DE102020112011A1

DE102020112011A1 - Zündkerze

Info

Publication number: DE102020112011A1
Application number: DE102020112011.7A
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Gozawa; Kenji Ban; Daiki GOTO
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2019-05-07
Filing date: 2020-05-04
Publication date: 2020-11-12
Also published as: JP7001634B2; CN111917005B; JP2020184432A; US10777976B1; CN111917005A

Abstract

Eine Zündkerze (100) mit einem Abdeckteil, das eine Vorkammer bildet, wird bereitgestellt, um das Auftreten von Vorzündung und Fehlzündungen zu unterdrücken.Die Zündkerze (100) enthält ein Abdeckteil (50), das einen vorderen Endabschnitt (11) einer Mittelelektrode (10) und einen zugewandten Abschnitt (13A) einer Masseelektrode (13) von einer vorderen Endseite der Zündkerze (100) abdeckt, um einen Vorkammerraum (63) zu bilden. Das Abdeckteil (50) hat Einspritzöffnungen (61), die Durchgangslöcher sind. Eine Gesamtfläche A (angegeben in mm2) von inneren Umfangsflächen der Einspritzöffnungen (61) und eine Wärmeleitfähigkeit B (angegeben in W/mK) eines Materials des Abdeckteils (50) erfüllen die Beziehung (1):10<A×B < 4000

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze.
Beschreibung des Stands der Technik
Es wurden Zündkerzen mit einer Zündkammer entwickelt. Beispielsweise umfasst eine Vorkammer-Zündkerze nach der japanischen ungeprüften Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2012-199236 ein zylindrisches Metallgehäuse, und eine Zündkammerkappe, die eine Mittelelektrode und eine Masseelektrode zur Bildung einer Zündkammer umgibt. Die Zündkammerkappe hat mehrere Öffnungen, durch die ein Luft-Kraftstoff-Gemisch aus einer Brennkammer in die Zündkammer strömen kann. Diese Zündkerze zündet in der Zündkammer, und spritzt brennerförmige Flammen durch die Öffnungen in die Brennkammer, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in der Brennkammer zu verbrennen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Zündkerze, die in der oben erwähnten JP 2012-199236 offenbart wurde, hat jedoch eine Struktur, bei der die Zündkammer mit Ausnahme der Öffnungen geschlossen ist. Daher neigt die Temperatur innerhalb der Zündkammer dazu, bei der Zündung anzusteigen, was zu einer Vorzündung führen kann. Andererseits ist bei dieser Zündkerze eine Menge an Verbrennungsgas, die in die Brennkammer eintritt, gering, und eine Abkühlung um die Zündkammer herum schreitet fort, z.B. durch Wärmeleitung zum Zylinderkopf, was zu Fehlzündungen führen kann.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Umstände hergestellt und zielt darauf ab, das Auftreten von Vorzündung und Fehlzündungen bei einer Zündkerze mit einem Abdeckteil, das eine Vorkammer bildet, zu unterdrücken. Die vorliegende Erfindung kann in den folgenden Ausführungsformen ausgeführt werden.
(1) Eine Zündkerze enthält eine Mittelelektrode, eine Masseelektrode, enthaltend einen zugewandten Abschnitt, der einem vorderen Endabschnitt der Mittelelektrode zugewandt ist und einen Entladungsspalt zwischen dem zugewandten Abschnitt und dem vorderen Endabschnitt der Mittelelektrode bildet, einen zylindrischen Isolator, in dem die Mittelelektrode darin untergebracht ist, wobei der vordere Endabschnitt der Mittelelektrode von einem vorderen Ende des Isolators aus freiliegt, ein Metallgehäuse, das den Isolator darin aufnimmt, und ein Abdeckteil, das von einer vorderen Endseite der Zündkerze aus den vorderen Endabschnitt der Mittelelektrode und den zugewandten Abschnitt der Masseelektrode abdeckt, um eine Vorkammer zu bilden, wobei das Abdeckteil Einspritzöffnungen enthält, die Durchgangslöcher sind. Eine Gesamtfläche A (angegeben in mm²) von inneren Umfangsflächen der Einspritzöffnungen und eine Wärmeleitfähigkeit B (angegeben in W/mK) eines Materials des Abdeckteils erfüllen eine Beziehung (1): $10 < A \times B < 4000$
Bei einer Zündkerze nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird mit zunehmender Gesamtfläche A (angegeben in mm²) der inneren Umfangsflächen der Einspritzöffnungen Wärme in der Vorkammer mit größerer Wahrscheinlichkeit vom Abdeckteil zur Metallgehäuseseite hin übertragen. Wenn die Wärmeleitfähigkeit B (angegeben in W/mK) des Materials des Abdeckteils zunimmt, wird Wärme in der Vorkammer mit größerer Wahrscheinlichkeit vom Abdeckteil zur Metallgehäuseseite hin übertragen. Wenn AxB kleiner als 4000 eingestellt ist, wird daher Wärme nicht übermäßig vom Abdeckteil zur Metallgehäuseseite hin übertragen, so dass Fehlzündungen aufgrund von Temperaturabsenkung des Abdeckteils verhindert werden können. Wenn AxB größer als 10 eingestellt ist, wird außerdem die Wärmeübertragung vom Abdeckteil zur Metallgehäuseseite erleichtert, so dass eine Vorzündung verhindert werden kann.
(2) Bei der unter (1) beschriebenen Zündkerze erfüllen die Gesamtfläche A (angegeben in mm²) und die Wärmeleitfähigkeit B (angegeben in W/mK) die Beziehung (2): $20 < A \times B < 2400$
Wenn bei dieser Zündkerze das Produkt von AxB größer als 20 eingestellt wird, wobei A die Gesamtfläche (angegeben in mm²) der inneren Umfangsflächen der Einspritzöffnungen und B die Wärmeleitfähigkeit (angegeben in W/mK) des Materials des Abdeckteils ist, wird die Wärmeübertragung vom Abdeckteil zur Metallgehäuseseite weiter erleichtert, so dass eine Vorzündung wirksamer verhindert werden kann.
(3) Bei der unter (1) oder (2) beschriebenen Zündkerze, wenn die innere Umfangsfläche mindestens eines der Einspritzöffnungen mit einer zentralen Axiallinie, die in Bezug auf eine Axiallinie der Zündkerze geneigt ist, durch eine Ebene P geschnitten wird, hat ein Abschnitt innerhalb der Einspritzöffnung auf der vorderen Endseite in Bezug auf die Ebene P einen kleineren Oberflächenbereich als ein Abschnitt innerhalb der Einspritzöffnung auf einer hinteren Endseite in Bezug auf die Ebene P, wobei die Ebene P eine Ebene ist, die durch die zentrale Axiallinie der Einspritzöffnung verläuft und orthogonal zu einer Ebene ist, die die Axiallinie der Zündkerze und die zentrale Axiallinie der Einspritzöffnung einschließt.
Bei dieser Zündkerze wird Wärme eher von der vorderen Endseite des Abdeckteils zur hinteren Endseite in eine Umgebung, in der es leicht zur Vorzündung kommt, abgeleitet. Daher steigt die Temperatur nicht übermäßig an, so dass eine Vorzündung verhindert werden kann.
(4) Bei der unter (1) oder (2) beschriebenen Zündkerze, wenn die innere Umfangsfläche mindestens einer der Einspritzöffnungen, mit einer zentralen Axiallinie, die in Bezug auf eine Axiallinie der Zündkerze geneigt ist, durch eine Ebene P geschnitten wird, hat ein Abschnitt innerhalb der Einspritzöffnung auf der vorderen Endseite in Bezug auf die Ebene P einen größeren Oberflächenbereich als ein Abschnitt innerhalb der Einspritzöffnung auf einer hinteren Endseite in Bezug auf die Ebene P, wobei die Ebene P eine Ebene ist, die durch die zentrale Axiallinie der Einspritzöffnung verläuft und orthogonal zu einer Ebene ist, die die Axiallinie der Zündkerze und die zentrale Axiallinie der Einspritzöffnung einschließt.
Bei dieser Zündkerze wird Wärme eher zum Sammeln an die vordere Endseite des Abdeckteils in einer Umgebung, in der leicht Fehlzündungen auftreten können, geleitet. Daher lässt sich die Temperatur nicht so leicht absenken, so dass Fehlzündungen verhindert werden können.
Figurenliste
Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben, ohne darauf beschränkt zu sein.

1 ist eine Querschnittsansicht des Aufbaus einer Zündkerze nach einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht der Zündkerze nach einer ersten Ausführungsform.
3 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht einer Zündkerze nach einer zweiten Ausführungsform.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
< Erste Ausführungsform>
Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform einer Zündkerze 100 anhand der Zeichnungen ausführlich beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird die untere Seite in 1 als vordere Endseite (Vorderseite) der Zündkerze 100 und die obere Seite in 1 als hintere Endseite der Zündkerze 100 bezeichnet.
1 ist eine Querschnittsansicht eines schematischen Aufbaus der Zündkerze 100 gemäß der ersten Ausführungsform. In 1 ist eine zentralen Axiallinie CX der Zündkerze 100 (eine Axiallinie der Zündkerze) mit einer Punkt-und-Strich-Linie gezeichnet.
Die Zündkerze 100 ist an einem Verbrennungsmotor montiert und dient zur Zündung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in einer Brennkammer. Bei der Montage am Verbrennungsmotor befindet sich die vordere Endseite der Zündkerze 100 (untere Seite in der Zeichnung) innerhalb des Brennraums des Verbrennungsmotors und die hintere Endseite (obere Seite in der Zeichnung) außerhalb des Brennraums. Die Zündkerze 100 enthält eine Mittelelektrode 10, eine Masseelektrode 13, einen Isolator 20, eine Anschlusselektrode 30 und ein Metallgehäuse 40.
Die Mittelelektrode 10 ist aus einem schaftförmigen Elektrodenelement gebildet und ist so angeordnet, dass eine zentrale Achse davon mit der zentralen Axiallinie CX der Zündkerze 100 zusammenfällt. Die Mittelelektrode 10 wird von dem Metallgehäuse 40 mit dem dazwischen angeordneten Isolator 20 so gehalten, dass ein vorderer Endabschnitt 11 auf der hinteren Endseite (obere Seite in der Zeichnung) in Bezug auf einen vorderendseitigen Öffnungsabschnitt 40A des Metallgehäuses 40 positioniert ist. Die Mittelelektrode 10 ist über die auf der hinteren Endseite angeordnete Anschlusselektrode 30 elektrisch mit einer externen Stromquelle verbunden.
Die Masseelektrode 13 ist eine stabförmige Elektrode, die sich von einer Position geringfügig auf der hinteren Endseite (obere Seite in der Zeichnung) in Bezug auf den vorderendseitigen Öffnungsabschnitt 40A des Metallgehäuses 40 zu einer Position geringfügig auf der vorderen Endseite (untere Seite in der Zeichnung) in Bezug auf den vorderen Endabschnitt 11 der Mittelelektrode 10 erstreckt. Insbesondere ist die Masseelektrode 13 mit dem Metallgehäuse 40 an einer Position geringfügig auf der hinteren Endseite (obere Seite in der Zeichnung) in Bezug auf den vorderendseitigen Öffnungsabschnitt 40A verbunden. Die Masseelektrode 13 erstreckt sich bis zur Vorderseite des vorderen Endabschnitts 11 der Mittelelektrode 10. Wie in 2 dargestellt, enthält die Masseelektrode 13 einen zugewandten Abschnitt 13A, der dem vorderen Endabschnitt 11 der Mittelelektrode 10 zugewandt ist. Ein Entladungsspalt SG wird zwischen dem zugewandten Abschnitt 13A der Masseelektrode 13 und dem vorderen Endabschnitt 11 der Mittelelektrode 10 gebildet.
Der Isolator 20 ist ein zylindrisches Element mit einem axialen Loch 21, das durch die Mitte davon hindurchgeht. Der Isolator 20 ist, beispielsweise, aus einem keramischen Sinterkörper, der aus Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid hergestellt ist, gebildet. An der vorderen Endseite des axialen Lochs 21 des Isolators 20 ist die Mittelelektrode 10 untergebracht, wobei der vordere Endabschnitt 11 davon freiliegt. Auf der hinteren Endseite des axialen Lochs 21 wird die Anschlusselektrode 30, die ein schaftförmiges Elektrodenelement ist, gehalten. Ein hinterer Endabschnitt 31 der Anschlusselektrode 30 ragt aus einem hinteren Öffnungsabschnitt 22 des Isolators 20 heraus, zum Verbinden mit der externen Stromquelle. Die Mittelelektrode 10 und die Anschlusselektrode 30 sind über einen Widerstand 35 elektrisch miteinander verbunden, der zwischen Glasdichtungsmaterialien gehalten wird, um die Erzeugung von Funkstörgeräuschen zu unterdrücken, wenn eine Funkenentladung auftritt. Die zentrale Achse des Isolators 20 fällt mit der zentralen Axiallinie CX der Zündkerze 100 zusammen.
Das Metallgehäuse 40 ist ein im Wesentlichen zylindrisches Metallelement mit einem zylindrischen Loch 41 in der Mitte davon. Das Metallgehäuse 40 ist, beispielsweise, aus Kohlenstoffstahl gebildet. Die zentrale Achse des Metallgehäuses 40 fällt mit der zentralen Axiallinie CX der Zündkerze 100 zusammen. Wie oben beschrieben, ist die Masseelektrode 13 in der Nähe des vorderendseitigen Öffnungsabschnitts 40A des Metallgehäuses 40 angebracht. Eine Dichtung 43 ist zwischen einem durchmesserreduzierten Abschnitt im Inneren des Metalls 40 und dem Isolator 20 angeordnet. Die Dichtung 43 ist, beispielsweise, aus einem metallischen Material gebildet, das weicher ist als ein metallisches Material, aus dem das Metallgehäuse 40 gebildet ist.
Die Zündkerze 100 enthält ein Abdeckteil 50. Das Abdeckteil 50 hat die Form einer Kuppel. Das Abdeckteil 50 ist, beispielsweise, aus rostfreiem Stahl, einer Nickelbasierten Legierung oder einer Kupfer-basierten Legierung gebildet. Das Abdeckteil 50 ist ringförmig mit dem vorderen Ende des Metallgehäuses 40 verbunden (insbesondere mit dem vorderendseitigen Öffnungsabschnitt 40A). Wie in 2 dargestellt, deckt das Abdeckteil 50 den vorderen Endabschnitt 11 der Mittelelektrode 10 und den zugewandten Abschnitt 13A der Masseelektrode 13 von der Vorderseite her ab. Der vom Abdeckteil 50 umgebene Raum ist ein Vorkammerraum (Vorkammer) 63. Die Dicke des Abdeckteils 50 nimmt von der hinteren Endseite zu einer Spitze 51A hin allmählich ab.
Wie in 2 dargestellt, weist das Abdeckteil 50 mehrere Einspritzöffnungen 61 an der hinteren Endseite der Spitze 51A auf. Das Abdeckteil 50 hat, zum Beispiel, vier Einspritzöffnungen 61. Jede der Einspritzöffnungen 61 ist ein im Wesentlichen zylindrisches Durchgangsloch. Die zentralen Axiallinie AX jeder Einspritzöffnung 61 ist in Bezug auf die zentralen Axiallinie CX der Zündkerze 100 geneigt. Die mehreren Einspritzöffnungen 61 sind auf einem virtuellen Umfang angeordnet, der auf der zentralen Axiallinie CX der Zündkerze 100 zentriert ist. Die mehrfachen Einspritzöffnungen 61 sind in gleichen Abständen auf dem virtuellen Umfang angeordnet.
Der Vorkammerraum 63, der ein durch das Abdeckteil 50 abgedeckter Raum ist, fungiert als eine Zündkammer und steht über die Einspritzöffnungen 61 mit der Brennkammer in Verbindung. Wenn die innere Umfangsfläche jedes der vier Einspritzöffnungen 61 des Abdeckteils 50 durch eine Ebene P geschnitten wird, hat der Abschnitt innerhalb der Einspritzöffnung 61 auf der vorderen Endseite in Bezug auf die Ebene P einen kleineren Oberflächenbereich als der Abschnitt innerhalb der Einspritzöffnung 61 auf der hinteren Endseite. Dabei ist die Ebene P eine Ebene, die die zentrale Axiallinie AX der Einspritzöffnung 61 einschließt und orthogonal zu einer Ebene verläuft, die die zentrale Axiallinie CX der Zündkerze 100 und die zentrale Axiallinie AX der Einspritzöffnung 61 einschließt (Querschnitt der Zündkerze 100 ist in 2 dargestellt). In anderen Worten, wenn die innere Umfangsfläche der Einspritzöffnung 61 von der Ebene geschnitten wird, die die zentrale Axiallinie CX der Zündkerze 100 und die zentrale Axiallinie AX der Einspritzöffnung 61 enthält (Querschnitt der Zündkerze 100 ist in 2 dargestellt), hat die vorderendseitige Querschnittskante der inneren Umfangsfläche der Einspritzöffnung 61 eine Länge L1, die kleiner ist als eine Länge L2 der hinterendseitigen Querschnittskante. So ist im Abdeckteil 50 ein Abschnitt 50A auf der vorderen Endseite in Bezug auf die Einspritzöffnungen 61 dünner als ein Abschnitt 50B auf der hinteren Endseite in Bezug auf die Einspritzöffnungen 61. Bei der Zündkerze 100 wird mit diesem Aufbau Wärme eher von der vorderen Endseite des Abdeckteils 50 zur hinteren Endseite in eine Umgebung, in der es leicht zur Vorzündung kommt, geleitet, d.h. Wärme wird an die vordere Endseite des Deckels übertragen und dort abgeleitet. Daher steigt die Temperatur nicht übermäßig an, so dass eine Vorzündung verhindert werden kann.
Bei der Zündkerze 100 gemäß der ersten Ausführungsform erfüllen die Gesamtfläche A (ausgedrückt in mm²) der inneren Umfangsflächen der vier Einspritzöffnungen 61 und die Wärmeleitfähigkeit B (ausgedrückt in W/mK) des Materials des Abdeckteils 50 die folgenden Beziehungen (1), (3) und (4): $10 < A \times B < 4000$
$0,7 \leq A \leq 18,5$
und $20 < A \times B < 2400$
Bei dieser Zündkerze 100 wird, mit zunehmender Gesamtfläche A (mm²) der inneren Umfangsflächen der vier Einspritzöffnungen 61, Wärme im Vorkammerraum 63 eher vom Abdeckteil 50 zur Seite des Metallgehäuses 40 hin übertragen. Wenn die Wärmeleitfähigkeit B (W/mK) des Materials des Abdeckteils 50 zunimmt, wird Wärme im Vorkammerraum 63 eher vom Abdeckteil 50 zur Seite des Metallgehäuses 40 hin übertragen. Wenn AxB kleiner als 4000 eingestellt ist, wird daher die Wärme nicht übermäßig vom Abdeckteil 50 zur Seite des Metallgehäuses 40 hin übertragen, so dass Fehlzündungen aufgrund einer Temperaturabsenkung des Abdeckteils 50 verhindert werden können. Wenn AxB größer als 10 eingestellt ist, wird außerdem die Wärmeübertragung vom Abdeckteil 50 zur Seite des Metallgehäuses 40 erleichtert, so dass eine Vorzündung verhindert werden kann.
In der Zündkerze 100 gemäß der ersten Ausführungsform erfüllen, vorzugsweise, die Gesamtfläche A (mm²) der inneren Umfangsflächen der vier Einspritzöffnungen 61 und die Wärmeleitfähigkeit B (W/mK) des Materials des Abdeckteils 50 die folgende Beziehung (2): $20 < A \times B < 2400$
Wenn bei dieser Zündkerze 100 das Produkt von AxB größer als 20 eingestellt ist, wobei A die Gesamtfläche (mm²) der inneren Umfangsflächen der vier Einspritzöffnungen 61 und B die Wärmeleitfähigkeit (W/mK) des Materials des Abdeckteils ist, wird die Wärmeübertragung vom Abdeckteil 50 zur Seite des Metallgehäuses 40 hin weiter erleichtert, so dass eine Vorzündung wirksamer verhindert werden kann.
<Zweite Ausführungsform>
Eine Zündkerze 200 nach einer zweiten Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Die Zündkerze 200 nach der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Zündkerze 100 nach der ersten Ausführungsform durch den Aufbau eines Abdeckteils 250. Die übrigen Konfigurationen sind im Wesentlichen die Gleichen wie bei der Zündkerze 100 nach der ersten Ausführungsform. Komponenten, die im Wesentlichen die gleichen Konfigurationen haben, erhalten somit die gleichen Bezugszeichen, und die Beschreibung von Strukturen, Funktionen und deren Effekte entfällt.
Wie in 3 dargestellt, hat das Abdeckteil 250 eine Kuppelform. Das Abdeckteil 250 ist ringförmig mit dem vorderen Ende des Metallgehäuses 40 verbunden (insbesondere mit dem vorderendseitigen Öffnungsabschnitt 40A). Das Abdeckteil 250 deckt den vorderen Endabschnitt 11 der Mittelelektrode 10 und den zugewandten Abschnitt 13A der Masseelektrode 13 von der Vorderseite her ab. Der vom Abdeckteil 250 umgebene Raum ist ein Vorkammerraum 263. Die Dicke des Abdeckteils 250 nimmt von der hinteren Endseite zu einer Spitze 251A hin allmählich zu.
Wie in 3 dargestellt, hat das Abdeckteil 250 mehrere Einspritzöffnungen 261 an der hinteren Endseite der Spitze 251A. Das Abdeckteil 250 hat, zum Beispiel, vier Einspritzöffnungen. Jede der Einspritzöffnungen 261 ist ein im Wesentlichen zylindrisches Durchgangsloch. Bei jeder der Einspritzöffnungen 261 ist die zentrale Axiallinie AX gegenüber der zentralen Axiallinie CX der Zündkerze 200 geneigt. Die mehreren Einspritzöffnungen 261 sind auf einem virtuellen Umfang angeordnet, der auf der zentralen Axiallinie CX der Zündkerze 200 zentriert ist. Die mehrfachen Einspritzöffnungen 261 sind in gleichen Abständen auf dem virtuellen Umfang angeordnet.
Der Vorkammerraum 263, der ein durch das Abdeckteil 250 abgedeckter Raum ist, steht über die Einspritzöffnungen 261 mit der Brennkammer in Verbindung. Wenn die innere Umfangsfläche einer Einspritzöffnung 261 des Abdeckteils 250 durch eine Ebene P geschnitten wird, hat der Abschnitt innerhalb der Einspritzöffnung 261 auf der vorderen Endseite in Bezug auf die Ebene P einen größeren Oberflächenbereich als der Abschnitt innerhalb der Einspritzöffnung 261 auf der hinteren Endseite in Bezug auf die Ebene P. Dabei ist die Ebene P eine Ebene, die die zentrale Axiallinie AX der Einspritzöffnung 261 einschließt und orthogonal zu der Ebene verläuft, die die zentrale Axiallinie CX der Zündkerze 200 und die zentrale Axiallinie AX der Einspritzöffnung 261 einschließt (Querschnitt der in 3 dargestellten Zündkerze 200). Mit anderen Worten, wenn, wie in 3 dargestellt, die innere Umfangsfläche der Einspritzöffnung 261 von der Ebene geschnitten wird, die die zentrale Axiallinie CX der Zündkerze 200 und die zentrale Axiallinie AX der Einspritzöffnung 261 einschließt (Querschnitt der in 3 dargestellten Zündkerze 200), hat die vorderendseitige Querschnittskante der inneren Umfangsfläche der Einspritzöffnung 261 eine Länge L3, die größer ist als eine Länge L4 der hinterendseitigen Querschnittskante. Somit ist im Abdeckteil 250 ein Abschnitt 250A auf der vorderen Endseite in Bezug auf die Einspritzöffnungen 261 dicker als ein Abschnitt 250B auf der hinteren Endseite in Bezug auf die Einspritzöffnungen 261. Bei der Zündkerze 200 mit diesem Aufbau wird Wärme eher zum Sammeln an die vordere Endseite des Abdeckteils 250 in eine Umgebung, in der leicht Fehlzündungen auftreten, geleitet, daher wird die Temperatur nicht so leicht gesenkt, so dass Fehlzündungen verhindert werden können.
Bei der Zündkerze 200 gemäß der zweiten Ausführungsform, wie auch bei der Zündkerze 100 gemäß der ersten Ausführungsform, erfüllen die Gesamtfläche A (mm²) der inneren Umfangsflächen der vier Einspritzöffnungen 261 und die Wärmeleitfähigkeit B (W/mK) des Materials des Abdeckteils 250 die obige Beziehung (1) (10 < AxB < 4000). Damit erzielt die Zündkerze 200 die gleichen Effekte wie die Zündkerze 100 nach der ersten Ausführungsform.
Wie bei der Zündkerze 100 nach der ersten Ausführungsform erfüllen bei der Zündkerze 200 nach der zweiten Ausführungsform, vorzugsweise, die Gesamtfläche A (mm²) der inneren Umfangsflächen der vier Einspritzöffnungen 261 und die Wärmeleitfähigkeit B (W/mK) des Materials des Abdeckteils 250 die Beziehung (2) (20 < AxB < 2400). Damit erzielt die Zündkerze 200 die gleichen Effekte wie die Zündkerze 100 nach der ersten Ausführungsform.
[Beispiele]
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen näher beschrieben.
Experiment (Experiment, das der ersten Ausführungsform entspricht)
Methode des Experiments
Beispiele
Es wurden Proben der in 1 und 2 dargestellten Zündkerze 100 hierin verwendet. Tabelle 1, unten, zeigt die detaillierten Bedingungen. Die Zündkerze 100 erfüllt die Anforderungen der ersten Ausführungsform. In Tabelle 1 ist jedes Versuchsbeispiel mit einer „Nr.“ bezeichnet. Nr. 2 bis 28 in Tabelle 1 sind Beispiele.
Vergleichsbeispiele
Es wurden Proben einer Zündkerze hierin verwendet, die eine andere Struktur als die in 1 und 2 dargestellte Zündkerze 100 hat (unterschiedlich in der Gesamtfläche A (mm²) der inneren Umfangsflächen der Einspritzöffnungen oder der Wärmeleitfähigkeit B (W/mK) des Materials des Abdeckteils). Tabelle 1, unten, zeigt die detaillierten Bedingungen. Diese Zündkerze erfüllt nicht die Anforderungen der ersten Ausführungsform. Zahlen, die mit einem Sternchen „*“ gekennzeichnet sind, wie „1*“ in Tabelle 1, bedeuten, dass es sich um Vergleichsbeispiele handelt. Insbesondere die Nummern 1, 29 und 30 in Tabelle 1 sind Vergleichsbeispiele.
Methode zur Auswertung
Messung der Gesamtfläche A (mm2) der inneren Umfangsflächen von Einspritzöffnungen
Mit einem Röntgen-Computertomographen (CT) wurde das Abdeckteil jeder Probe unter den Bedingungen einer Röhrenspannung von 120 kV und eines Röhrenstroms von 140 µA gescannt. Aus dem Scan-Ergebnis wurde für jedes Abdeckteil ein dreidimensionales Bild hergestellt, und die Gesamtfläche A (mm²) der inneren Umfangsflächen der vier Einspritzöffnungen wurde gemessen.
Test zur Bewertung des Vorzündungswiderstands
Jede Probe wurde einem Test zur Bewertung des Vorzündungswiderstands unterzogen. Die Zusammenfassung des Tests zur Bewertung der Vorzündungswiderstands lautet wie folgt. Jede Probe wurde auf einen Reihen-Vierzylinder-Saugmotor mit einem Hubraum von 1,3 L montiert, und der Motor wurde 1000 Zyklen lang in einer Reihe von Prozessen bei Vollgas (6000 U/min) und einem Zündungswinkel (Kurbelwinkel) mit einem vorbestimmten Anfangswert betrieben. Während des Motorbetriebs wurde geprüft, ob eine Vorzündung auftritt. Wenn die Vorzündung auftrat, wurde der Zündungswinkel zu diesem Zeitpunkt als Vorzündungseintrittswinkel angegeben. Wenn keine Vorzündung auftrat, wurde der Zündungswinkel um einen Grad vorverlegt, und der Motor wurde erneut bei Vollgas aktiviert, um zu prüfen, ob eine Vorzündung auftritt. Dieser Vorgang wurde wiederholt durchgeführt, bis die Vorzündung eintrat, um den Vorzündungseintrittswinkel jeder Probe zu spezifizieren. In ähnlicher Weise wurde der Vorzündungseintrittswinkel einer Referenzzündkerze (eine echte Zündkerze, die in einen Testmotor eingebaut war) spezifiziert. Dann wurde die Differenz zwischen dem Vorzündungseintrittswinkel der Referenzzündkerze und dem Vorzündungseintrittswinkel jeder Probe berechnet. Wenn der Vorzündungseintrittswinkel in Bezug auf die Referenzzündkerze weiter vorne liegt, wird die Zündkerze als Zündkerze mit höherem Vorzündungswiderstand bewertet. Der Vorzündungseintrittswinkel jeder Probe in Bezug auf den der Referenzzündkerze wurde auf der Grundlage der folgenden Maßstäbe bewertet, und jedes Versuchsbeispiel erhielt eine Bewertungsnote. Die Ergebnisse sind in der Spalte „Vorzündungswiderstand“ in Tabelle 1 aufgeführt.
<Bewertung des Vorzündungswiderstands>
Jede Probe wurde mit den folgenden drei Noten bewertet. Höhere Bewertungsnoten bedeuten einen höheren Vorzündungswiderstand.
Bewertungsnote:

3:: Um 5° CA oder mehr gegenüber der Referenzzündkerze verbessert
1:: Um 2° CA oder mehr und weniger als 5° CA gegenüber der Referenzzündkerze verbessert
0:: Um weniger als 2° CA gegenüber der Referenzzündkerze verbessert oder verzögert

Test zum Fehlzündungswiderstand
Jede Probe wurde einem Test zur Bewertung des Fehlzündungswiderstands unterzogen. Die Zusammenfassung des Tests zur Bewertung des Fehlzündungswiderstands lautet wie folgt. Jede Probe wurde auf einen Reihen-Vierzylinder-Turboladermotor mit Direkteinspritzung und einem Hubraum von 1,6 I montiert, und der Motor wurde 1000 Zyklen lang unter den Bedingungen von 2000 U/min und einem Ansaugdruck von 1000 kPa betrieben, um die Fehlzündungsrate zu messen. Zündkerzen mit einer geringeren Fehlzündungsrate werden als solche mit höherem Fehlzündungswiderstand (Entzündbarkeit) bewertet. Die Fehlzündungsrate jeder Probe wurde auf der Grundlage der folgenden Maßstäbe bewertet, und jedes Versuchsbeispiel erhielt eine Bewertungsnote. Die Ergebnisse sind in der Spalte „Fehlzündungswiderstand“ in Tabelle 1 aufgeführt.
<Bewertung des Fehlzündungswiderstands>
Jede Probe wurde mit den folgenden drei Noten bewertet. Höhere Bewertungsnoten stehen für einen höheren Fehlzündungswiderstand.
Bewertungsnote:

3:: Fehlzündungsrate von weniger als 1%.
1:: Fehlzündungsrate von 1% oder mehr und weniger als 3%
0:: Fehlzündungsrate von 3% oder höher

Gesamtauswertung

Basierend auf der Gesamtpunktzahl der Bewertungsnote für den Vorzündungswiderstand und der Bewertungsnote für den Fehlzündungswiderstand wurde für jede Probe eine Gesamtbewertung vorgenommen. Höhere Gesamtpunktzahlen werden sowohl bei dem Vorzündungswiderstand als auch bei dem Fehlzündungswiderstand als vorteilhafter bewertet. Die Gesamtbewertung einer Probe mit der Gesamtpunktzahl von 6 wird mit „Ausgezeichnet“, die Gesamtbewertung einer Probe mit der Gesamtpunktzahl von 4 mit „Gut“ und die Gesamtbewertung einer Probe mit der Gesamtpunktzahl von 3 mit „Mangelhaft“ bezeichnet. Die Ergebnisse sind in der Spalte „Gesamtbewertung“ in Tabelle 1 aufgeführt. [Tabelle 1]

Nr.	A: Gesamtfläche der inneren Umfangsflächen der Einspritzöffnungen (mm²)	B: Wärmeleitfähigkeit des Abdeckteils (W/mK)	A×B	Vorzündungswiderstand	Fehlzündungswiderstand	Gesamtbewertung
1*	0,7	13	9,1	0	3	3	Mangelhaft
2	1,5	13	19,5	1	3	4	Gut
3	2,2	13	28,6	3	3	6	Ausgezeichnet
4	4,4	13	57,2	3	3	6	Ausgezeichnet
5	11,2	13	145,6	3	3	6	Ausgezeichnet
6	18,5	13	240,5	3	3	6	Ausgezeichnet
7	0,7	26	18,2	1	3	4	Gut
8	1,5	26	39,0	3	3	6	Ausgezeichnet
9	2,2	26	57,2	3	3	6	Ausgezeichnet
10	4,4	26	114,4	3	3	6	Ausgezeichnet
11	11,2	26	291,2	3	3	6	Ausgezeichnet
12	18,5	26	481,0	3	3	6	Ausgezeichnet
13	0,7	53	37,1	3	3	6	Ausgezeichnet
14	1,5	53	79,5	3	3	6	Ausgezeichnet
15	2,2	53	116,6	3	3	6	Ausgezeichnet
16	4,4	53	233,2	3	3	6	Ausgezeichnet
17	11,2	53	593,6	3	3	6	Ausgezeichnet
18	18,5	53	980,5	3	3	6	Ausgezeichnet
19	0,7	130	91,0	3	3	6	Ausgezeichnet
20	1,5	130	195,0	3	3	6	Ausgezeichnet
21	2,2	130	286,0	3	3	6	Ausgezeichnet
22	4,4	130	572,0	3	3	6	Ausgezeichnet
23	11,2	130	1456,0	3	3	6	Ausgezeichnet
24	18,5	130	2405,0	3	1	4	Gut
25	0,7	372	260,4	3	3	6	Ausgezeichnet
26	1,5	372	558,0	3	3	6	Ausgezeichnet
27	2,2	372	818,4	3	3	6	Ausgezeichnet
28	4,4	372	1636,8	3	3	6	Ausgezeichnet
29*	11,2	372	4166,4	3	0	3	Mangelhaft
30*	18,5	372	6882,0	3	0	3	Mangelhaft

Evaluierungsergebnisse
Das Versuchsbeispiel 1 (Vergleichsbeispiel) wurde in der Gesamtbewertung mit 3 bewertet, mit einem Produkt AxB von 9,1, wobei A die Gesamtfläche (mm²) der inneren Umfangsflächen der Einspritzöffnungen und B die Wärmeleitfähigkeit (W/mK) des Materials des Abdeckteils ist. Das Versuchsbeispiel 29 (Vergleichsbeispiel) wurde in der Gesamtnote mit 3 bewertet, mit einem Produkt AxB von 4166,4. Das Versuchsbeispiel 30 (Vergleichsbeispiel) wurde in der Gesamtpunktzahl mit 3 bewertet, mit einem Produkt AxB von 6882,0. Demgegenüber wurden die Versuchsbeispiele 2 bis 28 (Beispiele) in der Gesamtpunktzahl mit 4 oder 6 bewertet, wobei das Produkt 10 < AxB < 4000 erfüllte. Somit hatten die Beispiele, die die Beziehung (1) erfüllen (10 < AxB < 4000), im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen sowohl Vorzündungen als auch Fehlzündungen unterdrückt.
Das Versuchsbeispiel 1 (Vergleichsbeispiel) hatte ein Produkt AxB von 9,1 und wurde in der Bewertung des Vorzündungswiderstands mit 0 bewertet. Das Versuchsbeispiel 2 (Beispiel) hatte ein Produkt AxB von 19,5 und wurde in der Bewertung des Vorzündungswiderstands mit 1 bewertet. Das Versuchsbeispiel 7 (Beispiel) hatte ein Produkt AxB von 18,2 und wurde bei der Bewertung des Vorzündungswiderstands mit 1 bewertet. Auf der anderen Seite hatten die Versuchsbeispiele 3 bis 6, 8 bis 23 und 25 bis 28 (Beispiele) ein Produkt, das 20 < AxB < 2400 erfüllte und bei der Bewertung des Vorzündungswiderstands mit 3 bewertet wurde. Somit hatten die Versuchsbeispiele 3 bis 6, 8 bis 23 und 25 bis 28, die die Beziehung (2) (20 < AxB < 2400) erfüllten, die Vorzündung weiter unterdrückt.
<Andere Ausführungsformen (Modifikationen)>
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt und kann innerhalb des Umfangs, der nicht vom Kern der Erfindung abweicht, in verschiedenen Formen ausgeführt werden.
(1) In den obigen Ausführungsformen hat das Abdeckteil eine spezifische Form, aber die Form ist nach Bedarf veränderbar. Das Abdeckteil kann z.B. eine kreiszylindrische Form, eine viereckige Kastenform oder eine konische Form haben.
(2) In den obigen Ausführungsformen wird eine Zündkerze mit einer bestimmten Anzahl von Einspritzöffnungen als Beispiel beschrieben, aber die Anzahl der Einspritzöffnungen ist nicht auf eine bestimmte begrenzt und nach Bedarf veränderbar. Die Anordnung der Einspritzöffnungen und die Eindringrichtung der Einspritzöffnung sind ebenfalls nach Bedarf veränderbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012199236 [0003]

Claims

Zündkerze, aufweisend: eine Mittelelektrode (10); eine Masseelektrode (13), die einen zugewandten Abschnitt (13A) aufweist, der einem vorderen Endabschnitt (11) der Mittelelektrode (10) zugewandt ist und einen Entladungsspalt (SG) zwischen dem zugewandten Abschnitt (13A) und dem vorderen Endabschnitt (11) der Mittelelektrode (10) bildet; einen zylindrischen Isolator (20), der die Mittelelektrode (10) darin aufnimmt, wobei der vordere Endabschnitt (11) der Mittelelektrode (10) von einem vorderen Ende des Isolators (10) aus freiliegt; ein Metallgehäuse (40), das den Isolator (20) darin aufnimmt; und ein Abdeckteil (50, 250), das von einer vorderen Endseite der Zündkerze den vorderen Endabschnitt (11) der Mittelelektrode (10) und den zugewandten Abschnitt (13A) der Masseelektrode (13) abdeckt, um eine Vorkammer (63, 263) zu bilden, wobei das Abdeckteil (50, 250) Einspritzöffnungen (61, 261) aufweist, die Durchgangslöcher sind, wobei eine Gesamtfläche A, angegeben in mm², von inneren Umfangsflächen der Einspritzöffnungen (61, 261) und eine Wärmeleitfähigkeit B, angegeben in W/mK, eines Materials des Abdeckteils (50, 250) die Beziehung (1) erfüllen: $10 < A \times B < 4000$
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei die Gesamtfläche A, angegeben in mm², und die Wärmeleitfähigkeit B, angegeben in W/mK, die Beziehung (2) erfüllen: $20 < A \times B < 2400$
Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn die innere Umfangsfläche mindestens eines der Einspritzöffnungen (61) mit einer zentralen Axiallinie (AX), die in Bezug auf eine Axiallinie (CX) der Zündkerze geneigt ist, durch eine Ebene P geschnitten wird, ein Abschnitt innerhalb der Einspritzöffnung (61) auf der vorderen Endseite in Bezug auf die Ebene P einen kleineren Oberflächenbereich hat als ein Abschnitt innerhalb der Einspritzöffnung (61) auf der hinteren Endseite in Bezug auf die Ebene P, wobei die Ebene P eine Ebene ist, die die zentrale Axiallinie (AX) der Einspritzöffnung (61) einschließt und orthogonal zu einer Ebene ist, die die Axiallinie (CX) der Zündkerze und die zentrale Axiallinie (AX) der Einspritzöffnung (60) einschließt.
Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn die innere Umfangsfläche mindestens eines der Einspritzöffnungen (261) mit einer zentralen Axiallinie (AX), die in Bezug auf eine Axiallinie (CX) der Zündkerze geneigt ist, durch eine Ebene P geschnitten wird, ein Abschnitt innerhalb der Einspritzöffnung (261) auf der vorderen Endseite in Bezug auf die Ebene P einen größeren Oberflächenbereich aufweist als ein Abschnitt innerhalb der Einspritzöffnung (261) auf der hinteren Endseite in Bezug auf die Ebene P, wobei die Ebene P eine Ebene ist, die die zentrale Axiallinie (AX) der Einspritzöffnung (261) einschließt und orthogonal zu einer Ebene ist, die die Axiallinie (CX) der Zündkerze und die zentrale Axiallinie (AX) der Einspritzöffnung (261) einschließt.