DE112013005889B4

DE112013005889B4 - Zündkerze für Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE112013005889B4
Application number: DE112013005889.8T
Authority: DE
Inventors: Takanobu Aochi; Takayuki Inohara; Shinichi Okabe; Masamichi Shibata; Kaori DOI
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2023-06-07
Anticipated expiration: 2033-12-11
Also published as: US9287685B2; JP2014116181A; JP5826156B2; WO2014092072A1; KR20150093795A; CN104854767B; DE112013005889T5; CN104854767A; US20150318671A1; KR101788425B1

Abstract

Zündkerze (1) für einen Verbrennungsmotor mit:einem zylinderförmigen Gehäuse (2), das eine Achsenrichtung hat;einem zylinderförmigen Isolator (3), der innerhalb des Gehäuses (2) gehalten wird;einer Mittelelektrode (4), die so innerhalb des Isolators (3) gehalten wird, dass ein Spitzenabschnitt (41) nach außen vorsteht;einer Masseelektrode (5), die von einem Spitzenabschnitt (21) des Gehäuses (2) entlang der Achsenrichtung zu einer Spitzenseite des Gehäuses (2) hin vorsteht und zwischen der Masseelektrode (5) und der Mittelelektrode (4) einen Funkenentladungsspalt (G) ausbildet; undeinem Spitzenvorsprungsabschnitt (22), der an einer anderen Position als die der Masseelektrode (5) vom Spitzenabschnitt (21) des Gehäuses (2) zur Spitzenseite hin vorsteht, wobeider Spitzenvorsprungsabschnitt (22) eine flache Luftführungsoberfläche (221) hat, die in Kerzenumfangsrichtung der Seite der Masseelektrode (5) zugewandt ist, undbei Betrachtung von einer Kerzenachsenrichtung aus sämtliche der unten stehenden Ausdrücke (1) bis (5) erfüllt sind, wenn eine Gerade, die die Mitte in der Kerzenumfangsrichtung des aufrechten Abschnitts (51) der Masseelektrode (5), der vom Gehäuse (2) aufrecht wegsteht, und einen Mittelpunkt (C) der Mittelelektrode (4) verbindet, eine Gerade L ist, eine Verlängerungslinie der Luftführungsoberfläche (211) eine Gerade M ist, ein Abstand zwischen einem Schnittpunkt (A) zwischen der Geraden L und der Geraden M und dem Mittelpunkt (C) der Mittelelektrode (4) a ist, ein Winkel, der von der Geraden L und der Geraden M gebildet wird, b ist, ein Durchmesser des Gehäuses (2) D ist und der Abstand a zu der vom aufrechten Abschnitt (51) der Masseelektrode (5) zurückweichenden Seite hin positiv und zu der sich dem aufrechten Abschnitt (51) nähernden Seite hin negativ ist:a≠0b≥−67,8×(a/D)+27,4b≤−123,7×(a/D)+64,5−0,4≤(a/D)≤0,40∘<b≤90∘dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze des Spitzenvorsprungsabschnitts (22) in einer Position, die der Spitze der Masseelektrode (5) entspricht oder weiter als sie zur Fußseite hin liegt, und einer Position, die der Spitze des Isolators (3) entspricht oder weiter als sie zur Spitzenseite hin liegt, positioniert ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündkerze für einen Verbrennungsmotor, die im Motor eines Automobils und dergleichen verwendet wird.
Stand der Technik
Eine Zündkerze wird häufig als eine Zündeinrichtung in einem Verbrennungsmotor, etwa einem Motor eines Automobils, verwendet. In der Zündkerze sind eine Mittelelektrode und eine Masseelektrode so platziert, dass sie einander in der Achsenrichtung der Zündkerze gegenüberliegen, und dazwischen ist ein Funkenentladungsspalt ausgebildet. Die Zündkerze erzeugt in dem Funkenentladungsspalt eine Entladung und verwendet die Entladung, um in einer Brennkammer ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zu zünden.
Dabei wird innerhalb der Brennkammer eine Luftströmung, etwa eine Drallströmung oder eine Tumbleströmung, des Luft-Kraftstoff-Gemisches ausgebildet. Das Zündvermögen kann auch infolge der Luftströmung, die geeignet durch den Funkenentladungsspalt strömt, sichergestellt werden.
Abhängig von der Anbringungsposition der Zündkerze am Verbrennungsmotor kann jedoch ein Abschnitt der Masseelektrode, der mit dem Spitzenabschnitt eines Gehäuses verbunden ist, auf der stromaufwärtigen Seite der Luftströmung im Funkenentladungsspalt liegen. In diesem Fall kann die Luftströmung innerhalb der Brennkammer durch die Masseelektrode blockiert werden und die Luftströmung nahe dem Funkenentladungsspalt kann stagnieren. Wenn diese Stagnation auftritt, kann das Zündvermögen der Zündkerze abnehmen. Mit anderen Worten kann das Zündvermögen der Zündkerze abhängig von der Anbringungsposition am Verbrennungsmotor schwanken. In den letzten Jahren hat insbesondere die Verwendung von Magerverbrennungsmotoren zugenommen. Allerdings kann die Verbrennungsstabilität in solchen Verbrennungsmotoren abhängig von der Anbringungsposition der Zündkerze abnehmen.
Außerdem ist es schwierig, die Anbringungsposition der Zündkerze am Verbrennungsmotor oder mit anderen Worten die Position der Masseelektrode in Umfangsrichtung zu steuern. Ein Grund dafür ist, dass sich die Anbringungsposition abhängig vom Ausbildungszustand von Anbringungsschrauben im Gehäuse, vom Grad des Festziehens der Zündkerze während des Anbringungsvorgangs am Verbrennungsmotor und dergleichen ändert.
Um eine Behinderung der Luftströmung durch die Masseelektrode zu unterdrücken, werden daher in der JP H09 - 148 045 A eine Konfiguration, bei der an der Masseelektrode eine Lochbohrbearbeitung erfolgt, und eine Konfiguration, bei der die Masseelektrode mit dem Gehäuse durch eine Vielzahl von dünnen, plattenförmigen Elementen verbunden wird, offenbart.
Allerdings kann bei der in der JP H09 - 148 045 A offenbarten Konfiguration, bei der an der Masseelektrode eine Lochausbildungsbearbeitung erfolgt, die Festigkeit der Masseelektrode abnehmen. Wenn die Masseelektrode dick ausgebildet wird, um die Festigkeitsabnahme zu verhindern, kann die Masseelektrode infolgedessen außerdem die Luftströmung des Luft-Kraftstoff-Gemisches leichter behindern.
Darüber hinaus tritt bei der ebenfalls in der JP H09 - 148 045 A offenbarten Konfiguration, bei der die Masseelektrode mit dem Gehäuse durch eine Vielzahl von dünnen, plattenförmigen Elementen verbunden wird, das Problem auf, dass die Form der Masseelektrode komplex wird, die Anzahl an Fertigungsprozessen zunimmt und die Herstellungskosten zunehmen.
Darüber hinaus ist aus der DE 10 2012 211 980 A1 , der DE 10 2013 200 176 A1 und der JP 2010 - 238 377 A eine Zündkerze bekannt, die einen Spitzenvorsprungsabschnitt hat, der an einer anderen Position als die der Masseelektrode vom Spitzenabschnitt des Gehäuses vorsteht und der eine flache Luftführungsfläche hat, die in Kerzenumfangsrichtung der Seite der Masseelektrode zugewandt ist und deren Verlängerungslinie durch den Mittelpunkt der Mittelelektrode geht. Die DE 10 2012 211 980 A1 und die DE 10 2013 200 176 A1 sind ältere Anmeldungen gemäß § 3 (2) 3 PatG.
Schließlich wird noch auf die DE 37 36 349 A1 hingewiesen, die eine Zündkerze mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 offenbart.
Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zündkerze für einen Verbrennungsmotor zur Verfügung zu stellen, die einfach konfiguriert ist und dazu imstande ist, ungeachtet der Anbringungsposition an einem Verbrennungsmotor ein stabiles Zündvermögen sicherzustellen.
Lösung des Problems
Die obige Aufgabe wird durch eine Zündkerze mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Wirkungen der Erfindung
Die erfindungsgemäße Zündkerze hat den Spitzenvorsprungsabschnitt. Daher kann eine Behinderung der Luftströmung innerhalb der Brennkammer, die zum Funkenentladungsspalt hin strömt, ungeachtet der Position, in der die Zündkerze am Verbrennungsmotor angebracht wird, verhindert werden.
Wenn der aufrechte Abschnitt der Masseelektrode zum Beispiel auf der stromaufwärtigen Seite des Funkenentladungsspalts liegt, kann mit anderen Worten die Luftströmung, die von der stromaufwärtigen Seite her die Seiten des aufrechten Abschnitts der Masseelektrode passiert hat, durch den Spitzenvorsprungsabschnitt zum Funkenentladungsspalt geführt werden. Mit anderen Worten kann der Spitzenvorsprungsabschnitt als eine Führung für die Luftströmung dienen und die Luftströmung zum Funkenentladungsspalt hinführen (diese Funktion wird nachstehend gegebenenfalls als „Führungsfunktion“) bezeichnet. Daher kann die Stagnation der Luftströmung nahe dem Funkenentladungsspalt verhindert werden. Infolgedessen kann ein stabiles Zündvermögen der Zündkerze sichergestellt werden.
Außerdem ist insbesondere die Luftführungsoberfläche des Spitzenvorsprungsabschnitts in einem Zustand angeordnet, der alle der im Patentanspruch 1 angegebenen Ausdrücke (2) bis (5) erfüllt. Wenn der aufrechte Abschnitt der Masseelektrode auf der stromaufwärtigen Seite des Funkenentladungsspalts liegt, kann daher die Führungsfunktion wirksam realisiert werden. Mit anderen Worten kann die Luftführungsoberfläche des Spitzenvorsprungsabschnitts dadurch, dass alle der oben beschriebenen Ausdrücke (2) bis (5) erfüllt sind, die Luftströmung geeignet zum Funkenentladungsspalt führen. Infolgedessen können ungeachtet der Anbringungsposition der Zündkerze am Verbrennungsmotor ein Entladungsfunken ausreichend ausgedehnt und das Zündvermögen ausreichend sichergestellt werden.
Außerdem ist die Spitze des Spitzenvorsprungsabschnitts in einer Position, die der Spitze der Masseelektrode entspricht oder weiter als sie zur Fußseite hin liegt, und einer Position, die der Spitze des Isolators entspricht oder weiter als sie zur Spitzenseite hin liegt, positioniert. Dadurch kann eine Verkleinerung der Zündkerze in der Kerzenachsenrichtung verwirklicht werden, während die Führungsfunktion des Spitzenvorsprungsabschnitts sichergestellt wird. Infolgedessen kann verhindert werden, dass der Spitzenvorsprungsabschnitt mit einem Kolben innerhalb der Brennkammer zusammenstößt, während das Zündvermögen der Zündkerze sichergestellt wird.
Außerdem kann der Spitzenvorsprungsabschnitt durch eine einfache Konfiguration verwirklicht werden, bei der der Spitzenvorsprungsabschnitt so liegt, dass er vom Spitzenabschnitt des Gehäuses aus zur Spitzenseite hin vorsteht. Mit anderen Worten muss weder die Form der Masseelektrode besonders abgewandelt werden, noch ist eine komplexe Form erforderlich.
Wie oben beschrieben wurde, kann gemäß der oben beschriebenen Ausgestaltung eine einfach konfigurierte Zündkerze für einen Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellt werden, die dazu imstande ist, ungeachtet der Anbringungsposition am Verbrennungsmotor ein stabiles Zündvermögen sicherzustellen.
Die oben beschriebene Hauptgestaltung kann gemäß verschiedenen weiteren Punkten durchgeführt werden.
Bei der oben beschriebenen Zündkerze für einen Verbrennungsmotor ist die Seite, die in eine Brennkammer eingeführt wird, eine Spitzenseite, und die andere Seite ist eine Fußseite.
Zum Beispiel erfüllt die oben beschriebene Zündkerze für einen Verbrennungsmotor zudem vorzugsweise den unten stehenden Ausdruck (6): $b \leq - 123,4 \times (a / D) + 53,7$
In diesem Fall kann das Zündvermögen wirksamer verbessert werden.
Außerdem erfüllt die oben beschriebene Zündkerze für einen Verbrennungsmotor vorzugsweise zudem den unten stehenden Ausdruck (7): $b \geq - 123,1 \times (a / D) + 30,0$
In diesem Fall kann das Zündvermögen mit größerer Sicherheit verbessert werden.
Außerdem liegt die Spitze des Spitzenvorsprungsabschnitts besser noch weiter zur Spitzenseite hin, als die Spitze der Mittelelektrode liegt, und noch besser weiter zur Spitzenseite hin, als der Funkenentladungsspalt liegt.
Außerdem ist eine Kerzenumfangsrichtungsbreite des Spitzenvorsprungsabschnitts an einer am nächsten am Funkenentladungsspalt liegenden Kerzenachsenrichtungsposition vorzugsweise kleiner als der aufrechte Abschnitt der Masseelektrode. In diesem Fall kann leichter eine Behinderung der Luftströmung durch den Spitzenvorsprungsabschnitt verhindert werden, und es kann wirksam eine Stagnation der Luftströmung nahe dem Funkenentladungsspalt G verhindert werden.
Darüber hinaus bezieht sich die oben beschriebene Kerzenumfangsrichtungsbreite auf die Breite in einer tangentialen Richtung eines Kreises, dessen Mitte bei Betrachtung von der Kerzenachsenrichtung aus die Mittelachse der Zündkerze ist.
Außerdem steht der Spitzenvorsprungsabschnitt vorzugsweise parallel zur Kerzenachsenrichtung vor. In diesem Fall kann verhindert werden, dass nahe dem Funkenentladungsspalt eine vom Spitzenvorsprungsabschnitt hervorgerufene stagnierende Luftströmung ausgebildet wird. Da die Form des Spitzenvorsprungsabschnitts vereinfacht werden kann, kann darüber hinaus eine einfach konfigurierte Zündkerze verwirklicht werden.
Dabei schließt die Parallelität bis zu einem Ausmaß, das die oben beschriebenen Wirkungen erreichen lässt, auch den Fall „im Wesentlichen parallel“ ein, selbst wenn der Spitzenvorsprungsabschnitt in Bezug auf die Kerzenachsenrichtung leicht geneigt ist.
Außerdem ist bei der Querschnittsform des Spitzenvorsprungsabschnitts in einer am nächsten am Funkenentladungsspalt liegenden Kerzenachsenrichtungsposition die Kerzenradialrichtungsbreite vorzugsweise länger als die Kerzenumfangsrichtungsbreite. In diesem Fall kann die Luftströmung, die von der stromaufwärtigen Seite zur Umgebung des Spitzenabschnitts der Zündkerze hinströmt, durch den Spitzenvorsprungsabschnitt leicht und wirksam zum Funkenentladungsspalt hingeführt werden. Außerdem behindert der Spitzenvorsprungsabschnitt nicht leicht die Luftströmung, die von der stromaufwärtigen Seite zur Umgebung des Spitzenabschnitts der Zündkerze hinströmt. Wenn die Masseelektrode auf der stromaufwärtigen Seite des Funkenentladungsspalts liegt, sorgt der Spitzenvorsprungsabschnitt mit anderen Worten für eine Funktion, die Luftströmung zum Funkenentladungsspalt zu führen (Führungsfunktion). Wenn jedoch der Spitzenvorsprungsabschnitt selbst auf der stromaufwärtigen Seite des Funkenentladungsspalts G liegt, ist abhängig von seiner Form das Risiko einer Behinderung der zum Funkenentladungsspalt hinströmenden Luftströmung zu berücksichtigen. Die oben beschriebene Führungsfunktion kann leichter realisiert werden, wenn die Kerzenradialrichtungsbreite des Spitzenvorsprungsabschnitts zunimmt. Die Wirkung, die zum Funkenentladungsspalt G hinströmende Luftströmung zu behindern, tritt leichter auf, wenn die Kerzenumfangsrichtungsbreite des Spitzenvorsprungsabschnitts zunimmt. Dadurch, dass der Spitzenvorsprungsabschnitt so geformt ist, dass die Kerzenradialrichtungsbreite größer als die Kerzenumfangsrichtungsbreite ist, kann daher wirksamer die Einleitung der Luftströmung in den Funkenentladungsspalt erfolgen, während eine Behinderung der zum Funkenentladungsspalt hinströmenden Luftströmung verhindert wird.
Außerdem kann die Querschnittsform des Spitzenvorsprungsabschnitts in einer am nächsten am Funkenentladungsspalt liegenden Kerzenachsenrichtungsposition ein Dreieck sein. In diesem Fall kann leichter verhindert werden, dass der Spitzenvorsprungsabschnitt vom Spitzenabschnitt des Gehäuses in der Kerzenradialrichtung nach innen und außen vorsteht, während der Luftführungsabschnitt ausgebildet wird, der im Spitzenvorsprungsabschnitt eine weite Fläche hat. Daher kann die Führungsfunktion des Spitzenvorsprungsabschnitts verbessert werden, während Probleme hinsichtlich seitlich fliegender Funken und hinsichtlich der Anbringbarkeit am Verbrennungsmotor verhindert werden.
Außerdem kann die oben beschriebene Zündkerze für einen Verbrennungsmotor vorzugsweise auch den unten stehenden Ausdruck (8) erfüllen: $- 0,3 \leq (a / D) \leq 0,3$
In diesem Fall kann das Zündvermögen mit größerer Sicherheit verbessert werden.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine Perspektivansicht eines Spitzenabschnitts einer Zündkerze in einem ersten Beispiel;
2 eine Schnittansicht der Zündkerze im ersten Beispiel in einer Kerzenachsenrichtungsposition, die der eines Funkenentladungsspalts entspricht;
3 eine Seitenansicht des Spitzenabschnitts der Zündkerze im ersten Beispiel, wenn auf der stromaufwärtigen Seite der Luftströmung ein aufrechter Abschnitt einer Masseelektrode liegt;
4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in 3;
5 eine Perspektivansicht des Spitzenabschnitts der Zündkerze im Vergleichsbeispiel 1;
6(A) im Vergleichsbeispiel 1 ein erläuterndes Schaubild einer Entladung, wenn der aufrechte Abschnitt der Masseelektrode auf der stromaufwärtigen Seite liegt, (B) ein erläuterndes Schaubild einer Entladung, wenn der aufrechte Abschnitt der Masseelektrode in einer Position senkrecht zur Luftströmung liegt, und (C) ein erläuterndes Schaubild einer Entladung, wenn der aufrechte Abschnitt der Masseelektrode auf der stromabwärtigen Seite liegt;
7 eine grafische Vergleichsdarstellung von Entladungslängen im Vergleichsbeispiel 1;
8 ein Liniendiagramm des Zusammenhangs zwischen Entladungslänge und A/F-Grenze im Vergleichsbeispiel 1;
9(a) eine erläuternde Seitenansichtsdarstellung wenn der aufrechte Abschnitt der Masseelektrode im Vergleichsbeispiel 1 auf der stromaufwärtigen Seite der Luftströmung liegt, und (b) eine Schnittansicht entlang der Linie IX-IX in (a);
10 eine Schnittansicht eines Beispiels des Spitzenabschnitts der in einem Versuchsbeispiel 1 verwendeten Zündkerze;
11 eine Schnittansicht eines anderen Beispiels des Spitzenabschnitts der im Versuchsbeispiel 1 verwendeten Zündkerze;
12 eine grafische Darstellung von Versuchsergebnissen im Versuchsbeispiel 1;
13 eine Perspektivansicht des Spitzenabschnitts der Zündkerze in einem zweiten Beispiel;
14 eine Schnittansicht der Zündkerze im zweiten Beispiel in der Kerzenachsenrichtungsposition, die der des Funkenentladungsspalts entspricht;
15 eine Seitenansicht des Spitzenabschnitts der Zündkerze im zweiten Beispiel;
16 eine Perspektivansicht des Spitzenabschnitts der Zündkerze in einem dritten Beispiel;
17 eine Schnittansicht der Zündkerze im dritten Beispiel in der Kerzenachsenrichtungsposition, die der des Funkenentladungsspalts entspricht; und
18 eine Schnittansicht der Zündkerze in einem vierten Beispiel in der Kerzenachsenrichtungsposition, die der des Funkenentladungsspalts entspricht.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
- Erstes Beispiel -
Unter Bezugnahme auf 1 bis 4 wird ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Zündkerze für einen Verbrennungsmotor beschrieben.
Wie in 1 bis 3 gezeigt ist, hat eine Zündkerze 1 dieses Beispiels ein zylinderförmiges Gehäuse 2, einen zylinderförmigen Isolator 3, der innerhalb des Gehäuses 2 gehalten wird, und eine Mittelelektrode 4, die innerhalb des Isolators 3 derart gehalten wird, dass der Spitzenabschnitt von ihr nach außen vorsteht. Außerdem hat die Zündkerze 1 eine Masseelektrode 5, die vom Spitzenabschnitt des Gehäuses 2 zur Spitzenseite hin vorsteht und zwischen der Masseelektrode 5 und der Mittelelektrode 4 einen Funkenentladungsspalt G ausbildet.
Wenn die Längenrichtung des Gehäuses 2 als Achsenrichtung festgelegt wird, sind, wie in 1 gezeigt ist, eine Umfangsrichtung, die entlang der zur Achsenrichtung senkrechten Oberfläche des Gehäuses 2 die Achsenrichtung umkreist, und eine Radialrichtung, die sich von einer Mittelachse, die entlang der Achsenrichtung des Gehäuses (einer Achse, die durch die in 2 durch das Bezugszeichen C angegebene Position geht) in Radialrichtung erstreckt, definiert. Außerdem, sind, wie in 1 gezeigt ist, die zwei Seiten in der Achsenrichtung als eine Spitzenseite und eine Fußseite definiert. Die Definitionen dieser Richtungen sind in den anderen Beispielen nicht besonders dargestellt, gelten aber genauso.
Wie in 1 und 3 gezeigt ist, hat die Masseelektrode 5 einen aufrechten Abschnitt 51, der von einem Spitzenabschnitt 21 des Gehäuses 2 zur Spitzenseite hin aufrecht wegsteht, und einen gegenüberliegenden Abschnitt 52, der sich von der Spitze des aufrechten Abschnitts 51 aus gebogen ist. Der gegenüberliegende Abschnitt 52 ist mit einer gegenüberliegenden Oberfläche 53 versehen, der in der Kerzenachsenrichtung einen Spitzenabschnitt 41 der Mittelelektrode 4 gegenüberliegt.
Die Zündkerze 1 hat an einer anderen Position als die der Massenelektrode 5 einen Spitzenvorsprungsabschnitt 22, der vom Spitzenabschnitt 21 des Gehäuses 2 zur Spitzenseite hin vorsteht.
Der Spitzenvorsprungsabschnitt 22 hat eine flache Luftführungsoberfläche 221, die in der Kerzenumfangsrichtung der Seite der Masseelektrode 5 zugewandt ist.
Wie in 2 gezeigt ist, erfüllt die Zündkerze 1 bei Betrachtung von der Kerzenachsenrichtung aus alle der Vergleichsausdrücke (1) bis (5) unter den folgenden Bedingungen.
Und zwar ist bei Betrachtung von der Kerzenachsenrichtung aus eine Gerade, die die Mitte in der Kerzenumfangsrichtung des aufrechten Abschnitts 51 der Masseelektrode 5, der vom Gehäuse 2 aufrecht wegsteht, und den Mittelpunkt C der Mittelelektrode 4 verbindet, eine Gerade L. Eine Verlängerungslinie der Luftführungsoberfläche 221 ist eine Gerade M. Der Abstand zwischen einem Schnittpunkt A zwischen der Geraden L und der Geraden M und dem Mittelpunkt C der Mittelelektrode ist a. Ein Winkel, der von der Geraden L und der Geraden M gebildet wird, ist b. Der Durchmesser des Gehäuses 2 ist D. Außerdem ist der Abstand a zur sich vom aufrechten Abschnitt 51 der Masseelektrode 5 wegbewegenden Seite hin positiv und zur sich dem aufrechten Abschnitt 51 nähernden Seite hin negativ. Dabei erfüllen a, b und D sämtliche Zusammenhänge in den folgenden Ausdrücken (1) bis (5). $a \neq 0$
$b \geq - 67,8 \times (a / D) + 27,4$
$b \leq - 123,7 \times (a / D) + 64,5$
$- 0,4 \leq (a / D) \leq 0,4$
$0 ° < b \leq 90 °$
Darüber hinaus erfüllt die Zündkerze 1 zusätzlich dazu, dass sie sämtliche der oben beschriebenen Ausdrücke (1) bis (5) erfüllt, vorzugsweise zumindest einen der folgenden Ausdrücke (6) und (7) und besser noch beide Ausdrücke (6) und (7). $b \leq - 123,4 \times (a / D) + 53,7$
$b \geq - 123,1 \times (a / D) + 30,0$
Des Weiteren ist besser noch auch der folgende Ausdruck (8) erfüllt. $- 0,3 \leq (a / D) \leq 0,3$
Außerdem steht der Spitzenvorsprungsabschnitt 22, wie in 1 und 3 gezeigt ist, parallel zur Kerzenachsenrichtung vor. Darüber hinaus ist die Spitze des Spitzenvorsprungsabschnitts 22 in einer Position, die der Spitze der Masseelektrode 5 entspricht oder weiter als sie zur Fußseite hin liegt, und einer Position, die der Spitze des Isolators 3 entspricht oder weiter als sie zur Spitzenseite hin liegt, positioniert. Die Masseelektrode 5 ist so angeordnet, dass der aufrechte Abschnitt 51 parallel zur Kerzenachsenrichtung ist und der gegenüberliegende Abschnitt 52 parallel zur Kerzenradialrichtung ist.
Wie in 2 gezeigt ist, ist eine Kerzenumfangsrichtungsbreite des Spitzenvorsprungsabschnitts 22 in einer zum Funkenentladungsspalt G am nächsten liegenden Kerzenachsenrichtungsposition kleiner als die der Masseelektrode 5. Im Fall dieses Beispiels ist die „am nächsten am Funkenentladungsspalt G“ liegende Kerzenachsenrichtungsposition" des Spitzenvorsprungsabschnitts 22 die gleiche Kerzenachsenrichtungsposition wie die des Funkenentladungsspalts G. Daher ist eine Kerzenumfangsrichtungsbreite W2 des Spitzenvorsprungsabschnitts 22 in der Kerzenachsenrichtungsposition, die der des Funkenentladungsspalts G entspricht, kleiner als eine Kerzenumfangsrichtungsbreite W1 des aufrechten Abschnitts 51 der Masseelektrode 5.
Außerdem ist bei der Querschnittsform des Spitzenvorsprungsabschnitts 22 in der am nächsten am Funkenentladungsspalt G liegenden Kerzenachsenrichtungsposition eine Kerzenradialrichtungsbreite W20 länger als die Kerzenumfangsrichtungsbreite W2. In diesem Beispiel ist bei der Querschnittsform in der Kerzenachsenrichtungsposition, die der des Funkenentladungsspalts G entspricht, die Kerzenradialrichtungsbreite W20 länger als die Kerzenumfangsrichtungsbreite W2.
Außerdem hat der Spitzenvorsprungsabschnitt 22 die Luftführungsoberfläche 221, die in der Kerzenumfangsrichtung der Seite der Masseelektrode 5 zugewandt ist. Dabei bedeutet „ist der Seite der Masseelektrode 5 zugewandt“, dass sie entlang des Spitzenabschnitts 21 des Gehäuses 2 in der Kerzenumfangsrichtung dem aufrechten Abschnitt 51 der Masseelektrode 5 zugewandt ist. Bei Betrachtung von der Kerzenachsenrichtung aus muss die Verlängerungslinie (Gerade M) der Luftführungsoberfläche 221 nicht unbedingt durch den Funkenentladungsspalt G (Spitzenabschnitt 41 der Mittelelektrode 4) gehen. Mit anderen Worten können die Orientierung und Position der Geraden M innerhalb eines Bereichs eingestellt werden, der die oben beschriebenen Ausdrücke (1) bis (5) erfüllt. Darüber hinaus ist die Masseelektrode 5 vorzugsweise so angeordnet, dass die Gerade M so gezogen wird, dass sie so orientiert und positioniert ist, dass sie auch den Ausdruck (6), (7) oder (8) erfüllt.
Außerdem hat der Spitzenvorsprungsabschnitt 22, wie in 1 und 2 gezeigt ist, eine Vierecksäulenform, deren Querschnittsform, die von einer zur Kerzenachsenrichtung senkrechten Oberfläche gebildet wird, ein Rechteck ist. Eine der Flächen, die die Längenseite des Rechtecks bildet, ist die oben beschriebene Luftführungsoberfläche 221.
Außerdem wird unten ein Beispiel der Abmessungen und der Materialien jedes Teilabschnitts in diesem Beispiel beschrieben.
Der Durchmesser des Gehäuses 2 beträgt 10,2 mm, und die Dicke am Spitzenabschnitt 21 des Gehäuses 2 beträgt 1,4 mm. Außerdem beträgt die Kerzenradialrichtungsbreite W2 des Spitzenvorsprungsabschnitts 22 1,9 mm, und die Kerzenumfangsrichtungsbreite W20 beträgt 1,3 mm. Darüber hinaus beträgt die Kerzenumfangsrichtungsbreite W1 des aufrechten Abschnitts 51 der Masseelektrode 5 2,6 mm.
Darüber hinaus steht der Spitzenabschnitt 42 der Mittelelektrode 4 in der Achsenrichtung 1,5 mm von der Spitze des Isolators 3 vor. Der Funkenentladungsspalt G ist 1,1 mm groß.
Außerdem ist der Spitzenabschnitt 41 der Mittelelektrode 4 durch eine Edelmetallspitze konfiguriert, die sich aus Iridium zusammensetzt. Darüber hinaus setzen sich das Gehäuse 2 und die Masseelektrode 5 aus einer Nickellegierung zusammen.
Die oben beschriebenen Abmessungen und Materialien sind auch die spezifischen Abmessungen und Materialien der Muster, die in dem nachstehend beschriebenen Versuchsbeispiel 1 verwendet wurden.
Allerdings unterliegen die Abmessungen und Materialien jedes Teilabschnitts in der oben beschriebenen Zündkerze 1 keinen besonderen Beschränkungen.
Die Zündkerze 1 dieses Beispiels wird in einem Verbrennungsmotor für ein Fahrzeug, etwa ein Automobil, verwendet.
Als Nächstes werden die Arbeitswirkungen dieses Beispiels beschrieben.
Die oben beschriebene Zündkerze 1 hat den Spitzenvorsprungsabschnitt 22. Daher kann ungeachtet der Position, in der die Zündkerze 1 am Verbrennungsmotor angebracht wird, eine Behinderung der Luftströmung innerhalb der Brennkammer, die zum Funkenentladungsspalt G hinströmt, verhindert werden.
Wenn zum Beispiel, wie in 3 und 4 gezeigt ist, der aufrechte Abschnitt 51 der Masseelektrode 5 auf der stromaufwärtigen Seite des Funkenentladungsspalts G liegt, kann mit anderen Worten die Luftströmung F, die von der stromaufwärtigen Seite aus die Seiten des aufrechten Abschnitts 51 der Masseelektrode 5 passiert hat, durch den Spitzenvorsprungsabschnitt 22 zum Funkenentladungsspalt G geführt werden. Mit anderen Worten kann der Spitzenvorsprungsabschnitt 22 als eine Führung für die Luftströmung F dienen und die Luftströmung F zum Funkenentladungsspalt G hinführen. Daher kann eine Stagnation der Luftströmung F nahe dem Funkenentladungsspalt G verhindert werden. Infolgedessen kann ein stabiles Zündvermögen der Zündkerze 1 sichergestellt werden. In 3 und 4 gibt die durch das Bezugszeichen Z angegebene Fläche die Stagnation der Luftströmung F an. Das gleiche gilt für die anderen Zeichnungen.
Die Luftführungsoberfläche 221 des Spitzenvorsprungsabschnitts 22 ist insbesondere in einem Zustand angeordnet, der alle der oben beschriebenen Ausdrücke (1) bis (5) erfüllt. Wenn der aufrechte Abschnitt 51 der Masseelektrode 5 auf der stromaufwärtigen Seite des Funkenentladungsspalts G liegt, kann daher wirksam eine Führungsfunktion realisiert werden. Dadurch, dass alle der oben beschriebenen Ausdrücke (2) bis (5) erfüllt sind, kann die Luftführungsoberfläche 221 des Spitzenvorsprungsabschnitts 22 mit anderen Worten die Luftströmung F geeignet zum Funkenentladungsspalt G führen. Infolgedessen können ungeachtet der Anbringungsposition der Zündkerze 1 am Verbrennungsmotor ein Entladungsfunken S ausreichend ausgedehnt und das Zündvermögen ausreichend sichergestellt werden.
Außerdem kann der Spitzenvorsprungsabschnitt 22 durch eine einfache Konfiguration verwirklicht werden, bei der der Spitzenvorsprungsabschnitt 22 so angeordnet ist, dass er vom Spitzenabschnitt 21 des Gehäuses 2 aus zur Spitzenseite hin vorsteht. Mit anderen Worten muss weder die Form der Masseelektrode 5 besonders abgewandelt werden, noch ist eine komplexe Form erforderlich.
Außerdem kann dadurch, dass die Zündkerze 1 zusätzlich zu den oben beschriebenen Ausdrücken (1) bis (5) auch den oben beschriebenen Ausdruck (6) oder (7) erfüllt, das Zündvermögen wirksamer verbessert werden. Noch besser kann das Zündvermögen dadurch, dass die Zündkerze 1 zusätzlich zu den oben beschriebenen Ausdrücken (1) bis (5) auch die oben beschriebenen Ausdrücke (6) und (7) erfüllt, mit größerer Sicherheit verbessert werden.
Außerdem ist die Spitze des Spitzenvorsprungsabschnitts 22 in einer Position, die der Spitze der Masseelektrode 5 entspricht oder weiter als sie zur Fußseite hin liegt, und einer Position, die der Spitze des Isolators 3 entspricht oder weiter als sie zur Spitzenseite hin liegt, positioniert. Daher kann eine Verkleinerung der Zündkerze 1 in der Kerzenachsenrichtung verwirklicht werden, während die Führungsfunktion des Spitzenvorsprungsabschnitts 22 sichergestellt wird. Infolgedessen kann verhindert werden, dass der Spitzenvorsprungsabschnitt 22 gegen einen Kolben innerhalb der Brennkammer stößt, während das Zündvermögen der Zündkerze 1 sichergestellt wird.
Außerdem ist die Kerzenumfangsrichtungsbreite W2 des Spitzenvorsprungsabschnitts 22 kleiner als die Kerzenumfangsrichtungsbreite W1 des aufrechten Abschnitts 51 der Masseelektrode 5. Daher kann leichter eine Behinderung der Luftströmung F durch den Spitzenvorsprungsabschnitt 22 verhindert werden, und eine Stagnation der Luftströmung nahe dem Funkenentladungsspalt G kann wirksam verhindert werden.
Außerdem steht der Spitzenvorsprungsabschnitt 22 parallel zur Kerzenachsenrichtung vor. Daher kann verhindert werden, dass nahe dem Funkenentladungsspalt G die vom Spitzenvorsprungsabschnitt 22 hervorgerufene stagnierende Luftströmung ausgebildet wird. Da die Form des Spitzenvorsprungsabschnitts 22 vereinfacht werden kann, kann daher eine einfach konfigurierte Zündkerze 1 verwirklicht werden.
Außerdem ist bei der Querschnittsform des Spitzenvorsprungsabschnitts 22 die Kerzenradialrichtungsbreite W20 länger als die Kerzenumfangsrichtungsbreite W2. Daher kann die Luftströmung F, die von der stromaufwärtigen Seite zur Umgebung des Spitzenabschnitts der Zündkerze 1 strömt, durch den Spitzenvorsprungsabschnitt 22 leicht und wirksam zum Funkenentladungsspalt G hingeführt werden. Außerdem behindert der Spitzenvorsprungsabschnitt 22 nicht leicht die Luftströmung, die von der stromaufwärtigen Seite zur Umgebung des Spitzenabschnitts der Zündkerze 1 strömt. Wenn die Masseelektrode 5 auf der stromaufwärtigen Seite des Funkenentladungsspalts G liegt, sorgt der Spitzenvorsprungsabschnitt 22 mit anderen Worten für die Führungsfunktion, die Luftströmung zum Funkenentladungsspalt G zu führen. Wenn jedoch der Spitzenvorsprungsabschnitt 22 selbst auf der stromaufwärtigen Seite des Funkenentladungsspalts G liegt, ist abhängig von seiner Form das Risiko einer Behinderung der zum Funkenentladungsspalt G strömenden Luftströmung zu berücksichtigen. Die oben beschriebene Führungsfunktion wird leichter realisiert, wenn die Kerzenradialrichtungsbreite W20 des Spitzenvorsprungsabschnitts 22 zunimmt. Die Wirkung, die zum Funkenentladungsspalt G strömende Luftströmung zu behindern, tritt leichter auf, wenn die Kerzenumfangsrichtungsbreite W2 des Spitzenvorsprungsabschnitts 22 zunimmt. Dadurch, dass der Spitzenvorsprungsabschnitt 22 so geformt ist, dass die Kerzenradialrichtungsbreite W20 länger als die Kerzenumfangsrichtungsbreite W2 ist, kann daher die Einleitung der Luftströmung in den Funkenentladungsspalt G wirksamer erfolgen, während eine Behinderung der zum Funkenentladungsspalt G strömenden Luftströmung verhindert wird.
Wie oben beschrieben wurde, kann in diesem Beispiel eine einfach konfigurierte Zündkerze für einen Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellt werden, die dazu imstande ist, ungeachtet der Anbringungsposition am Verbrennungsmotor ein stabiles Zündvermögen sicherzustellen.
- Vergleichsbeispiel 1 -
Wie in 5 bis 8 gezeigt ist, ist dieses Beispiel ein Beispiel einer gewöhnlichen Zündkerze 9, bei der eine Masseelektrode 95 durch einen aufrechten Abschnitt 951 und einem gegenüberliegenden Abschnitt 952 konfiguriert ist.
Wie in 5 gezeigt ist, hat die Masseelektrode 95 den aufrechten Abschnitt 951, der von einer Spitzenoberfläche 921 eines Gehäuses 92 aufrecht zur Spitzenseite hin wegsteht, und den gegenüberliegenden Abschnitt 952, der sich von der Spitze des aufrechten Abschnitts 951 aus gebogen ist. Der gegenüberliegende Abschnitt 952 hat eine gegenüberliegende Oberfläche 953, die in der Kerzenachsenrichtung einem Spitzenabschnitt 941 einer Mittelelektrode 94 gegenüberliegt.
Mit anderen Worten hat die Zündkerze 9 keine Konfiguration wie die im ersten Beispiel, bei der der Spitzenvorsprungsabschnitt 22 vorgesehen ist, der vom Gehäusespitzenabschnitt zur Spitzenseite hin vorsteht (siehe 1).
Die Zündkerze 9 ähnelt hinsichtlich der anderen Punkte dem ersten Beispiel.
Wenn die Zündkerze 9 in diesem Beispiel im Verbrennungsmotor angebracht und verwendet wird, ändert sich, wie in 6(A) bis (C) gezeigt ist, eine Entladungslänge N des Entladungsfunkens S im Funkenentladungsspalt G abhängig von der Anbringungsorientierung der Zündkerze 9 deutlich. Ein Grund dafür ist der Zusammenhang mit der Richtung der Luftströmung F innerhalb der Brennkammer.
Wenn die Zündkerze 9, wie in 6(A) gezeigt ist, so am Verbrennungsmotor angebracht wird, dass der aufrechte Abschnitt 951 der Masseelektrode 95 auf der stromaufwärtigen Seite des Funkenentladungsspalts G liegt, ist die Entladungslänge N mit anderen Worten sehr kurz.
Wenn die Zündkerze 9, wie in 6(B) gezeigt ist, so am Verbrennungsmotor angebracht wird, dass die Position des aufrechten Abschnitts 951 der Masseelektrode 95 in Bezug auf den Funkenentladungsspalt G an einer Position liegt, die senkrecht zur Richtung der Luftströmung F ist, ist die Entladungslänge N andererseits sehr lang.
Wenn die Zündkerze 9, wie in 6(C) gezeigt ist, so am Verbrennungsmotor angebracht wird, dass der aufrechte Abschnitt 951 der Masseelektrode 95 auf der stromabwärtigen Seite des Funkenentladungsspalts G liegt, wird die Entladungslänge N außerdem um einen gewissen Grad lang, aber kürzer als die, die in der oben beschriebenen 6(B) gezeigt ist.
Dabei bezieht sich die Entladungslänge N auf die Länge einer Entladung in der zur Achsenrichtung der Zündkerze senkrechten Richtung.
Die Art und Weise, in der sich die oben beschriebene Entladungslänge N ändert, ist eine Information, die erzielt worden ist, indem die Entladungslänge N des im Funkenentladungsspalt G erzeugten Entladungsfunkens S mit einer Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung F von 15 m/s gemessen wurde. Genauer traten, wie in 7 gezeigt ist, abhängig von jeder Anbringungsposition der Zündkerze 9 deutliche Unterschiede bei der Entladungslänge N auf.
A, B und C in 7 geben die Daten hinsichtlich der Entladungslänge N an jeder in 6(A), (B) und (C) gezeigten Anbringungsposition an.
Wie in 8 gezeigt ist, ist außerdem hinsichtlich des Zusammenhangs zwischen der Entladungslänge N und dem Zündvermögen der Zündkerze 9 bestätigt worden, dass sich das Zündvermögen verbessert, wenn die Entladungslänge N zunimmt. Dabei wird das Zündvermögen durch die A/F-Grenze oder mit anderen Worten den Grenzwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, der das Luft-Kraftstoff-Gemisch zu zünden erlaubt, beurteilt. Das Zündvermögen wird höher, wenn die A/F-Grenze höher wird (wenn das zündbare Luft-Kraftstoff-Gemisch magerer wird).
Wie 7 und 8 angeben ist, ändert sich das Zündvermögen der Zündkerze 9 des Vergleichsbeispiels 1 abhängig von der Anbringungsposition am Verbrennungsmotor deutlich.
Wenn der aufrechte Abschnitt 951 der Zündkerze auf der stromaufwärtigen Seite des Funkenentladungsspalts S liegt, wird die Entladungslänge N extrem kurz und das Zündervermögen nimmt ab. Ein Grund dafür ist wohl der, dass, wie in 9(a) und (b) gezeigt ist, die Luftströmung F über die Gesamtfläche des aufrechten Abschnitt 951 hinweg blockiert wird und die Luftströmung F nahe dem Funkenentladungsspalt G stagniert. Wenn der Funkenentladungsspalt G in der stagnierenden Luftströmung F enthalten ist, die die durch das Bezugszeichen Z in diesen Zeichnungen angegebene Fläche ist, dehnt sich der Entladungsfunken S genauer gesagt nicht leicht aus, und es kann keine ausreichende Entladungslänge N erzielt werden (siehe 6). Infolgedessen hat die Zündkerze 9 Schwierigkeiten, ein stabiles Zündvermögen zu erzielen.
- Versuchsbeispiel 1 -
Wie in 10 bis 12 gezeigt ist, ist dieses Beispiel ein Beispiel, bei dem mit der Zündkerze 1 des ersten Beispiels als Grundaufbau der Abstand a und der Winkel b jeweils verschieden geändert werden und das Zündvermögen mit diesen Änderungen indirekt beurteilt wird.
Mit anderen Worten wurden die oben beschriebenen verschiedenen Zündkerzen, bei denen der Abstand a und der Winkel b geändert worden waren, jeweils so in eine Brennkammer gesetzt, dass der aufrechte Abschnitt 51 der Masseelektrode 5 auf der stromaufwärtigen Seite einer Luftströmung mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 20 m/s lag. Und zwar wurden die Zündkerzen so eingestellt, dass der Zusammenhang mit der Luftströmung F der in 3 und 4 gezeigte Zustand war. Dabei ist die Gerade L parallel zur Richtung der Luftströmung F. Es wurde die Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung in dem Funkenentladungsspalt G zu diesem Zeitpunkt gemessen.
Die Entladungslänge wird kürzer, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung in dem Funkenentladungsspalt G abnimmt. Da jedoch bestätigt worden ist, dass das Zündvermögen abnimmt, wenn die Entladungslänge kürzer wird (siehe 8), kann das Zündvermögen indirekt beurteilt werden, indem die Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung im Funkenentladungsspalt G gemessen wird. Die in 10 und 11 gezeigten Zündkerzen sind Beispiele, bei denen der Abstand a und der Winkel b bei der im ersten Beispiel angegebenen Zündkerze 1 geändert wurden. Zusätzlich zu diesen Beispielen wurden Muster angefertigt und beurteilt, bei denen der Spitzenvorsprungsabschnitt 22 in verschiedenen Positionen und Orientierungen angeordnet war.
Die Ergebnisse davon sind in 12 angegeben.
In 12 gibt die horizontale Achse das Verhältnis (a/D) des Abstands a zum Durchmesser D des Gehäuses 2 an, und die vertikale Achse gibt dem Winkel b [°] an. In dieser grafischen Darstellung ist der Zusammenhang zwischen a/D und b in jeder Zündkerze eingetragen. Was die eingetragenen Punkte betrifft, so ist eine Zündkerze, bei der die Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung im Funkenentladungsspalt G 20 m/s oder mehr beträgt, durch ein Doppelkreissymbol angegeben; eine Zündkerze, bei der die Strömungsgeschwindigkeit 15 m/s oder mehr und weniger als 20 m/s beträgt, ist durch ein Kreissymbol angegeben; eine Zündkerze, bei der die Strömungsgeschwindigkeit 10 m/s oder mehr und weniger als 15 m/s beträgt, ist durch ein Dreieckssymbol angegeben; eine Zündkerze, bei der die Strömungsgeschwindigkeit 5 m/s oder mehr und weniger als 10 m/s beträgt, ist durch ein x-Symbol angegeben; und eine Zündkerze, bei der die Strömungsgeschwindigkeit weniger als 5 m/s beträgt, ist durch ein Sternchensymbol angegeben.
Die Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung wurde im Funkenentladungsspalt G auf der Mittelachse der Mittelelektrode 4 an zwölf Stellen gemessen. Die Beurteilung erfolgte unter Verwendung der Strömungsgeschwindigkeit des Abschnitts, der von diesen Stellen die höchste Strömungsgeschwindigkeit hatte.
Außerdem gibt in 12 die Gerade S1 an, dass b = -67,8 × (a/D) + 27,4 gilt; die Gerade S2 gibt an, dass b= -123,7 × (a/D) + 64,5 gilt; die Gerade S5 gibt an, dass b ≤ -123,4 × (a/D) + 53,7 gilt; und die Gerade S6 gibt an, dass b ≥ -123,1 × (a/D) + 30,0 gilt. Mit anderen Worten sind die oben beschriebenen Gleichungen, die jeweils von den Geraden S1, S2, S5 und S6 angegeben werden, Gleichungen, in denen die Ungleichheitszeichen in den Ausdrücken (2), (3), (6) und (7) jeweils durch Gleichheitszeichen ersetzt wurden. Darüber hinaus ist die Gesamtfläche der grafischen Darstellung in 12 der Bereich, der durch die Ausdrücke (4) und (5) angegeben wird.
In 12 sind in der Fläche zwischen der Geraden S1 und der Geraden S2 nur die Doppelkreissymbole, die Kreissymbole und die Dreieckssymbole eingetragen. Es sind keine x-Symbole oder Sternchensymbole vorhanden. Andererseits sind die x-Symbole und die Sternchensymbole außerhalb der Fläche zwischen der Geraden S1 und der Geraden S2 vorhanden. Das heißt, dass dadurch, dass die eingetragenen Punkte innerhalb der Fläche zwischen der Geraden S1 und der Geraden S2 liegen, eine Strömungsgeschwindigkeit von 10 m/s oder mehr oder mit anderen Worten 50% oder mehr der Strömungsgeschwindigkeit (20 m/s) der Hauptströmung der Luftströmung, die der Zündkerze nahe dem Spitzenabschnitt zugeführt wird, sichergestellt werden kann. Aus diesem Ergebnis ergibt sich, dass dadurch, dass die Ausdrücke (2) und (3) erfüllt sind, die Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung im Funkenentladungsspalt G ausreichend sichergestellt werden kann. Als Voraussetzung des oben beschriebenen Versuchs wird verlangt, dass die Ausdrücke (4) und (5) erfüllt sind. Daher lässt sich sagen, dass dadurch, dass sämtliche der Ausdrücke (2) bis (5) erfüllt sind, im Funkenentladungsspalt G eine ausreichende Luftströmung sichergestellt werden kann.
Außerdem sind in 12 innerhalb der Fläche zwischen der Geraden S1 und der Geraden S2 in der Fläche unterhalb der Geraden S5 nur die Doppelkreissymbole und die Kreissymbole eingetragen. Andererseits sind in der Fläche oberhalb der Geraden S5 die Dreieckssymbole vorhanden. Das heißt, dass dadurch, dass die eingetragenen Punkte in der Fläche zwischen der Geraden S1 und der Geraden S5 liegen, eine Strömungsgeschwindigkeit von 15 m/s oder mehr oder mit anderen Worten von 75% oder mehr der Strömungsgeschwindigkeit (20 m/s) der Hauptströmung der Luftströmung, die der Zündkerze nahe dem Spitzenabschnitt zugeführt wird, sichergestellt werden kann. Aus diesem Ergebnis ergibt sich, dass dadurch, dass zusätzlich zu den Ausdrücken (1) bis (5) auch der Ausdruck (6) erfüllt ist, die Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung im Funkenentladungsspalt G verbessert werden kann.
Darüber hinaus konzentrieren sich in 12 die Doppelkreissymbole und die Kreissymbole innerhalb der Fläche zwischen der Geraden S1 und der Geraden S2 nur in der Fläche oberhalb der Geraden S6. Mit anderen Worten kann innerhalb der Fläche zwischen der Geraden S1 and der geraden S2 die Fläche oberhalb der Geraden S6 als eine Fläche berücksichtigt werden, in der mit größerer Sicherheit eine Strömungsgeschwindigkeit von 10 m/s oder mehr (50% oder mehr der Strömungsgeschwindigkeit der Hauptströmung) erzielt werden kann. Aus diesem Ergebnis ergibt sich, dass dadurch, dass zusätzlich zu den Ausdrücken (1) bis (5) der Ausdruck (7) erfüllt wird, mit größerer Sicherheit eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung im Funkenentladungsspalt G erzielt werden kann.
Außerdem kann aus einer ähnlichen Perspektive berücksichtigt werden, dass dadurch, dass auch der folgende Ausdruck (8) erfüllt wird, mit größerer Sicherheit eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung im Funkenentladungsspalt G erzielt werden kann. $- 0,3 \leq (a / D) \leq 0,3$
- Zweites Beispiel -
Wie in 13 bis 15 gezeigt ist, ist dieses Beispiel ein Beispiel, in dem der Spitzenvorsprungsabschnitt 22 mit einem Verdrehungsabschnitt 222 versehen ist.
Und zwar hat der Spitzenvorsprungsabschnitt 22 den Verdrehungsabschnitt 222 an einer Kerzenachsenrichtungsposition zwischen einem Fußabschnitt und einem Abschnitt, der die Luftführungsoberfläche 221 konfiguriert. Der Fußabschnitt ist mit dem Spitzenabschnitt 21 des Gehäuses 2 verbunden. Der Spitzenvorsprungsabschnitt 22 hat eine Form, bei der ein vierecksäulenförmiges Material, das eine rechteckige Querschnittsform hat, am Verdrehungsabschnitt 222 um ungefähr 90° um die Mittelachse herum verdreht sind.
Außerdem ist die Luftführungsoberfläche 221 weiter zur Spitzenseite hin ausgebildet, als der Verdrehungsabschnitt 222 liegt. Der Verdrehungsabschnitt 222 ist vorzugsweise weiter zur Fußseite hin ausgebildet, als der Funkenentladungsspalt G liegt. Infolgedessen kann die Luftführungsoberfläche 221 in der Kerzenachsenrichtungsposition über den gesamten Funkenentladungsspalt G hinweg ausgebildet sein. Darüber hinaus ist der Verdrehungsabschnitt 222 besser noch weiter zur Fußseite hin ausgebildet, als die Spitze des Isolators 3 liegt.
Wie in 14 gezeigt ist, ist bei der Querschnittsform des Spitzenvorsprungsabschnitts 22 an der am nächsten am Funkenentladungsspalt G liegenden Kerzenachsenrichtungsposition die Kerzenradialrichtungsbreite W20 länger als die Kerzenumfangsrichtungsbreite W2. In diesem Beispiel ist die oben beschriebene Querschnittsform die Querschnittsform des Spitzenvorsprungsabschnitts 22 an der Kerzenachsenrichtungsposition, die der des Funkenentladungsspalts G entspricht, und die Formen haben einen Zusammenhang, bei dem W20 > W2 gilt. Mit anderen Worten gilt im Abschnitt des Spitzenvorsprungsabschnitts 22, in dem die Luftführungsoberfläche 221 ausgebildet ist, W20 > W2.
Außerdem steht der Spitzenvorsprungsabschnitt 22 in dem Abschnitt, in dem die Führungsoberfläche 221 ausgebildet ist, weiter zur Innenumfangsseite hin vor, als die Innenumfangsoberfläche des Spitzenabschnitts 21 des Gehäuses 2 liegt, sie ragt aber nicht zur Außenumfangsseite vor. Darüber hinaus hat der Spitzenvorsprungsabschnitt 22 einen Teil, der weiter als der Verdrehungsabschnitt 22 zur Fußseite hin liegt, und in diesem Teil ist die Kerzenumfangsrichtungsbreite größer als die Kerzenradialrichtungsbreite.
Andere Punkte sind ähnlich wie die des ersten Beispiels. Unter den in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen, die sich auf dieses Beispiel beziehen, geben Bezugszeichen, die die gleichen wie die im ersten Beispiel verwendeten sind, Bestandteile und dergleichen an, die denen des ersten Beispiels entsprechen, solange nichts anderes besonders angegeben ist.
Im Fall dieses Beispiels ist die Kerzenumfangsrichtungsbreite in dem Abschnitt des Spitzenvorsprungsabschnitts 22, der weiter als der Verdrehungsabschnitt 22 zur Fußseite hin liegt, größer als die Kerzenradialrichtungsbreite. Daher kann der Spitzenvorsprungsabschnitt 22 mit einer breiten Verbindungsoberfläche am Spitzenabschnitt 21 des Gehäuses 2 verbunden werden. Somit kann die Verbindungsfestigkeit des Spitzenvorsprungabschnitts 22 am Gehäuse 2 verbessert werden.
Andererseits ist die Kerzenradialrichtungsbreite W20 in dem Abschnitt, in dem die Luftführungsoberfläche 221 ausgebildet ist, länger als die Kerzenumfangsrichtungsbreite W2. Daher können die Fläche der Luftführungsoberfläche 221 erhöht und die Führungsfunktion verbessert werden.
Außerdem werden ähnliche Arbeitswirkungen wie im ersten Beispiel erreicht.
- Drittes Beispiel -
Wie in 16 und 17 gezeigt ist, ist dieses Beispiel ein Beispiel, in dem die Form des Querschnitts des Spitzenvorsprungsabschnitts 22 entlang einer zur Kerzenachsenrichtung senkrechten Ebene ein Dreieck ist. Mit anderen Worten hat der Spitzenvorsprungsabschnitt 22 eine Dreiecksäulenform.
In diesem Beispiel ist die oben beschriebene Querschnittsform insbesondere ein gleichseitiges Dreieck. Die Luftführungsoberfläche 221 ist auf einer Fläche des Spitzenvorsprungsabschnitts 22 ausgebildet, die einer Seite des Dreiecks entspricht.
Andere Punkte sind ähnlich wie die des ersten Beispiels. Unter den in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen, die sich auf dieses Beispiel beziehen, geben Bezugszeichen, die die gleichen wie die im ersten Beispiel verwendeten sind, Bestandteile und dergleichen an, die denen des ersten Beispiels entsprechen, solange nichts anderes besonders angegeben ist.
Im Fall dieses Beispiels kann leichter verhindert werden, dass der Spitzenvorsprungsabschnitt 22 in der Kerzenradialrichtung innerhalb oder außerhalb des Spitzenabschnitts 21 des Gehäuses 2 vorsteht, während im Spitzenvorsprungsabschnitt 22 der Luftführungsabschnitt 221 ausgebildet ist, der eine weite Fläche hat. Daher kann die Führungsfunktion des Spitzenvorsprungsabschnitts 22 verbessert werden, während Probleme hinsichtlich seitlich fliegender Funken und hinsichtlich der Anbringbarkeit am Verbrennungsmotor verhindert werden.
Außerdem werden ähnliche Arbeitswirkungen wie im ersten Beispiel erreicht.
- Viertes Beispiel -
Wie in 18 gezeigt ist, ist dieses Beispiel ein Beispiel, in dem der Spitzenvorsprungsabschnitt 22 eine Vierecksäulenform mit einem rechteckigen Querschnitt hat und eine Fläche, die der kurzen Seite des Rechtecks entspricht, als die Luftführungsoberfläche 221 dient.
In diesem Fall dient eine Verlängerungslinie der kurzen Seite des Rechtecks, die die Luftführungsoberfläche 221 des Spitzenvorsprungsabschnitts 22 konfiguriert, als die Gerade M. Außerdem ist der Spitzenvorsprungsabschnitt 22 darauf beruhend so in dem Gehäuse 2 angeordnet, dass er zumindest die Ausdrücke (1) bis (5) erfüllt.
Andere Punkte sind ähnlich wie die des ersten Beispiels. Unter den in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen, die sich auf dieses Beispiel beziehen, geben Bezugszeichen, die die gleichen wie die im ersten Beispiel verwendeten sind, Bestandteile und dergleichen an, die denen des ersten Beispiels entsprechen, solange nichts anderes besonders angegeben ist.
Auch im Fall dieses Beispiels können ähnliche Arbeitswirkungen wie im ersten Beispiel erreicht werden.
Die Form des Spitzenvorsprungsabschnitts 22 ist nicht auf die beschränkt, welche im oben beschriebenen ersten Beispiel bis vierten Beispiel beschrieben wurden, und es können verschiedene Formen verwendet werden.
Außerdem kann die Spitze des Spitzenvorsprungsabschnitts 22 auch weiter zur Fußseite hin eingestellt werden, als der Funkenentladungsspalt G liegt, solange die Funktion des Spitzenvorsprungsabschnitts 22 realisiert wird. In diesem Fall ist „die am nächsten am Funkenentladungsspalt G liegende Kerzenachsenrichtungsposition“ der Spitzenabschnitt des Spitzenvorsprungsabschnitts 22.
Bezugszeichenliste

1: Zündkerze
2: Gehäuse
21: Spitzenabschnitt
22: Spitzenvorsprungsabschnitt
221: Luftführungsoberfläche
3: Isolator
4: Mittelelektrode
41: Spitzenabschnitt
5: Masseelektrode
51: aufrechter Abschnitt
G: Funkenentladungsspalt

Claims

Zündkerze (1) für einen Verbrennungsmotor mit: einem zylinderförmigen Gehäuse (2), das eine Achsenrichtung hat; einem zylinderförmigen Isolator (3), der innerhalb des Gehäuses (2) gehalten wird; einer Mittelelektrode (4), die so innerhalb des Isolators (3) gehalten wird, dass ein Spitzenabschnitt (41) nach außen vorsteht; einer Masseelektrode (5), die von einem Spitzenabschnitt (21) des Gehäuses (2) entlang der Achsenrichtung zu einer Spitzenseite des Gehäuses (2) hin vorsteht und zwischen der Masseelektrode (5) und der Mittelelektrode (4) einen Funkenentladungsspalt (G) ausbildet; und einem Spitzenvorsprungsabschnitt (22), der an einer anderen Position als die der Masseelektrode (5) vom Spitzenabschnitt (21) des Gehäuses (2) zur Spitzenseite hin vorsteht, wobei der Spitzenvorsprungsabschnitt (22) eine flache Luftführungsoberfläche (221) hat, die in Kerzenumfangsrichtung der Seite der Masseelektrode (5) zugewandt ist, und bei Betrachtung von einer Kerzenachsenrichtung aus sämtliche der unten stehenden Ausdrücke (1) bis (5) erfüllt sind, wenn eine Gerade, die die Mitte in der Kerzenumfangsrichtung des aufrechten Abschnitts (51) der Masseelektrode (5), der vom Gehäuse (2) aufrecht wegsteht, und einen Mittelpunkt (C) der Mittelelektrode (4) verbindet, eine Gerade L ist, eine Verlängerungslinie der Luftführungsoberfläche (211) eine Gerade M ist, ein Abstand zwischen einem Schnittpunkt (A) zwischen der Geraden L und der Geraden M und dem Mittelpunkt (C) der Mittelelektrode (4) a ist, ein Winkel, der von der Geraden L und der Geraden M gebildet wird, b ist, ein Durchmesser des Gehäuses (2) D ist und der Abstand a zu der vom aufrechten Abschnitt (51) der Masseelektrode (5) zurückweichenden Seite hin positiv und zu der sich dem aufrechten Abschnitt (51) nähernden Seite hin negativ ist: $a \neq 0$
$b \geq - 67,8 \times (a / D) + 27,4$
$b \leq - 123,7 \times (a / D) + 64,5$
$- 0,4 \leq (a / D) \leq 0,4$
$0^{\circ} < b \leq 90^{\circ}$
dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze des Spitzenvorsprungsabschnitts (22) in einer Position, die der Spitze der Masseelektrode (5) entspricht oder weiter als sie zur Fußseite hin liegt, und einer Position, die der Spitze des Isolators (3) entspricht oder weiter als sie zur Spitzenseite hin liegt, positioniert ist.
Zündkerze (1) für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei: zudem der unten stehende Ausdruck (6) erfüllt ist: $b \geq - 123,4 \times (a / D) + 53,7$
Zündkerze (1) für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei: zudem der unten stehende Ausdruck (7) erfüllt ist: $b \geq - 123,1 \times (a / D) + 30,0$
Zündkerze (1) für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: eine Kerzenumfangsrichtungsbreite des Spitzenvorsprungsabschnitts (22) in einer am nächsten am Funkenentladungsspalt (G) liegenden Kerzenachsenrichtungsposition kleiner als der aufrechte Abschnitt (51) der Masseelektrode (5) ist.
Zündkerze (1) für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: der Spitzenvorsprungsabschnitt (22) parallel zur Kerzenachsenrichtung vorsteht.
Zündkerze (1) für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: bei einer Querschnittsform des Spitzenvorsprungsabschnitts (22) in einer am nächsten am Funkenentladungsspalt (G) liegenden Kerzenachsenrichtungsposition eine Kerzenradialrichtungsbreite länger als eine Kerzenumfangsrichtungsbreite ist.
Zündkerze (1) für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: eine Querschnittsform des Spitzenvorsprungsabschnitts (22) an einer am nächsten am Funkenentladungsspalt (G) liegenden Kerzenachsenrichtungsposition ein Dreieck ist.