DE2624238C2 - Zündkerze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündkerze für einen Verbrennungsmotor mit einer Batterie- oder Magnetzündanlage mit einer Zündspule, wobei die Zündkerze ein vom Kompressionsdruck des Motors gesteuertes erstes und zweites Kontaktpaar für den Primär- sowie Sekundärstromkreis der Zündspule aufweist, die durch einen im Inneren des Gehäuses der Zündkerze axial verschiebbaren Kolben betätigbar sind, ferner mit einer Mittelelektrode und einem Anschlußbolzen für die Mittelelektrode sowie mit dem bei der Kolbenbewegung ansprechenden zweiten Kontaktpaar zur Schließung und Unterbrechung des Primärstromkreises und dem ersten Kontaktpaar zwischen dem Anschlußbolzen und der Sekundärwicklung der Zündspule, wobei der KoI-ben eine zylindrische Form aufweist und einen Kern aus Isoliermaterial besitzt, der die koaxial angeordnete Mittelelektrode aufnimmt

Zündkerzen werden mit einer Zündspannung gespeist die zu einem von einer Mittelelektrode zur Masseelektrode überspringenden Zündfunken führt Zur Erzeugung und Verteilung der Zündspannung auf die einzelnen Zündkerzen eines mehrzylindrigen Motors umfaßt eine herkömmliche Zündanlage außer der Spannungsquelle eine Zündspule, einen Unterbrecher, einen Zündverteiler, einen Fliehkraftregler und einen Unterdruckversteller. Der Unterbrecher unterbricht den Primärstromkreis der Zündspule, wodurch in der Sekundärwicklung eine Hochspannung induziert wird. Der zwischen die Sekundärwicklung und einzelne Zündkerzen geschaltete Zündverteiler leitet die Zündspannung an jeweils eine der Zündkerzen weiter. Unterbrecher und Verteiler werden direkt oder indirekt von der Kurbelwelle des Motors synchron gesteuert.
Die Erzeugung und Verteilung der Zündspannung erfordert somit bei herkömmlichen Zündanlagen einen relativ komplizierten Aufbau derselben sowie eine mechanische Verbindung von Unterbrecher und Zündverteiler mit der Kurbelwelle des Motors.
Zur Vereinfachung einer Zündanlage wurde bereits eine selbsttätig mit Ausgleichsdruck arbeitende Zündkerze vorgeschlagen, welche die Funktion des Zündverteilers selbsttätig übernimmt und zu diesem Zweck mit Kontakten ausgestattet ist, die vom Kompressionsdruck gesteuert sind (DE-OS 22 07 330).

Weiter ist eine sogenannte selbsttätige Zündkerze bekannt, die vom Zündverteiler der Batteriezündanlage unabhängig ist und zudem Unterbrecherkontakte aufweist, welche die Funktion des herkömmlichen Unterbrechers übernehmen. Auch bei dieser selbsttätigen Zündkerze sind die Kontakte vom Kompressionsdruck des Brennraums gesteuert

Übereinstimmend weisen die genannten Zündkerzen seitlich am druckbeaufschlagten Kolben entlangführen-

de Einströmkanäle und Einströmdüsen für eine Ausgleichsdruckkammer auf, die in einem relativ kalten äußeren Bereich der Zündkerzen gelegen sind und daher von Brennstoffkondensaten und anderen Verunreinigungen leicht zugesetzt werden können. In einem solchen Falle kommt es sehr schnell zu Störungen und zum Erliegen der Kolbenfunktion und damit der in der Zündkerze gelegenen Kontakte.

Im Falle der letztgenannten Zündkerze gemäß DE-OS 23 65 440 sind die Unterbrecherkontakte in einem nach unten gerichteten Sackloch des Kolben-Isoiierkörpers untergebracht und damit in noch stärkerem Maße der Funktionsunterbrechung durch Verschmutzung ausgesetzt Weitere Nachteile ergeben sich aus der zur Mittelachse der Zündkerze parallelen Anordnung der beiden Kontaktpaare, die jeweils in keramische Massen eingebettet und bezüglich der äußerst exakt einzuhaltenden Fertigungstoleranzen nur mit Schwierigkeiten und entsprechend hohen Fertigungskosten ^cunktionsgerecht herstellbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündkerze der eingangs genannten Art anzugeben, welche die erwähnten Schwierigkeiten bei der Funktion und Herstellung nicht aufweist, die erheblich weniger störanfällig gegenüber Kondensaten und Ablagerungen aus dem Brennraum ist, deren Kontakte darüber hinaus unter den gegebenen Betriebsverhältnisses sichere Schaltungen ergibt und nach Möglichkeit selbstreinigend arbeitet, und die eine zu enge Bemessung von Toleranzen überflüssig macht

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einer Zündkerze der eingangs genannten Art mit der Erfindung dadurch, daß die Mittelelektrode eine sich über ihre gesamte Länge erstreckende Axialbohrung aufweist, daß der Anschlußbolzen koaxial zur Mittelelektrode und zum Kolben verläuft und in einem Stift endet, der bezüglich der Axialbohrung eine Spielpassung aufweist, wobei der Stift und das obere Ende der Mittelelektrode das erste Kontaktpaar bilden, daß der Kern an seinem Umfang eine elastische Ringfeder aus elektrisch leitendem Material aufnimmt, die gleitend verschiebbar an einer Führungsfläche des Gehäuses anliegt, und daß in der Führungsfläche eine Ausnehmung mit einem Ring aus elektrisch Ieitfähigem Material gegenüber dem Gehäuse isoliert angeordnet ist und einen mit der Primärwicklung der Zündspule leitend verbindbaren Anschluß aufweist, wobei der Abstand zwischen dem unteren Rand des Ringes und dem unteren Rand der Ausnehmung kleiner ist als die Höhe der Ringfeder und wobei der Ring und die Ringfeder zusammen mit dem Gehäuse das zweite Kontaktpaar bilden.

Mit Vorteil werden durch Anordnung der Axialbohrung in der Mittelelektrode am Kolben vorbei führende Umströmungskanäle überflüssig und damit die von den Umströmungskanälen ausgehenden Störfaktoren ausgeschaltet Durch die betriebsbedingte Erwärmung der Mittelelektrode wird die Axialbohrung darüber hinaus von Kondensaten freigehalten. Zudem ergibt die Ausbildung der Mittelelektrode in Form eines Röhrchens eine wesentlich preisgünstigere Herstellbarkeit. Darüber hinaus wirkt der bezüglich der Axialbohrung eine Spielpassung aufweisende Stift bei entsprechender Stellung des Kolbens als Ventil und ermöglicht durch eine entsprechend axiale Relativstellung des Stiftes eine genaue Bemessung der Kolbenbewegung. Weiterhin bewirkt die Anordnung der gleitend verschiebbaren elastischen Ringfeder eine unkomplizierte und sehr sichere Kontaktfunktion der Unterbrecherkontakte, wobei durch die gleitende Verschiebung diese Kontakte selbstreinigend sind.

Insgesamt ist die verbesserte Zündkerze gegenüber dem Stand der Technik sehr unkompliziert, infolgedessen und wegen ihrer insgesamt rotationssymmetrischen Ausbildung mit geringeren Kosten herstellbar und gegen Verschmutzung und dadurch bedingte Störungen weitgehend unempfindlich.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Zündkerze sind entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 6 vorgesehen.

Die Erfindung wird in einer Zeichnung in bevorzugter Ausführungsform gezeigt wobei aus der Zeichnung weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung entnehmbar sind.

Die Zündkerze 1 weist ein aus zwei Einzelteilen bestehendes Gehäuse auf, wobei ein unteres Gehäuseteil 3 mit Einschraubgewinde und ein oberes Gehäuseteil 4 in Form einer zylindrischen Buchse ausgebildet ist Letztere weist an ihrem unteren Ende ein Innengewinde auf, während der untere Gehäuseteil 3 ein entsprechendes Außengewinde trägt Beide Gehäuseteile sind mit diesen Gewinden miteinander verschraubt In seiner Lage wird das obere Gehäuseteil 4 relativ zum unteren Gehäuseteil 3 von einer Mutter 71 gesichert, wobei sich zwischen der Mutter und dem unteren Ende des Gehäuseteils 4 eine ringförmige Dichtung 72 befindet An seinem oberen Ende trägt der Gehäuseteil 4 eine eingeschraubte Buchse 73 mit Außengewinde, die in ihrer Lage relativ zum Gehäuseteil 4 von einer Mutter 74 gesichert wird, wobei ebenfalls eine ringförmige Dichtung 75 eingelegt ist und für ausreichende Dichtheit sorgt In die Buchse 73 ist ein Isolatorkörper 7 eingesetzt, der koaxial zum Gehäuse einen in den Isolatorkörper 7 eingebetteten Anschlußbolzen 15 trägt der an seinem oberen Ende ein Gewinde aufweist. Durch Änderung der Axialstellung der Buchse 73 im Gehäuseteil 4 kann die Relativstellung zwischen dem Anschlußbolzen 15 und einem Kolben 31 eingestellt werden. Dieser Kolben 31 weist eine zylindrische Form auf und besitzt einen Kern 33 aus Isoliermaterial, der von einem metallischen Mantel 32 umschlossen ist. Der Kern 33 hat einen unteren schlankeren Abschnitt und einen oberen dicken Abschnitt, wobei lediglich der schlankere Abschnitt vom metallischen Mantel 32 umgeben wird. Mittig durch den Kern 33 verläuft in Axialrichtung eine Mittelelektrode 6, welche mit ihrem oberen Ende 76 bis zur oberen Stirnfläche des Kolbens 31 ragt und eine Axialbohrung 78 aufweist die sich über die gesamte Länge des Mittelelektrode 6 erstreckt und somit die Verbindung zwischen einem als Druckkammer 67 ausgebildeten Raum oberhalb des Kolbens 31 und dem Motorbrennraum herstellt Der Kolben 31 ist gleitend entlang einer zylindrischen Führungsfläche 35 im Gehäuseteil 4 mit seinem dickeren Abschnitt geführt, während er mit dem metallischen Kolbenmantel in einer zylindrischen Bohrung 34 des unteren Gehäuseteils 3 mit Spielpassung gleitend geführt ist. Die sich hierdurch ergebenden langen Führungen verleihen dem Kolben 31 eine sehr sichere Funktion und eine gute Abdichtung gegenüber den Gleitflächen 32 und 35, ohne daß hierfür sehr enge Passungstoleranzen erforderlich wären. Am Außenumfang weist der dickere Abschnitt des Isolatorkerriä 33 eine Ringnut 77 auf, in die eine elastische, axialgeschlitzte Ringfeder 79 eingesetzt ist. Auf Grund ihrer Elastizität liegt die Ringfeder 79 an der Führungsfläche 35 gleitend verschiebbar an. Die Außenseite des dickeren Abschnittes des Isolatorkerns 33 hat dagegen einen

gewissen Abstand zur Führungsfläche 35. In letzterer ist eine umlaufende Ausnehmung 81 ausgebildet und mit einem Einsatz 83 aus nichtleitenden, wärmebeständigem Material, beispielsweise einer keramischen Masse, ausgekleidet, in welche ein Ring 82 elektrisch gegenüber s dem Gehäuseteil 4 isoliert eingebettet ist Die Innenfläche des Ringes 82 ist mit der Führungsfläche 35 fluchtend angeordnet, wogegen die Innenfläche des Einsatzes 83 bezüglich dieser Führungsfläche etwas zurückversetzt 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. Infolgedessen ist diese beim Höherfahren des Kolbens 31 in der Lage, eine Kontaktverbindung zwischen dem Gehäuse 4 (Masse) und dem Kontaktring 82 herzustellen, wobei der primäre Stromweg geschlossen wird, und bei höherfahrendem Kolben 31, nachdem der untere Rand der Ringfeder 79 den unteren Teil der Ausnehmung 81 überschritten hat den Stromfluß wieder zu unterbrechen und damit den Zündfunken zu induzieren.

Der Gehäuseteil 4 weist in Höhe der Ausnehmung 81 eine Bohrung auf, durch die eine mit dem Ring 82 leitend verbundene, bis zur Außenseite des Gehäuseteils 4 und gegenüber diesen isolierte Anschlußbuchse 84 geführt ist Die Anschlußbuchse 84 aus elektrisch leitendem Material stellt den Anschluß der Zündkerze 1 zur Verbindung mit der Primärwicklung einer Zündspule dar. Am unteren Ende des Anschlußbolzens 15 befindet sich ein Stift 41, welcher koaxial zur Axialbohrung 78 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 Gehäuseteils 4 abstützt

Bei dieser Ausführungsform wird das erste Kontaktpaar vom Stift 41 und dem Ende 76 der Mittelelektrode 6 gebildet während das zweite Kontaktpaar von der Ringfeder 79, dem Ring 82 und dem Gehäuseteil 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 der Stift 41 gleichzeitig die Verbindung zwischen dem von der Axialbohrung 78 gebildeten Kanal und der Druckkammer 67. 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

Besondere Vorteile der bevorzugten Ausführungsform sind die achsensymmetrische Ausbildung aller Tel- Ie (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. Femer 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 82 sowie dem Buchsenabschnitt 4 entstehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Zündkerze für einen Verbrennungsmotor mit einer Batterie- oder Magnetzündanlage mit einer Zündspule, wobei die Zündkerze ein vom Kompressionsdruck des Mouors gesteuertes erstes und zweites Kontaktpaar für den Primär- sowie Sekundärstromkreis der Zündspule aufweist, die durch einen im Inneren des Gehäuses der Zündkerze axial verschiebbaren Kolben betätigbar sind, ferner mit einer Mittelelektrode und einem Anschlußbolzen für die Mittelelektrode sowie mit dem bei der Kolbenbewegung ansprechenden zweiten Kontaktpaar zur Schließung und Unterbrechung des Primärstromkreises und dem ersten Kontaktpaar zwischen dem Anschlußbolzen und der Sekundärwicklung der Zündspule, wobei der Kolben eine zylindrische Form aufweist und einen Kern aus Isoliermaterial besitzt, der die koaxial angeordnete Mittelelektrode aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelelektrode (6) eine sich über ihre gesamte Länge erstreckende Axialbohrung (78) aufweist, daß der Anschlußbolzen (15) koaxial zur Mittelelektrode (6) und zum Kolben (31) verläuft und in einem Stift (41) endet, der bezüglich der Axialbohrung (78) eine Spielpassung aufweist, wobei der Stift (41) und das obere Ende (76) der Mittelelektrode (6) das erste Kontaktpaar bilden, daß der Kern (33) an seinem Umfang eine elastische Ringfeder (79) aus elektrisch leitendem Material aufnimmt, die gleitend verichiebbar an einer Führungsfläche (35) des Gehäuies (4) anliegt, und daß in der Führungsfläche (35) eine Ausnehmung (81) mit einem Ring (82) aus elektrisch leitfähigem Material gegenüber dem Gehäuse (4) isoliert angeordnet ist und einen mit der Primärwicklung der Zündspule leitend verbindbare Anichluß (84) aufweist, wobei der Abstand zwischen dem unteren Rand des Ringes (82) und dem unteren Rand der Ausnehmung (81) kleiner ist als die Höhe der Ringfeder (79) und wobei der Ring (82) und die Ringfeder (79) zusEimmen mit dem Gehäuse (4) das zweite Kontaktpaar bilden.

2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennieichnet, daß das Zündkerzengehäuse aus einem die Kolbenendlage bestimmenden, ein Einschraubgewinde tragenden Gehäuseteil (3) und einem die Ausnehmung (81) mit dem Ring (82) aufweisenden Gehäuseteil (4) zusammengesetzt ist, die miteinander verschraubt sind und in einstellbaren Relativlagen gesichert sind, und daß ein vorgegebener Axialabitand zwischen Ring (82) und Ringfeder (79) einstellbar ist.

3. Zündkerze nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußbolzen (15) mit einem Isolatorkörper (7) verbunden ist, der abgedichtet in einer Buchse (73) befestigt ist, welche im Gehäuseteil (4) eingeschraubt und in einer einstellbaren Axialstellung gesichert ist.

4. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Führungsfläche (35) eine umlaufende Ausnehmung (81) ausgebildet und mit einem Einsatz (83) aus nicht leitendem, wärmedämmendem und vorzugsweise wärmebeständigem Material, beispielsweise einer keramischen Masse, ausgekleidet ist, in welcher der Ring (82) elektrisch gegenüber dem Gehäuseteil (4) isoliert eingebettet ist.

5. Zündkerze nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des Ringes (82) mit der Führungsfläche (35) fluchtend angeordnet ist.

6. Zündkerze nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseteil (4) in Höhe der Ausnehmung (81) eine Bohrung aufweist, durch die eine mit dem Ring (82) leitend verbundene, bis zur Außenseite des Gehäuseteils (4) und gegenüber diesem isoliert angeordnete Anschlußbuchse (84) geführt ist