DE2624238A1

DE2624238A1 - Zuendkerze

Info

Publication number: DE2624238A1
Application number: DE19762624238
Authority: DE
Inventors: Etler-Peter Tylka
Original assignee: TYLKA ETLER PETER
Current assignee: TYLKA ETLER PETER
Priority date: 1976-05-29
Filing date: 1976-05-29
Publication date: 1977-12-15
Also published as: US4114068A; FR2353149A1; JPS52147242A; DE2624238C2; JPS602754B2; FR2353149B1

Description

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Zündkerze

Die Erfindung betrifft eine Zündkerze für einen Verbrennungsmotor mit einer Batterie- oder Magnetzündanlage mit einer Zündspule, wobei zur Zündkerze ein Gehäuse, eine Mittelelektrode und ein Anschlußbolzen für die Mittelelektrode gehören.

Herkömmliche Zündkerzen werden zur Zündung eines brennbaren Gemischs in einem Motorbrennraum Über den Anschlußbolzen mit einer Zündspannung gespeist, die zu einem von der Mittelelektrode zu einer oder mehreren Masseelektroden überspringenden Zündfunken führt. Zur Erzeugung der Zündspannung und zur Verteilung der Zündspannung auf die den einzelnen Brennräumen eines Motors zugeordneten Zündkerzen umfaßt eine herkömmliche Zündanlage außer einer Spannungsquelle eine Zündspule, einen Unterbrecher, einen Zündverteiler, einen Fliehkraftregler und einen Unterdruckversteller. Der Unterbrecher unterbricht den Stromkreis aus Spannungsquelle und Primärwicklung der Zündspule, wodurch in der Sekundärwicklung der Zündspule eine Hochspannung induziert wird. Zwischen die Sekundärwicklung und die einzelnen Zündkerzen ist der Zündverteiler geschaltet, der die Zündspannung an jeweils eine der Zündkerzen weiterleitet. Dabei wird die Öffnungsbewegung des Unterbrechers und die Bewegung des Verteilers direkt oder indirekt

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von der Kurbelwelle des Motors gesteuert. Die Erzeugung und Verteilung der Zündspannung erfordert somit bei herkömmlichen Batterie- und Magnetzündanlagen einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau derselben sowie eine mechanische Verbindung von deren Unterbrecher und Zündverteiler mit der Kurbelwelle des Motors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündkerze zu schaffen, die eine Vereinfachung der Zündanlage ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Zündkerze der angegebenen Art gelöst durch einen im Inneren der Zündkerze axial vom Verdichtungsdruck in einem Motorbrennraum verschiebbaren Kolben, ein erstes Kontaktpaar zwischen Anschlußbolzen und Mittelelektrode, das bei der Kolbenverschiebung geschlossen wird, einen Anschluß zur Verbindung mit der Primärwicklung der Zündspule und ein zweites Kontaktpaar zwischen Masse und dem Anschluß, das bei der Kolbenverschiebung geschlossen und geöffnet wird.

Die erfindungsgemäße Zündkerze wird mit ihrem Anschlußbolzen direkt an die Sekundärwicklung der Zündspule ohne Zwischenschaltung eines Zündverteilers und mit ihrem PrimärwicklungsansohluB direkt an die Primärwicklung der Zündspule angeschlossen. Wenn während des Verdichtungstaktes in einem Motorbrennraum der Druck ansteigt, wird dadurch der Kolben

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der erfindungsgemäßen Zündkerze verschoben. Dies führt dazu, daß zunächst das zweite Kontaktpaar geschlossen wird, wodurch der Primärkreis der Zündspule geschlossen wird. Bei weiterer Verschiebung des Kolbens durch den Verdichtungsdruck wird dann dieses zweite Kontaktpaar wieder geöffnet, so daß die Primärwicklung stromlos wird und dadurch in der Sekundärwicklung die Zündspannung erzeugt wird. Vor dem öffnen des zweiten Kontaktpaares ist das erste Kontaktpaar geschlossen worden, so daß die Zündspannung zur Mittelelektrode gelangen kann und einen Funkenüberschlag bewirkt. Somit erfordert weder die Erzeugung der Zündspannung einen Unterbrecher außerhalb der Zündkerze noch die Anlegung der Zündspannung an die Zündkerze, die zum gegebenen Zeitpunkt einen Zündfunken erzeugen soll, einen Zündverteiler. Die erfindungsgemäße Zündkerze ermöglicht daher eine erhebliche Vereinfachung und Verbilligung der Zündanlage. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch den Wegfall von Zündverteiler und Unterbrecher mögliche Störungsquellen in der Zündanlage ausgeschaltet sind.

Für die Gegenkraft, die den Kolben in der Zündkerze in seine Ruhestellung zurückbringt, kann eine Druckfeder, die den Kolben entgegen dem Verdichtungsdruck beaufschlagt und/oder ein Gasdruck sorgen, der in einer Druckkammer Wirkt, die im Gehäuse auf der vom Motorbrennraum abge- wandten Seite des Kolbens ausgebildet ist und über zumindest

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einen Kanal mit Drosselwirkung mit dem Motorbrennraum in Verbindung steht, wobei in vorteilhafter Ausbildung der Erfindung Mittel vorgesehen sind, die diese Verbindung bei der KolbenverSchiebung schließen. Durch eine derartige Druckkammer wird für eine selbsttätige Änderung der Vorzündung bei zunehmender Drehzahl durch die Zündkerze gesorgt. Wie bekannt ist, sollte bei zunehmender Drehzahl die Vorzündung größer sein. Der drosselnde Kanal führt nun dazu, daß bei höherer Drehzahl- und somit schnellerem Druckanstieg beim Verdichtungshub im Brennraum der Druck in der Druckkammer nicht in gleichem Ausmaß dem Druckanstieg im Brennraum folgen kann, wie bei niedrigerem Drehzahlen und somit langsamerem Druckanstieg im Brennraum. Daher ist zum Zeitpunkt des Schließens des Kanals der Druck in der Druckkammer bei höheren Drehzahlen niedriger als bei niedrigeren Drehzahlen, so daß die auf den Kolben wirkende Gegenkraft geringer ist und dieser daher schon bei niedrigerem Verdichtungsdruck das zweite Kontaktpaar schließt und öffnet und somit die Zündspannung erzeugt. Dies bedeutet, daß der Vorzündwinkel bei höheren Drehzahlen in gewünschter Weise größer ist.

Damit die erfindungsgemäße Zündkerze Motoren mit unterschiedlichen Kennwerten angepaßt werden kann, ist in vorteilhafter Ausbildung vorgesehen, daß die Kolbenstellung, in der der Kolben das erste Kontaktpaar und/oder das

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zweite Kontaktpaar schließt bzw. öffnet,einstellbar ist.

Bei den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sitzt die Mittelelektrode im verschiebbaren Kolben, so daß sie ebenfalls relativ zur Masseelektrode verschoben wird. Dies bringt den weiteren Vorteil mit sich, daß zwischen den Elektroden keine Brückenbildung durch Verbrennungsrückstände wie beispielsweise Ruß und Ölkohle erfolgen kann, da derartige Brücken sofort zerstört würden. Ein weiterer Vorteil liegt auch darin, daß feuchte Elektroden durch die Bewegung der Mittelelektrode schneller getrocknet werden.

Weitere vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Zündkerze sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Ferner ergeben sich weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. ES zeigen:

Pig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zündkerze;

Pig. 2 einen Schaltplan einer Batteriezündanlage für einen Vierzylindermotor mit erfindungsgemäßen Zündkerzen;

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Fig. 3 ein ρ,α-Diagramm für zwei Zylinder eines Viertaktmotors, deren Arbeitsspiele um 180° gegeneinander versetzt sind;

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zündkerze; und

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zündkerze.

Die in Fig. 1 dargestellte Zündkerze 1 umfaßt ein metallisches Gehäuse 2_t das mittels eines Einschraubabschnitts 3 an seinem unteren Ende in einen nicht dargestellten Zylinderkopf eingeschraubt werden kann. Am unteren Ende des Einschraubabschnitts 3 sind Masseelektroden 5 angebracht, die eine aus dem unteren Ende des Gehäuses herausragende Mittelelektrode 6 umgeben. Am oberen Ende des Gehäuses ist in das Gehäuse 2 ein Isolatorkörper 7 fest eingesetzt, wobei sich zwischen dem Gehäuse und einer Schulter des Isolatorkörpers Dichtungen 8 und 9 befinden. Auf der Außenseite des Gehäuses 2 sind nahe dem Einschraubabschnitt 2ur besseren Wärmeabfuhr ringförmige Kühlrippen 11 ausge bildet. Oberhalb der Kühlrippen ist am Gehäuse ein Sechskant 12 ausgebildet, an dem ein Kerzenschlüssel angreifen kann. .

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Der Isolatorkörper 7 besteht aus bei Zündkerzen üblichem wärmebeständigem Keramikmaterial und hat im wesentlichen zylindrische Form. Sein aus dem Gehäuse herausragender oberer Abschnitt 13 weist auf seinem Umfang Ringnuten auf, die den Weg für Kriechströme verlängern. Durch den Isolatorkörper 7 verläuft parallel zu dessen Längsachse ein Anschlußbolzen 15, der in einer entsprechenden Bohrung des Isolatorkörpers verschiebbar ist. Am unteren Ende dieser Bohrung ist in den Isolatorkörper 7 eineGewindebuchse 16 mit Innengewinde fest eingesetzt. In dargestellter Weise weist der Anschlußbolzen im Bereich der Gewindebuchse 16 sowie an seinem oberen, aus dem Isolatorkörper herausragenden Ende jeweils ein Außengewinde auf. Mit dem unteren Außengewinde ist der Anschlußbolzen 15 in die Gewindebuchse 16 eingeschraubt. Auf das Gewinde am oberen Ende des Anschlußbolzens ist eine Mutter 17 geschraubt, die den in die Gewindebuchse 16 geschraubten Anschlußbolzen kontert. Durch Lösen der Mutter 17 und Drehen des Anschlußbolzens 15 und erneutes Kontern mittels der Mutter 17 kann der Anschlußbolzen in einem gewissen Bereich in beliebiger Lage bezüglich des Isolatorkörpers gesichert werden.

Parallel zum Anschlußbolzen 15 verläuft durch den Isolatorkörper 7 ein Leiter 18, der auf gleiche Weise wie der Anschlußbolzen 15 am Isolatorkörper mittels einer Gewinde buchse 19 und einer Mutter 21 befestigt und relativ zu

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diesem verstellt werden kann. Bei festen konstruktiven Motordaten kann gemäß Pig. 1 die Gewindebuchse 19 entfallen bzw. gemäß Fig. 4 können die Teile 61 und 2 und gemäß Fig. 5 die Teile 73 und 3 einstückig sein. Das mit Gewinde versehene obere Ende 22 des Leiters 18 bildet den Anschluß zur Verbindung der Zündkerze mit einer Primärwicklung einer Zündspule, was noch erläutert werden wird. In der oberen Stirnfläche des Isolatorkörpers 7 ist zwischen dem Anschlußbolzen 15 und dem Leiter 18 eine Nut 23 ausgebildet, in die ein Steg 24 einer Steckerkappe (siehe Fig. 4) eingreifen kann, die zu einem sonst nicht dargestellten, zweipoligen Zündkerzenstecker gehört. Die Nut 23 und der Steg 24 wirken gemeinsam Kriechströmen zwischen dem Leiter 18 und dem Anschlußbolzen 15 entgegen.

Im Gehäuse 2 sitzt verschiebbar ein Kolben 31, der zylindrische Form hat und einen metallischen Mantel 32 sowie einen Kern 33 aus isolierendem Material umfaßt. Der Kolben 31 ist als Stufenkolben ausgebildet und wird an seinem schlankeren Abschnitt von einer Führungsfläche 34 im Einschraubabschnitt 3 des Gehäuses sowie an seinem dickeren Abschnitt von einer Führungsfläche 35 im Mittelabschnitt des Gehäuses 2 geführt. Zwischen der Stufe am Kolben und der entsprechenden Stufe des Gehäuses zwischen den Führungsflächen 34 und 35 befindet sich ein Ring 36 aus weicherem Material, auf dem der Kolben in seiner (in Fig. 1) unteren Stellung aufsitzt und der verhindert, daß der Kolben bei seiner Abwärtsbewegung kräftig gegen die Gehäuseschulter stößt. Zwischen den oberen Rand des Mantels 32 des Kolbens 31 und die Unterseite des Isolator-

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körpers 7 ist eine Druckfeder 37 eingesetzt, die den Kolben nach unten drückt.

Der fest mit dem Mantel 32 verbundene keramische Kern 33 des Kolbens 31 weist in seiner oberen Stirnfläche eine erste axiale Bohrung 38 und eine zweite axiale Bohrung 39 auf. Die erste Bohrung 38 ist koaxial zum Anschlußbolzen 15 angeordnet und hat einen Durchmesser, der mit dem Durchmesser eines am unteren Ende des Anschlußbolzens 15 angeformten Stiftes 41 übereinstimmt, wobei zwischen diesem Stift und der Bohrung 38 eine Spielpassung besteht, so daß sich Stift und Bohrungswand nicht berühren. Ein Wandabschnitt 42 der Bohrung 38 besteht aus leitendem Material und wird von der Innenfläche eines Zylinders 46 gebildet, der an der Mittelelektrode 6 angeformt ist. Die Mittelelektrode 6 sitzt fest im keramischen Kern 33 des Kolbens und verläuft in dessen schlankerem Abschnitt koaxial zu diesem.

Die zweite Bohrung 39 liegt koaxial zum Leiter 18. In der zweiten Bohrung 39 sitzt gleitend verschiebbar eine Scheibe 47, die über einen Verbindungsabschnitt 34 mit dem Leiter 18 verbunden ist. In der Wand der Bohrung 39 befindet sich eine elektrisch leitende Kontaktstelle 44, die von der Stirnfläche eines in den Mantel 32 eingesetzten Metallstiftes 45 gebildet wird.

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Die Kontaktstelle 44 ist so angeordnet und die Scheibe sowie der Stift 41 nehmen eine solche Stellung ein, daß bei einer Verschiebung des Kolbens 31 nach oben (in Fig. 1) zunächst die Scheibe 47 in Berührung mit der Kontaktstelle 44 tritt, dann der Stift 41 in den Zylinder 46 eintritt und schließlich bei weiterer Aufwärtsbewegung des Kolbens die Scheibe 47 den Kontakt mit der Kontaktstelle verliert. Bei der dargestellten Ausführungsform wird das erste Kontaktpaar vom Stift 41 und dem Wandabschnitt bzw. dem Zylinder 46 gebildet, während das zweite Kontaktpaar von der Scheibe 47 und der Kontaktstelle 44 gebildet wird.

In Fig. 2 ist ein Schaltplan einer Zündanlage für einen Vierzylindermotor dargestellt, der mit vier Zündkerzen der vorstehend beschriebenen Art ausgerüstet ist. In Fig. 2 entspricht der gestrichelt umrahmte Bereich einer Zündkerze 1, wobei die beiden Kontaktpaare und die Elektroden lediglich schematisch angedeutet sind. Zur Zündanlage gehören eine Batterie 51, die über einen Zündschalter 53 an eine Primärwicklung 54 einer Zündspule 52 angeschlossen ist. Die Sekundärwicklung 55 der Zündspule 52 ist parallel mit allen Anschlußbolzen 15 der vier Zündkerzen verbunden. Der Masseanschluß der Zündspule 52 ist einerseits über einen Zündkondensator 56 an Masse gelegt und andererseits mit allen Anschlüssen 22 der vier Zündkerzen 1 verbunden.

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In Fig. 3 ist schematisch ein p,α-Diagramm von zwei Zylindern eines Viertakt-Vierzylindermotors dargestellt, deren Arbeitsspiel um 180° versetzt ist. Das p,α-Diagramm zeigt über dem Kurbelwinkel α den Druckverlauf in den Brennräumen der Zylinder·.

Im folgenden wird die Punktionsweise der Zündkerze gemäß Fig. 1 in einer Zündanlage gemäß Fig. 2 erläutert, wobei angenommen wird, daß die Zündkerze dem Zylinder A zugeordnet ist, dessen p,α-Diagramm in der oberen Hälfte von Fig. 3 dargestellt ist. Während des Ansaughubes (Obis 180°) verbleibt der Kolben 31 in der in Fig. 1 dargestellten Stellung. Während des Verdichtungshubes (180 bis 360°) steigt der Druck im Brennraum allmählich an. Dieser Verdichtungsdruck wirkt auf die untere Stirnfläche des Kolbens 31 und verschiebt den Kolben entgegen der Kraft der Druckfeder 37 und der Kraft aufgrund des Drucks des oberhalb des Kolbens eingeschlossenen Gases nach oben in Fig. 1. Dabei kommt die Scheibe 47 beim Kurbelwinkel α., in Kontakt mit der Kontaktstelle 44, so daß das zweite Kontaktpaar geschlossen wird. Dadurch wird der Stromkreis über die Primärwicklung 54 geschlossen. Während die Scheibe 37 und die Kontaktstelle 44 noch in Berührung miteinander stehen, gelangt der Stift 41 beim Kurbelwinkel a~ mit seinem Ende in den Bereich des Wandabschnitts 42, der vom Kolben 46 gebildet wird. Dadurch wird das erste Kontaktpaar geschlossen, wobei der Stift

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und der Zylinder 46 aufgrund der Spielpassung als Überschlagkontakte wirken. Wenn dann der Kolben vom Verdichtungsdruck weiter nach oben geschoben wird, verliert die Scheibe 46 beim Kurbelwinkel a„ den Kontakt mit der Kontaktstelle 44, so daß die Primärwicklung 54 stromlos wird und dadurch in der Sekundärwicklung 55 eine Hochspannung induziert wird. Diese gelangt über das geschlossene erste Kontaktpaar zur Mittelelektrode 6, so daß beim Kurbelwinkel α zwischen der Mittelelektrode und den Masseelektroden 5 der Zündfunke überspringt. Die Vorzündung beträgt dabei 360 - a„. Beim folgenden Expansionshub des Kolbens zwischen 360 und 540 steigt der Druck noch kurzzeitig an, wonach er steil abfällt. Aufgrund des abnehmenden Drucks im Motorbrennraum bewegt sich dann der Kolben 31 wieder nach unten. Dabei wird zunächst beim Kurbelwinkel α. das zweite Kontaktpaar wieder geschlossen, dann wird beim Kurbelwinkel ctg das erste Kontaktpaar geöffnet, und beim Kurbelwinkel a₅ wird das zweite Kontaktpaar wieder geöffnet, bevor der Kolben 31 gegen Ende des Expansionshubes in seine in Fig. 1 dargestellte Ruhestellung zurückkehrt. Das erneute öffnen des zweiten Kontaktpaares beim Kurbelwinkel ou würde bei einem Ein2ylindermotor ebenfalls zur Erzeugung der Zündspannung an der Sekundärwicklung 55 der Zündspule 52 führen. Da jedoch zu diesem Zeitpunkt das erste Kontaktpaar bereits geöffnet ist, gelangt diese Zündspannung nicht zur Mittelelektrode 6, so daß kein erneuter Punkenüberschlag erfolgt.

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In der unteren Hälfte von Fig. 3 ist das ρ,α-Diagramm des Zylinders wiedergegeben, dessen Arbeitsspiel dem vorstehend beschriebenen Arbeitsspiel um 180° voranläuft. Auch für diesen Zylinder sind die Zeiträume, während der das zweite Kontaktpaar und das erste Kontaktpaar seiner Zündkerze geschlossen sind, durch die gestrichelten Kurven bzw. die strichpunktierte Kurve wiedergegeben. Es ist erkennbar, daß der Kurbelwinkel a^, bei dem das zweite Kontaktpaar während des Expansionstaktes in diesem Zylinder B öffnet, in den Bereich zwischen den Kurbelwinkeln ct.. und α fällt, währenddessen der Stromkreis über die Primärspule 54 geschlossen gehalten wird, so daß beim Kurbelwinkel a_ keine Unterbrechung erfolgt und somit keine Zündspannung erzeugt wird. Gleiches gilt für den Kurbelwinkel a_g, der in dem Bereich liegt, in dem das zweite Kontaktpaar eines Zylinders geschlossen ist, dessen Arbeitsspiel dem Arbeitsspiel im Zylinder A um 180 folgt. Damit das erneute öffnen des zweiten Kontaktpaares bei Cx₅ bzw. a_ nicht die erwünschte Zündung bei a_? (für Zylinder A) verhindert, braucht lediglich dafür gesorgt zu sein, daß die Kurbelwinkeldifferenz β = cu - a„ (siehe Fig. 3) größer Null ist. Wenn a_ kleiner als cu ist, so kann zwar eine Zündspannung erzeugt werden, aber es wird kein Zündfunke erzeugt, da das erste Kontaktpaar für den Zylinder A nicht geschlossen ist. Die genannte Bedingung läßt sich aufgrund des Druckverlaufs in den einzelnen Zylindern durch entsprechende Einstellung und Dimensionierung

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der Zündkerze leicht erfüllen. Wenn diese Bedingung für zwei Zylinder, wie beispielsweise die Zylinder A und B, mit unmittelbar aufeinanderfolgendem Arbeitsspiel erfüllt ist, ist sie auch für die übrigen Zylinder desselben Motors erfüllt.

In Fig. 4 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zündkerze dargestellt. Soweit die Bestandteile dieser Zündkerze mit entsprechenden Bestandteilen der Zündkerze gemäß Fig. 1 übereinstimmen, sind sie mit dem gleichen Bezugszeichen versehen, so daß sich eine ausführliche Beschreibung dieser Teile erübrigt. Abweichend von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 sind bei der Zündkerze gemäß Fig. 4- der Anschlußbolzen 15 und der Leiter unverschiebbar und gasdicht in den Isolatorkörper 7 eingesetzt, so daß die Gewindebuchsen 16 und 19 sowie die Kontermuttern 17 und 21 der Zündkerze gemäß Fig. 1 wegfallen. Der Isolatorkörper 7 ist fest in eine Buchse 61 mit Außengewinde eingesetzt. Diese Buchse 61 ist in ein Innengewinde am oberen Ende des Gehäuses 2 eingeschraubt und wird in ihrer Lage von einer Mutter 62 gesichert, wobei sich zwischen Mutter und Gehäuse 2 ein Dichtungsring 63 befindet. Durch Ändern der Relativstellung von Buchse 61 zu Gehäuse 2 können die Relativstellungen der Scheibe 47 und des Stifte 41 bezüglich des Kolbens 31 und somit die Kurbelwinkel α-, a„, α , α., cu und a_fi geändert werden.

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Im G^enäuse 2 ist zumindest ein Kanal ausgebildet, der eine sonst gasdicht abgeschlossene, als Gasfeder wirkende Druckkammer 67 oberhalb des Kolbens 21 mit dem Motorinnenraum verbindet, wenn die Zündkerze in einen nicht dargestellten Zylinderkopf eingeschraubt ist. Dieser Kanal wird von zumindest einer Axialnut 64 in der Führungsfläche 34 und einer Axialnut 65 in der Führungsfläche 35 des Gehäuses gebildet, wobei eine Radialnut 66 die Axialnut 64 mit der Axialnut 65 verbindet. Die Axialnut 65 mündet bzw. endet oberhalb des oberen Randes des Mantels 32 des Kolbens 31. Die Nuten 64, 65 und 66 nehmen selbstverständlich nicht den gesamten Umfang der Führungsflächenein, sondern lassen ausreichende Teile derselben stehen, so daß diese ihre Führungsfunktion wahrnehmen können. In der Druckkammer 67 befindet sich keine Druckfeder. Wenn der Kolben 31 vom Verdichtungsdruck um ein gewisses Stück nach oben verschoben worden ist, schließt er die Mündungen der Axialnuten in die Druckkammer 67, so daß diese dann nicht mehr in Verbindung mit dem Motorbrennraum steht.

Dabei können die Auslaßöffnungen des Kanals derart schräg gestellt sein, daß die beim vierten Takt austretenden Gase auf die Elektrode blasen und sie dabei reinigen. Dabei wird auch der Kanal selbst freigeblasen. Gleiches gilt für die ganze Kerze, die dabei auch gekühlt wird.

Während des Verdichtungshubes kann zunächst aus dem Motorbrennraum durch den Kanal aus den Nuten 64, 65 und 66 Gas in die Druckkammer 67 einströmen. Diese Gasströmung wird jedoch vom Kanal gedrosselt, so daß der Druckanstieg in der Druckkammer 67 dem Druckanstieg im Motorbrennraum naohläuft. Wenn dann der Kolben 31 vom Verdichtungsdruck so weit nach oben geschoben worden ist, daß er die

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Mündungen der Axialnuten 65 geschlossen hat, befindet sich in der Druckkammer 67 eine Gasfüllung, so daß diese Druckkammer als Gasfeder wirkt und eine der Verschiebung des Kolbens proportionale Gegenkraft erzeugt, was wiederum bedeutet, daß dann der Kolben proportional zum Brennraumdruck verschoben wird. Diese Verschiebung führt am ersten und am zweitenKontaktpaar zu den gleichen Schließ- und Öffnungsvorgängen, wie sie in Verbindung mit der Ausführungsform gemäß Fig. 1 erläutert wurden. Aufgrund der besonderen Ausbildung der Ausführungsform gemäß Fig. 4 paßt sich jedoch die Gasfeder automatisch den Betriebsbedingungen des Motors, insbesondere dessen Drehzahl, an. Bei höherer Drehzahl und somit schnellerem Druckanstieg im Motorbrennraum führt die Drosselung der Gasströmung im Kanal aus den Nuten 64, 65 und 66 dazu, daß sich in der Druckkammer 67 zum Zeitpunkt des Schließens der Mündungen der Axialnuten 65 eine geringere Gasmenge befindet als bei niedrigeren Drehzahlen, bei denen sich die Drosselwirkung des Kanals nicht gleich stark auswirken kann. Dies führt dazu, daß die "Gasfeder" schwächer ist, so daß der Kolben schon bei niedrigerem Druck im Motorbrennraum die Stellungen einnimmt, in denen er das erste Kontaktpaar schließt und das zweite Kontaktpaar schließt und öffnet, so daß der Kurbelwinkel, bei dem die Zündung erfolgt, größeren Abstand vom oberen Totpunkt hat, was bedeutet, daß die Vorzündung größer ist, wie dies für hohe Drehzahlen erwünscht ist.

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Auch bei der in Fig. 5 dargestellten dritten Ausführungsform der Erfindung sind gleiche oder entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Das Gehäuse der Zündkerze gemäß Fig. 5 besteht aus einem Einschraubabschnitt 3 und einem zylindrischen Buchsenabschnitt 4, der an seinem unteren Ende ein Innengewinde hat und auf ein entsprechendes Außengewinde des Einschraubabschnitts 3 geschraubt ist. In seiner Lage wird der Buchsenabschnitt 4 auf dem Einschraubabschnitt 3 von einer Mutter 71 gesichert, wobei sich zwischen der Mutter 71 und dem unteren Ende des Buchsenabschnitts 4 eine ringförmige Dichtung 72 befindet. An seinem oberen Ende trägt der Buchsenabschnitt 4 eine in den Buchsenabschnitt eingeschraubte Buchse 73 mit Außengewinde, die in ihrer Lage am Buchsenabschnitt 4 von einer Mutter 74 gesichert wird, wobei wiederum eine ringförmige Dichtung 75 für ausreichende Dichtheit sorgt. In den Buchsenabschnitt 73 ist fest ein Isolatorkörper 7 eingesetzt, der koaxial zum Gehäuse einen fest in den Isolatorkörper 7 eingesetzten Anschlußbolzen 15 trägt, der an seinem oberen Ende ein Gewinde aufweist. Durch Änderung der Axialstellung der Buchse 4 im Buchsenabschnitt 4 kann die Relativstellung zwischen dem Anschlußbolzen 15 und dem Kolben 31 eingestellt werden. Der im wesentlichen zylindrische Kolben 31 umfaßt einen metallischen Mantel 32 sowie einen Kern 3 3 aus isolierendem Keramikmaterial. Der Kern 33 hat einen unteren schlankeren Abschnitt und einen oberen dickeren Abschnitt, wobei lediglich

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der schlankere Abschnitt vom Mantel 32 umgeben wird. Mittig durch den Kern 33 verläuft in Axialrichtung eine Mittelelektrode 6, die mit ihrem oberen Ende 76 bis zur oberen Stirnfläche des Kolbens 31 ragt und eine Axialbohrung aufweist, die sich über die gesamte Länge der Mittelelektrode 6 erstreckt und somit eine Verbindung zwischen dem als Druckkammer 67 ausgebildeten Raum oberhalb des Kolbens 31 und dem Motorbrennraum herstellt, wenn die Zündkerze 1 in einen nicht dargestellten Zylinderkopf eingeschraubt ist. Am Außenumfang weist der dickere Abschnitt des Kerns 33 eine Ringnut 77 auf, in die eine elastische, axial geschlitzte Ringfeder 79 eingesetzt ist. Aufgrund ihrer Elastizität liegt die Ringfeder 79 an der innen im Buchsenabschnxtt 4 ausgebildeten Führungsfläche 35 gleitend verschiebbar an. Die Außenseite des dickeren Abschnitts des Kernes 33 hat dagegen einen gewissen Abstand zur Führungsfläche 35.

In der Führungsfläche 35 ist im Buchsenabschnitt 4 eine umlaufende Ausnehmung 81 ausgebildet, in der ein Ring sitzt. Zwischen dem Ring 82 und der Ausnehmung 81 be findet sich ein Einsatz 83 aus nicht leitendem, wärme beständigem Material, beispielsweise einer keramischen Schmelzmasse, der den Ring 82 elektrisch gegenüber dem Buchaenabschnltt 4 isoliert. Die Innenfläche des Ringes fluchtet genau mit der Führungsfläche 35, wogegen die

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Innenfläche des Einsatzes 83 bezüglich dieser Führungsfläche etwas nach außen versetzt ist. Der Abstand zwischen dem unteren Rand des Ringes 82 und dem unteren Rand der Ausnehmung 81 ist kleiner als die Höhe der Ringfeder 79. Im Buchsenabschnitt 4 befindet sich in Höhe der Ausnehmung 81 eine Bohrung, durch die eine mit dem Ring leitend verbundene Anschlußbuchse 84 bis zur Außenseite des Buchsenabschnitts 4 verläuft. Die Durchführung der Anschlußbuchse 84 durch den Buchsenabschnitt 4 ist ebenfalls elektrisch isoliert. Die Anschlußbuchse 84 aus elektrisch leitendem Material stellt den Anschluß der Zündkerze 1 zur Verbindung mit der Primärwicklung der Zündspule dar. Am unteren Ende des Anschlußbolzens 15 befindet sich ein Stift 41, der koaxial zur Axialbohrung in der Mittelelektrode 6 angeordnet ist und einen solchen Durchmesser hat, daß er mit der Axialbohrung 78 eine Spielpassung bildet. Auf die obere Stirnfläche des Kolbens 31 drückt eine Druckfeder 37, die sich an einer Schulter des Buchsenabschnitts 4 abstützt.

Bei dieser Ausführungsform wird das erste Kontaktpaar vom Stift 41 und dem Ende 76 der Mittelelektrode 6 gebildet, während des zweite Kontaktpaar von der Ringfeder 79, dem Ring 82 und dem Buchsenabschnitt 4 gebildet wird. Das Schließen des ersten Kontaktpaares erfolgt dadurch, daß der Stift 41 bei der Verschiebung des Kolbens 31 nach oben in die Axialbohrung 78 eintritt. Dabei schließt

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der Stift 41 gleichzeitig die Verbindung zwischen dem von der Axialbohrung 78 gebildeten Kanal und der Druckkammer Das zweite Kontaktpaar wird dadurch geschlossen, daß die Ringfeder 79 eine leitende Verbindung zwischen dem Ring 82 und dem Gehäuse herstellt, indem sie den Abstand zwischen dem unteren Rand des Ringes 82 und dem unteren Rand der Ausnehmung 81 überbrückt. Wenn die Ringfeder 79 mit ihrem unteren Rand den unteren Rand der Ausnehmung 81 passiert hat, wird dadurch das zweite Kontaktpaar wieder geöffnet. Die Funktion der Zündkerze gemäß Fig. 5 stimmt mit der anhand der Fig. 2 und 3 erläuterten Funktion der Zündkerze gemäß Fig. 1 über, wobei allerdings wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 eine drehzahlabhängige Einstellung der Vorzündung erfolgt. Besondere Vorteile der Ausführungsform gemäß Fig. 5 sind die achsensymmetrische Ausbildung aller Teile (mit Ausnahme der Anschlußbuchse 84), die Vermeidung gleitender Reibung von Metall auf Keramik durch die besondere Ausbildung des zweiten Kontaktpaares und die Elastizität der Ringfeder 79, die Verschleiß zwischen dem Ring 82 und der Ringfeder ausgleichen kann. Ferner besteht bei dieser Ausführungsform nicht die Gefahr, daß durch Abrieb leitende Brücken zwischen den Kontakten des zweiten Kontaktpaares bzw. zwischen der Ringfeder 79 und dem Ring sowie dem Buchsenabschnitt 4 entstehen.

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Leerseite

Claims

PA T ENTANSPRÜCHE

(λ J Zündkerze für einen Verbrennungsmotor mit einer Batterie- oder Magnetzündanlage mit einer Zündspule, mit einem Gehäuse, einer Mittelelektrode und einem Anschlußbolzen für die Mittelelektrode, gekennzeichnet durch einen im Inneren der Zündkerze (1) axial vom Verdichtungsdruck in einem Motorbrennraum verschiebbaren Kolben (31), ein erstes Kontaktpaar (41, 42; 41, 76) zwischen Anschlußbolzen (15) und Mittelelektrode (6), das bei der Kolbenverschiebung geschlossen wird, einen Anschluß (22, 84) zur Verbindung mit der Primärwicklung (54) der Zündspule (52) und ein zweites Kontaktpaar (44, 47; 79, 82, 4) zwischen Masse und dem Anschluß, das bei der Kolbenverschiebung geschlossen und geöffnet wird.
2. Zündkerze nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Druckfeder (37), die den Kolben (31) entgegen dem Verdichtungsdruck beaufschlagt und wodurch druckabhängig die Zündverstellung vorgenommen wird.
3. Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine im Gehäuse (2, 3, 4) auf der vom Motorbrennraum abgewandten Seite des Kolbens (31) ausgebildete Druckkammer (67), die über zumindest einen Kanal (64, 65, 66; 78) mit Drosselwirkung mit dem Motorbrennraum in Verbindung

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steht, und Mittel (32, 41), die diese Verbindung bei der KolbenverSchiebung schließen und wodurch druckabhängig die Zündverstellung vorgenommen wird.
4. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstellung, in der der Kolben (31) das erste Kontaktpaar (41, 42; 41, 76) schließt, einstellbar ist.
5. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstellung, in der der Kolben (31) das zweite Kontaktpaar (44, 47; 79, 82, 4) öffnet, einstellbar ist.
6. Zündkerze nach .einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (31) zylindrische Form hat und einen Kern (33) aus elektrisch isolierendem Material umfaßt, durch den die Mittelelektrode (6) verläuft, daß in der vom Motorbrennraum abgewandten Stirnfläche des Kerns zwei axiale Bohrungen (38, 39) ausgebildet sind, von denen die erste einen elektrisch leitenden, mit der Mittelelektrode verbundenen Wandabschnitt (42) hat und von denen die zweite eine Wand mit einer elektrisch leitenden Kontaktstelle (44) hat, wobei diese Kontaktstelle elektrisch mit Masse verbunden ist, daß der Anschlußbolzen (15) in einem zur ersten Bohrung koaxialen Stift (41) endet, der bezüglich des leitenden Wandabschnitts eine Spielpassung hat, wobei der Stift und der Wandabschnitt das erste

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Kontaktpaar bilden, und daß der Anschluß (22) der Primärwicklung (54) mit einer zur zweiten Bohrung koaxialen Scheibe (47) verbunden ist, die mit der Kontaktstelle in Berührung treten kann, wobei die Scheibe und die Kontaktstelle das zweite Kontaktpaar bilden.
7. Zündkerze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußbolzen (15) und ein den Anschluß (22) der Primärwicklung (54) mit der Scheibe (4 7) verbindender Leiter (18) gasdicht mit einem Isolatorkörper (7) verbunden sind, der dicht in einer Buchse (61) sitzt, die mit dem Gehäuse (2) verschraubt ist und in verschiedenen Axialstellungen gesichert werden kann.
8. Zündkerze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußbolzen (15) und ein den Anschluß (22) der Primärwicklung (54) mit der Scheibe (47) verbindender Leiter (18) verschiebbar in einen Isolatorkörper (7) eingesetzt sind, der am Gehäuse (2) befestigt ist, und daß der Leiter und der Anschlußbolzen jeweils mit einer in den Isolatorkörper eingesetzten Gewindebuchse (16, 19) verschraubt und am außen aus dem Isolatorkörper herausragenden Ende durch eine Mutter (17, 21) gesichert sind.
9. Zündkerze nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch Ringnuten (14) am freien Teil des Isolatorkörpers (7).

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10. Zündkerze nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch eine zwischen den freien Enden des Anschlußbolzens (15) und des Anschlusses (22) für die Primärwicklung (54) ausgebildete Nut (23) im Isolatorkörper (7), die mit einem entsprechenden Steg (24) einer Steckerkappe (25) in Eingriff treten kann.
11. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (31) zylindrische Form hat und einen Kern (33) aus elektrisch isolierendem Material umfaßt, durch den koaxial die Mittelelektrode

(6) verläuft, die an ihrem vom Motorbrennraum abgewandten Ende (76) eine Axailbohrung (78) aufweist, daß der Anschlußbolzen (15) koaxial zur Mittelelektrode und zum Kolben verläuft und in einem Stift (41) endet, der bezüglich der Axialbohrung eine Spielpassung hat, wobei der Stift und das genannte Ende der Mittelelektrode das erste Kontaktpaar bilden, daß der Kern an seinem Umfang eine elastische Ringfeder (79) aus elektrisch leitendem Material trägt, die gleitend verschiebbar an einer Führungsfläche (35) des Gehäuses (3, 4) anliegt, und daß in der Führungsfläche ein Ring (82) aus elektrisch leitfähigem Material sitzt, der gegenüber dem übrigen Gehäuse isoliert und mit dem Anschluß (84) der Primärwicklung (54) leitend verbunden ist, wobei der Ring und die Ringfeder zusammen mit dem Gehäuse das zweite Kontaktpaar bilden.

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12. Zündkerze nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus einem die Kolbenendlage bestimmenden Einschraubabschnitt (3) und einem den Ring (82) tragenden Buchsenabschnitt (4) besteht, die miteinander verschraubt sind und in verschiedenen Relativstellungen gesichert werden können,so daß dadurch die Relativstellung von Ring (82) und Ringfeder (79) bestimmt ist.
13. Zündkerze nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußbolzen (15) mit einem Isolatorkörper (7) verbunden ist, der dicht in einer Buchse 73) sitzt, die mit dem Gehäuse bzw. dessen Buchsenabschnitt (4) verschraubt ist und in verschiedenen Axialstellungen gesichert werden kann.
14. Zündkerze nach Anspruch 3 in Verbindung mit einem der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal aus zumindest einer Nut (64, 65) in den Führungsflächen (34, 35) des Gehäuses (2, 3, 4) für den Kolben (31) besteht, wobei die Nut an solcher Stelle in der Druckkammer (67) endet, daß ihre Mündung in die Druckkammer vom Kolben bei dessen Verschiebung geschlossen wird.
15. Zündkerze nach einem der Ansprüche 11 bis 13 in Verbindung mit Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialbohrung (78) in der Mittelelektrode (6) durchgehend ausgebildet ist und als Kanal dient, wobei der

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Stift (41) am Anschlußbolzen (15) diesen Kanal schließen kann.
16. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch Kühlrippen (11) am Gehäuse (2, 3, 4).
17. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslassöffnungen des Kanals derart schräg gestellt sind, daß die Gase auf die Elektrode blasen und diese reinigen und kühlen.

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