DE102004011588A1

DE102004011588A1 - Zündkerze

Info

Publication number: DE102004011588A1
Application number: DE200410011588
Authority: DE
Inventors: Arnd Kolleck
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2005-09-29
Also published as: ES2261066A1; CN1667893A; ES2261066B1

Abstract

Es wird eine Zündkerze (10) vorgeschlagen, die ein Gehäuse (21) umfasst, an dem mindestens eine Masseelektrode (31) festgelegt ist. Im Gehäuse (21) ist ein Isolator (22) angeordnet, in dem eine Mittelelektrode (32) angeordnet ist. Durch Anlegen einer Hochspannung zwischen der Masseelektrode (31) und der Mittelelektrode (32) bildet sich eine Funkenstrecke aus. Die Masseelektrode (31) weist auf ihrer der Mittelelektrode (32) zugewandten Seitenfläche (35) eine Nut (40) auf.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Zündkerze nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.

Eine derartige Zündkerze ist beispielsweise aus der DE 101 29 040 A1 bekannt. Die Zündkerze umfasst einen Isolator, der in einem Gehäuse angeordnet ist. Der Isolator weist eine Längsbohrung entlang der Längsachse des Gehäuses auf, in der eine Mittelelektrode angeordnet ist. Am brennraumseitigen Ende des Gehäuses ist eine Masseelektrode festgelegt. Die Masseelektrode erstreckt sich bis in den Bereich der Längsachse des Gehäuses, also bis über die Mittelelektrode. Durch Anlegen einer Hochspannung bildet sich zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode eine Funkenstrecke aus, die im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Gehäuses verläuft.

Die Masseelektrode weist einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Die der Mittelelektrode zugewandte Seitenfläche der Masseelektrode ist als weitgehend ebene Fläche ausgebildet. Eine Funkenstrecke zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode endet somit auf einer ebenen Seitenfläche der Masseelektrode.

Dabei ist nachteilig, dass sich insbesondere bei Startvorgängen eines Motors bei niedrigen Temperaturen auf der Masseelektrode oder in dem Bereich zwischen der Masse elektrode und der Mittelelektrode Kraftstofftröpfchen niederschlagen können, wodurch Fehlzündungen verursacht werden. Weiterhin ist nachteilig, dass bei dieser Geometrie der Mittelelektrode eine vergleichsweise hohe Zündspannung zur Erzeugung eines Funkenuberschlags zwischen Masseelektrode und Mittelelektrode erforderlich ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zündkerze hat den Vorteil, dass eine Benetzung der Masseelektrode mit Kraftstoff vermieden wird. Zudem verringert sich der Zündspannungsbedarf.

Hierzu weist die Masseelektrode zumindest im Bereich der Funkenstrecken auf ihrer der Mittelelektrode zugewandten Seite eine Nut auf. Es hat sich erwiesen, dass durch eine derartige Nut verhindert wird, dass sich auf der Masseelektrode Kraftstofftröpfchen niederschlagen. Durch die Nut verringert sich die Breite der seitlich der Nut angeordneten, der Mittelelektrode zugewandten Flächen der Masseelektrode. An diesen vergleichsweise schmalen Flächen ist die Gefahr der Benetzung durch Kraftstoff deutlich geringer. Eine Benetzung der Seitenflächen der Nut wird schon dadurch verhindert, dass die Seitenflächen gegenüber dem Brennraum vertieft angeordnet sind.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Mittelelektrode ist weiterhin vorteilhaft, dass sich an den durch die Nut gebildeten Kanten hohe elektrische Feldstärken ausbilden, die einen Funkenschlag begünstigen, so dass insgesamt der Zündspannungsbedarf sinkt.

Durch die in den abhängigen Ansprüche genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildung der in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Zündkerze möglich.

Als besonders vorteilhaft hat sich die erfindungsgemäße Geometrie der Masseelektrode bei Zündkerzen erwiesen, bei denen die Masseelektrode als Dachelektrode ausgeführt ist, bei der sich die Masseelektrode also bis in den Bereich der Längsachse des Gehäuses erstreckt, so dass die zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode verlaufende Funkenstrecke ungefähr parallel zur Längsachse des Gehäuses verläuft.

Eine ausgezeichnete Verringerung der Benetzung der Masseelektrode bei einfacher Fertigung wurde durch eine V-förmige Nut erreicht, die sich in Längsrichtung der Masseelektrode erstreckt.

Eine Benetzung der Masseelektrode mit Kraftstoff wurde mit folgender Geometrie der Masseelektrode nahezu vollständig verhindert: die Breite a der Masseelektrode liegt im Bereich von 2,6 bis 3,0 mm, die Höhe b im Bereich von 1,5 bis 1,9 mm, die Breite c der Nut im Bereich von 0,8 bis 1,2 mm und die Tiefe d der Nut im Bereich von 0,3 bis 0,5 mm. Unter der Breite a der Masseelektrode ist die Ausdehnung der Masseelektrode senkrecht zur Längsachse des Gehäuse und senkrecht zur Längsachse der Masseelektrode selbst zu verstehen. Mit der Höhe b der Masseelektrode ist die Ausdehnung der Masseelektrode in Richtung parallel zur Längsachse des Gehäuses bezeichnet. Die Breite c der Nut bezeichnet ihre Ausdehnung auf der Seitenfläche der Masseelektrode in Richtung senkrecht zu ihrer Längserstreckung, und d bezeichnet die Tiefe der Nut in Richtung senkrecht zur der Seitenfläche der Masseelektrode, in der die Nut eingebracht ist. Mit der angegebenen Geometrie der Masseelektrode und der Nut wird zudem vorteilhaft erreicht, dass das durch die Nut ausgesparte Volumen der Masseelektrode gering ist. Damit weist die Masseelektrode auch bei hohem Verschleiß, beispielsweise durch Funkenerosion, ausreichend Verschleißvolumen auf, um eine hohe Standzeit sicherzustellen. Vorteilhaft beträgt die Querschnittsfläche der Nut (also der aufgrund der Nut ausgesparte Bereich in der Querschnittsfläche der Elektrode) höchstens 5 Prozent der Querschnittsfläche der Elektrode.

Die im vorigen Absatz beschriebenen Vorteile lassen sich allgemein für Zündkerzen mit Masseelektroden unterschiedlicher Größe erreichen, wenn auf die Geometrie der Masseelektrode folgende Bedingungen zutreffen: Der Quotient a/c liegt im Bereich von 2,2 bis 3,4. Der Quotient d/c liegt im Bereich von 3 bis 5, insbesondere im Bereich von 3,6 bis 4,4. Der Quotient c/d liegt im Bereich von 2,0 bis 2,8, insbesondere im Bereich von 2,3 bis 2,5.

Vorteilhaf ist die Nut V-förmig mit zwei Seitenflächen, die jeweils mit einem Winkel im Bereich zwischen 40 Grad und 50 Grad zur Längsachse des Gehäuses geneigt sind. Damit sind die beiden Seitenflächen zueinander etwa rechtwinklig angeordnet. Eben falls vorteilhaft ist der Übergang der Seitenflächen der Nut zu der der Mittelelektrode zugewandten Seite der Masseelektrode und der Übergang zwischen den beiden Seitenflächen der Nut mit einem Radius von 0,2 mm abgerundet gestaltet.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt 1 als Ausführungsbeispiel der Erfindung den brennraumseitigen Endabschnitt einer Zündkerze in Aufsicht und in Schnittdarstellung, und 2 die Masseelektrode der erfindungsgemäßen Zündkerze im Querschnitt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Zündkerze 10 dargestellt, die ein Gehäuse 21 aufweist, das aus Metall besteht und mit einem Gewinde versehen ist, mit dem die Zündkerze 10 in eine Bohrung in einen Zylinderkopf einer Verbrennungsmaschine eingeschraubt werden kann. Im Inneren des Gehäuses 21 ist ein Isolator 22 vorgesehen, der aus einem gesinterten Keramikmaterial besteht, beispielsweise aus Aluminiumoxid. Der Isolator 22 weist eine Längsbohrung 23 auf, in der eine Mittelelektrode 32 angeordnet ist. An dem Gehäuse 21 ist eine Masseelektrode 31 festgelegt, die sich ausgehend vom brennraumseitigen Endabschnitt des Gehäuses 21 zunächst parallel zur Längsachse des Gehäuses 21 in Richtung Brennraum erstreckt und die eine Biegung in Richtung der Längsachse des Gehäuses aufweist, so dass der Endabschnit der Masseelektrode 31 über der Mittelelektrode 32 angeordnet ist (Dachelektrode).
Die Masseelektrode 31 weist auf ihrer der Mittelelektrode 32 zugewandten Seitenfläche 35 eine V-förmige Nut 40 auf, die sich über die gesamte Länge und in Längsrichtung der Masseelektrode 31 erstreckt. Die Nut 40 ist mittig in die Seitenfläche 35 der Masseelektrode 31 eingebracht und weist zwei Seitenflächen 41a, 41b auf, die zueinander rechtwinklig angeordnet sind. Die beiden Seitenflächen 41a, 41b sind zur Flächennormalen der Seitenfläche 35 der Masseelektrode 31 in einem Winkel von 45 Grad geneigt.
Die Masseelektrode 31 weist zumindest im Bereich über der Mittelelektrode 32, also in dem Bereich der Masseelektrode 31, in dem sich bei Anlegen einer Hochspannung Funkenstrecken ausbilden, eine Breite a von 2,8 mm und eine Höhe b von 1,7 mm auf. Die Breite c der Nut 40 liegt bei 1,0 mm, die Tiefe d bei 0,42 mm.
Bei alternativen Ausführungsformen weist die Masseelektrode eine größere oder kleinere Querschnittsfläche auf, wobei der Quotient a/c bei 2,8, der Quotient b/c bei 4 und der Quotient c/d bei 2,4 liegt.
Die Kanten zwischen der Seitenfläche 35 der Masseelektrode 31 und den Seitenflächen 41a, 41b der Nut 40 ist ebenso wie die Kante zwischen den beiden Seitenflächen 41a, 41b mit einem Radius von 0,2 mm abgerundet.

Claims

Zündkerze (10) mit einem Gehäuse (21), an dem mindestens eine Masseelektrode (31) festgelegt ist, und mit einem in dem Gehäuse (21) angeordneten Isolator (22), in dem eine Mittelelektrode (32) angeordnet ist, wobei sich durch Anlegen einer Hochspannung zwischen der Masseelektrode (31) und der Mittelelektrode (32) eine Funkenstrecke ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (31) auf ihrer der Mittelelektrode (32) zugewandten Seitenfläche (35) eine Nut (40) aufweist.
Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (40) zumindest in dem Bereich der Masseelektrode (31) vorgesehen ist, in dem sich bei Anlegen einer Hochspannung eine Funkenstrecke ausbilden.
Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (31) sich bis in den Bereich einer Längsachse (25) des Gehäuses (21) erstreckt, so dass sich zwischen der Mittelelektrode (32) und der Masseelektrode (31) bei Anlegen einer Hochspannung eine ungefähr parallel zur Längsachse (25) des Gehäuses (21) verlaufende Funkenstrecke ausbildet.
Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (40) V-förmig ist.
Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (40) sich in Längsrichtung der Masseelektrode (31) erstreckt.
Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (31) im Querschnitt eine Breite a und eine Höhe b aufweist, wobei die Breite a die Ausdehnung der Masseelektrode (31) in einer Richtung senkrecht zur Längsachse (25) des Gehäuses (21) bezeichnet, und wobei die Höhe b die Ausdehnung der Masseelektrode (31) in einer Richtung parallel zur Längsachse (25) des Gehäuses (21) bezeichnet, dass die Nut (40) im Querschnitt eine Breite c und eine Höhe d aufweist, wobei die Breite c die Ausdehnung der Nut (40) in der der Mittelelektrode (22) zugewandten Seitenfläche (35) der Masseelektrode (21) senkrecht zur Längserstreckung der Nut (40) bezeichnet, und wobei d die Tiefe der Nut (40) bezogen auf die Seitenfläche (35) der Masseelektrode (31), die der Mittelelektrode (32) zugewandt ist, bezeichnet, und dass eine Seitenfläche (41a, 41b) der Nut (40) mit einem Winkel a zur Längsachse (25) des Gehäuses (21) geneigt ist.
Zündkerze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass a im Bereich von 2.6 mm bis 3.0 mm, insbesondere bei 2.8 mm liegt, und/oder dass b im Bereich von 1,5 mm bis 1,9 mm, insbesondere bei 1,7 mm liegt, und/oder dass c im Bereich von 0,8 mm bis 1,2 mm, insbesondere bei 1,0 mm liegt, und/oder dass d im Bereich von 0,3 mm bis 0,5 mm, insbesondere bei 0,42 mm liegt, und/oder dass α im Bereich von 40 bis 50 Grad, insbesondere bei 45 Grad liegt.
Zündkerze nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient a/c im Bereich von 2,2 bis 3,4, insbesondere bei 2,8 liegt, und/oder dass der Quotient b/c im Bereich von 3 bis 5, insbesondere im Bereich von 3,6 bis 4,4 liegt, und/oder dass der Quotient c/d im Bereich von 2,0 bis 2,8, insbesondere im Bereich von 2,3 bis 2,5 liegt.
Zündkerze nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang der Seitenfläche (41a, 41b) der Nut (40) zu der der Mittelelektrode (32) zugewandten Seitenfläche (35) der Masseelektrode (31) und/oder der Übergang zwischen den beiden Seitenflächen (41a, 41b) der Nut (40) einen Radius von 0,2 mm aufweist.