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Querbezug auf verwandte Anmeldung
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Diese
Anmeldung bezieht sich auf die
japanische
Patentanmeldung Nr. 2007-160318 , angemeldet am 18. Juni
2007, wobei deren Inhalte hier durch Bezugnahme eingearbeitet sind.
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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze für
eine Verbrennungskraftmaschine, die in Fahrzeugen, Kraft-Wärme-Kopplungs-Systemen, Gasdruckzuführpumpen,
usw. verwendet wird.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Die
6,
7A und
7B zeigen
eine herkömmliche Zündkerze
9, die zum
Beispiel in der
japanischen
Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2006-286469 offenbart
ist, die als Einrichtung zum Zünden eines Gasgemisches
verwendet wird, das einer Verbrennungskammer einer in einem Fahrzeug
angebrachten Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird.
Die Zündkerze
9 umfasst eine Mittelelektrode
94 und
eine Masseelektrode
95.
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Die
Masseelektrode 95 umfasst ein Massebasiselement 950,
das an einer Montagepassung 92 fixiert ist, und ein Überstehelement 952,
das an einem gegenüberliegenden Oberflächenabschnitt 951 angebracht
ist, der ein Oberflächenabschnitt des Massebasiselements 950 auf
der Seite ist, die der Mittelelektrode 94 gegenüberliegt.
Das Massebasiselement 950 besitzt abgewinkelte Abschnitte 954 an den
Kanten des gegenüberliegenden Oberflächenabschnitts 951.
Wie in 7A gezeigt, wird ein Funke s
in einem Funkenentladungsspalt G zwischen einem Elektrodenvorderseitenabschnitt 940 der
Mittelelektrode 94 und dem Überstehelement 952 erzeugt. Wenn
der Funke s mit dem Gasgemisch in Kontakt kommt, wird eine Flamme
gebildet.
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Allgemein
wird das Gasgemisch in der Verbrennungskammer dazu gebracht, nahe
dem Funkenentladungsspalt G in der durch den in 7B gezeigten
Pfeil g angegebenen Richtung zu strömen, die in etwa senkrecht
der Längsrichtung der Zündkerze 9 verläuft,
zum Zweck, das Gasgemisch zu vermischen. Der Strom verursacht eine
Drift des Funkens s in der Querrichtung, und verschiebt damit eine
Funkenentladungsposition (ein Startpunkt des Funkens s) in der Querrichtung.
Dies ermöglicht, einen Kontaktbereich zwischen dem Funken
S und dem Gasgemisch zu vergrößern, da die Entladungsdistanz des
Funkens s lang wird.
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Jedoch
ist die Verschiebung der Funkenentladungsposition, das heißt,
die Verschiebung des Startpunkts des Funkens s an dem abgewinkelten Abschnitt 954 beschränkt.
Das liegt daran, dass die elektrische Feldstärke an dem
abgewinkelten Abschnitt 954 dazu tendiert, im Vergleich
zu der in anderen Abschnitten groß zu sein, wobei ein Strom leicht
durch den abgewinkelten Abschnitt 954 fließt. Demzufolge
weist die Zündkerze 9 ein Problem auf, nämlich
dass die Funkenentladungsdistanz nicht ausreichend verlängert
werden kann. Dies erschwert es, den Kontaktbereich zwischen dem
Funken s und dem Gasgemisch zu vergrößern. Daher
kann die vorstehend beschriebene herkömmliche Zündkerze 9 keine
ausreichend hohe Zündleistungsfähigkeit aufweisen.
Es kann auftreten, dass der Funkenentladungsspalt G vergrößert
wird, um die Funkenentladungsdistanz des Funkens s zu verlängern.
Jedoch tritt in diesem Fall ein weiteres Problem auf, nämlich dass
eine benötigte Spannung entlang des Funkenentladungsspalts
G wesentlich erhöht werden muss.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Zündkerze für
eine Verbrennungskraftmaschine bereit, mit:
einer Einbauhalterung,
die mit einem Einbaugewinde an einer Außenseite davon ausgebildet
ist;
einem Isolator, der durch die Einbauhalterung so gehalten
wird, dass ein vorderer Endabschnitt davon von der Einbauhalterung
in einer ersten Richtung herausragt;
einer Mittelelektrode,
die durch den Isolator so gehalten wird, dass ein vorderer Endabschnitt
davon von dem Isolator in der ersten Richtung herausragt; und
einer
Masseelektrode, die so angeordnet ist, um einen Funkenentladungsspalt
mit der Mittelelektrode zu bilden;
wobei die Masseelektrode
umfasst:
ein Massebasiselement, das an die Einbauhalterung fixiert
ist;
ein Elektrodenstützelement, das mit dem Massebasiselement
verbunden ist, wobei das Elektrodenstützelement eine gegenüberliegende
Oberfläche aufweist, die der Mittelelektrode gegenüberliegt;
ein Überstehelement,
das an der gegenüberliegenden Oberfläche so bereitgestellt
ist, um der Mittelelektrode gegenüber dem Funkenentladungsspalt
gegenüberzustehen; und
einen Unterseitenabschnitt,
auf dem das Elektrodenstützelement bereitgestellt ist;
wobei
das Elektrodenstützelement weiterhin eine sich zurückziehende
Oberfläche aufweist, die die gegenüberliegende
Oberfläche fortführt und eine solche Form aufweist,
um von einem Schnittpunkt des Überstehelements mit der
gegenüberliegenden Oberfläche mit zunehmender
Distanz ein vorderes Ende der Zündkerze anzunähern,
wobei
die Masseelektrode weiterhin einen abgewinkelten Abschnitt an jedem
von Schnittpunkten des Unterseitenabschnitts mit der sich zurückziehenden Oberfläche
umfasst.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung kann eine Zündkerze mit einer exzellenten
Zündleistungsfähigkeit ohne Erhöhen einer
Spannung, um eine Funkenentladung zu verursachen, die in deren Funkenentladungsspalt
auftritt, erhalten werden.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand der folgenden
Beschreibung mit den Zeichnungen und Ansprüchen ersichtlich.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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In
den anhängenden Zeichnungen gilt:
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1 ist
eine Längsquerschnittsansicht einer Zündkerze
eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
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die 2A und 2B sind
Diagramme, die den Betrieb der Zündkerze des ersten Ausführungsbeispiels
erläutern;
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3 ist
ein Diagramm, das den Betrieb einer Zündkerze eines zweiten
Ausführungsbeispiels der Erfindung erläutert;
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4 ist
ein Diagramm, das den Betrieb einer Zündkerze eines dritten
Ausführungsbeispiels der Erfindung erläutert;
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5 ist
ein Diagramm, das den Betrieb einer Zündkerze eines vierten
Ausführungsbeispiels der Erfindung erläutert;
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6 ist
eine Längsquerschnittsansicht einer herkömmlichen
Zündkerze; und
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die 7A und 7B sind
Diagramme, die den Betrieb der herkömmlichen Zündkerze
erläutern.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung
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Erstes Ausführungsbeispiel
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1 ist
eine Längsquerschnittsansicht einer Zündkerze 1 eines
ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Wie in 1 gezeigt, umfasst die Zündkerze 1 eine
Einbauhalterung 2, die mit einem Einbaugewinde 20 an
dessen Außenfläche versehen ist, einen Isolator 3,
der durch die Einbauhalterung 2 so gehalten wird, dass
dessen Isolatorvorderseitenabschnitt 30 aus der Einbauhalterung 2 herausragt,
eine Mittelelektrode 4, die durch den Isolator 3 gehalten
wird, so dass ein Elektrodenvorderseitenabschnitt 40 davon
aus dem Isolatorvorderseitenabschnitt 30 herausragt, und
eine Masseelektrode 5, die mit der Mittelelektrode 4 einen
Funkenentladungsspalt G bildet (siehe 2A).
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Die
Masseelektrode 5 umfasst ein Massebasiselement 50,
das an die Einbauhalterung 2 fixiert ist, ein Elektrodenstützelement 500,
das aus leitfähigem Material besteht und eine gegenüberliegende Oberfläche 51 aufweist,
die der Mittelelektrode 4 gegenüberliegt, und
eine sich zurückziehende Oberfläche 510,
die die gegenüberliegende Oberfläche fortsetzt,
ein Überstehelement 52, das aus leitfähigem Material
besteht und an der gegenüberliegenden Oberfläche 51 angebracht
ist, und einen Unterseitenabschnitt 53, auf dem das Elektrodenstützelement 500 bereitgestellt
ist. Die sich zurückziehende Oberfläche 510 weist
in der Richtung parallel zu 1 einen
solchen Querschnitt auf, dass dieser mit zunehmender Distanz von
einem Schnittpunkt des Überstehelements 52 mit
der gegenüberliegenden Oberfläche 51 die
Vorderseite 9 der Zündkerze annähert.
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Das
Massebasiselement 50 umfasst weiterhin abgewinkelte Abschnitte 54 an
Positionen, an denen sich der Unterseitenabschnitt 53 und
die sich zurückziehende Oberfläche 510 miteinander
schneiden. Das Elektrodenstützelement 500 weist
einen halbkreisförmigen Querschnitt in der Richtung parallel
zu 1 auf, so dass die gegenüberliegende Oberfläche 51 und
die sich zurückziehende Oberfläche 510 eine
kreisbogenförmige Kontur bilden. Der Unterseitenabschnitt 53 weist
eine ebene Form auf.
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Die
Zündkerze 1 kann als eine Zündungseinrichtung
für eine in Fahrzeugen verwendete Verbrennungskraftmaschine,
Kraft-Wärme-Kopplungs-Systeme, Gasdruckzuführpumpen,
usw. verwendet werden. Wie vorstehend beschrieben umfasst die Zündkerze 1 die
Einbauhalterung 2, die mit dem Einbaugewinde an dessen
Außenfläche ausgebildet ist. Die Zündkerze 1 wird
in einen Wandungsabschnitt einer Verbrennungskammer einer Verbrennungskraftmaschine
(nicht gezeigt) eingeschraubt. Ein Endabschnitt des Massebasiselements 50 wird
mit einer Vorderseitenoberfläche der Einbauhalterung 2 verbunden.
Das Massebasiselement 50 ist gebogen, so dass der andere
Endabschnitt davon den Unterseitenabschnitt 53 bildet,
der an einer solchen Position angeordnet ist, um der Mittelelektrode 4 gegenüberzuliegen.
Der Elektrodenvorderseitenabschnitt 40 der Mittelelektrode 4 besteht
aus einem Metallchip, der Edelmetall, wie etwa Ir, Rh, oder Ru,
enthält.
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Als
nächstes wird der Betrieb der Zündkerze 1 mit
dem vorstehend beschriebenen Aufbau mit Bezugnahme auf die 2A und 2B beschrieben. Ein
Gasgemisch wird in die Verbrennungskammer der Verbrennungskraftmaschine
zugeführt. Ein Strom des Gasgemisches in der durch den
in 2B gezeigten Pfeil g wird so erzeugt, dass das
Gasgemisch ausreichend in der Verbrennungskammer vermischt wird.
In diesem Zustand wird eine Spannung zwischen der Mittelelektrode 4 und
der Masseelektrode 5 angelegt, wobei als Folge, wie in 2A gezeigt,
ein Funke S in den Funkenentladungsspalt G zwischen dem Elektrodenvorderseitenabschnitt 40 der
Mittelelektrode 4 und dem Überstehelement 52 der
Masseelektrode 5 entladen wird. Zu diesem Zeitpunkt gilt,
dass weil eine Strömung des Gasgemisches in der Verbrennungskammer
existiert, der Funke S in der Richtung entlang der Strömung,
wie in 2B gezeigt wird, gestreckt wird.
Ebenso wird eine Funkenentladungsposition (Startpunkt des Funkens
S) in der Richtung der Strömung des Gasgemisches verschoben.
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Wie
vorstehend erläutert, weist das Massebasiselement 50 den
Unterseitenabschnitt 53 und die sich zurückziehende
Oberfläche 510 auf, die sich schneiden. Das Massebasiselement 50 umfasst
keinen abgewinkelten Abschnitt, der zwischen dem Schnittpunkt mit
dem Überstehelement 52 und dem Unterseitenabschnitt 53 angeordnet
ist. Wenn demzufolge der Funke S durch die Strömung des
Gasgemisches vorangetrieben wird, kann der Startpunkt des Funkens
S entlang der sich zurückziehende Oberfläche 510 verschoben
werden, bis diese den abgewinkelten Abschnitt 52 des Unterseitenabschnitts 53 erreicht.
Dies ermöglicht es, die Funkenentladungsdistanz des Funkens
S zu vergrößern, um dadurch den Kontaktabschnitt
zwischen dem Gasgemisch und dem Funken S zu vergrößern.
Demzufolge gilt gemäß diesem Ausführungsbeispiel,
dass es ermöglicht wird, den Kontaktabschnitt zwischen
dem Gasgemisch und dem Funken S zu vergrößern,
ohne den Funkenentladungsspalt G zu vergrößern
(siehe 2B und 7B). Daher
weist die Zündkerze 1 für eine Verbrennungskraftmaschine
dieses Ausführungsbeispiels eine exzellente Zündungsleistungsfähigkeit
auf.
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Weiterhin
gilt, dass weil der Funke S weit von dem Funkenentladungsspalt G
ausgedehnt werden kann, es vereinfacht wird, eine Flamme an einer
ausreichend entfernten Distanz von der Masseelektrode 5 zu
erzeugen. Dies ermöglicht das Auftreten einer Fehlzündung
aufgrund des Kontaktierens der Flamme mit der Masseelektrode 5 und
eine dadurch entstehende Abkühlung zu unterdrücken.
Zusätzlich gilt, da die Entladungsdistanz des Funkens S
ohne Vergrößern des Funkenentladungsspalts G zwischen dem
Elektrodenvorderseitenabschnitt 40 der Mittelelektrode 4 und
dem Überstehelement 52 verlängert werden
kann, ist es nicht notwendig, die benötigte Spannung zu
erhöhen, das heißt, die Spannung, die benötigt
wird, um zu veranlassen, dass die Funkenentladung in dem Funkenentladungsspalt
auftritt.
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Wie
vorstehend beschrieben gilt gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
dass die Zündkerze, die eine exzellente Zündungsleistungsfähigkeit
ohne Erhöhen der benötigten Spannung aufweist,
erhalten werden kann.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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In
dem zweiten Ausführungsbeispiel gilt, wie in 3 gezeigt,
dass das Elektrodenstützelement 500 einen trapezförmigen
Querschnitt in der Richtung parallel zu 3 aufweist.
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In
diesem Ausführungsbeispiel gilt, dass weil der Querschnitt
des abgewinkelten Abschnitts 54 einen Abschnitt mit spitzem
Winkel aufweist, die elektrische Feldstärke an dem abgewinkelten
Abschnitt 54 im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel sogar
stärker wird, und demzufolge der Strom leichter durch den
abgewinkelten Abschnitt 54 fließt. Demzufolge
kann der Startpunkt des Funkens S weiterhin leicht in Richtung des
abgewinkelten Abschnitts 54 verschoben werden. Daher gilt
gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
dass die Zündkerze für eine Verbrennungskraftmaschine
erhalten werden kann, die eine noch exzellentere Zündungsleistungsfähigkeit
aufweist. Was den Rest betrifft, so gleicht das zweite Ausführungsbeispiel
dem ersten Ausführungsbeispiel in Aufbau und Funktion.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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Das
dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zweiten
Ausführungsbeispiel dadurch, dass das Elektrodenstützelement 500 eine
konkave Kontur aufweist, wie in 4 gezeigt.
Ebenso besitzt der Querschnitt des abgewinkelten Abschnitts 54 in diesem
Ausführungsbeispiel einen Abschnitt mit spitzem Winkel.
Was den Rest betrifft, so gleicht das dritte Ausführungsbeispiel
dem zweiten Ausführungsbeispiel in Aufbau und Funktion.
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Viertes Ausführungsbeispiel
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Wie
in 5 gezeigt, ist die Zündkerze 1 des vierten
Ausführungsbeispiels dadurch gekennzeichnet, dass der Unterseitenabschnitt 53 eine
wie in 5 gezeigte konkave Oberfläche aufweist.
Genauer gesagt weist der Querschnitt des Unterseitenabschnitts 53 in
der Richtung parallel zu 5 eine sichelförmige
Form auf. Ebenso gilt in diesem Ausführungsbeispiel, dass
der Querschnitt des abgewinkelten Abschnitts 54 einen Abschnitt
mit spitzem Winkel aufweist.
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In
dem vierten Ausführungsbeispiel tendiert die Strömung
des Gasgemisches entlang des Unterseitenabschnitts 53,
die in 5 durch den Pfeil w gezeigt ist, dazu, die Anschlussvorderseitenseite
(die Seite in Richtung der Hinterseite der Verbrennungskammer) an
einer Position nahe dem abgewinkelten Abschnitt 54 stromabwärts
der Strömung anzusteuern. Demzufolge gilt in diesem Ausführungsbeispiel, dass
der Funke S1, der in dem Funkenentladungsspalt G erzeugt wird, nicht
nur in der Querrichtung abgedriftet wird, sondern ebenso in Richtung
der Anschlussvorderseitenseite, als eine Folge, dass der Funke S1
zu einer Position gestreckt wird, die weit von der Wandungsoberfläche
der Verbrennungskammer weg liegt. Dies ermöglicht, dass
der Funke S1 und das Gasgemisch ausreichenden Kontakt miteinander
haben, um ein Auftreten einer Fehlzündung zu unterdrücken.
Demzufolge gilt gemäß diesem Ausführungsbeispiel,
dass die Zündungsleistungsfähigkeit weiterhin
verbessert werden kann. Was den Rest betrifft, so entspricht das
vierte Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel
in Aufbau und Funktion.
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Die
vorstehend erläuterten bevorzugten Ausführungsbeispiele
sind als Veranschaulichung der Erfindung der vorliegenden Anmeldung
gedacht, die ausschließlich durch die nachstehend angehängten Patentansprüche
beschrieben wird. Es sollte verstanden sein, dass Modifikationen
der bevorzugten Ausführungsbeispiele im Rahmen des Verständnisses
des Fachmanns durchgeführt werden können.
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In
der Zündkerze umfasst die Masseelektrode, die so angeordnet
ist, einen Funkenentladungsspalt mit der Mittelelektrode zu bilden,
ein Massebasiselement, das an der Einbauhalterung fixiert ist, und
ein Elektrodenstützelement, das mit dem Massebasiselement
verbunden ist. Das Elektrodenstützelement besitzt eine
gegenüberliegende Oberfläche, auf der ein Überstehelement
angebracht ist, um der Mittelelektrode gegenüber dem Funkenentladungsspalt gegenüberzustehen,
und eine sich zurückziehende Oberfläche, die die
gegenüberliegende Oberfläche fortsetzt und eine
solche Form aufweist, um von einem Schnittpunkt des Überstehelements
mit der gegenüberliegenden Oberfläche mit zunehmender
Distanz ein vorderes Ende der Zündkerze anzunähern. Die
Masseelektrode umfasst weiterhin einen abgewinkelten Abschnitt an
jedem der Schnittpunkte von dessen Unterseitenabschnitt, auf dem
das Elektrodenstützelement bereitgestellt ist, mit der
sich zurückziehenden Oberfläche.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2007-160318 [0001]
- - JP 2006-286469 [0003]