DE102005043637A1

DE102005043637A1 - Zündkerze mit erhöhter Haltbarkeit und Kohlenstoffverschmutzungsresistenz

Info

Publication number: DE102005043637A1
Application number: DE102005043637A
Authority: DE
Inventors: Taiji Kariya Koyama; Keiji Kariya Kanao
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-09-14
Filing date: 2005-09-13
Publication date: 2006-03-30
Also published as: JP2006085941A; US20060055297A1; US7250711B2

Abstract

Eine Zündkerze für eine Verbrennungskraftmaschine wird bereitgestellt, die eine Metallhülse, einen Porzellanisolator, eine Mittelelektrode, eine Hauptmasseelektrode und Hilfsmasseelektroden umfasst. Jede der Hilfsmasseelektroden weist eine Innenseitenoberfläche auf, die der Mittelelektrode über den Porzellanisolator gegenüberliegt, um einen Hilfselektrodenabstand zwischen sich selbst und einem Vorsprung des Porzellanisolators zu definieren, so dass eine minimale Entfernung zwischen dem Pozellanisolator und der Hilfsmasseelektrode eingenommen wird. Dies vermeidet eine große lokale Vergrößerung der elektrischen Feldstärke bei der Hilfsmasseelektrode, um eine übermäßige Entladung in dem Hilfselektrodenabstand zu minimieren, um eine Kohlenstoffverschmutzungsresistenz sowie eine Haltbarkeit der Zündstärke zu verbessern.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE DRUCKSCHRIFT
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-267098, die am 14. September 2004 eingereicht worden ist und auf deren Offenbarung hier vollständig Bezug genommen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Zündkerze mit erhöhter Haltbarkeit bzw. Lebensdauer und einer erhöhten Kohlenstoffverschmutzungsresistenz für Verbrennungskraftmaschinen, die in Automobilkraftfahrzeugen, Heizkraftsystemen oder Gaszufuhrpumpen verwendet werden kann.

2. Hintergrund der Erfindung

In dem japanischen Patent Nr. 3140006 ( US 6,229,253 B1 ) ist eine Mehrfach-Masseelektroden-Zündkerze für Verbrennungskraftmaschinen offenbart. In 12 ist eine Mehrfach-Massenelektroden-Zündkerze 9 des gleichen Typs gezeigt.

Die Zündkerze 9 umfasst einen Porzellanisolator 92, eine Mittelelektrode 93, die in dem Porzellanisolator 92 gehalten wird, eine Metallhülse 94, in der der Porzellanisolator 92 gehalten wird, wobei ein Isolatorkopf 921 außerhalb der Metallhülse 94 freigelegt ist, und eine Hauptmasseelektrode 951, die einen Hauptelektrodenabstand 911 zwischen sich selbst und einer Spitze 931 der Mittelelektrode 93 definiert.

Wenn die Verbrennungstemperatur in der Kraftmaschine extrem niedrig ist, so dass die Temperatur der Oberfläche des Porzellanisolators 92 kaum erhöht ist, kann es passieren, dass die Kraftmaschine glimmt, so dass eine Kohlenstoffschicht auf dem Porzellanisolator 92 abgelagert wird, wodurch ein Abfall des Isolationswiderstands zwischen der Mittelelektrode 93 und der Metallhülse 94 die Folge ist, was schlimmstenfalls zu einer Fehlzündung der Kraftmaschine führt.

Um die vorstehend beschriebene Schwierigkeit zu vermeiden, umfasst die Zündkerze 9 ebenso Hilfsmasseelektroden 952, die an die Metallhülse 94 geschweißt sind und der Seitenoberfläche der Mittelelektrode 93 über den Isolatorvorsprung 921 gegenüberliegen, um Hilfselektrodenabstände 912 zu definieren. Wenn der Kohlenstoff auf dem Porzellanisolator 92 abgelagert wird, so dass der Isolationswiderstand zwischen der Mittelelektrode 93 und der Metallhülse 94 abfällt, werden Zündfunken in den Hilfselektrodenabständen 912 erzeugt, um die Kohlenstoffablagerung zu verbrennen, um die Oberfläche des Porzellanisolators 92 zu reinigen.

Die Zündkerze 9 ist derart ausgelegt, dass ein Entladen von Zündfunken in den Hilfselektrodenabständen 912 nur induziert wird, wenn die Kraftmaschine glimmt, so dass eine Kohlenstoffschicht auf dem Porzellanisolator 92 abgelagert wird, und dass Zündfunken hauptsächlich in dem Hauptelektrodenabstand entladen werden, wodurch eine Kanalbildung (das heißt eine Erzeugung von Kanälen, wie es in 10 und 11 veranschaulicht ist, in der Oberfläche des Porzellanisolators 92, was durch die Entladung von Zündfunken in den Hilfselektrodenabständen 912 verursacht wird) eliminiert wird und die Abnutzung bzw. das Abtragen der Mittelelektrode 93 minimiert wird, wie es in 8 veranschaulicht ist, um eine Kohlenstoffverschmutzungsresistenz (das heißt Antiverschmutzungseigenschaften) und eine Haltbarkeit der Zündkerze 9 zu verbessern.

In modernen Verbrennungskraftmaschinen hat jedoch eine Vergrößerung eines Komprimierungsverhältnisses, ein Aufladen, eine magere Verbrennung oder eine Vergrößerung eines EGR-Betrags eine vergrößerte Strömungsgeschwindigkeit eines Gemisches in Verbrennungskammern der Kraftmaschine zur Folge, was Zündfunken zu den Hilfselektrodenabständen 912 unter Vorspannung setzt, um die Auftrittsrate von Zündfunken in den Hilfselektrodenabständen 912 zu vergrößern. Dies verursacht, dass Zündfunken in den Hilfselektrodenabständen 912 entladen werden, auch wenn die Kraftmaschine nicht glimmt, wobei somit die Kanalbildung und die Abnutzung der Mittelelektrode 93 beschleunigt wird, was zu einer erheblichen Verkleinerung der Dienstlebensdauer der Zündkerze 9 führt.

Jede der Hilfsmasseelektroden 952 induziert strukturell ein starkes elektrisches Feld bei einem Rand 954 einer Endseite 953, der näher zu der Metallhülse 94 ist, was verursachen kann, dass häufig Zündfunken in dem Hilfselektrodenabstand 912 entladen werden, wenn der Porzellanisolator 92 nicht mit Kohlenstoff verschmutzt ist, wobei somit die Kanalbildung und die Abnutzung der Mittelelektrode 93 beschleunigt wird.

Die Hilfsmasseelektrode 952 kann geformt sein, um das starke elektrische Feld nicht zu induzieren. Dies hat jedoch eine Abnahme von Zündfunken in den Hilfselektrodenabständen 912 zur Folge, wenn die Kraftmaschine glimmt, was zu einer Verschlechterung einer Kohlenstoffverschmutzungsresistenz der Zündkerze 9 führt.

KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist folglich eine Hauptaufgabe der Erfindung, die Nachteile gemäß dem Stand der Technik zu vermeiden.

Es ist weiterhin eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Aufbau einer Zündkerze für Verbrennungskraftmaschinen bereitzustellen, die ausgelegt ist, eine verbesserte Kohlenstoffverschmutzungsresistenz und eine verbesserte Haltbarkeit aufzuweisen.

Diese Aufgaben werden durch eine Zündkerze gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Zündkerze für eine Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt, die umfasst: (a) eine Metallhülse mit einem Basisende und einem oberen Ende, das in einer Längsrichtung der Zündkerze entgegengesetzt zu dem Basisende ist; (b) einen hohlen Porzellanisolator, der eine Länge aufweist, die einen Körper und einen Isolatorvorsprung umfasst, wobei der Körper in der Metallhülse gehalten wird und der Isolatorvorsprung von dem oberen Ende der Metallhülse herausragt; (c) eine Mittelelektrode, die in dem Porzellanisolator gehalten wird, um ein oberes Ende aufzuweisen, das von dem Isolatorvorsprung hervorragt; (d) eine Hauptmasseelektrode, die einen Hauptelektrodenabstand zwischen sich selbst und der Mittelelektrode definiert; und (e) eine Hilfsmasseelektrode, die eine Basisendeoberfläche, eine Oberendeoberfläche, die entgegengesetzt zu der Basisendeoberfläche ist, und eine Innenseitenoberfläche aufweist, die sich zwischen der Basisendeoberfläche und der Oberendeoberfläche erstreckt. Die Basisendeoberfläche ist mit der Metallhülse verbunden, um die Innenseitenoberfläche zu der Mittelelektrode auszurichten. Die Innenseitenoberfläche der Hilfsmasseelektrode definiert einen Hilfselektrodenabstand zwischen sich selbst und dem Isolatorvorsprung des Porzellanisolators, um eine minimale Entfernung zwischen dem Porzellanisolator und der Hilfsmasseelektrode einzunehmen. Der Isolatorvorsprung des Porzellanisolators weist eine Wanddicke T auf, die eine Beziehung gemäß 0,3 mm ≤ T ≤ 0,7 mm erfüllt.

Die Bildung des Hilfselektrodenabstands zwischen der Innenseitenoberfläche der Hilfsmasseelektrode und dem Isolatorvorsprung dient zur Vermeidung einer großen lokalen Vergrößerung einer elektrischen Feldstärke bei der Hilfsmasseelektrode, wodurch eine übermäßige Entladung in dem Hilfselektrodenabstand minimiert wird. Genauer gesagt wird, wenn die Kraftmaschine nicht glimmt, das Entladen von Zündfunken in den Hilfselektrodenabständen vermieden, wodurch die Kanalbildung oder die Abnutzung der Mittelelektrode minimiert wird.

Die Wanddicke T des Isolatorvorsprungs, die in einem Bereich von 0,7 mm oder weniger liegt, dient zur Minimierung eines Bereichs des Porzellanisolators, auf dem Kohlenstoff abgelagert wird, wodurch die Kohlenstoffverschmutzungsresistenz der Zündkerze verbessert wird. Genauer gesagt hat die Definition des Hilfselektrodenabstands durch die Innenseitenwand der Hilfsmasseelektrode eine Verkleinerung einer Frequenz von Zündfunken dazwischen zur Folge, wobei sie aber dazu dient, ein Erfordernis zum Verbrennen einer Kohlenstoffablagerung durch die Zündfunken zu erfüllen, wodurch die Kohlenstoffverschmutzungsresistenz sichergestellt wird.

Die Wanddicke T des Isolatorvorsprungs ist auch 0,3 mm oder mehr, wodurch eine gewünschte mechanische Stärke des Porzellanisolators sichergestellt wird, um einen Bruch des Porzellanisolators oder Risse in dem Porzellanisolator während einer Herstellung hiervon zu minimieren.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Innenseitenoberfläche der Hilfsmasseelektrode einen Bereich auf, der den Hilfselektrodenabstand zwischen sich selbst und einer Außenumfangsseitenoberfläche des Isolatorvorsprungs des Porzellanisolators definiert. Der Bereich weist eine Länge E in einer axialen Richtung des Porzellanisolators auf, die eine Beziehung von E ≥ 0,5 mm erfüllt. Dies vereinfacht eine Einstellfreundlichkeit der Länge des Hilfselektrodenabstands und verbessert die Dienstlebensdauer der Zündkerze, ohne den Abnutzungswiderstand der Hilfsmasseelektrode zu opfern.

Die Innenseitenoberfläche der Hilfsmasseelektrode kann den Hilfselektrodenabstand zwischen sich selbst und einem gegenüberliegenden oberen Endeck des Isolatorvorsprungs des Porzellanisolators definieren. Dies ermöglicht, dass der Hilfselektrodenabstand tief in einer Verbrennungskammer der Kraftmaschine angeordnet wird, um die Zündfähigkeit von Kraftstoff in der Kraftmaschine zu verbessern.

Der Hauptelektrodenabstand weist eine Länge X auf. Der Hilfselektrodenabstand weist eine Länge Y auf. Die Längen X und Y erfüllen eine Beziehung gemäß X > Y. Dies vereinfacht eine Entladungsfähigkeit von Zündfunken in dem Hilfselektrodenabstand, wenn die Kraftmaschine glimmt.

Die Längen X und Y erfüllen vorzugsweise Beziehungen gemäß X ≤ 0,9 mm und 0,3 mm ≤ Y ≤ X – 0,1 mm. Dies ergibt eine Verkleinerung einer Spannung einer elektrischen Entladung in dem Hauptelektrodenabstand, um die Spannungshaltbarkeit des Porzellanisolators und die Kohlenstoffverschmutzungsresistenz der Zündkerze zu verbessern.

Eine minimale Entfernung D zwischen einer Oberendeoberfläche der Mittelelektrode und der Oberendeoberfläche der Hilfsmasseelektrode erfüllt eine Beziehung gemäß D > T + Y. Dies vermeidet, dass sich Zündkerzen zwischen der Mittelelektrode und der Hilfsmasseelektrode bewegen, ohne entlang der Oberfläche des Porzellanisolators hindurch zu gehen, um das Verbrennen von Kohlenstoffablagerungen auf dem Porzellanisolator durch Zündfunken, die in dem Hilfselektrodenabstand erzeugt werden, wenn die Kraftmaschine glimmt, sicherzustellen.

Die Innenseitenoberfläche der Hilfsmasseelektrode weist einen Bereich auf, der den Hilfselektrodenabstand zwischen sich selbst und dem Isolatorvorsprung des Porzellanisolators definiert. Eine Entfernung A zwischen dem oberen Ende der Metallhülse und dem oberen Ende der Mittelelektrode entlang einer axialen Richtung der Zündkerze und eine Entfernung C zwischen dem oberen Ende der Metallhülse und einer Mitte des Bereichs der Innenseitenoberfläche der Hilfsmasseelektrode in der axialen Richtung der Zündkerze weisen eine Beziehung gemäß A – C ≤ 3 mm auf. Dies verbessert die Zündung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Kraftmaschine durch Zündfunken, die in dem Hilfselektrodenabstand erzeugt werden. Üblicherweise gilt, je tiefer die Hilfselektrodenabstände in der Verbrennungskammer der Kraftmaschine angeordnet sind, desto besser wird die Zündung des Gemischs durch die Zündfunken in dem Hilfselektrodenabstand sein. Die Abmessungsbeziehung gemäß A – C ≤ 3 mm ermöglicht es, dass der Hilfselektrodenabstand tief in der Verbrennungskammer der Kraftmaschine angeordnet wird, um die Zündfähigkeit des Gemischs zu verbessern.

Die Mittelelektrode und die Hauptmasseelektrode können Edelmetallbauelemente bzw. Edelmatallchips aufweisen, die einander gegenüberliegen, um den Hauptelektrodenabstand zu definieren. Das Edelmetallbauelement der Mittelelektrode weist eine Querschnittsfläche von 0,07 mm² bis 0,64 mm², wenn es sich in einer Richtung erstreckt, die senkrecht zu einer axialen Richtung der Zündkerze ist, und eine Höhe von 0,3 mm bis 1,5 mm auf, wenn es sich in die axiale Richtung der Zündkerze erstreckt. Das Edelmetallbauelement der Hauptmasseelektrode weist eine Querschnittsfläche von 0,12 mm² bis 0,80 mm², wenn es sich in eine Richtung erstreckt, die senkrecht zu der axialen Richtung der Zündkerze ist, und eine Höhe von 0,3 mm bis 1,5 mm auf, wenn es sich in die axiale Richtung der Zündkerze erstreckt. Dies minimiert die Abnutzung bzw. das Abtragen des Edelmetallbauelements, um eine gewünschte Dienstlebensdauer der Zündkerze sicherzustellen, und verbessert die Zündung von Kraftstoff in der Kraftmaschine.

Die Metallhülse weist ein Gewinde auf, das einen Gewindedurchmesser von M12 oder weniger aufweist. Dies ermöglicht es, dass die Zündkerze in der Größe für moderne Verbrennungskraftmaschinen in geeigneter Weise hergestellt wird, und vergrößert die Entwurfsfreiheit der Kraftmaschinen, wodurch es ermöglicht wird, dass die Größe von Ventilen der Kraftmaschine vergrößert wird oder ein Kraftmaschinenkühlungssystem mechanisch verbessert wird. Der M12-Durchmesser des Gewindes ermöglicht es ebenso, dass die Biegegröße der Hilfsmasseelektrode verkleinert wird, was eine Erleichterung einer maschinellen Bearbeitung der Hilfsmasseelektrode zur Folge hat. Dies minimiert die Abnutzung der Edelmetallbauelemente, um eine gewünschte Dienstlebensdauer der Zündkerze sicherzustellen, und verbessert die Zündung von Kraftstoff in der Kraftmaschine.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die vorliegende Erfindung wird aus der nachstehend angegebenen, ausführlichen Beschreibung sowie aus der beigefügten Zeichnung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung besser ersichtlich, die jedoch nicht zur Begrenzung der Erfindung auf die spezifischen Ausführungsbeispiel hergenommen werden sollen, sondern lediglich zum Zwecke der Beschreibung und des Verständnisses dienen.
Es zeigen:
1 eine longitudinale Teilschnittdarstellung, die einen oberen Abschnitt einer Zündkerze gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
2 eine Teilschnittdarstellung, die eine Zündkerze gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
3 eine longitudinale Teilschnittdarstellung, die einen oberen Abschnitt einer Zündkerze gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
4 eine longitudinale Teilschnittdarstellung, die einen oberen Abschnitt einer Zündkerze gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
5 einen Graphen, der eine experimentell erhaltene Beziehung zwischen einer Veränderung in einer Verbrennung einer Kraftmaschine und einer Entfernung C der Zündkerze, wie sie in 1 veranschaulicht ist, darstellt,
6 einen Graphen, der eine experimentell erhaltene Beziehung zwischen Entfernungen X und Y der Zündkerze, wie sie in 1 gezeigt ist, darstellt,
7 einen Graphen, der experimentell erhaltene Beziehungen zwischen einer maximalen Abnutzungstiefe d1 und einer Lebensdauer in Stunden der Zündkerze, wie sie in 1 gezeigt ist, und einer Zündkerze gemäß dem Stand der Technik darstellt,
8 eine beschreibende Darstellung, die die Abnutzung einer Mittelelektrode eines Zündkerzentestprobenstücks zeigt,
9 einen Graphen, der einen Vergleich zwischen Tiefen von Kanälen, die in Mittelelektroden der Zündkerze gemäß 1 und einer Zündkerze gemäß dem Stand der Technik gebildet werden,
10 eine Draufsicht, die Kanäle zeigt, die in einer Mittelelektrode eines Zündkerzentestprobestücks gebildet werden,
11 eine Seitenansicht von 10 und
12 eine longitudinale Teilschnittdarstellung, die einen oberen Abschnitt einer herkömmlichen Zündkerze zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in mehreren Darstellungen betreffen, insbesondere auf die 1 und 2, ist eine Zündkerze 1 für eine Verwendung in Verbrennungskraftmaschinen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt.
Die Zündkerze 1 umfasst, wie es aus 2 ersichtlich ist, eine hohle zylindrische Metallhülse 4, einen Porzellanisolator 2 und eine Mittelelektrode 3. Die Metallhülse 4 weist ein an einem zugehörigen Außenumfang ausgebildetes Zündkerzeneinbaugewinde 41 für einen Einbau der Zündkerze 1 in die Verbrennungskraftmaschine auf. Der Porzellanisolator 2 wird in der Metallhülse 4 gehalten und weist einen Vorsprung 21 auf, der daraus herausragt. Die Mittelelektrode 3 wird in dem Porzellanisolator 2 gehalten und weist eine Spitze 31 auf, die außerhalb des Vorsprungs 21 des Porzellanisolators 2 freigelegt ist. Die Zündkerze 1 umfasst ebenso eine Hauptmasseelektrode 51 und Hilfsmasseelektroden 52. Die Hauptmasseelektrode 51 ist an die Metallhülse 4 geschweißt und liegt der Spitze 31 der Mittelelektrode 3 gegenüber, um einen Hauptelektrodenabstand 11 zu definieren. Die Hilfsmasseelektroden 52 sind an die Metallhülse 4 geschweißt und definieren Hilfselektrodenabstände 12 zwischen sich selbst und dem Isolatorvorsprung 21.
Jede der Hilfsmasseelektroden 52 weist, wie es in 2 klar gezeigt ist, ein Basisende 529, ein oberes Ende 521, das zu dem Basisende 529 entgegengesetzt ist, und eine Innenseitenwand 522 auf, die dem Isolatorvorsprung 21 zwischen dem Basisende 529 und dem oberen Ende 521 gegenüberliegt.
Jeder der Hilfselektrodenabstände 12 nimmt eine minimale Entfernung zwischen dem Porzellanisolator 21 und einer entsprechenden der Hilfsmasseelektroden 52 ein und ist zwischen der Innenseitenwand 522 der Hilfsmasseelektrode 52 und dem Isolatorvorsprung 21 definiert.
Die Isolatornase 21 weist eine Wanddicke T auf, die eine Beziehung gemäß 0,3 mm ≤ T ≤ 0,7 mm erfüllt.
Jeder der Hilfselektrodenabstände 12 liegt, wie es aus 1 ersichtlich ist, zwischen einer Außenseitenwand 212 des Isolatorvorsprungs 21 und der Innenseitenwand 522 einer entgegengesetzten der Hilfsmasseelektroden 52. Wenn eine Länge eines Abschnitts der Innenseitenwand 522 jeder der Hilfsmasseelektroden 52, die sich parallel zu einer longitudinalen Mittellinie der Zündkerze 1 (das heißt einer Achse des Porzellanisolators 2 oder der Mittelelektrode 3) erstreckt und den Hilfselektrodenabstand 12 bildet, als E definiert ist, wird sie ausgewählt, um eine Beziehung gemäß E ≥ 0,5 mm zu erfüllen.
Jede der Hilfsmasseelektroden 52 ist aus einem schrägen Abschnitt 523 und einem parallelen Abschnitt 524 gebildet. Der schräge Abschnitt 523 erstreckt sich von der Metallhülse 4 diagonal nach innen zu der Mittelelektrode 3. Der parallele Abschnitt 524 setzt sich von dem schrägen Abschnitt 523 fort und erstreckt sich parallel zu der Außenseitenwand 212 des Isolatorvorsprungs 21. Der parallele Abschnitt 524 weist den vorstehend beschriebenen, den Elektrodenabstand bildenden Bereich auf, der die Länge E aufweist.
Wenn die Größe des Hauptelektrodenabstands 11, das heißt die Entfernung zwischen der Spitze 31 der Mittelelektrode 3 und der Hauptmasseelektrode 51 als X definiert ist und die Entfernung der Hilfselektrodenabstände 12 als Y definiert ist, erfüllen sie eine Beziehung gemäß X > Y. Die Entfernungen X und Y erfüllen ebenso Beziehungen gemäß X ≤ 0,9 mm und 0,3 mm ≤ Y ≤ X – 0, 1 mm.
Wenn eine minimale Entfernung zwischen einem Spitzenende 311 der Mittelelektrode 3 und dem oberen Ende 521 jeder der Hilfsmasseelektroden 52 (das heißt die Entfernung zwischen der Ecke oder dem Rand des Spitzenendes 311 und dem inneren Rand des oberen Endes 521) als D definiert ist, wird sie ausgewählt, um eine Beziehung D > T + Y zu erfüllen.
Wenn die Entfernung zwischen dem oberen Ende 42 der Metallhülse 4 und dem Spitzenende 311 der Mittelelektrode 3 entlang der longitudinalen Mittellinie der Zündkerze 1 (oder der Mittelelektrode 3) als A definiert ist und die Entfernung zwischen dem oberen Ende 42 und der Mitte eines Außenbereichs des Porzellanisolators 3, der den Hilfselektrodenabstand 12 bildet (das heißt die Mitte des den Elektrodenabstand bildenden Bereichs der Innenseitenwand 522 der Hilfsmasseelektrode 52), entlang der longitudinalen Mittellinie der Zündkerze 1 als C definiert ist, werden sie ausgewählt, um eine Beziehung gemäß A – C ≤ 3 mm zu erfüllen.
Das Gewinde 41 der Metallhülse 4 weist einen Gewindedurchmesser M12 (das heißt 12 mm) oder weniger auf.
Die zwei Hilfsmasseelektroden 51 werden, wie es aus 1 ersichtlich ist, an die Metallhülse 4 angeschweißt und sind zueinander über die Mittelelektrode 3 diametral entgegengesetzt. Alternativ hierzu kann/können lediglich eine oder mehr als zwei Hilfsmasseelektroden bei der Metallhülse 4 angebracht sein.
Die Vorteile der Zündkerze 1 sind nachstehend beschrieben.
Jeder der Hilfselektrodenabstände 12 wird, wie es vorstehend beschrieben ist, zwischen der Innenseitenwand 522 einer der Hilfsmasseelektroden 52 und dem Isolatorvorsprung 21 gebildet, wodurch eine große lokale Vergrößerung der elektrischen Feldstärke bei der Hilfsmasseelektrode 52 vermieden wird, um eine übermäßige Entladung in dem Hilfselektrodenabstand 12 zu minimieren. Genauer gesagt wird, wenn die Kraftmaschine nicht glimmt, die Entladung in den Hilfselektrodenabständen 12 vermieden. Dies minimiert die Kanalbildung oder die Abnutzung der Umfangsseitenwand der Mittelelektrode 3.
Die Wanddicke T des Vorsprungs 21 des Porzellanisolators 2 beträgt 0,7 mm oder weniger, wodurch ein Bereich des Porzellanisolators, auf dem Kohlenstoff abgelagert wird, minimiert wird, was eine Kohlenstoffverschmutzungsresistenz der Zündkerze 1 verbessert. Genauer gesagt arbeiten die Hilfselektrodenabstände 12, die durch die Innenseitenwände 522 der Hilfsmasseelektroden 52 gebildet werden, um die Auftrittsfrequenz von Zündfunken dazwischen zu verkleinern, aber um die Kohlenstoffablagerungen in ausreichender Weise unter Verwendung der Zündfunken zu verbrennen, um die Kohlenstoffverschmutzungsresistenz sicherzustellen.
Die Wanddicke T des Vorsprungs 21 des Porzellanisolators 2 beträgt 0,3 mm oder mehr, wodurch eine gewünschte mechanische Stärke des Porzellanisolators 2 sichergestellt wird, um einen Bruch oder Risse in dem Porzellanisolator 2 während der Herstellung hiervon zu minimieren.
Die Bildung der Hilfselektrodenabstände 12 zwischen der Außenseitenwand 212 des Isolatorvorsprungs 21 und den Innenseitenwänden 522 der Hilfsmasseelektroden 52 erleichtert eine Einstellfreundlichkeit der Entfernung Y der Hilfselektrodenabstände 12. Die Länge E der Hilfselektrodenabstände 12 entlang der longitudinalen Mittellinie der Zündkerze 1 wird ausgewählt, um 0,5 mm oder mehr zu sein, wodurch der Abnutzungswiderstand der Hilfsmasseelektroden 52 und die Dienstlebensdauer der Zündkerze 1 sichergestellt sind.
Die Entfernung X des Hauptelektrodenabstands 11 und die Entfernung Y der Hilfselektrodenabstände 12 werden ausgewählt, um die Beziehung gemäß X > Y zu erfüllen, wodurch eine Entladung von Zündfunken in den Hilfselektrodenabständen 12 erleichtert wird, wenn die Kraftmaschine glimmt, um die Kohlenstoffverschmutzungsresistenz der Zündkerze 1 zu verbessern.
Die Entfernungen X und Y werden ebenso ausgewählt, um Beziehungen gemäß X ≤ 0,9 mm und 0,3 mm ≤ Y ≤ X – 0,1 mm zu erfüllen, wodurch die Spannung einer elektrischen Entladung in dem Hauptelektrodenabstand 11 verkleinert wird, um die Spannungshaltbarkeit des Porzellanisolators 2 und die Kohlenstoffverschmutzungsresistenz der Zündkerze 1 zu verbessern.
Die minimale Entfernung D zwischen dem Spitzenende 311 der Mittelelektrode 3 und dem oberen Ende 521 jeder der Hilfsmasseelektroden 52 wird ausgewählt, um eine Beziehung gemäß D > T + Y zu erfüllen, wodurch es vermieden wird, dass sich Zündfunken zwischen der Mittelelektrode 3 und der Hilfsmasseelektrode 52 bewegen, ohne entlang der Oberfläche des Porzellanisolators 2 hindurch zu gehen, um das Verbrennen von Kohlenstoffablagerungen auf dem Porzellanisolator 2 durch Zündfunken, die in den Hilfselektrodenabständen 12 erzeugt werden, sicherzustellen, wenn die Kraftmaschine glimmt.
Die Entfernung A zwischen dem oberen Ende 42 der Metallhülse 4 und dem Spitzenende 311 der Mittelelektrode 3 und die Entfernung C zwischen dem oberen Ende 42 und der Mitte eines Außenbereichs des Porzellanisolators 3, der den Hilfselektrodenabstand 12 bildet, werden ausgewählt, um eine Beziehung gemäß A – C ≤ 3 mm zu erfüllen, wodurch die Zündung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Kraftmaschine durch Zündfunken, die in den Hilfselektrodenabständen 12 erzeugt werden, verbessert wird. Üblicherweise gilt, je tiefer die Hilfselektrodenabstände 12 in der Verbrennungskammer der Kraftmaschine angeordnet sind, desto besser wird die Zündung des Gemisches durch die Zündfunken in den Hilfselektrodenabständen 12 sein. Die Abmessungsbeziehung von A – C ≤ 3 mm ermöglicht es, dass die Hilfselektrodenabstände 12 tief innerhalb der Verbrennungskammer der Kraftmaschine angeordnet sind, um die Zündfähigkeit des Gemisches zu verbessern.
Der Durchmesser des Gewindes 41 der Metallhülse 4 ist M12 (das heißt 12 mm) oder weniger, wodurch es ermöglicht wird, dass die Zündkerze 1 in der Größe für Verbrennungskraftmaschinen in geeigneter Weise hergestellt wird. Dies vergrößert die Entwurfsfreiheit von Verbrennungskraftmaschinen, wodurch es ermöglicht wird, dass die Größe von Ventilen der Kraftmaschine vergrößert wird oder ein Kraftmaschinenkühlungssystem mechanisch verbessert wird. Der vorstehend genannte Durchmesser des Gewindes 41 ermöglicht es, dass die Biegungsgröße der Hilfsmasseelektroden 52 verkleinert wird, was eine Erleichterung der maschinellen Bearbeitung der Hilfsmasseelektroden 52 zur Folge hat.
In 3 ist die Zündkerze 1 für Verbrennungskraftmaschinen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem jeder der Hilfselektrodenabstände 12 durch eine gekrümmte obere Kante 213 des Porzellanisolators 2 und die Innenseitenwand 522 von einer der Hilfsmasseelektroden 52 definiert ist.
Jede der Hilfsmasseelektroden 52 ist aus einem parallelen Abschnitt 525 und einem schrägen Abschnitt 526 gebildet. Der parallele Abschnitt 525 erstreckt sich von dem oberen Ende 42 der Metallhülse 4 parallel zu der Außenseitenwand 212 des Isolatorvorsprungs 21. Der schräge Abschnitt 526 setzt sich von dem parallelen Abschnitt 525 fort und ist diagonal nach innen zu der Mittelelektrode 3 ausgerichtet. Die schrägen Abschnitte 526 bilden die Hilfselektrodenabstände 12 zwischen sich selbst und der oberen Kante 213 des Porzellanisolators 2. Andere Anordnungen sind identisch zu denjenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei eine ausführliche Beschreibung hiervon weggelassen ist.
Der Aufbau der Zündkerze 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ermöglicht es, dass die Hilfselektrodenabstände 12 tief innerhalb der Verbrennungskammer der Kraftmaschine angeordnet sind, um die Zündfähigkeit des Luft-Kraftstoff-Gemischs zu verbessern.
In 4 ist die Zündkerze 1 für Verbrennungskraftmaschinen gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, in dem Edelmetallbauelemente bzw. Edelmatallchips 35 und 55 an die Mittelelektrode 3 und die Hauptmasseelektrode 51 angeschweißt sind, um den Hauptelektrodenabstand 11 zu definieren.
Das Edelmetallbauelement 35, das mit der Mittelelektrode 3 verbunden ist, weist eine Querschnittsfläche von 0,07 mm² bis 0,64 mm² in einer Richtung, die senkrecht zu einer zugehörigen Achse (das heißt der longitudinalen Mittellinie der Mittelelektrode 3) ist, und eine Höhe h1 von 0,3 mm bis 1,5 mm in einer zugehörigen axialen Richtung (das heißt der Längsrichtung der Mittelelektrode 3) auf. Das Edelmetallbauelement 55, das mit der Hauptmasseelektrode 51 verbunden ist, weist eine Querschnittsfläche von 0,12 mm² bis 0,80 mm² in einer Richtung, die senkrecht zu einer zugehörigen Achse ist, und eine Höhe h2 von 0,3 mm bis 1,5 mm in einer zugehörigen axialen Richtung auf.
Das Edelmetallbauelement 35 definiert das Spitzenende 311 der Mittelelektrode 3. Der Hauptelektrodenabstand 11 ist zwischen den Edelmetallbauelement 35 und 55 ausgebildet und weist die Entfernung X auf, wie es in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist.
Das Edelmetallbauelement 35 ist aus einem Material hergestellt, das einen Hauptbestandteil von 50 % oder mehr Massenanteil von Ir und zumindest einen Zusatzstoff beinhaltet und einen Schmelzpunkt von 2000°C oder mehr aufweist. Der Zusatzstoff wird aus Pt, Rh, Ni, W, Pd, Ru, Re, Al, Al₂O₃, Y und Y₂O₃ ausgewählt.
Das Edelmetallbauelement 55 ist aus einem Material hergestellt, das einen Hauptbestandteil von 50 % oder mehr Massenanteil von Pt und zumindest einen Zusatzstoff beinhaltet und einen Schmelzpunkt von 1500°C oder mehr aufweist. Der Zusatzstoff wird aus Pt, Rh, Ni, W, Pd, Ru, Re, Al, Al₂O₃, Y und Y₂O₃ ausgewählt .
Weitere Anordnungen sind zu denjenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel identisch und eine ausführliche Beschreibung hiervon wird weggelassen.
Es sind Tests ausgeführt worden, um die Kohlenstoffverschmutzungsresistenz der Zündkerze 1 bezüglich der Dicke T des Vorsprungs 21 des Porzellanisolators 2 auszuwerten.
Es sind Zündkerzenprobestücke vorbereitet worden, die im Aufbau mit der Zündkerze 1 gemäß 1 darin identisch gewesen sind, dass die Hilfselektrodenabstände 12 zwischen dem Isolatorvorsprung 21 und den Innenseitenwänden 522 der Hilfsmasseelektroden 52 gebildet wurden, und die unterschiedliche Werte von 0,5 mm, 0,7 mm, 0,9 mm und 1,0 mm in der Wanddicke T des Isolatorvorsprungs 21 aufwiesen. Es sind ebenso Zündkerzenvergleichsprobestücke vorbereitet worden, die im Aufbau mit der Zündkerze 9, wie sie in 12 gezeigt ist, darin identisch gewesen sind, dass die Hilfselektrodenabstände 912 zwischen den oberen Enden 953 der Hilfsmasseelektroden 952 und dem Isolatorvorsprung 921 gebildet wurden und dass die Wanddicke T des Isolatorvorsprungs 921 1,0 mm gewesen ist.
Jedes der Probestücke hatte die vorstehend beschriebenen Abmessungen X = 1,0 mm, Y = 0,5 mm, A = 4,5 mm, B = 3,0 mm, C = 2,25 mm, D = 2,45 mm und E = 0,7 mm. Bei jedem der Zündkerzenvergleichsprobestücke ist jedoch die Breite E des oberen Endes 953 in einer axialen Richtung der Metallhülse 94 1,1 mm gewesen. Die Entfernung C zwischen dem oberen Ende 942 der Metallhülse 94 und der Mitte des oberen Endes 953 jeder der Hilfsmasseelektroden 952 in der axialen Richtung der Metallhülse 94 ist 3,0 mm gewesen.
Die Entfernung B ist eine Entfernung zwischen dem oberen Ende 942 der Metallhülse 4 und dem oberen Ende 211 des Porzellanisolators 2.
Die Tests sind unter Verwendung einer Direkteinspritzungskraftmaschine in Übereinstimmung mit Niedrigtemperatur-Glimmverschmutzungstestprozeduren durchgeführt worden, wie sie durch JIS (Japanese Industrial Standards) D 1606 (Anwendbarkeitstestcode für Zündkerzen für Kraftfahrzeuge) spezifiziert sind. Die Auswertungen für jedes Probestück sind bezüglich des Sichtbarwerdens des Isolatorvorsprungs 21 (das heißt des Grades, bis zu dem Kohlenstoffablagerungen von dem Isolatorvorsprung 21 gereinigt sind), des Isolationswiderstands zwischen der Mittelelektrode 3 und der Metallhülse 4 und der Ansteuerbarkeit (beispielsweise Verbrennungsbedingungen der Kraftmaschine) ausgeführt worden.
Ergebnisse der Auswertungen sind in einer nachstehenden Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle 1
In der Tabelle 1 bezeichnet „O" das Zündkerzenprobestück, das bei einem der Auswertungsparameter besser als die Vergleichsprobestücke ist. „Δ" gibt das Zündkerzenprobestück an, das im Wesentlichen äquivalent zu den Vergleichsprobestücken ist. „X" gibt das Zündkerzenprobestück an, das nicht besser als die Vergleichsprobestücke ist.
In der Tabelle 1 ist gezeigt, dass, wenn die Wanddicke T 0,7 mm oder weniger ist, die Zündkerzenprobestücke bei jedem der Auswertungsparameter gegenüber den Zündkerzenvergleichsprobestücken besser sind und eine verbesserte Kohlenstoffverschmutzungsresistenz aufweisen. Wenn T = 1,0 mm oder 0,9 mm ist, wird eine größere Schwierigkeit bei einer Erzeugung von Zündfunken in den Hilfselektrodenabständen 12 betrachtet, die von einer Beseitigung eines Bereichs größerer Feldstärke von der Hilfsmasseelektrode 52 durch die Bildung der Hilfselektrodenabstände 12 durch die Innenseitenwand 522 der Hilfsmasseelektrode 52 herrührt, so dass die Zündkerzenprobestücke bezüglich der Kohlenstoffverschmutzungsresistenz gegenüber den Zündkerzenvergleichsprobestücken, bei denen die Hilfsmasseelektroden 52 den Bereich größerer Feldstärke aufweisen, nicht besser sind.
Es ist folglich erkannt worden, dass, wenn T ≤ 0,7 mm ist, die Kohlenstoffverschmutzungsresistenz im Vergleich zu der bei den Zündkerzenvergleichsprobestücken verbessert ist.
Es sind ebenso Tests ausgeführt worden, um die Zündfähigkeit von Kraftstoff in der Kraftmaschine durch Zündfunken, die in den Hilfselektrodenabständen 12 erzeugt werden, bezüglich der Entfernung A zwischen dem oberen Ende 42 der Metallhülse 4 und dem Spitzenende 311 der Mittelelektrode 3 und der Entfernung C zwischen dem oberen Ende 42 und der Mitte des Außenbereichs des Porzellanisolators 3, der den Hilfselektrodenabstand 12 bildet, auszuwerten.
Es sind Zündkerzenprobestücke vorbereitet worden, die im Aufbau mit der Zündkerze 1 gemäß 1 identisch gewesen sind und bei denen A = 4,5 mm und C = 3,0 mm, 2,0 mm, 1,5 mm sowie 1,0 mm gewesen sind. Die Zündkerzenprobestücke wiesen auch unterschiedliche Werte der Entfernung B auf, die eine Beziehung gemäß B – C = 0,75 mm erfüllten. Weitere Abmessungen sind zu denjenigen bei den Zündkerzenprobestücken, wie sie in dem vorstehend beschriebenen ersten Experiment verwendet worden sind, identisch gewesen.
Die Tests sind in Übereinstimmung mit Niedrigtemperatur-Glimmverschmutzungstestprozeduren ausgeführt worden, wie sie durch JIS D 1606 spezifiziert sind. Es ist der Signalverlauf einer Spannung von Zündfunkenentladungen in jedem Probestück unter Verwendung eines Oszilloskops beobachtet worden, wobei die Zündfunkenentladungen in solche, die durch den Hauptelektrodenabstand 11 erzeugt werden, und solche, die in den Hilfselektrodenabständen 12 erzeugt werden, unterteilt worden sind. Es ist eine Verbrennungsveränderung in der Kraftmaschine, in der jedes Zündkerzenprobestück eingebaut worden ist, gemessen worden. Ergebnisse der Messung sind in 5 aufgezeichnet.
In 5 bezeichnet „O" eine Verbrennungsveränderung, die sich aus den Zündfunkenentladungen ergibt, die in dem Hauptelektrodenabstand 11 erzeugt werden. „Δ" zeigt die Verbrennungsveränderung an, die sich aus den Zündfunkenentladungen ergibt, die in den Hilfselektrodenabständen 12 erzeugt werden. Die Verbrennungsveränderung wird durch (Standardabweichung/mittlerer effektiver Druck) × 100 ausgedrückt.
Der Graph gemäß 5 zeigt, dass, wenn die Entfernung C 1,5 mm oder mehr ist, das heißt, wenn A – C ≤ 3 mm ist, die Verbrennungsveränderungen, die von den Zündfunkenentladungen herrühren, die in dem Hauptelektrodenabstand 11 und den Hilfselektrodenabständen 12 erzeugt werden, im Wesentlichen identisch zueinander sind, wobei die Zündkerzenprobestücke die gleiche Zündfähigkeit von Kraftstoff bereitstellen.
Es sind auch Tests zum Messen des Prozentsatzes, bei dem sich Zündfunken zu den Hilfselektrodenabständen 12 der Zündkerze 1 gemäß 1 bewegen und darin fliegen, wenn die Kraftmaschine glimmt, bezüglich einer Beziehung zwischen der Entfernung X des Hauptelektrodenabstands 11 und der Entfernung Y der Hilfselektrodenabstände 12 ausgeführt worden.
In den Tests ist die Kraftmaschine bei Vollgas bei 1200 Upm und bei geschlossener Drossel zyklisch gefahren worden, um die Kraftmaschine absichtlich glimmen zu lassen, um einen Isolationswiderstand von 10 MΩ zu erzeugen, wobei die Glimmzustände der Kraftmaschine beobachtet worden sind. Danach ist die Kraftmaschine bei 800 Upm gefahren worden und die Auftrittsfrequenz von Zündfunken in dem Hauptelektrodenabstand 11 und die Auftrittsfrequenz von Zündfunken in den Hilfselektrodenabständen 12 sind auf die gleiche Art und Weise wie in dem vorstehend beschriebenen zweiten Experiment gemessen worden. Ergebnisse der Messung sind in 6 dargestellt.
In 6 bezeichnet „O" das Zündkerzenprobestück, bei dem sich 80 % oder mehr der Zündfunken zu den Hilfselektrodenabständen 12 bewegten und darin geflogen sind. „Δ" bezeichnet das Zündkerzenprobestück, bei dem sich 50 % bis 80 % der Zündfunken zu den Hilfselektrodenabständen 12 bewegten und darin geflogen sind. „X" bezeichnet das Zündkerzenprobestück, bei sich dem weniger als 50 % der Zündfunken zu den Hilfselektrodenabständen 12 bewegten und darin geflogen sind.
Der Graph gemäß 6 zeigt, dass, wenn Y ≤ X – 0,1 mm ist, eine Abfolge von Zündfunken in den Hilfselektrodenabständen 12 mit einem gewünschten Prozentsatz fliegt, und wenn Y ≤ X – 0,2 mm ist, ergibt sich eine vergrößerte Möglichkeit, dass Zündfunken zu den Hilfselektrodenabständen 12 fliegen.
Es sind ebenso Tests ausgeführt worden, um die Abnutzung bzw. das Abtragen der Umfangsoberfläche der Mittelelektrode 3 und die Kanalbildung zu beobachten.
Es sind zwei Typen von Zündkerzenprobestücken vorbereitet worden: eines ist im Aufbau mit der Zündkerze 1 gemäß 1 identisch und das andere ist im Aufbau mit der Zündkerze 9 gemäß dem Stand der Technik identisch, wie es in 12 veranschaulicht ist. Die Zündkerzenprobestücke wiesen Abmessungen auf, wie sie in einer nachstehenden Tabelle 2 aufgelistet sind. Tabelle 2
In 7 ist ein Graph gezeigt, der Ergebnisse einer Auswertung der Abnutzung der Umfangsoberfläche der Mittelelektroden 3 und 93 der Zündkerzenprobestücke darstellt. In 8 ist die Abnutzung der Zündkerzenprobestücke gezeigt, die im Aufbau mit derjenigen gemäß 1 identisch sind.
Die Tests sind unter Verwendung einer 2500cc-Sechs-Zylinder-Kraftmaschine mit hoher Strömungsrate, die mit einem Auflader ausgerüstet ist, ausgeführt worden. Die Kraftmaschine ist bei Vollgas bei 5600 Upm gefahren worden, um Bedingungen zu erzeugen, die die Leichtigkeit vergrößern, mit der Zündfunken in den Hilfselektrodenabständen 12 und 912 entladen werden, und um eine maximale Abnutzungstiefe d1, wie sie in 8 veranschaulicht ist, alle 30 Stunden für 180 Stunden zu messen. Die maximale Abnutzungstiefe dl ist eine maximale Tiefe einer abgetragenen Vertiefung der Mittelelektroden 3 und 93.
In 7 zeigt eine Kurve c0, die durch Verläufe von „Δ" geht, die Abnutzungstiefe von Zündkerzenprobestücken gemäß dem Stand der Technik an. Eine Kurve c1, die durch Verläufe von „⎕" geht, zeigt die Abnutzungstiefe der Zündkerzenprobestücke an, die im Aufbau zu dem gemäß 1 identisch sind.
Der Graph gemäß 7 zeigt, dass die Zündkerze 1 eine sehr kleine Abnutzungstiefe d1 aufweist.
In 9 ist ein Graph gezeigt, der Ergebnisse einer Auswertung der Kanalbildung darstellt, die bei den Porzellanisolatoren 2 und 92 der Zündkerzen 1 und 9 auftritt.
Die Tests sind unter Verwendung einer 2500cc-Sechs-Zylinder-Kraftmaschine mit hoher Strömungsrate, die mit einem Auflader ausgestattet ist, ausgeführt worden. Die Kraftmaschine ist bei 3600 Upm bei 80%-Gas gefahren worden, um die Bildung von Kanälen 29, wie sie in 10 und 11 veranschaulicht sind, hervorzurufen, wobei eine maximale Tiefe d2 der Kanäle 92 nach 400 Stunden gemessen worden ist.
Die maximale Tiefe d2 der Kanäle 92 ist, wie es in 11 klar gezeigt ist, eine maximale Entfernung zwischen dem oberen Ende 211 des Isolatorvorsprungs 21 und dem Boden der Kanäle.
Der Graph gemäß 9 zeigt, dass die Zündkerze 1 eine sehr kleine Tiefe der Kanäle 29 aufweist.
Es sind ebenso die gleichen Tests, wie sie vorstehend beschrieben sind, bei Zündkerzenprobestücken durchgeführt worden, die im Aufbau zu der gemäß 3 identisch sind, bei der die Hilfselektrodenabstände 12 zwischen den Innenseitenwänden 522 der Hilfsmasseelektroden 52 und dem oberen Rand 213 des Porzellanisolators 2 gebildet sind, wobei im Wesentlichen die gleichen Ergebnisse herausgefunden worden sind. Die Zündkerzenprobestücke, die in diesem Experiment verwendet worden sind, sind in den Abmessungen zu denjenigen, die in den vorstehend beschriebenen ersten bis vierten Experimenten verwendet wurden, mit Ausnahme der Entfernung E identisch.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele offenbart worden ist, um ein besseres Verständnis hiervon zu erleichtern, ist zu verstehen, dass die Erfindung auf verschiedenerlei Weise ausgerückt werden kann, ohne das Prinzip der Erfindung zu verlassen. Folglich sollte die Erfindung so verstanden werden, dass alle möglichen Ausführungsbeispiele und Modifikationen umfasst sind, um die Ausführungsbeispiele zu zeigen, die ausgedrückt werden können, ohne das Prinzip der Erfindung zu verlassen, wie es in den beigefügten Patentansprüchen angegeben ist.
Eine Zündkerze für eine Verbrennungskraftmaschine wird bereitgestellt, die eine Metallhülse, einen Porzellanisolator, eine Mittelelektrode, eine Hauptmasseelektrode und Hilfsmasseelektroden umfasst. Jede der Hilfsmasseelektroden weist eine Innenseitenoberfläche auf, die der Mittelelektrode über den Porzellanisolator gegenüberliegt, um einen Hilfselektrodenabstand zwischen sich selbst und einem Vorsprung des Porzellanisolators zu definieren, so dass eine minimale Entfernung zwischen dem Porzellanisolator und der Hilfsmasseelektrode eingenommen wird. Dies vermeidet eine große lokale Vergrößerung der elektrischen Feldstärke bei der Hilfsmasseelektrode, um eine übermäßige Entladung in dem Hilfselektrodenabstand zu minimieren, um eine Kohlenstoffverschmutzungsresistenz sowie eine Haltbarkeit der Zündkerze zu verbessern.

Claims

Zündkerze für eine Verbrennungskraftmaschine mit: einer Metallhülse, die ein Basisende und ein oberes Ende, das zu dem Basisende in einer Längsrichtung der Zündkerze entgegengesetzt ist, aufweist, einem hohlen Porzellanisolator, der eine Länge aufweist, die einen Körper und einen Isolatorvorsprung umfasst, wobei der Körper in der Metallhülse gehalten wird, wobei der Isolatorvorsprung aus dem oberen Ende der Metallhülse herausragt, einer Mittelelektrode, die in dem Porzellanisolator gehalten wird, um ein oberes Ende aufzuweisen, das von dem Isolatorvorsprung hervorragt, einer Hauptmasseelektrode, die einen Hauptelektrodenabstand zwischen sich selbst und der Mittelelektrode definiert, und einer Hilfsmasseelektrode, die eine Basisendeoberfläche, eine Oberendeoberfläche, die zu der Basisendeoberfläche entgegengesetzt ist, und eine Innenseitenoberfläche aufweist, die sich zwischen der Basisendeoberfläche und der Oberendeoberfläche erstreckt, wobei die Basisendeoberfläche mit der Metallhülse verbunden ist, um die Innenseitenoberfläche zu der Mittelelektrode auszurichten, wobei die Innenseitenoberfläche der Hilfsmasseelektrode einen Hilfselektrodenabstand zwischen sich selbst und dem Isolatorvorsprung des Porzellanisolators definiert, so dass eine minimale Entfernung zwischen dem Porzellanisolator und der Hilfsmasseelektrode eingenommen wird, und wobei der Isolatorvorsprung des Porzellanisolators eine Wanddicke T aufweist, die eine Beziehung gemäß 0,3 mm ≤ T ≤ 0,7 mm erfüllt.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei die Innenseitenoberfläche der Hilfsmasseelektrode einen Bereich aufweist, der den Hilfselektrodenabstand zwischen sich selbst und einer Außenumfangsseitenoberfläche des Isolatorvorsprungs des Porzellanisolators definiert, wobei der Bereich eine Länge E in einer axialen Richtung des Porzellanisolators aufweist, die eine Beziehung gemäß E ≥ 0,5 mm erfüllt.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei die Innenseitenoberfläche der Hilfsmasseelektrode den Hilfselektrodenabstand zwischen sich selbst und einem gegenüberliegenden Oberenderand des Isolatorvorsprungs des Porzellanisolators definiert.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei der Hauptelektrodenabstand eine Länge X aufweist und der Hilfselektrodenabstand eine Länge Y aufweist, wobei die Längen X und Y eine Beziehung gemäß X > Y erfüllen.
Zündkerze nach Anspruch 9, wobei die Längen X und Y ebenso Beziehungen gemäß X ≤ 0,9 mm und 0,3 ≤ Y ≤ X – 0,1 mm erfüllen.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei eine minimale Entfernung D zwischen einer Oberendeoberfläche der Mittelelektrode und der Oberendeoberfläche der Hilfsmasseelektrode eine Beziehung gemäß D > T + Y erfüllt.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei die Innenseitenoberfläche der Hilfsmasseelektrode einen Bereich aufweist, der den Hilfselektrodenabstand zwischen sich selbst und dem Isolatorvorsprung des Porzellanisolators definiert, wobei eine Entfernung A zwischen dem oberen Ende der Metallhülse und einem oberen Ende der Mittelelektrode entlang einer axialen Richtung der Zündkerze sowie eine Entfernung C zwischen dem oberen Ende der Metallhülse und einer Mitte des Bereichs der Innenseitenoberfläche der Hilfsmasseelektrode in der axialen Richtung der Zündkerze eine Beziehung gemäß A – C ≤ 3 mm aufweisen.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei die Mittelelektrode und die Hauptmasseelektrode Edelmetallbauelemente aufweisen, die einander gegenüberliegen, um den Hauptelektrodenabstand zu definieren, wobei das Edelmetallbauteil der Mittelelektrode eine Querschnittsfläche von 0,07 mm² bis 0,64 mm², wenn es sich in einer Richtung erstreckt, die senkrecht zu einer axialen Richtung der Zündkerze ist, und eine Höhe von 0,3 mm bis 1,5 mm aufweist, wenn es sich in der axialen Richtung der Zündkerze erstreckt, wobei das Edelmetallbauelement der Hauptmasseelektrode eine Querschnittsfläche von 0,12 mm² bis 0,80 mm², wenn es sich in einer Richtung erstreckt, die senkrecht zu der axialen Richtung der Zündkerze ist, und eine Höhe von 0,3 mm bis 1,5 mm aufweist, wenn es sich in der axialen Richtung der Zündkerze erstreckt.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei die Metallhülse einen Gewindeabschnitt aufweist, der auf einem zugehörigen Außenumfang ausgebildet ist und einen Gewindedurchmesser von M12 oder weniger aufweist.