DE10327596A1 - Spark plug for vehicle engine comprises hollow housing, an insulator fitting in the housing, central electrode fitting in the insulator and having front end section protruding over end section of the insulator and earth electrode - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zündkerze insbesondere für eine Brennkraftmaschine der Bauart mit Entladung an einer seitlichen Fläche, bei der eine Funkenentladung zwischen einer seitlichen Fläche einer Mittelelektrode und einer vorderen Endfläche einer Masseelektrode erzeugt wird.The present invention relates on a spark plug especially for an internal combustion engine of the type with discharge on a lateral surface, at which is a spark discharge between a side surface of a Center electrode and a front end surface of a ground electrode is generated.
In einer herkömmlichen Technologie wird ein Brennschluss oder eine Fehlzündung, die zum Beispiel in einem Benzinmotor eines Automobils verursacht werden, durch Erfassen eines Ionenstroms erfasst, der eine Zündkerze passiert, wie beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. HEI 12-34969 offenbart ist.In a conventional technology, a flame out or a misfire, caused, for example, in a gasoline engine of an automobile are detected by detecting an ion current that is a spark plug happens, such as in Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 12-34969.
In der Technologie dieser vorveröffentlichten Druckschrift wird eine Verbesserung der Erfassungsleistung eines Ionenstroms durch Erhöhen eines Oberflächenbereichs einer Mittelelektrode einer Zündkerze erreicht, um hierdurch leichtes Kontaktieren von Ionen, die in Zylindern des Verbrennungsmotors vorhanden sind, mit der Oberfläche der Mittelelektrode zu fördern.In the technology of this previously published publication becomes an improvement in the detection performance of an ion current by increasing of a surface area a center electrode of a spark plug achieved to thereby easily contact ions in cylinders of the internal combustion engine are present, with the surface of the Promote center electrode.
In einer derartigen Zündkerze haften jedoch entsprechend dem Ansteigen der Motorlaufleistung Verbrennungsrückstände auf der Oberfläche der Mittelelektrode, und daher verringert sich ein Abschnitt der Mittelelektrodenoberfläche, auf der keine Verbrennungsrückstände anhaften, wodurch die Ionenstromerfassungsleistung verschlechtert wird.In such a spark plug however, combustion residues adhere to the increase in engine mileage the surface the center electrode, and therefore a portion of the Electrode surface, on which there are no combustion residues thereby deteriorating the ion current detection performance.
Des Weiteren kann ein Fall verursacht werden, in dem ein Isolationswiderstand zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode durch das Anhaften von Kohlenstoff oder dergleichen verringert wird, und in einem derartigen Fall wird ebenfalls die Ionenstromerfassungsleistung verschlechtert, so dass Nachteile oder Missstände des Betriebs des Verbrennungsmotors auftreten.Furthermore, a case can be caused in which there is an insulation resistance between the center electrode and the ground electrode by adhering carbon or the like is reduced, and in such a case also the ion current detection power deteriorated, causing disadvantages or maladministration of the operation of the internal combustion engine occur.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Fehler oder Nachteile im Wesentlichen zu eliminieren, die mit dem vorstehend genannten Stand der Technik einhergehen, und insbesondere für eine Brennkraftmaschine, für beispielsweise ein Automobil, eine Zündkerze zum Durchführen einer verbesserten Ionenstromerfassung zu schaffen.An object of the present invention is to essentially eliminate mistakes or disadvantages that associated with the aforementioned prior art, and especially for an internal combustion engine, for for example an automobile, a spark plug to carry out a to create improved ion current detection.
Diese und andere Aufgaben können in
einem Hauptaspekt gemäß der vorliegenden
Erfindung durch Schaffen einer Zündkerze,
insbesondere für eine
Brennkraftmaschine, erreicht werden, die:
ein Gehäuse, das
einen inneren hohlen Abschnitt hat;
einen Isolator, der in
das Gehäuse
gepasst ist und eine axiale Bohrung hat;
eine Mittelelektrode,
die in den Isolator gepasst ist,
wobei die Mittelelektrode
ein vorderes Ende hat, das über
einen Endabschnitt des Isolators vorragt; und
mindestens eine
Masseelektrode hat, die mit einem Ende des Gehäuses verbunden ist,
wobei
die Masseelektrode eine vordere Endfläche hat, die einem seitlichen
Abschnitt der Mittelelektrode zugewandt ist, so dass ein Funkenentladungsspalt zwischen
der seitlichen Fläche
der Mittelelektrode und der vorderen Endfläche der Masseelektrode vorgesehen
ist,
wobei die vordere Endfläche der Masseelektrode eine
Oberfläche
in einem Bereich von 0,07 bis 1,13 mm2 hat.These and other objects can be achieved in a main aspect according to the present invention by providing a spark plug, especially for an internal combustion engine, which:
a housing that has an inner hollow portion;
an insulator that is fitted into the housing and has an axial bore;
a center electrode fitted in the insulator
wherein the center electrode has a front end that projects over an end portion of the insulator; and
has at least one ground electrode connected to one end of the housing,
wherein the ground electrode has a front end surface facing a side portion of the center electrode so that a spark discharge gap is provided between the side surface of the center electrode and the front end surface of the ground electrode,
wherein the front end surface of the ground electrode has a surface in a range of 0.07 to 1.13 mm 2 .
Gemäß diesem Aspekt ist durch Einrichten der Fläche des vorderen Endabschnitts der Masseelektrode auf weniger (nicht mehr) als 1,13 mm2 daher die Feldstärke zwischen dem Funkenentladungsspalt und der Zündspannung verringert. Deshalb kann das Bogenspannung erhaltende Zeitintervall verlängert werden, und die Flammenwachstumszeit kann ebenso verlängert werden. Zusätzlich wird der Verbrennungsrückstand, der auf der Oberfläche der Mittelelektrode haftet, verbrannt, um hierdurch die intakte Oberfläche der Mittelelektrode zu erhöhen und die Leistung zur Erfassung des Ionenstroms zu verbessern.According to this aspect, therefore, by setting the area of the front end portion of the ground electrode to less (not more than) 1.13 mm 2 , the field strength between the spark discharge gap and the ignition voltage is reduced. Therefore, the time interval receiving the arc voltage can be extended, and the flame growth time can also be extended. In addition, the combustion residue adhered to the surface of the center electrode is burned to thereby increase the intact surface of the center electrode and improve the ion current detection performance.
Des Weiteren kann durch Einrichten dieser Oberfläche auf mehr (nicht weniger) als 0,07 mm2 die Oxidationswiderstandsfähigkeit der Masseelektrode auf einem ausreichend geeigneten Niveau erhalten bleiben, und es kann die verbesserte Ionenstromerfassung erhalten werden.Furthermore, by setting this surface to more (not less than) 0.07 mm 2, the oxidation resistance of the ground electrode can be maintained at a sufficiently suitable level, and the improved ion current detection can be obtained.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden Aspekts der vorliegenden Erfindung hat die Masseelektrode einen Schenkelabschnitt, der ein Ende, das mit dem Gehäuse verbunden ist, und ein anderes Ende hat, an dem ein Vorsprung ausgebildet ist, so dass er sich zu der Mittelelektrodenseite hin erstreckt, wobei der Vorsprung eine Dicke von dünner als der des Körpers des Schenkelabschnitts hat und der Vorsprung eine vorragende Länge von mehr als 0,3 mm und weniger als 1,5 mm hat.In a preferred embodiment of the the above aspect of the present invention has the ground electrode a leg portion having an end connected to the housing and has another end on which a protrusion is formed so that it extends to the center electrode side, the protrusion being a thickness thinner than that of the body of the leg portion and the protrusion has a protruding length of more than 0.3 mm and has less than 1.5 mm.
In diesem Ausführungsbeispiel kann durch Einrichten der vorragenden Länge des Vorsprungs auf mehr als 0,3 die Kühlfunktion des Flammenkerns verringert werden, und es kann die hohe Zündfähigkeit sichergestellt werden, und des Weiteren kann durch Einrichten seiner vorragenden Länge auf weniger als 1,5 mm die Oxidationswiderstandsfähigkeit der Masseelektrode auf dem ausreichend geeigneten Niveau erhalten werden.In this embodiment, by setting up the protruding length of the protrusion to more than 0.3 reduces the cooling function of the flame core and it can be the high ignitability can be ensured, and further, by setting up its protruding length to less than 1.5 mm the oxidation resistance of the Ground electrode can be obtained at the sufficiently suitable level.
In den anderen Ausführungsbeispielen des vorstehenden Aspekts kann der Vorsprung aus einem aus der Gruppe, bestehend aus Pt, Ir, Pt-Legierung oder Ir-Legierung, ausgewählten Edelmetall ausgebildet sein. Das vordere Ende der Mittelelektrode hat einen äußeren Durchmesser in einem Bereich von 0,7 bis 2,0 mm. Der Funkenentladungsspalt hat eine Abmessung in einem Bereich von 0,7 bis 1,1 mm. Eine Beziehung zwischen der Größe G des Funkenentladungsspalts und einer Größe g eines Spalts zwischen einer inneren Umfangsfläche des Endabschnitts des Gehäuses und einer äußeren Umfangsfläche des Isolators ist eingerichtet, um eine Bedingung von g ≤ 0,65 G zu erfüllen.In the other embodiments of the above aspect, the protrusion may be formed from a noble metal selected from the group consisting of Pt, Ir, Pt alloy or Ir alloy. The front end of the center electrode has an outer diameter in a range of 0.7 to 2.0 mm. The spark discharge gap has a dimension in a range of 0.7 to 1.1 mm. A relationship between the size G of the spark discharge gap and a size g of a gap between an inner peripheral surface of the end portion of the housing and an outer peripheral surface of the insulator is established to meet a condition of g 0,6 0.65 G.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann durch Einrichten der Größen G und g der Spalte auf g ≤ 0,65 G ein fliegender Funke in dem Spalt zwischen der inneren Umfangsfläche des Gehäuseendabschnitts und dem äußeren Umfangsabschnitt des Isolators verursacht werden. Daher kann Kohlenstoff oder dergleichen, der an den Isolator angehaftet ist, verbrannt werden, um hierdurch die Isolierwiderstandsfähigkeit wieder herzustellen und die Ionenstromerfassungsfähigkeit zu verbessern.According to this embodiment can be done by setting up sizes G and g of the column to g ≤ 0.65 G is a flying spark in the gap between the inner peripheral surface of the housing end and the outer peripheral portion of the insulator. So carbon or the like, which is adhered to the insulator to be burned thereby the insulation resistance restore and the ion current detection ability to improve.
Des Weiteren kann eine Vielzahl von Masseelektroden angeordnet werden. Die Zündkerze der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt zum Erfassen eines Ionenstroms einer Brennkraftmaschine verwendet.Furthermore, a variety of Ground electrodes are arranged. The spark plug of the present invention is preferred for detecting an ion current of an internal combustion engine used.
Die Beschaffenheit und weitere charakteristische Merkmale der vorliegenden Erfindung werden ferner aus der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen gemacht.The nature and other characteristic Features of the present invention will also be apparent from the following Description made with reference to the accompanying drawings.
In den begleitenden Zeichnungen ist:In the accompanying drawings:
es zeigt
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung werden hierbei unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben, in denen ein Bezugszeichen
Des Weiteren sind die Ausdrücke "oberer", "unterer" oder dergleichen hierbei unter Bezugnahme auf dargestellte Zustände in den Zeichnungen verwendet.Furthermore, the terms are "upper", "lower" or the like used here with reference to the illustrated states in the drawings.
Erstes AusführungsbeispielFirst embodiment
Das erste Ausführungsbeispiel der Zündkerze
Bezugnehmend auf
Das Gehäuse
Die Mittelelektrode
Die Mittelelektrode
Andererseits ist eine Vielzahl von
Masseelektroden
Das zweite Entladungselement
Ein Funkenentladungsspalt
Ein Spalt
Unter Bezugnahme auf die Zündkerze
(1) Spezifikation der
Mittelelektrode
Ionenstromwerte wurden in einem Leerlaufbetrieb
einer Brennkraftmaschine mit 2000 cm3 gemessen,
in der vier Arten von Zündkerzen
A bis D jeweils in vier Zylindern angeschlossen sind, die in Serie
angeordnet sind. Die Zündkerzen
A bis D unterscheiden sich voneinander in ihren Oberflächenabschnitten
der Mittelelektrode
In dem nächsten Schritt wurden Zündkerzen, die
für Verbrennungsmotoren
von Automobilen verwendet worden sind, vom Handelsmarkt zurückgeholt,
um eine Beziehung zwischen einer Fahr-(Lauf-)Strecke eines Automobils
und einer Oberfläche
eines intakten Abschnitts der Mittelelektrode
Des Weiteren fand der Erfinder der
betreffenden Anmeldung heraus, dass in dem Fall der intakten Oberfläche von
mehr als 5 mm2 ein Ionenstrom von einer
Höhe, der
eine Fehlzündung
mit einer hohen Präzision
erfassen kann, erhalten werden könnte. Dementsprechend
wird in einem Fall, in dem die Mittelelektrode
Des Weiteren wird angemerkt, dass
in dem Fall, dass der äußere Durchmesser
(∅) Dc des vorderen Endabschnitts
(2) Spezifikation der
Masseelektrode
Ein Verhältnis (S1/S0 × 100%)
der intakten Oberfläche
S1 nach dem Beständigkeitstest zu einer intakten
Oberfläche
S0 vor dem Beständigkeitstest wurde untersucht,
was durch Vorbereiten von drei Arten von Zündkerzen, die unterschiedliche,
vordere Endflächen
der Masseelektroden
Eine der Zündkerzen, die in dem vorstehenden
Beständigkeitstest
verwendet wurden, war nicht mit dem zweiten Entladungselement
Durch die vorstehend genannten Experimente
ist herausgefunden worden, dass durch dünnes Ausführen des Durchmesser des zweiten
Entladungselements
In einem Fall, in dem der äußere Durchmesser
Dg des zweiten Entladungselements geringer als 0,3 mm ist, oder
in einem Fall, in dem seine Länge mehr
als 1,5 mm beträgt,
wurde gefunden, dass das zweite Entladungselement
Angesichts der vorstehenden, experimentellen
Ergebnisse von
Auf der anderen Seite ist es ferner
gewünscht,
dass das zweite Entladungselement
Durch Einrichten der zugewandten
Oberfläche
Sg und der Länge
Lg des zweiten Entladungselements
(3) Abmessung des Zündkerzenspaltes
Gemäß dem vorstehend genannten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung kann die Zündfähigkeit durch dünnes Ausführen des
Durchmessers des zweiten Entladungselements
In einem Fall, in dem diese Größe G des Funkenentladungsspalts
Zweites AusführungsbeispielSecond embodiment
Das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wird durch
Unter Bezugnahme auf
Drittes AusführungsbeispielThird embodiment
Das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wird durch
Unter Bezugnahme auf
Des Weiteren können in diesem Ausführungsbeispiel,
in einem Fall, in dem eine Beziehung zwischen der Größe g des
Spalts
Viertes AusführungsbeispielFourth embodiment
Das vierte Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wird durch
Unter Bezugnahme auf
Anderes AusführungsbeispielAnother embodiment
Es wird ferner angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist und viele andere Modifikationen und Änderungen, ohne von dem Umfang der anhängenden Ansprüche abzuweichen, ausgeführt werden können.It is also noted that the present invention does not apply to the described embodiments limited is and many other modifications and changes without departing from the scope of the pendant Expectations deviate, executed can be.
Zum Beispiel ist in den vorstehend
genannten Ausführungsbeispielen
oder Beispielen das zweite Entladungselement
Des Weiteren können die zwei in den vorstehenden
Ausführungsbeispielen
genannten Masseelektroden
Ferner können das erste und das zweite
Entladungselement
Darüber hinaus kann die Zündkerze der vorliegenden Erfindung durch Anlegen von positiver oder negativer Hochspannung an die Mittelelektrode eingesetzt werden.In addition, the spark plug of the present invention by applying positive or negative High voltage to be used on the center electrode.
Eine Zündkerze einer Brennkraftmaschine hat ein Gehäuse, das einen inneren hohlen Abschnitt, einen Isolator, der in die axiale Bohrung des Gehäuses gepasst ist und eine axiale Bohrung hat, eine Mittelelektrode, die in den Isolator gepasst ist, wobei die Mittelelektrode ein vorderes Ende hat, das über einen Endabschnitt des Isolators ragt, und Masseelektroden hat, die jeweils mit einem Ende des Gehäuses verbunden sind. Die Masseelektrode hat eine vordere Endfläche, die einer seitlichen Fläche der Mittelelektrode zugewandt ist, so dass ein Funkenentladungsspalt zwischen der seitlichen Fläche der Mittelelektrode und der vorderen Endfläche der Masseelektrode vorgesehen ist. Die vordere Endfläche der Masseelektrode hat eine Oberfläche in einem Bereich von 0,07 bis 1,13 mm2.A spark plug of an internal combustion engine has a housing that has an inner hollow portion, an insulator that fits in the axial bore of the housing and has an axial bore, a center electrode that fits in the insulator, the center electrode having a front end, which protrudes over an end portion of the insulator, and has ground electrodes each connected to one end of the housing. The ground electrode has a front end surface facing a side surface of the center electrode, so that a spark discharge gap between the side surface of the Center electrode and the front end surface of the ground electrode is provided. The front end surface of the ground electrode has a surface in a range of 0.07 to 1.13 mm 2 .
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