DE2806358C2

DE2806358C2 - Zündkerze zum Einbau in eine Vorkammer

Info

Publication number: DE2806358C2
Application number: DE2806358A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Scherenberg
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-02-15
Filing date: 1978-02-15
Publication date: 1987-01-29
Also published as: JPS6252434B2; JPS54117840A; DE2806358A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zündkerze nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Eine durch die CH-PS 3 23 426 bekannte, in die Brennraumwand einer Brennkraftmaschine einschraubbare und mit einer Wirbelkammer versehene Zündeinrichtung ist zwar bündig abschließend in diese Brennraumwand einschraubbar, hat aber eine im wesentlichen hohlkugelige Wirbelkammer, in deren Zentrum zwei Stiftelektroden weit hineinragen. Diese Elektroden sind geeignet, eine gerichtete Potentialwirbelströmung entlang der Wirbelkammerwand zu behindern, die eine Kraftstoffanreicherung in Wandnähe bewirkt und die Entflammbarkeit magerer Kraftstoffluftgemische begünstigen würde. Diese Wirbelkammer ist ferner über mehrere Kanäle mit einem Hauptbrennraum der Brennkraftmaschine verbunden, wobei die vom Hauptbrennraum ausgehenden Kanäle radial zum Mittelpunkt der Wirbelkammer ausgerichtet sind. Beim Füllen der Wirbelkammer mit frischem Gemisch herrschen deshalb im Bereich der Zündfunkenstrecke turbulente Strömungen mit hohen Geschwindigkeiten, die Zündflammen nur dann nicht auslöschen, wenn das Gemisch ausreichend energiereich, also im wesentlichen stöchiometrisch eingestellt ist und bereits gut aufbereitet durch die Kanäle einströmt. Deshalb ist diese Zündeinrichtung nicht geeignet zum Betreiben von Brennkraftmaschinen mit Gemischen, die zur Verminderung von schädlichen Abgasen insgesamt kraftstoffarm gehalten werden und deshalb schlecht entzündbar sind und gegebenenfalls Zündaussetzer verursachen.
Bei den durch die DE-OS 26 15 813 bekannten Ausführungen von Wirbelkammern sind jeweils Zündkerzen in konventioneller Form vorgesehen, mit einer hakenförmigen Masseelektrode und einer stabförmigen Mittelelektrode. Die Elektroden und zum Teil auch ein Teil des Zündkerzengehäuses ragen frei in die Vorkammer hinein. Solchermaßen angeordnete Zündkerzen stören erheblich die Ausbildung von gerichteten Gemischwirbeln, insbesondere bei Vorkammern mit speziell ausgebildeter Form zur Erzeugung von Potentialwirbeln. Durch solche gerichtete Gemischbewegungen bei insgesamt kraftstoffarmen Gemischen wird in bekannter Weise eine Ladungsschichtung erreicht, wobei fetteres, zündfähiges Gemisch sich von kraftstoffarmen Gemisch und Restgasbestandteilen trennen. Die fetten Gemische formieren sich in den Wandgrenzzonen, wo sie durch eine Zündkerze gezündet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündkerze in Verbindung mit der gattungsgemäßen Wirbelkammer so weiterzubilden, daß die mit Kraftstoff angereicherte Grenzschicht der Gemischströmung in der Wirbelkammer möglichst wenig behindert wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zündkerze mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bei einem Betrieb mit extrem mageren Kraftstoff-Luft-Gemischen und dem Vorhandensein einer speziell ausgebildeten Vorkammer, die durch ihre geometrische Form die Ausbildung von starken Potentialwirbeln und damit eine Schichtung von kraftstoffreichem Gemisch in der Wandgrenzzone der Vorkammer begünstigt, diese Ausbildung der gerichteten Luftbewegung an der Einschraubstelle der Zündkerze nicht gestört wird. Durch die Ausgestaltung der Zündkerze lassen sich auch sehr kleine Vorkammervolumina verwirklichen, bei Verwendung von Kerzen mit handelsüblichem Kerzengehäusedurchmesser. Die zurückversetzte Elektrode ermöglicht in vorteilhafter Weise eine bessere Entflammung des sich in einer beruhigten Wandgrenzschicht befindlichen Kraft/ Luft-Gemisches.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Zündkerze, deren Masseelektrode eine kalottenförmige Oberfläche aufweist.
Fig. 2 eine Zündkerze, deren Masseelektrode eine kreiskegelförmige Oberfläche aufweist.

Beschreibung

Fig. 1 zeigt einen Einsatz 2, der in den Zylinderkopf 3 einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine eingesetzt ist und im Innern eine Vorkammer in Form einer Wirbelkammer 5 aufweist, die über einen Überströmkanal 6 mit dem Hauptbrennraum 7 der Brennkraftmaschine verbunden ist. In den Einsatz 2 ist eine Zündkerze 9 eingeschraubt, deren Gehäuse 10 auf der Stirnseite der Kerze in eine ringförmige Masseelektrode 11 übergeht, die einen Durchbruch 12 in der Mitte aufweist, in den koaxial die Mittelelektrode 14 der Zündkerze hineinragt.
Die der Wirbelkammer 5 zugewandte Oberfläche der Masseelektrode hat die Form einer Kalotte und ergänzt übergangslos die kugelförmige Oberfläche der Wirbelkammer. Der Durchbruch 12ist in zwei Abschnitte unterteilt, nämlich einen zylinderförmigen Teil 16, innerhalb dem die Mittelelektrode 14 endet und einen sich an den zylinderförmigen Teil 16 anschließenden, zur Wirbelkammer 5 hin erweiternden trichterförmigen Teil 17. In bekannter Weise wird ein in den Brennraum 7 eingebrachtes relativ mageres Kraftstoff/Luft-Gemisch während des Kompressionshubs über den Überströmkanal 6 in die Wirbelkammer 5 gefördert. Durch den tangentialen Einlauf des Überströmkanals kommt es zu einer ausgeprägten Wirbelströmung bzw. einem Potentialwirbel, der bewirkt, daß sich in den Randzonen der Wirbelkammer 5 ein fetteres Kraftstoff/Luft-Gemisch bildet, das aufgrund des Anreichungsgrades zündfähig wird. Durch die der Geometrie der Wirbelkammer angepaßte Masseelektrode wird diese Ausbildung durch die Zündeinrichtung nicht gestört.
Die Zündfähigkeit des Gemisches wird weiterhin begünstigt, wenn die Strömungsgeschwindigkeit an der Stelle, wo der Zündfunke überspringt, nicht zu groß ist. Dies ist einmal in der unmittelbaren Wandgrenzschicht der Fall. Durch die Ausgestaltung der Zündkerze mit der kegelförmigen Ausnehmung am Durchbruch 12 erfolgt die Zündung in einer weithin beruhigten Totzone. Dies fördert den Betrieb einer Brennkraftmaschine mit möglichst kraftstoffarmen Gemisch.
Die Ausgestaltung nach Fig. 2 zeigt eine vereinfachte Form der Masseelektrode. Hier ist der trichterförmige Teil 17 in der Ausgestaltung nach Fig. 1 auf die gesamte vorkammerseitige Fläche der Masseelektrode 11&min; der Zündkerze ausgeweitet. Der Kegelwinkel ist dabei so ausgelegt, daß dieser trichterförmige Teil 17&min; die Geometrie der Vorkammer, in diesem Fall ebenfalls eine Wirbelkammer, ergänzt. Wie auch beim ersten Ausführungsbeispiel ist die Elektrode 14 zum Mittelpunkt der kugelförmigen Wirbelkammer 5 gerichtet.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der ringförmigen Masseelektrode 11 bzw. 11&min; läßt sich natürlich auch bei anderen Vorkammerformen verwenden. Dabei wird die Zündkerze jeweils senkrecht zur Oberfläche der Vorkammer eingeschraubt.

Claims

1. Zündkerze zum Einbau in eine Wirbelkammer, die über wenigstens einen tangentialen Überströmkanal mit dem Hauptbrennraum einer Brennkraftmaschine verbunden ist und durch ihre Geometrie die Ausbildung gerichteter Wirbelströmungen zum Erzeugen eines zündfähigen Gemisches im Wandbereich der Wirbelkammer begünstigt, wobei der Brennkraftmaschine ein relativ mageres Grundgemisch zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelelektrode (14) von einer ringförmigen Öffnung einer Masseelektrode (11&min;) umgeben und gegenüber der Oberfläche der ringförmigen Masseelektrode zurückgesetzt angeordnet ist, daß sich die Oberfläche der Masseelektrode bündig an die Wirbelkammeroberfläche anschließt, und daß die Zündkerze (9) rechtwinklig zur Wirbelkammeroberfläche eingeschraubt ist.

2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Öffnung einen zylinderförmigen Teil und einen zur Wirbelkammer weisenden trichterförmigen Teil aufweist, und daß die Mittelelektrode im zylinderförmigen Teil (16) endet.

3. Zündkerze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der trichterförmig ausgebildete Teil (17&min;) des Durchbruchs (12) auf die gesamte, der Vorkammer zugewandte Oberfläche der Masseelektrode erstreckt und als Kreiskegel die kugelförmige Wand der Vorkammer (5) an der Einschraubstelle der Zündkerze (9) ergänzt.