DE19961769A1 - Zündkerze für eine Brennkraftmaschine mit einer geraden Säulen-Masseelektrode - Google Patents

Zündkerze für eine Brennkraftmaschine mit einer geraden Säulen-Masseelektrode

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Abstract

Bei einer Zündkerze mit einer Masseelektrode der geraden Säulenart (40), deren vorstehende Länge in die Brennkammer hinein relativ kurz ist, ist ein Zwischenelement (60) vorgesehen bei einem Brückenabschnitt zwischen dem Ende des Gehäuses (10) und dem führenden Ende der Masseelektrode (40), um den Funkenabgabespalt (50) einfach einzustellen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zündkerze für eine Brennkraftmaschine, die mit einer Masseelektrode einer geraden Säulenart versehen ist, die sich senkrecht zu einem Metallgehäuse erstreckt, und insbesondere auf den Motor anwendbar ist für ein Kombigeneratorsystem, eine Förderpumpe für Druckgas und ein Fahrzeug.
Eine herkömmliche Zündkerze, wie sie in Fig. 16 gezeigt ist, hat im Allgemeinen eine Mittelelektrode J4, die durch einen Isolator J3 in ein Gehäuse J1 eingepasst ist, und eine Masseelektrode J2, die an dem Gehäuse J1 fixiert ist. Die Mittelelektrode J4 ist teilweise dem Ende des Isolators J3 ausgesetzt, der der Masseelektrode J2 zugewandt ist. Die Masseelektrode J2 ist in der Form eines Buchstabens L gekrümmt, um einen Funkenabgabespalt zu bilden zwischen einem führenden Ende der Mittelelektrode J4 und einem führenden Ende der Masseelektrode J2.
Bei dem Motor für das Kombigeneratorsystem ist beispielsweise eine höhere Wärmewiderstandseigenschaft der Zündkerze erforderlich, so dass eine Dicke der Masseelektrode J2 relativ dick sein kann, und das Material der Masseelektrode J2 relativ hart ist. Deshalb entsteht eine Neigung, dass eine Länge h der Masseelektrode J2 länger wird, die in eine Brennkammer des Motors vorsteht, da eine scharfe Biegung zu der Form des Buchstabens L schwierig ist. Da die vorstehende Länge h in die Brennkammer hinein länger ist, wird die Temperatur der Masseelektrode höher und die Wärmebeständigkeit der Zündkerze ist schneller verschlechtert.
Des Weiteren ist bei der Zündkerze, die beispielsweise anwendbar ist für den Motor für das Kombinationsgeneratorsystem oder die Druckgasförderpumpe, eine periodische Funkenabgabespalteinstellung erforderlich, da ein Elektrodenverbrauch durch die Funkenabgabe schneller erfolgt.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht angesichts der vorstehend erwähnten Probleme oder Anforderungen und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Zündkerze mit einer Masseelektrode der geraden Säulenart, deren vorstehende Länge in die Brennkammer hinein relativ kurz ist, so dass die Temperatur der Masseelektrode niedrig gehalten werden kann und eine längere Lebensdauer der Wärmebeständigkeit gewährleistet werden kann. Außerdem ist die Zündkerze mit einer einfachen Spalteinstelleinrichtung versehen.
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen ist die Zündkerze zusammengesetzt aus einer Mittelelektrode, einem Gehäuse, das die Mittelelektrode hält und gegenüber dieser isoliert ist, um ein führendes Ende der Mittelelektrode auszusetzen an einem Ende derselben, einer Masseelektrode, die bei einem ersten ihrer führenden Enden an dem Ende des Gehäuses angebracht ist und sich gerade von dem Gehäuse erstreckt und im wesentlichen senkrecht zu einer Achse des Gehäuses, um einen Funkenabgabespalt zu bilden zwischen dem führenden Ende der Mittelelektrode und einem zweiten ihrer führenden Enden, und einer Einrichtung für eine einfachere Einstellung des Funkenabgabespalts, der zumindest bei einem von Abschnitten vorgesehen ist, die bestehen aus einer inneren Kante des Endes des Gehäuses, einem Brückenabschnitt zwischen dem Ende des Gehäuses und dem ersten führenden Ende der Masseelektrode und einer Außenfläche der Masseelektrode. Die Einrichtung für eine einfachere Einstellung des Funkenabgabespalts ist auf eine derartige Weise betreibbar, dass ein zweites führendes Ende der Masseelektrode nahe dem führenden Ende der Mitteleelektrode kommt mit weniger Kraft zum Einstellen des Funkenabgabespalts.
Als ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung für die Verwirklichung einer längeren Lebensdauer und einer besseren Leistung der Zündkerze kann ein Edelmetallstückchen oder ein Element wie beispielsweise eine Iridiumlegierung oder eine Pt Legierung an dem zweiten führenden Ende der Masseelektrode angebracht sein.
Als eine der Einrichtungen für eine einfachere Einstellung des Funkenabgabespalts ist eine Aussparung, wie beispielsweise eine Fase oder eine Stufe zumindest bei einer Innenkante des führenden Endes des Gehäuses vorgesehen, an der das erste führende Ende der Masseelektrode fixiert ist, um einen längeren Abstand zu gewährleisten zu einer Drehachse zum Biegen der Masseelektrode. Deshalb wird die Funkenabgabespalteinstellung einfacher, wenn eine Länge C der Fase oder der Stufe in der Längsrichtung der Masseelektrode länger ist.
Die Länge C der Fase oder der Stufe ist jedoch vorzugsweise nicht länger als 2,0 mm, da eine längere Länge als 2,0 mm eine Begrenzung eines Bereichs verursacht, in dem die Masseelektrode und das Gehäuse angebracht sind und aneinander fixiert sind in einem Ausmaß, dass die Anbringungsfestigkeitszuverlässigkeit nicht gewährleistet ist.
Als eine andere der Einrichtungen für eine einfachere Einstellung des Funkenabgabespalts kann ein Zwischenelement angeordnet sein zwischen dem führenden Ende des Gehäuses und dem ersten führenden Ende der Masseelektrode. Das Zwischenelement ist in einer Form ausgebildet, dass eine Querschnittsfläche S2 des Zwischenelements parallel mit der Längsrichtung der Masseelektrode enger ist als eine Querschnittsfläche (Dicke multipliziert mit der Breite) der Masseelektrode oder aus einem Material mit einer niedrigeren Zugfestigkeit als das der Masseelektrode hergestellt ist. Infolgedessen kann das Zwischenelement einfacher verformt werden senkrecht zu einer Längsrichtung der Masseelektrode oder zum Ändern eines Winkels mit der Masseelektrode.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass eine Querschnittsfläche S2 nicht kleiner ist als 3,0 mm2 und nicht größer als 8,0 mm2. Wenn die Querschnittsfläche S2 kleiner ist als 3,0 mm2, wird die Wärmeübertragung über das Zwischenelement schlechter, so dass die Temperatur der Masseelektrode ungewöhnlich ansteigen kann. Wenn andererseits die Querschnittsfläche S2 größer ist als 8,0 mm2, ist ein Bereich, bei dem das Zwischenelement an dem Gehäuse angebracht ist, zu groß, um eine geeignete Anbringungsfestigkeit zu gewährleisten.
Darüber hinaus ist eine Dicke L2 des Zwischenelements vorzugsweise nicht kürzer als 0,5 mm und nicht länger als 3,0 mm. Wenn die Dicke L2 kürzer ist als 0,5 mm, wird das Zwischenelement selbst zu kurz, um durch einen Sollbetrag verformt zu werden. Wenn die Dicke L2 größer ist als 3,0 mm, steht die Masseelektrode zu tief in die Brennkammer hinein vor, so dass die Wärmebeständigkeitseigenschaft sich schnell verschlechtern kann.
Außerdem ist es zu bevorzugen, dass der Querschnitt des Zwischenelements als ein Rechteck geformt ist mit einer kurzen Seite parallel zu der Längsseite der Masseelektrode und einer Längsseite senkrecht zu der Längsrichtung der Masseelektrode, um eine einfache Biegung der Masseelektrode zu ermöglichen. Für eine einfache und zuverlässige Anbringung des Zwischenelements an dem Gehäuse ist es auch zu bevorzugen, dass eine Länge a2 der kurzen Seite nicht größer ist als 2,0 mm und eine Länge b2 der langen Seite nicht größer als 4,0 mm.
Das Material des Zwischenelements ist vorzugsweise eine Legierung auf einer Nickel- oder Eisenbasis mit einer Zugfestigkeit von 350 bis 1300 N/mm2.
Als eine weitere der Einrichtungen für eine einfachere Einstellung des Funkenabgabespalts sind eine Außenfläche oder Flächen der Masseelektrode mit einer Nut oder Nuten versehen, die senkrecht durch die Masseelektrode hindurchtreten. Obwohl die Nut parallel zu einer Einstellrichtung des Funkenabgabespalts vorgesehen sein kann, um die Breite der Masseelektrode bei dem Nutenabschnitt zu verengen, ist es vorzuziehen, dass die Nut senkrecht zu der Einstellrichtung des Funkenabgabespalts vorgesehen ist, um die Dicke der Masseelektrode dünner bei dem Nutenabschnitt herzustellen.
Eine Querschnittsfläche S3 der Masseelektrode bei dem Nutenabschnitt ist vorzugsweise nicht kleiner als 2,0 mm2. Wenn die Querschnittsfläche S3 kleiner ist als 2,0 mm2, verschlechtert sich eine Wärmeübertragung durch die Masseelektrode bei dem Nutenabschnitt hindurch, so dass die Temperatur der Masseelektrode ungewöhnlich ansteigt.
Andererseits ist es vorzuziehen, dass eine Länge P der Nut nicht kürzer ist als 0,5 mm und nicht länger als 2,0 mm. Wenn die Länge P kürzer ist als 0,5 mm, wird ein geeignetes Biegen der Masseelektrode schwierig. Wenn die Länge P länger als 2,0 mm ist, wird eine unvorteilhafte Beschränkung der Wärmeübertragung durch den Nutenabschnitt hindurch zu groß. Des Weiteren ist es vorzuziehen, dass die Nut mehr als 3,0 mm von dem zweiten führenden Ende der Masseelektrode entfernt ist. Darüber hinaus ist das Material der Masseelektrode vorzugsweise eine Legierung auf einer Nickelbasis mit einer Zugfestigkeit von 350 bis 1400 N/mm2.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anerkannt sowie Verfahren des Betriebs und der Funktion der zugehörigen Teile aus einer Studie der folgenden detaillierten Beschreibung, der beigefügten Ansprüche und der Zeichnungen, die alle einen Teil dieser Anmeldung bilden. Bei den Zeichnungen ist:
Fig. 1 eine Halbschnittansicht einer erfindungsgemäßen Zündkerze;
Fig. 2A eine teilweise vergrößerte Schnittansicht eines Ausschnitts IIA in Fig. 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2B eine Schnittansicht entlang einer Linie IIB-IIB in Fig. 2A;
Fig. 3 eine Zeichnung von Abmessungen der Zündkerze gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 4A eine Schnittansicht einer Abwandlung der Zündkerze gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 4B eine Schnittansicht einer anderen Abwandlung der Zündkerze gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 4C eine Schnittansicht einer weiteren Abwandlung der Zündkerze gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 eine Schnittansicht der Zündkerze gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 6A eine schematische Ansicht zum Erläutern einer Einrichtung für die einfachere Einstellung des Funkenabgabespalts;
Fig. 6B eine Schnittansicht entlang einer Linie VIB-VIB in Fig. 6A;
Fig. 7 zeigt einen Verlauf einer Beziehung zwischen einer Zugfestigkeit eines Elektrodenmaterials und einer Spalteinstellkraft W bezüglich einer Länge L1 der Masseelektrode, die sich von einem Gehäuse erstreckt;
Fig. 8 zeigt einen Verlauf einer Beziehung zwischen einer Zugfestigkeit eines Elektrodenmaterials und einer Spalteinstellkraft W bezüglich einer Dicke a2 der Masseelektrode;
Fig. 9A eine Schnittansicht einer Zündkerze gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
Fig. 9B eine Schnittansicht entlang einer Linie IXB-IXB in Fig. 9A;
Fig. 10 eine Schnittansicht einer Zündkerze gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
Fig. 11A eine Schnittansicht von Teilen der in Fig. 10 gezeigten Zündkerze bei einem ersten Herstellungsprozess;
Fig. 11B eine Schnittansicht von Teilen der in Fig. 10 gezeigten Zündkerze bei einem zweiten Herstellungsprozess;
Fig. 11C eine Schnittansicht von Teilen der in Fig. 1 gezeigten Zündkerze bei einem dritten Herstellungsprozess;
Fig. 12 zeigt einen Verlauf einer Beziehung zwischen einer Zugfestigkeit eines Zwischenelements und einer Spalteinstellkraft W bezüglich einer Dicke L2 des Zwischenelements;
Fig. 13A eine Schnittansicht einer Zündkerze gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel;
Fig. 13B eine Schnittansicht entlang einer Linie XIIIB-XIIIB in Fig. 13A;
Fig. 13C eine Schnittansicht entlang einer Linie XIIIC-XIIIC in Fig. 13A;
Fig. 14 zeigt einen Verlauf einer Beziehung zwischen einer Zugfestigkeit des Elektrodenmaterials und einer Spalteinstellkraft W bezüglich einer Nutlänge p;
Fig. 15 zeigt einen Verlauf einer Beziehung zwischen einer Zugfestigkeit eines Elektrodenmaterials und einer Spalteinstellkraft W bezüglich einer Länge L3 von einem Ende der Masseelektrode zu der Nut; und
Fig. 16 zeigt eine Schnittansicht einer herkömmlichen Zündkerze als ein Stand der Technik.
Fig. 1 zeigt eine Halbschnittansicht einer erfindungsgemäßen Zündkerze für eine Brennkraftmaschine. Fig. 2A zeigt eine teilweise vergrößerte Schnittansicht eines Kreisabschnitts IIA von Fig. 1, und Fig. 2B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie IIB-IIB in Fig. 2A. Die Zündkerze 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist vorzugsweise auf Gasmotoren für Generatoren bei einem Kombinationsgeneratorsystem anwendbar.
Die Zündkerze 1 hat ein rohrförmiges Gehäuse 10 mit einem Gewinde 11 für die Montage an einem (nicht gezeigten) Motorzylinderblock. Ein Isolator 20, der aus einer Aluminiumkeramik (Al2O3) hergestellt ist, ist in das Gehäuse 10 hinein eingepasst, und ein Endabschnitt 21 des Isolators 20 ist einem Ende 12 des Gehäuses 10 ausgesetzt. Eine Mittelelektrode 30 ist in eine Durchgangsöffnung 22 des Isolators 20 eingesetzt und daran fixiert, um durch den Isolator 20 an dem Gehäuse 10 gehalten und gegenüber diesem isoliert zu sein. Ein führender Endabschnitt 31 der Mittelelektrode 30 ist dem Endabschnitt 21 des Isolators 20 ausgesetzt. Die Mittelelektrode 30 ist aus einem säulenförmigen Hauptkörper 32 zusammengesetzt und einem scheibenförmigen Stückchen 31a aus einer Iridiumlegierung, das angebracht ist durch Schweißen an dem Hauptkörper, um den vorstehend erwähnten führenden Endabschnitt 31 zu bilden. Ein inneres Element des Hauptkörpers 32 ist aus einem Metallmaterial mit einer guten thermischen Leitfähigkeit, wie beispielsweise Kupfer hergestellt, und ein äußeres Element ist aus einem Metallmaterial mit einer guten Wärmebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit hergestellt, wie beispielsweise eine Legierung auf einer Nickelbasis.
Eine Masseelektrode 40 ist aus einem Basiselement 41 zusammengesetzt, das aus einer Legierung auf Nickelbasis hergestellt ist, und einem säulenförmigen Element aus einer Iridiumlegierung 42, das fixiert ist durch Schweißen an dem Basiselement 41. Die Masseelektrode 40 ist nahezu in einer geraden Säulenform als ein Ganzes ausgebildet. Das Basiselement 41 ist an dem Ende 12 des Gehäuses 10 auf einer horizontalen Seite des führenden Endabschnitts 31 der Mitteleelektrode 30 fixiert. Ein führender Endabschnitt 43 des Elements 42 aus der Iridiumlegierung, der sich von dem Basiselement 41 erstreckt, ist dem führenden Endabschnitt 31 der Mitteleelektrode 30 zugewandt, um dazwischen einen Funkenabgabespalt 50 zu bilden.
Das Basiselement 41 ist in einer rechteckigen Blockform ausgebildet und das Element 42 aus der Iridiumlegierung ist in einer rechteckigen Form ausgebildet. Eine Oberfläche des Endes 12 des Gehäuses 10, an der das Basiselement 41 fixiert ist, ist parallel mit einer Richtung, in der sich das Element 42 aus der Iridiumlegierung von dem Basiselement 41 erstreckt. Die Oberfläche des Endes 12 ist mit einer konischen Fase bei ihrer Kante auf einer Seite der Mitteleelektrode 30 versehen, d. h. bei einer inneren Flächenkante des Endes 12 des Gehäuses 10. Ein anderes führendes Ende gegenüber dem führenden Ende 43 des Elements 42 aus der Iridiumlegierung ist in eine Bohrung 44 eingesetzt, die in dem Basiselement 41 vorgesehen ist, und ist an dem Basiselement 41 durch Laserschweißen fixiert. Bei Abschnitten, bei denen das Basiselement 41 und das Element 42 aus der Iridiumlegierung angebracht sind, sind geschmolzene Abschnitte 45 vorgesehen, wobei Material der Elemente geschmolzen und miteinander vermischt ist, die sich von einer Außenfläche des Basiselements 41 zu einer Innenseite des Elements 42 aus der Iridiumlegierung erstrecken, um eine ausreichende Anbringungsfestigkeit zu gewährleisten.
Das Stückchen 31a aus der Iridiumlegierung ist aus einer Iridiumlegierung hergestellt einschließlich mehr als 50 Gew.-% Ir ähnlich jenem des Elements 42 aus der Iridiumlegierung zum Gewährleisten einer besseren Verbrauchsbeständigkeit. Die Abschnitte, bei denen der Hauptkörper 32 und das Stückchen 31a aus der Iridiumlegierung angeschweißt sind, sind durch den Isolator 20 bedeckt, wie in Fig. 2A gezeigt ist.
Die auf das äußere Element des Hauptkörpers 32 der Mittelelektrode 30 und das Basiselement 41 der Masseelektrode 40 aufgetragene Legierung auf Nickelbasis kann beispielsweise INCONEL (Handelsname) sein.
Das Element 42 aus der Iridiumlegierung kann hergestellt sein aus der Iridiumlegierung, die mehr als 50 Gew.-% Ir enthält mit zumindest einem Material, wie beispielsweise Rhodium (Rh), Platin (Pt), Ruthenium (Ru), Palladium (Pd) oder Wolfram (W), und beispielsweise Ir-10 Rh Legierung (90 Gew.-% Ir und 10 Gew.-% Rh) kann bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet werden.
Wie vorstehend erwähnt ist, ist die Zündkerze 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einer Fase 13 bei einer Innenecke des Endabschnitts 12 des Gehäuses 10 versehen, d. h. bei einer führenden Kante des Gehäuses 10 auf einer Seite der Mittelelektrode 30. Die Fase 13 kann ersetzt sein durch eine Stufe 13', wie in gestrichelten Linien in Fig. 2A gezeigt ist. Des Weiteren kann die Fase 13 oder die Stufe 13' versehen sein um den inneren Umfang des Gehäuses 10 herum oder teilweise nur an einem Abschnitt, bei dem das Basiselement 41 an dem Gehäuse 10 fixiert ist.
Wenn die Zündkerze auf den Motor für das Kombinationsgeneratorsystem oder die Druckgasförderpumpe angewandt wird, ist es üblich, dass der Funkenabgabespalt periodisch eingestellt wird, da ein Elektrodenverbrauch durch die Funkenabgabe schnell auftritt. Wenn eine Länge des Elements 42 aus der Iridiumlegierung relativ lang ist und eine Länge des Basiselements 41 relativ kurz ist, wie bei der Zündkerze gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wird es deshalb wirksam, einige Einrichtungen zum einfachen Verformen des Basiselements 41 zu haben, um den Funkenabgabespalt 50 einzustellen. Eine Aussparung, wie beispielsweise die Fase 13 oder die Stufe 13' dienen dem einfacheren Einstellen des Funkenabgabespalts 50. Eine Länge C der Fase 13 oder der Stufe 13' in einer Längsrichtung des Basiselements 41 beträgt 1,0 mm bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
Fig. 3 zeigt jeweilige Abmessungen der erfindungsgemäßen Zündkerze 1. Fig. 3 zeigt eine Zeichnung in Übereinstimmung mit Fig. 2A ohne Schraffur. Die Einheit der in Fig. 11 gezeigten Abmessung beträgt Millimeter (mm).
Ein Abstand G des Funkenabgabespalts beträgt 0,3 mm, ein Abstand L zwischen den führenden Endabschnitt 31 der Mittelelektrode 30 und dem Basiselement 41 der Masseelektrode beträgt 1,0 mm, eine Dicke M1 des Basiselements 41 beträgt 2,5 mm, eine Dicke T des Elements 42 aus der Iridiumlegierung beträgt 1,0 mm, eine Länge M2 des Elements 42 aus der Iridiumlegierung, das aus dem Basiselement 41 extrudiert ist, beträgt 3,5 mm, ein Durchmesser M3 des scheibenförmigen Stückchens 31a aus der Iridiumlegierung beträgt 2,6 mm, eine Länge M4 des geschmolzenen Abschnitts 45 beträgt 1,0 mm und die Länge C der Fase 13 oder der Stufe 13' beträgt 1,0 mm.
Der Querschnitt des Elements 42 aus der Iridiumlegierung ist nicht auf die rechtwinklige Form beschränkt, wie vorstehend erwähnt ist, und kann jegliche Formen haben, wenn es eine Säulenart ist, wie beispielsweise eine trapezförmige oder elliptische Form, wie in Fig. 4A oder 4B gezeigt ist.
Wie des Weiteren in Fig. 4C gezeigt ist, kann die Masseelektrode 40 eine derartige Bauweise haben, dass das Element 42 aus der Iridiumlegierung an einer Oberfläche des führenden Endes des Basiselements 41 auf einer entgegengesetzten Seite zu ihrem fixen Abschnitt angebracht ist.
Darüber hinaus kann anstelle der Iridiumlegierung jedes Edelmetall, wie beispielsweise eine Platinlegierung anwendbar sein auf das vorstehend erwähnte Ausführungsbeispiel und zum Anbringen des Edelmetalls einschließlich des Elements 42 aus der Iridiumlegierung an dem Basiselement 41 kann anstatt dem Laserschweißen, wie vorstehend erwähnt ist, das Plasmaschweißen angewandt werden.
Als Nächstes wird eine Einrichtung zum einfachen Einstellen des Funkenabgabespalts detailliert beschrieben. Die Funkenabgabeeinstellung kann erforderlich sein nicht nur für die Zündkerze, wie vorstehend erwähnt ist unter Bezugnahme auf Fig. 2A, sondern auch für eine Art einer Zündkerze, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist. Fig. 5 zeigt eine Zündkerze gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und eine Abwandlung der in Fig. 2A und 2B gezeigten Zündkerze, wobei die gesamte Masseelektrode aus einer Legierung auf Nickel- oder Eisenbasis hergestellt ist und sich gerade und senkrecht zu dem Gehäuse erstreckt. Ein Stückchen aus einem Edelmetall, das beispielsweise aus einer Platinlegierung oder einer Iridiumlegierung hergestellt ist, wie in einer gestrichelten Linie von Fig. 5 gezeigt ist, kann an einem führenden Ende der Masseelektrode angebracht sein, um einen Funkenabgabepunkt zu bilden. Ähnliche Teile und Komponenten, wie in Fig. 2A und 2B gezeigt sind, haben dieselben Bezugszeichen.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist eine Fase 13 oder eine Aussparung 13' ausgebildet durch Bearbeiten zumindest des Endes des Gehäuses, an dem die Masseelektrode 40 fixiert ist. Wenn die Masseelektrode 40 bei dem führenden Ende an einer gegenüberliegenden Seite zu dem Gehäuse gepresst ist, kann ein längerer Abstand zu einer Drehachse zum Biegen der Masseelektrode 40 gewährleistet werden, so dass der Funkenabgabespalt mit weniger Kraft eingestellt werden kann.
Wenn die Länge C länger ist, kann die Masseelektrode 40 einfacher gebogen werden. Vorzugsweise ist die Länge C jedoch nicht länger als 2,0 mm, da eine größere Länge als 2,0 mm der Aussparung einen Bereich zu eng macht, bei dem die Masseelektrode 40 und das Gehäuse 10 angebracht sind, so dass eine zuverlässige Anbringungsfestigkeit nicht gewährleistet werden kann.
Fig. 6A und 6B zeigen eine schematische Ansicht, die anwendbar ist sowohl auf die Zündkerze, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, als auch auf die Zündkerze, wie sie in Fig. 2A und 2B gezeigt ist, zum Erläutern einer Einrichtung zum einfacheren Einstellen des Funkenabgabespalts. Die Masseelektrode 40 hat einen rechteckigen Querschnitt senkrecht zu ihrer Längsrichtung mit einer kurzen Seite und einer langen Seite, wie in Fig. 6B gezeigt ist, und ist fixiert an dem Ende 12 des Gehäuses 10 bei ihrer Seitenfläche einschließlich der langen Seite. Eine Länge a1 der kurzen Seite des rechteckigen Querschnitts ist eine Dicke der Masseelektrode 40 und eine Länge b1 der langen Seite davon ist eine Breite der Masseelektrode 40. Eine Fläche S (a1 × b1) des rechteckigen Querschnitts ist vorzugsweise nicht kleiner als 3,0 mm2 und nicht größer als 8,0 mm2. Wenn die Fläche S1 kleiner als 3,0 mm2 ist, verschlechtert sich eine Wärmeübertragung durch die Masseelektrode 40 hindurch, so dass die Wärmebeständigkeitseigenschaft sich verschlechtern kann. Wenn andererseits die Fläche S1 größer als 8,0 mm2 ist, wird eine Fläche, bei der die Masseelektrode 40 an dem Gehäuse 10 angebracht ist, zu groß zum Gewährleisten einer geeigneten Anbringungsfestigkeit.
Wenn des Weiteren die Breite b1 der Masseelektrode 40 zu eng oder zu breit ist, wird eine Anbringungszuverlässigkeit der Masseelektrode 40 an dem Gehäuse 10 unzureichend. Deshalb ist die Breite b1 der Masseelektrode 40 vorzugsweise nicht kürzer als 1,2 mm und nicht länger als 4,0 mm. Eine Länge L1, die sich von dem Ende 12 des Gehäuses 10 erstreckt, ist vorzugsweise nicht länger als 6,0 mm von einem praktischen Standpunkt aus. Bezüglich einer Druckkraft W (Spalteinstellkraft), die erforderlich ist zum Verformen der Masseelektrode 40 zum Kürzen eines Abstands des Funkenabgabespalts 50 um 0,3 mm, ist die Kraft W nicht schwächer als 200 N vorzuziehen als eine Minimalkraft zum Verhindern, dass die Masseelektrode 40 durch Vibrationen oder einen Verbrennungsdruck während dem Motorbetrieb verformt wird, und die Kraft nicht stärker als 800 N ist vorzuziehen, um in der Lage zu sein, die Masseelektrode beispielsweise mit einem Hammer einfach zu verformen.
Fig. 7 zeigt eine Beziehung zwischen der Spalteinstellkraft (N) und einer Zugfestigkeit (N/mm2) des Materials der Masseelektrode 40 bezüglich den verschiedenen Längen L1 der Masseelektrode 40, die sich von dem Ende 12 des Gehäuses 10 erstreckt. Fig. 7 zeigt ein Versuchsergebnis der Zündkerze mit Abmessungen, wobei die Masseelektrode 40 am einfachsten verformt wird für die Funkenabgabespalteinstellung, d. h. wenn die Querschnittsfläche S1 der Masseelektrode 40 gleich 3,0 mm2 ist (die Dicke a1 der Masseelektrode ist 0,75 mm und die Breite b1 der Masseelektrode ist 4,0 mm), eine untere Grenze des bevorzugten Bereichs, und die Länge C der Fase beträgt 2,0 mm, eine obere Grenze des bevorzugten Bereichs.
Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wenn die Länge L1 kürzer ist oder die Zugfestigkeit des Elektrodenmaterials größer ist, ist die Kraft W größer, d. h. die Verformung der Masseelektrode 40 ist weniger wahrscheinlich, um den Funkenabgabespalt einzustellen. Das Versuchsergebnis zeigt, dass die Länge L1 der Masseelektrode 40 vorzugsweise nicht kürzer als 2,0 mm ist, um in der Lage zu sein, die Masseelektrode 40 zu biegen durch weniger als 800 N Spalteinstellkraft W, da die minimale Zugfestigkeit der Legierung auf Nickelbasis gleich 350 N/mm2 ist.
Wenn die Länge L1 länger als 2,0 mm wird, kann die aus der Legierung auf Nickelbasis hergestellte Masseelektrode mit einer größeren Zugfestigkeit gebogen werden. Wenn jedoch die Länge L1 gleich 6,0 mm ist, eine obere Grenze des bevorzugten Bereichs, ist die maximale Zugfestigkeit vorzugsweise nicht größer als 1200 N/mm2, um die Masseelektrode mit weniger als 800 N Spalteinstellkraft W zu biegen.
Fig. 8 zeigt eine Beziehung zwischen der Spalteinstellkraft (N) und einer Zugfestigkeit (N/mm2) des Materials der Masseelektrode 40 bezüglich der verschiedenen Dicke a1 der Masseelektrode 40. Fig. 8 zeigt ein Versuchsergebnis der Zündkerze mit Abmessungen, wobei die Masseelektrode 40 am einfachsten verformt wird für die Funkenabgabespalteinstellung, d. h. wenn die Länge L1 gleich 6,0 mm ist, die obere Grenze, die Länge C der Fase gleich 2,0 mm ist, die obere Grenze, und die Breite b1 der Masseelektrode beträgt 4,0 mm, eine untere Grenze des bevorzugten Bereichs.
Wie in Fig. 8 gezeigt, wenn die Dicke a1 dicker ist oder die Zugfestigkeit des Elektrodenmaterials größer ist, ist eine Verformung für die Einstellung des Funkenabgabespalts der Masseelektrode 40 weniger wahrscheinlich. Das Versuchsergebnis zeigt, dass die Dicke a1 der Masseelektrode 40 vorzugsweise nicht kürzer als 2,0 mm ist, um die Masseelektrode 40 mit weniger als 800 N Spalteinstellkraft W zu biegen, da die minimale Zugfestigkeit der Legierung auf Nickelbasis gleich 350 N/mm2 ist.
Um die Versuchsergebnisse zusammenzufassen, wie in Fig. 7 und 8 gezeigt ist, um den Funkenabgabespalt einfach einzustellen, wenn die Masseelektrode 40 zusammengesetzt ist aus einer Legierung auf Nickel- oder Eisenbasis und einen rechteckigen Querschnitt hat senkrecht zu ihrer Längsrichtung und fixiert ist an dem Ende 12 des Gehäuses 10 bei einer Seitenfläche davon einschließlich einer Seite des rechteckigen Querschnitts, beträgt die Zugfestigkeit der Legierung auf Nickel- oder Eisenbasis vorzugsweise 350 bis 1200 N/mm2, die Fläche S1 des rechteckigen Querschnitts ist nicht kleiner als 3,0 mm2 und nicht größer als 8,0 mm2, die Dicke a1 der Masseelektrode ist nicht länger als 2,0 mm, die Breite b1 der Masseelektrode ist nicht kürzer als 1,2 mm und nicht länger als 4,0 mm und die Länge L1 ist nicht kürzer als 2,0 mm und nicht länger als 6,0 mm.
Um den Funkenabgabespalt 50 einfach einzustellen anstelle der Fase oder der Stufe, wie vorstehend erwähnt ist, ist es möglich, wie in Fig. 9A, 9B und 10 gezeigt ist, ein rechteckiges Zwischenelement 60 vorzusehen, das aus einer Legierung auf Nickelbasis (INCONEL) oder einer Legierung auf Eisenbasis hergestellt ist, zwischen der Masseelektrode 40 (das Basiselement 41 dabei in Fig. 10) und dem Gehäuse 10. Fig. 9A und 9B zeigen eine Zündkerze gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, die eine Abwandlung der in Fig. 5 gezeigten Zündkerze ist. Fig. 10 zeigt eine Zündkerze gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, die eine Abwandlung der in Fig. 2A und 2B gezeigten Zündkerze ist.
Als Herstellprozesse der Zündkerze mit dem Zwischenelement 60, wie in Fig. 10 gezeigt ist, wird zunächst ein Ende des Zwischenelements 60 an dem Endabschnitt 12 des Gehäuses 10 angeschweißt, wie in Fig. 11A gezeigt ist. Als Nächstes wird das Basiselement 41 der Masseelektrode 40 an das andere Ende des Zwischenelements 60 angeschweißt, wie in Fig. 11B gezeigt ist. Dann wird die Zündkerze nach dem Montageprozess und dem Funkenspalteinstellprozess vervollständigt, wie in Fig. 11C gezeigt ist.
Die Herstellprozesse der in Fig. 9A und 9B gezeigten Zündkerze sind ähnlich den in Fig. 11A bis C beschriebenen Prozessen, außer dass das Basiselement 41 durch die Masseelektrode 40 ersetzt ist. Obwohl die folgende Erläuterung sich auf Fig. 9A und 9B bezieht, ist die Erläuterung auch auf die in Fig. 10 gezeigte Zündkerze anwendbar durch Ersetzen der Masseelektrode 40 mit dem Basiselement 41 oder dem Element aus der Iridiumlegierung je nachdem.
Wenn eine Breite a2 (kurze Seitenlänge) eines Querschnitts des Zwischenelements 60 parallel zu der Längsrichtung der Masseelektrode 40 dünner ist als die Dicke der Masseelektrode 40 oder eine Breite b2 (lange Seitenlänge) eines Querschnitts des Zwischenelements 60 senkrecht zu der Längsrichtung der Masseelektrode 40 kürzer ist als die Breite der Masseelektrode 40, d. h. wenn eine Querschnittsfläche (S2 = a2 × b2) des Zwischenelements 60 parallel zu der Längsrichtung der Masseelektrode 60 kleiner ist als eine Querschnittsfläche der Masseelektrode 40 senkrecht zu ihrer Längsrichtung, kann das Zwischenelement 60 selbst einfacher gebogen werden zum Einstellen des Funkenabgabespalts 50, wenn das führende Ende der Masseelektrode 40 an einer gegenüberliegenden Seite zu ihrem fixen Abschnitt mit einem Hammer bearbeitet wird, um den führenden Endabschnitt 43 der Masseelektrode 40 nahe dem führenden Ende 31 der Mittelelektrode 30 zu bringen.
Wenn des weiteren das Zwischenelement 60 aus einer Legierung auf einer Nickelbasis hergestellt ist mit einer niedrigeren Zugfestigkeit als die der Masseelektrode 60, kann die Masseelektrode 60 einfacher gebogen werden für die Funkenabgabespalteinstellung.
Die Querschnittsfläche S2 des Zwischenelements 60 ist vorzugsweise nicht kleiner als 3 mm2 und nicht größer als 8 mm2. Wenn die Querschnittsfläche S2 kleiner als 3 mm2 ist, verschlechtert sich die Wärmeübertragung durch das Zwischenelement 60 hindurch, so dass die Temperatur der Masseelektrode 40 ungewöhnlich ansteigen kann. Wenn andererseits die Querschnittsfläche S2 größer als 8,0 mm2 ist, ist eine Fläche zu groß, an der das Zwischenelement 20 an dem Ende 12 des Gehäuses 10 angebracht ist, um eine geeignete Anbringungsfestigkeit zu gewährleisten.
Eine Dicke L2 des Zwischenelements 60 ist vorzugsweise nicht kürzer als 0,5 mm und nicht länger als 3,0 mm. Wenn die Dicke L2 kürzer ist als 0,5 mm, wird das Zwischenelement 60 selbst zu kurz, um durch einen Sollbetrag verformt zu werden. Wenn die Dicke L2 größer ist als 3,0 mm, steht die Masseelektrode 40 zu tief in die Brennkammer hinein vor, so dass die Wärmebeständigkeitseigenschaft sich schnell verschlechtern kann.
Zum einfachen und zuverlässigen Anbringen des Zwischenelements 20 an dem Gehäuse 10 ist vorzugsweise die Länge a2 der kurzen Seite des rechteckigen Querschnitts des Zwischenelements 60 nicht größer als 2,0 mm und eine Länge b2 seiner langen Seite nicht größer als 4,0 mm. Da die untere Grenze des bevorzugten Bereichs der Querschnittsfläche S2 gleich 3,0 mm2 beträgt, ist die kurze Seitenlänge a2 vorzugsweise mehr als 0,75 mm und die lange Seitenlänge b2 beträgt 1,5 mm. Des Weiteren ist das Material des Zwischenelements 20 vorzugsweise eine Legierung auf Nickel- oder Eisenbasis mit einer Zugfestigkeit von 350 bis 1300 N/mm2.
Um den bevorzugten Bereich der vorstehend erwähnten Länge L2 zu bestimmen, wurde ein Versuch durchgeführt mit den Zündkerzen mit Abmessungen, dass die Masseelektrode 40 am einfachsten gebogen wird für die Funkenabgabeeinstellung, d. h. wenn die Querschnittsfläche S2 des Zwischenelements 60 gleich 3,0 mm2 ist (die Dicke a2 der Masseelektrode ist 0,75 mm und die Breite b2 der Masseelektrode ist 4,0 mm), eine untere Grenze des bevorzugten Bereichs. Fig. 12 zeigt das Versuchsergebnis einer Beziehung zwischen der Spalteinstellkraft (N) und einer Zugfestigkeit (N/mm2) des Materials des Zwischenelements 60 bezüglich der verschiedenen Länge L2 des Zwischenelements 60. Der bevorzugte Bereich der Spalteinstellkraft beträgt 200 bis 800 N in Fig. 12 auch.
Wie in Fig. 12 gezeigt ist, wenn die Länge L2 kürzer ist oder die Zugfestigkeit des Elektrodenmaterials größer ist, ist die Kraft W größer, d. h. die Verformung des Zwischenelements 60 ist weniger wahrscheinlich, um den Funkenabgabespalt einzustellen. Das Versuchsergebnis zeigt, dass die Länge L2 des Zwischenelements 60 vorzugsweise nicht kürzer als 0,5 mm ist, um zu ermöglichen, dass das Zwischenelement 60, das aus einer Legierung auf Nickelbasis hergestellt ist, gebogen wird durch eine Spalteinstellkraft W, die geringer als 800 N ist, wenn die minimale Zugfestigkeit der Legierung auf Nickelbasis gleich 350 N/mm2 ist.
Wenn die Länge L2 länger als 0,5 mm wird, kann das Zwischenelement 60, das aus einer Legierung auf Nickelbasis hergestellt ist, mit einer größeren Zugfestigkeit gebogen werden. Wenn jedoch die Länge L2 gleich 3,0 mm ist, eine obere Grenze des bevorzugten Bereichs, ist die maximale Zugfestigkeit vorzugsweise nicht größer als 1300 N/mm2, um die Zwischenelemente 60 mit weniger als 800 N Spalteinstellkraft W zu biegen.
Als eine Zusammenfassung des bevorzugten Bereichs der Abmessungen des Zwischenelements 60 ist das Zwischenelement 60 aus einer Legierung auf Nickel- oder Eisenbasis mit 350 bis 1300 N/mm2 hergestellt, die Querschnittsfläche S2 des Zwischenelements 60 ist nicht kleiner als 3,0 mm2 und nicht größer als 8,0 mm2, die Dicke L2 des Zwischenelements 60 ist nicht kürzer als 2,0 mm und nicht länger als 3,0 mm, die kurze Seitelänge a2 des Zwischenelements 60 ist nicht länger als 2,0 mm und die lange Seitenlänge b2 ist nicht kürzer als 4,0 mm.
Um darüber hinaus den Funkenabgabespalt einfach einzustellen, ist eine Zündkerze gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 13A bis 13C beschrieben. Fig. 13B zeigt einen Querschnitt der Masseelektrode 40 entlang einer Linie XIIIB-XIIIB in Fig. 13A, und Fig. 13C zeigt einen Querschnitt der Masseelektrode 40 entlang einer Linie XIIIC-XIIIC in Fig. 13A.
Die in Fig. 13A bis 13C gezeigte Zündkerze, die eine weitere Abwandlung der in Fig. 5 gezeigten Zündkerze ist, ist mit einer Nut oder einem Ausschnitt 70 an der Masseelektrode anstelle der Fase 13 versehen. Die Nut oder der Ausschnitt 70 ist auch anwendbar auf das Basiselement 41 der Masseelektrode der in Fig. 2A und 2B gezeigten Zündkerze und kann daran ausgebildet sein anstelle der Fase 13.
Wie in Fig. 13A bis 13C gezeigt ist, tritt die Nut 70 durch Außenflächen der Masseelektrode 40 senkrecht zu der Längsrichtung der Masseelektrode 40 hindurch. Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ist der Querschnitt der Masseelektrode 40 senkrecht zu seiner Längsrichtung als ein Rechteck geformt mit einer kurzen Seite und einer langen Seite, und die Masseelektrode ist an das Ende 12 des Gehäuses bei seiner Seitenfläche fixiert einschließlich der langen Seite des Rechtecks. Eine Querschnittsfläche S2 bei der Nut 70 ist gleich einer Länge der kurzen Seite a3 multipliziert mit einer Länge der langen Seite b3, und eine Querschnittsfläche S4 bei dem anderen Teil der Masseelektrode 40 ist gleich einer Länge der kurzen Seite a4 multipliziert mit einer Länge der langen Seite b4.
Die Nut 70 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel befindet sich nahe dem fixen Abschnitt der Masseelektrode 40 an dem Gehäuse 10, um eine längere Drehachse zu haben zum Drücken der Masseelektrode 40 für die Funkenabgabespalteinstellung. Die Querschnittsfläche S3 der Masseelektrode 40 bei der Nut 70 ist kleiner als die Querschnittsfläche S4 des anderen Teils der Masseelektrode 40. Deshalb dient die Nut 70 der Einstellung des Funkenabgabespalts mit geringerer Kraft.
Obwohl die Nut 70 parallel zu einer Einstellrichtung des Funkenabgabespalts vorgesehen sein kann, um eine Breite der Masseelektrode 40 zu verengen, ist es zu bevorzugen, dass die Nut 70 senkrecht zu der Einstellrichtung des Funkenabgabespalts vorgesehen ist, d. h. einer Dickenrichtung der Masseelektrode 40, um eine Dicke der Masseelektrode 40 dünner herzustellen, wie in Fig. 13A bis 13C gezeigt ist.
Die Querschnittsfläche S3 der in Fig. 13B gezeigten Masseelektrode 40 ist vorzugsweise nicht kleiner als 2,0 mm2. Wenn die Querschnittsfläche S3 kleiner als 2,0 mm2 ist, verschlechtert sich die Wärmeübertragung durch die Masseelektrode 40 bei dem Nutenabschnitt hindurch, so dass die Temperatur der Masseelektrode 40 ungewöhnlich ansteigen kann.
Andererseits ist es bevorzugt, dass eine Länge P der Nut 70 nicht kürzer als 0,5 mm ist und nicht länger als 2,0 mm. Wenn die Länge P kürzer als 0,5 mm ist, wird ein geeignetes Biegen der Masseelektrode schwierig. Wenn die Länge P länger als 2,0 mm ist, wird eine nachteilige Beschränkung der Wärmeübertragung durch den Nutenabschnitt hindurch zu groß. Des Weiteren ist es zu bevorzugen, dass die Nut 70 mehr als 3,00 mm von dem führenden Ende der Masseelektrode 40 entfernt ist, d. h. eine Länge L3 von dem führenden Ende der Masseelektrode 40, die in Fig. 13A gezeigt ist, beträgt mehr als 3,0 mm.
Des Weiteren ist die lange Seitenlänge b3 bei der Nut 70 vorzugsweise nicht länger als 4,0 mm aufgrund desselben vorstehend beschriebenen Grunds bezüglich der Breite der Masseelektrode 40. Die kurze Seitenlänge a3 bei der Nut 70 ist vorzugsweise nicht kürzer als 0,5 mm auf der Grundlage der bevorzugten Bereiche der langen Seitenlänge b3 und der Querschnittsfläche S3 bei der Nut 70.
Darüber hinaus ist das Material der Masseelektrode 40 vorzugsweise eine Legierung auf Nickel- oder Eisenbasis mit einer Zugfestigkeit von 350 bis 1400 N/mm2.
Um den bevorzugten Bereich der Länge P der vorstehend erwähnten Nut 70 zu bestimmen, wurde ein Versuch durchgeführt mit den Zündkerzen mit Abmessungen, dass die Masseelektrode 40 am einfachsten gebogen wird für die Funkenabgabeeinstellung, d. h. wenn die Querschnittsfläche S3 bei der Nut 70 gleich 2,0 mm2 beträgt (die kurze Seitelänge a3 beträgt 0,5 mm und die lange Seitenlänge b3 beträgt 4,0 mm), eine untere Grenze des bevorzugten Bereichs, und die Länge L3 beträgt 6,0 mm, eine obere Grenze von dem praktischen Gesichtspunkt.
Fig. 14 zeigt das Testergebnis einer Beziehung zwischen der Spalteinstellkraft (N) und einer Zugfestigkeit (N/mm2) des Materials der Masseelektrode 40 bezüglich der verschiedenen Länge P der Nut 70. Der bevorzugte Bereich der Spalteinstellkraft beträgt 2% bis 800 N auch in Fig. 14.
Wie in Fig. 14 gezeigt ist, wenn die Länge P kürzer ist oder die Zugfestigkeit des Elektrodenmaterials größer ist, ist die Kraft W größer, d. h. die Masseelektrode 40 wird weniger wahrscheinlich verformt, um den Funkenabgabespalt einzustellen. Das Versuchsergebnis zeigt, dass die Länge P vorzugsweise nicht kürzer als 0,5 mm ist, um zu ermöglichen, dass die Masseelektrode 40, die aus einer Legierung auf Nickelbasis hergestellt ist, gebogen wird durch weniger als 800 N Spalteinstellkraft W, wenn die minimale Zugfestigkeit der Legierung auf Nickelbasis gleich 350 N/mm2 beträgt.
Wenn die Länge P länger als 0,5 mm wird, kann die Masseelektrode 40, die aus einer Legierung auf Nickelbasis hergestellt ist, mit einer größeren Zugfestigkeit gebogen werden. Wenn jedoch die Länge P gleich 2,0 mm ist, eine obere Grenze des bevorzugten Bereichs, ist die maximale Zugfestigkeit vorzugsweise nicht größer als 1400 N/mm2, um die Masseelektrode 40 mit weniger als 800 N Spalteinstellkraft W zu biegen.
Um des Weiteren den bevorzugten Bereich der Länge L3 der vorstehend erwähnten Nut 70 zu bestimmen, wurde ein Versuch durchgeführt mit Zündkerzen mit Abmessungen, dass die Masseelektrode 40 am einfachsten gebogen wird für die Funkenabgabeeinstellung, d. h. wenn die Querschnittsfläche S3 bei der Nut 70 gleich 2,0 mm2 beträgt (die kurze Seitenlänge a3 beträgt 0,5 mm und die lange Seitenlänge b3 beträgt 4,0 mm), eine untere Grenze des bevorzugten Bereichs, und die Länge P beträgt 2,0 mm, eine obere Grenze des bevorzugten Bereichs.
Fig. 14 zeigt das Versuchsergebnis einer Beziehung zwischen der Spalteinstellkraft (N) und einer Zugfestigkeit (N/mm2) des Materials der Masseelektrode 40 bezüglich der verschiedenen Länge L3 der Nut 70. Der bevorzugte Bereich der Spalteinstellkraft beträgt 200 bis 800 N auch in Fig. 14.
Wie in Fig. 15 gezeigt ist, wenn die Länge L3 kürzer ist oder die Zugfestigkeit des Elektrodenmaterials größer ist, ist die Kraft W größer, d. h. die Verformung der Masseelektrode 40 ist unwahrscheinlicher, um den Funkenabgabespalt einzustellen. Das Versuchsergebnis zeigt, dass die Länge L3 vorzugsweise nicht kürzer als 3,0 mm ist, um zu ermöglichen, dass die aus der Legierung auf Nickelbasis hergestellte Masseelektrode 40: gebogen wird durch weniger als 800 N Spalteinstellkraft W, wenn die minimale Zugfestigkeit der Legierung auf Nickelbasis gleich 350 N/mm2 beträgt.
Als eine Zusammenfassung des bevorzugten Bereichs der Abmessungen der Nut 70 ist die Masseelektrode 40 aus der Legierung auf Nickel- oder Eisenbasis mit 350 bis 1400 N/mm2 hergestellt, die Querschnittsfläche S3 der Nut 70 ist nicht kleiner als 2,0 mm2, aber kleiner als die Querschnittsfläche S4 des anderen Teils der Masseelektrode 40, die Länge P der Nut ist nicht kürzer als 0,5 mm und nicht länger als 2,0 mm, die Länge L3 der Nut 70 ist nicht kürzer als 3,0 mm, die kurze Seitenlänge a3 bei der Nut 70 ist nicht länger als 0,5 mm, aber kürzer als die kurze Seitenlänge b4 bei dem anderen Teil der Masseelektrode 40, und die lange Seitenlänge b3 ist nicht länger als die lange Seitenlänge b4, d. h. nicht länger als 4,0 mm.
Bei der Zündkerze mit der Masseelektrode der geraden Säulenart 40, deren vorstehende Länge in die Brennkammer hinein relativ kurz ist, ist das Zwischenelement 60 vorgesehen bei dem Brückenabschnitt zwischen dem Ende des Gehäuses 10 und dem führenden Ende der Masseelektrode 40, um den Funkenabgabespalt 50 einfach einzustellen.

Claims (19)

1. Zündkerze mit
einer Mittelelektrode (30);
einem Gehäuse (10), das die Mittelelektrode hält und gegenüber dieser isoliert ist, wobei ein führendes Ende (31, 31a) der Mittelelektrode von einem Ende (12) des Gehäuses ausgesetzt ist;
einer Masseelektrode (40), die bei ihrem ersten führenden Ende an dem Gehäuse angebracht ist und sich gerade erstreckt von dem Gehäuse im wesentlichen senkrecht zu dem Gehäuse, um einen Funkenabgabespalt (50) zwischen dem führenden Ende der Mittelelektrode und ihrem zweiten führenden Ende zu bilden; und
einer Einrichtung (13, 13', 60, 70) zum einfacheren Einstellen des Funkenabgabespalts, die zumindest bei einem der Abschnitte vorgesehen ist, die aus einer inneren Kante des Endes des Gehäuses bestehen, einem Brückenabschnitt zwischen dem Ende des Gehäuses und dem ersten führenden Ende der Masseelektrode und einer Außenfläche der Masseelektrode,
wobei die Einrichtung zum einfacheren Einstellen des Funkenabgabespalts betreibbar ist auf eine derartige Weise, dass das zweite führende Ende der Masseelektrode dem führenden Ende der Mittelelektrode nahe kommt mit weniger Kraft zum Einstellen des Funkenabgabespalts.
2. Zündkerze nach Anspruch 1, wobei die Masseelektrode aus einem Basiselement (41), das aus einem beliebigen Material aus einer Legierung auf Nickelbasis oder einer Legierung auf Eisenbasis hergestellt ist, und einem Element (42) aus einer Edelmetalllegierung zusammengesetzt ist, wobei ein erstes führendes Ende des Elements aus der Legierung auf Nickelbasis an dem führenden Ende des Gehäuses bei einer horizontalen Seite des führenden Endes der Mittelelektrode fixiert ist und ein zweites führendes Ende des Basiselements aus der Legierung auf Nickelbasis an einem ersten führenden Ende des Elements aus der Edelmetalllegierung angebracht ist, um das Element aus der Edelmetalllegierung zu verlängern von dem Basiselement senkrecht zu einer Achse des Gehäuses, so dass ein zweites führendes Ende (43) des Elements aus der Edelmetalllegierung dem führenden Ende (31, 31a) der Mittelelektrode zugewandt sein kann mit dem Funkenabgabespalt dazwischen.
3. Zündkerze nach Anspruch 1, die des Weiteren folgendes aufweist:
ein Stückchen (40') aus Edelmetall, das an dem zweiten führenden Ende der Masseelektrode angebracht und fixiert ist, um einen Funkenabgabepunkt zu bilden.
4. Zündkerze nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Einrichtung zum einfacheren Einstellen des Funkenabgabespalts eine Ausnehmung (13, 13') ist, die zumindest bei einer Innenkante des führenden Endes des Gehäuses vorgesehen ist, woran das erste führende Ende der Masseelektrode fixiert ist.
5. Zündkerze nach Anspruch 4, wobei eine Länge C der Aussparung nicht länger als 2,00 mm ist in einer Längsrichtung der Masseelektrode.
6. Zündkerze nach Anspruch 4, wobei die Masseelektrode zumindest teilweise aus einem Element aus einer Legierung auf Nickelbasis mit einer Zugfestigkeit von 350 bis 1200 N/mm2 zusammengesetzt ist mit einem rechteckigen Querschnitt senkrecht zu ihrer Längsrichtung mit einer kurzen Seite und einer langen Seite und an das Ende des Gehäuses fixiert ist bei ihrer Seitenfläche einschließlich der langen Seite, wobei eine Fläche S1 des rechteckigen Querschnitts nicht kleiner als 3,0 mm2 ist und nicht größer als 8,0 mm2, wobei eine Länge a1 der kurzen Seite nicht länger als 2,0 mm ist, wobei eine Länge b1 der langen Seite nicht kürzer als 1,2 mm und nicht länger als 4,0 mm ist und eine Länge L1, die sich von dem Ende des Gehäuses erstreckt, nicht kürzer als 2,0 mm und nicht länger als 6,0 mm ist.
7. Zündkerze nach Anspruch 6, wobei die Masseelektrode an dem Ende des Gehäuses bei ihrer Seitenfläche einschließlich der langen Seite des rechteckigen Querschnitts fixiert ist.
8. Zündkerze nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Einrichtung zum einfacheren Einstellen des Funkenabgabespalts ein Zwischenelement (60), das angeordnet ist zwischen der führenden Kante des Gehäuses und der ersten führenden Kante der Masseelektrode, wobei das Zwischenelement aus einem Material mit einer niedrigeren Zugfestigkeit als dem der Masseelektrode hergestellt ist.
9. Zündkerze nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Einrichtung zum einfacheren Einstellen des Funkenabgabespalts ein Zwischenelement (60) ist, das angeordnet ist zwischen der führenden Kante des Gehäuses und der ersten führenden Kante der Masseelektrode, wobei eine Querschnittsfläche S2 des Zwischenelements parallel zu der Längsrichtung der Masseelektrode enger ist als eine Querschnittsfläche der Masseelektrode.
10. Zündkerze nach Anspruch 9, wobei die Querschnittsfläche des Zwischenelements nicht kleiner als 3,0 mm2 und nicht größer als 8,0 mm2 ist.
11. Zündkerze nach Anspruch 9 oder 10, wobei eine Dicke des Zwischenelements senkrecht zu einer Längsrichtung der Masseelektrode nicht kürzer als 0,5 mm und nicht länger als 3,0 mm ist.
12. Zündkerze nach Anspruch 9, 10 oder 11, wobei ein Querschnitt des Zwischenelements als ein Rechteck geformt ist mit einer kurzen Seite a2 parallel zu der Längsrichtung der Masseelektrode und einer langen Seite b2 senkrecht zu der Längsrichtung der Masseelektrode, wobei eine Länge der kurzen Seite a2 nicht größer als 2,0 mm ist und eine Länge der langen Seite b2 nicht größer als 4,0 mm ist.
13. Zündkerze nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei ein Material des Zwischenelements ein beliebiges aus einer Legierung auf Nickelbasis oder einer Legierung auf Eisenbasis mit einer Zugfestigkeit von 350 bis 1300 N/mm2 ist.
14. Zündkerze nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Einrichtung zum einfacheren Einstellen des Funkenabgabespalts eine Nut (70) ist, die an einer Außenfläche der Masseelektrode vorgesehen ist, um senkrecht zu der Längsrichtung der Masseelektrode hindurchzutreten.
15. Zündkerze nach Anspruch 14, wobei die Nut senkrecht zu einer Einstellrichtung des Funkenabgabespalts vorgesehen ist, um die Dicke der Masseelektrode bei dem Nutenabschnitt dünner herzustellen.
16. Zündkerze nach Anspruch 14 oder 15, wobei eine Querschnittsfläche S3 der Masseelektrode bei der Nut nicht kleiner als 2,0 mm2 ist.
17. Zündkerze nach Anspruch 14, 15 oder 16, wobei eine Länge P der Nut nicht kürzer als 0,5 mm und nicht länger als 2,0 mm ist.
18. Zündkerze nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die Nut mehr als 3,0 mm von dem zweiten führenden Ende der Masseelektrode entfernt ist.
19. Zündkerze nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei ein Material der Masseelektrode eine Legierung auf Nickelbasis mit einer Zugfestigkeit von 350 bis 1400 N/mm2 ist.
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