DE102016117149B4

DE102016117149B4 - Zündkerze für Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102016117149B4
Application number: DE102016117149.2A
Authority: DE
Inventors: Masataka DEGUCHI; Shibata Masamichi; Kanechiyo Terada; Tetsuya Miwa; Hironori Osamura; Yuuki TSUKAMOTO
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2016-09-13
Publication date: 2021-12-23
Anticipated expiration: 2036-09-14
Also published as: JP6551096B2; US20170077679A1; DE102016117149B8; DE102016117149A1; JP2017059364A; US9793687B2

Abstract

Zündkerze (1) für einen Verbrennungsmotor, aufweisend:ein zylindrisches Gehäuse (2), das ausgestaltet ist, in einem Verbrennungsmotor eingebaut zu werden, um so einer Brennkammer des Verbrennungsmotors ausgesetzt zu sein;einen zylindrischen Porzellanisolator (3), der innerhalb des Gehäuses (2) fixiert ist;eine Mittelelektrode (4), die innerhalb des Porzellanisolators (3) fixiert ist und einen Kopf besitzt, der sich außerhalb eines vorderen Endes des Porzellanisolators (3) erstreckt; undeine ringförmige Masseelektrode (5), die an ein vorderes Ende des Gehäuses (2) gesichert ist;wobei das Gehäuse (2) einen Abschnitt (21) mit kleinem Durchmesser besitzt, der an dem vorderen Ende davon gebildet ist, wobei der Abschnitt (21) mit kleinem Durchmesser einen Innendurchmesser besitzt, der kleiner als der von einem Rest des Gehäuses (2) ist,wobei die Masseelektrode (5) von einer vorderen Endfläche (211) des Abschnitts (21) mit kleinem Durchmesser hervorragt und eine der Außenumfangsfläche der Mittelelektrode (4) zugewandte Innenumfangsfläche besitzt,wobei die Masseelektrode (5) einen Außendurchmesser besitzt, der kleiner ist als ein Außendurchmesser der vorderen Endfläche (211) des Abschnitts (21) mit kleinem Durchmesser,wobei der Porzellanisolator (3) eine Anlageschulter (31) besitzt, die an einem Außenumfang davon gebildet ist, und das Gehäuse (2) eine Sitzschulter (23) besitzt, die an einem Innenumfang davon gebildet ist, wobei die Anlageschulter (31) auf der Sitzschulter (23) von einer Basisseite der Zündkerze (1) in einer Axialrichtung der Zündkerze (1) aufsitzt, um den Porzellanisolator (3) in dem Gehäuse (2) zu fixieren,wobei eine Aussparung (14) zwischen dem Innenumfang des Gehäuses (2) und einem Abschnitt des Porzellanisolators (3) gebildet ist, die sich näher an einem vorderen Ende des Porzellanisolators (3) befindet als die Anlageschulter (31), undwobei das Gehäuse (2) zumindest eine darin gebildete Entlüftung (24) besitzt, die sich radial außerhalb der Masseelektrode (5) zu der Aussparung (14) hin erstreckt und direkt in der Aussparung (14) endet, um eine Verbindung zwischen der Aussparung (14) und der Brennkammer des Verbrennungsmotors herzustellen.

Description

HINTERGRUND
1 Technisches Gebiet
Diese Offenbarung betrifft allgemein eine Zündkerze für einen Verbrennungsmotor, die eine ringförmige Masseelektrode besitzt, die angeordnet ist, um einem Außenumfang einer Mittelelektrode zugewandt zu sein, und ein Herstellungsverfahren davon.
2 Technischer Hintergrund
Zum Beispiel offenbart das japanische Patent JP 5 075 127 B2 eine Zündkerze zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor, die in Kraftfahrzeugen oder Kraft-Wärme-Kopplungssystemen eingebaut ist. Die Zündkerze besitzt eine ringförmige Masseelektrode, die einem Außenumfang einer Mittelelektrode zugewandt ist. Die Fuge der Masseelektrode zu einem Gehäuse der Zündkerze wird durch Schweißen eines vorderen Endes des Gehäuses nach innen erreicht, um einen Zündspalt zwischen dem Außenumfang der Mittelelektrode und dem Innenumfang der ringförmigen Masseelektrode zu definieren.
Die obengenannte Zündkerze, wie obenstehend beschrieben, besitzt einen Aufbau, in dem die Masseelektrode fest in dem geschweißten vorderen Ende des Gehäuses gehalten wird, um einen mechanischen Kontakt des Außenumfangs der Masseelektrode mit dem Gehäuse herzustellen, somit in einer erhöhten Länge eines Wärmeableitungspfads zwischen der Innenumfangsfläche der Masseelektrode, die dem Zündspalt zugewandt ist, und dem Gehäuse resultierend. Dies erhöht das Risiko höherer Temperaturen, die in der Masseelektrode auftreten, was üblicherweise zu einer Erhöhung an mechanischer Abnutzung von Abschnitten der Elektroden rund um den Zündspalt führt, wodurch die Rate, zu der die Größe des Zündspalts sich erhöht, beschleunigt wird, wodurch die Zeit, die zum Erreichen einer Obergrenze der Größe des Zündspalts benötigt wird, verkürzt wird. Es ist somit schwierig, Zündkerzen herzustellen, die eine erhöhte Lebensdauer besitzen.
Die Masseelektrode ist innerhalb des Gehäuses angeordnet. Der Zündspalt besitzt ein Ende, das sich innerhalb des vorderen Endes des Gehäuses in der Längsrichtung der Zündkerze befindet, und begegnet somit der Wahrscheinlichkeit, dass es für eine Flamme, wie sie durch einen in dem Zündspalt erzeugten Funken geschaffen wird, schwierig ist, zu wachsen, das heißt, ein Kühlverlust erhöht sich in der Zündkerze, was in einer verringerten Fähigkeit zum Zünden von Kraftstoff in dem Motor resultiert.
Die obengenannte Zündkerze, wie obenstehend beschrieben, besitzt die fest in dem Gehäuse angepresste Masseelektrode. Somit ist es schwierig, die Position der Masseelektrode das heißt, die Größe des Zündspalts anzupassen. Insbesondere benötigt die präzise Schaffung des Zündspalts zwischen dem Außenumfang der Mittelelektrode und dem Innenumfang der Masseelektrode erhöhte Genauigkeit bei der Positionierung der Masseelektrode bezüglich der Mittelelektrode. Eine Variation bei der Abmessung oder ein Montagefehler von Teilen wie etwa dem Gehäuse etc., resultiert in einem Versagen bei der Bildung eines gewünschten Zündspalts, selbst wenn die Masseelektrode akkurat bezüglich dem Gehäuse positioniert ist, und benötigt somit den Bedarf, die Masseelektrode bezüglich der Mittelelektrode zu positionieren. In dem Aufbau, in dem die Masseelektrode radial innerhalb des geschweißten vorderen Endes des Gehäuses angeordnet ist, beschränkt jedoch eine große Variation in Abmessung oder ein Montagefehler von Teilen der Zündkerze eine Bewegung der Masseelektrode in einer Radialrichtung der Zündkerze. Es ist somit schwierig, die Größe des Zündspalts akkurat anzupassen.
Darüber hinaus offenbart die nachveröffentlichte DE 10 2015 114 453 A1 eine Zündkerze mit einem rohrförmigen Gehäuse, einem rohrförmigen Isolator, der in dem Gehäuse gehalten wird, einer Mittelelektrode, die in dem Isolator befestigt ist, wobei ein distaler Endbereich der Mittelelektrode nach außerhalb des Isolators vorsteht; und einer ringförmigen Masseelektrode, die an einem distalen Ende des Gehäuses befestigt ist. Das Gehäuse weist, an dem distalen Ende desselben, einen kleinen Innendurchmesser aufweisenden Bereich auf, der einen kleineren Innendurchmesser aufweist als andere Bereiche des Gehäuses. Die ringförmige Masseelektrode ist auf einer distalen Endoberfläche des einen kleinen Innendurchmesser aufweisenden Bereichs des Gehäuses so angeordnet, dass eine innere Umfangsoberfläche der Masseelektrode einer äußeren Umfangsoberfläche des distalen Endbereichs der Mittelelektrode über eine dazwischen ausgebildete Funkenstrecke gegenüberliegt. Der Außendurchmesser der Masseelektrode ist kleiner als der Außendurchmesser der distalen Endoberfläche des einen kleinen Innendurchmesser aufweisenden Bereichs des Gehäuses.
Die EP 2 053 711 A2 offenbart eine Zündkerze, insbesondere für einen Kolbenmotor mit Funkenzündung, mit einer Mittelelektrode der Funkenstrecke und einem Gehäuse, das die zweite Elektrode der Funkenstrecke bildet. Im Inneren des Gehäuses ist eine Zündkammer bereitgestellt, welche mindestens eine Verbindungsöffnung zum Zylinder aufweist. Die Mittelelektrode verläuft durch den Raum der Zündkammer und endet in der Verbindungsöffnung an der Stirnseite der Zündkammer.
Ferner offenbart die DE 11 2013 000 207 T5 eine Zündkerze und zugehörige Systeme für einen Verbrennungsmotor mit einer mittleren Elektrode, die an einer ersten distalen Endfläche endet, die um eine Mittelachse herum definiert ist. Die Zündkerze weist außerdem mindestens eine äußere Elektrode auf, die an einer zweiten distalen Endfläche endet. Die mindestens eine äußere Elektrode umschließt mindestens teilweise die mittlere Elektrode lateral in der Weise, dass die zweite distale Endfläche in Bezug auf die mittlere Elektrode radial versetzt ist und eine laterale Lücke zwischen der mittleren Elektrode und der mindestens einen äußeren Elektrode definiert ist. Die Zündkerze weist Merkmale auf, die den Strom des frischen Luft-/Kraftstoffgemisches durch die laterale Lücke zwingen oder umleiten, um die Entfernung oder Verdrängung der Abgasrückstände aus einem vorherigen Verbrennungsereignis aus der lateralen Lücke zu unterstützen.
KURZFASSUNG
Es ist daher eine Aufgabe, eine Zündkerze für einen Verbrennungsmotor, die ausgestaltet ist, eine erhöhte Lebensdauer, eine verbesserte Fähigkeit zum Kraftstoff-zünden zu besitzen, und einen Zündspalt, der leicht anzupassen ist, bereitzustellen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung, wird eine Zündkerze für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, die aufweist: (a) ein zylindrisches Gehäuse, das gestaltet ist, in einem Verbrennungsmotor eingebaut zu werden, um so einer Brennkammer des Verbrennungsmotors ausgesetzt zu sein; (b) einen zylindrischen Porzellanisolator, der innerhalb des Gehäuses fixiert ist, (c) eine Mittelelektrode, die innerhalb des Porzellanisolators fixiert ist und einen Kopf besitzt, der sich außerhalb eines vorderen Endes des Porzellanisolators erstreckt; und (d) eine ringförmige Masseelektrode, die an ein vorderes Ende des Gehäuses gesichert ist.
Das Gehäuse besitzt einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser, der an dem vorderen Ende davon gebildet ist. Der Abschnitt mit kleinem Durchmesser besitzt einen Innendurchmesser, der kleiner als ein Rest des Gehäuses ist.
Die Masseelektrode ragt von einer vorderen Endfläche des Abschnitts mit kleinem Durchmesser hervor und besitzt eine der Außenumfangsfläche der Mittelelektrode zugewandte Innenumfangsfläche.
Die Masseelektrode besitzt einen Außendurchmesser, der kleiner ist als ein Außendurchmesser der vorderen Endfläche des Abschnitts mit kleinem Durchmesser.
Der Porzellanisolator besitzt eine Anlageschulter, die an einem Außenumfang davon gebildet ist, und das Gehäuse besitzt eine Sitzschulter, die an einem Innenumfang davon gebildet ist. Die Anlageschulter sitzt auf der Sitzschulter von einer Basisseite der Zündkerze in einer Axialrichtung der Zündkerze auf, um den Porzellanisolator in dem Gehäuse zu fixieren.
Eine Aussparung ist zwischen dem Innenumfang des Gehäuses und einem Abschnitt des Porzellanisolators gebildet, der sich näher an einem vorderen Ende des Porzellanisolators befindet als die Anlageschulter.
Das Gehäuse besitzt darin gebildet eine Entlüftung, die sich radial außerhalb der Masseelektrode zu der Aussparung hin erstreckt und direkt in der Aussparung endet, um eine Kommunikation bzw. Verbindung zwischen der Aussparung und der Brennkammer des Verbrennungsmotors herzustellen.
Bei der obenstehend beschriebenen Zündkerze ist der Außendurchmesser der Masseelektrode kleiner als der der vorderen Endfläche des Abschnitts mit kleinem Durchmesser des Gehäuses. Die Masseelektrode ist hin zu der vorderen Endfläche des Abschnitts mit kleinem Durchmesser des Gehäuses geschweißt. Die Masseelektrode und das Gehäuse sind deshalb einander in Kontakt zueinander in einer Axialrichtung der Zündkerze zugewandt. Insbesondere kontaktieren sich die Masseelektrode und das Gehäuse durchgängig und vollständig in der Umfangsrichtung der Zündkerze, wodurch sie einen großen Kontaktbereich sicherstellen und einen Wärmeableitungspfad zwischen der Innenumfangsfläche der dem Zündspalt zugewandten Masseelektrode und dem Gehäuse kürzen. Dies verbessert die Freigabe von Wärme von der Masseelektrode, die in dem Motor der Verbrennung von Kraftstoff ausgesetzt und auf hohe Temperatur erwärmt ist, zu dem in einem Motorkopf eingebauten Gehäuse, wodurch ein Temperaturanstieg der Masseelektrode minimiert wird, wodurch mechanische Abnutzung der Innenumfangsfläche der Masseelektrode verringert wird, was eine Erhöhung der Größe des Zündspalts verzögert, um eine gewünschte Lebensdauer der Zündkerze zu erhalten.
Die Masseelektrode steht von der vorderen Endfläche des Gehäuses hervor, so dass sich der Zündspalt außerhalb des vorderen Endes des Gehäuses in der Axialrichtung der Zündkerze befindet, wodurch Kontakt der Flamme, wie sie durch einen in dem Zündspalt erzeugten Funken geschaffen wird, mit dem Gehäuse verhindert wird, was üblicherweise dazu führt, dass die Wärme der Flamme in das Gehäuse hineingezogen wird, was somit in einem Fehler beim Größerwerden der Flamme resultiert. Mit anderen Worten wird der Kühlverlust von Wärmeenergie, die benötigt wird, um die Flamme größer werden zu lassen, minimiert, um die Fähigkeit der Zündkerze zum Kraftstoff-zünden zu verbessern.
Die Zündkerze ist ausgestaltet, die Masseelektrode zu besitzen, die der Außenumfangsfläche der Mittelelektrode zugewandt ist, und ist hin zu der vorderen Endfläche des Abschnitts mit kleinem Durchmesser des Gehäuses verschweißt, was somit das Positionieren der Masseelektrode zu der Mittelelektrode vereinfacht, wenn sie zusammengeschweißt werden. Insbesondere ist es möglich, wenn die Masseelektrode mit dem Gehäuse geschweißt wird, die Masseelektrode entlang der vorderen Endfläche des Abschnitts mit kleinem Durchmesser des Gehäuses zu bewegen, um eine gewünschte Stelle der Masseelektrode bezüglich der Mittelelektrode ungeachtet einer Variation in der Abmessung der Teile der Zündkerze festzulegen, was die Justage des Zündspalts zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode vereinfacht.
Das Gehäuse besitzt die darin gebildeten Lüftungslöcher, was somit das Reinigen der Aussparung verbessert, das heißt, den Betrag an in der Aussparung angesammeltem Restgas verringert. Dies verbessert die Effizienz beim Reinigen der Aussparung während eines Auslasstakts in dem Verbrennungsmotor und vereinfacht ebenfalls das Ansaugen von Frischluft in die Aussparung, wodurch die Fähigkeit der Zündkerze zum Zünden des Kraftstoffs verbessert wird.
Diese Offenbarung stellt daher die Zündkerze und das Herstellungsverfahren der Zündkerze bereit, die eine erhöhte Lebensdauer, eine verbesserte Fähigkeit zum Zünden von Kraftstoff, und einen leicht anzupassenden Zündspalt besitzt.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird anhand der untenstehenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung besser verstanden, die jedoch nicht als die spezifischen Ausführungsformen der Erfindung begrenzend betrachtet werden sollte, sondern lediglich dem Zwecke der Erklärung und des Verständnisses gedacht sind.
Die Zeichnungen zeigen in:

1 eine teilperspektivische Schnittansicht, die einen Bereich um einen vorderen Endabschnitt einer Zündkerze gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
2 eine Längsschnittansicht, die eine in einem Verbrennungsmotor eingebaute Zündkerze gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
3 eine Draufsicht, die eine Zündkerze, von einem oberen Ende davon gesehen, veranschaulicht;
4 eine Teilschnittansicht, die einen Bereich um einen oberen Endabschnitt einer Zündkerze gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
5 eine Draufsicht, die ein vorderes Ende eines Gehäuses einer Zündkerze veranschaulicht, bevor eine Masseelektrode zu dem Gehäuse in der ersten Ausführungsform hinzugefügt wird;
6 eine Teilschnittansicht, die einen Bereich um einen oberen Endabschnitt einer Zündkerze veranschaulicht, bevor eine Masseelektrode zu einem Gehäuse in der ersten Ausführungsform hinzugefügt wird;
7(A) eine Draufsicht einer Masseelektrode einer Zündkerze in der ersten Ausführungsform;
7(B) eine Schnittansicht entlang der Linie VIIb-VIIb aus 7(A);
8 eine teilperspektivische Schnittansicht, die einen Bereich um einen vorderen Endabschnitt einer Zündkerze gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht;
9 eine teilperspektivische Schnittansicht, die einen Bereich um eine Masseelektrode veranschaulicht, die an ein Gehäuse einer Zündkerze der zweiten Ausführungsform geschweißt ist;
10 eine beispielhafte Ansicht, die eine Positionsverhältnis zwischen einer ringförmigen Begrenzung und einer ringförmigen Schweißnaht einer Zündkerze der zweiten Ausführungsform darstellt;
11 eine Draufsicht, die ein vorderes Ende eines Gehäuses einer Zündkerze veranschaulicht, bevor in der zweiten Ausführungsform eine Masseelektrode zu dem Gehäuse hinzugefügt wird;
12 eine Teilschnittansicht, die einen Bereich um einen oberen Endabschnitt einer Zündkerze veranschaulicht, bevor eine Masseelektrode zu dem Gehäuse in der zweiten Ausführungsform hinzugefügt wird;
13 eine teilperspektivische Schnittansicht, die einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser eines Gehäuses veranschaulicht, bevor eine Masseelektrode an das Gehäuse in einer Zündkerze der zweiten Ausführungsform geschweißt ist;
14(A) eine Draufsicht einer Masseelektrode, die mit einem ringförmigen Vorsprung eines Gehäuses einer Zündkerze in der zweiten Ausführungsform in Kontakt gebracht ist;
14(B) eine Teilschnittansicht, die eine an ein Gehäuse geschweißte Masseelektrode während eines Schritts des Hinzufügens in der zweiten Ausführungsform veranschaulicht;
14(C) eine Teilschnittansicht, die eine Masseelektrode veranschaulicht, die während eines Schritts des Anfügens in der zweiten Ausführungsform vollständig an das Gehäuse geschweißt ist;
15 eine Draufsicht, die eine Zündkerze veranschaulicht, von einem oberen Ende davon gesehen gemäß der dritten Ausführungsform;
16 eine Teilschnittansicht in Längsrichtung, die einen Bereich um einen oberen Endabschnitt einer Zündkerze der dritten Ausführungsform veranschaulicht;
17 eine Draufsicht, die von einem oberen Ende davon gesehen eine Zündkerze, gemäß der vierten Ausführungsform veranschaulicht;
18 eine Teilschnittansicht in Längsrichtung, die einen Bereich um einen oberen Endabschnitt einer Zündkerze der vierten Ausführungsform veranschaulicht;
19 eine Draufsicht, die von einem oberen Ende davon gesehen eine Zündkerze, gemäß der fünften Ausführungsform veranschaulicht;
20 eine Teilschnittansicht in Längsrichtung, die einen Bereich um einen oberen Endabschnitt einer Zündkerze der fünften Ausführungsform veranschaulicht;
21 eine Draufsicht, die von einem oberen Ende davon gesehen eine Zündkerze gemäß der sechsten Ausführungsform veranschaulicht;
22 eine Teilschnittansicht in Längsrichtung, die einen Bereich um einen oberen Endabschnitt einer Zündkerze der sechsten Ausführungsform veranschaulicht;
23 eine Draufsicht, die von einem oberen Ende davon gesehen eine Zündkerze gemäß der siebten Ausführungsform veranschaulicht;
24 eine Teilschnittansicht, die in Längsrichtung einen Bereich um einen oberen Endabschnitt einer Zündkerze der siebten Ausführungsform veranschaulicht;
25 eine teilperspektivische Schnittansicht, die eine Zündkerze gemäß der achten Ausführungsform zeigt;
26 eine Draufsicht, die eine erste modifizierte Form einer vorderen Endfläche des Gehäuses einer Zündkerze zeigt; und
27 eine Draufsicht, die eine zweite modifizierte Form einer vorderen Endfläche des Gehäuses einer Zündkerze zeigt.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
Die Zündkerze 1 zur Verwendung mit einem Verbrennungsmotor und ein Herstellungsverfahren davon werden untenstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben.
Die Zündkerze 1 der ersten Ausführungsform, wie in den 1 bis 4 veranschaulicht, beinhaltet ein hohles zylindrisches Gehäuse 2 (auch Mantel genannt), einen zylindrischen Porzellanisolator 3, eine Mittelelektrode 4 und eine ringförmige Masseelektrode 5.
Das Gehäuse 4 ist mit einem vorderen Ende (d.h. einem Kopf) davon, das einer Brennkammer 61 des Verbrennungsmotors 100 ausgesetzt ist, in den Verbrennungsmotor 100 eingebaut. Der Porzellanisolator 3 ist innerhalb des Gehäuses 2 fixiert. Die Mittelelektrode 4 ist innerhalb des Porzellanisolators 3 fixiert und steht teilweise von einem vorderen Ende des Porzellanisolators 3 hervor. Die ringförmige Masseelektrode 5 ist an das vordere Ende des Gehäuses 2 gesichert.
Das Gehäuse 2 besitzt einen an dem vorderen Ende des Gehäuses 2 gebildeten Abschnitt 21 mit kleinem Durchmesser. Der Abschnitt 21 mit kleinem Durchmesser besitzt einen Innendurchmesser D4, der kleiner als der des restlichen Gehäuses 2 ist.
Die Masseelektrode 5 ist an einer vorderen Endfläche 211 des Abschnitts 21 mit kleinem Durchmesser platziert. Mit anderen Worten, steht die Masseelektrode 5 von der vorderen Endfläche 211 in einer Axialrichtung der Zündkerze 1 hervor. Die Masseelektrode 5 besitzt eine Innenumfangsfläche 51, die der Außenumfangsfläche 41 der Mittelelektrode 4 zugewandt ist. Die Masseelektrode 5 besitzt bevorzugt eine vordere Endfläche 53, die sich außerhalb einer vorderen Endfläche 43 der Mittelelektrode 4 in der Axialrichtung der Zündkerze 1 befindet. Die Masseelektrode 5 besitzt einen Außendurchmesser D1, der kleiner ist als ein Außendurchmesser D0 einer vorderen Endfläche 211 des Abschnitts 21 mit kleinem Durchmesser.
Der Porzellanisolator 3 besitzt eine Anlageschulter 31, die auf einem Außenumfang davon gebildet ist. Das Gehäuse 2 besitzt eine Sitzschulter 23, die in einer Innenumfangsfläche davon gebildet ist. Der Porzellanisolators 3 ist innerhalb des Gehäuses 2 fluchtend mit diesem in der Axialrichtung der Zündkerze 1 fixiert, wobei die Anlageschulter 31 auf der Sitzschulter 23 des Gehäuses 2 aufsitzt. Der Porzellanisolators 3 besitzt ebenfalls einen Isolatoransatz 32, der sich näher an der Spitze davon befindet als die Anlageschulter 31. Eine Aussparung 14 ist zwischen dem Isolatoransatz 32 und der Innenumfangswand des Gehäuses 2 gebildet.
Das Gehäuse 2 besitzt darin gebildete Lüftungslöcher 24, die zwischen der Aussparung 14 und der Brennkammer 61 des Motors 100 durch eine Außenumfangsfläche der Masseelektrode 5 kommunizieren. Die Aussparung 14 kommuniziert ebenfalls mit der Brennkammer 61 durch den Zündspalt, mit anderen Worten, innerhalb der Masseelektrode 5. Da der Zündspalt sehr schmal ist, sind die Lüftungslöcher 24 außerhalb der Masseelektrode 5 zur Kompensation eines Mangels an Volumen einer durch den Zündspalt definierten Luftpassage.
Die Zündkerze 1 wird als Zündeinrichtung in Verbrennungsmotoren verwendet, die beispielsweise in Kraftfahrzeuge oder Kraft-Wärme-Kopplungssysteme eingebaut sind. In der folgenden Erörterung wird, wenn die Zündkerze 1 in dem Verbrennungsmotor 100 verbaut ist, ein der Brennkammer 61 des Verbrennungsmotors 100 ausgesetzter Abschnitt der Zündkerze 1 auch als vorderes Ende oder vordere Endseite bezeichnet, während ein von dem vorderen Ende am weitesten entfernter Abschnitt der Zündkerze 1 auch als ein Basisende oder eine Basisendseite bezeichnet wird. Eine Kerzenaxialrichtung, eine Kerzenradialrichtung und eine Kerzenumfangsrichtung, als welche sie hier bezeichnet werden, sind jeweils eine Längsrichtung, eine Radialrichtung und eine Umfangsrichtung der Zündkerze 1.
Wie aus den 1 und 3 ersichtlich ist, besitzt die Mittelelektrode 4 eine im Wesentlichen zylindrische Form und ist koaxial mit dem zylindrischen Gehäuse 2, dem zylindrischen Porzellanisolator 3 und der zylindrischen Masseelektrode 5 angeordnet.
Der Porzellanisolator 3 besitzt, wie in den 1 und 4 veranschaulicht, die Anlageschulter 31, der sich hin zu dem Basisende des Isolatoransatzes 32 verjüngt. Das Gehäuse 2 besitzt an der Innenumfangswand davon gebildet die verjüngte Sitzschulter 23, die der Anlageschulter 31 des Porzellanisolators 3 zugewandt ist. Die Sitzschulter 23 und die Anlageschulter 31 sind miteinander durch einen Füllkörper (auch Dichtung genannt) 11 in Kontakt gebracht, wodurch sie den Porzellanisolator 3 mit dem Gehäuse 2 in der Kerzenaxialrichtung fluchten. Der Isolatoransatz 32, der sich näher an der Spitze der Zündkerze befindet als der Füllkörper 11, definiert die Aussparung 14 zwischen sich und dem Innenumfang des Gehäuses 2.
Jedes der in dem Gehäuse 2 gebildeten Lüftungslöcher 24 besitzt ein zu der Aussparung 14 öffnendes Ende, so dass die Aussparung 14 durch die Lüftungslöcher 24 mit der Brennkammer 61 kommuniziert, wenn die Zündkerze 1 in dem Verbrennungsmotor 100 eingebaut ist. Die Lüftungslöcher 24 öffnen auch an der vorderen Endfläche 211 des Abschnitts 21 mit kleinem Durchmesser. Die Lüftungslöcher 24 erstrecken sich parallel in der Kerzenaxialrichtung.
Die Lüftungslöcher 24 sind, wie klar in den 3 und 5 veranschaulicht, in gleichen Winkelabständen voneinander entfernt in der Kerzenumfangsrichtung angeordnet. In dieser Ausführungsform sind die vier Lüftungslöcher 24 in voneinander gleichen Winkelabständen angeordnet. Jedes der Lüftungslöcher 24 besitzt von der Kerzenaxialrichtung gesehen einen kreisförmigen Querschnitt. Diese Ausgestaltung vereinfacht die Bildung der Lüftungslöcher 24, jedoch können die Lüftungslöcher 24 mit einer anderen Formgebung versehen sein. Etwa die Hälfte des vorderen Endes von jedem der Lüftungslöcher 24 ist durch die Masseelektrode 5 geschlossen, wodurch ein Schockwellendruck verringert wird, wie er durch Kraftstoffverbrennung in dem Motor 100 entsteht, der auf die vordere Endfläche 33 ausgeübt wird, um mögliche gegenteilige Effekte auf den Porzellanisolator 3 zu mildern.
Jedes der Lüftungslöcher 24, wie in den 3 und 4 gezeigt, ist platziert, um teilweise mit der Masseelektrode 5 zu überlappen, aus der Kerzenaxialrichtung gesehen. Mit anderen Worten, besitzt jedes der Lüftungslöcher 24 eine vordere Öffnung 241, die teilweise durch die Masseelektrode 5 blockiert ist. Die Öffnung 241 von jedem der Lüftungslöcher 24 besitzt einen Außenabschnitt, der sich nach außen in Kerzenradialrichtung befindet, und nicht durch die Masseelektrode 5 geschlossen ist. Mit anderen Worten, befindet sich die Öffnung 241 von jedem der Lüftungslöcher 24 teilweise außerhalb des Außenumfangs der Masseelektrode 5, so dass ein umschriebener Kreis, der durch äußerste Stellen aller Öffnungen 241 gelangt, in Kerzenaxialrichtung gesehen außerhalb des Profils der Masseelektrode 5 positioniert ist,.
Jedes der Lüftungslöcher 24 besitzt ebenfalls eine Öffnung 242, die an einem entgegengesetzten Ende davon gebildet ist, mit anderen Worten, sich befindet näher an dem Basisende der Zündkerze 1 (d.h. des Gehäuses 2) als die Öffnung 241. Die Öffnung 241 wird untenstehend auch als vordere Seitenöffnung bezeichnet. Die Öffnung 242 wird untenstehend auch als Basisseitenöffnung bezeichnet. Jede der Öffnungen 242 ist der Aussparung 14 ausgesetzt und befindet sich innerhalb der Aussparung 11 in der Kerzenradialrichtung. Die Lüftungslöcher 24 erstrecken sich parallel zueinander in der Kerzenaxialrichtung. Jedes der Lüftungslöcher 24 besitzt einen äußersten Abschnitt in der Kerzenradialrichtung, der sich näher an der Mitte der Zündkerze 1 befindet als der Füllkörper 11 und näher an dem Außenumfang der Zündkerze 1 als die Masseelektrode 5. Mit anderen Worten liegt der äußerste Abschnitt von jedem der Lüftungslöcher 24 zwischen der Masseelektrode 5 und dem Füllkörper 11 in der Kerzenradialrichtung.
Das Gehäuse 2 besitzt, wie in den 1 und 2 veranschaulicht, eine Befestigungsschraube 22 zum Einbauen der Zündkerze 1 in den Motorkopf 62 des Verbrennungsmotors 100 und ist aus einer, beispielsweise Fe-basierten Legierung gefertigt.
Die Masseelektrode 5 beinhaltet, wie in den 7(A) und 7(B) veranschaulicht, einen ringförmigen Elektrodenhauptkörper 54 und eine Edelmetallschicht 55, die an einer Innenumfangsfläche des Elektrodenhauptkörpers 54 gebildet ist. Der Elektrodenhauptkörper 54 ist aus einer, beispielsweise Ni-basierten Legierung gefertigt. Die Edelmetallschicht 55 ist aus, beispielsweise Platin (Pt) oder Iridium (Ir) oder einer Legierung davon gefertigt. Die Edelmetallschicht 55 ist an den Elektrodenhauptkörper 54 diffusionsgebondet. Die Edelmetallschicht 55 besitzt eine Dicke von beispielsweise 0,1 mm bis 0,5 mm. Die Masseelektrode 5 ist, wie obenstehend beschrieben, aus zwei Teilen gefertigt: dem Elektrodenhauptkörper 54 und der Edelmetallschicht 55, um die Abnutzungsfestigkeit der Masseelektrode 5 zu verbessern, um die Lebensdauer der Zündkerze 1 zu erhöhen.
Ein Herstellungsverfahren der Zündkerze 1 wird untenstehend beschrieben. Die Zündkerze 1 wird in einer Folge von Montageschritten und einem Schritt des Hinzufügens hergestellt.
Die Montageschritte sind, wie in 6 veranschaulicht, Schritte zum Vorbereiten einer Montage des Porzellanisolators 3 und der Mittelelektrode 4 und des nachfolgenden Installierens innerhalb des Gehäuses 2, damit die Mittelelektrode 4 in den Innenumfang des Abschnitts 21 mit kleinem Durchmesser eingesetzt werden kann.
Der Schritt des Hinzufügens folgt, wie in 4 veranschaulicht, auf die Montageschritte, um die Masseelektrode 5 mit dem Abschnitt 21 mit kleinem Durchmesser des Gehäuses 2 zu verbinden. In dem Schritt des Hinzufügens wird die Größe des Zündspalts zwischen der Masseelektrode 5 und der Mittelelektrode 4 angepasst.
Die Lüftungslöcher 24 sind durch Bohren des Gehäuses 2 vor den Montageschritten gefertigt.
Insbesondere ist die Masseelektrode 5, die, wie man in den 7(A) und (B) sehen kann, eine Ringform besitzt, beim dem Schritt des Hinzufügens an die vordere Endfläche 211 des Abschnitts 21 mit kleinem Durchmesser des Gehäuses 2 gesetzt, damit die Mittelelektrode 4 innerhalb der Masseelektrode 5 platziert werden kann. Die Masseelektrode 5 wird auf die vordere Endfläche 211 des Gehäuses 2 in der Radialrichtung davon geschoben, um die Position davon relativ zu der dort befindlichen Mittelelektrode 4 zu regulieren. Insbesondere ist der Zündspalt zwischen der Außenumfangsfläche 41 der Mittelelektrode 4 und der Innenumfangsfläche 51 der Masseelektrode 5 auf einen gewünschten Abstand festgelegt. Mit anderen Worten wird die Masseelektrode 5 bewegt und platziert, damit der Zündspalt zwischen Gesamtumfängen der Außenumfangsfläche 41 der Mittelelektrode 4 und der Innenumfangsfläche 51 der Masseelektrode 5 angeglichen wird. Wenn die obere Endfläche 211 des Gehäuses 2 sich flach senkrecht zu der Kerzenaxialrichtung erstreckt, vereinfacht es das Positionieren der Masseelektrode 5 auf dem Gehäuse 2. Die Masseelektrode 5 wird an Ort und Stelle auf dem Gehäuse 2 positioniert und dem Gehäuse 2 beispielsweise durch Widerstandsschweißen oder Laserschweißen hinzugefügt.
In der obenstehenden Weise wird die in den 1 bis 4 gezeigte Zündkerze 1 hergestellt, in der zwischen der Außenumfangsfläche 41 der Mittelelektrode 4 und der Innenumfangsfläche 51 der Masseelektrode 5 der Zündspalt mit einer benötigten Größe gebildet ist.
Die Zündkerze 1 besitzt, wie bereits beschrieben, die an die vordere Endfläche 211 des Abschnitts 21 mit kleinem Durchmesser des Gehäuses 2 geschweißte Masseelektrode 5, so dass die Masseelektrode 5 mit dem Gehäuse 2 in der Kerzenaxialrichtung in Flächenkontakt gebracht wird. Die Masseelektrode 5 und das Gehäuse 2 sind somit durchgängig und vollständig miteinander in der Kerzenumfangsrichtung in Kontakt gebracht, wodurch ein großes Kontaktfeld dazwischen sichergestellt wird und ein Abstand eines Wärmeableitungspfads zwischen der dem Zündspalt und der dem Gehäuse 2 zugewandten Innenumfangsfläche 51 der Masseelektrode 5 verkürzt wird. Dies verringert einen Temperaturanstieg der Masseelektrode 5, wodurch mechanische Abnutzung der Innenumfangsfläche 51 der Masseelektrode 5 verringert wird und eine erhöhte Lebensdauer der Zündkerze 1 sicherstellt wird.
Die Masseelektrode 5 steht von der vorderen Endfläche 211 des Gehäuses 2 hervor, so dass sich der Zündspalt außerhalb des vorderen Endes des Gehäuses 2 in der Axialrichtung der Zündkerze 1 befindet, wodurch Kontakt der Flamme, wie sie durch einen in dem Zündspalt erzeugten Funken geschaffen wird, mit dem Gehäuse 2 vermieden wird, was üblicherweise zu einem Hineinziehen der Wärme der Flamme in das Gehäuse 2 führt, was dann in einem Versagen im Größer-werden-lassen der Flamme resultiert. Mit anderen Worten, wird der Kühlverlust von Wärmeenergie, die zum Größer-werden-lassen der Flamme benötigt wird, minimiert, um die Fähigkeit der Zündkerze 1 zum Kraftstoff-zünden verbessern.
Die Zündkerze 1 ist ausgestaltet, um eine Masseelektrode 5 zu besitzen, die der Außenumfangsfläche der Mittelelektrode 4 zugewandt ist, und an die vordere Endfläche 211 des Abschnitts 21 mit kleinem Durchmesser des Gehäuses 2 geschweißt ist, wodurch das Positionieren der Masseelektrode 5 zu der Mittelelektrode 4 erleichtert wird, wenn sie aneinander geschweißt werden. Insbesondere ist es möglich, wenn die Masseelektrode 5 an das Gehäuses 2 geschweißt ist, die Masseelektrode 5 entlang der vorderen Endfläche 211 des Abschnitts 21 mit kleinem Durchmesser des Gehäuses 2 zu bewegen, um eine gewünschte Stelle der Masseelektrode 5 relativ zu der Mittelelektrode 4 festzulegen, ohne eine Variation in der Abmessung der Teile der Zündkerze 1 zu berücksichtigen, was die Anpassung des Zündspalts zwischen der Mittelelektrode 4 und der Masseelektrode 5 vereinfacht.
Das Gehäuse 2 besitzt die darin gebildeten Lüftungslöcher 24, was somit das Reinigen der Aussparung 14 verbessert, das heißt, den Betrag an in der Aussparung 14 angesammeltem Restgas verringert. Dies verbessert die Effizienz beim Reinigen der Aussparung 14 während eines Auslasstakts in dem Verbrennungsmotor 100 und vereinfacht ebenfalls Ansaugen von Frischluft in die Aussparung 14, wodurch die Fähigkeit der Zündkerze 1 zum Zünden des Kraftstoffs verbessert wird.
Die Lüftungslöcher 24 öffnen an der vorderen Endfläche 211 des Abschnitts 21 mit kleinem Durchmesser, so dass sie direkt einer Druckveränderung in der Brennkammer 61 des Verbrennungsmotors 100 unterworfen ist, die aus der Verbrennung von Kraftstoff oder Bewegung des Kolbens entsteht, wodurch die Effizienz beim Reinigen von Restgas aus der Aussparung 14 in die Brennkammer 61 verbessert. Die Lüftungslöcher 24 erstrecken sich parallel zueinander in der Kerzenaxialrichtung, wodurch sie schnell das Restgas aus der Aussparung 14 während des Auslasstakts des Verbrennungsmotors 100 abfließen lassen. Die Lüftungslöcher 24 sind in gleichen Abständen voneinander in der Kerzenumfangsrichtung angeordnet, wodurch sie veranlassen, dass das Restgas einheitlich über den Umfang der Zündkerze 1 aus der Aussparung 14 gezogen wird. Jedes der Lüftungslöcher 24 besitzt die Öffnung 241, die teilweise geschlossen ist, so dass ein Bereich der direkt außerhalb des Lüftungslochs 24 ausgesetzten Öffnung 241 verringert wird, wodurch ein Schockwellendruck wie er durch die Kraftstoffverbrennung in dem Verbrennungsmotor 100 entsteht der auf die vordere Endfläche 33 des Porzellanisolators 3 einwirkt, verringert wird.
Wie aus der obenstehenden Erläuterung ersichtlich ist, stellt diese Ausführungsform, eine Zündkerze 1 für Verbrennungsmotoren bereit, die eine erhöhte Lebensdauer, verbesserte Fähigkeit zum Zünden von Kraftstoff und einen leicht anzupassenden Zündspalt besitzt.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
Die wie in den 8 bis 10 veranschaulichte Zündkerze 1 dieser Ausführungsform besitzt eine ringförmige Schweißnaht 13, die das Gehäuse 2 und die Masseelektrode 5 zusammenschweißt. Die ringförmige Schweißnaht 13 besitzt eine Formgebung dahingehend, einen Teil einer Breite der Masseelektrode 5 zu belegen, die sich in Kerzenumfangsrichtung erstreckt.
Insbesondere ist die vordere Endfläche 211 des Abschnitts 21 mit kleinem Durchmesser einer Basisendfläche 52 der Masseelektrode 5 durch eine ringförmige Begrenzung 12 zugewandt. Die ringförmige Begrenzung 12 besitzt einen ringförmigen Bereich, der einen Teil einer Breite davon belegt und sich vollständig in einer Umfangsrichtung davon erstreckt, in der die ringförmige Schweißnaht 13 gebildet ist. Die ringförmige Schweißnaht 13 erstreckt sich, wie in 10 veranschaulicht, durchgängig in der Umfangsrichtung der ringförmigen Begrenzung 12. Die Lüftungslöcher 24 befinden sich, wie aus den 10 bis 12 ersichtlich ist, außerhalb der ringförmigen Schweißnaht 13 in der Kerzenradialrichtung.
Die ringförmigen Schweißnaht 13 besitzt eine Innenumfangskante 132, die sich außerhalb der Innenumfangskante 212 der vorderen Endfläche 211 des Abschnitts 21 mit kleinem Durchmesser befindet. Die ringförmigen Schweißnaht 13 besitzt eine Innenumfangskante 212, die sich innerhalb der Außenumfangskante 521 der Basisendfläche 52 der Masseelektrode 5 befindet.
Die ringförmigen Schweißnaht 13 ist wie aus 9 ersichtlich ist, ausgeformt, um von der vorderen Endfläche 211 des Abschnitts 21 mit kleinem Durchmesser in die Masseelektrode 5 zu greifen. Insbesondere ist die ringförmige Schweißnaht 13 von der Basisendfläche 52 der Masseelektrode 5 tief eingeschlossen.
Die Lüftungslöcher 24 befinden sich teilweise außerhalb des Außenumfangs der ringförmigen Begrenzung 12, das heißt, der Außenumfangskante 521 der Basisendfläche 52 der Masseelektrode 5.
Das Hinzufügen der Masseelektrode 5 zu der vorderen Endfläche 211 des Abschnitts 21 mit kleinem Durchmesser wird durch Widerstandsschweißen erreicht.
Bevor die Masseelektrode 5 an das Gehäuse 2 geschweißt wird, besitzt die vordere Endfläche 211 des Gehäuses 2, wie in den 11 bis 13 veranschaulicht, einen darauf gebildeten ringförmigen Vorsprung 130. Der kreisförmige Vorsprung 130 erstreckt sich durchgängig und vollständig in der Umfangsrichtung des Abschnitts 21 mit kleinem Durchmesser des Gehäuses 2.
Der ringförmige Vorsprung 130 besitzt, wie in 13 veranschaulicht, eine Breite W1 in der Kerzenradialrichtung, die, wie in 9 veranschaulicht, kleiner ist als die Breite W2 der ringförmigen Begrenzung 12 in der Kerzenradialrichtung. Die Lüftungslöcher 24 sind außerhalb des ringförmigen Vorsprungs 130 des Gehäuses 2 in der Kerzenradialrichtung gebildet.
In dem Schritt des Hinzufügens wird der ringförmige Vorsprung 130, wie in 14(A) veranschaulicht, zuerst mit der Basisendfläche 52 der Masseelektrode 5 in Kontakt gebracht. Der Zündspalt zwischen der Masseelektrode 5 und der Mittelelektrode 4 wird reguliert. Insbesondere wird, nachdem die Montageschritte durchgeführt wurden, jedoch bevor die Masseelektrode 5 durch Widerstandsschweißen an dem Abschnitt 21 mit kleinem Durchmesser geschweißt wird, die Position der Masseelektrode 5 relativ zu dem Gehäuse 2 angepasst, um den Zündspalt zwischen der Masseelektrode 5 und der Mittelelektrode 4 festzulegen. Anschließend wird die Masseelektrode 5 durch Widerstandsschweißen an den Abschnitt 21 mit kleinem Durchmesser geschweißt.
Der ringförmige Vorsprung 130 des Gehäuses 2 wird, wie schon beschrieben, mit der Masseelektrode 5 in Kontakt gebracht, um die Masseelektrode 5 an das Gehäuse 2 zu schweißen. Das Schweißen erfolgt zwischen der Basisendfläche 52 der Masseelektrode 5 und dem ringförmigen Vorsprung 130 an der vorderen Endfläche 211 des Gehäuses 2 über den gesamten Umfang des ringförmigen Vorsprungs 130.
Wenn der ringförmige Vorsprung 130 mit der Basisendfläche 52 der Masseelektrode 5 in Kontakt gebracht ist, befindet sich die Innenumfangskante des ringförmigen Vorsprungs 130, wie in 14(A) zu sehen ist, außerhalb der Innenumfangskante 212 der vorderen Endfläche 211 des Abschnitts 21 mit kleinem Durchmesser, während sich die Außenumfangskante des ringförmigen Vorsprungs 130 innerhalb der Außenumfangskante 521 der Basisendfläche 52 der Masseelektrode 5 befindet. Der ringförmige Vorsprung 130 ist in Kontakt mit der Basisendfläche 52 des Elektrodenhauptkörpers 54 der Masseelektrode 5.
Der Strom wird zwischen dem Gehäuse 2 und der Masseelektrode 5 aufgebracht, wobei der ringförmige Vorsprung 130 mit der Masseelektrode 5 Kontakt-verpresst ist. Dies erzeugt Wärme zwischen dem ringförmigen Vorsprung 130 und der Basisendfläche 52 der Masseelektrode 5, um das Gehäuse 2 und die Masseelektrode 5 durch Widerstandsschweißen aneinander zu schweißen. Der mechanische Kontakt zwischen dem Gehäuse 2 und der Masseelektrode 5 wird nur zwischen dem ringförmigen Vorsprung 130 und der Masseelektrode 5 erreicht. Mit anderen Worten, stehen das Gehäuse 2 und die Masseelektrode 5 vor dem Schweißen nicht in einem Bereich der ringförmigen Begrenzung 12 außer dem ringförmigen Vorsprung 130 miteinander in Kontakt. Bei dem Widerstandsschweißen fließt der Strom somit nur durch einen engen ringförmigen Kontaktbereich zwischen dem ringförmigen Vorsprung 130 des Gehäuses 2 und der Masseelektrode 5, was in einem einheitlichen Anstieg an Stromdichte an dem Kontakt des ringförmigen Vorsprungs 130 und der Masseelektrode 5 resultiert, was einheitliches Schweißen an der Gesamtheit des Kontakts bewirkt.
Der ringförmige Vorsprung 130 wird, wie in den 14(A), 14(B) und 14(C) gezeigt, schrittweise geschmolzen und mit der Basisendfläche 52 der Masseelektrode 5 gemischt, um die Schweißnaht des ringförmigen Vorsprungs 130 und der Masseelektrode 5 zu vervollständigen. In dem Fall, in dem das Gehäuse 2 aus, wie obenstehend beschrieben, einer Fe-basierten Legierung gefertigt ist, und die Masseelektrode 5 aus einer Ni-basierten Legierung gefertigt ist, wird die Masseelektrode 5 hauptsächlich durch Widerstandswärme geschmolzen, da die Ni-basierte Legierung einen niedrigen Schmelzpunkt besitzt. Dies veranlasst den ringförmigen Vorsprung 130 des Gehäuses 2 in die Basisendfläche 52 der Masseelektrode 5 einzugreifen und dann daran geschweißt zu werden, um die ringförmige Schweißnaht 13 zu bilden.
Wenn die vordere Endfläche 211 des Abschnitts 21 mit kleinem Durchmesser des Gehäuses 2 und die Basisendfläche 52 der Masseelektrode 5 sich vollständig kontaktieren, wird, wie in 14(C) veranschaulicht, ein Kontaktbereich maximiert, so dass die Stromdichte klein sein wird, wodurch das Widerstandsschweißen vervollständigt wird.
Der ringförmige Vorsprung 130 wird, wie in den 8 bis 10 gezeigt, zu der ringförmigen Schweißnaht 13, die das Gehäuse 2 und die Masseelektrode 5 aneinanderfügt und sich durchgängig und vollständig in der Umfangsrichtung des Gehäuses 2 (d.h. der Masseelektrode 5) erstreckt. Es sei angemerkt, dass 9 die Konfiguration der in die Masseelektrode 5 eingebetteten ringförmigen Schweißnaht 13 zur Erleichterung der Sichtbarkeit hervorhebt.
Der ringförmige Vorsprung 130 besitzt die Breite W1 in der Kerzenradialrichtung, die ausgewählt ist, die Stabilität der Widerstandsschweißung sicherzustellen und, zum Beispiel, 0,1 mm bis 1,0 mm. Die Höhe des ringförmigen Vorsprungs 130 in der Kerzenaxialrichtung ist ebenfalls ausgewählt, um die Stabilität der Widerstandsschweißung sicherzustellen und beträgt, zum Beispiel, 0,2 mm bis 0,8 mm.
14(A) zeigt den ringförmigen Vorsprung 130, der einen rechteckigen Schnitt besitzt, senkrecht zu der Kerzenumfangsrichtung aufgenommen, er kann jedoch ausgestaltet sein, um eine andere Form zu besitzen.
Andere Anordnungen sind identisch mit denen in der ersten Ausführungsform. Der Aufbau der Zündkerze 1 dieser Ausführungsform stellt im Wesentlichen die gleichen nützlichen Vorteile bereit, wie in der ersten Ausführungsform.
In der zweiten und den folgenden Ausführungsform(en) beziehen sich die gleichen Bezugszeichen wie in der ersten Ausführungsform auf die gleichen Teile, soweit nicht anderweitig spezifiziert, und eine detaillierte Erklärung dieser entfällt.
Die Zündkerze 1 dieser Ausführungsform ist, wie aus der obenstehenden Erläuterung ersichtlich, ausgestaltet, um eine ringförmige Schweißnaht 13 zu besitzen, die einen ringförmigen Teil einer Breite der vorderen Endfläche 211 des Abschnitts 21 mit kleinem Durchmesser des Gehäuses 2 auf der ringförmigen Begrenzung 12 belegt und sich vollständig und durchgängig in der Umfangsrichtung der vorderen Endfläche 211 erstreckt. Dies stellt die Stabilität beim Schweißen der Masseelektrode 5 an den Abschnitt 21 mit kleinem Durchmesser sicher.
Die Lüftungslöcher 24 befinden sich, wie obenstehend beschrieben, außerhalb der ringförmigen Schweißnaht 13, wodurch sie die Stabilität beim Reinigen der Aussparung 14 sicherstellen, ohne jedwede unerwünschte Störung durch die ringförmige Schweißnaht 13.
Der Aufbau der Zündkerze 1 dieser Ausführungsform stellt im Wesentlichen die gleichen nützlichen Vorteile bereit, wie in der ersten Ausführungsform.
DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
Die Zündkerze 1 dieser Ausführungsform besitzt, wie in den 15 und 16 veranschaulicht, die Lüftungslöcher 24, von denen jedes geometrisch in einem gegebenen Winkel (außer 0° und 90°) zu der Kerzenaxialrichtung geneigt ist.
Insbesondere erstreckt sich jedes der Lüftungslöcher 24, wie in 16 zu sehen ist, nach oben und nach außen von dem Basisende zu dem vorderen Ende davon. Jedes der Lüftungslöcher 24 besitzt, wie klar in 15 veranschaulicht, die Öffnung 241, die sich vollständig außerhalb des Außenumfangs der Masseelektrode 5 befindet, aus der Kerzenaxialrichtung gesehen. Mit anderen Worten wird ein Innenkreis, der durch die äußersten Punkte aller Öffnungen 241 gelangt in Kerzenaxialrichtung betrachtet, außerhalb des Außenumfangs der Masseelektrode 5 platziert.
Andere Anordnungen sind mit denen in der ersten Ausführungsform identisch.
Die Zündkerze 1 dieser Ausführungsform ist ausgestaltet, um die Lüftungslöcher 24 mit den Öffnungen 241 zu besitzen, die überhaupt nicht von der Masseelektrode 5 geschlossen sind, wodurch die Fähigkeit der Zündkerze 1 zum Reinigen der Aussparung 14 verbessert wird. Die Neigung der Lüftungslöcher 24 bezüglich der Kerzenaxialrichtung ermöglicht es den vorderen Seitenöffnungen 241 der Lüftungslöcher 24, nicht mit der Masseelektrode 5 zu überlappen und ebenfalls den Basisseitenöffnungen 242 der Lüftungslöcher 24, nicht mit dem Füllkörper 11 in der Kerzenaxialrichtung zu überlappen. Dies vereinfacht auch die Leichtigkeit, mit der die Lüftungslöcher 24 zum Reinigen der Aussparung 14 dienen. Die Basisseitenöffnungen 242 der Lüftungslöcher 24 befinden sich näher an dem Basisende der Zündkerze 1 als die vordere Endfläche 33 des Porzellanisolators 3, so dass ein Abschnitt des Porzellanisolators 3, der dem Schockwellendruck ausgesetzt ist, wie er durch Verbrennung von Kraftstoff in dem Motor 100 entsteht, ein Abschnitt davon sein wird, der sich innerhalb der vorderen Endfläche 33 in der Kerzenaxialrichtung befindet und eine höhere mechanische Festigkeit besitzt, wodurch mögliche gegenteilige Effekte auf den Porzellanisolators 3 gemildert werden.
Die Innenendkante von jedem der Lüftungslöcher 24 befindet sich außerhalb des Außenumfangs (d.h. einer äußeren Kante) der Masseelektrode 5 an der vorderen Endfläche 211 des Gehäuses 2, dadurch die Leichtigkeit vereinfachend, mit der ein Laserstrahl kontinuierlich zu der Gesamtheit des Außenumfangs der Masseelektrode 5 gestrahlt wird, um die Verlässlichkeit einer mechanischen Fuge zwischen der Masseelektrode 5 und dem Gehäuse 2 zu verbessern.
Der Aufbau der Zündkerze 1 dieser Ausführungsform bietet die gleichen nützlichen Vorteile, wie in der ersten Ausführungsform.
VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
Die Zündkerze 1 dieser Ausführungsform besitzt, wie in den 17 und 18 veranschaulicht, die Lüftungslöcher 24, von denen jedes geometrisch gestaltet ist, einen in der Kerzenradialrichtung verlängerten rechteckigen Querschnitt zu besitzen.
Insbesondere befindet sich, obwohl nicht klar in den Zeichnungen veranschaulicht, eine Innenendkante von jedem der Lüftungslöcher 24 radial leicht innerhalb einer Außenendkante (d.h. eines Außenumfangs) der Masseelektrode 5, um einen Dimensions- oder Positions- (oder Zentrierungs-) Fehler der Masseelektrode 5 zu kompensieren, um einen gewünschten vollständig offenen Bereich der Lüftungslöcher 24 sicherzustellen. Die Lüftungslöcher 24 erstrecken sich radial in der Kerzenradialrichtung, aus der Kerzenaxialrichtung gesehen.
Andere Anordnungen sind mit denen in der ersten Ausführungsform identisch, und eine detaillierte Erklärung dieser entfällt an dieser Stelle.
In der vierten Ausführungsform sind die Lüftungslöcher 24 einer breiteren Region der Aussparung 14 in der Kerzenradialrichtung ausgesetzt, wodurch es der Aussparung 14 ermöglicht wird, vollständig durch die Lüftungslöcher 24 über die breitere Region davon in der Kerzenradialrichtung gereinigt zu werden.
Jedes der Lüftungslöcher 24 besitzt eine Innenumfangsfläche, die sich parallel zu der Kerzenaxialrichtung erstreckt, wodurch, wie in der ersten Ausführungsform, die Stabilität beim Reinigen der Aussparung 14 sichergestellt wird. Jedes der Lüftungslöcher 24 besitzt die Öffnung 242, die sich näher an der Aussparung 14 befindet und sich innerhalb der vorderen Endfläche 33 des Porzellanisolators 3 in der Kerzenaxialrichtung befindet, so dass ein Abschnitt des Porzellanisolators 3, der dem Schockwellendruck ausgesetzt ist, wie er durch Verbrennung von Kraftstoff in dem Motor 100 entsteht, ein Abschnitt davon sein wird, der sich innerhalb der vorderen Endfläche 33 in der Kerzenaxialrichtung befindet und eine höhere mechanische Festigkeit besitzt, wodurch mögliche gegenteilige Effekte auf den Porzellanisolators 3 gemildert werden.
Der Aufbau der Zündkerze 1 dieser Ausführungsform bietet die gleichen anderen nützlichen Vorteile, wie in der ersten Ausführungsform.
FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM
Die Zündkerze 1 dieser Ausführungsform besitzt, wie in den 19 und 20 veranschaulicht, die Lüftungslöcher 24, von denen jedes geometrisch dahingehend gestaltet ist, die Öffnung 243 zu besitzen, welche am weitesten von der Aussparung 14 entfernt und an einer Außenumfangsfläche des Gehäuses 2 gebildet ist.
Insbesondere erstreckt sich jedes der Lüftungslöcher 24 nahe dem vorderen Ende des Gehäuses 2, um eine Fluidkommunikation bzw. -verbindung zwischen dem Inneren und Äußeren des Gehäuses 2 herzustellen. Wenn die Zündkerze 1 in dem Motorkopf 62 eingebaut ist, befindet sich die Öffnung 243 von jedem der Lüftungslöcher 24, wie aus 20 ersichtlich ist, näher an dem vorderen Ende der Zündkerze 1 als der Motorkopf 62.
Andere Anordnungen sind mit denen in der ersten Ausführungsform identisch, und eine detaillierte Erläuterung entfällt hier.
Die Lüftungslöcher 24 dieser Ausführungsform dienen auch zum Herstellen einer Fluidkommunikation bzw. -verbindung zwischen der Aussparung 14 und der Brennkammer 61, wodurch die Leichtigkeit vereinfacht wird, mit der die Aussparung 14 durch die Lüftungslöcher 24 gereinigt wird.
Der Aufbau der Zündkerze 1 dieser Ausführungsform bietet die gleichen anderen nützlichen Vorteile, wie in der ersten Ausführungsform.
SECHSTE AUSFÜHRUNGSFORM
Die Zündkerze 1 dieser Ausführungsform ist, wie in den 21 und 22 veranschaulicht, eine Modifizierung der ersten Ausführungsform und ausgestaltet, um zumindest einen Zweigpfad zu besitzen, der von jedem der Lüftungslöcher 24 abzweigt.
Insbesondere besitzt die Zündkerze 1 die Lüftungslöcher 24, die im Aufbau identisch sind mit denen in der fünften Ausführungsform und besitzt ebenfalls Zweigpfad 240, von denen jeder sich von einem Abschnitt eines der jeweiligen Lüftungslöcher 24 zu dem vorderen Ende des Gehäuses 2 verzweigt. Mit anderen Worten besitzt, jedes der Lüftungslöcher 24 die der Außenumfangsfläche des Gehäuses 2 ausgesetzte Öffnung 243 und die der vorderen Endfläche 211 des Gehäuses 2 ausgesetzte Öffnung 241.
Andere Anordnungen sind mit denen in der ersten Ausführungsform identisch, und eine Erklärung davon im Detail entfällt hier.
Die Verwendung der Zweigpfade 240 verbessert die Fähigkeit der Zündkerze 1, die Aussparung 14 zu Reinigen.
Der Aufbau der Zündkerze 1 dieser Ausführungsform bietet die gleichen anderen nützlichen Vorteile, wie in der ersten und dritten Ausführungsform.
SIEBTE AUSFÜHRUNGSFORM
Die Zündkerze 1 dieser Ausführungsform besitzt, wie in den 23 und 24 veranschaulicht, die Lüftungslöcher 24, von denen jedes in Spiralform geformt ist.
Alle Lüftungslöcher 24 sind spiralförmig in der gleichen Umfangsrichtung der Zündkerze 1 gewölbt.
Andere Anordnungen sind mit denen in der ersten Ausführungsform identisch, und eine Erklärung davon im Detail entfällt hier.
Es kann einen Bedarf bezüglich der Art und Weise der Reinigung der Aussparung 14 der Zündkerze 1 geben, abhängig von dem Aufbau der Brennkammer 61. Insbesondere in dem Fall, in dem die Luft entlang der Spiralkurven der Lüftungslöcher 24 innerhalb der Brennkammer 61 während eines Auslasstakts des Kolbens des Motors 100 wirbelt, vereinfachen die Lüftungslöcher 24 dieser Ausführungsform die Leichtigkeit, mit der die Aussparung 14 gereinigt wird.
Zum Beispiel sind manche Verbrennungsmotoren zur Verwendung mit Kraft-Wärme-Kopplungssystemen mit einer um einen Funken-erzeugenden Abschnitt der Zündkerze 1 befindlichen Sub-Brennkammer ausgestattet, und einer außerhalb der Sub-Brennkammer angeordneten Haupt-Brennkammer. Die Luft in der Sub-Brennkammer kann sich spiralförmig verwirbeln , abhängig von der Anordnung der in der Sub-Brennkammer gebildeten Löcher. In solch einem Fall sind die Lüftungslöcher 24 nützlich zur Vereinfachung des Reinigens der Aussparung 14.
Der Aufbau der Zündkerze 1 dieser Ausführungsform bietet die gleichen anderen nützlichen Vorteile, wie in der ersten und dritten Ausführungsform.
ACHTE AUSFÜHRUNGSFORM
Die Zündkerze 1 dieser Ausführungsform ist, wie in 25 veranschaulicht, ausgestaltet, um die Lüftungslöcher 24 zu besitzen, von denen jedes in der Kerzenradialrichtung eine außerhalb des Außenumfangs der Masseelektrode 5 befindliche große Öffnung besitzt.
Insbesondere beinhaltet der Abschnitt 21 mit kleinem Durchmesser des Gehäuses 2 einen ringförmigen Mittelabschnitt 214, einen ringförmigen Außenabschnitt 215 und Verbindungsabschnitte oder Rippen 216. Der ringförmige Mittelabschnitt 214 ist in der Mitte des Abschnitts 21 mit kleinem Durchmesser gebildet. Der ringförmige Außenabschnitt 215 befindet sich außerhalb des ringförmigen Mittelabschnitts 214. Die Rippen 216 erstrecken sich in der Kerzenradialrichtung und verbinden den ringförmigen Mittelabschnitt 214 und den ringförmigen Außenabschnitt 215 miteinander. Der ringförmige Mittelabschnitt 214, der ringförmige Außenabschnitt 215 und die Rippen 216 definieren zusammen die Lüftungslöcher 24, die zu der Aussparung 14 führen.
Der ringförmige Mittelabschnitt 214 besitzt eine außerhalb des Außenumfangs der Masseelektrode 5 befindliche Außenkante.
Andere Anordnungen sind mit denen in der ersten Ausführungsform identisch, und eine Erklärung davon im Detail entfällt hier.
Der Aufbau der Zündkerze 1 dieser Ausführungsform stellt die großen Lüftungslöcher 24 bereit, wodurch die Fähigkeit der Zündkerze zum Reinigen der Aussparung 14 verbessert wird.
Der Außenumfang des ringförmigen Mittelabschnitts 214 befindet sich, wie obenstehend beschrieben, außerhalb des Außenumfangs der Masseelektrode 5, wodurch die Leichtigkeit, mit der ein Laserstrahl kontinuierlich die Gesamtheit des Außenumfangs der Masseelektrode 5 des Gehäuses 2 bestrahlt um die Masseelektrode 5 mit dem Gehäuse 2 zu verbinden vereinfacht, was die Zuverlässigkeit der mechanischen Fuge zwischen der Masseelektrode 5 und dem Gehäuse 2 verbessert.
Der Aufbau der Zündkerze 1 dieser Ausführungsform bietet die gleichen anderen nützlichen Vorteile, wie in der ersten und dritten Ausführungsform.
Obgleich die vorliegende Erfindung in Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen offenbart wurde, um ein besseres Verständnis davon zu ermöglichen, sollte es geschätzt werden, dass die Erfindung in verschiedener Weise ausgeführt werden kann, ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen. Daher sollte die Erfindung so verstanden werden, dass sie alle möglichen Ausführungsformen und Modifizierungen zu den gezeigten Ausführungsformen beinhalten kann, die ausgeführt werden können, ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen, wie sie in den angehängten Ansprüchen dargelegt sind.
Die Konfiguration der Lüftungslöcher 24 ist ebenfalls nicht auf die obenstehend beschriebenen begrenzt. Zum Beispiel kann jedes der Lüftungslöcher 24 dahingehend geformt sein, um, wie in 26 veranschaulicht, einen dreieckigen Querschnitt zu besitzen oder, wie in 27 veranschaulicht, einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt. In dem vorigen Fall kann die Öffnung von jedem der Lüftungslöcher 24 einen vergrößerten Bereich eines Außenabschnitts davon in der Kerzenradialrichtung besitzen, was wirkungsvoll bei der Verbesserung der Fähigkeit der Zündkerze 1 zum Reinigen der Aussparung 14 ist. In letzterem Fall aus 27 können die Lüftungslöcher 24 einen vergrößerten Bereich der Öffnung davon besitzen.
Die Lüftungslöcher 24 können zu dem Innenumfang des Abschnitts 211 mit kleinem Durchmesser des Gehäuses 2 führen. Mit anderen Worten kann jedes der Lüftungslöcher 24 ausgestaltet sein, um teilweise mit dem mittleren Loch der Masseelektrode 5 zu kommunizieren.

Claims

Zündkerze (1) für einen Verbrennungsmotor, aufweisend: ein zylindrisches Gehäuse (2), das ausgestaltet ist, in einem Verbrennungsmotor eingebaut zu werden, um so einer Brennkammer des Verbrennungsmotors ausgesetzt zu sein; einen zylindrischen Porzellanisolator (3), der innerhalb des Gehäuses (2) fixiert ist; eine Mittelelektrode (4), die innerhalb des Porzellanisolators (3) fixiert ist und einen Kopf besitzt, der sich außerhalb eines vorderen Endes des Porzellanisolators (3) erstreckt; und eine ringförmige Masseelektrode (5), die an ein vorderes Ende des Gehäuses (2) gesichert ist; wobei das Gehäuse (2) einen Abschnitt (21) mit kleinem Durchmesser besitzt, der an dem vorderen Ende davon gebildet ist, wobei der Abschnitt (21) mit kleinem Durchmesser einen Innendurchmesser besitzt, der kleiner als der von einem Rest des Gehäuses (2) ist, wobei die Masseelektrode (5) von einer vorderen Endfläche (211) des Abschnitts (21) mit kleinem Durchmesser hervorragt und eine der Außenumfangsfläche der Mittelelektrode (4) zugewandte Innenumfangsfläche besitzt, wobei die Masseelektrode (5) einen Außendurchmesser besitzt, der kleiner ist als ein Außendurchmesser der vorderen Endfläche (211) des Abschnitts (21) mit kleinem Durchmesser, wobei der Porzellanisolator (3) eine Anlageschulter (31) besitzt, die an einem Außenumfang davon gebildet ist, und das Gehäuse (2) eine Sitzschulter (23) besitzt, die an einem Innenumfang davon gebildet ist, wobei die Anlageschulter (31) auf der Sitzschulter (23) von einer Basisseite der Zündkerze (1) in einer Axialrichtung der Zündkerze (1) aufsitzt, um den Porzellanisolator (3) in dem Gehäuse (2) zu fixieren, wobei eine Aussparung (14) zwischen dem Innenumfang des Gehäuses (2) und einem Abschnitt des Porzellanisolators (3) gebildet ist, die sich näher an einem vorderen Ende des Porzellanisolators (3) befindet als die Anlageschulter (31), und wobei das Gehäuse (2) zumindest eine darin gebildete Entlüftung (24) besitzt, die sich radial außerhalb der Masseelektrode (5) zu der Aussparung (14) hin erstreckt und direkt in der Aussparung (14) endet, um eine Verbindung zwischen der Aussparung (14) und der Brennkammer des Verbrennungsmotors herzustellen.
Zündkerze (1) nach Anspruch 1, wobei die Entlüftung (24) der vorderen Endfläche (211) des Abschnitts (21) mit kleinem Durchmesser des Gehäuses (2) ausgesetzt ist.
Zündkerze (1) nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse (2) eine Mehrzahl der Entlüftungen (24) besitzt, von denen sich jede radial außerhalb der Masseelektrode (5) zu der Aussparung (14) hin erstreckt, um eine Verbindung zwischen der Aussparung (14) und der Brennkammer des Verbrennungsmotors herzustellen, wobei sich alle Entlüftungen (24) parallel zu der Axialrichtung der Zündkerze (1) erstrecken.
Zündkerze (1) nach Anspruch 1, wobei die Entlüftung (24) sich an einem Außenumfang des Gehäuses (2) öffnet.
Zündkerze (1) nach Anspruch 3, wobei die Entlüftungen (24) in gleichen Abständen voneinander in einer Umfangsrichtung der Zündkerze (1) angeordnet sind.
Zündkerze (1) nach Anspruch 1, wobei die Entlüftung (24) eine Vorderseitenöffnung und eine Basisseitenöffnung besitzt, die sich näher an einem Basisende des Gehäuses (2) befindet als die Vorderseitenöffnung, wobei die Basisseitenöffnung näher an dem Basisende des Gehäuses (2) angeordnet ist als die vordere Endfläche (211) des Porzellanisolators (3).
Zündkerze (1) nach Anspruch 1, wobei eine ringförmige Begrenzung, durch die die vordere Endfläche (211) des Abschnitts (21) mit kleinem Durchmesser und eine Basisendfläche der Masseelektrode (5) einander zugewandt sind, einen ringförmigen Bereich besitzt, der einen Teil einer Breite davon belegt und sich komplett in einer Umfangsrichtung davon erstreckt und in dem eine ringförmige Naht (13) gebildet ist, die eine Fuge zwischen dem Gehäuse (2) und der Masseelektrode (5) einrichtet, wobei die ringförmige Naht (13) sich durchgängig in einer Umfangsrichtung des ringförmigen Bereichs erstreckt, und wobei die Entlüftung (24) sich außerhalb der ringförmigen Naht (13) in der Radialrichtung der Zündkerze (1) befindet.