DE2852962C2 - Zündkerze - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Zündkerze für eine Brennkraftmaschine mit einer Mittelelektrode und einer der Mittelelektrode mit ihrem Ende zur Ausbildung eines Zündspalts im Abstand gegenüberliegend angeordneten Masseelektrode.

Zündkerzen für Brennkraftmaschinen weisen gewöhnlich eine L-förmige Masseelektrode auf, die mit ihrem Rand an einem metallischen Grundkörper angeschweißt ist und deren anderes Ende der Masseelektrode zur Ausbildung eines Zündspalts im geeigneten Abstand (gewöhnlich 0,7 mmjsiner M.rttelelektrode gegenüberliegt Derartige Zündkerzen werden gewöhnlich im oberen Teil des Zylinders angeurdnr-. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine wird der durch das Iso-

iici maiciiai um uci iViuiciciciiLiOuc VciDuuucilc £*uuukerzenkontakt mit einer Spannungsquelle in Verbindung gebracht, wodurch eine Spannung zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode so angelegt wird, daß in dem Zündspalt ein Funken zur Zündung und Explosion eines in dem Zylinder befindlichen Kraftstoff-Luft-Gemisches erzeugt wird (siehe F i g. I). Bei den gewöhnlichen Ausführungsformen (siehe Fig.2 und 3) ist die Masseelektrode 52 rechtwinklig, L-förmig ausgebildet, wobei die Oberfläche zwischen dem geschweißten Abschnitt und dem entsprechenden Kopfabschnitt zur Trennung des Zündspalts von der Kolbenseite 5B (der Rückseite der Masseelektrode) eben ausgebildet ist Dies hat zur Folge, daß die durch einen Funken eingeleitete Verbrennung von der der Mittelelektrode zugewandten Seite 5A der Masseelektrode sich über deren Rand zur Kolbenseite 5B der Masseelektrode ausbreiten muß. Hierdurch wird eine momentane Verzögerung der Verbrennung bewirkt. Dies wiederum führt zu einem unausgeglichenen Gasdruck innerhalb des Zylinders, der einen verminderten Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine zur Folge hat. Bei Brennkraftmaschinen wird im allgemeinen bei hohen Drehzahlen eine durchschnittliche Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches erreicht, wobei allerdings keine vollständige Verbrennung erreicht wird, und je höher die Drehzahl der Brennkraftmaschine ist, um so größer ist die Menge des erzeugten unverbrannten Gases. Dies führt zu entsprechenden Problemen hinsichtlich der Luftverschmutzung.

Es ist auch eine Zündkerze bekannt (DE-OS 23 46 663), bei welcher zur Verbesserung der Zündfähigkeit die Masseelektrode mit einem in besonderer Weise ausgebildeten Abschnitt versehen ist, z. B. mit einer Ausnehmung einer Nut oder einem Schlitz.

Weiterhin ist auch eine Zündkerze bekannt (DE-OS 24 46 929), bei welcher zur Förderung der Ausbreitung der Funken in die Verbrennungskammer die Masseelektrode mit Gasöffnungen versehen ist

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zündkerze der einleitend genannten Art derart auszubilden, dpß unter Beibehaltung guter Zündfähigkeit die Ausbreitung der Verbrennung und die Verbrennung selbst verbessert werden. Gelöst wir.^: diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß auf der dem Kolben der Brennkraftmaschine zugewandten Seite der Masseelektrode ein Verweilraum ausgebildet ist und daß eine Gasöffnung -oder mehrere Gasöffnungen von der der Mittelelektrode zugewandten Seite zu der dem Kolben zugewandten Seite der Masseelektrode zur Verbindung des Verweilraums ausgebildet sind.

Bei der Verwirklichung der Erfindung wird in vorteilhafter Weise das sich in dem Verweilraum befindliche Kraftstoff-Luft-Gemisch beim Auftreten einer Zündung zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode gezündet Somit wird im Zylinder befindliches Kraftstoff-Luft-Gemisch vergleichsweise frühzeitig gezündet und die Expansionskraft des im Verweilraum befindlichen Kraftstoff-Luft-Gemisches wirkt in Richtung zum Kolben hin. Gleichzeitig wird dadurch die Ausbreitung der Verbrennung verbessert bzw. beschleunigt Weiterhin ist gute Zündfähigkeit durch die Gasöffnung oder die Gasöffnungen in der Masseelektrode zur Verbindung des Verweilraumes gewährleistet Somit ist die Verbrennung insgesamt verbessert

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Zündkerze gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig.2 eine Unteransicht der Zündkerze gemäß

F i g. 3 eine vergrößerte Schnittansicht des wesentlichen Teils einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

F i g. 4 die Ansicht der Unterseite der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform;

Fig.5 eine vergrößerte Teilansicht längs der Linie A-AmF ig. 3;

F i g. 6 eine vergrößerte Schnittansicht längs der Linie ß-SinFig.3;

F i g. 7 eine vergrößerte Schnittansicht des wesentlichen Teils;

F i g. 8 eine Ansicht der Unterseite der in F i g. 7 gezeigten Ausführungsform;

F i g. 9 eine vergrößerte Teilansicht längs der Linie C-CinFig. 7;

Fig. 10 eine vergrößerte Teilansicht längs der Linie Z?-jDinFig. 7; und

F i g. 11 eine weitere Ausführungsform entsprechend Fig. 10.

Gemäß F i g. 1 ist eine L-förmige, rechtwinklige Masseelektrode 52 an dem Bodenrand eines metallischen Grundkörpers 53 angeschweißt, wobei das Ende der Elektrode zur Ausbildung eines Zündspalts in geeignetem Abstand einer Mittelelektrode 51 gegenüber angeordnet ist

In der Masseolektrode 52 sind mehrere Gasöffnungen 56,57 und 58 gebildet. Die Gasöffnung 56 verläuft genau gegenüber der Mittelelektrode 51, die Gasöffnung 57 benachbart zur Gasöffnung 56, und die Gasöffnung 58

an der Seitenfläche der Masseelektrode 52. Anstelle der Vielzahl von Gasöffnungen 56, 57 und 58 könnte auch eine einzige längliche Gasöffnung (nicht dargestellt) verwendet werden. In Ausrichtung mit der Gasöffnung 56 ist ein Verweilraum 60 mit einer geneigten Fläche 59 an der dem Kolben zugewandten Seite 55 der Masseelektrode 52 vorgesehen. Ein Teil des im Zündspalt 5A befindlichen Gases wird in den Verweilraum 60 durch die Gasöffnung 56 eingebracht, woraufhin der durch die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches erzeugte Explosionsdruck von der geneigten Fläche 59 reflektiert und die Expansionskraft eine Beschleunigungskraft in Richtung zum Kolben hin erzeugt, so daß unvollständig verbranntes Kraftstoff-Luft-Gemisch aus der Kolbenseite 55 frühzeitig vollständig mit dem gesamten in dem Zylinder befindlichen Gemisch verbrennt. Hierdurch wird der Explosionsdruck des Gases in dem Zylinder gleichmäßig, wodurch der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine erhöht und die Umweltverschmutzung vermindert wird. Gleichzeitig ergibt sich während des Auslaßtaktes eine Reinigung der Masseelektrode.

Statt der geneigten Fläche 59 kann ebenfalls, ein konkaver, zylindrischer Verweilraum verwendet werden, d. h, es kann eine Form verwendet werden, die sich in Richtung der dem Kolben zugewandten Seite SB der Masseelektrode 52 zur Beschleunigung der Gasverteilung hin öffnet. Als Folge der geneigten Fläche 59 des Verweilraumes 60 ergibt sich eine vergrößerte Heizbzw. Erhitzungsfläche, so daß die Wärme und die Strahlungswärme weiterhin gesteigert werden können. Hierdurch werden eine leichtere Verdampfung in dem Verweilraum 60 und eine entsprechend gute Zündung erreicht

Bei dieser Ausführungsform verläuft die Verbrennung infolge der in der Masseelektrode 52 angeordneten Gasöffnungen 56,57,58 über den Rand der Masseelektrode und gleichzeitig durch die Gasöffnungen zur gegenüberliegenden Seite der Masseelektrode 52. Dadurch wird der Verbrennungsverlauf zur gegenüberliegenden Seite der Masseelektrode nicht verzögert und ein gleichmäßiger Verbrennungsgasdruck erreicht Bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine verbleibt kein unverbranntes Gas in dem Zylinder, wodurch deren Wirkungsgrad erhöht und die Luftverschmutzung vermindert werden. Da mehrere Gasöffnungen 56, 57,

58 sich von der der Mittelelektrodc 51 zugewandten Seite zur Kolbenseite 5B der Masseelektrode 52 vorgesehen ist, verläuft die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches vom Zündspalt zu dem Verweilraum 60 durch die Gasöffnungen, wird an der geneigten Fläche

59 reflektiert und zum Kolben hin beschleunigt, so daß eine rechtzeitige Gasverteilung für eine gleichzeitige vollständige Verbrennung während des Startbetriebes gewährleistet ist.

In den F i g. 3 bis ί 1 sind weitere Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Bei der in den Fig.3 bis ö gezeigten Ausführungsform ist eine L-förmige Masseelektrode 72 mit einem metallischen Grundkörper 73 so verschweißt, daß sich ihre Spitze im Abstand zur Mittelelektrode 71 zur Ausbildung eines geeigneten Zündspaltes erstreckt. Eine längliche Gasöffnung 76 erstreckt sich durch die Masseelektrode 72 von der der Mittelelektrode 71 zugewandten Seite TA zu der dem Kolben zugewandten Seite TB, wobei die Masseelektrode 72 an ihrer der Mittelelektrode 71 zugewandten Spitze ein geschlossenes Ende 77 aufweist und sich die längliche Gasöffnung 76 bis etwa zur Mitte der Mittelelektrode 71 hin erstreckt. Die Gasöffnung 76 weist auf der dem Kolben zugewandten Seite TB geneigte Flächen 78 auf, die sich zum Kolben hin so öffnen, daß ein Verweilraum 79 zwischen den geneigten Flächen 78 ausgebildet wird.

Wenn nun zwischen der Masseelektrode 72 und der Mittelelektrode 71 ein Funken erzeugt wird, verläuft die Verbrennung des Kraftstoffluftgemisches von der der Mittelelektrode 71 zugewandten Seite TA durch die längliche Gasöffnung 76 zu dem in dem Verweilraum 79 befindlichen Kraftstoff-Luft-Gemisch.

Wenn das sich in dem Verweilraum 79 befindliche Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrennt, wirkt die Expansionskraft des Gases infolge der Reflexion an den geneigten Flächen 78 beschleunigend in Richtung zum Kolben hin. Auf diese Weise wird auf der dem Kolben zugewandten Seite TB der Masseelektrode 72 befindliches unverbranntes Kraftstoff-Luft-Gemisch gleichzeitig wie das auf der der Mittelelektrode zugewandten Seite TA befindliche Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet Hierdurch wird eine Beschleunigung der Verbrennung bei einer fiiihzeitigen Zündung erreicht, wodurch eine vollständige, rechtzeitige Verbrennu^ des Kraftstoff-Luft-Gemisches erzielt wird.

In den F i g. 7 bis 10 ist eine Ausführungsform gezeigt, wobei eine L-förmige Masseelektrode 82 an einem metallischen Grundkörper 83 angeschweißt und mit ihrer Spitze ir.; Abstand zu einer Mittelelektrode 81 zur Ausbildung eines Zündspalts angeordnet ist In der Masseelektrode 82 sind mehrere Gasöffnungen 86 gebildet, die sich durch die Masseelektrode 82 von ihrer der Mittelelektrode 81 zugewandten Seite SA zu ihrer dem Kolben zugewandten Seite 85 längs der Mitte der Masseelektrode 82 erstrecken. Die Masseelektrpde 82 weist auf ihrer dem Kolben zugewandten Seite 85 gebogene Ränder 87 zur Ausbildung eines Verweilraumes 89 auf, der mit den Gasöffnungen 86 verbunden ist und sich zu der dem Kolben zugewandten Seite 85 der Masseelektrode 82 öffnet Auf der oberen Fläche der beiden Ränder 87 der Masseelektrode 82 ist eine zur Unterseite des Zylinders hin geneigte Fläche 88 ausgebildet

Wenn in dem Zündspalt ein Zündfunke gebildet wird, wird gleichzeitig mit der Zündung des sich auf der der Mittelelektrode 81 zugewandten Seite 8/4 der Masseelektrode 82 befindlichen Kraftstoff-Luft-Gemisches das sich in dem Verweilraum 89 befindliche Gemisch über die Gasöffnungen 86 gezündet. Be! der Verbrennung des sich in dem Verweilraum 89 befindlichen Kraftstoff-Luft-Gemisches wirkt die Expansionskraft des Gases als Beschleunigungskraft in Richtung zum Kolben hin als Folge der Reflexion an den Seitenflächen der Masseelektrode 82. Auf diese Weise wird das sich auf der dem Kolben zugewandten Seite 85 befindliche unvollständig verbrannte Kraftstoff-Luft-Gemisch gleichzeitig mit dem Kraitstoff-Luft-Gemisch im Zündspalt gezündet Dies bedeutet eine Beschleunigung der Verbrennung bei rechtzeitiger Zündung, wodurch rechtzeitige vollständige Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches im Zylinder erzielt wird.

Bei dieser Aust'ührungsform sind die geneigten Flächen 88 durch einfeohes Umbiegen hergestellt, wodurch sich ein Fräsen bzw. Bohren erübrigt, so daß die Masseelektrode 82 aus dünnem Blech in einfacher Weise hergestellt werden kann. Weiterhin setzt sich die Expansionskraft von der der Mittelelektrode 81 zugewandten Seite 8Λ der Masseelektrode 82 über die beiden geneigten Randflächen 88 nach unten zum Kolben hin fort. Dies bedeutet, daß das sich auf der dem Kolben zugewandten Seite 85 befindliche unvollständig verbrannte Kraftstoff-Luft-Gemisch vollständig verbrannt werden

kann. Dies hat zur Folge, daß gleichmäßigere, vollständigere Verbrennung in dem Zylinder durch zwei Verbrennungen erzielt wird, von denen die eine direkt zu der dem Kolben zugewandten Seite 8ß der Masseelektrode 82 und die andere zur innenfläche des Zylinders gerichtet ist.

F i g. 11 zeigt eine Ausführungsform, die gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 10 insofern abgewandelt ist, als die Masseelektrode 92 eine oder mehrere Gasöffnungen 96 und eine kreisbogenförmige Krümmung zur Ausbildung eines Verweilraumes 99 mit Kreisbogenflächen 98 aufweist.

Bei dieser Ausführungsform ist der kreisbogenförmige Verweilraum 99 durch die Gasöffnung oder die Gasöffnungen 96 mit dem Zündspalt verbunden, so daß gleichzeitig mit einer Zündung im Zündspalt das sich in den Gasöffnungen 96 und dem Verweilraum 99 befindli ■ ehe Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet wird. Die Expan-Monskrafi des Kräfisiofi-Lufi-GcmisCiics ini Verwcüraum 99 wird in eine physikalische Geschwindigkeit zur Beschleunigung in Richtung der dem Kolben zugewandten Seite der Masseelektrode umgewandelt, und zwar durch Reflexion an den Rückseiten der Masseelektrode 92 Auf diese Weise wird gleichzeitig mit der Zündung im Zündspalt das sich auf der dem Kolben zügewandten Seite der Masseelektrode befindliche Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet, so daß vollständige Verbrennung unter Vermeidung von Luftverschmutzung bei bestem Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine erreicht wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Zündkerze für eine Brennkraftmaschine mit einer Mittelelektrode und einer der Mittelelektrode mit ihrem Ende zur Ausbildung eines Zündspalts im Abstand gegenüberliegend angeordneten Masseelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Kolben der Brennkraftmaschine zugewandten Seite (5Ä, TB, 8B) der Masseelektrode (52, 72,82,92) ein Verweilraum (60,79,89,99) ausgebildet ist und daß eine Gasöffnung (56, 76, 86) oder mehrere Gasöffnungen (86, 96) von der der Mittelelektrode zugewandten Seite (5/4, TA, 8A) zu der dem Kolben zugewandten Seite {5B, TB, 8B) der Masseelektrode (52, 72,82, 92) zur Verbindung des Verweilraums (60,79,89,99) ausgebildet sind.