DE102019209591A1

DE102019209591A1 - Zündkerze

Info

Publication number: DE102019209591A1
Application number: DE102019209591.7A
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Gozawa
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2018-07-03
Filing date: 2019-07-01
Publication date: 2020-01-09
Also published as: US20200014175A1; US10666023B2; CN110676694B; CN110676694A

Abstract

Eine Zündkerze umfasst: eine Mittelelektrode; ein isolierendes Element; eine Metallhülse; eine Masseelektrode; und eine Abdeckung, die eine Öffnung der Metallhülse auf der vorderen Endseite zur Begrenzung eines Zusatzverbrennungsraums abdeckt, in welchem der Spalt angeordnet ist, wobei ein erster Winkel durch eine zweite Linie und eine erste Tangentenlinie gebildet ist, ein zweiter Winkel durch die zweite Linie und eine zweite Tangentenlinie gebildet ist, wobei der zweite Winkel größer ist als der erste Winkel, und wobei mindestens ein Bereich der Öffnung der speziellen Durchgangsbohrung auf Seite des Zusatzverbrennungsraums innerhalb des zweiten Winkels liegt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze.
Herkömmlicherweise wird eine Zündkerze in einem Verbrennungsmotor, etwa einem Benzinmotor und einem Gasmotor verwendet. Beispielsweise offenbart die offengelegte japanische Patentanmeldung mit der Nr. 2015-130302 (entspricht der offengelegten US-Patentanmeldung mit der Nr. 2015/194793) eine Zündkerze mit einer Hilfsverbrennungskammer. In dieser Zündkerze ist die Hilfsverbrennungskammer bzw. Zusatzverbrennungskammer in einer Abdeckung ausgebildet, die an einem vorderen Endbereich einer Metallhülse befestigt ist. Die Abdeckung enthält eine Bohrung, die den Zusatzverbrennungsraum mit dem Außenbereich verbindet. Das Brennstoffgas wird über die Bohrung der Abdeckung in die Zusatzverbrennungskammer eingeführt. Ferner sind eine Mittelelektrode und eine Masseelektrode in dem Zusatzverbrennungsraum angeordnet. Ein Funke, der in einem Spalt zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode erzeugt wird, zündet das Brennstoffgas, das in den Zusatzverbrennungsraum eingeführt wird. Anschließend wird die Flamme über die Bohrung in der Abdeckung nach außen geführt, d.h., in die Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors, so dass das Brennstoffgas in der Verbrennungskammer verbrennt wird.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Jedoch ist der beschriebene Stand der Technik nicht in ausreichender Weise bezüglich des Druckverlustes und des Wärmeverlustes gestaltet, die in dem Zusatzverbrennungsraum hervorgerufen werden. Daher werden der Druckverlust und der Wärmeverlust, die in dem Zusatzverbrennungsraum hervorgerufen werden, übermäßig vergrößert, so dass es gegebenenfalls nicht möglich ist, ein ausreichendes Zündverhalten (beispielsweise eine Stabilität der Verbrennung) zu erreichen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zündkerze bereitzustellen, die einen Zusatzverbrennungsraum aufweist und die so gestaltet ist, dass sie die zuvor genannten Probleme löst, um das Zündverhalten zu verbessern.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Zündkerze: eine Mittelelektrode, die sich in einer Richtung einer Achse erstreckt, und eine erste Entladungsfläche aufweist; ein isolierendes Element mit einer axialen Bohrung, das sich in der Richtung der Achse erstreckt und einen vorderen Endbereich aufweist, an welchem die Mittelelektrode angeordnet ist; eine Metallhülse, die eine Zylinderform hat und die radial außerhalb des isolierenden Elements angeordnet ist; eine Masseelektrode mit einer zweiten Entladungsfläche, die der ersten Entladungsfläche in der Richtung der Achse gegenüberliegt und die einen Spalt zwischen der ersten Entladungsfläche und der zweiten Entladungsfläche bildet; und eine Abdeckung, die mit einem vorderen Endbereich der Metallhülse verbunden ist und eine Öffnung der Metallhülse auf der vorderen Endseite so abdeckt, dass ein Zusatzverbrennungsraum abgegrenzt wird, in welchem der Spalt angeordnet ist, wobei die Abdeckung mindestens eine Durchgangsbohrung aufweist, wobei eine erste Linie, ein spezieller Punkt, eine erste Tangentenlinie, eine zweite Tangentenlinie und eine zweite Linie in einem Abschnitt bzw. Schnitt definiert sind, der einen Schwerpunkt einer Öffnung einer spezifischen Durchgangsbohrung der mindestens einen Durchgangsbohrung auf Seite des Zusatzverbrennungsraums aufweist, und die erste Achse enthält, wobei die erste Linie, die durch den Mittelpunkt eines Bereichs verläuft, der senkrecht zu der Achse ist, und in welchem die erste Entladungsfläche und die zweite Entladungsfläche vorhanden sind, und der parallel zu der Achse ist, wobei der spezielle Punkt ein Mittelpunkt einer Linie ist, die einen Mittelpunkt zwischen der ersten Linie und der ersten Entladungsfläche mit einem Schnittpunkt zwischen der ersten Linie und der zweiten Entladungsfläche verbindet, wobei die erste Tangentenlinie eine Halblinie bzw. Halbgerade ist, die sich von dem speziellen Punkt erstreckt und die eine Tangente an die Mittelelektrode auf Seite der speziellen Durchgangsbohrung der ersten Linie ist, wobei die zweite Tangentenlinie eine Halbgerade ist, die sich von dem speziellen Punkt aus erstreckt und eine Tangente an die Masseelektrode auf Seite der speziellen Durchgangsbohrung der ersten Linie ist, wobei die zweite Linie eine Halbgerade ist, die sich zur Seite der speziellen Durchgangsbohrung der ersten Linie erstreckt und die senkrecht zu der Achse ist, wobei ein erster Winkel durch die zweite Linie und die erste Tangentenlinie gebildet ist, ein zweiter Winkel durch die zweite Linie und die zweite Tangentenlinie gebildet ist, und wobei der zweite Winkel größer ist als der erste Winkel, und wobei mindestens ein Bereich der Öffnung der speziellen Durchgangsbohrung auf Seite des Zusatzverbrennungsraums in einem Bereich bzw. innerhalb des zweiten Winkels angeordnet ist.
Figurenliste

1 ist eine Schnittansicht, die eine Zündkerze 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Ansicht, die einen vorderen Endbereich der Zündkerze 100 zeigt, wenn die Betrachtung entlang einer axialen Linie AX ausgehend von einer vorderen Endseite in Richtung zu einem hinteren Ende BD erfolgt.
3 ist eine Ansicht, die einen Schnitt CF1 entlang einer Oberfläche zeigt, die durch eine gestrichelte Linie A-A der 2 dargestellt ist, und wobei der Schnitt durch einen Schnitt des vorderen Endbereichs der Zündkerze 100 erhalten wird.
4 ist eine Ansicht, die durch Vergrößern eines rechteckigen Bereichs SA erhalten wird, der in 3 gezeigt ist.
5 ist eine Ansicht, die einen Schnitt CF2 zeigt, der entlang einer Oberfläche genommen ist, die durch eine gestrichelte Linie B-B der 2 dargestellt ist, und wobei der Schnitt des vorderen Endbereichs der Zündkerze 100 erhalten wird.
6 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Variante der Ausführungsform zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Erste Ausführungsform:
[Aufbau der Zündkerze]
1 ist eine Schnittansicht, die eine Zündkerze 100 gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. Eine Richtung (Auf-und-Ab-Richtungen der 1) parallel zu einer Achse AX wird als eine axiale Richtung bezeichnet. Eine radiale Richtung eines Kreises für die Achse AX auf einer Oberfläche, die senkrecht zu der Achse AX ist, wird ausschließlich als eine radiale Richtung bezeichnet. Eine Abwärtsrichtung in 1 wird als eine Vorderend- (an der Spitze liegendes Ende) Richtung FD bezeichnet. Eine Aufwärtsrichtung in 1 wird als eine hintere Endrichtung BD bezeichnet. Eine untere Seite in 1 wird als eine Vorder- (an der Spitze liegende) Endseite der Zündkerze 100 bezeichnet. Eine obere Seite in 1 wird als eine hintere Endseite der Zündkerze 100 bezeichnet.
Die Zündkerze 100 wird, wie zuvor beschrieben ist, in einem Verbrennungsmotor montiert. Die Zündkerze 100 wird zum Zünden von Brennstoffgas in einer Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors verwendet. Die Zündkerze 100 beinhaltet ein isolierendes Element 10; eine Mittelelektrode 20; eine Masseelektrode (Erdungselektrode) 30; eine Anschlusselektrode 40; eine Metallhülse 2 mit einer inneren Metallhülse 50 und einer äußeren Metallhülse 60; ein Widerstandselement 70; leitende Dichtelemente 80A und 80B; und eine Abdeckung 90.
Das isolierende Element 10 erstreckt sich entlang der Achse AX. Das isolierende Element 10 ist im Wesentlichen ein Zylinderelement mit einer axialen Bohrung 12, die eine Durchgangsbohrung ist, die das isolierende Element 10 durchdringt. Das isolierende Element 10 ist beispielsweise aus Keramik, etwa Aluminiumoxid, hergestellt. Das isolierende Element 10 enthält einen Kragenbereich oder hervorstehenden Bereich 19; einen zylindrischen Bereich der hinteren Endseite 18; einen zylindrischen Bereich der vorderen Endseite 17; einen Bereich mit abnehmendem Außendurchmesser 15; und einen langen Fußbereich 13.
Der Kragenbereich 19 ist ein Bereich des isolierenden Elements 10, der im Wesentlichen an einer zentralen Lage des isolierenden Elements 10 in der axialen Richtung angeordnet ist. Der zylindrische Bereich der hinteren Endseite 18 ist an der hinteren Endseite des Kragenbereichs 19 angeordnet. Der zylindrische Bereich der hinteren Endseite 18 hat einen Außendurchmesser, der kleiner ist als ein Außendurchmesser des Kragenbereichs 19. Der Zylinderbereich der vorderen Endseite 17 ist an der vorderen Endseite des Kragenbereichs 19 angeordnet. Der Zylinderbereich der vorderen Endseite 17 hat einen Außendurchmesser, der kleiner ist als der Außendurchmesser des Zylinderbereichs der hinteren Endseite 18. Der lange Fußbereich 13 ist an der vorderen Endseite des Zylinderbereichs der vorderen Endseite 17 angeordnet. Der lange Fußbereich 13 hat einen Außendurchmesser, der kleiner ist als der Außendurchmesser des Zylinderbereichs der vorderen Endseite. Der Durchmesser des langen Fußbereichs 13 wird in Richtung zu der vorderen Endseite hin kleiner (nimmt ab). Der lange Fußbereich 13 beinhaltet einen vorderen Endbereich, der über eine vordere Stirnfläche der inneren Metallhülse 50 hinaus in Richtung zu der vorderen Endseite hervorsteht. Der Bereich mit abnehmendem Außendurchmesser 15 ist zwischen dem langen Fußbereich 13 und dem Zylinderbereich der vorderen Endseite 17 ausgebildet. Der Bereich mit abnehmendem Außendurchmesser 15 hat einen Außendurchmesser, der von der hinteren Endseite in Richtung zu der vorderen Endseite hin kleiner wird (abnimmt).
Auf Seite eines inneren Umfangs des isolierenden Elements 10 enthält das isolierende Element 10 einen Bereich mit großem Innendurchmesser 12L, der auf einer hinteren Endseite angeordnet ist; einen Bereich mit kleinem Innendurchmesser 12S, der an der vorderen Endseite des Bereichs mit großem Innendurchmesser 12L angeordnet ist, und der einen Innendurchmesser hat, der kleiner ist als ein Innendurchmesser des Bereichs mit großem Innendurchmesser 12L; und einen Bereich mit abnehmendem Innendurchmesser 16. Der Bereich mit abnehmendem Innendurchmesser 16 ist zwischen dem Bereich mit großem Innendurchmesser 12L und dem Bereich mit kleinem Innendurchmesser 12S ausgebildet. Der Bereich mit abnehmendem Innendurchmesser 16 besitzt Innendurchmesser, die von der hinteren Endseite in Richtung zu der vorderen Endseite hin abnehmen. In dieser Ausführungsform ist der Bereich mit abnehmendem Innendurchmesser 16 an einer axialen Position angeordnet, die dem vorderen Endbereich des Zylinderbereichs der vorderen Endseite 17 entspricht.
Die Innenmetallhülse 50 ist aus einem leitenden Metall (beispielsweise Stahl mit geringem Kohlenstoffanteil) hergestellt. Die Innenmetallhülse 50 hat eine Zylinderform. Die Innenmetallhülse 50 beinhaltet eine Durchgangsbohrung 59, die die Innenmetallhülse 50 in der axialen Richtung AX durchläuft. Die Innenmetallhülse 50 ist radial außerhalb des isolierenden Elements 10 angeordnet. Das heißt, das isolierende Element 10 wird in die Durchgangsbohrung 59 der Innenmetallhülse 50 eingeführt und dort gehalten. Das Vorderende des isolierenden Elements 10 steht über das vordere Ende der Innenmetallhülse 50 hinaus in Richtung zu der vorderen Endseite hervor. Ein hinteres Ende des isolierenden Elements 10 steht über das hintere Ende der Innenmetallhülse 50 hinaus in Richtung zu der hinteren Endseite hervor.
Die Innenmetallhülse 50 enthält einen Werkzeugeingriffsbereich 51, der eine hexagonale Zylinderform hat, und an welchem ein Zündkerzenschlüssel in Eingriff gebracht wird; ein Befestigungsschraubenbereich 52, an welchem eine externe Schraube zum Befestigen der Innenmetallhülse 50 an der Außenmetallhülse 60 ausgebildet ist; und einen Auflagerbereich 54, der eine Kragenform (hervorstehende Form) hat, und der zwischen dem Werkzeugeingriffsbereich 51 und dem Befestigungsschraubenbereich 52 ausgebildet ist. Ein nominaler Durchmesser des Befestigungsschraubenbereichs 52 ist beispielsweise M8 bis M14.
Es wird eine Innendichtung 5A zwischen dem Befestigungsschraubenbereich 52 und dem Auflagerbereich 54 der Innenmetallhülse 50 eingeführt und befestigt. Die Innendichtung 5A ist aus Metall hergestellt. Die Innendichtung 5A hat eine ringförmige Struktur. Die Innendichtung 5A dichtet einen Spalt zwischen einem Auflagerbereich 64 (nachfolgend beschrieben) der Außenmetallhülse 60 und dem Auflagerbereich 54 der Innenmetallhülse 50 ab.
Des Weiteren enthält die Innenmetallhülse 50 einen Verpressungsbereich 53, der eine dünne Form hat und der auf der hinteren Endseite des Werkzeugeingriffsbereichs 51 vorgesehen ist; und einen Druckverformungsbereich 58, der eine dünne Form hat und der zwischen dem Auflagerbereich 54 und dem Werkzeugeingriffsbereich 51 vorgesehen ist. Ringförmige Liniendichtungen 6 und 7 sind in einem ringförmigen Gebiet, das zwischen einer inneren Umfangsfläche der Innenmetallhülse 50 von dem Werkzeugeingriffsbereich 51 bis zu dem Verpressungsbereich 53 ausgebildet ist, und einem Außenumfang des Zylinderbereichs der hinteren Endseite 18 des isolierenden Elements 10 angeordnet. Pulver aus Talkum 9 ist zwischen die Liniendichtungen 6 und 7 in dem zuvor beschriebenen Gebiet eingefüllt. Ein hinteres Ende des Verpressungsbereichs 53 ist in einer radial einwärts zeigenden Richtung gebogen und an der Außenumfangsfläche des isolierenden Elements 10 befestigt. Beim Herstellungsvorgang wird der Verpressungsbereich 53, der an der Außenumfangsfläche des isolierenden Elements 10 befestigt ist, zu der vorderen Endseite hin verpresst, so dass der Druckverformungsbereich 58 der Innenmetallhülse 50 komprimiert und verformt wird. Das isolierende Element 10 wird innerhalb der Innenmetallhülse 58 durch die Liniendichtungen 6 und 7 und das Talkum 9 in Richtung zu der vorderen Endseite hin durch die Kompression und die Verformung des Druckverformungsbereichs 58 verpresst. Der Bereich mit abnehmendem Außendurchmesser 15 (der gestufte Bereich auf Seite des isolierenden Elements) des isolierenden Elements 10 wird über eine ringförmige Plattendichtung 8 durch einen gestuften Bereich 56 (gestufter Bereich auf Metallhülsenseite), der auf dem Innenumfang der Innenmetallhülse 50 an der Position des Befestigungsschraubenbereichs 52 ausgebildet ist, verpresst. Dadurch verhindert die Plattendichtung 8 eine Leckage des Gases innerhalb der Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors aus dem Spalt zwischen der Innenmetallhülse 50 und dem isolierenden Element 10 nach außen.
Die Außenmetallhülse 60 hat eine Zylinderform. Die Außenmetallhülse 60 ist aus einem leitenden Metall hergestellt, das identisch zu demjenigen der Innenmetallhülse 50 ist. Die Außenmetallhülse 50 enthält eine Durchgangsbohrung 69, die die Außenmetallhülse 50 entlang der Achse AX durchläuft. Die Außenmetallhülse 60 ist radial außerhalb der Innenmetallhülse 50 auf der vorderen Endseite des Auflagerbereichs 54 der Innenmetallhülse 50 angeordnet. Die Außenmetallhülse 60 enthält eine Innenschraube 66, die in einer Innenumfangsfläche der Außenmetallhülse 60 ausgebildet ist. Die Außenschraube, die auf dem Befestigungsschraubenbereich 52 der Innenmetallhülse 50 ausgebildet ist, ist mit der Innenschraube 66 im Eingriff. Dadurch wird ein Teil der Innenmetallhülse 50, der auf der vorderen Endseite des Auflagerbereichs 54 angeordnet ist, in die Durchgangsbohrung 69 der Außenmetallhülse 60 eingeführt und darin gehalten.
Die Außenmetallhülse 60 enthält einen Befestigungsschraubenbereich 62; einen Auflagerbereich 64, der auf der hinteren Endseite des Befestigungsschraubenbereichs 62 angeordnet ist. Ein nominaler Durchmesser des Befestigungsschraubenbereichs 62 ist beispielsweise M10 bis M18. Der Befestigungsschraubenbereich 62 enthält eine Außenschraube, die auf einer Außenumfangsfläche des Befestigungsschraubenbereichs 62 ausgebildet ist und zur Befestigung der Zündkerze 100 an einem Motorkopf (nicht gezeigt) des Verbrennungsmotors dient.
Eine Außendichtung 5B ist zwischen dem Befestigungsschraubenbereich 62 und dem Auflagerbereich 64 der Außenmetallhülse 60 eingeführt und dort befestigt. Die Außendichtung 5B ist aus Metall hergestellt. Die Außendichtung 5B hat eine Ringform. Die Außendichtung 5B dichtet einen Spalt zwischen der Zündkerze 100 und dem Verbrennungsmotor (den Motorkopf) ab, wenn die Zündkerze 100 an dem Verbrennungsmotor befestigt wird.
Eine Abdeckung 90 ist an dem vorderen Endbereich 61 der Außenmetallhülse 60 ausgebildet. Die Abdeckung 9 deckt Öffnungen 60o und 50o der Außenmetallhülse 60 und der Innenmetallhülse 50 ab, die auf der vorderen Endseite angeordnet sind. Der Aufbau der Abdeckung 90 wird später beschrieben. Die Abdeckung 90 begrenzt und bildet ein Zusatzverbrennungsgebiet BS, in welchem ein Spalt G (später beschrieben) angeordnet ist.
Die Abdeckung 90 ist aus einem Metall mit hoher Korrosionsbeständigkeit und hohem Wärmewiderstand, beispielsweise Nickel (Ni) oder einer Legierung auf Nickelbasis (beispielsweise NCF600, NCF601), Wolfram, hergestellt. In dieser Ausführungsform ist die Außenmetallhülse 60 aus der Ni-Legierung hergestellt. Die Abdeckung 90 ist als Einheit mit der Außenmetallhülse 60 ausgebildet. Alternativ kann die Abdeckung 90 aus einem Element hergestellt sein, das separat zu der Außenmetallhülse 60 ist. Die Abdeckung 90 wird durch Schweißen mit dem vorderen Ende der Außenmetallhülse 60 verbunden.
Die Mittelelektrode 20 ist ein stabförmiges Element, das sich entlang der Achse AX erstreckt. Die Mittelelektrode 20 ist aus dem Metall hergestellt, das die hohe Korrosionsbeständigkeit und den hohen Wärmewiderstand hat, beispielsweise, Nickel (Ni) oder eine Legierung auf Nickelbasis (beispielsweise NCF600, NCF601). Die Mittelelektrode 20 besitzt eine Zweischichtstruktur mit einem aus Ni oder einer Ni-Legierung hergestellten Basismetall und einen Kernbereich, der in dem Basismetall eingebettet ist. In diesem Falle ist der Kernbereich aus Kupfer mit einer Wärmeleitfähigkeit hergestellt, die höher ist als diejenige des Basismetalls, und höher als die einer Legierung auf Kupferbasis. Die Mittelelektrode wird an einem Bereich an der vorderen Endseite des Inneren der axialen Bohrung 12 gehalten. Das heißt, die hintere Endseite der Mittelelektrode 20 ist innerhalb der axialen Bohrung 12 angeordnet. Eine Oberfläche eines Fußbereichs 25 auf der vorderen Endseite ist eine erste Entladungsfläche 20S. Ein Spalt G ist zwischen der ersten Entladungsfläche 20S und einer zweiten Entladungsfläche 30S der Masseelektrode 30, die später beschrieben ist, ausgebildet.
Wie in 1 gezeigt, enthält, die Mittelelektrode 20 einen Flanschbereich 24, der an einer vorbestimmten axialen Position vorgesehen ist; einen Kopfbereich 23 (Elektrodenkopfbereich), der auf der hinteren Endseite des Flanschbereichs 24 angeordnet ist; und den Fußbereich 25 (Elektrodenfußbereich), der auf der vorderen Endseite des Flanschbereichs 24 angeordnet ist. Der Flanschbereich 24 wird von der vorderen Endseite durch den Bereich mit abnehmendem Innendurchmesser 16 des isolierenden Elements 10 gehalten. Das heißt, die Mittelelektrode 20 wird auf dem Bereich mit abnehmendem Innendurchmesser 16 gehalten. Auf diese Weise ist die hintere Endseite der Mittelelektrode 20 innerhalb der axialen Bohrung 12 (der Bereich mit kleinem Innendurchmesser 12S) angeordnet.
Die Anschlusselektrode 40 ist ein stabförmiges Element, das sich in der axialen Richtung erstreckt. Die Anschlusselektrode 40 wird von der hinteren Endseite aus in die axiale Bohrung 12 des isolierenden Elements 10 eingeführt. Die Anschlusselektrode 40 ist in der axialen Bohrung 12 auf der hinteren Endseite der Mittelelektrode 20 angeordnet. Die Anschlusselektrode 40 ist aus einem leitenden Metall (beispielsweise Metall mit geringem Kohlenstoffanteil) hergestellt. Beispielsweise ist die Ni-Beschichtung zum Korrosionsschutz auf der Oberfläche der Anschlusselektrode 40 ausgebildet.
Die Anschlusselektrode 40 enthält einen Flanschbereich 42 (Anschlussbackenbereich), der an einer vorbestimmten axialen Position ausgebildet ist; einen Abdeckungsbefestigungsbereich 41, der auf der hinteren Endseite des Flanschbereichs 42 angeordnet ist; und einen Fußbereich 43 (Anschlussfußbereich), der auf der vorderen Endseite des Flanschbereichs 42 angeordnet ist. Der Abdeckungsbefestigungsbereich 41 der Anschlusselektrode 40 ist in Bezug auf das isolierende Element 10 bis zu der hinteren Endseite freigelegt. Der Fußbereich 43 der Anschlusselektrode 40 ist in die axiale Bohrung 12 des isolierenden Elements 10 eingeführt. Eine Steckerabdeckung ist auf dem Abdeckungsbefestigungsbereich 41 befestigt. Die Steckerabdeckung ist ein Hochspannungskabel (nicht gezeigt). Die Hochspannung wird zur Erzeugung der elektrischen Entladung an den Abdeckungsbefestigungsbereich 41 angelegt.
Das Widerstandselement 70 ist in der axialen Bohrung 12 des isolierenden Elements 10 zwischen dem vorderen Ende der Anschlusselektrode 40 und dem hinteren Ende der Mittelelektrode 20 angeordnet. Das Widerstandselement 70 besitzt einen Widerstandswert von beispielsweise 1KΩ oder größer (beispielsweise 5KΩ). Das Widerstandselement 70 hat die Funktion, das Hochfrequenzrauschen bei der Erzeugung des Funkens zu verringern. Das Widerstandselement 70 ist beispielsweise aus einer Zusammensetzung (Verbundmaterial) mit Glasteilchen als Hauptkomponenten, Keramikteilchen, die nicht Glas sind, und dem leitenden Material hergestellt.
Ein leitendes Dichtelement 80A ist in einem Spalt zwischen dem Widerstandselement 70 und der Mittelelektrode 20 in der axialen Bohrung 12 eingebettet. Ein leitendes Dichtelement 80B ist in einem Spalt zwischen dem Widerstandselement 70 und der Anschlusselektrode 40 eingebettet. Das heißt, das Dichtelement 80A liegt an der Mittelelektrode 20 und dem Widerstandselement 70 an. Das Dichtelement 80A trennt die Mittelelektrode 20 von dem Widerstandselement 70. Das Dichtelement 80B liegt an dem Widerstandselement 70 und der Anschlusselektrode 40 an. Das Dichtelement 80B trennt das Widerstandselement 70 von der Anschlusselektrode 40. Auf diese Weise verbinden die Dichtelemente 80A und 80B die Mittelelektrode 20 und die Anschlusselektrode 40 über das Widerstandselement 70 elektrisch und mechanisch miteinander. Die Dichtelemente 80A und 80B sind aus leitendem Material, beispielsweise einer Zusammensetzung (einem Verbundmaterial) mit Glasteilchen, etwa B₂O₃-SiO₂ und Metallteilchen (Cu, Fe usw.) hergestellt.
Die Masseelektrode 30 ist ein stabförmiges Element mit einem rechteckigen Querschnitt, wie in 1 gezeigt ist. Die Masseelektrode 30 enthält einen Verbindungsendbereich 32, der auf einer ersten Endseite angeordnet ist; und einen freien Endbereich 31, der auf einer zweiten Endseite gegenüberliegend zu der ersten Endseite angeordnet ist. Der Verbindungsendbereich 32 ist mit dem vorderen Endbereich 50s der Innenmetallhülse 50 durch beispielsweise Widerstandsschweißung verbunden. Dadurch sind die Metallhülse 2 (die Innenmetallhülse 50 und die Außenmetallhülse 60) und die Masseelektrode 30 elektrisch und mechanisch miteinander verbunden. Ein Bereich in der Nähe des Verbindungsanschlusses 32 der Masseelektrode 30 erstreckt sich in Richtung der Achse AX. Ein Bereich in der Nähe des freien Endbereichs 31 erstreckt sich senkrecht zu der Richtung der Achse AX. Die stabförmige Masseelektrode 30 ist an einem zentralen Bereich um im Wesentlichen 90 Grad gebogen.
Die Masseelektrode 30 ist aus dem Metall hergestellt, das die hohe Korrosionsbeständigkeit und den hohen Wärmewiderstand hat, beispielsweise aus Nickel (Ni) oder der Legierung auf Nickelbasis (beispielsweise NCF600, NCF601). Ähnlich zu der Mittelelektrode 20 kann die Masseelektrode 30 mit Zweischichtstruktur mit einem Basismaterial und mit einem Kernbereich sein, der aus Metall (beispielsweise Kupfer) hergestellt ist mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als derjenigen des Basismetalls, und er in dem Basismetall eingebettet ist. Eine Seitenfläche, die zu der hinteren Endseite des freien Endbereichs 31 zeigt, ist die zweite Entladungsfläche 30S. Der Spalt G ist zwischen der zweiten Entladungsfläche 30S und der ersten Entladungsfläche 20S der Mittelelektrode 20 ausgebildet. Die erste Entladungsfläche 20S und die zweite Entladungsfläche 30S liegen einander in Richtung der Achse AX gegenüber. Der Spalt G ist ein Zündspalt, in welchem die elektrische Entladung erzeugt wird.
2 ist eine Ansicht, die einen Bereich in der Nähe der Zündkerze 100 zeigt, wenn die Betrachtung in Richtung der Achse AX ausgehend von der vorderen Endseite zu dem hinteren Ende BD erfolgt. Die Abdeckung 90 enthält mehrere Durchgangsbohrungen 95a bis 95d (in dem Beispiel der 2, vier Durchgangsbohrungen), die den Zusatzverbrennungsraum BS mit dem Außenbereich verbinden. Die vier Durchgangsbohrungen 95a bis 95d sind mit Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet. 2 zeigt Schwerpunkte CPa bis CPd von Öffnungen 95ao bis 95do der vier Durchgangsbohrungen 95a bis 95d auf Seite des Zusatzverbrennungsraums BS.
Eine erste Richtung D1 ist in 2 durch eine Richtung definiert, in der der freie Endbereich 31 der Masseelektrode 30 sich erstreckt, um durch die Achse AX zu verlaufen. Ferner ist eine zweite Richtung D1 in 2 durch eine Richtung (in 2 die Aufwärtsrichtung) definiert, die senkrecht zu der ersten Richtung D1 ist. Die vier Durchgangsbohrungen 95a bis 95d sind an Positionen in Umfangsrichtung derart angeordnet, dass in Bezug auf die erste Richtung D1 und die zweite Richtung D2 45 Grad gebildet werden. Daher sind die vier Durchgangsbohrungen 95a bis 95d in 1 nicht dargestellt.
3 zeigt einen Schnitt CF1 entlang einer gestrichelten Linie A-A der 2, wobei der Schnitt durch Schneiden eines Bereichs in der Nähe des vorderen Endes der Zündkerze 100 erhalten wird. Die durch die gestrichelte Linie A-A der 2 gezeigte Fläche ist eine Oberfläche, die die Achse AX, den Schwerpunkt CPa der Öffnung 95ao der Durchgangsbohrung 95a auf Seite des Zusatzverbrennungsraums BS und den Schwerpunkt CPb der Öffnung 95bo der Durchgangsbohrung 95b auf Seite des Zusatzverbrennungsraums BS enthält.
Wie in 3 gezeigt, ist die Abdeckung 90 ein hohles Element im Wesentlichen in Form einer Halbkugel. Daher hat der Zusatzverbrennungsraum BS im Wesentlichen die Form einer Halbkugel. Der vordere Endseitenbereich des langen Fußbereichs 13, die Masseelektrode 30 und der vordere Endseitenbereich der Mittelelektrode 20 sind innerhalb des Zusatzverbrennungsraums BS angeordnet. Der Spalt G ist in dem Zusatzverbrennungsraum BS angeordnet.
In dieser Ausführungsform ist, wie in 2 und 3 gezeigt ist, die Durchgangsbohrung nicht an einer Stelle ausgebildet, die die Achse AX in der Abdeckung 90 schneidet. Die axialen Positionen der vier Durchgangsbohrungen 95a bis 95d sind im Wesentlichen identisch zu den axialen Positionen, an denen der freie Endbereich 31 der Masseelektrode 30 und der Spalt G angeordnet sind.
4 ist eine Ansicht, die durch Vergrößern eines rechteckigen Gebiets SA erhalten wird, das in 3 gezeigt ist. Ein lateraler Bereich, in welchem die erste Entladungsfläche 20S der Mittelelektrode 20 und die zweite Entladungsfläche 30S der Masseelektrode 30 in dem Schnitt CF, wie er in 4 gezeigt ist, vorhanden sind, wird als ein Entladungsgebiet GR bezeichnet. Der laterale Bereich in 4 ist ein Bereich senkrecht zu der Achse AX. Eine Bereichsmittellinie L1 ist als eine Linie definiert, die durch einen Mittelpunkt MP des Entladungsgebiets GR verläuft und die parallel zu der Achse AX orientiert ist. In dieser Ausführungsform ist die Bereichsmittellinie L1 zu der Achse AX in dem Schnitt CF1 ausgerichtet, wie in 1 gezeigt ist. Ein spezieller Punkt SP ist als ein Mittelpunkt einer Linie LS definiert, die einen Schnittpunkt XP1 zwischen der Bereichsmittellinie L1 und der ersten Entladungsfläche CF1 mit einem Schnittpunkt XP2 zwischen der Bereichsmittellinie L1 und der zweiten Entladungsfläche 30S verbindet.
Als die Position der Durchgangsbohrung 95a sind Halbgeraden, die durch gestrichelte Linien in 3 und 4 gezeigt sind, festgelegt. Das heißt, eine Tangentenlinie auf Seite der zentralen Elektrode C1a, eine Tangentenlinie auf Seite der Masseelektrode C2a und eine Spaltmittellinie L2a sind so definiert, wie in 3 und 4 gezeigt ist. Die Tangentenlinie auf Seite der Mittelelektrode C1a ist eine Halbgerade, die sich von dem speziellen Punkt SP aus erstreckt und die eine Tangente an die Mittelelektrode 20 auf Seite der Durchgangsbohrung 95a (die rechte Seite der 3 und 4) der Bereichsmittellinie L1 ist. Die Tangentenlinie auf Seite der Masseelektrode C2a ist eine Halbgerade, die sich von dem speziellen Punkt SP aus erstreckt und die eine Tangente an die Masseelektrode 30 auf Seite der Durchgangsbohrung 95a (die rechte Seite der 3 und 4) der Bereichsmittellinie L1 ist. Die Spaltmittellinie L2a ist eine Halbgerade, die sich von dem speziellen Punkt SP in Richtung zur Seite der Durchgangsbohrung 95a erstreckt (die rechte Seite der 3 und 4) und die senkrecht zu der Achse AX ist. In 4 ist ein Punkt CP1a ein Kontaktpunkt zwischen der Tangentenlinie auf Seite der Mittelelektrode C1a und der Mittelelektrode 20. Ein Punkt CP2a ist ein Kontaktpunkt zwischen der Tangentenlinie auf Seite der Masseelektrode C2a und der Masseelektrode 30.
Wie in 3 gezeigt, ist ein erster Winkel Aa durch die Tangentenlinie auf Seite der Mittelelektrode C1a und die Spaltmittellinie L2a in dem Schnitt CF1 gebildet. Ein zweiter Winkel Ba ist durch die Tangentenlinie auf Seite der Masseelektrode C2a und die Spaltmittellinie L2a in dem Schnitt CF1 gebildet. Der zweite Winkel Ba ist größer als der erste Winkel Aa. Die Öffnung 95ao der Durchgangsbohrung 95a auf Seite des Zusatzverbrennungsraums BS liegt im Bereich des zweiten Winkels Ba. Ferner ist die gesamte Durchgangsbohrung 95a in dem Bereich des zweiten Winkels Ba in dem Schnitt CF1 angeordnet.
Ähnlich wie bei der Position der Durchgangsbohrung 95b sind drei Halbgeraden durch durchgezogene Linien in 3 und 4 gezeigt, wobei insbesondere eine Tangentenlinie auf Seite der Mittelelektrode C1b, eine Tangentenlinie auf Seite der Masseelektrode C2b und eine Spaltmittellinie L2b definiert sind. Die Tangentenlinie auf Seite der Mittelelektrode C1b ist eine Halbgerade, die sich von dem speziellen Punkt SP aus erstreckt und die eine Tangente an die Mittelelektrode 20 auf Seite der Durchgangsbohrung 95b (die linke Seite der 3 und 4) der Bereichsmittellinie L1 ist. Die Tangentenlinie auf Seite der Masseelektrode C2b ist eine Halbgerade, die sich von dem speziellen Punkt SP aus erstreckt und die eine Tangente an die Masseelektrode 30 auf Seite der Durchgangsbohrung 95b (die linke Seite der 3 und 4) der Bereichsmittellinie L1 ist. Die Spaltmittellinie L2b ist eine Halbgerade, die sich von dem speziellen Punkt SP aus zu der Durchgangsbohrung 95b erstreckt und die senkrecht zu der Achse AX orientiert ist. In 4 ist ein Punkt CP1b ein Kontaktpunkt zwischen der Tangentenlinie auf Seite der Mittelelektrode C1b und der Mittelelektrode 20. Ein Punkt CP2 ist ein Kontaktpunkt zwischen der Tangentenlinie auf Seite der Masseelektrode C2b und der Masseelektrode 30.
Wie in 3 gezeigt, ist ein erster Winkel Ab durch die Tangentenlinie auf Seite der MittelelektrodeC1b und der Spaltmittellinie L2b in dem Schnitt CF1 gebildet. Ein zweiter Winkel Bb ist durch die Tangentenlinie auf Seite der Masseelektrode C2b und die Spaltmittellinie L2b in dem Schnitt CF1 gebildet. Der zweite Winkel Bb ist größer als der erste Winkel Ab. Die Öffnung 95bo der Durchgangsbohrung 95b auf Seite des Zusatzverbrennungsraums BS liegt innerhalb des Bereichs des zweiten Winkels Bb. Ferner liegt die gesamte Durchgangsbohrung 95b innerhalb des Bereichs des zweiten Winkels Bb in dem Schnitt CF1.
5 zeigt einen Schnitt entlang einer gestrichelten Linie B-B der 2, der durch Schneiden eines Bereichs in der Nähe des vorderen Endes der Zündkerze 100 erhalten wird. Die durch die gestrichelte Linie B-B der 2 gezeigte Fläche ist eine Oberfläche, die die Achse AX, den Schwerpunkt CPc der Öffnung 95co der Durchgangsbohrung 95c auf Seite des Zusatzverbrennungsraums BS; und den Schwerpunkt CPd der Öffnung 95do der Durchgangsbohrung 95d auf Seite des Zusatzverbrennungsraums BS enthält.
Wie in 5 gezeigt, genügt der Schnitt CF2 einer Beziehung, die identisch zu derjenigen in dem Schnitt CF1 (3) ist. Insbesondere sind als die Position der Durchgangsbohrung 95c drei Halbgeraden, die durch gestrichelte Linien in 5 gezeigt sind, d.h., eine Tangentenlinie auf Seite der Mittelelektrode C1c, eine Tangentenlinie auf Seite der Masseelektrode C2c und eine Spaltmittellinie L2c, definiert. Die Tangentenlinie auf Seite der Mittelelektrode C1c ist eine Halbgerade bzw. Halbgerade, die sich von einem speziellen Punkt SP2 aus erstreckt und die eine Tangente an die Mittelelektrode 20 auf Seite der Durchgangsbohrung 95c (die rechte Seite in 5) der Bereichsmittellinie L12 ist. Die Tangentenlinie auf Seite der Masseelektrode C2c ist eine Halbgerade, die sich von dem speziellen Punkt SP2 aus erstreckt und die eine Tangente an die Masseelektrode 30 auf Seite der Durchgangsbohrung 95c (in 5 die rechte Seite) der Bereichsmittellinie L12 ist. Die Spaltmittellinie L2c ist eine Halbgerade, die sich von dem speziellen Punkt SP2 aus zu der Durchgangsbohrung 95c (in 5 die rechte Seite) erstreckt und die senkrecht zu der Achse AX orientiert ist. In diesem Falle sind die Bereichsmittellinie L12 und der spezielle Punkt SP2 in dem Schnitt CF2 ähnlich zu dem speziellen Punkt SP und der Bereichsmittellinie L1 in dem Schnitt CF1 (4) definiert. Das heißt, die Bereichsmittellinie L12 ist eine Linie, die durch einen Mittelpunkt eines lateralen Bereichs verläuft, in welchem die erste Entladungsfläche 20S und die zweite Entladungsfläche 30S in dem Schnitt CF2 vorhanden sind und die parallel zu der Achse AX ist. In 5 sind die Bereichsmittellinie L12 und die Achse AX zueinander ausgerichtet. Der spezielle Punkt SP2 ist ein Mittelpunkt einer Linie, die einen Schnittpunkt zwischen der Bereichsmittellinie L12 und der ersten Entladungsfläche 20S mit einem Schnittpunkt zwischen der Bereichsmittellinie L12 und der zweiten Entladungsfläche 30S verbindet.
Wie in 5 gezeigt, ist ein erster Winkel Ac durch die Tangentenlinie auf Seite der Mittelelektrode C1c und die Spaltmittellinie L2c in dem Schnitt CF2 gebildet. Ein zweiter Winkel Bc ist durch die Tangentenlinie auf Seite der Masseelektrode C2c und die Spaltmittellinie L2c in dem Schnitt CF2 gebildet. Der zweite Winkel Bc ist größer als der erste Winkel Ac. Die Öffnung 95co der Durchgangsbohrung 95c auf Seite des Zusatzverbrennungsraums BS liegt in dem Bereich des zweiten Winkels Bc. Ferner liegt die gesamte Durchgangsbohrung 95c im Bereich des zweiten Winkels Bc in dem Schnitt CF.
Ähnlich wie für die Position der Durchgangsbohrung 95d sind drei Halbgeraden, die durch durchgezogene Linien in 5 gezeigt sind, definiert, insbesondere eine Tangentenlinie auf Seite der Mittelelektrode C1d, eine Tangentenlinie auf Seite der Masseelektrode C2d und eine Spaltmittellinie L2d. Die Tangentenlinie auf Seite der Mittelelektrode C1d ist eine Halbgerade, die sich von dem speziellen Punkt SP2 aus erstreckt und die eine Tangente an die Mittelelektrode 20 auf Seite der Durchgangsbohrung 95d (in 5 die linke Seite) der Bereichsmittellinie L12 ist. Die Tangentenlinie auf Seite der Masseelektrode C2d ist eine Halbgerade, die von dem speziellen Punkt SP2 aus erstreckt und ist eine Tangente an die Masseelektrode 30 auf Seite der Durchgangsbohrung 95d (in 5 die linke Seite) der Bereichsmittellinie L12 ist. Die Spaltmittellinie L2d ist eine Halbgerade, die sich von dem speziellen Punkt SP2 aus in Richtung zu der Durchgangsbohrung 95d erstreckt und die senkrecht zu der Achse AX orientiert ist.
Wie in 5 gezeigt, ist ein erster Winkel Ad in dem Schnitt CF2 durch die Tangentenlinie auf Seite der Mittelelektrode C1d und die Spaltmittellinie L2d gebildet. Ein zweiter Winkel Bd ist in dem Schnitt CF2 durch die Tangentenlinie auf Seite der Masseelektrode C2d und die Spaltmittellinie L2d gebildet. Der zweite Winkel Bd ist größer als der erste Winkel Ad. Die Öffnung 95d der Durchgangsbohrung 95d auf Seite des Zusatzverbrennungsraums BS liegt innerhalb des Bereichs des zweiten Winkels Bd. Ferner liegt die gesamte Durchgangsbohrung 95d im Bereich des zweiten Winkels Bd in dem Schnitt CF2.
Die zuvor beschriebene Zündkerze 100 gemäß der Ausführungsform arbeitet wie folgt. Die Zündkerze 100 wird in dem Verbrennungsmotor, etwa dem Benzinmotor, montiert und dort verwendet. Eine Zündeinrichtung (beispielsweise eine Volltransistor-Zündeinrichtung) mit einer vorbestimmten Leistungsquelle legt die Spannung zwischen der Masseelektrode 30 und der Mittelelektrode 20 der Zündkerze 100 an. Dadurch wird die Zündentladung in dem Spalt G zwischen der Masseelektrode 30 und der Mittelelektrode 20 erzeugt. Das Brennstoffgas in der Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors strömt durch die Durchgangsbohrungen 95a bis 95d der Abdeckung 90 in den Zusatzverbrennungsraum BS. Das Brennstoffgas wird durch den Funken gezündet, der in dem Zusatzverbrennungsraum BS erzeugt wird. Die durch die Verbrennung des gezündeten Brennstoffgases erzeugte Flamme wird über die Durchgangsbohrungen 95a bis 95d der Abdeckung 90 nach außen geführt (zu der Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors). Das Brennstoffgas in der Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors wird durch die herausgeführte Flamme gezündet. Folglich ist es möglich, das gesamte Brennstoffgas in der Verbrennungskammer selbst in dem Verbrennungsmotor zu verbrennen, der eine Verbrennungskammer mit großem Volumen aufweist.
In der zuvor beschriebenen Zündkerze 100 gemäß der Ausführungsform ist der zweite Winkel Ba größer als der erste Winkel Aa in dem Schnitt CF1, der den Schwerpunkt CPa der Öffnung 95ao der Durchgangsbohrung 95a und die Achse AX enthält. Ferner sind die Durchgangsbohrung 95a und die Öffnung 95ao im Bereich des zweiten Winkels Ba (siehe 3) angeordnet. Daher kann die Flamme in dem Zusatzverbrennungsraum BS effizient durch die Öffnung 95ao der Durchgangsbohrung 95a über die Zündkerze 100 hinaus in Richtung zur vorderen Endseite geführt werden. Ferner ist die Öffnung 95ao der Durchgangsbohrung 95a im Bereich des zweiten Winkels Ba angeordnet. Dadurch ist es möglich, das Unterbrechen der Flamme zu unterdrücken, die ausgehend von dem in dem Spalt G erzeugten Funken vergrößert wird, und diese wird aus der Durchgangsbohrung 95a durch die Masseelektrode 30 gegeben. Daher ist es möglich, den Wärmeverlust und den Druckverlust zu verringern, die durch den Kontakt der Flamme mit der Masseelektrode 30 hervorgerufen werden. Daher ist es möglich, das Zündverhalten zu verbessern.
Ferner liegt bei der Zündkerze 100 gemäß der Ausführungsform die gesamte Durchgangsbohrung 95a im Bereich der Summe aus dem ersten Winkel Aa und dem zweiten Winkel Ba in dem Schnitt CF1. Das heißt, in dem Schnitt CF1 liegt das hintere Ende der Durchgangsbohrung 95a auf der vorderen Endseite der Tangentenlinie auf Seite der Mittelelektrode C1a. Das vordere Ende der Durchgangsbohrung 95a liegt auf der hinteren Endseite der Tangentenlinie auf Seite der Masseelektrode C2a (siehe 3). Daher ist es möglich, das Unterbrechen der Flamme, die aus der Durchgangsbohrung 95a abgegeben wird, durch die Masseelektrode 30 zu unterdrücken. Daher ist es möglich, das Zündverhalten der Zündkerze 100 weiter zu verbessern.
Ferner liegt bei der Zündkerze 100 gemäß der Ausführungsform die gesamte Durchgangsbohrung 95a in dem Schnitt CF1 im Bereich des zweiten Winkels Ba. Das heißt, in dem Schnitt CF1 ist das hintere Ende der Durchgangsbohrung 95a auf der vorderen Endseite der Spaltmittellinie L2a angeordnet. Das vordere Ende der Durchgangsbohrung 95a ist auf der hinteren Endseite der Tangentenlinie auf Seite der Masseelektrode C2a angeordnet (siehe 3). Daher kann die Flamme innerhalb des Zusatzverbrennungsraums BS noch einfacher über die Durchgangsbohrung 95a über die Zündkerze 100 hinaus in Richtung zu der vorderen Endseite geführt werden. Daher ist es möglich, das Zündverhalten der Zündkerze 100 weiter zu verbessern.
Ferner genügen in der Zündkerze 100 gemäß der Ausführungsform die anderen Durchgangsbohrungen 95b bis 95d den Anforderungen, die identisch sind zu denjenigen der Durchgangsbohrung 95a. Das heißt, in dem Schnitt CF1 ist der zweite Winkel Bb größer als der erste Winkel Ab. Die Öffnung 95bo der Durchgangsbohrung 95b liegt im Bereich des zweiten Winkels Bb (siehe 3). Ferner sind in dem Schnitt CF2 die zweiten Winkel Bc und Bd entsprechend größer als die jeweiligen ersten Winkel Ac und Ad. Die Öffnungen 95co und 95do der Durchgangsbohrungen 95c und 95d sind entsprechend in den Bereichen der jeweiligen zweiten Winkel Bc und Bd (siehe 5) angeordnet. Daher kann die Flamme im Inneren des Zusatzverbrennungsraums BS über die mehreren Durchgangsbohrungen 95a bis 95d über die Zündkerze 100 hinaus in Richtung zu der vorderen Endseite effizient geführt werden. Daher ist es möglich, den Wärmeverlust und den Druckverlust, die aufgrund des Kontakts der durch die mehreren Durchgangsbohrungen 95a bis 95d verlaufenden Flamme mit der Masseelektrode 30 hervorgerufen werden, zu verringern. Daher ist es möglich, das Zündverhalten der Zündkerze 100 zu verbessern.
Ferner sind in den Schnitten CF1 und CF2 die gesamten Durchgangsbohrungen 95b bis 95d entsprechend in den Summen der ersten Winkel Ab, Ac und Ad und der zweiten Winkel Bb, Bc und Bd angeordnet. Daher ist es möglich, das Unterbrechen der aus den Durchgangsbohrungen 95b, 95c und 95d abgegebenen Flamme durch die Masseelektrode 30 zu unterdrücken.
Ferner sind in den Schnitten CF1 und CF2 die gesamten Durchgangsbohrungen 95b, 95c und 95d entsprechend in den Bereichen der jeweiligen zweiten Winkel Bb, Bc und Bd angeordnet. Daher kann die Flamme in dem Zusatzverbrennungsraum BS noch effizienter durch die Durchgangsbohrungen 95b, 95c und 95d über die Zündkerze 100 hinaus in Richtung zu der vorderen Endseite geführt werden.
Wie aus den vorhergehenden Erläuterungen hervorgeht, sind die Tangentenlinien auf Seite der Mittelelektrode C1 a bis C1d gemäß der Ausführungsform Beispiele einer ersten Tangentenlinie. Die Tangentenlinie auf Seite der Masseelektrode C2a bis C2d sind Beispiele einer zweiten Tangentenlinie. Die Bereichsmittellinien L1 und L12 sind Beispiele einer ersten Linie. Die Spaltmittellinien L2a bis L2d sind Beispiele einer zweiten Linie.
Varianten
(1) In der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist die gesamte Durchgangsbohrung 95a im Bereich des zweiten Winkels Ba angeordnet. Stattdessen kann ein Teil der Durchgangsbohrung 95a außerhalb des Bereichs des zweiten Winkels Ba angeordnet sein. Beispielsweise kann das vordere Ende der Durchgangsbohrung 95a auf der vorderen Endseite der Tangentenlinie auf Seite der Masseelektrode C2a angeordnet sein. Das hintere Ende der Durchgangsbohrung 95a kann auf der hinteren Endseite der Tangentenlinie auf Seite der Mittelelektrode C1a angeordnet sein. Jedoch ist es bevorzugt, dass zumindest ein Bereich der Öffnung 95ao der Durchgangsbohrung 95a innerhalb des Bereichs des zweiten Winkels Ba liegt. Dadurch ist es möglich, das Unterbrechen der aus der Durchgangsbohrung 95a abgegebenen Flamme aufgrund der Masseelektrode 30 zu unterdrücken. Dies gilt auch für die anderen Durchgangsbohrungen 95b bis 95d.
(2) Die Abdeckung 90 kann zusätzlich zu den Durchgangsbohrungen 95a bis 95d weitere Durchgangsbohrungen aufweisen. Beispielsweise kann in den Schnitten CF1 und CF2 die Abdeckung 90 die Durchgangsbohrung aufweisen, deren gesamter Aufbau außerhalb der zweiten Winkel Ba bis Bd liegt. Insbesondere kann die Abdeckung 90 eine Durchgangsbohrung aufweisen, die in der Achse AX offen ist.
(3) In der Abdeckung 90 der zuvor beschriebenen Ausführungsform haben die mehreren Durchgangsbohrungen 95a bis 95d unterschiedliche Umfangspositionen die gleiche axiale Position, die gleiche radiale Position, die gleiche Form und die gleiche Größe. Stattdessen können alle oder einige der mehreren Durchgangsbohrungen 95a bis 95d eine unterschiedliche axiale Position, eine unterschiedliche radiale Position, eine unterschiedliche Form und/oder eine unterschiedliche Größe besitzen.
(4) Der genaue Aufbau der Zündkerze 100 gemäß der Ausführungsform ist nur ein Beispiel. Die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. 6 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Variante zeigt. 6 zeigt einen Bereich, der dem Schnitt CF2 gemäß der ersten Ausführungsform der 1 entspricht.
In dieser Variante ist eine Metallhülse 2B nicht in zwei Elemente unterteilt. Die Metallhülse 2B wird durch ein einzelnes Element gebildet. Ferner ist in dieser Variante eine Abdeckung 90B auf einer vorderen Stirnfläche der Metallhülse 2B durch Schweißung befestigt. Des Weiteren ist in dieser Variante eine Masseelektrode 30B ein Zylinderstab, der sich in Richtung der Achse AX erstreckt. Eine Oberfläche der Masseelektrode 30B auf der hinteren Endseite ist eine zweite Entladungsfläche 30S. Eine Oberfläche der Masseelektrode 30B auf der vorderen Endseite ist durch Schweißung mit einer Innenfläche der Abdeckung 90B verbunden. Dadurch wird die Masseelektrode 30B über die Abdeckung 90B mit der Metallhülse 2B elektrisch verbunden. Die anderen Strukturen der Zündkerze in 6 sind identisch zu denjenigen der Zündkerze 100 gemäß der ersten Ausführungsform.
In der Ausführungsform können Materialien, Formen, Größen und desgleichen für die Mittelelektrode 20, die Anschlusselektrode 40, die Masseelektrode 30 usw. variiert werden. Beispielsweise sind in der zuvor beschriebenen Ausführungsform die Mittelelektrode 20 und die Masseelektrode 30 jeweils aus einem Material hergestellt. Stattdessen kann die Mittelelektrode einen Mittelelektrodenhauptkörper und eine Mittelelektrodenspitze aufweisen, die an ein vorderes Ende des Mittelelektrodenhauptkörpers angeschweißt ist, und die eine Entladungsfläche aufweist. Ferne kann die Masseelektrode 30 einen Masseelektrodenhauptkörper und eine Masseelektrodenspitze aufweisen, die mit einem freien Endbereich des Masseelektrodenhauptkörpers verschweißt ist und eine Entladungsfläche aufweist. Die Mittelelektrodenspitze und die Masseelektrodenspitze sind aus Materialien (beispielsweise einem Edelmetall, etwa Iridium (Ir) und Platin (Pt) und Wolfram (W) und einer Legierung, die mindestens eines dieser Metall enthält) hergestellt, wodurch sich eine Beständigkeit im Hinblick auf die elektrische Entladung ergibt, die höher ist als diejenige des Elektrodenhauptkörpers (beispielsweise aus Ni-Legierung).
Eine Zündkerze gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet: eine Mittelelektrode (20), die sich in Richtung einer Achse (AX) erstreckt, und eine erste Entladungsfläche (20S) enthält; ein isolierendes Element (10) mit einer axialen Bohrung (12), das sich in der Richtung der Achse (AX) erstreckt und einen vorderen Endbereich aufweist, an welchem die Mittelelektrode (20) angeordnet ist; eine Metallhülse (2, 2B), die eine Zylinderform hat und radial außerhalb des isolierenden Elements (10) angeordnet ist; eine Masseelektrode (30, 30B) mit einer zweiten Entladungsfläche (30S), die der ersten Entladungsfläche (20S) in Richtung der Achse (AX) gegenüberliegt und einen Spalt (G) zwischen der ersten Entladungsfläche (20S) und der zweiten Entladungsfläche (30S) bildet; und eine Abdeckung (90, 90B), die mit einem vorderen Endbereich (61) der Metallhülse (2, 2B) verbunden ist und eine Öffnung der Metallhülse (2, 2B) auf der vorderen Endseite zum Begrenzen eines Zusatzverbrennungsraums (BS) abdeckt, in welchem der Spalt (G) angeordnet ist, wobei die Abdeckung (90, 90B) mindestens eine Durchgangsbohrung (95a-95d) aufweist, die den Zusatzverbrennungsraum (BS) mit dem Außenbereich verbindet, wobei eine erste Linie (L1), ein spezieller Punkt (SP), eine erste Tangentenlinie (C1a-C1d), eine zweite Tangentenlinie (C2a-C2d) und eine zweite Linie (L2a-L2d) in einem Schnitt (CF1, CF2) definiert sind, der einen Schwerpunkt einer Öffnung einer speziellen Durchgangsbohrung (95a-95d) der mindestens einen Durchgangsbohrung (95a-95d) auf Seite des Zusatzverbrennungsraums (BS) und die Achse AX enthält, wobei die erste Linie (L1)durch einen Mittelpunkt (MP) eines Bereichs verläuft, der senkrecht zu der Achse (AX) ist, und in welchem die erste Entladungsfläche (20S) und die zweite Entladungsfläche (30S) vorhanden sind, und parallel zu der Achse (AX) ist, der spezielle Punkt (SP) ein Mittelpunkt einer Linie (LS) ist, die einen Schnittpunkt (XP1) zwischen der ersten Linie (L1) und der ersten Entladungsfläche (20S) mit einem Schnittpunkt (XP2) zwischen der ersten Linie (L1) und der zweiten Entladungsfläche (30S) verbindet, die erste Tangentenlinie (C1a-C1d) eine Halbgerade ist, die sich von dem speziellen Punkt (SP) aus erstreckt und eine Tangente an die Mittelelektrode (20) auf Seite der speziellen Durchgangsbohrung (95a-95d) der ersten Linie (L1) ist, die zweite Tangentenlinie (C2a-C2d) eine Halbgerade ist, die sich von dem speziellen Punkt (SP) aus erstreckt und eine Tangente an die Masseelektrode (30, 30B) auf Seite der speziellen Durchgangsbohrung (95a-95d) der ersten Linie (L1) ist, die zweite Linie (L2a-L2d) eine Halbgerade ist, die sich zur Seite der speziellen Durchgangsbohrung (95a-95d) der ersten Linie (L1) erstreckt und senkrecht zu der Achse (AX) ist, wobei ein erster Winkel (Aa-Ad) durch die zweite Linie (L2a-L2d) und die erste Tangentenlinie (C1a-C1d) gebildet ist, ein zweiter Winkel (Ba-Bd) durch die zweite Linie (L2a-L2d) und die zweite Tangentenlinie (C2a-C2d) gebildet ist, der zweite Winkel (Ba-Bd) größer als der erste Winkel (Aa-Ad) ist, und mindestens ein Bereich der Öffnung (95ao-95do) der speziellen Durchgangsbohrung (95a-95d) auf Seite des Zusatzverbrennungsraums (BS) in einem Bereich des zweiten Winkels bzw. innerhalb des Winkels (Ba-Bd) liegt.
Durch den zuvor beschriebenen Aufbau ist der zweite Winkel größer als der erste Winkel. Daher kann die Flamme in effizienter Weise über die Zündkerze hinaus zu der vorderen Endseite geführt werden. Ferner ist mindestens ein Bereich der Öffnung der spezifischen Durchgangsbohrung auf Seite des Zusatzverbrennungsraums im Bereich des zweiten Winkels angeordnet. Daher ist es möglich, das Unterbrechen der Flamme, die durch den in dem Spalt erzeugten Funken vergrößert wird und aus der speziellen Durchgangsbohrung abgegeben wird, durch die Masseelektrode zu verringern. Daher ist es möglich, den Wärmeverlust und den Druckverlust, die durch Kontakt der Flamme mit der Masseelektrode hervorgerufen werden, zu reduzieren. Daher ist es möglich, das Zündverhalten der Zündkerze zu verbessern.
Bei der Zündkerze gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt die gesamte spezielle Durchgangsbohrung (95a-95d) im Bereich einer Summe des ersten Winkels (Aa-Ad) und des zweiten Winkels (Ba-Bd).
Durch den zuvor beschriebenen Aufbau ist es möglich, die Unterbrechung der aus der speziellen Durchgangsbohrung abgegebenen Flamme, die ansonsten durch die Masseelektrode hervorgerufen wird, zu reduzieren.
In der Zündkerze gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt die gesamte spezielle Durchgangsbohrung (95a-95d) im Bereich des zweiten Winkels (Ba-Bd).
Durch den zuvor beschriebenen Aufbau kann die Flamme noch effizienter über die Zündkerze hinaus in Richtung zu der vorderen Endseite geführt werden. Daher ist es möglich, das Zündverhalten der Zündkerze weiter zu verbessern.
Bei der Zündkerze gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Abdeckung (90, 90B) mehrere spezielle Durchgangsbohrungen (95a-95d).
Durch den zuvor beschriebenen Aufbau wird die Flamme aus den mehreren speziellen Durchgangsbohrungen abgegeben. Daher ist es möglich, das Zündverhalten der Zündkerze weiter zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung ist auf diverse Einrichtungen anwendbar. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung auf eine Zündkerze, eine Zündeinrichtung unter Verwendung der Zündkerze, einen Verbrennungsmotor unter Verwendung der Zündkerze, und dergleichen angewendet werden.
Der gesamte Inhalte der japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2018-158068 , die am 27. August 2018 eingereicht wurde, ist hiermit durch Bezugnahme miteingeschlossen.
Obwohl die Erfindung zuvor mit Verweis auf gewisse Ausführungsformen der Erfindung beschrieben ist, ist die Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Es ergeben sich Modifizierungen und Varianten der Ausführungsformen, die zuvor beschrieben sind, für den Fachmann im Lichte der vorhergehenden Lehre. Der Schutzbereich der Erfindung ist mit Verweis auf die folgenden Ansprüche festgelegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2015130302 [0002]
JP 2018158068 [0066]

Claims

Eine Zündkerze (100), mit: einer Mittelelektrode (20), die sich in einer Richtung einer Achse (AX) erstreckt und eine erste Entladungsfläche (20S) aufweist; einem isolierenden Element (10) mit einer axialen Bohrung (12), das sich in der Richtung der Achse (AX) erstreckt und einen vorderen Endbereich aufweist, an welchem die Mittelelektrode (20) angeordnet ist; einer Metallhülse (2, 2B), die eine Zylinderform hat und radial außerhalb des isolierenden Elements (10) angeordnet ist; einer Masseelektrode (30, 30B) mit einer zweiten Entladungsfläche (30S), die der ersten Entladungsfläche (20S) in Richtung der Achse (AX) gegenüberliegt, und die einen Spalt (G) zwischen der ersten Entladungsfläche (20S) und der zweiten Entladungsfläche (30S) bildet; und einer Abdeckung (90, 90B), die mit einem vorderen Endbereich (61) der Metallhülse (2, 2B) verbunden ist und eine Öffnung der Metallhülse (2, 2B) auf der vorderen Endseite zum Begrenzen eines Zusatzverbrennungsraums (BS) abdeckt, in welchem der Spalt (G) angeordnet ist, wobei die Abdeckung (90, 90B) mindestens eine Durchgangsbohrung (95a-95d) aufweist, die den Zusatzverbrennungsraum (BS) mit dem Außenbereich verbindet, wobei eine erste Linie (L1), ein spezieller Punkt (SP), eine erste Tangentenlinie (C1a-C1d), eine zweite Tangentenlinie (C2a-C2d) und eine zweite Linie (L2a-L2d) in einem Schnitt (CF1, CF2) definiert sind, der einen Schwerpunkt einer Öffnung einer speziellen Durchgangsbohrung (95a-95d) der mindestens einen Durchgangsbohrung (95a-95d) auf Seite des Zusatzverbrennungsraums (BS) und die Achse (AX) enthält, wobei die erste Linie (L1) durch einen Mittelpunkt (MP) eines Bereichs verläuft, der senkrecht zu der Achse (AX) ist, und in dem die erste Entladungsfläche (20S) und die zweite Entladungsfläche (30S) vorhanden sind, und parallel zu der Achse (AX) ist, der spezielle Punkt (SP) ein Mittelpunkt einer Linie (LS) ist, die einen Schnittpunkt (XP1) zwischen der ersten Linie (L1) und der ersten Entladungsfläche (20S) mit einem Schnittpunkt (XP2) zwischen der ersten Linie (L1) und der zweiten Entladungsfläche (30S) verbindet, die erste Tangentenlinie (C1a-C1d) eine Halbgerade ist, die sich von dem speziellen Punkt (SP) aus erstreckt und eine Tangente an die Mittelelektrode (20) auf Seite der speziellen Durchgangsbohrung (95a-95d) der ersten Linie (L1) ist, die zweite Tangentenlinie (C2a-C2d) eine Halbgerade ist, die sich von dem speziellen Punkt (SP) aus erstreckt und eine Tangente an die Masseelektrode (30, 30B) auf Seite der speziellen Durchgangsbohrung (95a-95d) der ersten Linie (L1) ist, die zweite Linie (L2a-L2d) eine Halbgerade ist, die sich zu der Seite der speziellen Durchgangsbohrung (95a-95d) der ersten Linie (L1) erstreckt und senkrecht zu der Achse (AX) ist, ein erster Winkel (Aa-Ad) durch die zweite Linie (L2a-L2d) und die erste Tangentenlinie (C1a-C1d) gebildet ist, ein zweiter Winkel (Ba-Bd) durch die zweite Linie (L2a-L2d) und die zweite Tangentenlinie (C2a-C2d) gebildet ist, wobei der zweite Winkel (Ba-Bd) größer ist als der erste Winkel (Aa-Ad), und mindestens ein Bereich der Öffnung (95ao-95do) der speziellen Durchgangsbohrung (95a-95d) auf Seite des Zusatzverbrennungsraums (BS) in innerhalb des zweiten Winkels (Ba-Bd) liegt.
Die Zündkerze nach Anspruch 1, wobei in dem Schnitt (CF1, CF2) die gesamte spezielle Durchgangsbohrung (95a-95d) in einem Bereich einer Summe aus dem ersten Winkel (Aa-Ad) und dem zweiten Winkel (Ba-Bd) angeordnet ist.
Die Zündkerze nach Anspruch 2, wobei in dem Schnitt (CF1, CF2) die gesamte spezielle Durchgangsbohrung (95a-95d) innerhalb des zweiten Winkels (Ba-Bd) liegt.
Die Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Abdeckung (90, 90B) mehrere der speziellen Durchgangsbohrungen (95a-95d) aufweist.