DE2346663C3

DE2346663C3 - Spark plug for internal combustion engines

Info

Publication number: DE2346663C3
Application number: DE19732346663
Authority: DE
Inventors: Osamu Kariya Kasima (Japan)
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1972-09-18
Filing date: 1973-09-17
Publication date: 1977-09-22

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündkerze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs.The invention relates to a spark plug according to the preamble of the claim.

Die Zündfähigkeit herkömmlicher Zündkerzen mit Masseelektroden mit rechteckigem Querschnitt ist gering, so daß es erforderlich ist, ein im Vergleich zum theoretisch erforderlichen Luft-Brennstoff-Verhältnis fettes Gemisch zu verwenden, wenn die Brennkraftmaschine bei geringer Last oder im Leerlauf betrieben wird. Zum Zwecke der Verminderung des Anteils von giftigen und umweltfeindlichen Bestandteilen im Abgas wird jedoch gezielt ein mageres Gemisch eingesetzt. Dabei kommt es aber häufig zu Fehlzündungen.The ignitability of conventional spark plugs with ground electrodes with a rectangular cross-section is small, so that it is necessary to have an air-fuel ratio compared to the theoretically required air-fuel ratio Use a rich mixture when the internal combustion engine is operated at low load or at idle will. For the purpose of reducing the proportion of toxic and environmentally harmful components in the exhaust gas however, a lean mixture is used in a targeted manner. However, this often leads to misfires.

Bei einer in der US-PS 29 44 178 beschriebenen Zündkerze der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist die Masseelektrode gegenüber der Mittelelektrode durchbohrt, um die Leistung der Zündkerze zu verbessern und den Brennstoffverbrauch zu vermindern. Diese bekannte Zündkerze kann jedoch lediglich ein mageres Gemisch bis zu einem Luft-Brennstoff-Verhältnis von maximal 13,8 zünden, so daß keine ausreichende Verminderung des Kohlenmonoxidgehalts erreicht werden kann.In a spark plug described in US-PS 29 44 178 in the preamble of claim 1 mentioned type, the ground electrode opposite the center electrode is pierced in order to increase the performance of the Improve spark plugs and reduce fuel consumption. However, this known spark plug can just a lean mixture up to an air-fuel ratio of a maximum of 13.8 ignite, so that there is no sufficient reduction in the carbon monoxide content can be achieved.

Bei einer Zündkerze gemäß der DT-PS 6 27 591 weisen die beiden Elektroden auf den einander zugekehrten Flächen Vertiefungen oder Taschen auf, welche nach allen Seiten durch zwischen den Taschen stehende Stege abgegrenzt sind. Diese Vertiefungen oder Taschen sollen bewirken, daß Ionen in ihnen verbleiben, die andernfalls durch das beim Saughub eintretende Gas herausgeblasen werden. Hierdurch soll eine weniger hohe Spannung notwendig sein, um einen Funken zu erzeugen.In a spark plug according to DT-PS 6 27 591, the two electrodes point to each other facing surfaces, depressions or pockets, which on all sides through between the pockets standing webs are delimited. These depressions or pockets are designed to cause ions to enter them that would otherwise be blown out by the gas entering during the suction stroke. This is supposed to a lower voltage may be necessary to generate a spark.

Die GB-PS 1 68 024 zeigt eine Masseelektrode, deren gegabeltes Ende die Mittelelektrode zum Teil umgibt.GB-PS 1 68 024 shows a ground electrode, the forked end of which partially surrounds the center electrode.

Bei einer aus der US-PS 13 54 945 bekannten Zündkerze wird die Masseelektrode von einem Blech gebildet, das den Endabschnitt der Mittelelektrode halbkreisförmig umgibt, so daß ein über den halben Mantel des Endabschnitts der Mittelelektrode reichender Funkenspalt entsteht.In a spark plug known from US Pat. No. 1,354,945, the ground electrode is made of a sheet metal formed, which surrounds the end portion of the center electrode semicircular, so that one over the half Sheath of the end portion of the central electrode reaching spark gap is formed.

Prinzipiell ähnlich sind in der DT-PS 3 99 086 und der US-PS 19 42 242 beschriebene Masseelektroden ausgebildet. In beiden Fällen ist die Entladungsoberfläche der Masseeiektrode so geiönrii, daß sie einen nahezu, halbringförmigen Entladungsspalt zur Mittelelektrode ausbildet, so daß der Funkenbildungsbereich der Masseelektrode vergrößert wird.In principle, ground electrodes described in DT-PS 3 99 086 and US-PS 19 42 242 are designed in a similar manner. In both cases the discharge surface of the ground electrode is so good that it almost semicircular discharge gap forms to the center electrode, so that the sparking area of the Ground electrode is enlarged.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündkerze der im Oberbegriff des Anspruchs genannten Art zu schaffen, durch die bei einfacher Hersiellbarkeit der Masseelektroae insbesondere auch sehr magere Luft-Brennstoff-Gemische gezündet werden können.The invention is based on the object of providing a spark plug of the type mentioned in the preamble of the claim Art to create through which with easy releasability der Masseelektroae, in particular, very lean air-fuel mixtures can also be ignited.

D'ese Aufgabe wird erfindungsgemaß mit den im Anspruch angegebenen Mittein gelöst. Durch die in der Oberfläche der Masseelektrode vorgesehene Nut entsteht ein Spalt zwischen der Boden- oder Grundfläche der Nut und der Stirnfläche der Mittelelektrode, der aufgrund seiner größeren Abmessung der Funkenstrekke nicht angehört, diese vielmehr einengt.D'ese task is according to the invention with the im Claim specified Mittein solved. Through the groove provided in the surface of the ground electrode creates a gap between the bottom or base of the groove and the face of the center electrode, the due to its larger dimensions, it does not belong to the spark gap, rather it narrows it.

Mit der erfindungsgemäßen Zündkerze werden auch dann hervorragende Zündungen erreicht, wenn die Brennkraftmaschine im Leerlauf oder mit geringer Last betrieben wird, d. h. in Betriebszuständen, die für die Zündung besonders ungünstig sind. Bei Verwendung eines mageren Gemischs stellt sich der wesentliche Vorteil ein daß der Anteil von Kohlenmonoxid im Abgas stark vermindert ist. Aus dem gleichen Grund ist auch der Anteil an Kohlenwasserstoffen im Abgas vermindert Schließlich kann eine Brennstoffvergeudung vermieden werden, so daß der Brennstoffverbrauch erheblich herabgesetzt wird. Da ferner die Erzeugung von Kohle während der Verbrennung herabgesetzt ist, wird eine Verschlechterung der Isolation -m wärmeaufnehmenden Abschnitt der Zündkerze verhindert, d. h. die Erzeugung sog. Ölkohle wird vermieden wodurch eine ausreichend lange Lebensdauer der Zündkerze sichergestellt ist.With the spark plug according to the invention, excellent ignitions are also achieved when the Internal combustion engine is operated at idle or with a low load, d. H. in operating states that are for the Ignition are particularly unfavorable. When using a lean mixture, the essential one arises The advantage is that the proportion of carbon monoxide in the exhaust gas is greatly reduced. It is for the same reason The proportion of hydrocarbons in the exhaust gas is also reduced. Finally, fuel can be wasted can be avoided, so that the fuel consumption is significantly reduced. Furthermore, since the Production of coal during combustion is decreased, will deteriorate Insulation - the heat-absorbing section of the spark plug prevents, d. H. the generation of so-called oil carbon is avoided, which means that it has a sufficiently long service life the spark plug is ensured.

Überdies eignet sich die erfindungsgemaß ausgebildete Masseelektrode hervorragend zur Massenproduktion in dem sie aus einer mit einer Längsnut versehenen Länge Elektrodenmaterials geschnitten und anschließendgebogen wird.In addition, the ground electrode designed according to the invention is outstandingly suitable for mass production in which they are cut from a length of electrode material provided with a longitudinal groove and then bent will.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe invention is described below with reference to the description of exemplary embodiments explained in more detail on the drawing. It shows

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Zündkerze,F i g. 1 shows a longitudinal section through a spark plug according to the invention,

Fig.2 einen Seitenschnitt der Zündkerze gemäß2 shows a side section of the spark plug according to

Fig IFig I.

Fig 3A bis 3E Längsschnitte einer herkömmlichen Zündkerze und erfindungsgemäßer Zündkerzen mit Abmessungsangaben und3A to 3E show longitudinal sections of a conventional spark plug and spark plugs according to the invention Dimensions and

F i g. 4 eine graphische Darstellung der Zündgrenzen der Zündkerzen nach den F i g. 3A bis 3E.F i g. 4 is a graph showing the ignition limits of the spark plugs according to FIGS. 3A to 3E.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Zündkerze besitzt eine Mittelelektrode 1, die sich durch die Mitte eines Isolators 4 erstreckt, der von einem metallischen Gehäuse 5 getragen wird, sowie eine Masseelektrode 2, die in der Weise am metallischen Gehäuse 5 angeschweißt ist, daß ein Funkenspalt 3 zwischen der Mittelelektrode 1 und der Masseelektrode 2 gebildet wird in dem ein Funke zur Zündung eines Gemischs überschlagen kann. Die der Mittelelektrode 1 gegenüberliegende Masseelektrode 2, die rechteckigen Querschnitt aufweist, ist mit einer Rille bzw. Nut versehen, die in der der Mittelelektrode gegenüberliegenden Oberfläche ausgebildet ist. Aufgrund dieser Ausbildung werden die durch einen Funken erzeugten Flammenkerne zur Nut geführt und breiten sich in Längsrichtung derselben nach vorn und nach hinten mit großer Geschwindigkeit aus, wobei sie stark wachsen. Dies fördert die Ausbreitung der Flamme. Demzufolge werden nicht nur Schwankungen der Zündverzögerung vermindert, so daß ein ruhiger Betrieb sichergestellt ist, sondern auch die Zündfähigkeit wird in der Weise verbessert, daß ein mageres Gemisch gezündet werden kann.The in the F i g. 1 and 2 shown spark plug has a center electrode 1, which extends through the center an insulator 4 supported by a metallic housing 5 and a ground electrode 2, which is welded to the metallic housing 5 in such a way that a spark gap 3 between the Center electrode 1 and the ground electrode 2 is formed by a spark for igniting a mixture can overturn. The ground electrode 2 opposite the center electrode 1, the rectangular ones Has cross section, is provided with a groove or groove in the opposite of the center electrode Surface is formed. Because of this training, they are generated by a spark Flame cores led to the groove and spread in the longitudinal direction of the same forwards and backwards great speed, growing rapidly. This will encourage the flame to spread. As a result not only are fluctuations in the ignition delay reduced, so that quiet operation is ensured, but also the ignitability is improved in such a way that a lean mixture can be ignited can.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3A bis 3E und 4 werden untersuchte Kerzenkonsiruktionen und die Untersuehungsergebnisse erläutert. Die Untersuchung wurde mit einer Viertakt-Kraftfahryeug-Brennkraftmaschine durchgeführt. Wie eingangs bereits erwähnt wurde, nimmt der Kohlenmonoxidanteil im Abgas ab, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis groß wi d, d. h. wenn ein mageres Gemisch verwendet wird.Referring to FIGS. 3A to 3E and 4, candle constrictions and the Examination results explained. The investigation was carried out with a four-stroke Kraftfahryeug internal combustion engine accomplished. As already mentioned at the beginning, the proportion of carbon monoxide in the exhaust gas decreases, when the air-fuel ratio is large, d. H. when a lean mixture is used.

Wie die Fig. 3A bis 3E zeigen, haben bei den fünf untersuchten Konstruktionen die Mittelelektroden einen Durchmesser von 2,5 mm, wahrend der Elektrodenabstand zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode 0,8 mm beträgt. Die Konstruktion gemäß F i g. 3A ist die einer herkömmlichen Zündkerze.As shown in FIGS. 3A to 3E, the five constructions examined had center electrodes a diameter of 2.5 mm, while the electrode gap between the ground electrode and the Center electrode is 0.8 mm. The construction according to FIG. 3A is that of a conventional spark plug.

Die Zündkerzen gemäß den Konstruktionen in Fig. 3B bis 3E haben jeweils eine Masseelektrode mit einer Breite von 3,0 mm und einer Dicke von 1,5 mm. Die Breite, die Tiefe und die Querschnittsform der Nut 16 variieren entsprechend den Darstellungen in den F i g. 3B bis 3E. Somit hat die Nut gemäß F i g. 3B eine Breite von 0,8 mm, eine Tiefe von 0,3 mm sowie einen rechteckigen Querschnitt; die Nut gemäß Fig. 3C hat rechteckigen Querschnitt mit einer Breite von 1,4 mm und einer Tiefe von 1,1 mm; gemäß F i g. 3D hat die Nut eine Breite von 1,4 mm, eine Tiefe von 0,7 mm und dreieckigen Querschnitt; gemäß Fig. 3E hat die Nut halbkreisförmigen Querschnitt mit einer Breite vonThe spark plugs according to the constructions in FIGS. 3B to 3E each have a ground electrode a width of 3.0 mm and a thickness of 1.5 mm. The width, depth and cross-sectional shape of the groove 16 vary according to the representations in FIGS. 3B to 3E. Thus, according to FIG. 3B a Width of 0.8 mm, a depth of 0.3 mm and a rectangular cross-section; has the groove of Fig. 3C rectangular cross-section with a width of 1.4 mm and a depth of 1.1 mm; according to FIG. 3D has the groove a width of 1.4 mm, a depth of 0.7 mm and triangular cross-section; according to Fig. 3E has the groove semicircular cross-section with a width of

1,4 mm und einer Tiefe von 0,7 mm.1.4 mm and a depth of 0.7 mm.

Wie aus F i g. 4 ersichtlich ist, in der die Zündgrenzen der untersuchten Proben dargestellt sind, kann die Herkömmliche Zündkerze (F i g. 3A) nur unterhalb eines Luft-Brennstoff-Verhältnisses von 13 zünden. Dagegen liegt die Zündgrenze der Konstruktionen gemäß den F i g. 3B bis 3E oberhalb eines Luf'-Brennstoff-Verhahnisses von 14,7 unabhängig von Form und Abmessungen der in der Masseelektrode vorgesehenen Nut 16. Demzufolge kann die Konzentration von Kohlenmonoxid im Abgas bis in die Größenordnung von 0,1 bis 0,2% vermindert werden. Der mit den Konstruktionen gemäß Fig. 3B bis 3E erreichte Grenzwert oberhalb eines Luft-Brennstoff-Verhältnisses von 14,7 ist auch besser als der Grenzwert von 13,8, der für eine herkömmliche Zündkerze mit kreisförmigem Loch in der Masseelektrode festgestellt wurde. Dies kann daran liegen, daß dann, wenn die Flammenkerne durch die Nut 16 zunächst nach vorne und nach hinten in Längsrichtung der Nut geführt werden und sich dann über die Nachbarbereiche ausbreiten, die Wirkung wesentlich größer ist, als dann, wenn die im Funkenentladungsraum zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode erzeugten Flammenkerne durch das in der Masseelektrode ausgebildete Loch dringen und sich dann erst nach unten ausbreiten.As shown in FIG. 4 can be seen, in which the ignition limits of the examined samples are shown, the Conventional spark plugs (FIG. 3A) only ignite below an air-to-fuel ratio of 13. On the other hand is the ignition limit of the constructions according to FIGS. 3B to 3E above an air fuel valve of 14.7 regardless of the shape and dimensions of the groove 16 provided in the ground electrode. As a result, the concentration of carbon monoxide in the exhaust gas can be in the order of 0.1 to 0.2% can be reduced. The limit value achieved with the constructions according to FIGS. 3B to 3E is above an air-fuel ratio of 14.7 is also better than the limit of 13.8 that is for a conventional spark plug with a circular hole in the ground electrode was found. This can be because of it lie that when the flame cores through the groove 16 first forward and backward in the longitudinal direction the groove and then spread over the neighboring areas, the effect is substantial is greater than when in the spark discharge space between the ground electrode and the center electrode generated flame cores penetrate through the hole formed in the ground electrode and only then after spread out below.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Spark plug for internal combustion engines with a center electrode and a ground electrode for Formation of a spark gap, the surface of the ground electrode facing the center electrode Has depressions, characterized in that in the center electrode .1) facing surface of the ground electrode (2) extending in the longitudinal direction of the ground electrode Groove (16) is provided, the width of which is less than the diameter of the central electrode and its Depth is so great that there is no spark gap between the groove base and the center electrode (3) trains.