DE102007047893A1 - Zündkerze zum Sicherstellen erhöhter Zündfähigkeit von Treibstoff - Google Patents

Zündkerze zum Sicherstellen erhöhter Zündfähigkeit von Treibstoff Download PDF

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DE102007047893A1
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Tetsuya Kariya Watanabe
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00Sparking plugs
    • H01T13/46Sparking plugs having two or more spark gaps
    • H01T13/467Sparking plugs having two or more spark gaps in parallel connection

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Abstract

Eine Zündkerze für eine Verbrennungskraftmaschine ist mit einer Haupt- und einer Hilfsmasseelektrode ausgestattet. Die Hilfsmasseelektrode weist ein inneres Ende auf, das einem Zündspalt gegenüberliegt, und umfasst eine Oberkante und eine Unterkante, die in einer Längsrichtung der Zündkerze betrachtet nach außen gerichtet und nach innen gerichtet angeordnet sind. Die Oberkante ist näher an der Oberseite der Zündkerze angeordnet, als eine der Zentrumselektrode gegenüberliegende Oberfläche der Hauptmasseelektrode, oder schließt bündig mit der der Zentrumselektrode gegenüberliegenden Oberfläche ab. Die Distanz A zwischen der Unterkante und der der Zentrumselektrode gegenüberliegenden Oberfläche und die Distanz Gm des Zündspalts werden derart ausgewählt, um eine Beziehung A >= Gm/3 zu erfüllen. Dies dient dazu, den Eintritt eines schnellen Stroms eines Luft-Treibstoff-Gemisches in den Zündspalt, wie etwa einen Strudel, zu blockieren, der innerhalb einer Verbrennungskammer erzeugt wird, wodurch die Stabilität des Zündens des Gemisches sichergestellt wird.

Description

  • Querbezug auf verwandtes Dokument
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Lehre der am 10. Januar 2007 angemeldeten japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-2691 , wobei dessen Offenbarung hierbei komplett durch Bezugnahme eingearbeitet ist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Technisches Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Zündkerze für eine Verbrennungskraftmaschine, die in Automobilfahrzeugen angewendet werden kann, und insbesondere auf eine solche Zündkerze, die ausgeführt ist, eine erhöhte Fähigkeit zum Zünden von Treibstoff sicherzustellen.
  • 2. Hintergrund
  • Es gibt typische Zündkerzen, die mit einem Metallmantel mit einem externen Kerzeninstallationsgewinde, einem in dem Metallmantel gehaltenen Porzellanisolator, einer Mittelelektrode, die in dem Porzellanisolator installiert ist, und einer Masseelektrode, die an dem Metallmantel angeschlossen ist, um einen Zündspalt zwischen diesem und der Mittelelektrode zu definieren, ausgestattet sind.
  • Bei solch einer Zündkerze dieser Art erreichen Elektronen, die von der Mittelelektrode abgegeben werden, die Masseelektrode, wodurch ein elektrischer Ausfallpfad erzeugt wird, indem ein induzierter Entladungsstrom fließt. Dies erzeugt einen Funken in dem Funkenspalt, um eine Luft-Treibstoff-Mischung innerhalb einer Verbrennungskammer der Maschine zu zünden, um eine Flamme zu erzeugen. Die Flamme wächst anschließend an, um die Verbrennung des Gemisches zu vollenden.
  • Um die Effizienz der Verbrennung des Gemisches zu verbessern, kann der Strudel (ein Durchfluss eines Luft-Treibstoff-Gemisches, der in einem Ansaughub produziert wird, der senkrecht zu der Länge der Zündkerze innerhalb der Verbrennungskammer orientiert ist) oder die turbulente Strömung (d. h. ein Durchfluss des Luft-Treibstoff-Gemisches über eine Ebene, die sich entlang der Länge der Zündkerze innerhalb der Verbrennungskammer erstreckt) erzeugt werden. Wenn jedoch solche Durchflüsse des Luft-Treibstoff-Gemisches den Zündspalt der Zündkerze stark durchströmen, kann dies zu einer Drift eines Funkens aus dem Zündspalt führen, was zu einer Fehlzündung des Gemisches führt. Insbesondere führt oftmals ein starker Durchfluss des Gemisches an dem oberen Ende der Mittelelektrode, von dem der Funken abgegeben wird, oder auf der Oberfläche der Masseelektrode, die der Mittelelektrode zugewandt ist, zu der Fehlzündung des Gemisches.
  • In den vergangenen Jahren wurden Zündkerzen entwickelt, die mit einer Mittelelektrode ausgestattet sind, deren oberes Ende dünner als 0,4 mm ist, um die Zündfähigkeit des Luft-Treibstoff-Gemisches zu verbessern. Ein Verwenden solch einer Art einer Mittelelektrode führt jedoch zu einer erhöhten Wahrscheinlichkeit der Fehlzündung.
  • Um das vorstehende Problem zu vermeiden, lehrt die Japanische Patenterstveröffentlichung Nr. 2003-317897 ein Verwenden einer Abschirmungswand, die an einer Seite des Zündspalts installiert ist, um den Durchfluss des Luft-Treibstoff-Gemisches in den Zündspalt zu blockieren. Dieser Aufbau weist jedoch den Nachteil auf, dass die Abschirmungswand ungewünscht das Ausbreiten einer Flamme, die in dem Zündspalt erzeugt wird, über die gesamte Verbrennungskammer zu blockieren, was zu einer Fehlfunktion der Zündung des Gemisches führen kann.
  • Die Japanischen Patenterstoffenlegungen Nr. 2003-257585 , 5-326107 und 8-315955 zeigen Zündkerzen, die mit einer Hauptmasseelektrode und einer zweiten Masseelektrode ausgestattet sind, die installiert sind, um einer Seitenwand der Mittelelektrode zugewandt zu sein. Die Zündkerzen sind jedoch nicht ausgelegt, den Durchfluss des Gemisches in den Zündspalt zu blockieren, um die vorstehenden Probleme zu lösen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist daher eine Hauptaufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Aufbau einer Zündkerze für Verbrennungskraftmaschinen bereitzustellen, die ausgelegt ist, eine erhöhte Fähigkeit aufzuweisen, um Treibstoffgas zu entzünden.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Zündkerze für eine Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt, die einen Längskörper mit einer Ober- und einer Unterseite aufweist. Die Zündkerze umfasst: (a) einen Metallmantel; (b) einen in dem Metallmantel gehaltenen Porzellanisolator; (c) eine in dem Porzellanisolator angebrachten Mittelelektrode; (d) eine Hauptmasseelektrode, die einen aufrecht stehenden Abschnitt und einen der Mittelelektrode zugewandten Abschnitt umfasst, wobei sich der aufrecht stehende Abschnitt von dem Metallmantel in einer Längsrichtung der Zündkerze erstreckt, sich der der Mittelelektrode zugewandte Abschnitt von dem aufrecht stehenden Abschnitt der Zündkerze nach innen gerichtet in einer Querrichtung im Wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung erstreckt, um eine der Mittelelektrode zugewandten Oberfläche aufzuweisen, die der Mittelelektrode zugewandt ist, um einen Zündspalt zwischen dieser und einem oberen Ende der Mittelelektrode zu definieren; und (e) eine Hilfsmasseelektrode, die einen aufrecht stehenden Abschnitt und einen nach innen gerichteten Abschnitt umfasst. Der aufrecht stehende Abschnitt erstreckt sich von dem Metallmantel in der Längsrichtung der Zündkerze. Der nach innen gerichtete Abschnitt erstreckt sich von dem aufrecht stehenden Abschnitt der Zündkerze nach innen gerichtet in der Querrichtung, um ein inneres Ende aufzuweisen, das dem Zündspalt zugewandt ist. Das innere Ende des nach innen gerichteten Abschnitts besitzt eine Oberkante und eine Unterkante, die aus der Sicht der Längsrichtung der Zündkerze betrachtet, nach Außen bzw. nach Innen gerichtet angeordnet sind. Die Oberkante ist entweder näher an der Oberseite der Zündkerze angeordnet als die der Mittelelektrode zugewandte Oberfläche der Hauptmasseelektrode, oder schließt bündig mit der der Mittelelektrode zugewandten Oberfläche ab. Eine Distanz A zwischen der Unterkante des inneren Endes des nach innen gerichteten Abschnitts der Hilfsmasseelektrode und der der Mittelelektrode zugewandten Oberfläche der Hauptmasseelektrode, wie in der Längsrichtung der Zündkerze definiert, und eine Distanz Gm der Zündkerze, wie in der Längsrichtung der Zündkerze definiert, werden derart ausgewählt, um eine Beziehung A ≥ Gm/3 zu erfüllen.
  • Insbesondere ist das innere Ende des nach innen gerichteten Abschnitts der Hilfsmasseelektrode wie vorstehend beschrieben geometrisch relativ zu einem Abschnitt der Hauptmasseelektrode nahe der Zündkerze orientiert, um die Beziehung A ≥ Gm/3 zu erfüllen. Dies blockiert oder vermeidet ein Eintreten eines schnellen Stroms eines Luft-Treibstoff-Gemisches, wie etwa den Strudel, der innerhalb einer Verbrennungskammer der Maschine erzeugt wird, in den Zündspalt nahe der Hauptmasseelektrode. Genauer gesagt ist das innere Ende des nach innen gerichteten Abschnitts so angeordnet, um die vorstehende Bedingung zu erfüllen, was zu der Erzeugung eines turbulenten Durchflusses des Gemisches um die der Mittelelektrode gegenüberliegenden Oberfläche der Hauptmasseelektrode innerhalb der Zündkerze führt, um die Erzeugung eines Durchflusses des Gemisches zu minimieren, das nahe der der Mittelelektrode zugewandten Oberfläche der Hauptmasseelektrode mit hohen Geschwindigkeiten strömt, wodurch ein Zurücklassen von Funken, die in dem Zündspalt produziert werden, von der Hauptmasseelektrode zu vermeiden, um die Stabilität bei einer Zündung des Gemisches innerhalb der Verbrennungskammer sicherzustellen.
  • Bei der bevorzugten Methode der Erfindung schließt die Unterkante des inneren Endes des nach innen gerichteten Abschnitts der Hilfsmasseelektrode entweder bündig mit dem oberen Ende der Mittelelektrode ab, oder ist näher an der Unterseite der Zündkerze angeordnet, als das obere Ende der Mittelelektrode. Eine Distanz B zwischen der Oberkante des inneren Endes des nach innen gerichteten Abschnitts der Hilfsmasseelektrode und das obere Ende der Mittelelektrode, wie in der Längsrichtung der Zündkerze definiert, wird derart ausgewählt, um eine Beziehung B ≥ Gm/3 zu erfüllen.
  • Eine minimale Distanz Gs (mm) zwischen der Hilfsmasseelektrode und der Mittelelektrode wird derart ausgewählt, um eine Beziehung Gs ≥ Gm + 0,4 mm zu erfüllen, wobei die Einheit von Gm mm ist.
  • Eine minimale Distanz C (mm) zwischen der Hauptmasseelektrode und der Hilfsmasseelektrode, wie in einer Ebene definiert, die sich in der Querrichtung der Zündkerze erstreckt, und eine minimale Distanz Gs (mm) zwischen der Hilfsmasseelektrode und der Mittelelektrode werden derart ausgewählt, um eine Beziehung 0,2 mm ≤ C Gs + 0,2 mm zu erfüllen.
  • Der nach innen gerichtete Abschnitt der Hilfsmasseelektrode weist eine kleinere Dicke und Breite auf als der der Mittelelektrode gegenüberliegende Abschnitt der Hauptmasseelektrode.
  • Die Mittelelektrode besteht aus einem oberen Abschnitt und einem Körperabschnitt, wobei der obere Abschnitt einen kleineren Durchmesser aufweist als der Körperabschnitt.
  • Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Zündkerze für eine Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt, die einen Längskörper mit einer Ober- und einer Unterseite aufweist. Die Zündkerze weist auf: (a) einen Metallmantel; (b) einen in dem Metallmantel gehaltenen Porzellanisolator; (c) eine in dem Porzellanisolator angebrachten Mittelelektrode; (d) eine Hauptmasseelektrode, die einen aufrecht stehenden Abschnitt und einen der Mittelelektrode zugewandten Abschnitt umfasst, wobei sich der aufrecht stehende Abschnitt von dem Metallmantel in einer Längsrichtung der Zündkerze erstreckt, der der Mittelelektrode gegenüberliegende Abschnitt sich von dem aufrecht stehenden Abschnitt der Zündkerze nach innen gerichtet in einer Querrichtung im Wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung erstreckt, um eine der Mittelelektrode gegenüberliegende Oberfläche aufzuweisen, die der Mittelelektrode zugewandt ist, um einen Zündspalt zwischen dieser und einem oberen Ende der Mittelelektrode zu definieren; und (e) eine Hilfsmasseelektrode, die einen aufrecht stehenden Abschnitt und einen nach innen gerichteten Abschnitt umfasst. Der aufrecht stehende Abschnitt erstreckt sich von dem Metallmantel in der Längsrichtung der Zündkerze. Der nach innen gerichtete Abschnitt erstreckt sich von dem aufrecht stehenden Abschnitt der Zündkerze nach innen gerichtet in der Querrichtung, um ein inneres Ende aufzuweisen, das dem Zündspalt zugewandt ist. Die Unterkante des inneren Endes des nach innen gerichteten Abschnitts der Hilfsmasseelektrode schließt entweder bündig mit dem oberen Ende der Mittelelektrode ab, oder ist näher an der Unterseite der Zündkerze angeordnet als das obere Ende der Mittelelektrode. Eine Distanz B zwischen der Oberkante des inneren Endes des nach innen gerichteten Abschnitts der Hilfsmasseelektrode und das obere Ende der Mittelelektrode, wie in der Längsrichtung der Zündkerze definiert, wird derart ausgewählt, um eine Beziehung B ≥ Gm/3 zu erfüllen.
  • Insbesondere ist das innere Ende der Hilfsmasseelektrode relativ zu dem Zündspalt nahe der Mittelelektrode so angeordnet, um die vorstehende Bedingung zu erfüllen, wodurch das Eintreten eines schnellen Stroms eines Luft-Treibstoff-Gemisches in den Zündspalt nahe der Mittelelektrode, wie etwa der Strudel, zu blockieren oder zu vermeiden, der innerhalb einer Verbrennungskammer der Maschine erzeugt wird. Genauer gesagt ist das innere Ende des nach innen gerichteten Abschnitts der Hilfsmasseelektrode so angeordnet, um die vorstehende Bedingung zu erfüllen, was zu der Erzeugung eines turbulenten Durchflusses des Gemisches um das obere Ende der Mittelelektrode innerhalb des Zündspalts führt, um das Erzeugen eines Durchflusses des Gemisches zu minimieren, das nahe dem oberen Ende der Mittelelektrode 3 (d. h. der Punkt, an dem der Funke auftritt) strömt. Dies verhindert eine Drift der Funken, die in dem Zündspalt produziert werden, von der Mittelelektrode, um die Stabilität einer Zündung des Gemisches innerhalb der Verbrennungskammer sicherzustellen.
  • Bei der bevorzugten Methode der Erfindung wird eine minimale Distanz Gs (mm) zwischen der Hilfsmasseelektrode und der Mittelelektrode ausgewählt, um eine Beziehung Gs ≥ Gm + 0,4 mm zu erfüllen, wobei die Einheit von Gm mm ist.
  • Eine minimale Distanz C (mm) zwischen der Hauptmasseelektrode und der Hilfsmasseelektrode, wie in einer Ebene definiert, die sich in der Querrichtung der Zündkerze erstreckt, und eine minimale Distanz Gs (mm) zwischen der Hilfsmasseelektrode und der Mittelelektrode werden derart ausgewählt, um eine Beziehung 0,2 mm ≤ C ≤ Gs + 0,2 mm zu erfüllen.
  • Der nach innen gerichtete Abschnitt der Hilfsmasseelektrode ist in der Dicke und Breite kleiner als der der Mittelelektrode zugewandte Abschnitt der Hauptmasseelektrode.
  • Die Mittelelektrode besteht aus einem oberen Abschnitt und einem Körperabschnitt, wobei der Körperabschnitt einen kleineren Durchmesser aufweist als der Körperabschnitt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachstehenden detaillierten Beschreibung und den anhängenden Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung besser verstanden, die jedoch nicht auf die bestimmten Ausführungsbeispiele die Erfindung einschränkend anzusehen sind, sondern zum Zweck der Veranschaulichung und Verständnis gedacht sind.
  • In den Zeichnungen gilt:
  • 1 ist eine Seitenteilansicht, die einen oberen Abschnitt einer Zündkerze gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
  • 2 ist eine Längsteilschnittansicht, die eine Zündkerze gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
  • 3 ist eine Draufsicht, die den Grundriss von Masseelektroden der Zündkerze von 2 zeigt;
  • 4(a) ist eine Seitenteilansicht, die ein Ende einer Hauptmasseelektrode der Zündkerze von 2 zeigt;
  • 4(b) ist eine Seitenteilansicht, die ein Ende einer Hilfsmasseelektrode der Zündkerze von 2 zeigt;
  • 5 ist eine Seitenteilansicht, die einen oberen Abschnitt einer Zündkerze gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
  • 6 ist eine Seitenteilansicht, die einen oberen Abschnitt einer Zündkerze gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
  • 7(a) bis 7(d) sind Draufsichten, die Modifikationen des Grundrisses von Haupt- und Hilfsmasseelektroden einer Zündkerze gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulichen;
  • 8 ist eine Seitenteilansicht, die ein Zündkerzentestmuster zeigt, das verwendet wird, um die Fähigkeit von Zündkerzen der Erfindung zu evaluieren, ein Luft-Treibstoff-Gemisch zu zünden;
  • 9(a) bis 9(f) sind Seitenansichten, die Variationen eines Grundrisses einer Hauptmasseelektrode oder von Hilfsmasseelektroden von Zündkerzentestmuster zeigen;
  • 10 ist ein Graph, der experimentelle Ergebnisse von Messungen von Konzentrationen von unverbranntem Gas bei Verwenden der Zündkerzentestmuster der 9(a) bis 9(f) repräsentieren;
  • 11 ist ein Graph, der durch eine Verbrennungskraftmaschine produzierte Ausgabemomente repräsentiert, in dem Zündkerzentestmuster mit einem Zündspalt von 0,4 mm installiert sind; und
  • 12 ist ein Graph, der durch eine Verbrennungskraftmaschine produzierte Ausgabemomente repräsentiert, in dem Zündkerzentestmuster mit einem Zündspalt von 1 mm installiert sind.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in verschiedenen Ansichten bezeichnen, insbesondere der 1 bis 4(b), ist eine Zündkerze 1 für einen Gebrauch in Verbrennungskraftmaschinen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Zündkerze 1 wird in Verbrennungskraftmaschinen verwendet, die bei Automobilfahrzeugen, Zusatzenergiesystemen oder Gaszuführpumpen angewendet werden kann.
  • Die Zündkerze 1, wie diese in den 1 und 2 gezeigt ist, umfasst einen hohlen zylindrischen Metallmantel 4, einen Porzellanisolator 2, eine Mittelelektrode 3, eine Hauptmasseelektrode 5 und Hilfsmasseelektroden 6. An einer Außenseite des Metallmantels 4 ist ein Kerzeninstallationsgewinde 41 zum Installieren der Zündkerze 1 in der Verbrennungskraftmaschine ausgebildet. Der Porzellanisolator 2 wird in dem Metallmantel 4 gehalten, um eine Spitze oder einen Vorsprung aufzuweisen, der daraus herausragt. Die Mittelelektrode 3 wird in dem Porzellanisolator 2 gehalten. Die Hauptmasseelektrode 5 ist an den Metallmantel 4 gelötet und ist der Mittelelektrode 3 zugewandt, um einen Zündspalt 11 zu definieren. Die Hilfsmasseelektroden 6 sind an unteren Enden davon an den Metallmantel 4 gelötet.
  • Die Hauptmasseelektrode 5 besteht aus einem aufrecht stehenden Abschnitt 51 und einem der Mittelelektrode zugewandten Abschnitt 52. Der aufrecht stehende Abschnitt 51 erstreckt sich vertikal von dem Metallmantel 4. Der der Mittelelektrode zugewandte Abschnitt 52 erstreckt sich horizontal von einer Biegung der Hauptmasseelektrode 5 in einer Radialrichtung der Zündkerze 1 über das obere Ende der Mittelelektrode 3.
  • Jede der Hilfsmasseelektroden 6 besteht aus einem aufrecht stehenden Abschnitt 61 und einem nach innen gerichteten Abschnitt 62. Der aufrecht stehende Abschnitt 61 erstreckt sich vertikal von dem Metallmantel 4. Der nach innen gerichtete Abschnitt 62 erstreckt sich horizontal und nach innen gerichtet von dem aufrechten Abschnitt 61, um ein inneres Ende 621 aufzuweisen, das den Zündspalt 11 zugewandt ist.
  • Jede der Hilfsmasseelektroden 6 weist eine Außenkante (d. h. eine Oberkante) 622 auf, die eine Außenbiegung des inneren Endes 621 ist. Die Außenkante 622 ist näher an der Oberseite der Zündkerze 1 angeordnet (d. h. das Außenende der Hauptmasseelektrode 5) als eine der Mittelelektrode zugewandte Oberfläche 521, die eine untere Oberfläche des der Mittelelektrode zugewandten Abschnitts 52 der Hauptmasseelektrode 5 ist. Die Außenkante 622 kann alternativ bündig mit der der Mittelelektrode zugewandten Oberfläche 521 auf einer horizontalen Ebene, die sich senkrecht zu der Längszentrumslinie der Zündkerze 1 erstreckt, abschließen.
  • Wenn die Distanz zwischen einer Innenkante (d. h. eine Unterkante) 623 des inneren Endes 621 von jedem der Hilfsmasseelektroden 6 und der der Mittelelektrode zugewandten Oberfläche 521 der Hauptmassenelektrode 5 in einer Längsrichtung (d. h. einer Axialrichtung) der Zündkerze 1 als A (mm) definiert ist, und die Größe oder Distanz des Zündspalts 11 in der Längsrichtung der Zündkerze 1 als Gm (mm) definiert ist, werden diese ausgewählt, um eine Beziehung A ≥ Gm/3 zu erfüllen.
  • Eine minimale Distanz Gs (mm) zwischen jeder der Hilfsmasseelektroden 6 und der Mittelelektrode 3 wird ausgewählt, um eine Beziehung Gs ≥ Gm + 0,4 mm zu erfüllen.
  • Ein Minimalintervall C, wie klar in den 1 und 3 dargestellt, zwischen der Hauptmasseelektrode 5 und jeder der Hilfsmasseelektroden 6, wie auf einer Ebene definiert, die sich senkrecht zu der Längszentrumslinie (d. h. der Länge) der Zündkerze 1 erstreckt, wird ausgewählt, um eine Beziehung 0,2 mm ≤ C ≤ Gs + 0,2 mm zu erfüllen.
  • Das innere Ende 621 des nach innen gerichteten Abschnitts 62 von jeder der Hilfsmasseelektroden 6 ist, wie in 3 zu entnehmen ist, aus der vertikalen Sicht der Zündkerze 1, in einer Bogenform gekrümmt.
  • Der nach innen gerichtete Abschnitt 62 von jeder der Hilfsmasseelektroden 6 weist eine kleinere Breite und Dicke auf als der der Mittelelektrode zugewandte Abschnitt 52 der Hauptmasseelektrode 5. Insbesondere gilt, wie in den 4(a) und 4(b) dargestellt, dass die Breite w1 und die Dicke t1 des der Mittelelektrode zugewandten Abschnitts 52 der Hauptmasseelektrode 5 und die Breite w2 und die Dicke t2 des nach innen gerichteten Abschnitts 62 der Hilfsmasseelektrode 6 ausgewählt werden, um Beziehungen w1 > w2 und t1 > t2 zu erfüllen.
  • Die Mittelelektrode 3 weist einen dünnen oberen Abschnitt 31 auf, der den kleinsten Durchmesser des gesamten Körpers davon aufweist. Der Durchmesser des oberen Abschnitts 31 beträgt vorzugsweise zwischen 0,2 mm und 2 mm. Insbesondere umfasst die Mittelelektrode 3 einen Basiskörper 30, der annähernd innerhalb des Porzellanisolators 2 gehalten wird, und aus einer Ni-Legierung besteht, und der obere Abschnitt 31, der an den Basiskörper 30 gelötet ist, und besteht aus Edelmetall, wie etwa Iridium oder einer Legierung, die hauptsächlich aus solch einem Edelmetall besteht. Der Basiskörper 30 besitzt einen Durchmesser D1, der kleiner als der Durchmesser D2 des oberen Abschnitts 31 ist. Zum Beispiel ist D1 = 2,6 mm und D2 = 0,4 mm.
  • Die Hauptmasseelektrode 5 und die Hilfsmasseelektroden 6 bestehen jeweils aus einer Ni-Legierung. Die Hauptmasseelektrode 5 kann einen Metallchip aufweisen, der an die der Mittelelektrode zugewandten Oberfläche 521 davon gelötet ist, um den Zündspalt 11 zwischen derselben und der Mittelelektrode 3 zu definieren.
  • Die Hilfsmasseelektroden 6 sind diametral entgegengesetzt zueinander über die Achse der Zündkerze 1 und in symmetrischer Ausbildung hinsichtlich der Achse der Zündkerze 1 angeordnet. Nur jeweils eine der Hilfsmasseelektroden 6 kann ausgeprägt sein, um die vorstehend beschriebenen Maßbedingungen zu erfüllen.
  • Die Zündkerze 1 kann ausgelegt sein, um nur eine der Hilfsmasseelektroden 6, oder drei oder mehr Hilfsmasseelektroden 6 aufzuweisen.
  • Die nützlichen Vorteile der Zündkerze 1 werden nachstehend beschrieben.
  • Das innere Ende 621 des nach innen gerichteten Abschnitts 62 von mindestens einer der Hilfsmasseelektroden 6 ist, wie vorstehend beschrieben, geometrisch relativ zu einem Abschnitt der Hauptmasseelektrode 5 nahe dem Zündspalt 11 orientiert, um so die Beziehung A ≥ Gm/3 zu erfüllen. Dies blockiert oder vermeidet einen Eintritt eines schnellen Stroms eines Luft-Treibstoff-Gemisches, wie etwa den Strudel, der innerhalb einer Verbrennungskammer der Maschine erzeugt wird, in den Zündspalt 11 nahe der Hauptmasseelektrode 5. Insbesondere ist das innere Ende 621 des nach innen gerichteten Abschnitts 62 der Hilfsmasseelektrode 6 so angeordnet, um die vorstehende Bedingung zu erfüllen, was zu der Erzeugung eines turbulenten Durchflusses des Gemisches um die der Mittelelektrode zugewandten Oberfläche 521 der Hauptmasseelektrode 5 innerhalb des Zündspalts 11 führt, um die Erzeugung eines Durchflusses des Gemisches zu minimieren, das nahe der der Mittelelektrode zugewandten Oberfläche 521 der Hauptmasseelektrode 5 bei hohen Geschwindigkeiten strömt, wodurch der Verlust und die Drift von Funken von der Hauptmasseelektrode 5 vermieden wird, die in dem Zündspalt 11 produziert werden, um die Stabilität eines Zündens des Gemisches innerhalb der Verbrennungskammer sicherzustellen.
  • Die minimale Distanz Gs (mm) zwischen mindestens einer der Hilfsmasseelektroden 6 und der Mittelelektrode 3 ist, wie vorstehend beschrieben, bestimmt, um die Relation Gs ≥ Gm + 0,4 mm zu erfüllen. Dies minimiert die Erzeugung von Funken in einem Luftspalt zwischen der Hilfsmasseelektrode 6 und der Mittelelektrode 3, wodurch die Stabilität eines Produzierens einer Sequenz von Funken innerhalb des Zündspalts 11 zwischen der Hauptmasseelektrode 5 und der Mittelelektrode 3 sichergestellt wird.
  • Das minimale Interwall C zwischen der Hauptmasseelektrode 5 und mindestens einer der Hilfsmasseelektroden 6 ist, wie vorstehend beschrieben, ausgewählt, um die Beziehung 0,2 mm ≤ C ≤ Gs + 0,2 mm zu erfüllen. Dies dient zum Vermeiden der Fehlzündung der Zündkerze 1 und zum erleichtern einer räumlichen Verbreitung einer Sequenz von Funken, die in dem Zündspalt 11 produziert werden, in Richtung der Tiefe der Verbrennungskammer der Maschine, wodurch die Effekte des turbulenten Durchflusses des Gemisches auf die Zündfähigkeit des Gemisches innerhalb der Verbrennungskammer verbessert werden.
  • Der nach innen gerichtete Abschnitt 62 von mindestens einer der Hilfsmasseelektroden 6 weist sowohl eine kleinere Breite als auch eine kleinere Dicke auf als der der Mittelelektrode zugewandte Abschnitt 52 der Hauptmasseelektrode 5, wodurch eine kleinere thermische Kapazität der Hilfsmasseelektrode 6 erzeugt wird, als die der Hauptmasseelektrode 5, was das Erlöschen einer Flamme minimiert, die innerhalb des Zündspalts 11 produziert wird, wenn die Hilfsmasseelektrode 6 berührt wird.
  • Die Mittelelektrode 3 weist den dünnen oberen Abschnitt 31 auf, wodurch das Erzeugen einer Sequenz von Funken in dem Zündspalt 11 erleichtert wird, und zu einer Abnahme der durch die Zündkerze 1 zum Entladen benötigten Spannung führt. Dies führt ebenso zu einem Abfall der thermischen Kapazität der Mittelelektrode 3, was die Fehlzündung der Zündkerze 1 minimiert, um die Stabilität einer Zündung des Gemisches zu verbessern.
  • Im Allgemeinen kann das Bereitstellen des dünnen oberen Abschnitts 31 zu der Fehlzündung des Gemisches führen, was auf Grund einer Drift von Funken durch einen Strom des Gemisches hervorgerufen wird. Der Aufbau der Zündkerze 1, wie bereits beschrieben, dient dazu, das Fehlzünden der Zündkerze 1 zu minimieren, das von dem Strom des Gemisches hervorgerufen wird, und kann daher mit der Mittelelektrode 3 mit dem dünnen oberen Abschnitt 31 verwendet werden, ohne die Fähigkeit des Zündens des Gemisches zu opfern.
  • 5 veranschaulicht die Zündkerze 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die so ausgelegt ist, dass das innere Ende 621 des nach innen gerichteten Abschnitts 32 von jeder der Hilfsmasseelektroden 6 so orientiert ist, einen Abschnitt des Zündspalts 11 nahe der Mittelelektrode 3 zugewandt zu sein.
  • Das innere Ende 621 von mindestens einer der Hilfsmasseelektroden 6 weist die Innenkante 623 auf, die dem oberen Ende 32 der Mittelelektrode 3 nach innen gerichtet in der Längsrichtung der Zündkerze 1 angeordnet ist. Die Innenkante 632 kann alternativ bündig mit dem oberen Ende 32 der Mittelelektrode 3 in einer horizontalen Ebene, die sich senkrecht zu der Längszentrumslinie der Zündkerze 1 erstreckt, angeordnet sein.
  • Eine Distanz B zwischen der Außenkante 622 des inneren Endes 621 des nach innen gerichteten Abschnitts 62 von mindestens einer der Hilfsmasseelektroden 6 und das obere Ende 32 der Mittelelektrode 3, wie in der Axialrichtung der Zündkerze 1 definiert, und die Distanz Gm des Zündspalts 11, wie in der Axialrichtung der Zündkerze 1 definiert, werden ausgewählt, um eine Beziehung B ≥ Gm/3 zu erfüllen.
  • Weitere Anordnungen sind identisch mit denen in dem ersten Ausführungsbeispiel, und eine detaillierte Beschreibung davon wird hier weggelassen.
  • Die nützlichen Vorteile der Zündkerze 1 werden nachstehend beschrieben.
  • Die innere Kante 623 des inneren Endes 621 von mindestens einer der Hilfsmasseelektroden 6 ist so relativ dem Zündspalt 11 nahe der Mittelelektrode 3 angeordnet, um die vorstehende Bedingung zu erfüllen, wodurch der Eintritt eines schnellen Stroms eines Luft-Treibstoff-Gemisches, wie etwa der Strudel in den Zündspalt 11 nahe der Mittelelektrode 3, blockiert oder vermieden wird, der innerhalb einer Verbrennungskammer der Maschine erzeugt wird. Insbesondere ist das innere Ende 621 des nach innen gerichteten Abschnitts 62 der Hilfsmasseelektrode 6 so angeordnet, um die vorstehende Bedingung zu erfüllen, was zu der Erzeugung eines turbulenten Durchflusses des Gemisches um das obere Ende 32 der Mittelelektrode 3 innerhalb des Zündspalts 11 führt, um die Erzeugung eines Durchflusses des Gemisches, das nahe dem oberen Ende 32 der Mittelelektrode 3 (d. h. der Punkt, bei dem die Funken auftreten), zu minimieren. Dies verhindert den Verlust der Funken von der Mittelelektrode 3, die in dem Zündspalt 11 produziert werden, um die Stabilität des Zündens des Gemisches innerhalb der Verbrennungskammer sicherzustellen.
  • 6 veranschaulicht die Zündkerze 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die Außenkante 622 des inneren Endes 621 des nach innen gerichteten Abschnitts 62 von jeder der Hilfsmasseelektroden 6 ist näher an der Oberseite der Zündkerze 1 angeordnet (d. h. das Außenende der Hauptmasseelektrode 5) als die der Mittelelektrode zugewandte Oberfläche 521 der Hauptmasseelektrode 5. Die Außenkante 622 kann alternativ bündig mit der der Mittelelektrode zugewandten Oberfläche 521 in einer horizontalen Ebene, die sich senkrecht zu der Längsmittellinie der Zündkerze 1 erstreckt, angeordnet sein. Die Innenkante 623 des inneren Endes 621 des nach innen gerichteten Abschnitts 62 von jeder der Hilfsmasseelektroden 6 ist näher an dem unteren Ende der Zündkerze 1 (d. h. näher nach innen gerichtet) angeordnet als das obere Ende 32 der Mittelelektrode 3 in der Längsrichtung der Zündkerze 1. Die Innenkante 623 kann alternativ bündig mit dem oberen Ende 32 auf einer horizontalen Ebene, die sich senkrecht zu der Längsmittellinie der Zündkerze 1 erstreckt, angeordnet sein.
  • Die Länge des inneren Endes 621 von jeder der Hilfsmasseelektroden 6, die in der Längsrichtung der Zündkerze 1 definiert ist, das heißt, die Dicke t2 des nach innen gerichteten Abschnitts 62, ist größer oder gleich der Distanz Gm des Zündspalts 11.
  • Weitere Anordnungen sind identisch mit dem des ersten Ausführungsbeispiels, und eine detaillierte Beschreibung davon wird hier weggelassen.
  • Der Aufbau dieses Ausführungsbeispiels bietet eine Kombination der Vorteile des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels, was zu einer weiteren verbesserten Fähigkeit der Zündkerze 1 führt, um das Luft-Treibstoff-Gemisch zu zünden.
  • Die 7(a) bis 7(d) veranschaulichen, als das vierte Ausführungsbeispiel, Modifikationen der Form oder der Gestaltung der Hilfsmasseelektroden 6, von der Oberseite der Zündkerze 1 betrachtet.
  • Der Aufbau von 7(a) ist eine Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels, wobei eine der Hilfsmasseelektroden 6 orientiert ist, der Hauptmasseelektrode 5 diagonal zugewandt zu sein. Insbesondere ist die eine der Hilfsmasseelektroden 6 einer der Endkanten des der Mittelelektrode zugewandten Abschnitts 52 zugewandt.
  • Der Aufbau von 7(b) ist so ausgelegt, dass das innere Ende 621 des nach innen gerichteten Abschnitts 62 von jeder der Hilfsmasseelektroden 6 flach geformt ist, und identisch mit denen von 7(a) bei der Gestaltung der Hilfsmasseelektroden 6 ist.
  • Der Aufbau von 7(c) ist ausgelegt, um drei Hilfsmasseelektroden 6 aufzuweisen, wobei jede davon das flache innere Ende 621 besitzt, wie in 7(b). Zwei der Hilfsmasseelektroden 6 sind, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, diametrisch zueinander gegenüberliegend, in einer Richtung senkrecht zu dem der Mittelelektrode zugewandten Abschnitt 52 der Hauptmasseelektrode 5 angeordnet. Die Verbleibende der Hilfsmasseelektroden 6 ist angeordnet, um sich parallel zu dem der Mittelelektrode zugewandten Abschnitt 52 der Hauptmasseelektrode 5 zu erstrecken. Das innere Ende 621 des nach innen gerichteten Abschnitts 62 von jeder der Hilfsmasseelektroden 6 ist, wie in 7(b), flach geformt.
  • Der Aufbau von 7(d) ist ausgelegt, um die einzige Hilfsmasseelektrode 6 aufzuweisen. Weitere Anordnungen sind mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch, und eine detaillierte Beschreibung davon wird hier weggelassen.
  • Die Zündkerze 1 kann alternativ ausgelegt sein, um Hilfsmasseelektrode(n) 6 mit einer unterschiedlichen Form und Anordnung, wie die in den 7(a) bis 7(d), aufzuweisen.
  • Es wurden Tests durchgeführt, um die Fähigkeit der Zündkerze 1 zu evaluieren, das Luft-Treibstoff-Gemisch hinsichtlich der Gestaltung der Hilfsmasseelektroden 6 zu zünden.
  • Es wurden sechs Arten von Kerzenmuster bzw. -proben vorbereitet, die, wie in den 9(a) bis 9(f) veranschaulicht, unterschiedliche Anordnungen der Hilfsmasseelektrode(n) 6 aufweisen. Jede Art umfasst weiterhin zwei Arten: eine mit 0,4 mm, und die andere mit 1 mm der Distanz Gm des Zündspalts 11.
  • 9(a) veranschaulicht die Kerzenmuster Nr. 11 und 21, die Vergleichstestmuster darstellen, die die Hilfsmasseelektroden 6 nicht aufweisen.
  • 9(b) veranschaulicht die Kerzenmuster Nr. 12 und 22, die mit den Hilfsmasseelektroden 6 mit der Außenkante 622 des nach innen gerichteten Abschnitts 62 ausgestattet sind, die im Wesentlichen an der gleichen Position angeordnet sind, wie der des oberen Endes 32 der Mittelelektrode 3, wie in der Längsrichtung der Zündkerze 1 definiert. Mit anderen Worten ist das innere Ende des nach innen gerichteten Abschnitts 62 von jeder der Hilfsmasseelektroden 6 so orientiert, nicht dem Zündspalt 11 zugewandt zu sein.
  • 9(c) veranschaulicht die Kerzenmuster Nr. 13 und 23 mit dem Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels, bei dem die Außenkante 622 des inneren Endes 621 des nach innen gerichteten Abschnitts 62 von jeder der Hilfsmasseelektroden 6 zwischen dem oberen Ende 32 der Mittelelektrode 3 und der der Mittelelektrode zugewandten Oberfläche 521 der Hauptmasseelektrode 5 angeordnet ist.
  • 9(d) veranschaulicht die Kerzenmuster Nr. 14 und 24 mit dem Aufbau des dritten Ausführungsbeispiels, bei dem die Außenkante 622 des inneren Endes 621 des nach innen gerichteten Abschnitts 62 von jeder der Hilfsmasseelektroden 6 näher an der Oberseite der Zündkerze 1 angeordnet ist, als die der Mittelelektrode zugewandten Oberfläche 521 der Hauptmasseelektrode 5, und die Innenkante 623 des inneren Endes 621 ist näher an der Unterseite der Zündkerze 1 angeordnet, als das obere Ende 32 der Mittelelektrode 3.
  • 9(e) veranschaulicht die Kerzenmuster Nr. 15 und 25 mit dem Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels, bei denen die Außenkante 622 des inneren Endes 621 des nach innen gerichteten Abschnitts 62 von jeder der Hilfsmasseelektroden 6 näher an die Oberseite der Zündkerze 1 angeordnet ist als die der Mittelelektrode zugewandten Oberfläche 521 der Hauptmasseelektrode 5, und die Innenkante 623 des inneren Endes 621 ist näher an dem oberen Ende der Zündkerze 1 angeordnet, als das obere Ende 32 der Mittelelektrode 3.
  • 9(f) veranschaulicht die Kerzenmuster Nr. 16 und 26, bei denen die Außenkante 622 des inneren Endes 621 des nach innen gerichteten Abschnitts 62 von jeder der Hilfsmasseelektroden 6 außen an einer Außenfläche 522 der Hauptmasseelektrode 5 angeordnet ist, die der der Mittelelektrode zugewandten Oberfläche 521 zugewandt ist, und die Innenkante 623 des inneren Endes 621 näher an dem oberen Ende der Zündkerze 1 angeordnet ist, als die der Mittelelektrode zugewandten Oberfläche 521.
  • Maße der Kerzenmuster Nr. 11 bis 26 sind in den nachstehend gezeigten Tabellen 1 und 2 angegeben.
  • In den Tabellen 1 und 2 bezeichnet "E", wie aus 8 ersichtlich wird, die Distanz zwischen der oberen Endfläche 42 des Metallmantels 4 und dem oberen Ende 32 der Mittelelektrode 3, wie in der Axialrichtung der Zündkerze 1 definiert. "F" bezeichnet die Distanz zwischen der oberen Endfläche 42 des Metallmantels 4 und der Außenkante 622 des nach innen gerichteten Abschnitts 62 der Hilfsmasseelektrode 6, wie in der Axialrichtung der Zündkerze 1 definiert. "M" bezeichnet die Distanz zwischen der oberen Endfläche 42 des Metallmantels 4 und der Innenkante 623 des nach innen gerichteten Abschnitts 62 der Hilfsmasseelektrode 6, wie in der Axialrichtung der Zündkerze 1 definiert ist. "L" bezeichnet die Distanz zwischen der oberen Endfläche 42 des Metallmantels 4 und der der Mittelelektrode zugewandten Oberfläche 521 der Hilfsmasseelektrode 6, wie in der Axialrichtung der Zündkerze 1 definiert ist. "H" bezeichnet die Distanz zwischen der oberen Endfläche 42 des Metallmantels 4 und der Außenfläche 522 der Hauptmasseelektrode 5, wie in der Axialrichtung der Zündkerze 1 definiert ist. Die Gleichen Symbole, die in den 1, 4 und 5 angewendet werden, bezeichnen entsprechend gleiche Maße. Negative Werte in den Tabellen 1 und 2 stehen für Fälle, in denen Beziehungen der Maße in den 1 und 5 vertikal von der Zündkerze 1 entgegengesetzt sind. Tabelle 1
    Muster-Nr. 11 12 13 14 15 16
    E 3 3 3 3 3 3
    F 3 3,2 3,7 4,3 4,7
    H 5 5 5 5 5 5
    L 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4
    M 1,9 2,1 2,6 3,2 3,6
    J –0,4 –0,2 0,4 0,9 1,3
    A 1,5 1,3 0,8 0,2 –0,2
    K 1,1 0,9 0,4 –0,2 –0,6
    B 0 0,2 0,7 1,3 1,7
    Gm 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4
    Gs 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75
    w1 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8
    t1 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6
    w2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2
    t2 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1
    Tabelle 2
    Muster-Nr. 21 22 23 24 25 26
    E 3 3 3 3 3 3
    F 3 3,2 3,7 4,3 4,7
    H 5,6 5,6 5,6 5,6 5,6 5,6
    L 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4
    M 1,9 2,1 2,6 3,2 3,6
    J –0,4 –0,2 0,4 0,9 1,3
    A 1,5 1,3 0,8 0,2 –0,2
    K 1,1 0,9 0,4 –0,2 –0,6
    B 0 0,2 0,7 1,3 1,7
    Gm 1 1 1 1 1 1
    Gs 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75
    w1 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8
    t1 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6
    w2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2
    t2 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1
  • Die Tests wurden durchgeführt, indem jedes der Kerzenmuster in einer Verbrennungskraftmaschine installiert wurde, und eine temporäre Veränderung einer Konzentration von unverbranntem Gas gemessen wurde. Die verwendete Maschine war eine Einzylinder 90 cc-Maschine die bei 9000 u/m gelaufen ist. Der Zündzeitpunkt betrug 10°. Die Messung der Konzentration von unverbranntem Gas wurde durch verwenden eines Gas-Analysators HORIBA MEXA-9100 durchgeführt. Ergebnisse der Messungen sind in einem Graphen von 10 dargestellt.
  • Die Kerzenmuster Nr. 11, 21 und 22 bezeichnen annähernd die gleiche Tendenz der Ergebnisse von Messungen, die durch eine Kurve S1 in dem Graphen von 10 dargestellt sind. Ähnlich bezeichnen die Kerzenmuster Nr. 13, 23, 14, 24, 15 und 25 annähernd die gleiche Tendenz der Ergebnisse von Messungen, die durch eine Kurve S2 dargestellt sind. Die Kerzenmuster Nr. 16 und 26 bezeichnen annähernd die gleiche Tendenz der Ergebnisse von Messungen, die durch eine Kurve S3 dargestellt sind.
  • Der Graph von 10 zeigt, dass die Kurve S1 viele starke Änderungen der Konzentration des unverbrannten Gases darstellt, die Kurve S3 stellt ebenso große Änderungen der Konzentration des unverbrannten Gases dar, die jedoch eine kleinere Frequenz aufweisen als die Kurve S1, aufgrund der Fehlzündung der Kerzenmuster, und die Kurve S2 stellt wenig Änderungen der Konzentration der unverbrannten Gases bei niedrigen Niveaus dar, was bedeutet, dass die Kerzenmuster 13, 23, 14, 24, 15 und 25 die Anordnungen des ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung die Stabilität des Zündens des Luft-Treibstoff-Gemisches sicherstellen.
  • Es wurden ebenso durch die Verbrennungskraftmaschine, in der die Kerzenmuster installiert wurden, produzierte Ausgabemomente gemessen. Diese Messungen sind in Graphen von den 11 und 12 dargestellt. 11 bezeichnet den Fall, in dem die Größe Gm des Zündspalts 11 0,4 mm beträgt (d. h. die Kerzenmuster Nr. 11 bis 16). 12 bezeichnet den Fall, in dem die Größe Gm des Zündspalts 11 1 mm beträgt (d. h. die Kerzenmuster Nr. 21 bis 26).
  • Die Graphen der 11 und 12 zeigen, dass die Kerzenmuster Nr. 13, 14, 15, 23, 24 und 25 ein höheres Ausgabemoment aufweisen, als die anderen Kerzenmuster, und dass die Kerzenmuster mit dem Aufbau des ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung die Stabilität der Zündung des Luft-Treibstoff-Gemisches sicherstellen.
  • Während die gegenwärtige Erfindung hinsichtlich der bevorzugten Ausführungsbeispiele offenbart wurde, um ein besseres Verständnis davon zu vereinfachen, sollte verstanden werden, dass die Erfindung auf verschiedene Arten ausgeführt werden kann, ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen. Daher sollte die Erfindung verstanden werden, alle möglichen Ausführungsbeispiele und Modifikationen an den gezeigten Ausführungsbeispielen zu umfassen, die ausgeführt werden können, ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen, das in den anhängenden Patentansprüchen dargelegt ist.
  • Eine Zündkerze für eine Verbrennungskraftmaschine ist mit einer Haupt- und einer Hilfsmasseelektrode ausgestattet. Die Hilfsmasseelektrode weist ein inneres Ende auf, das einem Zündspalt zugewandt ist, und umfasst eine Oberkante und eine Unterkante, die in einer Längsrichtung der Zündkerze betrachtet nach Außen gerichtet und nach Innen gerichtet angeordnet sind. Die Oberkante ist näher an der Oberseite der Zündkerze angeordnet als eine der Mittelelektrode zugewandte Oberfläche der Hauptmasseelektrode, oder schließt bündig mit der der Mittelelektrode zugewandten Oberfläche ab. Die Distanz A zwischen der Unterkante und der der Mittelelektrode zugewandten Oberfläche und die Distanz Gm des Zündspalts werden ausgewählt, um eine Beziehung A ≥ Gm/3 zu erfüllen. Dies dient dazu, den Eintritt eines schnellen Stroms eines Luft-Treibstoff-Gemisches, wie etwa einen Strudel in den Zündspalt, zu blockieren, der innerhalb einer Verbrennungskammer erzeugt wird, wodurch die Stabilität des Zündens des Gemisches sichergestellt wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (11)

  1. Zündkerze für eine Verbrennungskraftmaschine, die einen Längskörper mit einer Ober- und einer Unterseite aufweist, mit: einem Metallmantel; einem in dem Metallmantel gehaltenen Porzellanisolator; einer in dem Porzellanisolator angebrachten Mittelelektrode; einer Hauptmasseelektrode mit einem aufrecht stehenden Abschnitt und einem der Mittelelektrode zugewandten Abschnitt, wobei sich der aufrecht stehende Abschnitt von dem Metallmantel in einer Längsrichtung der Zündkerze erstreckt, sich der der Mittelelektrode zugewandte Abschnitt von dem aufrecht stehenden Abschnitt der Zündkerze nach innen gerichtet in einer Querrichtung im Wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung erstreckt, um eine der Mittelelektrode zugewandte Oberfläche aufzuweisen, die der Mittelelektrode zugewandt ist, um einen Zündspalt zwischen dieser und einem oberen Ende der Mittelelektrode zu definieren; und einer Hilfsmasseelektrode mit einem aufrecht stehenden Abschnitt und einem nach innen gerichteten Abschnitt, wobei sich der aufrecht stehende Abschnitt von dem Metallmantel in der Längsrichtung der Zündkerze erstreckt, sich der nach innen gerichtete Abschnitt von dem aufrecht stehenden Abschnitt der Zündkerze nach innen gerichtet in der Querrichtung erstreckt, um ein inneres Ende aufzuweisen, das dem Zündspalt zugewandt ist, wobei das innere Ende des nach innen gerichteten Abschnitts eine Oberkante und eine Unterkante aufweist, die in der Längsrichtung der Zündkerze betrachtet nach Innen bzw. nach Außen gerichtet angeordnet sind, wobei die Oberkante entweder näher an der Oberseite der Zündkerze angeordnet ist als die der Mittelelektrode zugewandte Oberfläche der Hauptmasseelektrode, oder bündig mit der der Mittelelektrode zugewandten Oberfläche abschließt, und wobei eine Distanz A zwischen der Unterkante des inneren Endes des nach innen gerichteten Abschnitts der Hilfsmasseelektrode und der der Mittelelektrode zugewandten Oberfläche der Hauptmasseelektrode, wie in der Längsrichtung der Zündkerze definiert, und eine Distanz Gm des Zündspalts, wie in der Längsrichtung der Zündkerze definiert, derart ausgewählt werden, um eine Beziehung A ≥ Gm/3 zu erfüllen.
  2. Zündkerze gemäß Anspruch 1, wobei die Unterkante des inneren Endes des nach innen gerichteten Abschnitts der Hilfsmasseelektrode entweder bündig mit dem oberen Ende der Mittelelektrode abschließt, oder näher an der Unterseite der Zündkerze angeordnet ist als das obere Ende der Mittelelektrode, und wobei eine Distanz B zwischen der Oberkante des inneren Endes des nach innen gerichteten Abschnitts der Hilfsmasseelektrode und das obere Ende der Mittelelektrode, wie in der Längsrichtung der Zündkerze definiert, derart ausgewählt wird, um eine Beziehung B Gm/3 zu erfüllen.
  3. Zündkerze gemäß Anspruch 1, wobei eine minimale Distanz Gs (mm) zwischen der Hilfsmasseelektrode und der Mittelelektrode derart ausgewählt wird, um eine Beziehung Gs ≥ Gm + 0,4 mm zu erfüllen, wobei die Einheit von Gm mm ist.
  4. Zündkerze gemäß Anspruch 1, wobei eine minimale Distanz C (mm) zwischen der Hauptmasseelektrode und der Hilfsmasseelektrode, wie auf einer Ebene definiert, die sich in der Querrichtung der Zündkerze erstreckt, und eine minimale Distanz Gs (mm) zwischen der Hilfsmasseelektrode und der Mittelelektrode derart ausgewählt werden, um eine Beziehung 0,2 mm ≤ C ≤ Gs + 0,2 mm zu erfüllen.
  5. Zündkerze gemäß Anspruch 1, wobei der nach innen gerichtete Abschnitt der Hilfsmasseelektrode eine kleinere Dicke und Breite aufweist als der der Mittelelektrode zugewandte Abschnitt der Hauptmasseelektrode.
  6. Zündkerze gemäß Anspruch 1, wobei die Mittelelektrode aus einem oberen Abschnitt und einem Körperabschnitt besteht, wobei der obere Abschnitt einen kleineren Durchmesser aufweist als der Körperabschnitt.
  7. Zündkerze für eine Verbrennungskraftmaschine, die einen Längskörper mit einer Ober- und einer Unterseite aufweist, mit: einem Metallmantel; einem in dem Metallmantel gehaltenen Porzellanisolator; einer in dem Porzellanisolator angebrachten Mittelelektrode; einer Hauptmasseelektrode mit einem aufrecht stehenden Abschnitt und einem der Mittelelektrode zugewandten Abschnitt, wobei sich der aufrecht stehende Abschnitt von dem Metallmantel in einer Längsrichtung der Zündkerze erstreckt, sich der der Mittelelektrode zugewandte Abschnitt von dem aufrecht stehenden Abschnitt der Zündkerze nach innen gerichtet in einer Querrichtung im Wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung erstreckt, um eine der Mittelelektrode zugewandte Oberfläche aufzuweisen, die der Mittelelektrode zugewandt ist, um einen Zündspalt zwischen dieser und einem oberen Ende der Mittelelektrode zu definieren; und einer Hilfsmasseelektrode mit einem aufrecht stehenden Abschnitt und einem nach innen gerichteten Abschnitt, wobei sich der aufrecht stehende Abschnitt von dem Metallmantel in der Längsrichtung der Zündkerze erstreckt, sich der nach innen gerichtete Abschnitt von dem aufrecht stehenden Abschnitt nach innen gerichtet der Zündkerze in der Querrichtung erstreckt, um ein inneres Ende aufzuweisen, das dem Zündspalt gegenüber steht, wobei die Unterkante des inneren Endes des nach innen gerichteten Abschnitts der Hilfsmasseelektrode entweder bündig mit dem oberen Ende der Mittelelektrode abschließt, oder näher an der Unterseite der Zündkerze angeordnet ist als das obere Ende der Mittelelektrode, und wobei eine Distanz B zwischen der Oberkante des inneren Endes des nach innen gerichteten Abschnitts der Hilfsmasseelektrode und das obere Ende der Mittelelektrode, wie in der Längerichtung der Zündkerze definiert, derart ausgewählt werden, um eine Beziehung B ≥ Gm/3 zu erfüllen.
  8. Zündkerze gemäß Anspruch 7, wobei eine minimale Distanz Gs (mm) zwischen der Hilfsmasseelektrode und der Mittelelektrode derart ausgewählt wird, um eine Beziehung Gs ≥ Gm + 0,4 mm zu erfüllen, wobei die Einheit von Gm mm ist.
  9. Zündkerze gemäß Anspruch 7, wobei eine minimale Distanz C (mm) zwischen der Hauptmasseelektrode und der Hilfsmasseelektrode, wie auf einer Ebene definiert, die sich in der Querrichtung der Zündkerze erstreckt, und eine minimale Distanz Gs (mm) zwischen der Hilfsmasseelektrode und der Mittelelektrode derart ausgewählt werden, um eine Beziehung 0,2 mm ≤ C ≤ Gs + 0,2 mm zu erfüllen.
  10. Zündkerze gemäß Anspruch 7, wobei der nach innen gerichtete Abschnitt der Hilfsmasseelektrode eine kleinere Dicke und Breite aufweist als der der Mittelelektrode zugewandte Abschnitt der Hauptmasseelektrode.
  11. Zündkerze gemäß Anspruch 7, wobei die Mittelelektrode aus einem oberen Abschnitt und einem Körperabschnitt besteht, wobei der obere Abschnitt einen kleineren Durchmesser aufweist als der Körperabschnitt.
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