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Zündkerze für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft eine Zündkerze
für Brennkraftmaschinen, deren Mittelelektrode das anschlußseitige Ende einer engen
axialen Öffnung im Isolierkörper überdeckt, an deren zündseitigem Ende die Masseelektrode
liegt.
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Es sind Zündkerzen bekannt, bei denen der Zündfunke durch einen engen,
zwischen den Elektroden angeordneten zylindrischen Durchgang in einem Isolierkörper
hindurchschlägt. Diese bekannte Ausführung dient zur Selbstreinigung des Zündfunkenspalts
durch Abbrennen von Kohle oder anderen Ablagerungen. Dabei werden die Wände des
Funkenspalts von dem sehr hohe Temperaturen aufweisenden Zündfunken außerordentlich
erhitzt. Die sich ergebenden Wärmestöße können den keramischen Isolierkörper infolge
der ungleichmäßigen Wärmeausbreitung zerstören, so daß dann keine Selbstreinigung
mehr stattfinden kann. Außerdem müssen infolge der eingeschnürten Durchgänge die
Zündfunken immer an der gleichen Stelle der Elektroden auftreten, die daher ebenfalls
schnell abgenutzt werden. Ferner nimmt infolge der Erhitzung des Isolierstoffes
in der Umgebung der Funkenstrecke der Wert der DieIektrizitätskonstante des Isolierstoffes
rasch ab, so daß bei ständig zunehmender Erhitzung für. die Auslösung der Funken
eine höhere Spannung erforderlich wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündkerze zu schaffen,
bei der die zuvor erwähnten Nachteile vermieden werden und die sowohl als Gleitfunken-
wie auch als Luftspaltfunken-Zündkerze verwendbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die enge axiale
Öffnung im Isolierkörper ein schmaler Ringspalt zwischen einem rohrförmigen Isolierkörper
und einem zentrisch in diesem angeordneten Mittelisolierkörper ist, wobei die Mittelelektrode
das anschlußseitige Ende des Ringspalts überdeckt, während die am brennraumseitigen
Ende des Ringspalts liegende Masseelektrode einen Innendurchmesser aufweist, der
gleich dem Außendurchmesser des Ringspalts ist.
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Die Elektroden und die zwischenliegenden Isolierkörper sind nach der
Erfindung derart angeordnet, daß sie einerseits einen eingeschnürten Durchgang für
den Zündfunken schaffen und hierbei die bekannten Reinigungseigenschaften dieser
Spalte sicherstellen und andererseits eine vergrößerte Funkenfläche schaffen, so
daß, wenn das Metall der Elektroden an einer Funkenstrecke erodiert ist, die Funken
an einer anderen Stelle überspringen.
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Sobald die Temperatur des die Funkenstrecke umgebenden Isolierstoffs
ansteigt, nimmt in gleicher Weise die elektrische Feldstärke in der Funkenstrecke
ab. An dieser Stelle tritt dann kein Funke auf, sondern der Zündfunke nimmt einen
anderen Weg.
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Hierdurch wird ein konstanter Wert der Zündfunkenspannung von etwa
2000V erhalten. Ferner kann der Isolierstoff nicht mehr örtlich überhitzt werden,
so daß die unerwünschten Folgen eines Wärmestoßes beseitigt sind.
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Der enge ringförmige Spalt hat weiterhin den Vorteil einer Beschränkung
des Zündfunkens auf den schmalen Spalt und dadurch einer Steigerung des Widerstandes
für den Funken. Der gesteigerte Widerstand des Zündfunkens führt zu einem größeren
Energieverbrauch im Funken. Die Gesamtenergie wird im Zündstromkreis proportional
zu der Verteilung des Gesamtwiderstandes aufgeteilt. Wenn somit der Zündfunke einen
hohen Prozentsatz des Gesamtwiderstandes des Zündstromkreises hat, wird der Prozentsatz
der in dem Funken verteilten Energie gesteigert. Die erfindungsgemäße Zündkerze
hat im wesentlichen die doppelte Wirkung der bisher bekannten Arten von Zündkerzen.
Etwa 40% der Gesamtenergie jedes Impulses oder jeder Entladung werden in dem Lichtbogen
verbraucht. Hoher Energieverbrauch in dem Lichtbogen führt aber zu hoher Hitze,
die insbesondere in Zündanlagen von Strahltriebwerken erforderlich ist.
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In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen,
daß die den Ringspalt begrenzenden Oberflächen der beiden Isolierkörper in bekannter
Weise halbleitend sind.
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Zweckmäßig ist der Ringspalt zwischen 0,07 und 0,2 mm breit.
Nach
der Erfindung kann= die Mittelelektrode ringförmig ausgebildet sein und zwischen
ringförmigen Flanschen der beiden Isolierkörper liegen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hält die in den
rohrförmigen Isolierkörper eingeschraubte Mittelelektrode mittels eines Bolzens
den Mittelisolierkörper fest.
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Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in-der
Zeichhüng dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt -durch ein Ausführungsbeispiel
längs der Linie 1-1 der Fig. 2; Fig. 2 links eine Stirnansicht. der in Fig. 1 gezeigten
Zündkerze und rechts einen Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 einen
Längsschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel, Fig.4 eine Stirnansicht der
in Fig.3 gezeigten Kerze. ---' Die beiden Ausführungsbeispiele zeigen Zündkerzen
für Strahltriebwerken: Die Zündkerzen können auch beispielsweise für Ölbrenner,
Brennkraftkolbenmaschinen u. dgl. verwendet werden.
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Die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen bestehen aus einem
rohrförmigen Kerzenkörper 10 mit einem nach innen gerichteten Flansch 11 an seinem
zündseitigen Ende. Dessen zylindrische Innenfläche bildet eine ringförmige Masseelektrode
12. Die Masseelektrode 12 kann auch aus einem anderen Metall als der Kerzenkörper
10 bestehen und als besonderer Bauteil auf zweckmäßige Art und Weise, beispielsweise
durch Hartlötung mit Silberlot od. dgl., in oder an dem Kerzenkörper befestigt sein.
Eine Mittelelektrode 14 in Form eines Metallringes ist zwischen einem rohrförmigen
Isolierkörper 15 und einem Mittelisolierkörper 17- -angeordnet. Der rohrförmige
Isolierkörper 15 ist- gleitend in den Kerzenkörper 10 eingepaßt und stützt
sich mit einem nach innen gerichteten Flansch- gegen den Flansch 11 des Kerzenkörpers.
Die Stärke des Isolierkörperflansches ergibt den Abstand zwischen den Elektroden
11 und 14. Die zylindrische Innenfläche 16 dieses Flansches schließt bündig mit
der zylindrischen Innenfläche der Masseelektrode 12 ab. Sie bildet zwischen den
Elektroden eine Zündfunkenfläche, die vorzugsweise aus einem Halbleiter besteht
oder auf bekannte Art und Weise elektrisch halbleitend ausgeführt ist, indem sie
beispielsweise mit Kohle, Graphit, feinverteilten Metallteilchen od. dgl. überzogen
ist. Ist eine ausreichend hohe Spannung verfügbar, so ist es nicht notwendig, die
Zündfunkenfläche halbleitend zu machen.
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Der Mittelisolierkörper 17 ist mit seinem anschlußseitigen Teil gleitend
in den rohrförmigen Isolierkörper 17 eingepaßt und ruht auf der anschlußseitigen
Stirnfläche der Mittelelektrode 14. Der zündseitige zylindrische Teil des
Mittelisolierkörpers 17 paßt dicht in die Bohrung der Mittelelektrode 14 und bildet
mit der zylindrischen Innenfläche 16 des Isolierkörpers 15 einen engen Ringspalt
18, durch dessen Luftzwischenraum der- Zündfunke hindurchschlägt. Das zündseitige
Ende des Mittelisolierkörpers 17 schließt vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise,
mit der zündseitigen Stirnfläche des Isolierkörpers 15 bündig ab. Der Ringspalt
18 kann entweder gleichmäßig breit sein oder sich zum Zündende hin erweitern. Die
Ringspaltfläche des Mittelisolierkörpers 17, welche die Innenfläche der Funkenstrecke
bildet, kann genau wie die Innenfläche 16 des Isolierkörpers 15 halbleitend sein
oder eine große Widerstandsfähigkeit aufweisen. Anschlußseitig vom Mittelisolierkörper
17 ist ein weiterer rohrförmiger Isolierkörper 19 angeordnet, der mit einem Flansch
gleitend in dem rohrförmigen Isolierkörper 15 sitzt. Die Einzelteile der Kerze werden
durch einen Ring 20 zusammengehalten, welcher gegen den Flansch des Isolierkörpers
19 drückt. Der Ring 20 ist in den Kerzenkörper 10 entweder eingepreßt
oder eingeschraubt oder mit ihm verlötet. Falls es gewünscht wird, kann eine Hülse
22, deren Ende die Enden des Kerzenkörpers 10 und des Ringes 20 umfaßt, mit dem
Kerzenkörper 10 lichtbogenverschweißt sein, um den Zusammenhalt der Teile
zu gewährleisten. In den benachbarten Enden der Isolierkörper 17 und 19 sind zusammenpassende
radiale Schlitze vorgesehen, um einen Leiter 21 durchzuführen, welcher die Mittelelektrode
14 mit einer elektrischen Energiequelle verbindet.
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Das in den Fig. 3 und 4 gezeigte abgeänderte Ausführungsbeispiel besteht
aus einem rohrförmigen Kerzenkörper 30 mit einer Masseelektrode 31. Ein rohrförmiger
Isolierkörper 32 ist gleitend in dem Kerzenkörper 30 eingepaßt und ruht auf der
Masseelektrode 31. Die zylindrische Innenfläche 33 des Isolierkörpers 32 schließt
bündig mit der Innenfläche der Masseelektrode 31 ab und ist vorzugsweise halbleitend.
In die Bohrung des Isolierkörpers 32 ist eine Mittelelektrode 34 eingeschraubt.
Diese sitzt mit einem Flansch passend in einem zylindrischen Teil der Bohrung am
zündseitigen Ende des Isolierkörpers 32. In das zündseitige Ende der Mittelelektrode
34 greift der Ansatz eines Mittelisolierkörpers 35 ein, dessen Außenfläche mit der
Innenfläche 33 des Isolierkörpers 32 einen Ringspalt 36 bildet. Die einzige Verbindung
zwischen den Elektroden 31 und 34 erfolgt auch bei dieser Ausführungsform durch
den Ringspalt 36 längs der halbleitenden Innenfläche 33. Falls es wünschenswert
erscheint, kann die Außenfläche des Mittelisolierkörpers 35 ebenfalls halbleitend
sein.
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Der Mittelisolierkörper 35 und die Mittelelektrode 34 werden durch
zweckmäßige Mittel, beispielsweise durch einen Bolzen 37, zusammengehalten. Die
Mittelelektrode 34 ist auf übliche Weise mit einer Stromquelle verbunden. Der Isolierkörper
32 und somit auch der Elektrodeneinsatz sind im Kerzenkörper 30 durch einen Ring
38 zusammengehalten, welcher seinerseits wiederum durch eine Hülse 39 gesichert
ist, die mit dem Kerzenkörper 30 verschweißt ist.
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Die Ringspalte 18 und 36 haben eine radiale Breite in der Größenordnung
von 0,07 bis 0,2 mm.