DE102012211980B4

DE102012211980B4 - Zündkerze, die zum Sicherstellen eines erwünschten Grads einer Zündfähigkeit eines Kraftstoffs konstruiert ist

Info

Publication number: DE102012211980B4
Application number: DE102012211980.9A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Inohara; Shinichi Okabe; Takanobu Aochi; Atsushi Iwami; Masamichi Shibata
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2012-07-10
Publication date: 2023-03-09
Anticipated expiration: 2032-07-11
Also published as: JP2013038063A; US20130015755A1; US8552629B2; JP5970224B2; DE102012211980A1

Abstract

Zündkerze (1) für eine Brennkraftmaschine mit:
einem hohlen zylindrischen Gehäuse (2), das ein offenes Ende (21) aufweist;
einem zylindrischen Porzellanisolator (3), der in dem zylindrischen Gehäuse (2) gehalten ist;
einer Mittelelektrode (4), die eine gegebene Länge aufweist, die in dem Porzellanisolator (3) mit einer Spitze (41) davon nach außen an einem Ende des Porzellanisolators (3) freigelegt gehalten ist;
einer Masseelektrode (5), die an das zylindrische Gehäuse (2) gefügt ist, um zwischen sich selbst und der Spitze (41) der Mittelelektrode (4) einen Zündspalt (G) auszubilden; und
einem Spitzenvorsprung (22), der sich von dem offenen Ende (21) des zylindrischen Gehäuses (2) erstreckt, wobei der Spitzenvorsprung (22) geformt ist, eine radiale Breite (W1) aufzuweisen, die eine Breite ist, die sich in einer radialen Richtung des zylindrischen Gehäuses (2) erstreckt, und eine Spitzenvorsprung-Umfangsbreite (W2), die eine Breite ist, die sich in einer Umfangsrichtung des zylindrischen Gehäuses (2) erstreckt, wobei die radiale Breite (W1) größer als die Spitzenvorsprung-Umfangsbreite (W2) ist, wobei
die Masseelektrode (5) einen aufrechten Abschnitt (51) aufweist, der sich von dem zylindrischen Gehäuse (2) in eine Richtung der Länge des zylindrischen Gehäuses (2) erstreckt, und wobei ein Winkel (α), den eine gerade Linie (L₁), die sich durch eine Mitte der Mittelelektrode (4) und eine Mitte des aufrechten Abschnitts (51) der Masseelektrode (5) in der radialen Richtung des zylindrischen Gehäuses (2) erstreckt, mit einer geraden Linie (L₂) bildet, die sich durch die Mitte der Mittelelektrode (4) und eine Seitenfläche (221) des Spitzenvorsprungs (22) näher an der Masseelektrode (5) auf einer sich rechtwinklig zu einer axialen Richtung des zylindrischen Gehäuses (2) erstreckenden Ebene erstreckt, kleiner als oder gleich 120° ist.

Description

Technisches Gebiet
Diese Offenbarung betrifft allgemein eine verbesserte Struktur einer Zündkerze, die in Brennkraftmaschinen für Automobilfahrzeuge verwendet werden kann, und die konstruiert ist, einen erwünschten Grad einer Zündfähigkeit von Kraftstoff sicherzustellen.
Stand der Technik
Bekannt sind Zündkerzen für Automobilbrennkraftmaschinen, die eine Mittelelektrode aufweisen, die sich in einer axialen Richtung der Zündkerze mit einer obersten Endfläche zu einer Masseelektrode gerichtet erstreckt, um dazwischen einen Zündspalt auszubilden. Diese Art von Zündkerzen arbeitet, um über den Spalt Funken zu entwickeln, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in einer Brennkammer der Maschine zu zünden.
Allgemein werden sich drehende Ströme des Gemischs wie z. B. ein Wirbel- oder ein Taumelstrom innerhalb der Brennkammer erzeugt. Derartige Ströme treten zumindest teilweise durch den Zündfunken, und stellen dabei die Zündfähigkeit des Gemischs sicher.
Der Teil der Masseelektrode, der an ein Ende eines Gehäuses (gewöhnlicherweise eine Metallschale genannt) der Zündkerze geschweißt ist, kann in Bezug auf die Ströme des Gemischs abhängig von einer Winkelorientierung der in den Kopf der Maschine eingeschraubten Zündkerze stromaufwärts der Zündkerze angeordnet sein. Dies verursacht, dass die Ströme des Gemischs teilweise durch die Masseelektrode innerhalb der Brennkammer blockiert sind, sodass sie nahe des Zündspalts abreißen und sich somit eine Verschlechterung der Zündfähigkeit des Gemischs ergibt. Dem Problem einer Variation der Zündfähigkeit des Gemischs wird deswegen abhängig von der Winkelorientierung der in der Maschine installierten Zündkerze begegnet. In zurückliegenden Jahren wurde eine große Anzahl von magerverbrennenden Brennkraftmaschinen verwendet. Derartige Arten von Maschine können abhängig von der Winkelorientierung der in der Maschine installierten Zündkerze die Instabilität des Verbrennens des Kraftstoffs erfahren.
Es ist gewöhnlich schwierig, die Winkelorientierung oder die Position der Masseelektrode der Zündkerze in einer Drehrichtung derselben einzustellen. Dies ist deswegen der Fall, da es von der Geometrie eines Gewindes der Metallschale - abhängt, die in den Maschinenkopf (Zylinderkopf) eingeschraubt ist, oder von dem Grad, mit dem das Gewinde in dem Maschinenkopf befestigt ist.
Um das voranstehend beschriebene Problem zu lösen, lehrt die Druckschrift JP H09 - 148 045 A eine Zündkerze, die konstruiert ist, die Masseelektrode mit einer Bohrung aufzuweisen, durch die es den Strömen des Gemischs erlaubt ist, durchzutreten, oder die Masseelektrode unter Verwendung einer Vielzahl von dünnen Platten mit der Metallschale zu fügen.
Die Bohrung in der Masseelektrode ergibt jedoch ein Absinken der mechanischen Festigkeit der Metallschale. Ein Anstieg der Dicke der Masseelektrode, um ein derartiges Problem auszuschließen, wird auch einen Anstieg von Hindernissen der Ströme des Gemischs zu dem Zündspalt ergeben.
Die Verwendung der dünnen Platten, um die Masseelektrode mit der Metallschale zu fügen, ergibt eine komplexe Struktur der Zündkerze und einen Anstieg von deren Produktionskosten.
Die Druckschrift DE 37 36 349 A1 offenbart eine Zündkerze mit einem zylindrischen Gehäuse. An einem Rand des Gehäuses sind in Umfangsrichtung dünne, sich radial erstreckende Vorsprünge vorgesehen.
Die Druckschrift EP 2 139 083 A1 , die als nächstliegender Stand der Technik angesehen wird, offenbart eine Zündkerze mit einem zylindrischen Gehäuse. An einem Rand des Gehäuses sind sich in Umfangsrichtung erstreckende Vorsprünge vorgesehen, um einen Sprühnebel einer Einspritzdüse in einer gewünschten Weise zu verteilen. Die Anzahl der Vorsprünge ist dabei ungerade und beträgt mindestens drei. Die Vorsprünge sind dabei so angeordnet, dass es unabhängig von deren Ausrichtung aufgrund des Einschraubens der Zündkerze zu einer guten Verteilung des eingespritzten Kraftstoffnebels kommt.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine einfache Struktur einer Zündkerze bereitzustellen, die konstruiert ist, die Stabilität im Zünden von Kraftstoff trotz einer Winkelorientierung der Zündkerze relativ zu einer Brennkraftmaschine - sicherzustellen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Zündkerze nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind gemäß den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
Gemäß einem Gesichtspunkt einer Ausführungsform ist eine Zündkerze bereitgestellt, die zu einem Zünden eines Luft-Kraftstoffgemischs in Automobilmaschinen eingesetzt werden kann. Die Zündkerze hat: (a) ein hohles zylindrisches Gehäuse, das ein offenes Ende aufweist; (b) einen zylindrischen Porzellanisolator, der in dem zylindrischen Gehäuse gehalten ist; (c) eine Mittelelektrode, die eine gegebene Länge aufweist, die in dem Porzellanisolator mit einer Spitze davon nach außen freigelegt an einem Ende des Porzellanisolators gehalten ist; (d) eine Masseelektrode, die mit dem zylindrischen Gehäuse gefügt ist, um einen Zündspalt zwischen sich selbst und der Spitze der Mittelelektrode auszubilden; und (e) einen Spitzenvorsprung, der sich von dem offenen Ende des zylindrischen Gehäuses erstreckt. Der Spitzenvorsprung ist geformt, eine radiale Breite aufzuweisen, die eine Breite ist, die sich in einer radialen Richtung des zylindrischen Gehäuses erstreckt, und einer Umfangsbreite, die eine Breite ist, die sich in einer Umfangsrichtung des zylindrischen Gehäuses erstreckt. Die radiale Breite ist größer als die Umfangsbreite.
Wie voranstehend beschrieben wurde, ist die Zündkerze mit dem Spitzenvorsprung bereitgestellt, der sich von dem offenen Ende des Gehäuses erstreckt. Der Spitzenvorsprung arbeitet, um sicherzustellen, dass soviel Gas wie möglich zu dem Zündspalt unabhängig von einer Winkelorientierung oder einer Position der in der Maschine installierten Zündkerze strömt. Wenn z. B. die Masseelektrode in einem Strom des Gases innerhalb einer Brennkammer der Maschine weiter stromaufwärts als der Zündspalt angeordnet ist, wird die Masseelektrode zum Teil ein Hindernis für die Strömung des Gases zu dem Zündspalt sein. In einem derartigen Ereignis arbeitet der Spitzenvorsprung, um die Strömung des an der Masseelektrode vorbeigetreten Gases zu dem Zündspalt - zu führen und vermeidet somit ein Abreißen des Gases um den Zündspalt, um die Stabilität bei einem Zünden des Gases innerhalb der Brennkammer der Maschine sicherzustellen.
Der Spitzenvorsprung ist in seiner Konfiguration oder Struktur einfach, woraus sich keine Notwendigkeit zur Erhöhung von Herstellungskosten der Zündkerze ergibt.
Wie voranstehend beschrieben wurde, ist die radiale Breite des Spitzenvorsprungs größer als dessen Umfangsbreite. Dies verbessert die Leistungsfähigkeit im Richten der Gasströmung, die an dem Umfang der Zündkerze zu dem Zündspalt vorbeitreten wird, und minimiert nachteilige Wirkungen, die von dem Hindernis der Masseelektrode zu der Strömung des Gases zu dem Zündspalt entstehen. Mit anderen Worten ist in dem Fall, in dem ein Abschnitt der Masseelektrode in der Strömung des Gases weiter stromaufwärts als der Zündspalt angeordnet ist, das Volumen des zu dem Zündspalt gerichteten Gases umso größer, desto größer die radiale Breite des Spitzenvorsprungs ist, während die Umfangsbreite des Spitzenvorsprungs desto größer ist, umso größer der Grad des Hindernisses der Strömung des Gases zu dem Zündspalt. Der Spitzenvorsprung ist deswegen konstruiert, die radiale Breite aufzuweisen, die größer als die Umfangsbreite ist, um die Wirkungen des Richtens der Strömung des Gases zu dem Zündspalt zu maximieren.
In der bevorzugten Betriebsart der Erfindung weist die Masseelektrode eine Umfangsbreite auf, die eine Breite ist, die sich in der Umfangsrichtung des zylindrischen Gehäuses erstreckt. Die Umfangsbreite des Spitzenvorsprungs ist kleiner als die Umfangsbreite der Masseelektrode. Dies minimiert das Hindernis der Strömung des Gases zu dem Zündspalt.
Die Masseelektrode weist einen aufrechten Abschnitt auf, der sich von dem zylindrischen Gehäuse in eine Richtung der Länge des zylindrischen Gehäuses erstreckt. Der Winkel, den eine gerade Linie, die sich durch eine Mitte der Masseelektrode und eine Mitte eines aufrechten Abschnitts der Masseelektrode in - der radialen Richtung des zylindrischen Gehäuses erstreckt, mit einer geraden Linie bildet, die sich durch die Mitte der Masseelektrode und eine Seitenfläche des Spitzenvorsprungs erstreckt, die an einer sich rechtwinklig zu einer axialen Richtung des zylindrischen Gehäuses erstreckenden Ebene näher an der Massenelektrode liegt, ist kleiner oder gleich 120°.
Die Masseelektrode weist eine Länge auf, die sich in einer axialen Richtung der Zündkerze erstreckt. Der Spitzenvorsprung weist eine Länge auf, die sich von dem offenen Ende des zylindrischen Gehäuses in der axialen Richtung der Zündkerze erstreckt. Die Länge des Spitzenvorsprungs ist kleiner als die der Masseelektrode, wodurch ein physikalisches Zusammenstoßen mit irgendwelchen Teilen innerhalb der Brennkammer der Maschine vermieden ist.
Der Spitzenvorsprung ist orientiert, sich im Wesentlichen parallel zu einer axialen Richtung der Zündkerze zu erstrecken.
Die Zündkerze kann ebenfalls einen zweiten Spitzenvorsprung haben, der sich von dem offenen Ende des zylindrischen Gehäuses erstreckt. Der Spitzenvorsprung und der zweite Spitzenvorsprung sind bevorzugt angeordnet, mit Bezug auf eine Ebene asymmetrisch zu sein, die sich durch eine Längsmittellinie der Masseelektrode und eine Längsmittellinie der Mittelelektrode erstreckt. Dies verursacht, dass Strömungsrichtungen des Gases, das durch die entsprechenden Spitzenvorsprünge zu dem Zündspalt geführt wird, mit Bezug auf die Ebene asymmetrisch sind, die sich in dem Fall durch die Längsmittellinie der Masseelektrode und die Längsmittellinie der Mittelelektrode erstrecken, in dem die Masseelektrode in den Strömungen des Gases weiter stromaufwärts als der Zündspalt angeordnet ist. Dies minimiert die Möglichkeit, dass ein Gas um die Zündkerze herum verbleibt.
Der zweite Vorsprung kann geformt sein, eine zweite radiale Breite aufzuweisen, die eine Breite ist, die sich in der radialen Richtung des zylindrischen Gehäuses erstreckt, und eine zweite Umfangsbreite, die eine Breite ist, die sich in der Umfangsrichtung des zylindrischen Gehäuses erstreckt, und die zweite radiale Breite ist größer als die zweite Umfangsbreite.
Der aufrechte Abschnitt der Masseelektrode erstreckt sich im Wesentlichen in einer Richtung, in der der Spitzenvorsprung sich von dem offenen Ende des zylindrischen Gehäuses erstreckt. Der (die) Spitzenvorsprung (Spitzenvorsprünge) ist (sind) geformt, um als Strömungsrichter zu arbeiten, um eine Strömung des Gases zu richten, das durch die Zündkerze zu zünden ist.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird besser aus der im Folgenden gegebenen ausführlichen Beschreibung und von den anhängenden Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung verstanden werden, die jedoch nicht herangezogen werden sollten, um die Erfindung auf die bestimmten Ausführungsformen zu begrenzen, sondern die lediglich zum Zweck der Erläuterung des Verständnisses dienen.
In den Zeichnungen zeigt:

1 eine teilweise perspektivische Ansicht, die eine Zündkerze gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
2 eine teilweise Schnittansicht, die ein Oberstes der Zündkerze der 1 zeigt;
3 eine teilweise Seitenansicht der Zündkerze der 1;
4 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A in 3;
5 eine teilweise Schnittansicht, die ein Oberstes einer Zündkerze der zweiten Ausführungsform zeigt;
6 eine teilweise perspektivische Ansicht, die ein Vergleichsbeispiel einer bekannten Zündkerze zeigt;
- 7 (a), 7 (b) und 7 (c) teilweise Seitenansichten, die Muster eines Funkens darstellen, wie es durch die Zündkerze der 6 produziert wird, für verschiedene Positionsverhältnisse zwischen einer Masseelektrode und einer Strömung eines Luft-Gasgemisches;
8 ein Diagramm, das Längen von Funken darstellt, die durch die Zündkerze erzeugt werden, wenn sie an Winkelpositionen platziert ist, wie sie in den Zündkerzen der 7 (a) bis 7 (c) dargestellt sind;
9 ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen der Länge eines durch die Zündkerze der 6 erzeugten Funkens und eines Grenzwerts eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisbereichs darstellt, in dem ein Luft-Kraftstoffgemisch in der Lage ist, gezündet zu werden;
10 ein Liniendiagramm, das ein Verhältnis zwischen einem Grenzwert (d. h. einer zündbaren Grenze) eines Luft-Kraftstoffverhältnisses eines Luft-Kraftstoffgemischs und Winkelpositionen der Zündkerze der 6 darstellt, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Gemischs in einem Beispielversuch 1 14 m/s beträgt;
11 (a) eine teilweise Seitenansicht, die einen Luft-Kraftstoff-Gemisch-Strömungsabrissbereich in der Zündkerze der 6 darstellt, wenn ein aufrechter Abschnitt einer Masseelektrode in einer Strömung eines Luft-Kraftstoffgemischs weiter stromaufwärts als ein Zündspalt angeordnet ist;
11 (b) ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in 11 (a);
12 ist ein Diagramm, das ein Liniendiagramm darstellt, das ein Verhältnis zwischen einem Grenzwert eines Luft-Kraftstoffverhältnisses eines Luft-Kraftstoffgemischs und einem Winkel α (d. h. einer Winkelposition eines Spitzenvorsprungs relativ zu einer Masseelektrode) in einem Beispielversuch 2 darstellt;
13 eine teilweise perspektivische Ansicht, die eine Zündkerze der dritten - Ausführungsform zeigt;
14 eine teilweise Schnittansicht, die ein Oberstes der Zündkerze der 13 zeigt;
15 eine teilweise perspektivische Ansicht, die eine Zündkerze der vierten Ausführungsform zeigt;
16 eine teilweise Schnittansicht, die ein Oberstes der Zündkerze der 15 zeigt;
17 eine teilweise perspektivische Ansicht, die eine Zündkerze der fünften Ausführungsform zeigt;
18 eine teilweise Schnittansicht, die ein Oberstes der Zündkerze der 17 zeigt;
19 eine teilweise perspektivische Ansicht, die eine Zündkerze der sechsten Ausführungsform zeigt; und
20 eine teilweise Schnittansicht, die ein Oberstes der Zündkerze der 19 zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in verschiedenen Ansichten betreffen, insbesondere mit Bezug auf 1 bis 3 ist eine Zündkerze 1 gemäß der ersten Ausführungsform gezeigt, die in einer Brennkraftmaschine zu installieren ist, die in z. B. Automobilfahrzeugen, Motorrädern, Co-Erzeugungssystemen oder Gaszufuhrpumpen zu installieren ist. Die Zündkerze 1 arbeitet, um eine Folge von elektrischen Funken zu erzeugen, um ein Luft/Kraftstoffgemisch zu zünden, das in die Brennkraftmaschine eingebracht wird. Die Zündkerze 1 ist mit einer hohlen zylindrischen Metallschale 2 (ebenfalls Metallgehäuse oder Gehäuse genannt), einem zylindrischen - Porzellanisolator 3 und einer Mittelelektrode 4 bereitgestellt. Der Porzellanisolator 3 ist in der Metallschale 2 gehalten. Die Mittelelektrode 4 ist innerhalb des Porzellanisolators 3 mit einem obersten Ende 41 von einem Ende des Porzellanisolators 3 vorspringend gehalten. Die Zündkerze 1 hat ebenfalls eine Masseelektrode 5, die eine L-Form aufweist, und an ein oberstes Ende 21 der Metallschale 2 gefügt ist, um einen Zündspalt (ebenfalls einen Luftspalt) G zwischen sich selbst und der Masseelektrode 4 auszubilden.
Die Zündkerze 1 weist ebenfalls einen einzelnen Spitzenvorsprung 22 auf, der sich von dem obersten Ende (d. h. ein offenes Ende) 21 der Metallschale 2 in einer Längsrichtung der Zündkerze 1 erstreckt.
Der Spitzenvorsprung 22 weist einen rechteckigen Querschnitt mit einer Breite W1 auf, die sich in einer Radiusrichtung der Zündkerze 1 (d. h. der Metallschale 2) erstreckt und eine Breite W2, die sich in einer Umfangsrichtung der Zündkerze 2 (d. h. der Metallschale 2) erstreckt. Die Breite W1 ist größer als die Breite W2.
Die Masseelektrode 5 weist eine Breite W3 auf, die sich in der Umfangsrichtung der Zündkerze 1 erstreckt. Die Breite W3 ist größer als die Breite W2 des Spitzenvorsprungs 22.
2 zeigt einen Querschnitt der Zündkerze 1, der sich rechtwinklig zu der Länge der Zündkerze 1 erstreckt. Der Winkel α, den eine gerade Linie L1, die sich durch die Mitte der Mittelelektrode 4 und die Mitte eines aufrechten Abschnitts 51 der Masseelektrode 5 in der radialen Richtung der Zündkerze 1 (d. h. der Metallschale 2) erstreckt, mit einer geraden Linie L2 bildet, die sich durch die Mitte der Mittelelektrode 4 und eine flache Seitenfläche (d. h. einem Seitenende) 221 des Spitzenvorsprungs 22 an einer sich rechtwinklig zu der Länge der Zündkerze 1 (d. h. der axialen Richtung der Metallschale 2) erstreckenden Ebene näher an der Masseelektrode 5 erstreckt, ist kleiner als oder gleich wie 120°. Der Winkel α in dieser Ausführungsform beträgt 45°.
Wie deutlich aus 3 ersichtlich ist, weist der Spitzenvorsprung 22 eine Länge H auf, die sich in der Längs- oder axialen Richtung der Zündkerze 1 (d. h. der - Metallschale 2) erstreckt. Die Masseelektrode 5 weist eine Länge auf, die sich in der axialen Richtung der Zündkerze 1 (d. h. die Länge des aufrechten Abschnitts 51) erstreckt. Die Länge H des Spitzenvorsprungs 22 ist kleiner als die (d. h. des aufrechten Abschnitts 51) der Masseelektrode 5. Der Spitzenvorsprung 22 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu der Längsmittellinie (d. h. der Achse) der Zündkerze 1 (d. h. der Metallschale 2).
Wie aus 1 und 3 ersichtlich ist, hat die Masseelektrode 5 den aufrechten Abschnitt 51 und den horizontalen Abschnitt 52. Der aufrechte Abschnitt 51 erstreckt sich in den Zeichnungen betrachtet von dem obersten Ende 21 der Metallschale 2 nach oben. Der horizontale Abschnitt 52 erstreckt sich von dem vorderen Ende des aufrechten Abschnitts 51 horizontal oder in rechtem Winkel zu dem aufrechten Abschnitt 51, um eine zu der Mittelelektrode gerichtete Oberfläche 53 aufzuweisen, die sich im Wesentlichen rechtwinklig zu der Achse der Zündkerze 1 erstreckt und zu der Spitze 41 der Mittelelektrode 4 gerichtet ist.
Der Durchmesser der Metallschale 2 beträgt 10,2 mm. Die Dicke des obersten Endes der Metallschale 2 beträgt 1,4 mm. Wie aus 1 ersichtlich ist, betragen die Breiten W1 und W2 des Spitzenvorsprungs 22 2,0 bzw. 1,3 mm. Die Breite W3 der Masseelektrode 5 in der Umfangsrichtung der Metallschale 2 beträgt 2,6 mm.
Die Spitze 41 der Mittelelektrode 4 springt von dem obersten Ende des Porzellanisolators 3 in der axialen Richtung der Zündkerze 1 um 1,5 mm vor. Der Zündspalt G beträgt 1,1 mm.
Die Spitze 41 der Mittelelektrode 4 ist ein aus Iridium hergestellter Edelmetallspan. Die Metallschale 2 und die Masseelektrode 5 sind jeweils aus einer Nickellegierung hergestellt.
Die Zündkerze 1, auf die hierin Bezug genommen wird, ist zur Verwendung in Brennkraftmaschinen für Fahrzeuge wie z. B. Automobile konstruiert.
Die Funktion der Zündkerze 1 wird im Folgenden mit Bezug auf 1 bis 4 beschrieben.
Wie voranstehend beschrieben wurde, ist die Zündkerze 1 mit dem Spitzenvorsprung 22 ausgestattet, der sich von dem obersten Ende 21 der Metallschale 2 erstreckt. Der Spitzenvorsprung 22 dient als Strömungsführung oder als Strömungsrichtelement, um eine Strömung F (d. h. eine Wirbel- oder eine Taumelströmung) eines in die Brennkammer der Maschine gesprühten Luft-Kraftstoffgemischs zu dem obersten Ende 41 der Mittelelektrode 4 (d. h. dem Zündspalt G zwischen dem obersten Ende der Masseelektrode 5 und der Spitze 41 der Mittelelektrode 4) zu richten. Wie voranstehend beschrieben wurde, ist die Strömung F eine Wirbelströmung oder eine Taumelströmung des Luft-Kraftstoffgemischs. Wenn z. B. der aufrechte Abschnitt 51 der Elektrode 5, wie aus 5 ersichtlich ist, weiter stromaufwärts als der Zündspalt G in der Strömung F des Gemischs angeordnet ist, wirkt der Spitzenvorsprung 22, um die Orientierung der Strömung F, die die Seite der Masseelektrode 5 passiert hat, zu dem Zündspalt G zu ändern, und dabei einen Abriss des Gemischs um den Zündspalt G zu vermeiden, was das den Strukturen des Stands der Technik unterliegenden Problem ist, wie in dem einleitenden Teil dieser Anmeldung diskutiert wurde. Dies stellt die Stabilität bei dem Zünden des Luft-Kraftstoffgemischs in der Brennkammer der Maschine sicher.
Eine Zone, die durch „Z“ in den 3 und 4 bezeichnet ist, stellt das Verbleiben des Luft-Kraftstoffgemischs dar.
Der voranstehend beschriebene Spitzenvorsprung 22 weist die Seitenfläche 221 auf, die in die Umfangsrichtung der Zündkerze 1 (d. h. dem obersten Ende 21 der Metallschale 2) gerichtet ist. Die Seitenfläche 221 arbeitet als Strömungsorientierungssteuerfläche, um die Strömung F des Gemischs zu dem Zündspalt G zu führen. Die Verwendung der einfachen Struktur des Spitzenvorsprungs 22 schließt den Bedarf für eine komplizierte Struktur der Masseelektrode 5 aus und stellt einen erwünschten Grad der Zündfähigkeit des - Gemischs sicher.
Die radiale Breite W1 des Spitzenvorsprungs 22 ist, wie aus 1 ersichtlich ist, größer als dessen Umfangsbreite W2, und verbessert dabei die Leistungsfähigkeit im Richten der Strömung F des Gemischs, die den Umfang der Zündkerze 1 passiert, zu dem Zündspalt G, und minimiert nachteilige Wirkungen, die aus dem Hindernis des aufrechten Abschnitts 51 der Masseelektrode 5 zu der Strömung F des Gemischs zu der Spitze der Zündkerze 1 entstehen. Mit anderen Worten ausgedrückt, in dem Fall, in dem der aufrechte Abschnitt 51 der Masseelektrode 5 weiter stromaufwärts als der Zündspalt G angeordnet ist, ist das Volumen des zu dem Zündspalt G gerichteten Gemischs umso größer, desto größer die radiale Breite W1 des Spitzenvorsprungs 22 ist, während der Grad des Hindernisses zu der Strömung F des Gemischs zu dem Zündspalt G umso größer ist, desto größer die Umfangsbreite W2 des Spitzenvorsprungs 22 ist. Der Spitzenvorsprung 22 ist deswegen konstruiert, die radiale Breite W1 aufzuweisen, die größer als die Umfangsbreite W2 ist, um die Wirkung des Richtens der Strömung F des Gemischs zu dem Zündspalt G zu maximieren.
Die Umfangsbreite W2 des Spitzenvorsprungs 22 ist, wie aus 1 ersichtlich ist, kleiner als die Umfangsbreite W3 der Masseelektrode 5, wodurch das Hindernis zu der Strömung F des Gemischs zu der Zündkerze G minimiert wird, d.h. deren Abriss um den Zündspalt G.
In der axialen Richtung der Zündkerze 1 in 2 betrachtet ist der Winkel α, den die gerade Linie L1, die sich durch die Mitte der Mittelelektrode 4 und die Mitte eines aufrechten Abschnitts 51 der Masseelektrode 5 in der Radiusrichtung der Zündkerze 1 erstreckt, mit der geraden Linie L2 bildet, die sich durch die Mitte der Mittelelektrode 4 und die Seitenoberfläche 221 des Spitzenvorsprungs 22 erstreckt, kleiner als oder gleich 120°, und stellt dabei die Funktion des Spitzenvorsprungs 22 sicher, die Strömung F des Gemischs zu der Zündkerze G zu führen, um die Stabilität im Zünden des Gemischs innerhalb der Brennkammer der Maschine zu verbessern. Es ist zweckmäßig, dass die Seitenfläche 221 mit der Mitte des obersten Endes 41 und der Mittelelektrode 4 in der - radialen Richtung der Zündkerze 1 ausgerichtet ist.
Die Länge H des Spitzenvorsprungs 22, der sich in die Längs- oder axiale Richtung der Zündkerze 1 erstreckt, ist kleiner als die des aufrechten Abschnitts 51 der Masseelektrode 5, wie aus 1 ersichtlich ist, wodurch ein Anstieg der gesamten Länge der Zündkerze 1 und somit ein physisches Zusammenstoßen mit den Kolben innerhalb der Brennkammer vermieden wird.
Der Spitzenvorsprung 22 erstreckt sich parallel zu der Längsmittellinie (d. h. der Achse) der Zündkerze 1 geradlinig, mit anderen Worten ausgedrückt, er weist keine Krümmungen auf, und minimiert somit den Abriss der Strömung F des Gemischs um den Spitzenvorsprung 22.
Der einzelne Spitzenvorsprung 22 ist an dem obersten Ende 21 der Metallschale 2 angeordnet. Die Verwendung des einzelnen Spitzenvorsprungs 22 wird verursachen, dass die Richtung der Strömung F des Gemischs, das durch den Spitzenvorsprung 22 zu dem Zündspalt G geführt wird, und die einer anderen Strömung F des Gemischs, das die Masseelektrode 5 passiert, mit Bezug auf die Ebene asymmetrisch sind, die sich durch die Längsmittellinie des aufrechten Abschnitts 511 um die Längsmittellinie der Mittelelektrode 4 erstreckt. Dies minimiert die Möglichkeit, dass ein Gemisch um die Zündkerze 1 herum verbleibt.
5 stellt die Zündkerze 1 gemäß der zweiten Ausführungsform dar. Die gleichen Bezugszeichen, die in der ersten Ausführungsform eingesetzt sind, werden die gleichen Teile betreffen, und deren Erläuterung im Detail wird hier ausgelassen.
Die Zündkerze 1 hat zwei Spitzenvorsprünge 22, die an das oberste Ende 21 der Metallschale 2 gefügt sind. Die Spitzenvorsprünge 22 sind an gegenüberliegenden Enden der Masseelektrode 5 angeordnet. Mit anderen Worten ausgedrückt, liegt der aufrechte Abschnitt 51 der Masseelektrode 5 zwischen den Spitzenvorsprüngen 22.
Die Spitzenvorsprünge 22 sind angeordnet, mit Bezug auf die Ebene asymmetrisch zu liegen, die sich durch die Längsmittellinie (d. h. die Länge) des aufrechten Abschnitts 511 und die Längsmittellinie (d. h. die Länge) der Mittelelektrode 4 erstreckt. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist der Winkel α, der wie voranstehend definiert ist, den die gerade Linie L1, die sich durch die Mitte der Mittelelektrode 4 und die Mitte des aufrechten Abschnitts 51 der Masseelektrode 5 in der radialen Richtung der Zündkerze 1 erstreckt, mit der geraden Linie L2 bildet, die sich durch die Mitte der Mittelelektrode 4 und die Seitenfläche 221 von einem der Spitzenvorsprünge 22 erstreckt, unterschiedlich zu dem, den die gerade Linie L1 mit der geraden Linie L2 bildet, die sich durch die Mitte der Mittelelektrode 4 und die Seitenfläche 221 des anderen Spitzenvorsprungs 22 erstreckt.
Andere Anordnungen sind identisch zu denen der ersten Ausführungsform, und deren Erläuterung im Detail wird hier ausgelassen.
Die Spitzenvorsprünge 22 arbeiten als Strömungsführungen, um Strömungen F des Luft-Kraftstoffgemischs, die in Umfangsrichtung gegenüberliegende Seiten des aufrechten Abschnitts 51 der Masseelektrode 5 passiert haben, zu dem Zündspalt G zu führen.
Die Spitzenvorsprünge 22 sind, wie voranstehend beschrieben wurde, mit Bezug auf die sich durch die Längsmittellinie des aufrechten Abschnitts 511 und die Längsmittellinie der Masseelektrode 4 erstreckende Ebene asymmetrisch. Dies verursacht, wie aus 5 ersichtlich ist, dass die Richtungen der Strömungen F des Gemischs, die durch die entsprechenden Spitzenvorsprünge 22 zu dem Zündspalt G geführt werden, mit Bezug auf die sich durch die Längsmittellinie des aufrechten Abschnitts 511 und die Längsmittellinie der Mittelelektrode 4 erstreckende Ebene in dem Fall asymmetrisch sind, in dem der aufrechte Abschnitt 51 der Masseelektrode 5 weiter stromaufwärts als der Zündspalt G in den Strömungen F des Gemischs angeordnet ist. Dies minimiert die Möglichkeit, dass das Gemisch um die Zündkerze 1 herum verbleibt. Die Struktur der Zündkerze 1 der zweiten Ausführungsform bietet ebenfalls die gleichen - Wirkungen wie in der ersten Ausführungsform.
6 bis 9 stellen ein Vergleichsbeispiel einer typischen Zündkerze 9 dar, die mit der Masseelektrode 95 ausgestattet ist, die aus dem aufrechten Abschnitt 951 und dem horizontalen Abschnitt 952 ausgebildet ist.
Wie aus 6 ersichtlich ist, weist die Masseelektrode 95 den aufrechten Abschnitt 951 auf, der sich von dem obersten Ende 921 der Metallschale 92 erstreckt, und den horizontalen Abschnitt 952, der sich von dem Ende des aufrechten Abschnitts 951 horizontal erstreckt, um die zu der Mittelelektrode gerichtete Oberfläche 953 aufzuweisen, die zu der Spitze 941 der Mittelelektrode 94 gerichtet ist.
Die Zündkerze 9 weist nicht den (die) Spitzenvorsprung (Vorsprünge) 22 auf, die in den ersten und zweiten Ausführungsformen diskutiert wurden. Andere Anordnungen sind identisch zu denen der ersten Ausführungsform.
7(a), 7(b) und 7(c) zeigen Fälle, in denen die Zündkerze 9 in den Kopf einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) in verschiedenen Winkelpositionen eingeschraubt ist. Die Länge L eines elektrischen Funkens S, die aus der Zeichnung ersichtlich ist, hängt von der Winkelposition der Zündkerze 9 relativ zu dem Kopf der Maschine ab, mit anderen Worten, von der Richtung der Strömung F des Gemischs relativ zu dem aufrechten Abschnitt 951 der Masseelektrode 95.
Insbesondere wenn der aufrechte Abschnitt 951 der Masseelektrode 95 in der Strömung F des Gemischs innerhalb der Brennkammer der Maschine weiter stromaufwärts als der Zündspalt G angeordnet ist, wie aus 7(a) ersichtlich ist, wird die Länge L des Funkens minimiert.
Wenn der aufrechte Abschnitt 951 der Masseelektrode 95 mit dem Zündspalt G in einer Richtung rechtwinklig zu der Richtung der Strömung F des Gemischs innerhalb der Brennkammer der Maschine ausgerichtet ist, wie aus 7(b) ersichtlich ist, wird die Länge L des Funkens maximal sein.
Wenn der aufrechte Abschnitt 951 der Masseelektrode 95 mit dem Zündspalt G in der Richtung der Strömung F des Gemischs innerhalb der Brennkammer der Maschine ausgerichtet ist, wie aus 7(c) ersichtlich ist, wird die Länge L des Funkens zwischen denen der 7(a) und 7(b) liegen.
Es ist anzumerken, dass die Länge L des Funkens S, auf den hierin Bezug genommen wird, durch die Umfangskante der Spitze 941 der Mittelelektrode 94 und das oberste des Funkens S (d. h. ein Abschnitt des Funkens S, der am weitesten von dem Zündspalt G in der radialen Richtung der Zündkerze 9 angeordnet ist) definiert ist.
Die Länge L des Funkens S, wie aus 7(a) bis 7(c) gezeigt ist, wurde durch Versuche abgeleitet, wenn die Strömung F des Gemischs erzeugt wurde, deren Geschwindigkeit 15 m/s betrug. 8 ist ein Diagramm, das die Längen L des Funkens S in den Beispielen der 7(a), 7(b), und 7(c) darstellt. Das Diagramm zeigt, dass die Länge L des Funkens S direkt von der Winkelposition der Zündkerze 9 relativ zu dem Maschinenkopf (d. h. der Richtung der Strömung F des Gemischs) abhängt.
9 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen der Länge L des Funkens S und der Zündfähigkeit des Gemischs darstellt. Das Diagramm zeigt, dass desto größer die Länge L ist, die Zündfähigkeit des Gemischs umso mehr verbessert wird. Die Zündfähigkeit, auf die hierin Bezug genommen wird, wurde durch Versuche durch einen Grenzwert eines Luft-Kraftstoffs (A/F)-Verhältnisses evaluiert, mit dem das Luft-Kraftstoffgemisch gezündet werden kann. Desto größer der Grenzwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses ist, mit anderen Worten ausgedrückt, desto magerer das Gemisch ist, desto höher ist die Zündfähigkeit des Gemischs.
Die Diagramme der 8 und 9 zeigen, dass die Zündfähigkeit des Gemischs (d. h. die Zündleistungsfähigkeit der Zündkerze 9) stark von der Winkelposition der Zündkerze 9 relativ zu dem Maschinenkopf (d. h. der Richtung der Strömung F des Gemischs innerhalb der Brennkammer) abhängt.
BEISPIELVERSUCH 1
Wir führten Versuche an der Zündkerze 1 und der Zündkerze 9 durch, wie aus den 10 und 11(a) und 11(b) ersichtlich ist, um herauszufinden, wie der Grenzwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Gemischs sich in Bezug auf die Winkelpositionen der aufrechten Abschnitte 51 und 951 der Masseelektroden 5 und 95 ändert.
Wir maßen den Grenzwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses für unterschiedliche Werte eines Winkels β, den die Stromaufwärtsrichtung der Strömung F des Gemischs mit einer Linie ausbildet, die sich durch den aufrechten Abschnitt 51 der Masseelektrode 5 und den Zündspalt G erstreckt. Der Wert des Winkels β wurde zwischen 0° bis 330° in Einheiten von 30° geändert. Der Winkel β von 0° stellt dar, dass der aufrechte Abschnitt 51 der Masseelektrode 5 weiter stromaufwärts als der Zündspalt G in der Strömungsrichtung F des Gemischs angeordnet ist. Der Winkel β von 180° stellt dar, dass der aufrechte Abschnitt 51 der Masseelektrode 5 weiter stromabwärts als der Zündspalt G in der Richtung der Strömung F des Gemischs liegt. Wir führten die gleichen Versuche an der Zündkerze 9 durch.
In den Versuchen an den Zündkerzen 1 und 9, um den Grenzwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Gemischs zu messen, wurde die Richtung der Strömung F des Gemischs geändert, wie aus 10 ersichtlich ist. Die Geschwindigkeit der Strömung F betrug 14 m/s.
10 stellt Grenzwerte des Luft-Kraftstoffverhältnisses für verschiedene Richtungen der Strömung F des Gemischs dar. Eine gestrichelte Linie C1 bezeichnet die Ergebnisse der Versuche mit der Zündkerze 9. Eine durchgehende Linie C2 bezeichnet Ergebnisse der Versuche mit der Zündkerze 1. Der Grenzwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses ist durch die Punkte bezeichnet und als ansteigend dargestellt, wenn jeder Punkt weiter weg von der Mitte der konzentrischen Kreise liegt, die durch gestrichelte Linien ausgedrückt sind. Mit - anderen Worten stellt die Mitte der konzentrischen Kreise dar, dass der Grenzwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses 24 beträgt. Der äußerste der konzentrischen Kreise stellt dar, dass der Grenzwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses 26 beträgt. Die anderen Kreise stellen dar, dass die Grenzwerte des Luft-Kraftstoffverhältnisses von innen nach außen 24,4, 24,8, 25,2 beziehungsweise 25,6 betragen.
In 10 ist der gestrichelte Kreis C1, der eine Änderung des Grenzwerts des Luft-Kraftstoffverhältnisses in der Zündkerze 9 darstellt, von einer unregelmäßigen Form. Dies bedeutet, dass die Zündfähigkeit des bereitgestellten Gemischs durch die Zündkerze 9 stark von der Richtung der Strömung F des Gemischs abhängt, mit anderen Worten, die Winkelorientierung oder -position der Zündkerze 9, die in dem Kopf der Maschine montiert ist. Insbesondere wird herausgefunden, dass wenn der Winkel β 0° beträgt, der Grenzwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses minimal ist, d. h., dass wenn der aufrechte Abschnitt 951 der Masseelektrode 95 am stärksten stromaufwärts in der Richtung F des Gemischs liegt, die Zündfähigkeit des Gemischs am meisten verschlechtert ist. Dies ist deswegen der Fall, da die Strömung F des Gemischs, wie aus 11(a) und 11(b) dargestellt ist, durch den gesamten aufrechten Abschnitt 951 der Masseelektrode 51 der Zündkerze 9 blockiert ist, sodass das Meiste der Strömung F um den Zündspalt G herum abreißt. Wenn noch genauer der Zündspalt G innerhalb der Zone Z liegt, in der das Gemisch nahezu abreißt und verbleibt, dehnt sich der Funken S kaum aus, bis die Länge L des Funkens S einen erforderlichen Wert erreicht, woraus sich eine Verringerung der Zündfähigkeit des Gemischs ergibt.
Im Gegensatz zu der Zündkerze 9 weist der durchgehende Kreis C2, der eine Änderung des Grenzwerts des Luft-Kraftstoffverhältnisses in der Zündkerze 1 darstellt, eine regulärere Form als der Kreis C1 auf. Dies bedeutet, dass die Zündfähigkeit des bereitgestellten Gemischs durch die Zündkerze 1 im Wesentlichen unabhängig von der Winkelposition der Zündkerze 1 beibehalten bleibt, die in dem Kopf der Maschine montiert ist.
- BEISPIELVERSUCH 2
Wir führten ebenfalls Versuche an der Zündkerze 1 durch, um herauszufinden, wie der Grenzwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Gemischs, das in der gleichen Weise wie in dem Beispielversuch 1 gemessen wurde, sich mit einer Änderung des Winkels α (siehe 2) ändert, wenn der Winkel β 0 beträgt, d.h., wenn der aufrechte Abschnitt 51 der Masseelektrode 5 in der Strömung F des Gemischs am meisten stromaufwärts angeordnet ist.
Wir maßen den Grenzwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses für unterschiedliche Werte des Winkels α, den die gerade Linie L1, die sich in der axialen Richtung der Zündkerze 1 betrachtet durch die Mitte der Mittelelektrode 4 und die Mitte des aufrechten Abschnitts 51 der Masseelektrode 5 in der Radiusrichtung der Zündkerze 1 erstreckt, mit der geraden Linie L2 bildet, die sich durch die Mitte der Mittelelektrode 4 und die Seitenfläche 221 des Spitzenvorsprungs 22 erstreckt, wie voranstehend beschrieben wurde. Der Wert des Winkels α wurde zwischen 20° und 180° geändert. Wir platzierten die Zündkerze 1 mit dem aufrechten Abschnitt 51 der Masseelektrode 5 in der Strömung F des Gemischs innerhalb der Brennkammer der Brennkraftmaschine stärker stromaufwärts angeordnet als den Zündspalt G und maßen den Grenzwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Gemischs, mit dem das Gemisch in der Lage ist, durch die Zündkerze 1 gezündet zu werden. In den Versuchen wurden die Werte des Winkels α auf 20°, 45°, 68°, 90°, 113°, 135° und 180° eingestellt.
Wir führten die Versuche in beiden Fällen durch, in denen der Spitzenvorsprung 22 an gegenüberliegenden Seiten des aufrechten Abschnitts 51 der Masseelektrode 5 in der Umfangsrichtung der Metallschale 2 (d. h. der Zündkerze 1) angeordnet ist. „- 180° bis - 45°“ in dem Diagramm der 12 steht für den Fall, in dem der Spitzenvorsprung 22 an der gegenüberliegenden Seite der Linie L1 zu der Stelle angeordnet ist, an der der Spitzenvorsprung 22 in 2 liegt. Ein Absolutwert von - 180° bis - 45° ist identisch mit dem Winkel α, wie er in 2 bezeichnet ist.
Das Diagramm der 12 stellt Ergebnisse der voranstehend beschriebenen - Versuche dar. Die vertikale Achse bezeichnet den Grenzwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Gemischs. Eine obere Seite der vertikalen Achse bezeichnet einen größeren Grenzwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses. Insbesondere bezeichnet in dem Diagramm der 12 der Ursprung, wenn der Grenzwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses 24 beträgt. Die oberste horizontale Linie in dem Diagramm bezeichnet 25,2. Andere horizontale Linien bezeichnen von der unteren Seite weg 24,2, 24,4, 24,6, 24,8 bzw. 25,0.
Die Linie D1 stellt den Grenzwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Gemischs dar, wenn der Spitzenvorsprung 22, wie aus 2 ersichtlich ist, an der in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn liegenden Seite des aufrechten Abschnitts 51 der Masseelektrode 5 angeordnet ist, während die Linie D2 den Grenzwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Gemischs darstellt, wenn der Spitzenvorsprung 22 an der in der Richtung des Uhrzeigersinns liegenden Seite des aufrechten Abschnitt 51 der Masseelektrode 5 angeordnet ist.
Das Diagramm der 12 zeigt, dass der Grenzwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses hoch ist, wenn der Absolutwert des Winkels α 90° oder weniger beträgt, dass er sich verringert, wenn der Absolutwert des Winkels α 90° überschreitet, und dass er niedrig gehalten ist, wenn der Absolutwert des Winkels α 120° überschreitet und größer als 135° ist, und dass der Grenzwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses 24,4 oder mehr betragen wird, wenn der Winkel o größer als oder gleich 120° ist. Es wurde somit herausgefunden, dass ein erwünschter Grad der Zündfähigkeit des Gemischs innerhalb der Brennkammer sichergestellt ist, wenn der Winkel α kleiner als oder gleich 120°, bevorzugt 90° ist.
BEISPIELVERSUCH 3
Wir führten ebenfalls Versuche mit der Zündkerze 1 aus, um den Grad der Leistungsfähigkeit im Führen oder Richten der Strömung F des Luft-Kraftstoffgemischs zu dem Zündspalt G für verschiedene Werte der radialen Breite W1 und der Umfangsbreite W2 des Spitzenvorsprungs 22 zu evaluieren.
Wir bereiteten eine Vielzahl von Proben der Zündkerze 1 mit verschiedenen Werten der Breiten W1 und W2 vor, und platzierten jede Probe wie in 2 mit dem aufrechten Abschnitt 51 der Masseelektrode 5 weiter stromaufwärts als der Zündspalt G in der Richtung der Strömung F des Gemischs angeordnet liegend. Wir maßen die Geschwindigkeit der Strömung F in dem Zündspalt G. Die Geschwindigkeit der Strömung F, bevor sie durch den Spitzenvorsprung 22 geführt wurde, betrug 18,5 m/s.

Jedes Beispiel weist mit Ausnahme der Breiten W1 und W1 des Spitzenvorsprungs 22 die gleiche Struktur wie die Zündkerze 1 in der ersten Ausführungsform auf. Insbesondere bereiteten wir die Proben Nr. 1, 2, 3 und 4 mit den Breiten W1 und W2 vor, wie sie in der folgenden Tabelle 1 aufgelistet sind. Wir bereiteten ebenfalls die Probe Nr. 5 ohne Spitzenvorsprung 22 vor. TABELLE 1

Probe	W1 (mm)	W2 (mm)	Geschwindigkeit des Gemischs in dem Zündspalt (m/s)	Strömungsrichtungsprozentsatz (%)
Nr. 1	2.6	1.3	16.2	88
Nr. 2	1.8	1.3	14.8	80
Nr. 3	1.3	1.3	4.5	24
Nr. 4	1.3	1.8	7.3	39
Nr. 5	0	0	1.8	10

in der der Strömungsrichtungsprozentsatz ein Verhältnis der Geschwindigkeit der Strömung F des Gemischs an dem Zündspalt G zu der bevor sie durch den Spitzenvorsprung 22 gerichtet ist (d. h. 18,5 m/s), in Prozent und somit ein Parameter ist, der einen Grad anzeigt, zu dem die Strömung F verzögert wird, bevor sie den Zündspalt G erreicht.

Die Tabelle 1 zeigt, dass die Proben Nr. 1 und 4 einen höheren Strömungsrichtungsprozentsatz als die Probe 5 aufweisen, aber die Proben Nr. 3 und 4, in denen der Spitzenvorsprung 22 geformt ist, ein Verhältnis von W1 > W2 nicht zu erfüllen, weisen einen niedrigeren Strömungsrichtungsprozentsatz als die Proben Nr. 1 und 2 auf, die dieses Verhältnis erfüllen, und dass der Strömungsrichtungsprozentsatz der Proben Nr. 1 und 2 wünschenswert 80% oder mehr ist. Es wurde somit herausgefunden, dass der (die) Spitzenvorsprung (Spitzenvorsprünge) 22 in jeder der ersten und zweiten Ausführungsformen bevorzugt so konstruiert sind, dass die radiale Breite W1 größer als die Umfangsbreite W2 in Bezug auf die Zündfähigkeit des Gemischs innerhalb der Brennkammer der Maschine ist.
Die 13 und 14 stellen die Zündkerze 1 der dritten Ausführungsform dar. Die gleichen Bezugszeichen, wie sie in der voranstehend beschriebenen Ausführungsform eingesetzt wurden, werden sich auf die gleichen Teile beziehen, und deren Erläuterung im Detail wird hier ausgelassen.
Die Zündkerze 1 ist mit dem Spitzenvorsprung 22 ausgestattet, der so geformt ist, dass er einen im Wesentlichen halbkreis- oder halbmondförmigen Querschnitt aufweist, der sich rechtwinklig zu dessen Länge erstreckt (d. h. zu der Länge der Zündkerze 1).
Insbesondere weist der Spitzenvorsprung 22 die flachseitige Fläche 221 auf, die zu dem aufrechten Abschnitt 51 der Masseelektrode 5 gerichtet ist, und eine runde Fläche, die an der gegenüberliegenden Seite der Seitenfläche 221 ausgebildet ist. Wie aus 14 ersichtlich ist, ist die Seitenfläche 221 mit der Mitte der Spitze 41 der Mittelelektrode 4 ausgerichtet, sie erstreckt sich mit anderen Worten in der radialen Richtung der Zündkerze 1 und arbeitet ähnlich wie in den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen als der Strömungsrichter, um die Strömung F des Gemischs zu dem Zündspalt G zu richten, und somit einen gewünschten Grad der Zündfähigkeit des Gemischs innerhalb der Brennkammer der Maschine sicherzustellen. Wie aus 14 ersichtlich ist, ist die radiale Breite W1 des Spitzenvorsprungs 22 größer als die Umfangsbreite W2.
Andere Anordnungen sind identisch zu denen in der ersten Ausführungsform.
Die 15 und 16 stellen die Zündkerze 1 der vierten Ausführungsform dar. Die gleichen Bezugszeichen, wie sie in der voranstehend beschriebenen Ausführungsform eingesetzt wurden, werden sich auf die gleichen Teile beziehen, und Erläuterungen davon im Detail werden hier ausgelassen.
Die Zündkerze 1 ist mit dem Spitzenvorsprung 22 ausgestattet, der so geformt ist, dass er einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweist, der sich rechtwinklig zu dessen Länge erstreckt (d. h., zu der Länge der Zündkerze 1).
Der Spitzenvorsprung 22 weist die flachseitige Fläche 221 auf, deren Querschnitt durch eine der drei Seiten des Dreiecks definiert ist. Die Seitenfläche 221 ist zu dem aufrechten Abschnitt 51 der Masseelektrode 5 gerichtet. Wie aus 16 ersichtlich ist, ist die Seitenfläche 221 mit der Mitte der Spitze 41 der Mittelelektrode 4 ausgerichtet, sie erstreckt sich mit anderen Worten in der radialen Richtung der Zündkerze 1 und arbeitet ähnlich wie in den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen als der Strömungsrichter, um die Strömung F des Gemischs zu den Zündspalt G zu richten, und somit einen gewünschten Grad der Zündfähigkeit des Gemischs innerhalb der Brennkammer der Maschine sicherzustellen. Der Querschnitt des Spitzenvorsprungs 22 in dieser Ausführungsform ist gleichschenklig dreieckig geformt und weist als Seitenfläche 221 seine Basis auf. Die radiale Breite W1 des Spitzenvorsprungs 22 ist, wie aus 16 ersichtlich ist, größer als die Umfangsbreite W2.
Andere Anordnungen sind identisch mit denen in der ersten Ausführungsform.
Die 17 und 18 stellen die Zündkerze 1 der fünften Ausführungsform dar. Die gleichen Bezugszeichen, wie sie in der voranstehenden Ausführungsform eingesetzt sind, werden sich auf die gleichen Teile beziehen, und deren Erläuterung im Detail wird hier ausgelassen.
Die Zündkerze 1 ist mit dem Spitzenvorsprung 22 ausgestattet, der so geformt ist, dass er einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt quer zu dessen Länge aufweist (d. h., zu der Länge der Zündkerze 1).
Der Spitzenvorsprung 22 weist die flachseitige Fläche 221 auf, deren Querschnitt durch eine der vier Seiten des Trapezes definiert ist. Insbesondere ist der Querschnitt der Seitenfläche 221 durch eine längere der parallelen Basen des Trapezes definiert. Die Seitenfläche 221 ist zu dem aufrechten Abschnitt 51 der Masseelektrode 5 gerichtet. Wie aus 18 ersichtlich ist, ist die Seitenfläche 221 mit der Mitte der Spitze 41 der Mittelelektrode 4 ausgerichtet, sie erstreckt sich mit anderen Worten in der radialen Richtung der Zündkerze 1 und arbeitet ähnlich wie in den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen als der Strömungsrichter, um die Strömung F des Gemischs zu dem Zündspalt G zu richten, und somit einen gewünschten Grad der Zündfähigkeit des Gemischs innerhalb der Brennkammer der Maschine sicherzustellen. Wie aus 18 ersichtlich ist, ist die radiale Breite W1 des Spitzenvorsprungs 22 größer als die Umfangsbreite W2.
Andere Anordnungen sind identisch mit denen der ersten Ausführungsform.
19 und 20 stellen die Zündkerze 1 der sechsten Ausführungsform dar. Die gleichen Bezugszeichen, wie sie in der voranstehenden Ausführungsform eingesetzt wurden, werden sich auf die gleichen Teile beziehen, und deren Erläuterung im Detail wird hier ausgelassen.
Die Zündkerze 1 ist mit dem Spitzenvorsprung 22 ausgestattet, der so geformt ist, dass er einen im Wesentlichen sechseckigen Querschnitt quer zu dessen Länge aufweist (d. h., zu der Länge der Zündkerze 1).
Der Spitzenvorsprung 22 weist die flache Seitenfläche 221 auf, deren Querschnitt durch eine der sechs Seiten des Sechsecks definiert ist. Die Seitenfläche 221 ist zu dem aufrechten Abschnitt 51 der Masseelektrode 5 gerichtet und ist durch eine der zwei Seiten des Sechsecks definiert, die sich parallel zu der radialen Richtung der Metallschale 2 erstrecken (d. h., zu der Linie L2). Die eine der zwei Seiten liegt näher an der Spitze 41 der Mittelelektrode 4. Wie aus 20 ersichtlich ist, ist die Seitenfläche 221 mit anderen Worten mit der Mitte der Spitze 41 der Mittelelektrode 4 ausgerichtet und arbeitet ähnlich wie in den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen als Strömungsrichter, um die Strömung F des Gemischs zu dem Zündspalt G zu richten, und somit einen gewünschten Grad der Zündfähigkeit des Gemischs innerhalb der Brennkammer der Maschine sicherzustellen. Die radiale Breite W1 des Spitzenvorsprungs 22 ist, wie aus 20 ersichtlich ist, größer als die Umfangsbreite W2.
Andere Anordnungen sind identisch zu denen der ersten Ausführungsform.
Der (die) Spitzenvorsprung (Spitzenvorsprünge) 22 in jeder der ersten bis sechsten Ausführungsformen kann alternativ ausgebildet sein, eine andere Form im Querschnitt aufzuweisen, solange die radiale Breite W1 größer als die Umfangsbreite W2 ist.
Während die vorliegende Erfindung in Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen offenbart wurde, um ein besseres Verständnis davon zu erleichtern, sollte erkannt werden, dass die Erfindung in verschiedenen Arten ausgeführt werden kann, ohne von den Grundlagen der Erfindung abzuweichen. Deswegen sollte die Erfindung verstanden werden, alle möglichen Ausführungsformen und Modifikationen zu den gezeigten Ausführungsformen zu enthalten, die ausgeführt werden können, ohne von den Grundlagen der Erfindung abzuweichen, wie sie in den anhängenden Ansprüchen fortgesetzt sind.

Claims

Zündkerze (1) für eine Brennkraftmaschine mit: einem hohlen zylindrischen Gehäuse (2), das ein offenes Ende (21) aufweist; einem zylindrischen Porzellanisolator (3), der in dem zylindrischen Gehäuse (2) gehalten ist; einer Mittelelektrode (4), die eine gegebene Länge aufweist, die in dem Porzellanisolator (3) mit einer Spitze (41) davon nach außen an einem Ende des Porzellanisolators (3) freigelegt gehalten ist; einer Masseelektrode (5), die an das zylindrische Gehäuse (2) gefügt ist, um zwischen sich selbst und der Spitze (41) der Mittelelektrode (4) einen Zündspalt (G) auszubilden; und einem Spitzenvorsprung (22), der sich von dem offenen Ende (21) des zylindrischen Gehäuses (2) erstreckt, wobei der Spitzenvorsprung (22) geformt ist, eine radiale Breite (W1) aufzuweisen, die eine Breite ist, die sich in einer radialen Richtung des zylindrischen Gehäuses (2) erstreckt, und eine Spitzenvorsprung-Umfangsbreite (W2), die eine Breite ist, die sich in einer Umfangsrichtung des zylindrischen Gehäuses (2) erstreckt, wobei die radiale Breite (W1) größer als die Spitzenvorsprung-Umfangsbreite (W2) ist, wobei die Masseelektrode (5) einen aufrechten Abschnitt (51) aufweist, der sich von dem zylindrischen Gehäuse (2) in eine Richtung der Länge des zylindrischen Gehäuses (2) erstreckt, und wobei ein Winkel (α), den eine gerade Linie (L₁), die sich durch eine Mitte der Mittelelektrode (4) und eine Mitte des aufrechten Abschnitts (51) der Masseelektrode (5) in der radialen Richtung des zylindrischen Gehäuses (2) erstreckt, mit einer geraden Linie (L₂) bildet, die sich durch die Mitte der Mittelelektrode (4) und eine Seitenfläche (221) des Spitzenvorsprungs (22) näher an der Masseelektrode (5) auf einer sich rechtwinklig zu einer axialen Richtung des zylindrischen Gehäuses (2) erstreckenden Ebene erstreckt, kleiner als oder gleich 120° ist.
Zündkerze (1) nach Anspruch 1, wobei die Masseelektrode (5) eine Masseelektrode-Umfangsbreite (W3) aufweist, die eine sich in der Umfangsrichtung des zylindrischen Gehäuses (2) erstreckende Breite ist, und wobei die Spitzenvorsprungs-Umfangsbreite (W2) kleiner als die Masseelektrode-Umfangsbreite (W3) ist.
Zündkerze (1) nach Anspruch 1, wobei die Masseelektrode (5) eine Länge aufweist, die sich in einer axialen Richtung der Zündkerze (1) erstreckt, und wobei der Spitzenvorsprung (22) eine Länge (H) aufweist, die sich von dem offenen Ende (21) des zylindrischen Gehäuses (2) in der axialen Richtung der Zündkerze (1) erstreckt, wobei die Länge (H) des Spitzenvorsprungs (22) kleiner als die der Masseelektrode (5) ist.
Zündkerze (1) nach Anspruch 1, wobei der Spitzenvorsprung (22) sich im Wesentlichen parallel zu einer axialen Richtung der Zündkerze (1) erstreckt.
Zündkerze (1) nach Anspruch 1, außerdem mit einem zweiten Spitzenvorsprung (22), der sich von dem offenen Ende (21) des zylindrischen Gehäuses (2) erstreckt, und wobei der Spitzenvorsprung (22) und der zweite Spitzenvorsprung (22) angeordnet sind, mit Bezug auf eine Ebene asymmetrisch zu liegen, die sich durch eine Längsmittellinie der Masseelektrode (5) und eine Längsmittellinie der Mittelelektrode (4) erstreckt.
Zündkerze (1) nach Anspruch 5, wobei der zweite Spitzenvorsprung (22) geformt ist, eine zweite radiale Breite aufzuweisen, die eine sich in der radialen Richtung des zylindrischen Gehäuses (2) erstreckende Breite ist, und eine zweite Umfangsbreite, die eine sich in der Umfangsrichtung des zylindrischen Gehäuses (2) erstreckende Breite ist, wobei die zweite radiale Breite größer als die zweite Umfangsbreite ist.
Zündkerze (1) nach Anspruch 5, wobei die Masseelektrode (5) einen aufrechten Abschnitt (51) aufweist, der an einem Ende davon an das offene Ende (21) des zylindrischen Gehäuses (2) gefügt ist, und der aufrechte Abschnitt (51) sich im Wesentlichen in eine Richtung erstreckt, in der die Spitzenvorsprünge (22, 22) sich von dem offenen Ende (21) des zylindrischen Gehäuses (2) erstrecken, und wobei die Spitzenvorsprünge (22, 22) geformt sind, als Strömungsrichter zu arbeiten, um eine Strömung (F) eines durch die Zündkerze (1) zu zündenden Gases zu richten.