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Hochspannungszündkerze für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Hochspannungszündkerze für Brennkraftmaschinen, mit einem metallischen
Gehäuse, das einen hochwarmfesten Isolator gasdicht umfaßt und eine Masseelektrode
trägt, wobei der Isolator in seiner Längsbohrung eine Mittelelektrode enthält, die
eine hochwarmfeste, elektrisch leitfähige Hülse hat, in deren Innenraum an ihrem
der Masseelektrode zugewendeten Boden eine in elektrisch isolierendem, Wärme gut
leitendem Pulver gebettete Heizspirale mit ihrem einen Ende angeschweißt ist, während
ihr anderes Ende mit einem Anschlußbolzen in Verbindung steht, der elektrisch isoliert
aus der Hülse herausragt.
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Derartige Zündkerzen sorgen neben der rrzeugung von Funken in Motorzylindern
oder Flammstartanlagen dafür, daß die Zündwilligkeit der Zündkerze wesentlich verbessert
wird. Diese Verbesserung der Zündwilligkeit wird dadurch bewirkt, daß die Mittelelektrode
von innen heraus beheizt wird, was zu einer gewissen Aufwärmung der Zündkerzenumgebung
führt, insbesondere aber Kohle- und ölablagerungen am Isolatorfuß wegbrennt. Diese
Zündkerzen vermindern das Vorkommen von Fehlzündungen in Folge von Ablagerungen
und erleichtern den Startvorgang bei kaltem Motor.
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Bekannte Zündkerzen dieser Art sind im Aufbau ihrer Mittelelektrode
recht kompliziert und aufwendig, weil sie aus verhältnismäßig vielen Teilen bestehen,
deren Montage umständlich ist, und weil das Pulver nicht genügend dicht ist und
somit nur einen schlechten Wärmeübergang von der Heizspirale zur Hülse der Mittelelektrode
bietet.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Zündkerze
mit beheizbarer Mittelelektrode zu schaffen, deren Montage einfach ist und darüberhinaus
einen guten Wirkungsgrad bei der Wärmeübertragung von der Heizspirale zur Hülse
der Mittelelektrode aufweist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Hülse
der Mittelelektrode einteilig ist und die gesamte Längsbohrung des Isolators durchsetzt,
wobei die Heizspirale einschließlich oder ohne Anschlußbolzen von Pulver umgeben
ist, das durch radiales Zusammenpressen der Hülse verdichtet ist.
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Zur Verbesserung des Wärmeübergangs von der Heizspirale zur Hülse
und für eine eindeutige Fixierung der Hülse im Isolator ist es von Vorteil, wenn
die Hülse im Bereich der Heizspirale einen kleineren Durchmesser hat als im Bereich
des Anschlußbolzens die dadurch an der Hülse gebildete Schulter liegt dabei an einem
entsprechenden Absatz in der Isolatorlängsbohrung auf.
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Die elektrischen Anschlüsse für eine Zündkerze nach der Erfindung
sind besonders dann einfach herstellbar, wenn der Anschlußseitige Endabschnitt der
Hülse als Flansch gestaltet ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden beschrieben und näher erläutert; die Figur zeigt eine im Längsschnitt
dargestellte Hochspannungszündkerze nach der Erfindung im Zusammenhang mit dem Wirkschaltplan
einer entsprechenden Schaltungsanordnung.
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Die in der Figur dargestellte Hochspannungszündkerze 10 besteht im
wesentlichen aus einer Mittelelektrode 11, einem hochwarmfesten keramischen Isolator
12, der die Mittelektrode 11 in seiner Längsbohrung 13 dicht umfaßt, und einem metallischem
Gehäuse 14, das wiederum den Isolator 12 unter Zuhilfenahme eingelegter Dichtringe
15 und 16 dicht umfaßt und am zündseitigen Ende ein Einschraubgewinde 17 und eine
hakenförmige Massenelektrode 18 hat.
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Die Mittelelektrode 11 wird von einer hochwarmfesten, elektrisch leitfähigen
Hülse 19 gebildet, deren zündseitiges Ende mit Boden 20 verschlossen ist, aus dem
Isolator 12 herausragt und mit Abstand der Masseelektrode 18 gegenübersteht. Der
anschlußseitige Endabschnitt der Hülse 19 ist als Flansch 21 ausgebildet, der auf
der anschlußseitigen Stirnfläche 22 des Isolators 12 aufliegt. Der zündseitige Abschnitt
der Hülse 19 hat einen kleineren Durchmesser als der anschlußseitige Abschnitt der
Hülse 19; die dadurch gebildete Schulter 23 der Hülse 19 liegt auf einem entsprechenden
Absatz 24 in der Isolator-Längsbohrung 13 auf und sorgt für eine Fixierung der Hülse
19 in der Längsbohrung 13.
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Im Innenraum 25 der Hülse 19 ist eine Heizspirale 26 derart angeordnet,
daß sie mit ihrem einen Ende am Boden 20
der Hülse 19 angeschweißt
ist und sich ihre einzelnen Windungen gegenseitig nicht berühren und daß sie an
ihrem anderen Ende an einen Anschlußbolzen 27 angeschweißt ist, der aus dem anschlußseitigem
Ende der Hülse 19 mit einem Gewindeansatz 28 herausragt. Der nicht durch Anschlußbolzen
27 und Heizspirale 25 ausgefüllte Teil des Innenraumes 25 der Hülse 19 ist mit einem
Pulver 29 ausgefüllt, daß ein elektrischer Isolator, jedoch ein guter Wlrmeleiter
ist als Pulver 29 wird vorzugsweise Magnesium verwendet. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs
von der Heizspirale 26 zur Hülse 19 und damit auch zum Isolator 12 ist der vorstehend
beschriebene Verband von Hülse 19, Heizspirale 26, Anschlußbolzen 27, Pulver 29
einschließlich einer Isolierstoffbuchse 30, die das anschlußseitige Ende der Hülse
19 verschließt, radial zusammengepreßt und infolge dessen das Pulver 29 verdichtet;
im Grunde genommen genügt es, wenn allein der Bereich der Hülse 19 derart verdichtet
wird, der die Heizspirale 26 umgibt, aber es ist vorteilhaft, wenn die Hülse 19
auf ihrer ganzen Länge radial zusammengepreßt wird, weil damit gleichzeitig ein
Kalibrieren der gesamten Mittelelektrode 11 erfolgt.
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Die Isolierstoffbuchse 30 ragt mit ihrem einen Ende etwas aus der
Hülse 19 heraus und dient als Isolator gegenüber dem Anschlußbolzen 27 für zwei
Kabelschuhe 31, 32, die mit dem Hülsen-Flansch 21 in Kontakt stehen; Kabelschuh
31 dient zum Anschluß an einen Hochspannungserzeuger 33, Kabelschuh 32 als Masseanschluß.
Die beiden Kabelschuhe 31 und 32 sind durch eine Mutter 34 unter Zwischenschaltung
einer Isolierringscheibe 35 auf der Mittelelektrode 11 festgelegt. Der Mutter 34
folgt auf dem Anschlußbolzen 27 ein Kabelschuh 36, der mit einem elektrochemischen
Akkumulator 37 verbindbar und mit einer Mutter 38 befestigt ist.
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Da die Hülse 19 der erfindungsgeneßen Zündkerze sowohl als Hochspannungsleiter
als auch als Masserückleitung dient, sind fürderartige Zündkerzen besondere Schaltungsanordnungen
erforderlich. Eine bevorzugte Schaltungsanordnung, in der nur
ein
einziger Akkumulator 37 notwendig ist, wird im folgenden beschrieben: Außer der
ochspannungszündkerze 10 besteht die Schaltungsanordnung im wesentlichen aus einem
Akkumulator 37, einem Zündschalter 39, einem elektromagnetischen Offnerrelais 40,
dem Hochspannungserzeuger 33 mit Zündverteiler 41 und einem Stellschalter 42, dessen
beide parallel liegenden Schaltglieder 43 und 44 nur bei Stillstand des Motors schließbar
sind.
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Der Akkumulator 37 ist mit seinem einen Pol an Masse gelegt und mit
seinem anderen Pol mit Knotenpunkt 45 verbunden. Der Knotenpunkt 45 steht einerseits
durch eine Leitung 46 mit einem Festkontakt 47 des Stellschalters 42 in Verbindung
und führt -bei geschlossenem Schaltglied 44-über eine Leitung 48 an Kabelschuh 36
an der Zündkerze 10. Von einem in Leitung 48 befindlichen Knotenpunkt 49 führt eine
Leitung 50 an die Erregerspule 51 des öffnerrelais 40, die andererseits an Masse
gelegt ist, das Schaltglied des öffnerrelais 40 ist mit 52 bezeichnet.
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Vom Knotenpunkt 45 geht andererseits eine Leitung 53 über einen Zündschalter
39, das Schaltglied 52 des öffnerrelais 40 zum Hochspannungserzeuger 33 mit Zündverteiler
41, und dann durch eine Leitung 54 an den Kabelschuh 31 an der Hochspannungs-Zündkerze
10. Der Hochspannungserzeuger 33 enthält eine Zündspule 55, einen Zündkondensator
56, einen vom Motor betätigten Unterbrecherkontakt 57 und den Zündverteiler 41 in
bekannter Kombination, wobei Zündkondensator 36 und Unterbrecherkontakt 57 parallel
zueinander geschaltet und dann an Masse gelegt sind.
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Der an der Zündkerze 10 befestigte Kabelschuh 32, der am Kabelschuh
31 anliegt, ist über eine Leitung 58 mit dem Schaltglied 43 des Stellschalters 42
verbunden, dessen Festkontakt 59 an Masse führt.
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In der Leitung 53 befindet sich zwischen dem Schaltglied 52 des öffnerrelais
40 und dem Eingang in den Hochspannungserzeuger 33 ein Knotenpunkt 60, von dem eine
Leitung 61 aus zum nicht dargestellten Andrehmotor führt.
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Für das Inbetriebnehmen der Anlage wird der Stellschalter 42 in die
Schaltstellung bewegt, in der die beiden Schaltglieder 43, 44 mit ihren Festkontakten
47 bzw. 59 in Verbindung stehen dieses Schließen der Schaltglieder 43, 44 ist aufgrund
einer nicht dargestellten Verriegelung mit dem Motor nur dann möglich, wenn der
Motor stillsteht. In diesem Schaltungszustand gelangt der vom Akkumulator 37 kommende
Strom über Knotenpunkt 45, Leitung 46, Festkontakt 47, Schaltglied 44, Leitung 48
in den Kabelschuh 36 an der Hochspannungszündkerze 10 und wird durch den Anschlußbolzen
27, Heizspirale 26, Hülse 19, Kabelschuh 31, Kabelschuh 32, durch Leitung 58, durch
das nun in Verbindung mit Festkontakt 59 stehende Schaltglied 43 des Stellschalters
42 zur Masse geführt; dabei wird aie Heizspirale 26 erhitzt und gibt ihre Wärme
über das Pulver 29 an die Hülse 19 und dann an den Isolator 12 ab, auf dem eventuell
vorliegende Rückstände von Ö1 und Kohle verbrennen. Durch die von der Heizspirale
26 erzeugte Wärme wird auch die dieses zündseitige Ende der Mittelelektrode 11 umgebende
Luft erwärmt, wodurch eine größere Zündwilligkeit erreicht wird.
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In diesem Schaltungszustand fließt außerdem vom Knotenpunkt 49 in
Leitung 48 ein Strom durch die Leitung 50 und durch die Erregerspule 51 des öffnerrelais
40 an Masse und öffnet das Schaltglied 52 des öffnerrelais 40 in Leitung 53, dadurch
wird sichergestellt, daß bei Betätigen des Zündschalters 39 in diesem Schaltungszustand
nicht gestartet werden kann.
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Nach dieser Aufheizzeit der Zündkerze 10 wird der Stellschalter 42
mit seinen Schaltgliedern 43 und 44 geöffnet;
dadurch wird das Aufheizen
der Zündkerze beendet und das Schaltglied 52 des Offnerrelais 40 wieder geschlossen.
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Nach dem nun folgenden Schließen des Zündschalters 39 führt der vom
Akkumulator 37 kommende Strom über Knotenpunkt 45, Leitung 53, das geschlossene
Schaltglied 52 des Offnerrelais 40 zu einem Knotenpunkt 60, wo er einerseits durch
Leitung 61 zum Andrehmotor führt, und andererseits durch den Hochspannungserzeuger
33 mit Zündverteiler 4l,und die Leitung 54 in den Kabelschuh 31 an der Hochspannungszündkerze
10 fließt, von wo aus er in der Hülse 19 als Mittelelektrode 11 zum Boden 20 geführt
wird und als Funken zur hakenförmigen Masseelektrode 18 überspringt. Auf eine detailierte
Beschreibung der Wirkungsweise des Hochspannungserzeugers 33 mit Zündspule 55, Zündkondensator
56, motorgesteucrtem Unterbrecherkontakt 57 und Zündverteiler 41 wurde verzichtet,
da derartige Anordnungen allgemein bekannt sind.