DE102012213939A1

DE102012213939A1 - Zündkerze

Info

Publication number: DE102012213939A1
Application number: DE102012213939A
Authority: DE
Inventors: Kouji Yamanaka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-08-08
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2013-02-14
Anticipated expiration: 2032-08-08
Also published as: DE102012213939B4; US20130038197A1; US8841825B2; JP5953894B2; JP2013055033A

Abstract

Es wird eine Zündkerze (1) für einen Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellt, die mit einem einwärtigen Kopfendenvorsprung (21) ausgestattet ist. Der einwärtige Kopfendenvorsprung (21) verläuft von einem Kopfende eines zylinderförmigen Gehäuses (2) aus, in dem ein Porzellanisolator (3) angeordnet ist, nach innen. Im Porzellanisolator (3) ist eine Mittelelektrode (4) angeordnet. Der einwärtige Kopfendenvorsprung (21) befindet sich in Axialrichtung der Zündkerze (1) zumindest teilweise näher an dem Kopf der Zündkerze (1) als ein Kopfende des Porzellanisolators (3). Dies steigert die Stärke eines die Mittelelektrode (4) umgebenden elektrischen Felds, was die Leichtigkeit erhöht, mit der Elektronen von der Mittelelektrode (4) abgegeben werden, und somit erlaubt, eine anfänglich erforderliche Spannung an der Zündkerze (1) zu verringern, was zu einer Erhöhung der Betriebslebensdauer der Zündkerze (1) führt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet
Diese Offenbarung bezieht sich allgemein auf einen verbesserten Aufbau einer Zündkerze, die in Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge verwendet werden kann und so gestaltet ist, dass sich ihre Betriebslebensdauer erhöht.
2. Stand der Technik
Die JP 11-219771 A offenbart eine Zündkerze, die mit einer Mittelelektrode und einer Masseelektrode ausgestattet ist, die dazwischen einen Funkenspalt definieren, um eine Abfolge von Funken zu erzeugen, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zu zünden, das in eine Brennkammer einer Verbrennungsmotor eingelassen wird.
Die Betriebslebensdauer einer solchen Art von Zündkerze hängt gewöhnlich von einem Anstieg der erforderlichen Spannung ab, der durch eine Zunahme der Größe des Funkenspalts entsteht. Und zwar nimmt die Größe des Funkenspalts während des Betriebs der Zündkerze allmählich durch Funkenentladungsvorgänge zu, was zu einer Erhöhung der Spannung führt, die zum Erzeugen des Funkens zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode entwickelt werden muss. Wenn eine solche erforderliche Spannung eine Obergrenze überschreitet, erreicht die Zündkerze das Ende ihrer Lebensdauer.
Es sind verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden, um den Aufbau der Mittelelektrode oder der Masseelektrode so zu gestalten, dass ein anfänglicher Funkenspalt verringert wird, um die erforderliche Spannung zu minimieren.
Die Verringerung des anfänglichen Funkenspalts führt jedoch zu der Erhöhung der Wahrscheinlichkeit, dass eine anfängliche Flamme des Luft-Kraftstoff-Gemisches ausgelöscht wird, was zu einem Fehler beim Zünden des Gemisches führt.
Um die Zunahme der Größe des Funkenspalts zu minimieren, kann bei der Herstellung einer Spitze der Mittelelektrode oder eines Abschnitts der Masseelektrode, der der Mittelelektrode zugewandt ist, auch die Verwendung eines Materials vorschlagen werden, das einen hohen Grad an Verschleißbeständigkeit zeigt. Dies führt jedoch zu einer Erhöhung der Gesamtherstellungskosten der Zündkerze. Plättchen, die auf dem Kopf der Mittelelektrode und/oder der Oberfläche der Masseelektrode, die der Mittelelektrode zugewandt ist, vorgesehen sind, können im Durchmesser erhöht werden, um die Zunahme der Größe des Funkenspalts zu verzögern. Dies führt jedoch ebenfalls zu einer Erhöhung der Gesamtherstellungskosten der Zündkerze und einer Verschlechterung des Zündvermögens des Gemisches im Verbrennungsmotor. Außerdem führt dies zu einer Absenkung der elektrischen Feldstärke um die Plättchen herum, was die erforderliche Spannung erhöht.
Umgekehrt kann eine Erhöhung der elektrischen Feldstärke in dem Funkenspalt und eine Steigerung des Zündvermögens des Gemisches in der Brennkammer der Verbrennungsmotor erreicht werden, indem der Durchmesser der Plättchen verringert wird. Dies beschleunigt allerdings die Abnutzung der Plättchen, das heißt die Zunahme der Größe des Funkenspalts, was zu einer Verringerung der Betriebslebensdauer der Zündkerze führt.
Es ist daher schwierig, den Aufbau der Mittelelektrode oder der Masseelektrode so zu gestalten, dass die Lebensdauer der Zündkerze verlängert wird.
Die Zündkerze hat, wie in der obigen Veröffentlichung gelehrt wird, eine vorstehende Ringkante, die an einer Innenfläche eines hohlzylinderförmigen Gehäuses ausgebildet ist, um zwischen ihr und der Mittelelektrode einen Nebenluftspalt zu definieren. In dem Nebenluftspalt wird ein Funken erzeugt, um Kohlenstoffablagerungen auf einem Porzellanisolator der Zündkerze zu entfernen. Die Ringkante ist einem Außenrand des Porzellanisolators zugewandt und liegt von dem Funkenspalt aus zu einem Fußende der Zündkerze hin weg, was zu Schwierigkeiten führt, die elektrische Feldstärke in dem Funkenspalt zu erhöhen und die erforderliche Spannung zu verringern, was nötig ist, um die Betriebslebensdauer der Zündkerze zu verlängern.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe, einen Aufbau einer Zündkerze zur Verwendung in Verbrennungsmotoren zur Verfügung zu stellen, der so gestaltet ist, dass eine Verlängerung ihrer Betriebslebensdauer sichergestellt wird, ohne den Aufbau einer Mittel- und einer Masseelektrode abzuwandeln.
Gemäß einer Ausgestaltung eines Ausführungsbeispiels ist eine Zündkerze vorgesehen, die beim Zünden eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in Kraftfahrzeugmotoren eingesetzt werden kann. Die Zündkerze weist Folgendes auf: (a) ein hohlzylinderförmiges Gehäuse mit einem Kopfende, das einem Kopf der Zündkerze zugewandt ist; (b) einen zylinderförmigen Porzellanisolator, der in dem zylinderförmigen Gehäuse gehalten wird; (c) eine Mittelelektrode, die in dem Porzellanisolator gehalten wird, wobei ein Kopf von ihr außerhalb eines Kopfendes des Porzellanisolators freiliegt; (d) eine Masseelektrode, die mit dem zylinderförmigen Gehäuse so verbunden ist, dass sie zwischen ihr selbst und dem Kopf der Mittelelektrode einen Funkenspalt bildet; und (e) einen einwärtigen Kopfendenvorsprung, der von dem Kopfende des zylinderförmigen Gehäuses aus einwärts verläuft. Der einwärtige Kopfendenvorsprung befindet sich in Axialrichtung der Zündkerze zumindest teilweise näher an dem Kopf der Zündkerze als das Kopfende des Porzellanisolators. Dies steigert die Stärke eines die Mittelelektrode umgebenden elektrischen Feldes, was die Leichtigkeit erhöht, mit der Elektronen durch die Mittelelektrode abgegeben werden, und somit erlaubt, eine anfängliche erforderliche Spannung an der Zündkerze zu verringern, sodass mit anderen Worten die Betriebslebensdauer der Zündkerze, das heißt die Zeitdauer, bis die erforderliche Spannung als Funktion einer Zunahme der Größe des Funkenspalts eine Obergrenze überschreitet, verlängert wird.
Die Erhöhung der Betriebslebensdauer der Zündkerze wird, wie aus dem Vorhergehenden ersichtlich ist, erreicht, indem die Anordnung des zylinderförmigen Gehäuses gestaltet wird, ohne den Aufbau entweder der Mittelelektrode oder der Masseelektrode abzuwandeln, was die Stabilität beim Betrieb der Zündkerze sicherstellt, ohne dass die Herstellungskosten durch die Abwandlung der Mittelelektrode oder der Masseelektrode erhöht werden oder sich das Zündvermögen des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Motor verschlechtert.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind ein Abstand L zwischen dem einwärtigen Kopfendenvorsprung und der Mittelelektrode und eine Größe G des Funkenspalts in der Axialrichtung der Zündkerze so gewählt, dass sie den Zusammenhang G < L erfüllen. Dies vermeidet die Erzeugung von Funken zwischen dem einwärtigen Kopfendenvorsprung und der Mittelelektrode, wodurch die Stabilität bei der Entwicklung von Funken im Funkenspalt zum Zünden von Kraftstoff im Motor sichergestellt wird.
Es ist vorzuziehen, dass der Abstand L und die Größe G des Funkenspalts so gewählt sind, dass sie den Zusammenhang G + 0,5 mm < L erfüllen. Dies vermeidet die Entladung von Funken zum einwärtigen Kopfendenvorsprung, wenn sich der Funkenspalt mit der Zeit erhöht, was das Zündvermögen des Kraftstoffs im Motor sicherstellt.
Der Kopf der Mittelelektrode kann außerhalb des Kopfendes des zylinderförmigen Gehäuses zum Kopf der Zündkerze hin verlaufen. Dies erlaubt es, die Fläche des einwärtigen Kopfendenvorsprungs, die dem Rand der Mittelelektrode zugewandt ist, zu erhöhen, um die Stärke eines die Mittelelektrode umgebenden elektrischen Feldes zu fördern, was erlaubt, die erforderliche Spannung an der Zündkerze zu verringern und das Flammenauslöschvermögen des zylinderförmigen Gehäuses zu senken, um die Zündfähigkeit der Zündkerze zu verbessern.
Der Abstand L zwischen dem einwärtigen Kopfendenvorsprung und der Mittelelektrode kann größer oder gleich H durch Wurzel drei sein, wobei H ein Abstand zwischen dem Kopf der Mittelelektrode und dem Kopfende des zylinderförmigen Gehäuses in der Axialrichtung der Zündkerze ist. Dies verringert die erforderliche Spannung an der Zündkerze.
Eine in der Axialrichtung der Zündkerze definierte Dicke t eines inneren Kopfendes des einwärtigen Kopfendenvorsprungs und ein Durchmesser D des Kopfs der Mittelelektrode können so vorgesehen sein, dass sie den Zusammenhang t ≤ D erfüllen. Dies verringert ebenfalls die erforderliche Spannung an der Zündkerze.
Der einwärtige Kopfendenvorsprung wird in Umfangsrichtung der Zündkerze über einen Bereich von 90° oder mehr ausgebildet. Dies lässt die erforderliche Spannung an der Zündkerze stark absinken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung und anhand der beigefügten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung, die jedoch nicht als Einschränkung der Erfindung auf bestimmte Ausführungsbeispiele verstanden werden sollten, sondern nur Erläuterungszwecken und dem Verständnis dienen.
Die Zeichnungen zeigen Folgendes:
1 ist ein teilweiser Längsschnitt, der eine Zündkerze gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
2 ist eine Draufsicht von 1;
3 ist ein teilweiser Querschnitt entlang der Linie A-A in 1;
4 ist eine Seitenansicht, die die Zündkerze von 1 zeigt;
5 ist ein teilweiser Längsschnitt, der Abmessungen eines einwärtigen Kopfendenvorsprungs der Zündkerze von 1 zeigt;
6 ist ein teilweiser Längsschnitt, der eine Zündkerze gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
7 ist eine Draufsicht von 6;
8 ist ein teilweiser Querschnitt entlang der Linie B-B in 6;
9 ist eine Seitenansicht, die eine Anordnung eines einwärtigen Kopfendenvorsprungs der Zündkerze von 6 zeigt;
10 ist ein teilweiser Längsschnitt, der eine Zündkerze gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt;
11 ist eine Draufsicht, die einen ersten abgewandelten Aufbau einer Zündkerze des dritten Ausführungsbeispiels zeigt;
12 ist eine Draufsicht, die einen zweiten abgewandelten Aufbau einer Zündkerze des dritten Ausführungsbeispiels zeigt;
13 ist eine Draufsicht, die eine Zündkerze des vierten Ausführungsbeispiels zeigt;
14 ist eine Draufsicht, die eine erste Abwandlung der Zündkerze des vierten Ausführungsbeispiels zeigt;
15 ist eine Draufsicht, die eine zweite Abwandlung der Zündkerze des vierten Ausführungsbeispiels zeigt;
16 ist eine grafische Darstellung, die Ergebnisse von ersten Versuchen zur Beurteilung eines Zusammenhangs zwischen einer Größe eines Funkenspalts einer Zündkerze und einer erforderlichen Spannung an der Zündkerze darstellt;
17 ist ein teilweiser Längsschnitt, der eine Vergleichszündkerze zeigt, die in den ersten Versuchen von 16 verwendet wurde;
18 ist eine grafische Darstellung, die Ergebnisse von zweiten Versuchen zum Analysieren von Wirkungen eines Zusammenhangs zwischen einem Mindestabstand zwischen einer Kopfecke eines inneren Kopfendes eines einwärtigen Kopfendenvorsprungs und einer Kopfendenecke einer Mittelelektrode und eines Abstands zwischen dem inneren Kopfende des einwärtigen Kopfendenvorsprungs und eines Rands der Mittelelektrode auf eine erforderliche Spannung an einer Zündkerze darstellt;
19 ist eine grafische Darstellung, die Ergebnisse von dritten Versuchen zum Analysieren von Wirkungen eines Zusammenhangs zwischen einer Dicke eines inneren Kopfendes eines einwärtigen Kopfendenvorprungs und eines Durchmessers eines Kopfendes einer Mittelelektrode auf eine erforderliche Spannung an einer Zündkerze darstellt;
20 ist eine grafische Darstellung, die Ergebnisse von vierten Versuchen zum Analysieren von Wirkungen eines Aufbaus einer Zündkerze, wie sie in den 6 bis 9 dargestellt ist, auf eine erforderliche Spannung an der Zündkerze darstellt;
21(a) ist eine Draufsicht, die einen Versuchskörper einer Zündkerze des zweiten Ausführungsbeispiels darstellt; und
21(b) ist eine Draufsicht, die eine andere Bauart eines Versuchskörpers einer Zündkerze des zweiten Ausführungsbeispiels darstellt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In den Zeichnungen, in denen sich in den verschiedenen Ansichten gleiche Bezugszahlen auf gleiche Teile beziehen, zeigen die 1 bis 5 eine Zündkerze 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, die in einem Verbrennungsmotor einzubauen ist, der zum Beispiel in Kraftfahrzeugen, Motorrädern, Kogenerationssystemen oder Gasspeisepumpen eingebaut wird. Die Zündkerze 1 arbeitet so, dass sie eine Abfolge von elektrischen Funken erzeugt, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zu zünden, das in den Verbrennungsmotor eingeleitet wird. Die Zündkerze 1 ist mit einer hohlzylinderförmigen Metallhülle 2 (auch als Metallgehäuse oder Gehäuse bezeichnet), einem zylinderförmigen Porzellanisolator 3, einer Mittelelektrode 4 und einer Masseelektrode 5 versehen. Der Porzellanisolator 3 wird in der Metallhülle 2 gehalten. Die Mittelelektrode 4 wird innerhalb des Porzellanisolators 3 gehalten, wobei ein Kopfende aus einem Ende des Porzellanisolators 3 herausragt. Die Masseelektrode 5 ist im Wesentlichen L-förmig und mit der Metallhülle 2 so verbunden, dass sie zwischen ihr selbst und der Mittelelektrode 4 einen Funkenspalt (auch als Luftspalt bezeichnet) 11 bildet.
Die Metallhülle 2 ist, wie deutlich in 1 dargestellt ist, mit einem einwärtigen Kopfendenvorsprung 21 ausgestattet, der durch einen Ringkamm definiert wird, der auf einem Kopfendenabschnitt einer Innenwand der Metallhülle 2 verläuft. Der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 befindet sich in Längs- oder Axialrichtung der Zündkerze 1 zumindest teilweise näher an dem Kopf (oder der Spitze) der Zündkerze 1 (d. h. dem Kopf der Masseelektrode 5) als der Kopf des Porzellanisolators 3. Mit anderen Worten liegt der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 zumindest teilweise zwischen dem Kopfende des Porzellanisolators 3 und dem Kopfende der Zündkerze 1. In dem dargestellten Beispiel befindet sich der gesamte einwärtige Kopfendenvorsprung 21 in der Axialrichtung der Zündkerze außerhalb des Kopfs des Porzellanisolators 3. Der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 hat eine Innenfläche, die in der Axialrichtung der Zündkerze 1 an einer Stelle außerhalb des Porzellanisolators 3 einem Außenrand (d. h. einer Seitenfläche) der Mittelelektrode 4 zugewandt ist.
Der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 verläuft, wie anhand von 3 zu erkennen ist, fortlaufend über den gesamten Innenumfang des Kopfendes der Metallhülle 2. Die einwärtige Höhe des einwärtigen Kopfendenvorsprungs 21, das heißt der Abstand zwischen der Innenfläche der Metallhülle 2 und dem inneren Ende des einwärtigen Kopfendenvorsprungs 21 ist über den Innenumfang der Metallhülle 2 konstant. Mit anderen Worten ist das Intervall zwischen dem inneren Kopfende des einwärtigen Kopfendenvorsprungs 21 und dem Außenrand der Mittelelektrode 4 in Radialrichtung der Zündkerze 1 konstant.
Die Zündkerze 1 dieses Ausführungsbeispiels ist, wie oben beschrieben wurde, für die Verwendung in einem Verbrennungsmotor bestimmt, der zum Beispiel in Kraftfahrzeugen, Motorrädern, Kogenerationssystemen oder Gasspeisepumpen eingebaut wird.
Die Zündkerze 1 hat, wie in 4 dargestellt ist, ein auf dem Außenrand der Metallhülle 2 ausgebildetes Gewinde 20. Das Gewinde 20 wird in eine Wand einer (nicht gezeigten) Brennkammer des Verbrennungsmotors geschraubt, um die Zündkerze 1 im Motor einzubauen. Die Metallhülle 2 wird im Wesentlichen von einem Hohlzylinder gebildet, der aus zum Beispiel Kohlenstoffstahl besteht.
Der Porzellanisolator 3 ist, wie in 1 dargestellt ist, im Inneren der Metallhülle 2 angeordnet. Der Porzellanisolator 3 wird von einem zylinderförmigen Bauteil gebildet, das aus einer Keramik wie Aluminiumoxid besteht. Innerhalb des Porzellanisolators 3 ist die Mittelelektrode 4 angeordnet. Die Mittelelektrode 4 besteht aus einem zylinderförmigen Hauptkörper 40, der aus einer Ni-Legierung (Nickellegierung) besteht, und einem Edelmetallplättchen 41, das am Kopf des Hauptkörpers 40 befestigt oder mit diesem verschweißt ist. Das Edelmetallplättchen 41 wird von einem zylinderförmigen Bauteil gebildet, das aus zum Beispiel Ir (Iridium), Rh (Rhodium) oder Ru (Ruthenium) besteht. Zumindest das Edelmetallplättchen 41 ragt in der Axialrichtung der Zündkerze 1 aus dem Kopfende des Porzellanisolators 3 heraus. Das Edelmetallplättchen 41 ragt außerdem in der Axialrichtung der Zündkerze 1 zumindest teilweise aus dem Kopfende der Metallhülle 2 heraus. Das Edelmetallplättchen 41 hat in einem Kopfende von ihm eine Nut.
Die Masseelektrode 5 ist an einem Ende von ihr mit der Kopfendenfläche der Metallhülle 2 verbunden oder verschweißt. Die Masseelektrode 5 ist, wie deutlich in den 1 und 2 dargestellt ist, so gebogen, dass sie einen Kopfendenabschnitt in Form eines der Mittelelektrode zugewandten Abschnitts 51 hat, der dem Edelmetallplättchen 41 der Mittelelektrode 4 zugewandt ist. In dem der Mittelelektrode zugewandten Abschnitt 51 ist ein Edelmetallplättchen 511 eingebettet, das dem Edelmetallplättchen 41 der Mittelelektrode 4 zugewandt ist. Das Edelmetallplättchen 511 besteht aus Ir (Iridium), Rh (Rhodium) oder Ru (Ruthenium). Das Edelmetallplättchen 511 der Masseelektrode 5 und das Edelmetallplättchen 41 der Mittelelektrode 4 definieren zwischen sich den Funkenspalt 11.
Wie in 5 dargestellt ist, sind der Abstand (d. h. ein Mindestabstand) L zwischen dem einwärtigen Kopfendenvorsprung 21 und der Mittelelektrode 4 und die Größe G des Funkenspalts 11 (d. h. der Abstand zwischen in der Axialrichtung der Zündkerze 1 gegenüberliegenden Oberflächen der Edelmetallplättchen 41 und 511) so gewählt, dass sie den Zusammenhang G < L erfüllen. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Zusammenhang G + 0,5 mm < L erfüllt.
Der Abstand H zwischen dem Kopfende der Mittelelektrode 4 und Kopfende der Metallhülle 2 in der Axialrichtung der Zündkerze 1 ist so gewählt, dass sie den Zusammenhang L ≥ H/√3 erfüllen.
Der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 hat ein ringförmiges inneres Kopfende 211. Das innere Kopfende 211 ist durch eine flache Oberfläche definiert, die parallel zur Axialrichtung der Zündkerze 1 verläuft. Die Dicke t des inneren Kopfendes 211 in der Axialrichtung der Zündkerze 1 (d. h. die Breite der flachen Oberfläche des in der Umfangsrichtung der Zündkerze 1 verlaufenden inneren Kopfendes 211) und der Durchmesser D des Kopfendes der Mittelelektrode 4 (d. h. des Edelmetallplättchens 41) sind so gewählt, dass sie den Zusammenhang t ≤ D erfüllen.
Der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 hat eine Kopfendenfläche 212, die senkrecht zur Achse (d. h. der Länge) der Zündkerze 1 verläuft und das Kopfende der Metallhülle 2 definiert, das der Brennkammer des Motors ausgesetzt wird, wenn die Zündkerze 1 in den Motor eingebaut wird. Der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 hat außerdem eine ringförmige schräge Fußendenfläche 218, die sich in der Axialrichtung der Zündkerze 1 auf einer entgegengesetzten Seite der Kopfendenfläche 212 befindet. Die Fußendenfläche 218 ist dem Fußende (d. h. einem oberen Ende in 4) der Zündkerze 1 zugewandt und verjüngt sich nach innen, so dass sie sich dem Kopfende der Zündkerze 1 nähert, wenn sie näher an der Mittelelektrode 4 ist.
Die Masseelektrode 5 ist an ihrem Fußende auf der Außenseite eines Abschnitts der Innenwand der Metallhülle 2, von dem aus der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 innerhalb der Metallhülle 2 verläuft, mit der Kopfendenfläche 212 der Metallhülle 2 verbunden.
Es werden nun die Arbeitsweise und die vorteilhaften Wirkungen der Zündkerze 1 beschrieben.
Die Metallhülle 2 der Zündkerze ist, wie oben beschrieben wurde, mit dem einwärtigen Kopfendenvorsprung 21 ausgestattet, der sich in der Axialrichtung der Zündkerze 1 zumindest teilweise näher an dem Kopfende der Zündkerze 1 (d. h. dem Kopf der Masseelektrode 5) befindet als das Kopfende des Porzellanisolators 3. Der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 verläuft zumindest teilweise von der Innenwand der Metallhülle 2 aus nach innen zur Mittelelektrode 4 hin, wodurch die Stärke eines die Mittelelektrode 4 umgebenden elektrischen Felds gesteigert wird. Dies erhöht die Leichtigkeit, mit der Elektronen von der Mittelelektrode 4 abgegeben werden, und erlaubt somit, eine anfängliche erforderliche Spannung an der Zündkerze 1 zu verringern, mit anderen Worten die Betriebslebensdauer der Zündkerze 1, d. h. die Zeitdauer, bis die erforderliche Spannung als Funktion einer Zunahme der Größe des Funkenspalts 1 eine Obergrenze überschreitet, zu verlängern.
Die Zündkerze 1 dieses Ausführungsbeispiels ist, wie aus der obigen Diskussion hervorgeht, so gestaltet, dass die Anordnung der Metallhülle 2 so beschaffen ist, dass sich ihre Lebensdauer verlängert, ohne den Aufbau entweder der Mittelelektrode 4 oder der Masseelektrode 5 abzuwandeln. Mit anderen Worten ist sie so konstruiert, dass die erhöhte Betriebslebensdauer sichergestellt wird, ohne dass sich die Herstellungskosten durch die Abwandlung der Mittelelektrode 4 oder der Masseelektrode 5 erhöhen und sich das Zündvermögen des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Motor verschlechtert.
Die Zündkerze 1 ist so gestaltet, dass das Intervall oder der Abstand L zwischen dem inneren Kopfende 211 des einwärtigen Kopfendenvorsprungs 21 und dem Rand der Mittelelektrode 4 größer als die Größe G des Funkenspalts 1 ist (d. h. G < L). Dieses vermeidet die Erzeugung von Funken zwischen dem inneren Kopfendenvorsprung 21 und der Mittelelektrode 4, was die Stabilität bei der Entwicklung von Funken in dem Funkenspalt 11 zum Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Motor sicherstellt.
Der Abstand L und die Größe G des Funkenspalts 11 werden vorzugsweise so gewählt, dass der Zusammenhang G + 0,5 mm < L erfüllt ist. Dies vermeidet die Abgabe von Funken zum einwärtigen Kopfendenvorsprung 21, wenn sich der Funkenspalt 11 mit der Zeit erhöht, was das Zündvermögen des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Motor sicherstellt.
Die Spitze der Mitteelektrode 4 ragt aus der Kopfendenfläche 212 der Metallhülle 2 heraus, was es ermöglicht, die dem Rand der Mittelelektrode 4 zugewandte Fläche des einwärtigen Kopfendenvorsprungs 21 zu erhöhen, um die Stärke eines die Mittelelektrode 4 umgebenden elektrischen Felds zu fördern. Dies erlaubt es, die erforderliche Spannung an der Zündkerze 1 zu verringern und das Flammenauslöschvermögen der Metallhülle 2 zu senken, um die Zündfähigkeit der Zündkerze 1 zu verbessern.
Der Abstand L zwischen dem inneren Kopfende 211 des einwärtigen Kopfendenvorsprungs 21 und dem Rand der Mittelelektrode 4 ist größer oder gleich H durch Wurzel drei (d. h. L ≥ H/√3) eingestellt, wobei H der Abstand zwischen dem Kopfende der Mittelelektrode 4 und dem Kopfende der Metallhülle 2 in der Axialrichtung der Zündkerze 1 ist. Dies verringert die erforderliche Spannung an der Zündkerze 1.
Die Dicke t des inneren Kopfendes 211 in der Axialrichtung der Zündkerze 1 und der Durchmesser D des Kopfendes der Mittelelektrode 4 sind so gewählt, dass sie den Zusammenhang t ≤ D erfüllen, wodurch ebenfalls die erforderliche Spannung an der Zündkerze 1 verringert wird.
Die 6 bis 9 stellen die Zündkerze 1 des zweiten Ausführungsbeispiels dar. Die gleichen Bezugszahlen, wie sie im ersten Ausführungsbeispiel eingesetzt werden, beziehen sich auf die gleichen Teile, und eine ausführliche Erläuterung von ihnen weggelassen wird.
Der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 dieses Ausführungsbeispiels verläuft nicht fortlaufend über den gesamten Umfang des Kopfendes der Metallhülle 2. Mit anderen Worten ist der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 nur auf einem Teilabschnitt des Kopfendes der Metallhülle 2 ausgebildet.
Und zwar ist der einwärtige Kopfendenvorsprung 21, wie deutlich in den 6 und 7 dargestellt ist, auf dem Kopfende der Metallhülle 2 auf der gleichen Seite wie das mit der Metallhülle 2 verschweißte Ende der Masseelektrode 5 ausgebildet. Das innere Kopfende 211 (d. h. eine innere Endfläche) des einwärtigen Kopfendenvorsprungs 21 weist, wie in 8 dargestellt ist, gerade geformte Abschnitte 211a und einen bogenförmigen Abschnitt 211b zwischen den gerade geformten Abschnitten 211a auf. Die gerade geformten Abschnitte 211a und der bogenförmige Abschnitt 211b definieren die innere Endfläche des einwärtigen Kopfendenvorsprungs 21. Die gerade geformten Abschnitte 211a sind aneinander ausgerichtet und verlaufen vom Kopfende der Zündkerze 1 in ihrer Axialrichtung gesehen senkrecht zur Längsrichtung des der Mittelelektrode zugewandten Abschnitts 51 der Masseelektrode 5. Der der Mittelelektrode zugewandte Abschnitt 51 verläuft, wie oben beschrieben wurde, im Wesentlichen senkrecht zur Längsmittellinie CL der Zündkerze 1, wie in 6 dargestellt ist. Der bogenförmige Abschnitt 211b hat, wie in 8 zu sehen ist, eine einwärts weisende Oberfläche, die so konturiert ist, dass sie mit dem Außenrand der Mittelelektrode 3 übereinstimmt. Mit anderen Worten ist die einwärts weisende Oberfläche so gekrümmt, dass sie im Wesentlichen den gleichen Krümmungsradius wie die Mittelelektrode 3 hat.
Der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 nimmt einen Abschnitt eines Umfangs der Zündkerze 1 (d. h. der Metallhülle 2) ein, der bezogen auf die Mitte der Zündkerze 1 90° oder mehr beträgt. Mit anderen Worten ist der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 in der Umfangsrichtung der Zündkerze 1 über einen Bereich von 90° oder mehr ausgebildet. Und zwar beträgt, wie in 9 dargestellt ist, der Winkel θ, den Linien miteinander bilden, die von der Mittelachse der Zündkerze 1 (d. h. der Metallhülle 2) aus zu äußersten Umfangsenden des einwärtigen Kopfendenabschnitts 21 an einer Innenkante des Kopfendes der Metallhülle 2 hin verlaufen, die zur Innenfläche des einwärtigen Kopfendenabschnitts 21 führt (d. h. Schnittpunkte in der Oberfläche des einwärtigen Kopfendenvorsprungs 21 mit der Innenkante des Kopfendes der Metallhülle 2), auf einer Ebene, die senkrecht zur Länge der Zündkerze 1 (d. h. der Metallhülle 2) verläuft, 120°.
Der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 ragt zudem in der Axialrichtung der Metallhülle 2 aus einem Hauptabschnitt des Kopfs der Metallhülle 2 heraus. Mit anderen Worten hat die Metallhülle 2, wie in 6 dargestellt ist, eine Kopfendenfläche 22, die einen Hauptteil des Umfangs des Kopfs der Metallhülle 2 einnimmt und zum Fußende der Zündkerze 1 (d. h. dem oberen Ende der Zündkerze 1 in 4) hin vom Niveau her niedriger als der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 ist.
Die übrige Anordnung ist mit der des ersten Ausführungsbeispiels identisch, wobei eine ausführliche Erläuterung von ihr weggelassen wird.
Der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 dient wie beim ersten Ausführungsbeispiel dazu, das Flammenauslöschvermögen der Metallhülle 2 zu senken, um die Zündfähigkeit der Zündkerze 1 zu verbessern.
Die 10 bis 12 stellen die Zündkerze 1 des dritten Ausführungsbeispiels dar. Die gleichen Bezugszahlen, wie sie im ersten Ausführungsbeispiel eingesetzt werden, bezeichnen die gleichen Teile, und eine ausführliche Erläuterung von ihnen weggelassen wird.
Der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 verläuft wie im ersten Ausführungsbeispiel fortlaufend über den gesamten Umfang des Kopfendes der Metallhülle 2. Der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 hat eine Vielzahl von einwärts orientierten trapezförmigen Nasen 212, die in einem Kreis angeordnet sind.
Die einwärtigen Nasen 212 sind über den gesamten Umfang des inneren Endes des einwärtigen Kopfendenvorsprungs 21 so aneinander angrenzend ausgebildet, dass zwischen jeweils zwei angrenzenden einwärtigen Nasen 212 ein keilförmiger Schlitz definiert ist.
Der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 weist, wie deutlich in 10 dargestellt ist, das innere Kopfende 211 mit einer scharfen Kante auf. Mit anderen Worten hat das innere Kopfende 211 auf einer Ebene, die entlang der Längsmittellinie CL der Zündkerze 1 verläuft, eine spitzwinklige Kante.
Die übrige Anordnung ist identisch mit der des ersten Ausführungsbeispiels, wobei eine ausführliche Erläuterung von ihr weggelassen wird.
Der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 bietet die gleichen Wirkungen wie das erste Ausführungsbeispiel.
Die 13 bis 15 stellen die Zündkerze 1 des vierten Ausführungsbeispiels dar. Die gleichen Bezugszahlen, wie sie im ersten Ausführungsbeispiel eingesetzt werden, bezeichnen die gleichen Teile, und eine ausführliche Erläuterung von ihnen wird weggelassen.
Der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 dieses Ausführungsbeispiels nimmt die Hälfte des Umfangs des Kopfendes der Metallhülle 2 ein und liegt der Verbindung der Masseelektrode 5 mit der Metallhülle 2 diametral gegenüber.
14 stellt eine erste Abwandlung der Zündkerze 1 von 13 dar. Der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 dieser Abwandlung wird durch vier diskrete trapezförmige Blöcke definiert, die in der Umfangsrichtung der Metallhülle 22 in regelmäßigen Intervallen angeordnet sind.
15 stellt eine zweite Abwandlung der Zündkerze 1 von 13 dar. Der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 dieser Abwandlung wird, wie bei der ersten Abwandlung von 14, durch vier diskrete trapezförmige Blöcke definiert, die in regelmäßigen Intervallen in der Umfangsrichtung der Metallhülle 2 angeordnet sind. Jeder der trapezförmigen Blöcke hat eine unebene oder unregelmäßige einwärtige Oberfläche, die einen Abschnitt des inneren Kopfendes 211 definiert.
Die übrige Anordnung ist die gleiche wie im ersten Ausführungsbeispiel, wobei eine ausführliche Erläuterung von ihr weggelassen wird. Jeder Block des einwärtigen Kopfendenvorsprungs 21 kann bei jeder der ersten und zweiten Abwandlungen alternativ so gestaltet sein, dass er eine andere Form hat.
Der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 des fünften Ausführungsbeispiels bietet die gleichen Wirkungen wie das erste Ausführungsbeispiel.
VERSUCHSBEISPIEL 1
Es wurden Versuche mit Versuchskörpern der Zündkerze 1 von 1 und einer wie in 17 dargestellten Vergleichszündkerze 9 durchgeführt, die nicht den einwärtigen Kopfendenvorsprung 21 aufwies, um einen Unterschied bei der erforderlichen Spannung zwischen den Zündkerzen 1 und 9 zu bestimmen. In 17 bezeichnen die gleichen Bezugszahlen, wie sie im ersten Ausführungsbeispiel eingesetzt werden, ähnliche Teile.
Die in den Versuchen verwendeten Versuchskörper der Zündkerze 1 hatten jeweils die folgenden Abmessungen: L = 2 mm, t = 1 mm, D = 2 mm, H = 0,5 mm. Diese Bezeichnungen sind die gleichen wie in 5.
Die Versuchskörper der Zündkerze 9 haben jeweils den in 17 dargestellten Aufbau. Der Abstand Lc zwischen einer Innenkante des Kopfendes der Metallhülle 2 und dem Rand der Mittelelektrode 4 beträgt 4 mm. Die übrigen Abmessungen sind mit denen der Zündkerze 1 identisch.
Die Versuchskörper der Zündkerzen 1 und 9 haben jeweils verschiedene Größen G des Funkenspalts 11, die in Schritten von 0,2 mm von 0,2 mm bis 1,4 mm reichen.
Es wurden die Werte der Spannung gemessen, die bei den Versuchskörpern erforderlich war, um einen Funken zu erzeugen. Und zwar wurde jeder Versuchskörper in einen Versuchsbehälter eingebaut, der mit 0,4 MPa Schwefelhexafluoridgas (SF6-Gas) gefüllt war, und es wurde die erforderliche Spannung an dem Versuchskörper gemessen. Genauer gesagt wurde an jeden Versuchskörper eine Spannung angelegt, um bei 30 Hz 120 mal eine elektrische Entladung zu erzeugen, es wurde die Spannung gemessen, die bei jedem Versuchskörper erforderlich war, um jede elektrische Entladung zu erzeugen, und als die erforderliche Spannung wurde ein Mittelwert der 120 Spannungen ermittelt.
16 ist eine grafische Darstellung, die Ergebnisse der Versuche mit den Versuchskörpern darstellt. Die Linie M1 gibt das Ergebnis der Versuchskörper der Zündkerze 1 an. Die Linie M2 gibt die Ergebnisse für die Versuchskörper der Zündkerze 9 an.
Die grafische Darstellung zeigt, dass die erforderliche Spannung an der Zündkerze 1 des ersten Ausführungsbeispiels geringer als die an der Zündkerze 9 war, dass also der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 dazu dient, die Spannung zu senken, die von der Zündkerze 1 verlangt wird, um einen elektrischen Funken zu erzeugen. Die grafische Darstellung zeigt außerdem, dass insbesondere dann, wenn die Größe G des Funkenspalts 11 0,8 mm oder mehr beträgt, der Unterschied bei der erforderlichen Spannung zwischen der Zündkerze 1 und der Zündkerze 9 zunimmt, da die erforderliche Spannung ursprünglich gering ist, wenn die Größe G 0,6 mm oder weniger beträgt. Ein zu kleiner Wert der Größe G führt jedoch zu einer Senkung des Zündvermögens des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Motor. Es ist somit wichtig, die erforderliche Spannung ohne einen zu kleinen Wert der Größe G des Funkenspalts 11 zu verringern. Es hat sich daher herausgestellt, dass der Aufbau der Zündkerze 1 alle diese Erfordernisse erfüllt.
VERSUCHSBEISPIEL 2
Es wurden außerdem, wie in 18 dargestellt ist, Versuche durchgeführt, um die Wirkungen eines Zusammenhangs zwischen einem Mindestabstand zwischen der in 5 dargestellten Kopfecke 214 des inneren Kopfendes 211 des einwärtigen Kopfendenvorsprungs 21 und der Kopfendenecke 411 der Mittelelektrode 4 und dem Abstand L zwischen dem inneren Kopfende 211 des einwärtigen Kopfendenvorsprungs 21 und dem Rand der Mittelelektrode 4 auf die erforderliche Spannung an der Zündkerze 1 zu analysieren.
Der Mindestabstand zwischen der Kopfecke 214 des inneren Kopfendes 211 des einwärtigen Kopfendenvorsprungs 21 und der Kopfendenecke 411 der Mittelelektrode 4 wird durch (H² + L²)^1/2 ausgedrückt, wobei H und L die bereits bei 5 beschriebenen Abmessungen sind.
Es wurden Probekörper der Zündkerze 1 angefertigt, die untereinander verschiedenen Werte von (H² + L²)^1/2 hatten. Jeder Probekörper hatte die folgenden Abmessungen: G = 0,3 mm, t = 1 mm und D = 2 mm. Es wurden Versuche mit den Versuchskörpern durchgeführt, um die erforderlichen Spannungen auf die gleiche Weise zu messen, wie bei VERSUCHSBEISPIEL 1 beschrieben wurde. Die Ergebnisse der Versuche sind in der grafischen Darstellung von 18 angegeben. Die horizontale Achse gibt (H² + L²)^1/2 an. Jede Linie ist durch Verbinden der Ergebnisse der Versuche mit den Versuchskörpern definiert, deren Abstand L der gleiche war. Die Einheit von L ist Millimeter. Zum Beispiel gibt ”L = 0,4” den Abstand L = 0,4 mm an.
Die grafische Darstellung zeigt, dass es zu einer großen Absenkung der erforderlichen Spannung an den Versuchskörpern kommt, wenn (H² + L²)^1/2 kleiner als oder gleich 2L ist. Durch Umschreiben von (H² + L²)^1/2 ≤ 2L wird L ≥ H/√3 erhalten. Es wurde somit herausgefunden, dass das Absenken der erforderlichen Spannung erreicht wird, indem die Zündkerze 1 so gestaltet wird, dass sie den Zusammenhang L ≥ H/√3 erfüllt. Dies liegt daran, dass die elektrische Feldstärke insbesondere in einem Bereich von 2L oder weniger vom einwärtigen Kopfendenvorsprung 21 aus gesteigert wird, sodass das Absenken der Spannung, die zum Erzeugen eines Funkens in dem Funkenspalt 11 benötigt wird, dadurch erreicht werden kann, dass das den Funkenspalt 11 definierende Kopfende der Mittelelektrode 4 innerhalb des obigen Bereichs platziert wird.
VERSUCHSBEISPIEL 3
Es wurden außerdem, wie in 19 dargestellt ist, Versuche durchgeführt, um die Wirkungen eines Zusammenhangs zwischen der in der Axialrichtung der Zündkerze 1 definierten Dicke t des inneren Kopfendes 211 und dem Durchmesser D des Kopfendes der Mittelelektrode 4 (d. h. des Edelmetallplättchens 41) auf die erforderliche Spannung einer Zündkerze 1 zu analysieren. Es wurden Versuchskörper der Zündkerze 1 angefertigt, die die folgenden Abmessungen hatten: G = 0,4 mm, L = 2 mm, und H = 1 mm. Die Versuchskörper hatten außerdem verschiedene Werte des Durchmessers D, die 0,5 mm, 1,0 mm, 2,0 mm und 3,0 mm betrugen, und verschiedene Werte der Dicke t. Die Bezeichnungen G, L, H, D und t stellen die gleichen Abmessungen dar, wie sie bei 5 beschrieben wurden.
Die Versuche erfolgten mit den Versuchskörpern, um auf die gleiche Weise, wie im VERSUCHSBEISPIEL 1 beschrieben wurde, die erforderlichen Spannungen zu messen. Die Ergebnisse der Versuche sind in der grafischen Darstellung von 19 angegeben. Jede Linie ist durch Verbinden der Ergebnisse der Versuche von Versuchskörpern, deren Durchmesser D der gleiche war, definiert. Die Einheit von D ist Millimeter. Zum Beispiel stellt ”D = 0,5” den Durchmesser D = 0,5 mm dar. Die Versuchsergebnisse, deren Dicke t null Millimeter betrug, weisen, wie in 10 dargestellt ist, den einwärtigen Kopfendenvorsprung 21 mit dem scharfkantigen inneren Kopfende 211 auf.
Die grafische Darstellung zeigt, dass die erforderliche Spannung an den Versuchskörpern gesenkt wird, wenn die Dicke t kleiner als oder gleich der Durchmesser D (das heißt t ≤ D) ist. Es stellte sich somit heraus, dass die Absenkung der erforderlichen Spannung erreicht wird, indem die Zündkerze 1 so gestaltet wird, dass die Dicke t des inneren Kopfendes 211 kleiner als oder gleich der Durchmesser D des Kopfendes der Mittelelektrode 4 ist. Dies liegt wohl daran, dass die elektrische Feldstärke in dem Funkenspalt 11 durch Verringern der Dicke t des inneren Kopfendes 211 des einwärtigen Kopfendenvorsprungs 21 gesteigert wird, sodass die elektrische Feldstärke zwischen dem einwärtigen Kopfendenvorsprungs 21 und der Mittelelektrode 4 erhöht wird.
VERSUCHSBEISPIEL 4
Es erfolgten außerdem, wie in 20 dargestellt ist, Versuche, um die Wirkungen des Aufbaus der in den 6 bis 9 dargestellten Zündkerze 1, bei der der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 nur auf einem Teilabschnitt des Kopfendes der Metallhülle 2 ausgebildet ist, auf die erforderliche Spannung zu analysieren. Und zwar wurde der Zusammenhang zwischen dem Winkel θ, den, wie in 9 dargestellt ist, die Linien miteinander bilden, die von der Mittelachse der Zündkerze 1 zu den Umfangsenden des einwärtigen Kopfendenvorsprungs 21 an der Innenkante des Kopfendes der Metallhülle 2 verlaufen, und der Spannung gemessen, den die Zündkerze 1 verlangt, um einen Funken zu erzeugen.
Es wurden Versuchskörper der Zündkerze 1 des zweiten Ausführungsbeispiels angefertigt, die untereinander verschiedene Winkel θ in einem Bereich von 30° bis 300° hatten. Es wurden Versuche mit den Versuchskörpern durchgeführt, um auf die gleiche Weise, wie im VERSUCHSBEISPIEL 1 beschrieben wurde, die erforderlichen Spannungen zu messen. Die Ergebnisse der Versuche sind in der grafischen Darstellung von 20 angegeben. Die anderen Versuchskörper als die, bei denen der Winkel θ wie in 9 weniger als 90° und mehr als 0° beträgt, haben, wie in den 21(a) und 21(b) dargestellt ist, einen Winkel θ von 180° und 240°.
Die grafische Darstellung zeigt, dass die erforderliche Spannung stark absinkt, wenn der Winkel θ 90° oder mehr beträgt. Es wurde daher festgestellt, dass der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 vorzugsweise so ausgebildet wird, dass er 90° oder mehr des Umfangs der Zündkerze 1 einnimmt.
Die Erfindung wurde zwar hinsichtlich bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben, um das Verständnis zu erleichtern, doch versteht sich, dass die Erfindung auf verschiedene Weise ausgeführt werden kann, ohne vom Erfindungsprinzip abzuweichen. Die Erfindung sollte daher so verstanden werden, dass sie sämtliche mögliche Ausführungsbeispiele und Abwandlungen der gezeigten Ausführungsbeispiele einschließt, als die sie ausgeführt werden kann, ohne von dem in den beigefügten Ansprüchen dargelegten Erfindungsprinzip abzuweichen.
Zum Beispiel können die Mittelelektrode 4 und die Masseelektrode 5 der Zündkerze 1 jedes Ausführungsbeispiels alternativ so gestaltet sein, dass sie nicht die Edelmetallplättchen 41 und 511 aufweisen. In diesem Fall können das Kopfende der Mittelelektrode 4 und ein Abschnitt des der Mittelelektrode zugewandten Abschnitts 51 der Masseelektrode 5, der dem Funkenspalt 11 zugewandt ist, aus einem wenig haltbaren Material wie einer Nickellegierung bestehen. Bei der Verwendung eines solchen Materials bestehen Bedenken hinsichtlich einer Abnahme der Betriebslebensdauer der Zündkerze 1, doch da der einwärtige Kopfendenvorsprung 21 dazu dient, elektrische Feldstärke um die Mittelelektrode 4 herum zu steigern, wird eine solche Verringerung der Betriebslebensdauer der Zündkerze 1 kompensiert.
Es wird also eine Zündkerze für einen Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellt, die mit einem einwärtigen Kopfendenvorsprung ausgestattet ist. Der einwärtige Kopfendenvorsprung verläuft von einem Kopfende eines zylinderförmigen Gehäuses aus, in dem ein Porzellanisolator angeordnet ist, nach innen. Im Porzellanisolator ist eine Mittelelektrode angeordnet. Der einwärtige Kopfendenvorsprung befindet sich in Axialrichtung der Zündkerze zumindest teilweise näher an dem Kopf der Zündkerze als ein Kopfende des Porzellanisolators. Dies steigert die Stärke eines die Mittelelektrode umgebenden elektrischen Felds, was die Leichtigkeit erhöht, mit der Elektronen von der Mittelelektrode abgegeben werden, und somit erlaubt, eine anfängliche erforderliche Spannung an der Zündkerze zu verringern, was zu einer Erhöhung der Betriebslebensdauer der Zündkerze führt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 11-219771 A [0002]

Claims

Zündkerze für einen Verbrennungsmotor, mit: einem hohlzylinderförmigen Gehäuse mit einem Kopfende, das einem Kopf der Zündkerze zugewandt ist; einem zylinderförmigen Porzellanisolator, der in dem zylinderförmigen Gehäuse gehalten wird; einer Mittelelektrode, die in dem Porzellanisolator gehalten wird, wobei ein Kopf von ihr außerhalb eines Kopfendes des Porzellanisolators freiliegt; einer Masseelektrode, die mit dem zylinderförmigen Gehäuse so verbunden ist, das sie zwischen ihr selbst und dem Kopf der Mittelelektrode einen Funkenspalt bildet; und einem einwärtigen Kopfendenvorsprung, der von dem Kopfende des zylinderförmigen Gehäuses aus einwärts verläuft, wobei sich der einwärtige Kopfendenvorsprung in Axialrichtung der Zündkerze zumindest teilweise näher an dem Kopf der Zündkerze befindet als das Kopfende des Porzellanisolators.
Zündkerze wie in Anspruch 1, wobei ein Abstand L zwischen dem einwärtigen Kopfendenvorsprung und der Mittelelektrode und eine Größe G des Funkenspalts in der Axialrichtung der Zündkerze so gewählt sind, dass sie den Zusammenhang G < L erfüllen.
Zündkerze wie in Anspruch 2, wobei der Abstand L und die Größe G des Funkenspalts so gewählt sind, dass sie den Zusammenhang G + 0,5 mm < L erfüllen.
Zündkerze wie in Anspruch 1, wobei der Kopf der Mittelelektrode außerhalb des Kopfendes des zylinderförmigen Gehäuses zum Kopf der Zündkerze hin verläuft.
Zündkerze wie in Anspruch 4, wobei der Abstand L zwischen dem einwärtigen Kopfendenvorsprung und der Mittelelektrode größer oder gleich H durch Wurzel drei eingestellt ist, wobei H ein Abstand zwischen dem Kopf der Mittelelektrode und dem Kopfende des zylinderförmigen Gehäuses in der Axialrichtung der Zündkerze ist.
Zündkerze wie in Anspruch 1, wobei eine in der Axialrichtung der Zündkerze definierte Dicke t eines inneren Kopfendes des einwärtigen Kopfendenvorsprungs und ein Durchmesser D des Kopfs der Mittelelektrode so vorgesehen sind, dass sie den Zusammenhang t ≤ D erfüllen.
Zündkerze wie in Anspruch 1, wobei der einwärtige Kopfendenvorsprung in Umfangsrichtung der Zündkerze über einen Bereich von 90° oder mehr ausgebildet ist.