DE112017004067T5

DE112017004067T5 - Zündkerze

Info

Publication number: DE112017004067T5
Application number: DE112017004067.1T
Authority: DE
Inventors: Masaru Kano; Kiyoteru Mori; Tomohiro Iwatsuka; Yoshiki Inoue; Keita Nakagawa
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2016-09-22
Filing date: 2017-05-22
Publication date: 2019-04-25
Also published as: US10968881B2; WO2018055833A1; JP6425698B2; US20190383258A1; CN109716603A; JP2018049762A; KR20190040282A; CN109716603B

Abstract

Die vorliegende Erfindung sieht eine Zündkerze vor, die die Detektionsgenauigkeit von Vorzündung, die durch das Auftreten eines Flammenkerns in der Zündkerze hervorgerufen wird, verbessern kann. Ein Stecker befindet sich bezüglich eines Gewindeabschnitts eines Metallgehäusesan einer hinteren Endseite. Eine Detektorelektrode ist an einem Abschnitt vorgesehen, der sich bezüglich eines oberen Endes eines Kontaktabschnitts zwischen dem Abschnitt reduzierten Durchmessers und dem Auflageabschnitt oder der Dichtung in einem Raum, der zwischen dem Außenumfang des Isolators und dem Innenumfang des Metallgehäuses ausgebildet ist, an der oberen Endseite befindet. Die Detektorelektrode und der Stecker sind durch einen Leiter verbunden. Die Detektorelektrode und der Leiter sind von der Mittelelektrode, dem Metallgehäuse und der Masseelektrode isoliert. Da sich die Detektorelektrode in dem Raum zwischen dem Außenumfang des Isolatorsund dem Innenumfang des Metallgehäuses befindet, kann eine frühzeitige Detektion des in diesem Raum auftretenden Flammenkerns möglich sein.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze und insbesondere eine Zündkerze, welche in der Lage ist, die Detektionsgenauigkeit einer Vorzündung zu verbessern.
Technischer Hintergrund
Bekannt sind eine Technik, die Verbrennungszustände einer Brennkraftmaschine durch Detektieren eines lonenstroms unterscheidet, der erzeugt wird, wenn zwischen einer Mittelelektrode und einer Masseelektrode einer Zündkerze eine Flamme erscheint und die Mittelelektrode sowie die Masseelektrode erreicht (Patentdokumente 1 und 2), sowie eine Zündkerze, die den lonenstrom mit einer anderen Elektrode als der Masseelektrode detektiert, welche nahe an der Masseelektrode vorgesehen und angeordnet ist (Patentdokumente 3 und 4). Ferner ist auch eine Technik bekannt, die einen Zündzeitpunkt der Zündkerze gemäß den erkannten Verbrennungszuständen der inneren Verbrennung anpasst oder steuert (Patentdokument 5). Gemäß diesen Techniken ist es möglich, eine Vorzündung, die dadurch auftritt, dass eine überhitzte Zündkerze eine Wärmequelle wird, sowie eine Vorzündung, die durch Selbstzündung von Kohlenstoff hervorgerufen wird, präzis zu detektieren. Der Verbrennungszustand der inneren Verbrennung kann gemäß dem Detektionsergebnis gesteuert werden.
Liste zitierter Schriften
Patentdokument

Patentdokument 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. JP2015-190396
Patentdokument 2: ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. JPH04-133281
Patentdokument 3: ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. JPH06-338377
Patentdokument 4: ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. JPH09-260023
Patentdokument 5: ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. JP2014-109196

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die vorstehenden Techniken weisen jedoch das Problem auf, dass sie eine Vorzündung, die durch einen Flammenkern hervorgerufen wird, der in der Zündkerze auftritt, nicht präzis detektieren können, was durch jüngste Untersuchungen festgestellt wurde.
Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um das vorstehende Problem zu lösen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Zündkerze vorzusehen, welche in der Lage ist, die Genauigkeit der Detektion der Vorzündung, die durch den in der Zündkerze auftretenden Flammenkern hervorgerufen wird, zu verbessern.
Lösung des Problems und Wirkungen der Erfindung
Um die Aufgabe zu verwirklichen, ist gemäß einer Zündkerze nach Anspruch 1 ein rohrförmiger Isolator mit einem Abschnitt reduzierten Durchmessers, dessen Außendurchmesser hin zu einer oberen Endseite der Zündkerze kleiner wird, mit einer axialen Bohrung versehen, die sich entlang einer Achse der Zündkerze von der oberen Endseite hin zu einer hinteren Endseite der Zündkerze erstreckt. Eine Mittelelektrode ist in der axialen Bohrung angeordnet. Ein an einem Außenumfang des Isolators positioniertes rohrförmiges Metallgehäuse weist an einem Innenumfang desselben einen Auflageabschnitt und an einem Außenumfang desselben einen Gewindeabschnitt auf. Der Auflageabschnitt ragt in einer radialen Richtung des Metallgehäuses nach innen und hält den Abschnitt reduzierten Durchmessers des Isolators direkt oder durch eine ringförmige Dichtung von der oberen Endseite. Über eine Funkenstrecke weist eine mit dem Metallgehäuse verbundene Masseelektrode zu der Mittelelektrode hin.
Ein Stecker befindet sich bezüglich des Gewindeabschnitts an der hinteren Endseite. An einem Abschnitt, der sich bezüglich eines oberen Endes eines Kontaktabschnitts zwischen dem Abschnitt reduzierten Durchmessers und dem Auflageabschnitt oder der Dichtung in einem zwischen dem Außenumfang des Isolators und dem Innenumfang des Metallgehäuses gebildeten Raum an der oberen Endseite befindet, ist eine Detektorelektrode vorgesehen. Die Detektorelektrode und der Stecker sind durch einen Leiter verbunden. Die Detektorelektrode und der Leiter sind von der Mittelelektrode, dem Metallgehäuse und der Masseelektrode isoliert.
Da die Detektorelektrode in dem zwischen dem Außenumfang des Isolators und dem Innenumfang des Metallgehäuses gebildeten Raum vorgesehen ist, kann eine frühzeitige Detektion des im Innenraum der Zündkerze auftretenden Flammenkerns möglich sein. Daher ist es möglich, die Detektionsgenauigkeit der Vorzündung, die durch den in der Zündkerze auftretenden Flammenkern hervorgerufen wird, zu verbessern.
Gemäß einer Zündkerze nach Anspruch 2 beträgt eine Breite in einer Richtung orthogonal zu einer Achsenrichtung der Detektorelektrode 0,5 mm oder mehr.
Da eine Fläche der Detektorelektrode sichergestellt werden kann, kann dadurch eine Detektionsempfindlichkeit des lonenstroms gewährleistet werden. Zusätzlich zu einer Wirkung nach Anspruch 1 kann daher eine Wirkung des Unterbindens einer Fehlerdetektion (soll heißen, dass die Detektorelektrode trotz der Tatsache, dass die Vorzündung auftritt, die Vorzündung nicht detektierten kann) der Vorzündung erzielt werden.
Gemäß einer Zündkerze nach Anspruch 3 ist ein oberes Ende der Detektorelektrode bezüglich eines oberen Endes des Metallgehäuses an der hinteren Endseite positioniert. Da dies das Detektieren des Flammenkerns erschweren kann, der außerhalb des Raums auftritt, der zwischen dem Außenumfang des Isolators und dem Innenumfang des Metallgehäuses ausgebildet ist, kann dadurch zusätzlich zu der Wirkung von Anspruch 1 oder 2 eine Wirkung des zuverlässigen und präzisen Detektierens des in dem Raum auftretenden Flammenkerns erzielt werden.
Gemäß einer Zündkerze nach Anspruch 4 ist ein oberes Ende der Detektorelektrode 6 mm oder mehr weg von einem oberen Ende des Isolators hin zur hinteren Endseite positioniert. Dies kann daher die Tendenz zu Auftreten von elektrischer Entladung zwischen der in der axialen Bohrung des Isolators angeordneten Mittelelektrode und der Detektorelektrode mindern. Dadurch kann zusätzlich zur Wirkung eines der Ansprüche 1 bis 3 eine Wirkung des Unterbindens von Funkenverschleiß der Detektorelektrode erhalten werden.
Gemäß einer Zündkerze nach Anspruch 5 ist ein oberes Ende der Detektorelektrode 3 mm oder mehr weg von dem oberen Ende des Kontaktabschnitts hin zur hinteren Endseite positioniert. Daher kann das obere Ende der Detektorelektrode in einen Bereich gesetzt werden, in dem Temperatur durch und gemäß Wachstum des Flammenkerns leicht zunimmt. Da die Temperatur leicht zunimmt, fließt der lonenstrom leicht. Zusätzlich zur Wirkung eines der Ansprüche 1 bis 4 kann daher eine Wirkung des Verbesserns der Detektionsgenauigkeit der Vorzündung erhalten werden.
Gemäß einer Zündkerze nach Anspruch 6 ist ein erster Endabschnitt der Masseelektrode mit dem Metallgehäuse verbunden und ein zweiter Endabschnitt der Masseelektrode schneidet die Achse der Zündkerze und ist der Mittelelektrode zugewandt. Bezüglich einer fiktiven Ebene, die eine die Achse der Zündkerze umfassende Ebene ist, die senkrecht zu einer Ebene ist, die eine sich von dem ersten Endabschnitt hin zu dem zweiten Endabschnitt der Masseelektrode erstreckende Achse und die Achse der Zündkerze umfasst, befindet sich mindestens ein Teil der Detektorelektrode an einer ersten Endabschnittseite der Masseelektrode. Da der Flammenkern bezüglich der fiktiven Ebene in einem Bereich der ersten Endabschnittseite aufzutreten neigt, kann durch Anordnen mindestens eines Teils der Detektorelektrode an diesem Bereich zusätzlich zur Wirkung eines der Ansprüche 1 bis 5 eine Wirkung des Minderns des Auftretens der Tendenz zu Fehlerdetektion erhalten werden.
Figurenliste

1 ist ein Querschnitt einer Seite einer Zündkerze nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine linke Seitenansicht der Zündkerze mit einem geschnittenen Metallgehäuse.
3 ist eine Bodenansicht der Zündkerze von einer Achsenrichtung aus gesehen.
4 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration einer Zündvorrichtung zeigt.
5 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration einer Steuervorrichtung zeigt.
6 ist ein Flussdiagramm, das einen Vermeidungsbetrieb von Vorzündung bei niedriger Drehzahl zeigt.
7 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration einer Zündvorrichtung gemäß einem abgewandelten Beispiel zeigt.
8A ist eine linke Seitenansicht einer Zündkerze mit geschnittenem Metallgehäuse gemäß einer zweiten Ausführungsform. 8B ist eine linke Seitenansicht einer Zündkerze mit geschnittenem Metallgehäuse gemäß einer dritten Ausführungsform. 8C ist eine linke Seitenansicht einer Zündkerze mit geschnittenem Metallgehäuse gemäß einer vierten Ausführungsform. 8D ist eine linke Seitenansicht einer Zündkerze mit geschnittenem Metallgehäuse gemäß einer fünften Ausführungsform.
9A ist eine linke Seitenansicht einer Zündkerze mit geschnittenem Metallgehäuse gemäß einer sechsten Ausführungsform. 9B ist eine linke Seitenansicht einer Zündkerze mit geschnittenem Metallgehäuse gemäß einer siebten Ausführungsform. 9C ist eine linke Seitenansicht einer Zündkerze mit geschnittenem Metallgehäuse gemäß einer achten Ausführungsform. 9D ist eine linke Seitenansicht einer Zündkerze mit geschnittenem Metallgehäuse gemäß einer neunten Ausführungsform.
10A ist eine linke Seitenansicht einer Zündkerze mit geschnittenem Metallgehäuse gemäß einer zehnten Ausführungsform. 10B ist eine rechte Seitenansicht der Zündkerze.
11 ist ein Querschnitt einer Zündkerze nach einer elften Ausführungsform.
12A ist eine linke Seitenansicht einer Zündkerze mit geschnittenem Metallgehäuse gemäß einer zwölften Ausführungsform. 12B ist eine rechte Seitenansicht der Zündkerze.
13 ist eine Zeichnung, die eine Beziehung zwischen einer angelegten Spannung an der Zündkerze und einer Fehlerdetektionsrate zeigt.
14 ist eine Zeichnung, die eine Beziehung zwischen einer Breite einer Detektorelektrode und der Fehlerdetektionsrate zeigt.
15 ist eine Zeichnung, die eine Beziehung zwischen einem Abstand von einem oberen Ende eines Isolators zu einem oberen Ende der Detektorelektrode in einer Achsenrichtung sowie eine Häufigkeit einer inneren Zündung (oder eines inneren Funkenflugs) zeigt.
16 ist eine Zeichnung, die eine Beziehung zwischen einem Abstand von einem oberen Ende eines Kontaktabschnitts zu dem oberen Ende der Detektorelektrode in der Achsenrichtung und der Fehlerdetektionsrate zeigt.
17 ist eine Zeichnung, die eine Beziehung zwischen einer Position in einer Umfangsrichtung der Detektorelektrode und der Fehlerdetektionsrate zeigt.

Ausführungsformen für das Ausführen der Erfindung
Unter Bezug auf die Zeichnungen werden nachstehend bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert. 1 ist ein Querschnitt einer Seite einer Zündkerze 10, wobei eine Achse O der Zündkerze 10 eine Begrenzung ist, gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 1 wird eine untere Seite der Zeichnung als obere Endseite (oder eine Spitzenendseite) der Zündkerze 10 bezeichnet, und eine obere Seite der Zeichnung wird als hintere Endseite der Zündkerze 10 bezeichnet. Wie in 1 gezeigt weist die Zündkerze 10 ein Metallgehäuse 20, eine Masseelektrode 30, einen Isolator 40 und eine Mittelelektrode 70 auf.
Das Metallgehäuse 20 ist ein im Wesentlichen rohrförmiges Element, das an einem Schraubloch einer (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine befestigt ist. Das Metallgehäuse 20 besteht aus Metallmaterial (z.B. kohlenstoffarmem Stahl) mit Leitfähigkeit. Das Metallgehäuse 20 weist von seiner hinteren Endseite zu seiner oberen Endseite entlang der Achse O einen abgedichteten Abschnitt 21, einen Werkzeugeingriffabschnitt 22, einen gebogenen Abschnitt 23, einen Sitzabschnitt 24 und einen Körperabschnitt 25 auf, wobei diese Abschnitte in dieser Reihenfolge verbunden sind. Der Körperabschnitt 25 ist an einer Außenumfangsfläche desselben mit einem Gewindeabschnitt 26 versehen.
Der abgedichtete Abschnitt 21 und der gebogene Abschnitt 23 sind Abschnitte zum Abdichten des Isolators 40. Der Werkzeugeingriffabschnitt 22 ist ein Abschnitt, mit dem ein Werkzeug wie etwa ein Schlüssel beim Schrauben des Gewindeabschnitts 26 in das (nicht gezeigte) Schraubloch in Eingriff tritt. Der Sitzabschnitt 24 ist ein kranzförmiger Abschnitt, der sich an einer hinteren Endseite des Körperabschnitts 25 befindet und in einer radialen Richtung nach außen ragt. Zwischen dem Sitzabschnitt 24 und dem Körperabschnitt 25 ist ein kranzförmiger Dichtungsring 60 vorgesehen.
Der Dichtungsring 60 dichtet einen Spalt zwischen dem Schraubloch und dem Gewindeabschnitt 26 ab, indem er zwischen den Sitzabschnitt 24 und die Brennkraftmaschine sandwichartig eingeschoben wird, wenn der Gewindeabschnitt 26 in das (nicht gezeigte) Schraubloch geschraubt und eingesetzt wird. Ein Auflageabschnitt 27 ist ein Abschnitt, der in der radialen Richtung des Körperabschnitts 25 nach innen ragt. An einer kranzförmigen Oberfläche 28 an einer hinteren Endseite des Auflageabschnitts 27 ist eine Dichtung 61 vorgesehen. Die Dichtung 61 ist ein ringförmiges Plattenelement aus Metallmaterial, etwa eine weiche Stahlplatte (oder Baustahlplatte), das weicher als das das Metallgehäuse 20 bildende Metallmaterial ist.
Die Masseelektrode 30 ist ein aus Metall bestehendes stabförmiges Element (z.B. ein aus nickelbasierter Legierung bestehendes stabförmiges Element), das mit einem oberen Ende 29 des Metallgehäuses 20 verbunden ist. Die Masseelektrode 30 ist hin zur Achse O gebogen oder gekrümmt, so dass sie die Achse O schneidet. Ein erster Endabschnitt 31 der Masseelektrode 30 ist mit dem Metallgehäuse 20 verbunden, und ein zweiter Endabschnitt 32 schneidet die Achse O und weist zu der Mittelelektrode 70.
Der Isolator 40 ist ein im Wesentlichen rohrförmiges Element aus Aluminiumoxid etc, die von ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften und Isolierleistung unter hoher Temperatur sind. Der Isolator 40 ist mit einer axialen Bohrung 41 versehen, die den Isolator 40 entlang der Achse O durchsetzt. Der Isolator 40 weist von seiner hinteren Endseite zu seinem oberen Ende entlang der Achse O einen hinteren Abschnitt 42, einen sich wölbenden Abschnitt 43, einen Abschnitt großen Durchmessers 44, einen Abschnitt reduzierten Durchmessers 45 und einen Abschnitt kleinen Durchmessers 47 auf, wobei diese Abschnitte in dieser Reihenfolge verbunden sind.
Der Isolator 40 ist in das Metallgehäuse 30 eingesetzt, und das Metallgehäuse 20 ist an einem Außenumfang des Isolators 40 befestigt. Eine hintere Endseite des hinteren Abschnitts 42 des Isolators 40 liegt von dem Metallgehäuse 20 frei, und ein oberes Ende des Abschnitts kleinen Durchmessers 47 steht von dem oberen Ende 29 des Metallgehäuses 20 ab. Der sich wölbende Abschnitt 43 ist ein Abschnitt, der sich in der radialen Richtung von einer oberen Endseite des hinteren Abschnitts 42 nach außen wölbt oder vorspringt. Der sich wölbende Abschnitt 43 ist an einer radial inneren Seite des gebogenen Abschnitts 23 des Metallgehäuses 20 positioniert.
Der Abschnitt großen Durchmessers 44 und der Abschnitt kleinen Durchmessers 47 sind jeweils an einer radial inneren Seite des Körperabschnitts 25 positioniert. Ein Außendurchmesser des Abschnitts kleinen Durchmessers 47 ist kleiner als ein Außendurchmesser des Abschnitts großen Durchmessers 44. Der Abschnitt reduzierten Durchmessers 45, dessen Außendurchmesser hin zu seiner oberen Endseite kleiner wird, befindet sich an einer Grenze zwischen dem Abschnitt großen Durchmessers 44 und dem Abschnitt kleinen Durchmessers 47. Ein Durchmesser einer Außenfläche 46 des Abschnitts reduzierten Durchmessers 45 wird hin zur oberen Endseite kleiner. Die Dichtung 61 ist zwischen der Oberfläche 28 an der hinteren Endseite des Auflageabschnitts 27 des Metallgehäuses 20 und der Außenfläche 46 des Abschnitts reduzierten Durchmessers 45 des Isolators 40 angeordnet.
Ringelemente 62 und 63 und ein Füllstoff 64, etwa Talkum, der zwischen diesen Ringelementen 62 und 63 positioniert ist, sind zwischen einem Außenumfang des hinteren Abschnitts 42 des Isolators 40 und einem Innenumfang des Werkzeugeingriffabschnitts 22 des Metallgehäuses 20 vorgesehen. Wenn der abgedichtete Abschnitt 21 des Metallgehäuses 20 in der radialen Einwärtsrichtung hin zu dem Isolator 40 abgedichtet wird, wird der Isolator 40 durch die Ringelemente 62 und 63 und den Füllstoff 64 hin zur Oberfläche 28 des Auflageabschnitts 27 des Metallgehäuses 20 gedrückt. Wird der Dichtung 61 sandwichartig zwischen die Oberfläche 28 an der hinteren Endseite des Auflageabschnitts 27 und die Außenfläche 46 des Abschnitts reduzierten Durchmessers 45 gesetzt, wird die Dichtung 61 dadurch plastisch verformt. Die Dichtung 61 dichtet einen Spalt zwischen dem Auflageabschnitt 27 und dem Abschnitt reduzierten Durchmessers 45 hermetisch ab.
Die Zündkerze 10 ist an dem Isolator 40 mit einem Leiter 51 und einer Detektorelektrode 52 zum Detektieren eines lonenstroms versehen. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Leiter 51 in dem Isolator 40 eingebettet. Der Isolator 40 weist an seinem Außenumfang eine Nut 48 auf, die sich von dem hinteren Abschnitt 42 zu dem Abschnitt kleinen Durchmessers 47 erstreckt, und der Leiter 51 ist auf einem Boden der Nut 48 angeordnet. Der Leiter 51 verbindet einen Stecker 53, der an dem Außenumfang des hinteren Abschnitts 42 bezüglich des Metallgehäuses 20 an einer hinteren Endseite vorgesehen ist, und die Detektorelektrode 52, die an einem Außenumfang des Abschnitts kleinen Durchmessers 47 vorgesehen ist. Die Detektorelektrode 52 ist zwischen dem Außenumfang des Isolators 40 und einem Innenumfang des Metallgehäuses 20 angeordnet. Der Stecker 53 ist ein Abschnitt, mit dem eine (nicht gezeigte) Außenverdrahtung verbunden ist.
Der Leiter 51 und die Detektorelektrode 52 sind mit Edelmetall wie Platin, das Wärmebeständigkeit aufweist und dessen spezifischer Widerstand gering ist, ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Leiter 51 und die Detektorelektrode 52 durch Brennen oder Drucken einer Metallpaste, die das Edelmetall und/oder Silber etc. enthält, in der Nut 48 ausgebildet. Der Leiter 51 ist mit einem Isolierelement 54 bedeckt, das in der Nut 48 eingebettet ist, dann ist der Leiter 51 von dem Metallgehäuse 20 isoliert. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Isolierelement 54 durch Härten eines thermostabilen anorganischen Klebstoffs gebildet.
Da der Leiter 51 integral mit einer Oberfläche (der Nut 48) des Isolators 40 ausgebildet ist, kann verglichen mit dem Fall, da der Leiter 51 zwischen dem Isolator 40 und dem Metallgehäuse 20 angeordnet ist, oder dem Fall, da der Leiter 51 in dem Metallgehäuse 20 eingebettet ist, eine Größenzunahme von Außendurchmessern des Metallgehäuses 20 und der Zündkerze 10 verhindert werden. Da der an dem Isolator 40 vorgesehene Leiter 51 mit dem Isolierelement 54 bedeckt ist, kann ferner ein Kurzschluss zwischen dem Leiter 51 und dem Metallgehäuse 20 verhindert werden, während die Haltbarkeit des Leiters 51 sichergestellt wird.
Die Mittelelektrode 70 ist eine stabförmige Elektrode, die durch Einbetten eines Kerns, der einem aus Metall bestehenden Elektrodengrundmaterial (z.B. einem Elektrodengrundmaterial, das aus nickelbasierter Legierung besteht) überlegen ist, in dem Elektrodengrundmaterial mit einer mit Boden versehenen Rohrform gebildet wird. Der Kern besteht aus Kupfer oder Legierung mit Kupfer als Hauptbestandteil. Die Mittelelektrode 70 wird in und von der axialen Bohrung 41 des Isolators 40 gehalten und ist entlang der Achse O angeordnet. Ein oberes Ende der Mittelelektrode 70 springt von der axialen Bohrung 41 vor und weist über eine Funkenstrecke zu der Masseelektrode 30.
Ein Steckermetallgehäuse 80 ist ein stabförmiges Element, mit dem ein (nicht gezeigtes) Hochspannungskabel verbunden ist. Das Steckermetallgehäuse 80 besteht aus Metallmaterial (z.B. kohlenstoffarmem Stahl) mit Leitfähigkeit. Eine obere Endseite des Steckermetallgehäuses 80 ist in der axialen Bohrung 41 des Isolators 40 positioniert. Zwischen dem Steckermetallgehäuse 80 und der Mittelelektrode 70 ist eine Leitfähigkeit aufweisende Glasdichtung 65 vorgesehen. Die Mittelelektrode 70 und das Steckermetallgehäuse 80 sind durch die Glasdichtung 65 elektrisch verbunden.
Die Zündkerze 10 wird beispielsweise in folgender Weise hergestellt. Der Isolator 40, der mit dem Leiter 51, der Detektorelektrode 52 und dem Stecker 53 versehen ist, wird erzeugt, und die Mittelelektrode 70 wird in die axiale Bohrung 41 des Isolators 40 eingeführt. Die Mittelelektrode 70 wird so fixiert, dass das obere Ende der Mittelelektrode 70 von der axialen Bohrung 41 vorsteht und nach außen hin frei liegt. Das Steckermetallgehäuse 80 wird in die axiale Bohrung 41 des Isolators 40 eingeführt, und zwischen dem Steckermetallgehäuse 80 und der Mittelelektrode 70 wird eine elektrische Verbindung hergestellt. Nach dem Montieren des Metallgehäuses 20, mit welchem die Masseelektrode 30 zuvor verbunden wurde, an dem Außenumfang des Isolators 40 wird durch Biegen oder Krümmen der Masseelektrode 30, so dass sie in der Richtung der Achse O zu der Mittelelektrode 70 weist, die Zündkerze 10 mit der Funkenstrecke zwischen der Mittelelektrode 70 und der Masseelektrode 30 erhalten.
Als Nächstes wird die Detektorelektrode 52 anhand von 2 und 3 erläutert. 2 ist eine linke Seitenansicht der Zündkerze 10 mit geschnittenem Metallgehäuse 20 (von dem ersten Endabschnitt 31 der Masseelektrode 30 hin zu dem Isolator 40 gesehen). In 2 sind das Metallgehäuse 20 und eine hintere Endseite (in 2 eine obere Seite) in Richtung der Achse O des Isolators 40 nicht gezeigt. 3 ist eine Bodenansicht der Zündkerze 10 von der Achsenrichtung O aus gesehen.
Wie in 2 gezeigt ist, ist die Detektorelektrode 52 an dem Abschnitt kleinen Durchmessers 47 des Isolators 40 so ausgebildet, dass sie entlang der Achse O eine geradlinige Form aufweist. Die Detektorelektrode 52 befindet sich bezüglich einem oberen Ende eines Kontaktabschnitts 56 zwischen der Außenfläche 46 des Abschnitts reduzierten Durchmessers 45 und der Dichtung 61 in einem Raum 55, der zwischen dem Außenumfang des Isolators 40 und dem Innenumfang des Metallgehäuses 20 gebildet ist, an einer oberen Endseite (in 2 an einer unteren Seite).
Die Erfinder haben festgestellt, dass hinsichtlich einer Vorzündung bei niedriger Drehzahl (LSPI), die in einem Zustand schwerer Last und niedriger Drehzahl der Brennkraftmaschine bei hoher Kompression und/oder hoher Ladung auftritt, deren Feuer- oder Funkenquelle in dem Raum 55 aufzutreten neigt. Wenn die Detektorelektrode 52 in dem Raum 55 angeordnet ist und zwischen der Detektorelektrode 52 und dem Metallgehäuse 20 eine Potentialdifferenz gegeben ist, fließt bei Auftreten eines Flammenkerns in dem Raum 55 der lonenstrom zu der Detektorelektrode 52. Durch Detektieren dieses lonenstroms kann eine frühzeitige Detektion der LSPI, die ein Auftreten des Flammenkerns in dem Raum 55 anzeigt, möglich sein. Daher ist es möglich, die Detektionsgenauigkeit der Vorzündung, die durch den in der Zündkerze 10 auftretenden Flammenkern hervorgerufen wird, zu verbessern.
Die Detektorelektrode 52 ist so angeordnet, dass ihr oberes Ende 52a in der Richtung der Achse O zwischen dem oberen Ende des Kontaktabschnitts 56 und einem oberen Ende 49 des Isolators 40 positioniert ist. Ferner ist die Detektorelektrode 52 so angeordnet, dass ihr hinteres Ende 52b in der Richtung der Achse O bezüglich des oberen Endes des Kontaktabschnitts 56 mit der Dichtung 61 an der oberen Endseite (in 2 an der unteren Seite) positioniert ist. Denn es wird Isolierung des hinteren Endes 52b der Detektorelektrode 52 von der Dichtung 61 sichergestellt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Detektorelektrode 52 so angeordnet, dass das obere Ende 52a in der Richtung der Achse O bezüglich des oberen Endes 29 des Metallgehäuses 20 an einer hinteren Endseite (in 2 an einer oberen Seite) in Richtung der Achse O positioniert ist. Diese Anordnung kann das Detektieren des Auftretens des Flammenkerns außerhalb des Raums 55 (der bezüglich des oberen Endes 29 des Metallgehäuses 20 an einer oberen Endseite auftritt) erschweren. Folglich ist es möglich, zwischen dem Flammenkern, der außerhalb des Raums 55 auftritt, und dem Flammenkern, der in dem Raum 55 auftritt, streng zu unterscheiden. Der in dem Raum 55 auftretende Flammenkern kann daher zuverlässig und präzis detektiert werden.
Es ist bevorzugt, dass eine Breite W in einer Richtung orthogonal zur Richtung der Achse O der Detektorelektrode 52 0,5 mm oder mehr beträgt. Da eine Fläche der Detektorelektrode 52 sichergestellt wird, wird dann durch Unterbinden von Rauschen Fehlerdetektion unterbunden.
Es ist bevorzugt, dass das obere Ende 52a in Richtung der Achse O der Detektorelektrode 52 6 mm oder mehr weg von dem oberen Ende 49 des Isolators 40 hin zur hinteren Endseite (in 2 an der oberen Seite) in Richtung der Achse O positioniert wird. D.h. bei Festlegen eines Abstands D1 zwischen dem oberen Ende 52a der Detektorelektrode 52 und dem oberen Ende 49 des Isolators 40 in Richtung der Achse O auf 6 mm oder mehr kann ein Auftreten von elektrischer Entladung, die aufgrund einer Potentialdifferenz zwischen der Mittelelektrode 70 und der Detektorelektrode 52 auftritt, unterbunden werden. Da ein Funkenverschleiß der Detektorelektrode 52, der durch die elektrische Entladung hervorgerufen wird, unterbunden werden kann, kann die Haltbarkeit verbessert werden.
Es ist bevorzugt, dass das obere Ende 52a in Richtung der Achse O der Detektorelektrode 52 3 mm oder mehr weg von dem oberen Ende des Kontaktabschnitts 56 hin zur oberen Endseite (in 2 an der unteren Seite) in Richtung der Achse O positioniert wird. D.h. bei Festlegen eines Abstands D2 zwischen dem oberen Ende des Kontaktabschnitts 56 und dem oberen Ende 52a der Detektorelektrode 52 in Richtung der Achse O auf 3 mm oder mehr kann die Detektorelektrode 52 in einem Bereich angeordnet werden, in dem eine Oberflächentemperatur des Abschnitts kleinen Durchmessers 47 durch und gemäß dem Wachstum des Flammenkerns leicht steigt. Wenn die Oberflächentemperatur leicht zunimmt, fließt der lonenstrom leicht. Daher ist es möglich, die Detektionsgenauigkeit der Vorzündung zu verbessern.
Es ist bevorzugt, dass das obere Ende 52a der Detektorelektrode 52 bezüglich einer Position einer halben (1/2) Länge L in Richtung der Achse O des Abschnitts kleinen Durchmessers 47 des Isolators 40 (eine Länge L von dem oberen Ende des Kontaktabschnitts 56 zu dem oberen Ende 49 des Isolators 40 in Richtung der Achse O) an einer oberen Endseite (in 2 an einer unteren Seite) positioniert wird. Denn es wird eine Fläche (eine Länge) der Detektorelektrode 52, die den lonenstrom detektiert, sichergestellt und es wird eine Detektionsempfindlichkeit gewährleistet.
Wie in 3 gezeigt ist, befindet sich zumindest ein Teil der Detektorelektrode 52 in dem Raum 55 an der Seite des ersten Endabschnitts 31 der Masseelektrode 30 bezüglich einer fiktiven Ebene 58, die eine die Achse O umfassende Ebene ist, die senkrecht zu einer Ebene (eine sich in 3 nach rechts und links erstreckende Ebene) ist, die eine Achse 57, die sich von dem ersten Endabschnitt 31 hin zu dem zweiten Endabschnitt 32 der Masseelektrode 30 erstreckt, und die Achse O umfasst. Da ein Ursprung (der Flammenkern) der LSPI dazu neigt, bezüglich der fiktiven Ebene 58 in dem Raum 55 in einem Bereich der Seite des ersten Endabschnitts 31 aufzutreten, erleichtert die vorstehende Anordnung der Detektorelektrode 52 die Detektion der LSPI verglichen mit einem Fall, da sich die Detektorelektrode 52 bezüglich der fiktiven Ebene 58 in einem Bereich der Seite des zweiten Endabschnitts 32 der Masseelektrode 30 befindet.
Als Nächstes wird eine Steuervorrichtung, die ausgebildet ist, um die Vorzündung bei niedriger Drehzahl (LSPI) zu vermeiden, anhand von 4 bis 6 erläutert. 4 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration einer Zündvorrichtung 90 zeigt. 5 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration der Steuervorrichtung zeigt. 6 ist ein Flussdiagramm, das einen LSPI-Vermeidungsbetrieb zeigt.
Wie in 4 gezeigt ist, ist die Zündkerze 10 an einem Zylinderkopf montiert, so dass ihr oberes Ende in einen Brennraum 99 einer Brennkraftmaschine 98 ragt. Ein Brennkraftmaschinensteuergerät (ECU) 91 ist eine Logikoperationsschaltung mit CPU, ROM, RAM usw. und gibt ein Zündbefehlsignal für die Zündkerze 10 zu einer Treiberschaltung 92 aus.
Wenn ein Primärstrom einer Primärspule 94, die mit einer Batterie 93 verbunden ist, von der Treiberschaltung 92 unterbrochen wird, wird an einer Sekundärspule 95 eine hohe Spannung erzeugt. Die hohe Spannung wird über die Mittelelektrode 70 (siehe 1) und die Masseelektrode 30 der Zündkerze 10 angelegt, und es kommt zu einer Funkenentladung zwischen der Mittelelektrode 70 und der Masseelektrode 30 und diese zündet ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem Brennraum 99. Von einer ersten Detektionsschaltung 96 wird eine Spannungsänderung der Sekundärspule 95 detektiert.
Die Batterie 93 stellt eine Potentialdifferenz zwischen dem Stecker 53 und dem Metallgehäuse 20 (siehe 1) der Zündkerze 10 bereit. Wenn der Flammenkern aufgrund der LSPI auftritt und zwischen der Detektorelektrode 52 (siehe 1) und dem Metallgehäuse 20, das mit der Potentialdifferenz versehen ist, wächst, fließt der lonenstrom zwischen diesen. Ein Spannungsabfall des Steckers 53 bei Fließen des lonenstroms wird von einer zweiten Detektionsschaltung 97 detektiert.
Wie in 5 gezeigt ist, geben die erste Detektionsschaltung 96 und die zweite Detektionsschaltung 97 ihre Detektionsergebnisse zu dem ECU 91 aus. Im Fall der Brennkraftmaschine 98, bei der keine Vorzündung auftritt, detektiert die zweite Detektionsschaltung 97 den Spannungsabfall, nachdem die erste Detektionsschaltung 96 die Spannungsänderung detektiert. Wenn die Vorzündung in der Brennkraftmaschine 98 auftritt, detektiert die zweite Detektionsschaltung 97 den Spannungsabfall, bevor die erste Detektionsschaltung 96 die Spannungsänderung detektiert. Das ECU 91 erkennt oder ermittelt das Vorhandensein oder Fehlen des Auftretens der Vorzündung durch Vergleichen des Detektionsergebnisses der ersten Detektionsschaltung 96 und des Detektionsergebnisses der zweiten Detektionsschaltung 97.
Ein Luftmassenmesser 100 misst eine in den Brennraum 99 (siehe 4) von einem (nicht gezeigten) Einlassrohr angesaugte Luftmenge und gibt sein Messergebnis an das ECU 91 aus. Ein Drosselsensor 101 detektiert einen Öffnungsgrad einer (nicht gezeigten) Drosselklappe und gibt sein Detektionsergebnis an das ECU 91 aus. Der Öffnungsgrad der Drosselklappe wird gemäß einem Betätigungsmaß eines (nicht gezeigten) Gaspedals angepasst, und durch diese Öffnungsgradanpassung der Drosselklappe wird die in den Brennraum 99 gesaugte Luftmenge gesteuert.
Ein Kurbelwinkelsensor 102 detektiert eine Drehzahl der Brennkraftmaschine 98 (siehe 4) und gibt sein Detektionsergebnis zu dem ECU 91 aus. Ein Abgastemperatursensor 103 ist ein Sensor, der in dem (nicht gezeigten) Einlassrohr, das mit dem Brennraum 99 verbunden ist, eingebaut ist. Der Abgastemperatursensor 103 detektiert eine Abgastemperatur und gibt sein Detektionsergebnis an das ECU 91 aus. Ein Kraftstoffeinspritzventil 104 ist eine Vorrichtung, die eine Kraftstoffmenge, die der in den Brennraum 99 angesaugten Luftmenge entspricht, hin zu dem Brennraum 99 einspritzt. Das ECU 91 erkennt oder ermittelt eine Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine 98 auf der Grundlage der Detektionsergebnisse des Luftmassensensors 100, des Drosselsensors 101, des Kurbelwinkelsensors 102 u.a. und berechnet eine Kraftstoffeinspritzgrundmenge und einen Grundzündzeitpunkt der Zündkerze 10.
Wenn die LSPI (die Vorzündung bei niedriger Drehzahl) hier während des Betriebs der Brennkraftmaschine 98 ständig oder häufig auftritt, bewirkt dies starkes Klopfen, und die Brennkraftmaschine 98 können schweren Schaden erleiden. Wenn ferner die LSPI bei der Bedingung schwerer Last und niedriger Drehzahl der Brennkraftmaschine 98 auftritt, bringt dies das Problem mit sich, dass das Anheben eines Drehmoments der Brennkraftmaschine 98 erschwert wird.
Um das Auftreten der LSPI zu unterbinden, führt das ECU 91 daher, wie in 6 gezeigt, den LSPI-Vermeidungsbetrieb aus. Dieser Betrieb wird von dem ECU 91 wiederholt (z.B. bei einem Intervall von 0,2 ms) ausgeführt, wenn das ECU 91 mit Energie versorgt wird. Das ECU 91 vermeidet die LSPI durch Anpassen oder Steuern des Kraftstoffeinspritzventils 104 und der Treiberschaltung 92.
Bei Ausführen des LSPI-Vermeidungsbetriebs stellt das ECU 91 fest, ob die LSPI auftritt oder nicht, indem es das Detektionsergebnis der ersten Detektionsschaltung 96 und das Detektionsergebnis der zweiten Detektionsschaltung 97 vergleicht (bei S1). Tritt die LSPI nicht auf (S1: NEIN), wird dieser LSPI-Vermeidungsbetrieb beendet. Wenn die LSPI infolge des Betriebs bei S1 auftritt, stellt das ECU 91 anhand des Detektionsergebnisses des Abgastemperatursensors 103 (bei S2) fest, ob die Abgastemperatur größer oder gleich einem festgelegten Wert ist oder nicht.
Wenn infolge des Betriebs bei S2 die Abgastemperatur größer oder gleich dem festgelegten Wert ist (S2: Ja), wird eine Einspritzmenge des Kraftstoffs in den Brennraum 99 von dem Kraftstoffeinspritzventil 104 erhöht (bei S3) und dieser LSPI-Vermeidungsbetrieb wird beendet. Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge erhöht wird, nimmt eine Temperatur des Brennraums 99 durch Verdampfungswärme durch eine erhöhte Kraftstoffmenge und Abschwächen einer Verbrennungsgeschwindigkeit durch die Zunahme des Kraftstoffs ab, wodurch die LSPI vermieden wird.
Wenn infolge des Betriebs bei S2 die Abgastemperatur kleiner als der festgelegte Wert ist (S2: Nein), wird zum vermeiden der LSPI durch Steuern eines Betriebs der Treiberschaltung 92 der Zündzeitpunkt der Zündkerze 10 auf spät verstellt (bei S4), und dieser LSPI-Vermeidungsbetrieb wird beendet. Da das ECU 91 den Zündzeitpunkt der Zündkerze 10 und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch Ausführen des LSPI-Vermeidungsbetriebs ordnungsgemäß steuern kann, kann die Beschädigung der Brennkraftmaschine 98 verhindert werden, während das Drehmoment der Brennkraftmaschine 98 sichergestellt wird. Folglich kann die Zuverlässigkeit der Brennkraftmaschine 98 gesteigert werden. Da ferner die bei der Bedingung schwerer Last und niedriger Drehzahl auftretende LSPI vermieden werden kann, kann eine Effizienzsteigerung der Brennkraftmaschine durch die hohe Kompression und/oder das hohe Laden unterstützt werden.
Als Nächstes wird eine andere Zündvorrichtung 105 anhand von 7 erläutert. 7 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration der Zündvorrichtung 105 gemäß einem abgewandelten Beispiel zeigt. Das gleiche Element oder die gleiche Komponente wie die der Zündvorrichtung 90 (4) wird mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet und auf seine Erläuterung wird verzichtet.
Bei der Zündvorrichtung 105 sind die Mittelelektrode 70 (siehe 1) und der Stecker 53 der Zündkerze 10 durch einen Kondensator, der Eindringen eines Entladestroms verhindert, verbunden. Eine Detektionsschaltung 106 detektiert eine Spannung, die an der Sekundärspule 95 erzeugt wird, und den lonenstrom und gibt deren Detektionsergebnisse zu dem ECU 91 aus. Gemäß der Zündvorrichtung 105 erkennt oder ermittelt das ECU 91 das Vorhandensein oder Fehlen des Auftretens der Vorzündung auf der Grundlage der Detektionsergebnisse der Detektionsschaltung 106 durch Vergleichen eines Zeitpunkts, bei dem die Spannung an der Sekundärspule 95 erzeugt wird, und eines Zeitpunkts, bei dem der lonenstrom erzeugt wird.
Als Nächstes werden Zündkerzen gemäß zweiten bis zehnten Ausführungsformen anhand von 8A bis 10B erläutert. Das gleiche Element oder die gleiche Komponente wie die der ersten Ausführungsform wird mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet und auf seine Erläuterung wird verzichtet. 8A ist eine linke Seitenansicht einer Zündkerze 110 mit geschnittenem Metallgehäuse 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform. 8B ist eine linke Seitenansicht einer Zündkerze120 mit geschnittenem Metallgehäuse 20 gemäß einer dritten Ausführungsform. 8C ist eine linke Seitenansicht einer Zündkerze 130 mit geschnittenem Metallgehäuse 20 gemäß einer vierten Ausführungsform. 8D ist eine linke Seitenansicht einer Zündkerze 140 mit geschnittenem Metallgehäuse 20 gemäß einer fünften Ausführungsform.
9A ist eine linke Seitenansicht einer Zündkerze 150 mit geschnittenem Metallgehäuse 20 gemäß einer sechsten Ausführungsform. 9B ist eine linke Seitenansicht einer Zündkerze 160 mit geschnittenem Metallgehäuse 20 gemäß einer siebten Ausführungsform. 9C ist eine linke Seitenansicht einer Zündkerze 170 mit geschnittenem Metallgehäuse 20 gemäß einer achten Ausführungsform. 9D ist eine linke Seitenansicht einer Zündkerze 180 mit geschnittenem Metallgehäuse 20 gemäß einer neunten Ausführungsform. In 8A bis 9D sind das Metallgehäuse 20 und die hintere Endseite in Richtung der Achse des Isolators 40 nicht dargestellt.
Bei der in 8A gezeigten Zündkerze 110 gemäß der zweiten Ausführungsform weist eine Detektorelektrode 111, die an dem Abschnitt kleinen Durchmessers 47 des Isolators 40 positioniert ist, einen geradlinigen ersten Abschnitt 112, der sich in der Achsenrichtung erstreckt, und einen kreisförmigen zweiten Abschnitt 113, der in der Achsenrichtung des ersten Abschnitts 112 an einem oberen Ende ausgebildet ist, auf. Der erste Abschnitt 112 ist mit dem Leiter 51 verbunden (siehe 1), der von dem Isolierelement 54 bedeckt ist. Der zweite Abschnitt 113 ist im Wesentlichen in der Mitte in Achsenrichtung des Abschnitts kleinen Durchmessers 47 positioniert. Der zweite Abschnitt 113 ist so ausgebildet, dass seine Breite in einer Richtung orthogonal zur Achsenrichtung größer als die des ersten Abschnitts 112 ist, und der zweiten Abschnitt 113 ist auch zu einem Kreis geformt, dessen Außenrand eine kleine Krümmung aufweist. Dies kann daher die Tendenz zu Auftreten von elektrischer Entladung zwischen der Detektorelektrode 111 und der Mittelelektrode 70 reduzieren. Die Haltbarkeit der Detektorelektrode 111 kann damit verbessert werden.
Bei der in 8B dargestellten Zündkerze 120 gemäß der dritten Ausführungsform weist eine Detektorelektrode 121, die an dem Abschnitt kleinen Durchmessers 47 platziert ist, einen dritten Abschnitt 122 auf, der an dem ersten Abschnitt 112 vorgesehen ist, der in der Achsenrichtung bezüglich des zweiten Abschnitts 113 an einer hinteren Endseite positioniert ist. Der dritte Abschnitt 122 ist zu einem Kreis ausgebildet, dessen Breite in einer Richtung orthogonal zur Achsenrichtung größer als die des ersten Abschnitts 112 ist. Da die Detektorelektrode 121 den dritten Abschnitt 122 aufweist, ist es zusätzlich zu der durch die zweite Ausführungsform erhaltenen Funktion und Wirkung möglich, die Detektionsempfindlichkeit zu erhöhen.
Bei der in 8C dargestellten Zündkerze 130 gemäß der vierten Ausführungsform ist eine Detektorelektrode 131 zu einer Bandform oder einer Riemenform ausgebildet, die den Außenumfang an einer hinteren Endseite des Abschnitts kleinen Durchmessers 47 über den gesamten Umfang des Abschnitts kleinen Durchmessers 47 umfängt. Da eine Dissipations- oder Abstrahlungsleistung von Wärme des Abschnitts kleinen Durchmessers 47 durch die Detektorelektrode 131 verbessert werden kann, kann eine Wärmebeständigkeit der Zündkerze 130 verbessert werden.
Bei der in 8D dargestellten Zündkerze 140 gemäß der fünften Ausführungsform weist eine Detektorelektrode 141, die an dem Abschnitt kleinen Durchmessers 47 platziert ist, einen ersten Abschnitt 142, der sich in der Achsenrichtung biegt und erstreckt, einen kreisförmigen zweiten Abschnitt 143, der in der Achsenrichtung des ersten Abschnitts 142 an einem oberen Ende ausgebildet ist, und einen dritten Abschnitt 144, der an dem ersten Abschnitt 142 vorgesehen ist, der in der Achsenrichtung bezüglich des zweiten Abschnitts 143 an einer hinteren Endseite positioniert ist, auf. Der zweite Abschnitt 143 ist so ausgebildet, dass seine Breite in einer Richtung orthogonal zur Achsenrichtung größer als die des ersten Abschnitts 142 ist, und der zweiten Abschnitt 143 ist auch zu einem Kreis mit einer kleinen Krümmung geformt. Da Positionen des zweiten Abschnitts 143 und des dritten Abschnitts 144 in einer Umfangsrichtung des Abschnitts kleinen Durchmessers 47 durch den gebogenen ersten Abschnitt 142 unterschiedlich sind, kann zusätzlich zu der durch die dritte Ausführungsform erhaltenen Funktion und Wirkung eine Detektionsregion (oder ein Detektionsbereich) des Flammenkerns in der Umfangsrichtung vergrößert werden.
Bei der in 9A gezeigten Zündkerze 150 gemäß der sechsten Ausführungsform weist eine Detektorelektrode 151 einen geradlinigen ersten Abschnitt 152, der sich in der Achsenrichtung erstreckt, und einen rechteckigen zweiten Abschnitt 153, der in der Achsenrichtung des ersten Abschnitts 152 an einem oberen Ende ausgebildet ist, auf. Der zweite Abschnitt 153 ist so ausgebildet, dass sein oberes Ende in der Achsenrichtung des Abschnitts kleinen Durchmessers 47 im Wesentlichen in der Mitte positioniert ist. Der zweite Abschnitt 153 ist ferner so ausgebildet, dass seine Breite in einer Richtung orthogonal zur Achsenrichtung größer als die des ersten Abschnitts 152 ist. Selbst wenn es zwischen dem zweiten Abschnitt 153 und der Mittelelektrode 70 zu elektrischer Entladung kommt und ein Teil des zweiten Abschnitts 153 verschleißt, kann daher ein Bereich des zweiten Abschnitts 153 gesichert werden. Damit kann die Haltbarkeit verbessert werden.
Bei der in 9B gezeigten Zündkerze 160 gemäß der siebten Ausführungsform weist eine Detektorelektrode 161 einen geradlinigen ersten Abschnitt 162, der sich in der Achsenrichtung erstreckt, und einen zweiten Abschnitt 163, der in der Achsenrichtung des ersten Abschnitts 162 an einem oberen Ende ausgebildet ist, auf. Der zweite Abschnitt 163 ist zu einem Trapezoid ausgebildet, dessen Breite in einer Richtung orthogonal zur Achsenrichtung hin zu einer oberen Endseite schmäler wird. Auch in diesem Fall ist es möglich, die gleiche Funktion und Wirkung wie bei der sechsten Ausführungsform zu verwirklichen.
Bei der in 9C dargestellten Zündkerze 170 gemäß der achten Ausführungsform dreht oder biegt sich eine geradlinige Detektorelektrode 171, der sich in der Achsenrichtung hin zu einer oberen Endseite erstreckt, in der Achsenrichtung des Abschnitts kleinen Durchmessers 47 im Wesentlichen in der Mitte hin zu einer in der Achsenrichtung hinteren Endseite. Da sich die Detektorelektrode 171 in der Achsenrichtung und auch in einer Umfangsrichtung des Abschnitts kleinen Durchmessers 47 erstreckt, kann eine Detektionsregion (oder ein Detektionsbereich) des Flammenkerns in der Umfangsrichtung vergrößert werden.
Bei der in 9D dargestellten Zündkerze 180 gemäß der neunten Ausführungsform ist eine Detektorelektrode 181 an einer hinteren Endseite des Abschnitts kleinen Durchmessers 47 zu einer Rostform (oder einer Gitterform) ausgebildet. Da sich die Detektorelektrode 181 in der Achsenrichtung und auch in der Umfangsrichtung des Abschnitts kleinen Durchmessers 47 erstreckt, kann eine Detektionsregion (oder ein Detektionsbereich) des Flammenkerns in der Umfangsrichtung vergrößert werden.
10A ist eine linke Seitenansicht einer Zündkerze 190 mit geschnittenem Metallgehäuse 20 gemäß einer zehnten Ausführungsform. 10B ist eine rechte Seitenansicht der Zündkerze 190. In 10A und 10B sind das Metallgehäuse 20 und die hintere Endseite in Richtung der Achse des Isolators 40 nicht dargestellt. In 10B ist ferner die Masseelektrode 30 nicht dargestellt.
Bei der in 10A dargestellten Zündkerze 190 gemäß der zehnten Ausführungsform weist eine Detektorelektrode 191, die an dem Abschnitt kleinen Durchmessers 47 platziert ist, einen geradlinigen ersten Abschnitt 112, der sich in der Achsenrichtung erstreckt, einen zweiten Abschnitt 192, der in der Achsenrichtung des ersten Abschnitts 112 an einem oberen Ende ausgebildet ist, und einen dritten Abschnitt 193, der an dem ersten Abschnitt 112 vorgesehen ist, der in der Achsenrichtung bezüglich des zweiten Abschnitts 192 an einer hinteren Endseite positioniert ist, auf. Wie in 10B gezeigt ist, sind der zweite Abschnitt 192 und der dritte Abschnitt 193 jeweils zu einer Kranzform ausgebildet, die den Außenumfang des Abschnitts kleinen Durchmessers 47 über den gesamten Umfang des Abschnitts kleinen Durchmessers 47 umfängt. Da der zweite Abschnitt 192 und der dritte Abschnitt 193 vorgesehen sind, kann eine Detektionsregion (oder ein Detektionsbereich) des Flammenkerns in der Umfangsrichtung vergrößert werden.
Als Nächstes wird anhand von 11 eine elfte Ausführungsform erläutert. Bei den ersten bis zehnten Ausführungsformen wurde vorstehend ein Fall erläutert, bei dem eine Detektorelektrode vorgesehen ist. Im Gegensatz dazu sind bei der elften Ausführungsform mehrere Detektorelektroden vorgesehen. Das gleiche Element oder die gleiche Komponente wie bei der ersten Ausführungsform wird mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet und auf seine Erläuterung wird verzichtet. 11 ist ein Querschnitt, der die Achse O umfasst, einer Zündkerze 200 gemäß der elften Ausführungsform. In 11 wird eine untere Seite der Zeichnung als obere Endseite (oder eine Spitzenendseite) der Zündkerze 200 bezeichnet, und eine obere Seite der Zeichnung wird als hintere Endseite der Zündkerze 200 bezeichnet. Wie in 11 dargestellt weist die Zündkerze 200 das Metallgehäuse 20, die Masseelektrode 30, einen Isolator 210 und die Mittelelektrode 70 auf.
Der Isolator 210 ist zusätzlich zu dem Leiter 51 und der Detektorelektrode 52 mit einem weiteren Leiter 212 und einer weiteren Detektorelektrode 213 zum Detektieren des lonenstroms versehen. Der Isolator 210 weist an seinem Außenumfang eine Nut 211 auf, die sich von dem hinteren Abschnitt 42 zu dem Abschnitt kleinen Durchmessers 47 erstreckt, und der Leiter 212 ist auf einem Boden der Nut 211 platziert.
Der Leiter 212 verbindet einen Stecker 214, der an dem Außenumfang des hinteren Abschnitts 42 bezüglich des Metallgehäuses 20 an einer hinteren Endseite vorgesehen ist, und die Detektorelektrode 213, die an dem Außenumfang des Abschnitts kleinen Durchmessers 47 vorgesehen ist. Die Detektorelektrode 213 ist zwischen dem Außenumfang des Isolators 40 und dem Innenumfang des Metallgehäuses 20 angeordnet. Der Stecker 214 ist ein Abschnitt, mit dem eine (nicht gezeigte) Außenverdrahtung verbunden ist.
Der Leiter 212 und die Detektorelektrode 213 sind mit Edelmetall wie Platin, das Wärmebeständigkeit aufweist und dessen spezifischer Widerstand gering ist, ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Leiter 212 und die Detektorelektrode 213 durch Brennen oder Drucken einer Metallpaste, die das Edelmetall und/oder Silber etc. enthält, in der Nut 211 ausgebildet. Der Leiter 212 ist mit einem Isolierelement 215 bedeckt, das in der Nut 211 eingebettet ist, dann ist der Leiter 212 von dem Metallgehäuse 20 isoliert. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Isolierelement 215 durch Härten eines thermostabilen anorganischen Klebstoffs gebildet. Die Detektorelektrode 52 und die Detektorelektrode 213 sind voneinander isoliert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind der Leiter 212 und die Detektorelektrode 213 bezüglich der Achse O an einer Seite gegenüber dem Leiter 51 bzw. der Detektorelektrode 52 angeordnet. Die Anordnung des Leiters und der Detektorelektrode ist jedoch nicht auf diese Anordnung beschränkt. Solange sich zumindest ein Teil jeder der Detektorelektroden 52 und 213 in dem Raum 55 befindet, können die Detektorelektroden 52 und 213 willkürlich in diesem Bereich angeordnet werden.
Da die Detektorelektroden 52 und 213, die voneinander isoliert sind, in dem Raum 55 angeordnet sind, kann bei der Zündkerze 200, wenn zwischen der Detektorelektrode 52 und dem Metallgehäuse 20 und zwischen der Detektorelektrode 213 und dem Metallgehäuse 20 eine Potentialdifferenz gegeben ist, das Auftreten des durch den Flammenkern hervorgerufenen lonenstroms in dem Raum 55 detektiert werden. Da die Zündkerze 200 die mehreren Detektorelektroden 52 und 213 aufweist, kann durch Detektieren, ob der lonenstrom zu der Detektorelektrode 52 fließt oder der lonenstrom zu der Detektorelektrode 213 fließt, eine Position lokalisiert oder bestimmt werden, an der der Flammenkern auftritt. Statt durch Vorgeben einer Potentialdifferenz zwischen der Detektorelektrode 52 und dem Metallgehäuse 20 und zwischen der Detektorelektrode 213 und dem Metallgehäuse 20 kann hier durch Vorgeben einer Potentialdifferenz zwischen den Detektorelektroden 52 und 213 ebenfalls der lonenstrom detektiert werden.
Als Nächstes wird anhand von 12A und 12B eine zwölfte Ausführungsform erläutert. Das gleiche Element oder die gleiche Komponente wie bei der ersten Ausführungsform wird mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet und auf seine Erläuterung wird verzichtet. 12A ist eine linke Seitenansicht einer Zündkerze 220 mit geschnittenem Metallgehäuse 20 gemäß der zwölften Ausführungsform (von dem ersten Endabschnitt 31 der Masseelektrode 30 hin zu dem Isolator 40 gesehen). 12B ist eine rechte Seitenansicht der Zündkerze 220. In 12A und 12B sind das Metallgehäuse 20 und die hintere Endseite in Richtung der Achse O des Isolators 40 nicht dargestellt.
Bei der Zündkerze 220, wie sie in 12A und 12B dargestellt ist, sind Detektorelektroden 221 und 225 bezüglich der Achse O an beiden Seiten des Abschnitts kleinen Durchmessers 47 des Isolators 210 angeordnet. Die Detektorelektroden 221 und 225 sind voneinander isoliert. Die Detektorelektrode 221 weist einen geradlinigen ersten Abschnitt, der sich in der Richtung der Achse O erstreckt, einen zweiten Abschnitt 223, der sich in der Umfangsrichtung des Abschnitts kleinen Durchmessers 47 von einem oberen Ende in Richtung der Achse O des ersten Abschnitts 222 erstreckt, und einen dritten Abschnitt 224, der sich von dem ersten Abschnitt 222, der in der Richtung der Achse O bezüglich des zweiten Abschnitts 223 an einer hinteren Endseite positioniert ist, in der Umfangsrichtung erstreckt, auf, wobei ein Abstand oder ein Raum von dem zweiten Abschnitt 223 vorgesehen ist.
Die Detektorelektrode 225 weist einen geradlinigen ersten Abschnitt 226, der sich in der Richtung der Achse O erstreckt, einen zweiten Abschnitt 227, der sich in der Umfangsrichtung des Abschnitts kleinen Durchmessers 47 von einem oberen Ende in Richtung der Achse O des ersten Abschnitts 226 erstreckt, und einen dritten Abschnitt 228, der sich von dem ersten Abschnitt 226, der in der Richtung der Achse O bezüglich des zweiten Abschnitts 227 an einer hinteren Endseite positioniert ist, in der Umfangsrichtung erstreckt, auf, wobei ein Abstand oder ein Raum von dem zweiten Abschnitt 227 vorgesehen ist. Da sich die Detektorelektroden 221 und 225 in der Achsenrichtung und auch in der Umfangsrichtung des Abschnitts kleinen Durchmessers 47 erstrecken, kann eine Detektionsregion (oder ein Detektionsbereich) des Flammenkerns in der Umfangsrichtung vergrößert werden.
UMSETZUNG
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgende Umsetzung näher erläutert. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf die folgende Umsetzung beschränkt.
(Umsetzung 1)
Experimentatoren montierten die Zündkerze (siehe 2) mit der geradlinigen Detektorelektrode, die in der ersten Ausführungsform erläutert wurde, und einen Drucksensor an einer turbogeladenen Brennkraftmaschine (Hubraum 1,6 I). Bezüglich der Detektorelektrode der Zündkerze wird deren in der Achsenrichtung oberes Ende in der Achsenrichtung des Abschnitts kleinen Durchmessers des Isolators in der Mitte positioniert, und ihre Breite W in einer Richtung orthogonal zur Achsenrichtung beträgt 1 mm. Die Detektorelektrode wird ferner an dem Abschnitt kleinen Durchmessers, zu der Seite des ersten Endabschnitts der Masseelektrode weisend, des Isolators angeordnet.
Die Experimentatoren zündeten und verbrannten ein der Brennkraftmaschine geliefertes Luft-Kraftstoff-Gemisch mit der Zündkerze. Die Experimentatoren detektierten den lonenstrom durch Vorgeben einer Potentialdifferenz zwischen der Detektorelektrode und dem Metallgehäuse der Zündkerze durch die in der ersten Ausführungsform erläuterte Zündvorrichtung (siehe 4) und detektierten das Auftreten und Wachstum des Flammenkerns (nachstehend als „Kerzen-LSPI“ bezeichnet), der in dem Raum zwischen dem Isolator und dem Metallgehäuse der Zündkerze auftrat. Durch den Drucksensor detektierten die Experimentatoren die Zündung und Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches durch die Zündkerze und die Kerzen-LSPI.
Die Experimentatoren ermitteln durch Vergleichen eines Detektionsergebnisses des Drucksensors und eines Detektionsergebnisses der Zündkerze eine Fehlerdetektionsrate (ein Verhältnis der Anzahl nicht detektierbarer Zeitpunkte der Kerzen-LSPI durch die Zündkerze zu 100 detektierbaren Zeitpunkten der Kerzen-LSPI durch den Drucksensor), welche ein Verhältnis der Anzahl von Zeitpunkten anzeigt, bei denen trotz der Tatsache, dass der Drucksensor die Kerzen-LSPI detektierte, die Zündkerze die Kerzen-LSPI nicht detektieren konnte.
13 ist eine Zeichnung, die eine Beziehung zwischen einer angelegten Spannung an der Zündkerze (eine Potentialdifferenz zwischen der Detektorelektrode und dem Metallgehäuse) und der Fehlerdetektionsrate darstellt. Ein Plus bei der angelegten Spannung besagt, dass eine Polarität der Detektorelektrode „+“ ist, wogegen ein Minus bei der angelegten Spannung besagt, dass die Polarität der Detektorelektrode „-“ ist. Wie aus 13 ersichtlich ist, ist es durch Festlegen der Polarität der Detektorelektrode bei„+“ und Festlegen der angelegten Spannung bei +50V oder mehr möglich, die Fehlerdetektion der Kerzen-LSPI im Wesentlichen zu beseitigen oder zu vermeiden.
(Umsetzung 2)
Die Experimentatoren detektierten die Kerzen-LSPI in gleicher Weise wie bei Umsetzung 1, nur dass die Breite W (siehe 2) der Detektorelektrode der Zündkerze verändert wurde. Die angelegte Spannung (die Potentialdifferenz zwischen der Detektorelektrode und dem Metallgehäuse) betrug +50V. 14 ist eine Zeichnung, die eine Beziehung zwischen der Breite der Detektorelektrode und der Fehlerdetektionsrate zeigt. Wie aus 14 ersichtlich ist, kann durch Festlegen der Breite der Detektorelektrode auf 0,5 mm oder mehr die Fehlerdetektionsrate der Kerzen-LSPI auf 10% oder weniger verringert werden. Die Experimentatoren folgerten, dass die Fehlerdetektionsrate verringert wurde, da ein Einfluss von Rauschen etc. unterbunden werden konnte.
(Umsetzung 3)
Die Experimentatoren detektierten die Kerzen-LSPI in gleicher Weise wie bei Umsetzung 1, nur dass der Abstand D1 (siehe 2) von dem oberen Ende des Isolators zu dem oberen Ende der Detektorelektrode der Zündkerze in der Achsenrichtung verändert wurde. Die angelegte Spannung (die Potentialdifferenz zwischen der Detektorelektrode und dem Metallgehäuse) betrug +50V. 15 ist eine Zeichnung, die eine Beziehung zwischen dem Abstand D1 von dem oberen Ende des Isolators zu dem oberen Ende der Detektorelektrode in der Achsenrichtung und eine Häufigkeit eines inneren Zündens (oder eines inneren Funkenflugs) (elektrische Entladung zwischen der Mittelelektrode und der Detektorelektrode) darstellt. Wie aus 15 ersichtlich ist, kann durch Festlegen des Abstands D1 auf 6 mm oder mehr die Kerzen-LSPI detektiert werden, während das Auftreten des inneren Zündens unterbunden wird. Dies liegt daran, dass die elektrische Entladung zwischen der Mittelelektrode und der Detektorelektrode unterbunden werden kann und eine Detektionsempfindlichkeit der Kerzen-LSPI gesteigert werden kann.
(Umsetzung 4)
Die Experimentatoren detektierten die Kerzen-LSPI in gleicher Weise wie bei Umsetzung 1, nur dass der Abstand D2 (siehe 2) von dem oberen Ende des Kontaktabschnitts zwischen dem Isolator und der Dichtung zu dem oberen Ende der Detektorelektrode der Zündkerze in der Achsenrichtung verändert wurde. Die angelegte Spannung (die Potentialdifferenz zwischen der Detektorelektrode und dem Metallgehäuse) betrug +50V. 16 ist eine Zeichnung, die eine Beziehung zwischen dem Abstand D2 von dem oberen Ende des Kontaktabschnitts zu dem oberen Ende der Detektorelektrode in der Achsenrichtung und der Fehlerdetektionsrate zeigt. Wie aus 16 ersichtlich ist, kann durch Festlegen des Abstands D2 auf 3 mm oder mehr die Fehlerdetektionsrate der Kerzen-LSPI auf 10% oder weniger verringert werden. Die Experimentatoren folgerten, dass die Fehlerdetektionsrate verringert wurde, da die Detektorelektrode in einem Bereich angeordnet werden konnte, in dem die Temperatur durch und gemäß Wachstum des Flammenkerns leicht steigt und der lonenstrom leicht fließt, indem der Abstand D2 auf 3 mm oder mehr festgelegt wurde.
(Umsetzung 5)
Die Experimentatoren detektierten die Kerzen-LSPI in gleicher Weise wie bei Umsetzung 1, nur dass eine Position in einer Umfangsrichtung der Detektorelektrode der Zündkerze bezüglich der Masseelektrode verändert wurde. Die angelegte Spannung (die Potentialdifferenz zwischen der Detektorelektrode und dem Metallgehäuse) betrug +50V. 17 ist eine Zeichnung, die eine Beziehung zwischen der Position in der Umfangsrichtung der Detektorelektrode und der Fehlerdetektionsrate zeigt. In 17 zeigt eine Mitte die Achse O an, und eine Seitenachse zeigt eine Position der Achse (57, siehe 3) an, die sich von dem ersten Endabschnitt 31 hin zu dem zweiten Endabschnitt 32 der Masseelektrode 30 erstreckt. Eine vertikale Achse zeigt die fiktive Ebene an (58, siehe 3), die die Achse O umfasst.
Wie aus 17 ersichtlich ist, kann durch Anordnen der Detektorelektrode bezüglich der fiktiven Ebene (der vertikalen Achse) (bezüglich der Mitte von 17 an einer linken Seite) an der Seite des ersten Endabschnitts 31 der Masseelektrode 30 die Fehlerdetektionsrate der Kerzen-LSPI auf 10% oder weniger verringert werden. Die Experimentatoren folgerten, dass die Fehlerdetektionsrate verringert wurde, da eine Häufigkeit des Auftretens der Kerzen-LSPI bezüglich der fiktiven Ebene in dem Raum zwischen dem Isolator und dem Metallgehäuse an der Seite des ersten Endabschnitts der Masseelektrode hoch ist.
Wenngleich die vorliegende Erfindung auf der Grundlage der vorstehenden Ausführungsformen erläutert wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt, und die vorliegende Erfindung kann innerhalb technischer Ideen der vorliegenden Erfindung abgewandelt werden. Auch wenn beispielsweise die Form und Größe der Detektorelektrode in den vorstehenden Ausführungsformen beispielhaft dargestellt sind, können diese Form und Größe willkürlich festgelegt werden.
Bei den vorstehenden Ausführungsformen wurde ein Fall erläutert, bei dem das obere Ende 49 der Isolatoren 40 und 210 in der Richtung der Achse O bezüglich des oberen Endes 29 des Metallgehäuses 20 hin zur oberen Endseite ragt. Eine Position des oberen Endes 49 der Isolatoren 40 und 210 ist jedoch nicht zwangsläufig darauf beschränkt. Selbstverständlich könnte das obere Ende 49 der Isolatoren 40 und 210 in der Richtung der Achse O bezüglich des oberen Endes 29 des Metallgehäuses 20 an der hinteren Endseite positioniert werden. Auch in diesem Fall ist es möglich, die gleiche Funktion und Wirkung wie bei den vorstehenden Ausführungsformen zu verwirklichen.
Bei den vorstehenden Ausführungsformen wurde ein Fall erläutert, bei dem die Dichtung 61 zwischen dem Innenumfang (dem Auflageabschnitt 27) des Metallgehäuses 20 und dem Außenumfang (dem Abschnitt reduzierten Durchmessers 45) der Isolatoren 40 und 210 vorgesehen ist und das Metallgehäuse 20 die Isolatoren 40 und 210 durch die Dichtung 61 hält. Der Halt der Isolatoren 40 und 210 ist jedoch nicht zwangsläufig darauf beschränkt. Selbstverständlich kann die Dichtung 61 entfernt werden und der Innenumfang (der Auflageabschnitt 27) des Metallgehäuses 20 und der Außenumfang (der Abschnitt reduzierten Durchmessers 45) der Isolatoren 40 und 210 kontaktieren einander, dann kann das Metallgehäuse 20 die Isolatoren 40 und 210 durch diesen Kontaktabschnitt halten. Auch in diesem Fall ist es möglich, die gleiche Funktion und Wirkung wie bei den vorstehenden Ausführungsformen zu verwirklichen.
Bei den vorstehenden Ausführungsformen wurde ein Fall erläutert, bei dem die Detektorelektrode an den Isolatoren 40 und 210 vorgesehen ist. Eine Position, an der die Detektorelektrode vorgesehen ist, ist jedoch nicht zwangsläufig darauf beschränkt, solange sich die Detektorelektrode in dem Raum 55 befindet, der zwischen den Isolatoren 40 und 210 und dem Metallgehäuse 20 ausgebildet ist. Selbstverständlich könnte die Detektorelektrode an dem Innenumfang des Metallgehäuses 20 vorgesehen werden oder die Detektorelektrode könnte, mit der Detektorelektrode nicht in Kontakt mit sowohl dem Metallgehäuse 20 als auch den Isolatoren 40 und 210 stehend, vorgesehen werden.
Bei den vorstehenden Ausführungsformen wurde ein Fall erläutert, bei dem die Leiter 51 und 212 und die Stecker 53 und 214 durch Brennen oder Drucken der Metallpaste ausgebildet sind. Ein Verfahren zum Ausbilden der Leiter 51 und 212 und der Stecker 53 und 214 ist jedoch nicht zwangsläufig darauf beschränkt. Statt der Metallpaste können die Leiter 51 und 212 selbstverständlich durch Metalldraht gebildet werden und die Stecker 53 und 214 können durch Metallblech gebildet werden.
Bei den vorstehenden Ausführungsformen wurde ein Fall erläutert, bei dem die Leiter 51 und 212 und die Stecker 53 und 214 auf der Oberfläche der Isolatoren 40 und 210 ausgebildet sind. Eine Anordnung der Leiter 51 und 212 und der Stecker 53 und 214 ist jedoch nicht zwangsläufig darauf beschränkt, solange der Leiter von der Mittelelektrode 70, dem Metallgehäuse 20 und der Masseelektrode 30 isoliert ist. Selbstverständlich ist der Leiter zum Sicherstellen von Isolierung umhüllt und beispielsweise in dem Metallgehäuse 20 eingebettet oder zwischen dem Metallgehäuse 20 und den Isolatoren 40 und 210 angeordnet.
Bei den vorstehenden Ausführungsformen wurde ein Fall erläutert, bei dem sich das obere Ende in der Richtung der Achse O der Detektorelektrode an der hinteren Endseite in Richtung der Achse O bezüglich des oberen Endes 29 des Metallgehäuses 20 befindet. Eine Position des oberen Endes in Richtung der Achse O der Detektorelektrode ist jedoch nicht zwangsläufig darauf beschränkt. Selbstverständlich könnte das in Richtung der Achse O obere Ende der Detektorelektrode in Richtung der Achse O bezüglich des oberen Endes 29 des Metallgehäuses 20 zur oberen Endseite ragen. In diesem Fall ist es möglich, abhängig von einer Länge und einer Fläche eines vorstehenden Teils der Detektorelektrode von dem oberen Ende 29 des Metallgehäuses 20 nicht nur das Auftreten des Flammenkerns in dem zwischen dem Isolator 40 und dem Metallgehäuse 20 ausgebildeten Raum 55, sondern auch das Auftreten des Flammenkerns außerhalb des Raums 55 zu detektieren.
Bei der elften Ausführungsform wurde ein Fall erläutert, bei dem zwei Detektorelektroden 52 und 213 vorgesehen sind. Die Anzahl an Detektorelektroden ist jedoch nicht zwangsläufig darauf beschränkt. Selbstverständlich können nach Bedarf eine oder mehrere Detektorelektroden vorgesehen werden.
Bei den vorstehenden Ausführungsformen wurde ein Fall erläutert, bei dem die Seite des zweiten Endabschnitts 32 der Masseelektrode 30, deren erster Endabschnitt 31 mit dem Metallgehäuse 20 verbunden ist, gebogen oder gekrümmt ist. Eine Form der Masseelektrode 30 ist jedoch nicht zwangsläufig darauf beschränkt. Selbstverständlich kann anstelle der gebogenen Masseelektrode 30 eine gerade Masseelektrode verwendet werden. In diesem Fall erstreckt sich die obere Endseite des Metallgehäuses 20 in Richtung der Achse O und der erste Endabschnitt der geraden Masseelektrode ist mit dem Metallgehäuse 20 verbunden, dann weist der zweite Endabschnitt der Masseelektrode hin zur Mittelelektrode 70.
Bei den vorstehenden Ausführungsformen wurde ein Fall erläutert, bei dem die Masseelektrode 30 so angeordnet ist, dass der zweite Endabschnitt 32 der Masseelektrode 30 die Achse O der Mittelelektrode 70 schneidet. Eine Anordnung der Masseelektrode 30 ist jedoch nicht zwangsläufig darauf beschränkt, und eine Positionsbeziehung zwischen der Mittelelektrode 70 und der Masseelektrode 30 kann entsprechend festgelegt werden. Als Positionsbeziehung zwischen der Mittelelektrode 70 und der Masseelektrode 30 könnte beispielsweise die Masseelektrode 30 so angeordnet werden, dass eine Seitenfläche der Mittelelektrode 70 und der zweite Endabschnitt 32 der Masseelektrode 30 zueinander weisen, oder die Masseelektrode 30 könnte so angeordnet werden, dass die Achse 57 der Masseelektrode 30 die Achse O schräg schneidet.
Bezugszeichenliste
10, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 220 ... Zündkerze, 20 ... Metallgehäuse, 26 ... Gewindeabschnitt, 27 ... Auflageabschnitt, 30 ... Masseelektrode, 31 ... erster Endabschnitt, 32 ... zweiter Endabschnitt, 40, 210 ... Isolator, 41 ... axiale Bohrung, 45 ... Abschnitt reduzierten Durchmessers, 51, 212 ... Leiter, 52, 111, 121, 131, 141, 151, 161, 171, 181, 191, 213, 221, 225 ... Detektorelektrode, 52a ... oberes Ende, 53, 214 ... Stecker, 55 ... Raum, 56 ... Kontaktabschnitt, 57 ... Achse, 58 ... fiktive Ebene, 61 ... Dichtung, 70 ... Mittelelektrode, W ... Breite, O ... Achse
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015190396 [0002]
JP H04133281 [0002]
JP H06338377 [0002]
JP H09260023 [0002]
JP 2014109196 [0002]

Claims

Zündkerze, welche umfasst: einen rohrförmigen Isolator mit einem Abschnitt reduzierten Durchmessers, dessen Außendurchmesser hin zu einer oberen Endseite der Zündkerze schmäler wird, und einer axialen Bohrung, die sich von der oberen Endseite hin zu einer hinteren Endseite der Zündkerze entlang einer Achse der Zündkerze erstreckt; eine Mittelelektrode, die in der axialen Bohrung angeordnet ist; ein rohrförmiges Metallgehäuse, das an einem Außenumfang des Isolators angeordnet ist, wobei das Metallgehäuse an einem Innenumfang desselben einen Auflageabschnitt und an einem Außenumfang desselben einen Gewindeabschnitt aufweist, wobei der Auflageabschnitt in einer radialen Richtung des Metallgehäuses nach innen ragt und den Abschnitt reduzierten Durchmessers des Isolators direkt oder durch eine ringförmige Dichtung von der oberen Endseite hält; eine Masseelektrode, die mit dem Metallgehäuse verbunden ist und über eine Funkenstrecke zur Mittelelektrode weist; einen Stecker, der sich bezüglich des Gewindeabschnitts an der hinteren Endseite befindet; eine Detektorelektrode, die an einem Abschnitt vorgesehen ist, der sich bezüglich eines oberen Endes eines Kontaktabschnitts zwischen dem Abschnitt reduzierten Durchmessers und dem Auflageabschnitt oder der Dichtung in einem Raum, der zwischen dem Außenumfang des Isolators und dem Innenumfang des Metallgehäuses ausgebildet ist, an der oberen Endseite befindet; und einen Leiter, der die Detektorelektrode und den Stecker verbindet, und wobei die Detektorelektrode und der Leiter von der Mittelelektrode, dem Metallgehäuse und der Masseelektrode isoliert sind.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei: eine Breite in einer Richtung orthogonal zu einer Achsenrichtung der Detektorelektrode 0,5 mm oder mehr beträgt.
Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, wobei: ein oberes Ende der Detektorelektrode bezüglich einem oberen Ende des Metallgehäuses an der hinteren Endseite positioniert ist.
Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei: ein oberes Ende der Detektorelektrode 6 mm oder mehr weg von einem oberen Ende des Isolators hin zur hinteren Endseite positioniert ist.
Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei: ein oberes Ende der Detektorelektrode 3 mm oder mehr weg von dem oberen Ende des Kontaktabschnitts hin zur oberen Endseite positioniert ist.
Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei: ein erster Endabschnitt der Masseelektrode mit dem Metallgehäuse verbunden ist und ein zweiter Endabschnitt der Masseelektrode die Achseder Zündkerze schneidet und zur Mittelelektrode weist, und sich mindestens ein Teil der Detektorelektrode bezüglich einer fiktiven Ebene, die eine Ebene ist, die die Achse der Zündkerze umfasst und senkrecht zu einer Ebene ist, die eine Achse, die sich von dem ersten Endabschnitt hin zu dem zweiten Endabschnitt der Masseelektrode erstreckt, und die Achse der Zündkerze umfasst, an der Seite eines ersten Endabschnitts der Masseelektrode befindet.