DE1476321C - Zündkerze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Zündkerze für Brennkraftmaschinen mit einer durch einen Isolator hindurchgeführten Innenelektrode, die an einem Ende mit einem am äußeren Isolatorende befindlichen Zündkerzenanschluß verbunden ist und am anderen Ende mit einer Masseelektrode eine Funkenstrecke bildet.

Durch die USA.-Patentschrift 1762 989 und die britische Patentschrift 533 759 sind Zündkerzen der vorstehend gekennzeichneten Gattung bekanntgeworden. Diese Kerzen haben als Innenelektrode einen aus zwei verschiedenen Metallen bestehenden zylinderförmigen Stab. Das eine Metall bildet einen zylinderförmigen Kern und das andere Metall einen am Kern fest anliegenden Mantel in Form eines Hohlzylinders. Die deutsche Patentschrift 961 146 offenbart ein Fließpreßverfahren, mit dem die beiden Metalle unter Bildung der zylinderförmigen Zweistoffelektrode fest miteinander verbunden werden können.

Um die Kerze mit energiereichen Funkenentladungen betreiben zu können, besteht der eine Teil der Innenelektrode aus einem gut wärmeleitenden Metall, z. B. Kupfer, und der andere Teil aus einem schwer schmelzenden, korrosionsfesten Metall, z. B. Nickel. Für die Leitung eines Hochfrequenzstromes fällt der größte Teil der Masse der Innenelektrode aus, da die Leitung des Hochfrequenzstromes in bekannter Weise über den Metallmantel erfolgt.

Aus diesem Grunde sind die bekannten Zündkerzen für den Betrieb mit energiereichen Hochfrequenzentladungen wenig geeignet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist auf die Schaffung einer Zündkerze gerichtet, die mit Vorteil zur Erzeugung energiereicher Hochfrequenzfunken Verwendung finden kann.

Die Erfindungsaufgabe wird dadurch gelöst, daß die Innenelektrode aus einem Stab und einer über diesen geschobenen Hülse besteht und diese beiden elektrisch leitenden Teile mittelbar oder unmittelbar an den Zündkerzenanschluß angeschlossen sind, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß Stab und Hülse im Betrieb sich gegenseitig bewegen, derart, daß sich im Zwischenraum zwischen Stab und Hülse keine Verbrennungsrückstände festsetzen.

Dank des Luftraumes zwischen Stab und Hülse kann bei zündender Kerze der Hochfrequenzstrom

ίο über die Oberfläche des Stabes sowie die innere und äußere Oberfläche der Hülse geleitet werden. Hierdurch ist die leitende Oberfläche der erfindungsgemäßen Innenelektrode gegenüber den bekannten Innenelektroden, die nur an ihrer äußeren Oberfläche den Hochfrequenzstrom leiten können, wesentlich vergrößert. Durch die erhöhte Leitfähigkeit der Innenelektrode sind starke und heiße Funken garantiert, die eine schnelle und gute Verbrennung im Zylinderraum mit den damit verbundenen Vorteilen zur FoI-ge haben. Brücken, die sich durch Absetzen von Kohle aus Verbrennungsrückständen zwischen" Stab und Hülse zu bilden -versuchen, werden durch die erfindungsgemäße Relativbewegung der beiden Teile gegeneinander vermieden.

In Weiterausbildung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, daß die gegenseitige Bewegung von Stab und Hülse auf Grund unterschiedlicher thermischer Ausdehnung beider Teile erfolgt.

Die erfindungsgemäße Ausnutzung verschieden großer thermischer Ausdehnungen stellt eine einfache und wirksame Lösung dar, um ein Festsetzen von Kohle zwischen Stab und Hülse zu verhindern.

Einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.

Es zeigt

F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der Zündkerze nach der Erfindung,

F i g. 2 einen vergrößerten Querschnitt nach der Linie 2-2 der F i g. 1,

F i g. 3 eine Ansicht ähnlich F i g. 2, die eine leichte Abwandlung der Mittelelektrode der Zündkerze veranschaulicht,

F i g. 4 einen senkrechten Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Zündkerze,

F i g. 5 einen vergrößerten Querschnitt nach der Linie 5-5 der F i g. 4,
, F i g. 6 einen senkrechten. Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Zündkerze,

F i g. 7 einen vergrößerten Querschnitt nach der Linie 7-7 der F i g. 6,

F i g. 8 einen senkrechten Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Zündkerze.

In Fig. 1 und 2 der Zeichnungen ist 10 eine Zündkerze mit dem üblichen, von einer Metallhülse 13 umschlossenen Isolierkörper 12. In Übereinstimmung mit normalen Ausführungen haben der Isolierkörper und die Hülse einander entsprechend geneigte Schultern 15 bzw. 16, zwischen denen sich ein Dichtungsring 17 befindet. Eine geeignete Dichtungsmasse 19 ist am oberen Teil des Isolierkörpers, dort, wo er aus der Hülse herauskommt, vorgesehen.

Der Körper 12 besitzt einen sich von seinem einen zum anderen Ende erstreckenden mittleren Hohlraum 20, dessen am unteren Ende des Isolierkörpers angeordneter Abschnitt 21 unter Bildung der Schulter 22 einen geringeren Durchmesser hat.

Eine Anschlußklemme 25 ist am oberen Ende des Körpers 12 angeordnet und besitzt eine in das obere Ende des Hohlraums 20 eingeschraubte Verlängerung 26.

Die Zündkerze 10 weist eine Mittelelektrode 30 auf, die sich von der Anschlußklemme 25 aus durch den Hohlraum 20 hindurch erstreckt und, wie bei 31 dargestellt, über das untere Ende des Körpers 12 hinausragt. Diese Elektrode umfaßt einen Stab 34 und eine diesen in geringem Abstand umgebende Hülse 35, so daß zwischen beiden ein ringförmiger Zwischenraum 36 entsteht. Dieser Zwischenraum hat λ eine sehr geringe, vorzugsweise 0,04 mm betragende " Breite. Das obere Ende, der Elektrode 30 paßt in eine in der Anschlußklemme 25 vorgesehene und in den Hohlraum 20 mündende öffnung: 39·. Die Hülse 35 weist einen ringförmigen Wulst 40 auf, der in Höhe der Schulter 22 des Hohlraumes 20 von der inneren und äußeren Oberfläche der Hülse radial vorsteht. Der innere-Teil des Wulstes 40 steht in Eingriff mit dem Stab 34, um diesen in der Hülse 35 zentriert zu / halten, während der äußere Teil auf der Schulter 22 steigt. Eine Dichtung 42 ist in dem Hohlraum 20 und seinem verengten Abschnitt 21 hält. Die Hülse 35 sitzt vorzugsweise lose im Abschnitt 21 des Hohlraumes, damit sie sich ausdehnen kann, wenn ihre Temperatur während des Betriebes der Zündkerze steigt. Eine Dichtung 42 ist in dem Hohlraum 20 oberhalb des Wulstes 40 und der Schulter 22 vorgesehen. Diese Dichtung kann den Hohlraum 20 bis zum inneren Ende der Anschlußklemme 25 teilweise oder vollständig ausfüllen.

Die Elektrode 30, d.h. Stab und Hülse, besteht aus einem geeigneten leitfähigen Metall, das gegenüber hohen Temperaturen und der Korrosionswirkung der verwendeten Chemikalien beständig ist, wie es bisher für Zündkerzen verwendet wurde, also z. B. aus nichtrostendem Stahl. Durchmesser und Dicke des Stabes 34 und der Hülse 35 können je nach den durch den Motor bedingten Erfordernissen variiert werden. ■■■■■··--■·■

Eine Masseelektrode 44 ist mit der Hülse 13 ver- ) . bunden und erstreckt sich bis zu einem nahe beim unteren Ende der Elektrode 30, aber im Abstand davon liegenden Punkt, um die übliche Zündstrecke 45 zwischen beiden Elektroden zu schaffen.

Bei der Zündkerze 10 ist die Elektrode 30 direkt mit der Anschlußklemme 25 verbunden. Die Oberfläche des Stabes 34 und die innere und äußere Oberfläche der Hülse 35 leiten den Hochfrequenzstrom, wenn die Zündkerze 10 gezündet wird. Dadurch ist die wirksame leitende Oberfläche der Elektrode 30 gegenüber derjenigen einer aus einem einzigen Stab bestehenden Elektrode vergrößert. Da der ringförmige Zwischenraum 36 zwischen dem Stab 34 und der Hülse 35 außerordentlich eng ist, kann nur eine sehr geringe Menge der heißen Gase aus dem Zylinder, in den die Zündkerze hineinragt, zwischen den Stab und die Hülse dringen. Die Dichtung 42 verhindert, daß Gas in den Hohlraum 20 gelangt, während der innere Teil des Wulstes 40 den ringförmigen Zwischenraum 36 gegen dessen unteres Ende ■ verhältnismäßig fest abdichtet. Die Bildung von Kohle auf der inneren Oberfläche der Hülse 35 und der äußeren Oberfläche des Stabes 34 wird dadurch verhindert, daß die Hülse und der Stab sich bei Veränderungen ihrer Temperatur gegeneinander bewegen, so daß jegliche Kohle, die sich abzusetzen sucht, von - den genannten Oberflächen weggebrochen wird. Dar- . über hinaus hat man festgestellt, daß Blei aus verbleiten Benzinen sich nicht auf der Oberfläche des Stabes 34 oder der inneren Oberfläche der Hülse 35 absetzt. Es kann sich auf der äußeren Oberfläche der Hülse absetzen, aber dort beeinträchtigt es, da die Oberfläche des Stabes und die innere Oberfläche der Hülse frei sind, die Leitfähigkeit der Elektrode nicht. '■■■.-·■

ίο Die Zündkerze 10 kann durch Vorsehen von Rinnen oder Einkerbungen 48 in der Oberfläche des unteren Endes des Stabes 34 weiter verbessert werden. Vorzugsweise sieht man, wie in Fig. 2 gezeigt, zwei solche Rinnen vor, deren Breite sehr gering sein muß, d. h., nur etwa 0,4 mm betragen sollte. Jede Rinne kann etwa 0,4 mm breit sein und vorzugsweise etwas weniger tief. Diese Rinnen vergrößern die leitende Oberfläche des Stabes 34,.und man. nimmt an, daß ihre Kanten dazu beitragen, einen heißeren

ao Funken zu erzeugen, als dies sonst möglich—wäre. Man kann auch~ifttr eine Rinne vorsehen, vorzugsweise aber nicht mehr als zwei, da man festgestellt hat, daß die Temperatur des Stabes 34 im Betrieb leicht zu hoch steigt, wenn man,die Staboberfläche

!»5 zu sehr vergrößert.

Die erhöhte Leitfähigkeit der Mitteielektrode 30 soll zur Bildung eines stärkeren und heißeren Funkens führen, der wiederum zu einer schnelleren und vollständigeren Verbrennung im Motorzylinder mit, den damit verbundenen Vorteilen führen soll.

F i g. 3 veranschaulicht eine leichte Abwandlung der in F i g. 1 und 2 gezeigten Zündkerze. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Stab 34 α der Elektrode 30 einen sechseckigen Querschnitt, wodurch längs des Stabes verlaufende Kanten 50 entstehen. Diese Kanten berühren die innere Oberfläche der Hülse 35 oder berühren sie fast, so daß zwischen dem Stab

" 34 a und der Hülse 35 eine Mehrzahl von Kanälen 51 gebildet wird. Jedoch neigt diese Zündkerze zur Überhitzung.

F i g. 4 und 5 zeigen wieder eine andere Form der Zündkerze. Diese Zündkerze 55 besitzt den üblichen Isolierkörper 57 und die ihn umgebende und dicht mit ihm verbundene Metallhülse 58. Der Isolierkörper 57 hat einen mittleren Hohlraum 59 mit unterem engerem Abschnitt 60 und Schulter 61. Eine Masseelektrode 63 überragt vom unteren Ende der Hülse 58 aus im Abstand das untere Ende des Körpers 57.

Die Zündkerze 55 besitzt eine Mittelelektrode 66. Diese besteht aus einem verhältnismäßig kurzen Stab 68 und einer diesen im Abstand umgebenden kurzen Hülse 69, so daß sich zwischen beiden ein ringförmiger Zwischenraum 70 ergibt. Der obere Teil der Hülse 69 bildet eine becherförmige Erweiterung 72 zur Aufnahme des unteren Endes einer oberen Hülse 73. Diese obere Hülse erstreckt sich bis zu einer in das obere Ende des Körpers 57 eingeschraubten Anschlußklemme 74, die einen nach unten gerichteten, in das obere Ende der Hülse 73 passenden Vorsprung 75 aufweist. Der Stab 68 paßt in das untere Ende der oberen Hülse 73. Er weist einen Wulst 77 auf, der auf der Unterkante der Erweiterung 72 aufliegt, die ihrerseits auf der Schulter 61 des Hohlraums 59 ruht. Eine die Erweiterung 72 und die Hülse , 73 umschließende Dichtung 78 aus geeignetem Dichtungsmaterial ist in dem Hohlraum 59 von der Schulter 61 aufwärts vorgesehen. Gegebenenfalls

5 6

kann auch eine das untere Ende der Hülse 73 umge- erstreckende Mittelelektrode 108 auf (F i g. 6). Diese

bende und über dem Wulst 77 des Stabes 68 liegende umfaßt einen in dem Hohlraum 98 befindlichen Koh-

Dichtung 79 aus geeignetem Material innerhalb der lepol 110. Dieser kann, wenn gewünscht, von einem

Erweiterung 72 vorgesehen sein. Metallzylinder 111 umgeben sein. Sein oberes Ende

Bei der Zündkerze 55 stellen der Stab 68 und die 5 ist mit dem inneren Ende der Anschlußklemme 102 Hülse 69 den wirksamen Teil der Elektrode 66 dar, verbunden. Wenn erwünscht, kann die Anschlußwährend die Hülse 73 als elektrische Verbindung klemme 102 an ihrem inneren Ende einen in den zwischen dem Stab 68, der Hülse 69 und der An- Kohlepol hineinragenden Vorsprung 112 haben. Das schlußklemme 74 dient. Die Zündkerze 55 funktio- untere Ende des Pols 110 oder des Zylinders 111, niert in der gleichen Weise wie die Zündkerze 10. io sofern ein solcher vorhanden, ruht auf der Schulter

Die Stabelektrode 68 weist in ihrer Oberfläche 100. Ein rohrförmiger Stab 114 erstreckt sich vom

vorzugsweise eine oder zwei in Längsrichtung verlau- Inneren des Pols 110 nach unten durch den vereng-

fende Einkerbungen oder Rinnen 80 auf, deren Brei- ten Abschnitt 99 des Hohlraumes 98 hindurch und

te etwa 0,4 mm beträgt, während die Breite des ring- endet gerade im Abstand vor der Masseelektrode 94,

förmigen Zwischenraumes 70 im Bereich von 15 so daß sich die Zündstrecke 115 ergibt. Der Stab

0,04 mm liegt. 114 weist eine mittlere Bohrung bzw. einen Kanal 116

Falls gewünscht, kann der Stab 68 ähnlich dem von sehr geringem, etwa 0,4 mm betragendem DurchStab 34 α der F i g. 3 sechseckigen Querschnitt haben messer auf. Wenn gewünscht, kann die äußere Ober-(hier nicht gezeigt). fläche des Stabes durch Vorsehen einer oder mehre-

F i g. 6 bis 8 veranschaulichen andere Ausfüh- 20 rer Längsrinnen 117 vergrößert werden. Diese-Rin-

rungsformen 85 und 87 der Zündkerze nach der Er- nen. haben eine-sehr geringe, etwa 0,4 mm betragende

findung. Die Konstruktion dieser Zündkerzen ist im Breite. Die Zündkerze wird weiter durch eine den

■wesentlichen die gleiche, jedoch sind die Mittelelek- Stab 114 im Abstand umgebende Hülse 119 verbes-

troden verschieden. , sert, so daß sich ein ringförmiger Zwischenraum 120

Jede der Zündkerzen 85 und 87 besitzt den übli- 25 von etwa 0,04 mm Breite ergibt. Gegebenenfalls

chen Isolierkörper 92, der von einer dicht mit ihm kann der Kanal 116 weggelassen und nur eine oder

verbundenen Metallhülse 93 umgeben ist und an sei- ,-mehrere Rinnen 117 in der Stange 114 vorgesehen

nem unteren Ende eine Masseelektrode 94 aμfweist. werden.

Jeder der Isolierkörper 92 hat einen mittleren Hohl- Der Kohlepol 110 stellt eine elektrische Verbintraum 98 mit verengtem unterem Abschnitt 99, wo- 30 dung zwischen der Stabelektrode 114 und der Andurch eine Schulter 100 gebildet wird. Eine An- schlußklemme 102 dar. Der Stab 114 hat mit einer schlußklemme 102 ist in das obere Ende eines jeden oder mehreren der äußeren Rinnen 117 eine verhält-Isolierkörpers 92 eingeschraubt. Sie kann massiv nismäßig große Oberfläche zur Leitung des elektrisein, wie die vorstehend beschriebenen Anschluß- sehen Stromes und zur Erzeugung eines die Zündklemmen 25 und 74, oder auch einen durch ihre Mit- 35 strecke 116 überspringenden Funkens,
te verlaufenden Kanal 103 haben. Auch die An- Die Zündkerze 87 ist der Zündkerze 85 ähnlich, schlußklemmen 25 und 74 können· je einen durch Sie hat eine Elektrode 108 a, die im wesentlichen der ihre Mitte verlaufenden, dem Kanal 103 entspre- Elektrode 108 entspricht, mit der Abweichung, daß chenden Kanal aufweisen. - -r statt des Kohlepols 110 ein aus fest gepreßter Metall-

Die Zündkerze 85 weist eine im Hohlraum 98 an- 40 wolle bestehender Pol 125 vorgesehen ist. Dieser ergeordnete und sich von der Anschlußklemme 102 bis streckt sich von der Anschlußklemme 102 bis zum über das untere Ende des Isolierkörpers 92 hinaus unteren Ende der Stabelektrode 114.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Elektrische Zündkerze für Hochfrequenzzündanlagen von Brennkraftmaschinen mit einer durch einen Isolator hindurchgeführten Innenelektrode, die an einem Ende mit einem am äußeren Isolatorende befindlichen Zündkerzenanschluß verbunden ist und am anderen Ende mit einer Masseelektrode eine Funkenstrecke bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenelektrode aus einem Stab (34, 68, 114) und einer über diesen geschobenen Hülse (35, 69, 99, 119) besteht und diese beiden elektrisch leitenden Teile mittelbar oder unmittelbar an den Zündkerzenanschluß (25, 74, 102) angeschlossen sind, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß Stab und Hülse im Betrieb sich gegenseitig bewegen, derart, daß sich im Zwischenraum zwischen Stab und Hülse keine Verbrennungsrückstände festsetzen,

'2. Elektrische Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die -gegenseitige Bewegung von Stab und Hülse auf Grund unterschiedlicher thermischer Ausdehnung beider Teile erfolgt.