DE1096115B

DE1096115B - Axial spark plug for internal combustion engines

Info

Publication number: DE1096115B
Application number: DEB41930A
Authority: DE
Inventors: Louis Harris Segall
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1955-09-29
Filing date: 1956-09-28
Publication date: 1960-12-29

Description

Axialfunken-Zündkerze für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf Axialfunken-Zündkerzen für Brennkraftmaschinen, deren durch das zündseitige Ende des Zündkerzenkörpers gebildete Masseelektrode einen nach innen vorspringenden Anschlag für den Isolierkörper aufweist, der zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode derart angeordnet ist, daß der Isolierkörper und die Masseelektrode einen engen axialen Zündfunkendurchlaß bilden.Axial spark plug for internal combustion engines The invention relates focus on axial spark plugs for internal combustion engines, whose ignition-side End of the spark plug body formed an inwardly projecting ground electrode Has stop for the insulating body between the ground electrode and the Center electrode is arranged such that the insulating body and the ground electrode form a narrow axial spark passage.

Bei Zündkerzen, die mit sehr niedriger Spannung betrieben werden, ist es bekannt, den Isolierkörper sehr dünn auszuführen, und zwar ist hierbei an Stelle eines selbsttragenden Isolierkörpers eine dünne Emailleschicht verwendet, die jedoch sehr schnell abbrennt. Um dieses Abbrennen in angemessenen Grenzen zu halten, ist die Oberfläche der Isolierschicht vergrößert. Der in die Verbrennungskammer der Maschine mit der Emailleschicht vorstehende Teil ist mit einem Metallüberzug versehen. An einer Stelle sind ein kleiner Teil der dünnen Metallschicht und der Emailleschicht entfernt, so daß eine Zündfunkenstelle entsteht. Diese Stelle kann die Form eines Loches, einer Kerbe oder von Rillen haben. Da es für eine gute Zündung auch notwendig ist, daß die Masseelektrode den Isolierkörper nicht überlappt, ist eine sehr dünne Elektrode vorgesehen, die gleichzeitig mit der Isolierschicht abbrennt.For spark plugs that are operated with very low voltage, it is known to make the insulating body very thin, namely here on A thin enamel layer is used instead of a self-supporting insulating body, but it burns down very quickly. To this burning down within reasonable limits hold, the surface of the insulating layer is increased. The one in the combustion chamber The part protruding from the machine with the enamel layer is covered with a metal coating Mistake. At one point are a small part of the thin metal layer and the Enamel layer removed so that an ignition spark is created. This place can be in the shape of a hole, notch or grooves. As it is for good ignition it is also necessary that the ground electrode does not overlap the insulating body a very thin electrode is provided, which burns off at the same time as the insulating layer.

Es sind auch Zündkerzen mit einer Zündkammer in der Mittelelektrode bekannt, bei denen ein axialer Zündstrahl durch das elektrostatische Feld der Elektroden und durch die Brenngase der Zündkammer erzeugt wird. Es wurde festgestellt, daß der Zündstrahl nicht weit genug in die Zylinder der Brennkraftmaschine eindringt und damit auch die Zündwirkung nicht voll ausgenutzt wird.There are also spark plugs with an ignition chamber in the center electrode known, in which an axial pilot jet by the electrostatic field of the electrodes and is generated by the combustion gases of the ignition chamber. It was found that the pilot jet does not penetrate far enough into the cylinder of the internal combustion engine and thus the ignition effect is not fully exploited.

Bei Hochspannungszündkerzen ist es bekannt, eine kleine axiale Öffnung im Isolierkörper, durch die der Zündfunke hindurchspringen soll, mit einer ebenen Fläche der Mittelelektrode überdecken zu lassen, wobei diese Öffnung so klein gehalten ist, daß Ablagerungen an denElektroden nur in sehr kleinen Mengen auftreten können. Diese Ablagerungen werden durch die Zündfunken zersetzt.It is known in high-voltage spark plugs to have a small axial opening in the insulator through which the ignition spark is supposed to jump through with a flat To cover the surface of the center electrode, this opening kept as small is that deposits on the electrodes can only occur in very small quantities. These deposits are broken down by the ignition sparks.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündkerze zu schaffen, bei der die Zündfunken ein wesentliches Stück weit in die Brennkammer vorgetrieben werden und bei der die Funken an vorbestimmten festen Punkten während der ganzen Lebensdauer der Zündkerze auftreten.The invention is based on the object of creating a spark plug in which the ignition sparks are driven a considerable distance into the combustion chamber be and at which the sparks at predetermined fixed points throughout Spark plug life.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Mittelelektrode in bekannter Weise die 0,13 bis 3,2 mm, vorzugsweise 0,60 mm breiten axialen Zündfunkendurchlässe des Isolierkörpers und der Masselektrode mit einer ebenen Fläche dicht überdeckt. Gemäß der Erfindung werden dabei die Funkendurchlässe inForm von langgestreckten Schlitzen ausgebildet.This object is achieved according to the invention in that the center electrode in a known manner the 0.13 to 3.2 mm, preferably 0.60 mm wide, axial spark passages of the insulating body and the ground electrode are tightly covered with a flat surface. According to the invention, the spark passages are in the form of elongated ones Slits formed.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen einiger Ausführungsbeispiele hervor. Es zeigt Fig.1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Axialfunkenzündkerze, Fig.2 eine Ansicht der zündseitigen Stirnseite der in Fig. 1 gezeigten Kerze, Fig. 3 und 5 weitere erfindungsgemäße Kerzen ähnlich der in Fig. 1 gezeigten, Fig. 4 und 6 Stirnansichten der in Fig. 3 und 5 gezeigten Kerzen.Further properties and advantages of the invention emerge from the description in connection with the drawings of some exemplary embodiments. It shows 1 shows a longitudinal section through an axial spark plug according to the invention, FIG a view of the ignition-side end face of the candle shown in Fig. 1, Fig. 3 and 5 further candles according to the invention similar to that shown in FIG. 1, FIGS. 4 and 6 End views of the candles shown in FIGS. 3 and 5.

Die Zündkerze des in der Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsbeispieles besteht aus einem metallischen rohrförmigen Kerzenkörper 10 mit einem nach innen gerichteten Flansch 11 am zündseitigen Ende. Dieser Flansch 11 dient als Anschlag für die Elektroden und den Isolierkörper. Er kann auch als Masseelektrode verwendet werden. Der Kerzenkörper 10 ist über das Macehinengehäuse oder eine andere Vorrichtunz Lreerdet, welche als Verbindung der einen Klemme einer elektrischen Energiequelle dient. In der dargestellten Ausführungsform liegt eine besondere scheibenförmige Masseelektrode 12 auf den Flansch 11 in der Längsbohrung des Kerzenkörpers 10. Diese #Zasseelektrode 12 hat ein Loch 14 von verhältnismäßig kleinem Durchmesser und ist vorzugsweise aus einem Metall, beispielsweise Wolfram hergestellt, welches widerstandsfähig gegenüber Zerstörungen durch elektrische Funken ist.The spark plug of the embodiment shown in FIG consists of a metallic tubular candle body 10 with an inside directed flange 11 at the ignition-side end. This flange 11 serves as a stop for the electrodes and the insulator. It can also be used as a ground electrode will. The candle body 10 is via the macehine case or other device Lreerdet, which as a connection of one terminal of an electrical Energy source is used. In the embodiment shown, there is a special disk-shaped one Ground electrode 12 on the flange 11 in the longitudinal bore of the plug body 10. This #Zasseelectrode 12 has a hole 14 of relatively small diameter and is preferably made of a metal, for example tungsten, which is resistant against damage caused by electrical sparks.

Auf der Masseelektrode 12 sitzt ein zentrierter Elektrodeneinsatz, welcher aus einem Isolierkörper 15, einem Mittelelektrodenhalter 16 und einer Mittelelektrode 17 besteht. Die Teile 16 und 17 sind miteinander verschweißt. Der Mittelelektrodenhalter 16 ist in eine Längsbohrung des Isolierkörpers 15 geschraubt, um die Mittelelektrode 17 in sicherer Anlage an einem nach innen gerichteten Flansch am zündseitigen Ende des Isolierkörpers 15 zu halten. Der Isolierkörper 15 hat ein kleines mittiges Längsloch 18, welches gegenüber dem Loch 14 der Mittelelektrode konzentrisch ist und die gleiche Größe aufweist. Falls es gewünscht wird, kann der Durchmesser des Loches 14 etwas größer als der des Loches 18 sein. Es soll jedoch der Rand der Masseelektrode 12 nicht irgendeinen Teil des Loches 18 überdecken. Entsprechend der Masseelektrode 12 besteht auch die 1-littelelektrode 17 aus einem abbrandfesten Metall. Die mittige Elektrodenanordnung wird in dem Kerzenkörper 10 durch einen Ring 19 gehalten, welcher in die Längsbohrung des Kerzenkörpers 10 eingepreßt oder durch andere zweckmäßige Vorrichtungen in dieser befestigt ist.A centered electrode insert sits on the ground electrode 12, which consists of an insulating body 15, a center electrode holder 16 and a center electrode 17 exists. The parts 16 and 17 are welded together. The center electrode holder 16 is screwed into a longitudinal bore of the insulating body 15 to the center electrode 17 in secure contact with an inwardly directed flange at the ignition-side end of the insulating body 15 to hold. The insulating body 15 has a small central longitudinal hole 18, which is concentric with respect to the hole 14 of the center electrode, and the same Has size. If desired, the diameter of the hole 14 can be somewhat be larger than that of the hole 18. However, it should be the edge of the ground electrode 12 do not cover any part of the hole 18. According to the ground electrode 12, the central electrode 17 also consists of an erosion-resistant metal. The central one The electrode assembly is held in the plug body 10 by a ring 19, which pressed into the longitudinal bore of the plug body 10 or by other appropriate means Devices in this is attached.

Der Durchmesser der Löcher 14 und 18 liegt in dem Bereich von 0,13 mm bis zu etwa 3,2 mm. Für die Herstellung und auch für den Betrieb der Kerze bei Flugmotoren wurden 0,60 mm als zweckmäßig festgestellt. Der genaue Abstand der Masseelektrode 12 von der Mittelelektrode 17 längs der Oberfläche des Loches 18, d. h. also die Länge der Zündfunkenstrecke hängt von anderen Faktoren ab; beispielsweise von der Größe der zur Verfügung stehenden Zündspannung und der Art der zu überbrückenden Oberfläche. Stehen hohe Zündspannungen zur Verfügung, so kann die Oberfläche in dem Loch 18 gute Isoliereigenschaften haben, während bei geringeren Zündspannungen, wie beispielsweise bei denen der bekannten Kondensatorentladungszündkreise, die Oberflächen auf bekannte Art halbleitend gemacht sein sollten, wie etwa bei den sogenannten Gleitfunken-Zündkerzen.The diameter of the holes 14 and 18 is in the range of 0.13 mm up to about 3.2 mm. For the manufacture and also for the operation of the candle Aero engines were found to be 0.60 mm appropriate. The exact distance from the ground electrode 12 from the center electrode 17 along the surface of the hole 18, i.e. H. so the The length of the spark gap depends on other factors; for example from the The size of the ignition voltage available and the type of voltage to be bridged Surface. If high ignition voltages are available, the surface in the hole 18 have good insulating properties, while at lower ignition voltages, such as those of the known capacitor discharge ignition circuits that Surfaces should be made semiconducting in a known way, such as the so-called sliding spark plugs.

Bei den heutzutage üblichen Zündanlagen kann die Zündfunkenstrecke bei der dargestellten Zündkerze 0,4 bis 2,3 mm lang sein. Die Dicke der Masseelektrode 12 wird hauptsächlich durch ihre Fähigkeit bestimmt, wie sie unter Betriebsbedingungen einer Abnutzung widersteht. Sie soll jedoch so ausgewählt werden, daß sie nicht eine zu große Wärmemenge absorbiert und somit die Funkenenergie verringert.In the ignition systems commonly used today, the ignition spark gap be 0.4 to 2.3 mm long in the spark plug shown. The thickness of the ground electrode 12 is mainly determined by their ability as they operate under operating conditions resists wear and tear. However, it should be selected so that it does not absorbs too much heat and thus reduces the spark energy.

Die in der Fig. 3 gezeigte Ausführung unterscheidet sich von der bisher beschriebenen nur dadurch, daß die abnutzungsfeste Scheibe der Masseelektrode 20 einen geringeren Durchmesser hat als die Masseelektrodenscheibe 12 und mit Silberlötung oder auf andere zweckmäßige Weise in dem inneren Umfang des Flansches 11 befestigt und zusätzlich zu dem mittigen Loch 14 mit mehreren Löchern 21 versehen ist. Der Isolierkörper 15 ist ebenfalls mit zusätzlichenLöchern 22 versehen, die mit den Löchern 21 übereinstimmen, so daß die Löcher mehrere zwangläufige und verengte Funkenstrecken bilden, welche im wesentlichen die gleichen Eigenschaften wie die einzelne Funkenstrecke der Fig. 1 haben. Bei einer derartigen Ausbildung der Funken treten die Funken in verschiedenen Löchern auf, wenn die Elektroden verbraucht sind, so daß dadurch die Wirksamkeit und die Lebensdauer der Kerze vergrößert wird.The embodiment shown in FIG. 3 differs from the previous one only described by the fact that the wear-resistant disk of the ground electrode 20 has a smaller diameter than the ground electrode disk 12 and with silver soldering or fixed in the inner periphery of the flange 11 in any other suitable manner and is provided with a plurality of holes 21 in addition to the central hole 14. Of the Insulating body 15 is also provided with additional holes 22 which are connected to the Holes 21 coincide, so that the holes have several positive and narrowed spark gaps form which have essentially the same properties as the individual spark gap of Fig. 1 have. With such a formation of the sparks, the sparks occur different holes when the electrodes are used up, so that the Effectiveness and the life of the candle is increased.

Die in Fig. 5 gezeigte Zündkerze ist in vielen Punkten den beiden bisher beschriebenen Ausführungen gleich mit der Ausnahme, daß hier der Flansch 11 als Masseelektrode dient und die Verbindung zwischen den Elektroden 11 und 17 durch enge Schlitze 25 in der Masseelektrode 11 und 26 im Isolierkörper 15 erfolgt, welche quer zur Längsachse von Kerzenkörper 10 und Isolierkörper 15 verlaufen. Der Zündfunkenraum ist dadurch vergrößert, während gleichzeitig ein zwangläufiger und verengter Funkendurchlaß geschaffen ist, in welchem der Funken ungehindert gebildet und von welchem er wirksam in die Brennkammer vorgetrieben werden kann. Falls es gewünscht wird, können mehrere Schlitze 25, 26 vorgesehen werden; in diesem Falle können sich die Schlitze in der Mittellängsachse der Kerze schneiden oder parallel zueinander verlaufen. Es wird eine vergrößerte Funkenfläche geschaffen, so daß bei Erosion des Elektrodenmetalls auf einem Funkenweg die Funken sich einen anderen Weg suchen können und so die Lebensdauer der Zündkerze verlängert wird. Die Breite derSchlitze 25, 26 ist in einer Größenordnung von 0,25 bis 1,5 mm. Bei Zündanlagen für Strahltriebwerke wurde eine Weite von etwa 0,5 bis 0,65 mm als zweckmäßig gefunden. Wie in den anderen Ausführungsbeispielen können die Wände des Schlitzes 26 im Isolierkörper 15, welche die Funkenstrecke zwischen dem Flansch 11 und der Mittelelektrode 17 überbrücken, je nach Art und Größe der vorhandenen Zündspannungen entweder halbleitend oder nichtleitend sein.The spark plug shown in Fig. 5 is in many respects the two previously described versions the same with the exception that here the flange 11 serves as a ground electrode and the connection between electrodes 11 and 17 takes place through narrow slots 25 in the ground electrode 11 and 26 in the insulating body 15, which run transversely to the longitudinal axis of the plug body 10 and the insulating body 15. Of the Spark space is thereby enlarged, while at the same time an inevitable and narrowed spark passage is created in which the spark is formed freely and from which it can be effectively propelled into the combustion chamber. if it if desired, multiple slots 25, 26 can be provided; in this case the slots can intersect in the central longitudinal axis of the candle or parallel run towards each other. An enlarged spark surface is created so that at Erosion of the electrode metal on one spark path sparks off another Find a way and thus extend the life of the spark plug. The width the slots 25, 26 are on the order of 0.25 to 1.5 mm. With ignition systems a width of about 0.5 to 0.65 mm has been found to be appropriate for jet engines. As in the other exemplary embodiments, the walls of the slot 26 in the insulating body 15, which the spark gap between the flange 11 and the center electrode 17 bridge, either semiconducting, depending on the type and size of the ignition voltages present or be non-conductive.

Bei jedem Ausführungsbeispiel ist die Mittelelektrode 17 mit einer Leitung (nicht gezeigt) an eine elektrische Energiequelle angeschlossen, die ein Speicherkondensator oder eine andere bekannte z. B induktive Energiequelle sein kann. Die Masseelektroden 12 und 20 und der Flansch 11 sind mit der anderen Klemme der Stromquelle verbunden, und zwar über die Erde oder -wenn es gewünscht wird - über eine vorgesehene Rückführungsleitung.In each embodiment, the center electrode 17 is with a Line (not shown) connected to a source of electrical energy, which is a Storage capacitor or another known z. B be an inductive energy source can. The ground electrodes 12 and 20 and the flange 11 are with the other terminal connected to the power source, via earth or - if desired - via a provided return line.

Claims

PATENT PROOF: 1. Axial spark plug for internal combustion engines, their ground electrode formed by the ignition-side end of the spark plug body has an inwardly projecting stop for an insulating body between the ground electrode and the center electrode is arranged such that the insulating body and the ground electrode forms a narrow axial spark passage, characterized in that that the center electrode (17) is 0.13 to 3.2 mm, preferably in a known manner 0.60 mm wide axial spark passages (14, 18; 21, 22; 25, 26) of the insulating body (15) and the ground electrode (12, 20, 11) tightly covered with a flat surface.

2. Spark plug according to claim 1, characterized in that the spark passages are elongated slots (25, 26) in a known manner.

3. Spark plug according to claim 1, characterized by a plurality of cylindrical ignition spark passages (21, 22) in the insulating body (15) and in the ground electrode (20). Documents considered: German Patent No. 885 031; French Patent No. 1079 272; U.S. Patent No. 2,054,134; Austrian Patent No. 33 577; British Patent No. 156 391. Earlier Patents Considered: German Patent No. 940 948.