man den Flammenkern nahe zur Verbrennungskammermitte erscheinen lässt.

Die Masseelektrodenspitze 42 gibt von ihrer Oberfläche (d. h. von der der Mittelelektrodenspitze 32 gegenüber liegenden Entladungsfläche) Thermoelektronen ab. Dadurch wird die elektrische Feldstärke oder -intensität (d. h. der Gradient des elektrischen Potenzials) in der Umgebung der Entladungsfläche der Masseelektrodenspitze 42 wirksam verstärkt. Mit anderen Worten verdichtet sich die Verteilung der Entladungsenergie in der Umgebung der Entladungsfläche der Masseelektrodenspitze 42.

Fig. 15 zeigt den Zusammenhang zwischen der Austritts arbeit des Elektrodenmaterials und dem Grad des Übergangs von der Glühentladung zur Bogenentladung. Der Übergang von der Glühentladung zur Bogenentladung hängt von der Freigabe der Thermoelektronen aus der Elektrode ab. Bei einer Platinelektrode mit einer Austrittsarbeit von 5,4 eV findet sich kein Übergang. Der Übergang findet sich nur bei einem Elektrodenmaterial mit einer Austritts arbeit von kleiner oder gleich 5 eV. Der Grad des Übergangs nimmt zu, wenn die Elektrode aus einem Iridium- oder Nickelmetall mit einer Austrittsarbeit von 4,6 eV besteht.

Aus dem in Fig. 15 gezeigten Zusammenhang ergibt sich, dass die Verwendung einer Edelmetalllegierung mit einer Austrittsarbeit von kleiner oder gleich 5 eV für die Masseelektrodenspitze 42 dahingehend wirkt, dass die Masseelektrodenspitze 42 von ihrer Oberfläche (d. h. von der der Mittelelektrodenspitze 32 gegenüberliegenden Entladungsfläche) Thermoelektronen abgibt. Die Verteilung an Entladungsenergie lässt sich daher in der Umgebung der Oberfläche der Masseelektrodenspitze 42 lokal verdichten.

Die Erfinder lenkten ihre Forschungs- und Entwicklungs arbeit außerdem dahin, eine Möglichkeit zu finden, die Oberflächentemperatur der Masseelektrodenspitze 42 auf ein Niveau zu heben, bei dem die Thermoelektronen selbst dann freigegeben werden können, wenn die Verbrennungsgas temperatur (beispielsweise im Leerlauf) gering ist. Im Fall einer Edelmetalllegierung mit einer Austrittsarbeit von kleiner oder gleich 5 eV muss eine Temperatur von 730°C gehalten werden, um eine aktive Freigabe von Thermoelektronen zu gewährleisten.

Fig. 16 zeigt ein Simulationsergebnis, das die am fernen Ende der Masseelektrodenspitze 42 erreichbare Ober flächentemperatur im Zusammenhang mit den Parametern Länge L3 und Durchmesser D der Masseelektrodenspitze 42 zeigt. Die Bedingungen für diese Simulation waren wie folgt: Die Länge des Basisabschnitts 43 betrug 0,3 mm, der Durchmesser des Basisabschnitts 43 war 1,5-mal so groß wie der Durchmesser D der Masseelektrodenspitze 42, die Verbrennungsgastemperatur betrug bei Leerlauf geschwindigkeit 900°C und der Wärmeübertragungs koeffizient zwischen dem Verbrennungsgas und der Masse elektrodenspitze 42 betrug 4,5 × 10^-4 W/mm².°C.

Wie sich aus Fig. 16 ergibt, kann die Oberflächen temperatur des fernen Endes der Masseelektrodenspitze 42 bei Leerlaufgeschwindigkeit auf einem Niveau von größer oder gleich 730°C gehalten werden, wenn der Durchmesser D der Masseelektrodenspitze 42 kleiner oder gleich 1,1 mm (entspricht einem Querschnitt von 0,95 mm²) und die Länge L3 der Masseelektrodenspitze 42 größer oder gleich 0,1 mm ist.

Mit anderen Worten kann die Oberflächentemperatur des fernen Endes der Masseelektrodenspitze 42 bei Leerlauf geschwindigkeit auf einem Niveau von größer oder gleich 730°C gehalten werden, wenn der Querschnitt der Masse elektrodenspitze 42 in einem kugelförmigen Bereich, in dem der Abstand R2 von dem Mittelpunkt P des Entladungs spalts R1 innerhalb von 1/2 × R1 + 0,1 mm liegt, kleiner oder gleich 0,95 mm² ist.

Indem für die Masseelektrodenspitze 42 eine Edelmetall legierung mit einer Austrittsarbeit von kleiner oder gleich 5 eV verwendet wird und indem der Querschnitt der Masseelektrodenspitze 42 in einem vorbestimmten Bereich, der 0,1 mm von dem fernen Ende der Masseelektrodenspitze 42 entfernt ist, auf kleiner oder gleich 0,95 mm² beschränkt wird, lässt sich daher die Oberflächen temperatur der Masseelektrodenspitze 42 auf einem Niveau halten, bei dem die Thermoelektronen selbst dann frei gegeben werden können, wenn die Verbrennungsgastemperatur (beispielsweise im Leerlauf) gering ist. Dieses Ausführungsbeispiel gewährleistet daher eine hervor ragende Entzündbarkeit unter sämtlichen Motorbetriebs bedingungen.

Um am fernen Ende der Masseelektrodenspitze 42 eine höhere Oberflächentemperatur zu halten, sollte der Durchmesser des Basisabschnitts 43 auf höchstens den 1,5-fachen Werts des Durchmessers D der Masseelektrodenspitze 42 beschränkt bleiben. Wenn D beispielsweise 1,1 mm beträgt, ist der gewünschte Durchmesser des Basis abschnitts 43 kleiner oder gleich 1,65 mm (entspricht einem Querschnitt von 2,14 mm²).

Sechstes Ausführungsbeispiel

Die Fig. 17A, 17B und 18 zeigen einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem sechsten Ausführungs beispiel der Erfindung. Die Zündkerze dieses sechsten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von der Zündkerze des fünften Ausführungsbeispiels insofern, als die Masse elektrode 40 (d. h. die Masseelektrodenspitze 45) einen trapezförmigen Querschnitt hat. Fig. 17B stellt einen Blick von der rechten Seite in Fig. 17A dar. Fig. 18 zeigt einen Querschnitt der Masseelektrode 40 entlang einer zur Mittelachse der Masseelektrode 40 lotrechten Ebene.

Die Masseelektrode 40, die zu einem stabförmigen Körper gestaltet und in ihrer Mitte gekrümmt ist, hat ein nahes Ende, das an dem Metallanschlussstück 10 befestigt ist. Das der Mittelelektrode 30 gegenüberliegende ferne Ende der Masseelektrode 40 ist mit einer Iridiumlegierungs spitze 45 ausgestattet, die mit einem Nickellegierungs abschnitt 44 verschweißt ist.

Wie in Fig. 18 gezeigt ist, hat die Masseelektrode 40 in einem Querschnitt entlang einer zur Mittelachse der Masseelektrode 40 lotrechten Ebene eine Trapezform mit einer kurzen Seite, die näher an der Mittelelektrode 30 liegt.

Die Querschnittsfläche der Masseelektrodenspitze 45 ist entlang einer Kugelfläche k, die durch einen Punkt verläuft, der um 0,1 mm tiefer als die Entladungsfläche der Masseelektrodenspitze 45 liegt, kleiner oder gleich 0,95 mm² (entspricht einem Zylinderstabdurchmesser von 1,1 mm). Die Kugelfläche k ist um R2 (= 1/2 × R1 + 0,1 mm) vom Mittelpunkt P des Funkenspalts R1 entfernt.

Abgesehen davon ist die Querschnittsfläche der Masse elektrodenspitze 45 entlang einer Kugelfläche k', die durch einen Punkt verläuft, der um 0,4 mm tiefer als die Entladungsfläche der Masseelektrodenspitze 45 liegt, kleiner oder gleich 2,14 mm² (entspricht einem Zylinder stab mit einem Durchmesser von 1,65 mm). Die Kugelfläche k' ist um R2' (= 1/2 × R1 + 0,4 mm) vom Mittelpunkt P des Funkenspalts R1 entfernt.

Beim sechsten Ausführungsbeispiel lässt sich die Ober flächentemperatur der Masseelektrodenspitze 45 auf einem Niveau halten, bei dem die Thermoelektronen selbst dann freigegeben werden können, wenn die Verbrennungsgas temperatur (beispielsweise im Leerlauf) gering ist. Dieses Ausführungsbeispiel gewährleistet daher eine hervorragende Entzündbarkeit unter sämtlichen Motor betriebsbedingungen.

Siebtes Ausführungsbeispiel

Fig. 19 zeigt einen wesentlichen Teil einer Zünd vorrichtung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die in Fig. 19 gezeigte Zündspannungsquelle 50 unter scheidet sich von der Zündspannungsquelle 50 des fünften Ausführungsbeispiels insofern, als auf die Mittel elektrode 30 (d. h. die Mittelelektrodenspitze 32) eine positive Spannung aufgebracht wird, während die Masse elektrode 40 (d. h. die Masseelektrodenspitze 42) geerdet ist. Zwischen der einander koaxial gegenüberliegenden Mittelelektrodenspitze 32 und Masseelektrodenspitze 42 wird eine Entladung erzeugt.

Bei der Gestaltung dieses Ausführungsbeispiels gibt die Masseelektrodenspitze 42 von ihrer Oberfläche (d. h. von der der Mittelelektrodenspitze 32 gegenüberliegenden Entladungsfläche) Thermoelektronen ab. Dadurch wird die elektrische Feldstärke (d. h. der Gradient des elektrischen Potenzials) in der Umgebung der Entladungs fläche der Masseelektrodenspitze 42 wirksam erhöht. Mit anderen Worten verdichtet sich die Verteilung der Entladungsenergie in der Umgebung der Entladungsfläche der Masseelektrodenspitze 42.

Die sich in der Umgebung der Entladungsfläche der Masse elektrodenspitze 42 sammelnden Thermoelektronen führen in der Umgebung der Masseelektrodenspitze 42 zu einer lokalen Senkung des elektrischen Potenzials. Auf diese Weise kann die zwischen den Elektroden 32 und 42 aufgebrachte tatsächliche Spannung erhöht werden. Dadurch lässt sich der Entladungsvorgang stabilisieren.

Achtes Ausführungsbeispiel

Fig. 20 zeigt einen wesentlichen Teil einer Zündkerze gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Zündkerze des achten Ausführungsbeispiels unter scheidet sich von der Zündkerze des fünften Ausführungs beispiels insofern, als die Masseelektrodenspitze 42 mit dem fernen Ende eines stabförmigen Trageelements 41 verschweißt ist. Die Masseelektrodenspitze 42 liegt in Längsrichtung der Mittelelektrode 30 einer Mittel elektrodenspitze 32 gegenüber.

Neuntes bis vierzehntes Ausführungsbeispiel

Die Lagebeziehung der im fünften Ausführungsbeispiel gezeigten Mittelelektrodenspitze 32 und Masseelektroden spitze 42 kann wie in den Fig. 21 bis 26 gezeigt abgewandelt werden.

Bei dem in Fig. 21 gezeigten neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Achse der Masseelektrodenspitze 42 bezüglich der Achse der Mittelelektrodenspitze 32 geneigt. Die Achse der Mittelelektrodenspitze 32 schneidet sich mit der Masseelektrodenspitze 42, so dass sich die Masseelektrodenspitze 42 und die Mittel elektrodenspitze 32 im Großen und Ganzen gegenüberliegen.

Die Masseelektrodenspitze 42 ist mit einer Außenseiten fläche des stabförmigen Trageelements 41 verschweißt.

Bei dem in Fig. 22 gezeigten zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Masseelektrodenspitze 42 an die ferne Endfläche des stabförmigen Trageelements 41 geschweißt.

Bei dem in Fig. 23 gezeigten elften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Achse der Masseelektrodenspitze 42 senkrecht zur Achse der Mittelelektrodenspitze 32. Die Achse der Mittelelektrodenspitze 32 schneidet sich nicht mit der Masseelektrodenspitze 42.

Bei dem in Fig. 24 gezeigten zwölften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Achse der Masseelektrodenspitze 42 senkrecht zur Achse der Mittelelektrodenspitze 32. Die Achse der Mittelelektrodenspitze 32 schneidet sich mit einer äußeren Zylinderfläche der Masseelektrodenspitze 42. Mit anderen Worten ist die Masseelektrodenspitze 42 an ihrer äußeren Zylinderfläche der Mittelelektroden spitze 32 zugewandt.

Bei dem in Fig. 25 gezeigten dreizehnten Ausführungs beispiel der Erfindung ist die Masseelektrodenspitze 42 an die ferne Endfläche des stabförmigen Trageelements 41 geschweißt.

Bei dem in Fig. 26 gezeigten vierzehnten Ausführungs beispiel der Erfindung ist die Achse der Masseelektroden spitze 42 parallel, nicht aber koaxial zur Achse der Mittelelektrodenspitze 32.

Bei den vorstehend beschriebenen neunten bis vierzehnten Ausführungsbeispiel liegt der Mittelpunkt P des Funken spalts R1 auf der kürzesten Verbindungsgerade zwischen den Spitzen 32 und 42.

Fünfzehntes bis zwanzigstes Ausführungsbeispiel

Die im fünften Ausführungsbeispiel gezeigte Gestaltung der Mittelelektrodenspitze 32 und Masseelektrodenspitze 42 kann wie in den Fig. 27 bis 32 gezeigt abgewandelt werden.

Wenn eine Elektrode einen Grat aufweist, dessen Krümmungsradius kleiner oder gleich 0,2 mm ist, kann die elektrische Feldstärke im Allgemeinen lokal auf einem höheren Wert gehalten werden. Es ist daher vorzuziehen, den Krümmungsradius selbst dann kleiner oder gleich 0,2 mm zu halten, wenn die Masseelektrodenspitze 42 abgetragen ist.

Bei dem in Fig. 27 gezeigten fünfzehnten Ausführungs beispiel der Erfindung besteht die Masseelektrodenspitze 42 aus einem zylinderförmigen Stababschnitt und einem kreisförmigen Konusabschnitt. Die Spitze des kreis förmigen Konusabschnitts liegt am nächsten zur Mittel elektrodenspitze 32.

Bei dem in Fig. 28 gezeigten sechzehnten Ausführungs beispiel der Erfindung ist die Masseelektrodenspitze 42 zu einer Kegelstumpfform gestaltet.

Bei der in Fig. 29 gezeigten siebzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist die Masseelektrodenspitze 42 zu einer einfachen konischen Form gestaltet.

Bei dem in Fig. 30 gezeigten achtzehnten Ausführungs beispiel der Erfindung ist die Masseelektrodenspitze 42 zu einem zylinderförmigen Stab mit einer auf ihrer Oberseite ausgebildeten konischen Vertiefung 46 gestaltet.

Bei dem in Fig. 31 gezeigten neunzehnten Ausführungs beispiel der Erfindung hat die Mittelelektrodenspitze 32 einen kugelförmigen Vorsprung, dessen Krümmungsradius deutlich größer als 0,2 mm ist. Dadurch kann die elektrische Feldstärke zwischen der Mittelelektrode 30 und der Masseelektrode 40 erhöht werden, so dass die Entladungsenergie sicher in Richtung der Masseelektrode 40 konzentriert wird. Darüber hinaus ist das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen der Mittelelektrode 30 klein, so dass verhindert werden kann, dass die Mittelelektrode 30 die Flammenwärme absorbiert.

Bei dem in Fig. 32 gezeigten zwanzigsten Ausführungs beispiel der Erfindung hat die Masseelektrodenspitze 42 einen kugelförmigen Kopf, dessen Krümmungsradius kleiner oder gleich 0,2 mm ist. Dadurch kann die elektrische Feldstärke lokal erhöht werden. Da das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen der Masseelektrode 40 klein ist, kann darüber hinaus verhindert werden, dass die Masse elektrode 40 die Flammenwärme absorbiert.

Weitere Abwandlungen

Bei dem vorstehend beschriebenen fünften bis zwanzigsten Ausführungsbeispiel hat die Masseelektrodenspitze 42 einen kleinen Querschnitt, um eine aktive Freigabe von Thermoelektronen zu gewährleisten. Im Hinblick auf die Wärme- und Säurebeständigkeit ist es jedoch vorzuziehen, wenn der Querschnitt der Masseelektrodenspitze 42 in einem kugelförmigen Bereich, in dem der Abstand R2 vom Mittelpunkt P des Funkenspalts R1 innerhalb von 1/2 × R1 + 0,1 mm liegt, größer oder gleich 0,13 mm² (entspricht einem Durchmesser eines zylinderförmigen Stabs von 0,4 mm) ist.

Um sowohl die Bedingungen für die Entzündbarkeit als auch die Wärme- und Säurebeständigkeit zu erfüllen, ist es weiterhin vorzuziehen, wenn die Mittelelektrodenspitze 32 und die Masseelektrodenspitze 42 Querschnitte in einem Bereich von 0,13 mm² bis 0,5 mm² (entspricht einem Durchmesser eines zylinderförmigen Stabs von 0,4 mm bis 0,8 mm) aufweisen, wenn sie in einem kugelförmigen Bereich gelegen sind, in dem der Abstand R2 vom Mittel punkt P innerhalb von 1/2 × R1 + 0,1 mm liegt.

Um das Problem sich zwischen der Mittelelektrode 32 und der Masseelektrode 42 ablagernder Verunreinigungen zu lösen, ist außerdem ein Wert für den Entladungsabstand R1 von größer oder gleich 0,3 mm vorzuziehen.

Um die Zündkerze verkleinern zu können, sollte der Wert für den Entladungsabstand R1 zudem kleiner oder gleich 0,8 mm sein.

Die Erfindung lässt sich in verschiedenen Formen ausführen, ohne von den aufgezeigten wesentlichen Eigenschaften abzuweichen. Die dargestellten Ausführungs beispiele sollen dabei nur der Veranschaulichung dienen. Der genaue Schutzumfang der Erfindung ist den Patent ansprüchen zu entnehmen.

Claims

1. Zündkerze mit einer Mittelelektrode (32) und einer Masseelektrode (42), die einander gegenüberliegend beabstandet sind, bei der
die Mittelelektrode und/oder die Masseelektrode aus einer Iridiumlegierung bestehen/besteht,
ein Funkenspalt (R1) zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode weniger als 1,1 mm beträgt und
Querschnitte (S1, S2) der Mittelelektrode und der Masseelektrode in einem kugelförmigen Bereich, in dem ein Abstand (R2) von einem Mittelpunkt (P) des Funkenspalts (R1) innerhalb von 0,6 mm liegt, kleiner oder gleich 0,95 mm² sind.

2. Zündkerze nach Anspruch 1, bei der der Querschnitt (S2) der Masseelektrode (42) kleiner als der Querschnitt (S1) der Mittelelektrode (32) ist.

3. Zündvorrichtung, die mit einer wie in Anspruch 1 oder Anspruch 2 definierten Zündkerze ausgestattet ist und bei der eine Zündspannungsquelle (50) vorgesehen ist, die dazu dient, an die aus einer Iridiumlegierung bestehende Mittelelektrode oder Masseelektrode eine erste Spannung anzulegen und an die andere Elektrode eine zweite Spannung anzulegen, die höher als die erste Spannung ist.

4. Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Mittelelektrode (32) stabförmig ist und so von einem zylinderförmigen Metallanschlussstück (10) getragen wird, dass ein ferner Endabschnitt der Mittelelektrode aus einem Ende des zylinderförmigen Metallanschlussstücks vorragt,
die Masseelektrode (42) stabförmig ist und an einem fest mit dem zylinderförmigen Metallanschlussstück verbundenen Trageelement (41) befestigt ist,
das Trageelement (41) einen nahen Abschnitt, der von dem einen Ende des zylinderförmigen Metallanschlussstücks aus gerade und parallel zur Mittelelektrodenachse verläuft, und einen fernen Abschnitt aufweist, der in der Mitte des Trageelements gebogen ist, so dass das freie Ende der Masseelektrode einer Seitenfläche der Mittel elektrode gegenüberliegt, und
das freie Ende der Masseelektrode am nächsten zur Mittelelektrode liegt.

5. Zündkerze mit einer Mittelelektrode (30) und einer Masseelektrode (40), bei der
der Querschnitt der Masseelektrode in einem zur Mittelachse der Masseelektrode lotrechten Querschnitt eine Trapezform mit einer kurzen Seite hat, die näher zu der Mittelelektrode gelegen ist,
die Länge (L1) der kurzen Seite in einem Bereich von 0,2 mm bis 0,7 mm liegt und der Spitzenwinkel (θ) der kurzen Seite der Trapezform kleiner oder gleich 135° ist.

6. Zündkerze mit einer Mittelelektrode (32) und einer Masseelektrode (42), die einander gegenüberliegend beabstandet sind, bei der
die Masseelektrode aus einer Edelmetalllegierung mit einer Austrittsarbeit von kleiner oder gleich 5 eV besteht,
zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode ein Funkenspalt R1 vorhanden ist und
der Querschnitt der Masseelektrode in einem kugelförmigen Bereich, in dem ein Abstand (R2) von einem Mittelpunkt (P) des Funkenspalts R1 innerhalb von 1/2 × R1 + 0,1 mm liegt, kleiner oder gleich 0,95 mm² ist.

7. Zündkerze nach Anspruch 6, bei der die Querschnitte der Mittelelektrode (32) und der Masseelektrode (42) in einem Bereich von 0,13 mm² bis 0,5 mm² liegen, wenn sie sich in dem kugelförmigen Bereich befinden, in dem der Abstand (R2) von dem Mittelpunkt (P) innerhalb von 1/2 × R1 + 0,1 mm liegt.

8. Zündkerze nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, bei der an dem fernen Ende der Masseelektrode (42) ein Grat mit einem Krümmungsradius von kleiner oder gleich 0,2 mm vorhanden ist.

9. Zündkerze nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der die Mittelelektrode (32) und/oder die Masseelektrode (42) ein fernes Ende aufweisen/aufweist, das zu einer Kugelform gestaltet ist.

10. Zündvorrichtung, die mit einer wie in einem der Ansprüche 6 bis 9 definierten Zündkerze ausgestattet ist und bei der eine Zündspannungsquelle (50) vorgesehen ist, die dazu dient, auf die Mittelelektrode (32) während einer Zündentladung eine positive Spannung aufzubringen.