DE2302640C3 - Zündkerze - Google Patents

Description

Fig.5 den Querschnitt des anderen Teils des zweiten Ausführungsbeispiels,

ρ j g. 6 eine Draufsicht dieses anderen Teils,

pig.7 und 8 Querschnitte von dritten und vierten Ausführungsbeispielen der Zündkerze.

Die in den Fig·¹- -^p-d - dargestellte Zündkerze umfaßt ein rohrförmiges Metallgehäuse 10 mit einem ein Außengewinde aufweisenden zylindrischen Teil 11, der in ein Gewindeloch im Zylinder eines Verbrennungs motors einschraubbar ist. Teil 11 ist mit einer besonderen Gehäuseelek.rode 12 versehen, die sich in Radialrichtung in das innere des Gehäuses erstreckt.

Eine Mittelelektrode 13 ist in dem Gehäuse 10 mit Abstand befestigt und ersireckt sich in Axialrichtung dieses Gehäuses. Die Mittelelektrode 13 und die Gehäuseelektrode 12 sind voneinander durch eine Funkenstrecke 14 getrennt.

Das Gehäuse 10 weist an seinem vom Zylinder des Motors abgewandten Ende einen Sechseck'"örmigen Teil 15 auf, in dem eine ringförmige durchsichtige Glas-Isolatorscheibe 16 abgedichtet befestigt ist. Die Mittelelektrode 13 erstreckt sich in der Mitte durch die Isolatorscheibe 16 und ist gegenüber dieser abgedichtet.

Der thermische Ausdehnungskoeffizient des Gehäuses 10 ist über den gesamten Betriebstemperalurbereich größer als der thermische Ausdehnungskoeffizient der Isolatorscheibe 16, während der thermische Ausdehnungskoeffizient der Isolatorscheibe 16 im wesentlichen gleich dem der Mittelclektrode 13 über diesem Belriebstemperaturbereieh ist. Beispielsweise kann der thermische Ausdehnungskoeffizient λ des Gehäuses 10 im Bereich von 130 bis 160 ■ 10 ~⁷/ C liegen, während der thermische Ausdehnungskoeffizient sowohl der Isolatorscheibe als auch der Mittelelektrode 13 im Bereich von 90 bis 105 · 10 "VC liegen kann. Das Gehäuse kann beispielsweise aus Stahl niedrigen Kohlenstoffgehalts hergestellt sein, während das Glas der isolatorscheibe 16 ein gesintertes Borsilikat-Glas sein kann. Die Mittelelektrode 13 kann aus einer Eisen-Nickel-Legierung hergestellt sein.

Die Isolatorscheibe 16 wird durch das Gehäuse über den gesamten Betriebstemperaturbereich einer radialen Zusammendrückungsbeanspruchung ausgesetzt, und zwar beispielsweise durch Aufschrumpfen des Gehäuses 10 auf die Isolatorscheibe 16. Auf Grund dieser Zusammendrückung und der Auswahl der oben erwähnten thermischen Ausdehnungskoeffizienten werden hermetische Abdichtungen zwischen der Mittelelektrode 13 und der Isolatorscheibe 16 sowie der Isolatorscheibe 16 und dem Gehäuse 10 ohne die Verwendung irgendwelcher spezieller Abdichtungsir.^;ttel erreicht, während die Gefahr, daß das Glas der Isolatorscheibe 16 springt oder zerbricht, verringert ist.

Die so erzeugte Dichtung weist eine große physikalische Festigkeit auf, und zwar auf Grund der Tatsache, daß Glas bei einer Druckbelastung eine größere Festigkeit aufweist als bei Zug. Bevor das Glas zum Springen gebracht oder zerbrochen werden kann, müssen die bewußt herbeigeführten Zusammendrückungsbeanspruchungen überwunden werden.

Wie es aus F i g. 1 zu erkennen ist, erstreckt sich der Teil 15 des Gehäuses in Axialrichtung über jede der entgegengesetzten Stirnflächen 20, 21 der Isolatorscheibe 16 hinaus. Diese Konstruktion wird verwendet, um störende Randeffekte zu vermeiden.

Die beim Zünden erfolgende Verbrennung kann in Axialrichtung durch die Isolatorscheibe 16, die sehr rlrinn «pin kann, beobachtet werden, wobei die Farbe der Verbrennung die Verbrennungscharakteristik im jeweiligen Zylinder anzeigt.

In den F i g. 3 bis 6 sind Zündkerzen gezeigt, deren Gehäuse aus lösbar miteinander verbundenen Teilen 22, 23 besteht. In dem Teil 22, der eine sechseckige Form aufweist, ist eine ringförmige durrhsichiige Glas-Isolatorscheibe 24 abgedichtet befestigt, durch die sich in Axialrichtung eine Mittelelektrode 25 erstreckt, die an dieser Isolatorscheibe 24 befestigt is:. Wie im Fall der Konstruktion nach den F i g. 1 und 2 ist der thermische Ausdehnungskoeffizient des Teils 22 über den gesamten Betriebstemperaturbereich größer als der thermische Ausdehnungskoeffizient der Isolatorscheibe 24, während der thermische Ausdehnungskoeffizient der Isolatorscheibe 24 im wesentlichen gleich dem der Mittelelektrode 25 über diesem Betriebstemperaturbereich ist.

Der Teil 22 weist bei 26 ein Innengewinde auf, in das ein Außengewindeteil 30 des Teils 23 eingeschraubt isi. Der Teil 30 ist mit einer Gehäuseelektrode 31 versehen. die sich in Radialrichtung in das Innere des Teils 23 erstreckt und die von der Mittelelektrode 25 durch eine Funkenstrecke getrennt ist.

Der Teil 23 ist außerdem mit einem zylindrischen Außengewindeteil 32 versehen, so daß er in den Zylinder einer Verbrennungsmaschine eingeschraubt werden kann. Der Teil 32 weist eine nicht zylindrische Innenoberfläche 33 für den Eingriff eines Werkzeuges auf, so daß die Tei'ie 22, 23 miteinander verbunden und voneinander getrennt werden können.

In F i g. 7 ist eine Zündkerze 34 gezeigt, die im wesentlichen gleich der Zündkerze nach den F i g. 1 und 2 ist und die daher nicht ausführlich beschrieben wird. wobei gleiche Bezugsziffern gleiche Teile bezeichnen.

Bei der in F i g. 7 dargestellten Ausführungsform ist jedoch keine getrennte Gchäuseelektrode 12 vorgesehen, so daß das Ende des zylindrischen Teils 11 die Gehäuseelektrode bildet. Die Mittelelektrode 13 weist statt dessen einen sich in Radialrichtung erstreckenden Endteil 35 auf, der von der Gehäuseelektrode durch eine Funkenstrecke t4 getrennt ist.

In F i g. 8 ist eine Zündkerze 36 gezeigt, die im wesentlichen der Zündkerze nach F i g. 7 entspricht und die daher nicht ausführlich beschrieben wird, wobei gleiche Bezugsziffern gleiche Teile bezeichnen.

In der in F i g. 8 dargestellten Ausführungsform erstreckt sich die Mittelelektrode 13 durch das Innere eines dünnwandigen aus Aluminiumoxyd oder einem anderen Keramikmaterial bestehenden zylindrischen Isolators 37 und ist gegenüber diesem mit Hilfe eines ringförmigen Glasblockes 40 abgedichtet, der durchsichtig oder undurchsichtig sein kann. Der hohle zylindrische Isolator 37 ist abgedichtet an einer ringförmigen durchsichtigen Glasisolalorscheibe 41 befestigt, die ihrerseits in dem Metallgehäuse 10 abgedichtet befestigt ist. Wenn das für den Block 40 verwendete Glas durchsichtig ist, kann es aus dem gleichen Material bestehen, wie das der Scheibe 41.

Der hohle zylindrische Isolator 37 und der Glasblock 40 erstrecken sich nach außen aus der Scheibe 41 heraus und weisen in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Axiallänge auf, die ungefähr dem dreifachen der Dicke der Scheibe 41 entspricht. Auf diese Weise wird durch die in F i g. 8 gezeigte Ausführungsform die Kriechweglänge vergrößert, d. h. die Länge des Kurzschlußweges zwischen der mit der Hochspannung verbundenen Mittelelektrode 13 und dem an Masse liegenden Metallgehäuse 10. Somit trägt diese Ausführung-

form zur Verhinderung von Kriechströmen über die Scheibe 41 bei, wenn die Bedingungen an der Funkenstrecke. 14 einen Anstieg der Spannung auf einen ungewöhnlich hohen Wert bewirken, bevor der Überschlag an der Funkenstrecke erfolgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnuneen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Zündkerze mit einer Mitte'.elektrode, die mit dem metallischen Zündkerzengehäuse oder einer besonderen Gehäuseelektrode eine Funkenstrecke bildet, wobei die Mittelelektrode sich durch einen durchscheinenden und scheibenförmigen Isolator größeren Halbmessers als axialer Abmessung hindurcherstreckt, der gegenüber dem Zündkerzengehäuse und der Mittelelektrode abgedichtet ist, da durch gekennzeichnet, daß der Kraftschluß für die Befestigung des Isolators (16) im Gehäuse (10) ausschließlich in radialer Richtung — d. h. durch radiale Zusammendrückung des Isolators — erfolgt, und daß der thermische Ausdehnungskoeffizient des Isolators (16) über den Betriebstemperalurbereich kleiner als der des Gehäuses (10) und gleich (bzw. im wesentlichen gleich) dem der Mittelelektrode (13) ist.

2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mittelelektrode (13) abgedichtet durch das Innere eines hohlen zylindrischen Isolators (37) erstreckt, der seinerseits abgedichtet in dem scheibenförmigen Isolator (41) befestigt ist, wobei sich der zylindrische Isolator (37) axial aus dem scheibenförmigen Isolator (41) hinaus erstreckt (F ig. 8).

3. Zündkerze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Isolator (37) aus Keramikmaterial besteht.

4. Zündkerze nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Isolator (37) gegenüber der Mittelelektrode (13) mit Hilfe eines Gteselementes (40) abgedichtet ist.

40

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündkerze, die mit dem metallischen Zündkerzengehäuse oder einer besonderen Gehäuseelektrode eine Funkenstrecke bildet, wobei die Mittelelektrode sich durch einen durchscheinenden und scheibenförmigen Isolator größeren Halbmessers als axialer Abmessung hindurcherstreckt, der gegenüber dem Zündkerzengehäuse und der Mittelelektrode abgedichtet ist.

Bei einer bekannten Zündkerze dieser Art (CH-PS 834) ist der scheibenförmige Isolator lose in das Metallgehäuse der Zündkerze eingelegt und gegenüber diesem Gehäuse mit Hilfe von Dichtungspackungen abgedichtet. Weiterhin sind Dichtungspackungen zwisehen der aus Glas bestehenden Isolatorscheibe und der Mittelelektrode vorgesehen. Diese Dichtungspakkungen können unterschiedliche Wärmeausdehnungen des Isolators sowie des Gehäuses und/oder der Mittelelektrode aufnehmen, so daß keine Gefahr einer Zerstörung der Isolator-Glasscheibe durch thermische Beanspruchungen besteht. Die Konstruktion dieser bekannten Zündkerze ist jedoch relativ aufwendig, da sie aus verhältnismäßig vielen Teilen besteht und außerdem ergibt sich eine geringe mechanische Festigkeit der Isolatorscheibe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündkerze der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine vergrößerte mechanische Festigkeit bei gleichzeitig geringerem Herstellungsaufwand ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelöst daß der Kraftschluß für die Befestigung des Isolators im Gehäuse ausschließlich m .ausa.er ,v.ci.tung d h durch radiale Zusammendrückung des Isolators erfolgt und daß der thermische Ausdehnungskoeffizient des Isolators über den Betriebstemperaturbereich kleiner als der des Gehäuses und gleich (bzw. im wesentlichen gleich) dem der Mittelelektrode ist.

Durch die radiale Zusammendruckung des Isolators durch das Metallgehäuse der Zündkerze ergibt sich eine vergrößerte mechanische Festigkeit, wobei gleichzeitig durch den Fortfall der Dichtungspackungen ein wesentlich einfacherer und damit auch zuverlässigerer Aufbau erreicht *ird. Durch die radiale Zusammendrückung des Isolators wird die Festigkeit dieses Isolators gegenüber mechanischen Angriffen wesentlich erhöht so daß die Gefahr eines Platzens oder Zerspringens'dieser Isolatorscheibe stark herabgesetzt wird

Es ist zwar bei Zündkerzen bereits bekannt (DT-PS 3 39 J25) Zündkerzen so herzustellen, daß zunächst ein Isolator-Glaskörper um eine Mittelelektrode herumgeeossen wird, wobei dieser Isolator eine relativ komplizierte Form und insbesondere Einschnürungen an beiden Seiten aufweist Um diesen Isolierkörper wird in noch plastischem Zustand des Glasmaterial* das Metallgehäuse der Zündkerze herumgegossen. Hierdurch soll ein vollständiger Zusammenhang des Metalls und des Glases nach dem Erkalten erreicht werden, weil das Metall stärker schwindet als das Glas. Diese Zusammendrückung ist jedoch schwer kalkulierbar da einer seits die Schmelztemperatur der für das Gehäuse verwendeten Legierung unterhalb der Schmelztemperatur des Glases liegen muß und andererseits eine zu große radiale Kompression des Glaskörpers bei dieser Konstruktion in höchstem Maße unerwünscht ist, da sonst ein Zerplatzen bzw. Springen des Glaskörpers an den Querschnittssprüngen mit Sicherheit zu erwarten ist. Bei dem Gegenstand dieser Patentschrift soll die radiale Kompression des Glaskörpers nur zur Erzielung einer innigen Berührung des Metalls mit dem Glas dienen, eine Erhöhung der Festigkeit des Isolators wird hierdurch nicht erreicht.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß sich die Mittelelektrode abgedichtet durch das Innere eines hohlen zylindrischen Isolators erstreckt, der seinerseits abgedichtet in dem scheibenförmigen Isolator befestigt ist, wobei sich der zylindrische Isolator axial aus dem scheibenförmigen Isolator hinaus erstreckt.

Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der zylindrische Isolator aus Keramikmaterial besteht.

Dieser zylindrische Isolator kann in vorteilhafter Weise gegenüber der Mittelelektrode mit Hilfe eines Glaselementes abgedichtet sein.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 den Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer Zündkerze, die ein einstückiges Gehäuse aufweist,
F i g. 2 eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach

Fig-1. ., .

Fig. 3 den Querschnitt eines Teils eines zweiten Ausführungsbeispiels der Zündkerze, die ein zweistükkiges Gehäuse aufweist,

F i g. 4 eine Draufsicht des in F i g. 3 gezeigten Teils,