DE29721032U1 - Zündkerzenanordnung - Google Patents

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Young Kang, Tainan,

Taiwan, R.O.C.

Zündkerzenanordnunq

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündkerzenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine typische herkömmliche Zündkerzenanordnung umfaßt einen Hauptkörper, dessen oberer Teil mit einem Isolierkörper versehen ist. Das Ende des Isolierkörpers besitzt einen Zündkabelanschluß. Der untere Teil des Hauptkörpers trägt ein Gewinde. Die untere äußere Seite des Gewindeteils ist mit einer äußeren Massenelektrode versehen, und im Inneren des Gewindebereiches befindet sich eine Mittelektrode. Ein Zündspalt wird zwischen der äußeren Elektrode und der Mittelektrode gebildet. Zusätzlich ist die Außenseite des Gewindeteiis mit einer Hülse versehen, die die Zündkerze an dem Motorzylinder hält. Der Zündkabelanschluß steht mit einem Hochspannungszündkabel in Verbindung. Wenn der Automotor läuft, fließt hochgespannter Strom von dem Hochspannungszündkabel von der Mittelelektrode zur Außenelektrode, wodurch augenblicklich ein Zündfunke am Zündspalt zwischen der Mitteleiektrode und der äußeren Elektrode entsteht, welcher das Luft-/Brennstoffgemisch innerhalb der Brennkammer des Zylinders zündet. Die Verbrennung dieses Luft-/Brennstoffgemisches erzeugt ein Hochdruckgas hoher Temperatur innerhalb der Brennkammer des Zylinders, so daß der Kolben innerhalb des Zylinders sich bewegt, welches wiederum eine Drehung der Kurbelwelle veranlaßt. Die Brennkammer wird erneut mit Frischluft beladen, nachdem

das Hochdruckgas hoher Temperatur entwichen ist, so daß die Brennkammer des Zylinders erneut die Ausgangsumgebungstemperatur einnimmt. Diese vorerwähnten Schritte werden wieder und wieder ausgeführt, so daß dadurch das Fahrzeug angetrieben wird. Die Menge an Frischluft, die der Brennkammer des Zylinders zugeführt wird, ist jedoch gering, und die Frischluft vermag nicht leicht in die Brennkammer einzutreten. Hieraus ergibt sich, daß ein Phänomen eines Kohleniederschiages eintritt, wenn die Menge an zugeführter Frischluft unzureichend ist. Im besonderen fällt die Temperatur der Brennkammer des Zylinders augenblicklich ab, wodurch mikroskopisch kleine Partikel der unvollständigen Verbrennung in der Form von Kohlepartikeln kondensieren. Man nennt dieses Phänomen einen Kohieniederschlag, und die nachfolgenden Probleme treten auf, wenn eine herkömmliche Zündkerze über einen längeren Zeitraum zum Einsatz gekommen ist:

1. Da Frischluft nicht leicht in die Brennkammer des Zylinders eintritt, wird das Problem des Kohleniederschlages gravierend, so daß schließlich die Leitfähigkeit der Mittelelektrode und der Massenelektrode an einem Punkt ankommt, in welchem die Zündkerze nicht langer zündfähig ist und ersetzt werden muß, was mit entsprechend hohen Kosten verbunden ist.

2. Bei einer herkömmlichen Zündkerzenanordnung beeinflußt Rückstandsgas innerhalb der Brennkammer des Zylinders die Wirksamkeit der Frischluftzufuhr nachteilig, und die Temperatur innerhalb der Brennkammer steigt an. Insbesondere die Temperatur und die Menge des Rückstandsgases beeinflussen signifikant die Leistungsfähigkeit der Brennkraftmaschine.

3. Es hat sich gezeigt, daß der Teildruck des Verbrennungsgases innerhalb der Brennkammer des Zylinders lokal niedriger werden kann als der atmosphärische Druck während des Luftansaug-Verbrennungs-Auspuffzyklus. Das bedeutet, daß ein negativer Druck eintreten kann.

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine Zündkerzenanordnung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die unter Behe-

bung der aufgezeigten Nachteile eine längere Lebensdauer besitzt, den Kohleniederschlag zumindest reduziert und eine vollständigere Verbrennung ermöglicht.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale, wobei hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Zündkerzenanordnung auf die Merkmale der Unteransprüche verwiesen wird.

Nach der Erfindung ist die Zündkerzenanordnung mit einem Rückschlagventil versehen. Diese mit einem Rückschlag versehene Zündkerzenanordnung macht es möglich, daß der Motor gleichmässiger läuft. Dabei kann wirksam das Problem des Kohleniederschlages an der Zündkerze aufgrund einer unvollständigen Verbrennung im wesentlichen behoben werden. Sich dennoch an der Zündkerze ergebender Kohleniederschlag läßt sich wirkungsvoll verbrennen. Hierdurch wird die Lebensdauer der Zündkerze wirksam verlängert.

Im einzelnen ergeben sich die nachfolgenden Vorteile durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Zündkerzenanordnung:

1. Durch die Ausrüstung der Zündkerzenanordnung mit einem Rückschlagventil werden die Zufuhr von Frischluft und die Freigabe des Abgases wirkungsvoller, und ein Luftrückstrom kann verhindert werden. Hierdurch wird das Problem des Kohleniederschlages an der Zündkerze behoben, und die Zündkerzentemperatur wie auch diejenige der Brennkammer des Zylinders wird verringert. Es ergibt sich hieraus eine Verlängerung der Lebensdauer der Zündkerze mit entsprechender Kosteneinsparung.

2. Die Ventilkammer der Zündkerze gemäß der Erfindung, die Rückschlagloo ventilfunktionen besitzt, kann wirkungsvoll frische Luft zuführen, eine Temperaturreduktion der heißen Brennkammer des Zylinders auf Umgebungstemperatur ermöglichen und eine Zündkerzenüberhitzung vermeiden.

3. Eine Filterabschirmung umläuft den äußeren Rand der Ventilkammer der erfindungsgemäßen Zündkerze, um die Luft zu filtern, die die Ventilkammer

durchströmt, so daß Fremdkörper in der Luft daran gehindert werden, in die Brennkammer des Zylinders einzutreten, wodurch der Brenneffekt innerhalb der Brennkammer verbessert wird.

no Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Hierbei zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform

der erfindungsgemäßen Zündkerzenanordnung teilweise im Schnitt,

Fig. 2 einen perspektivischen Teilschnitt des Bereiches A gemäß Fig. 1 in

größerem Maßstab,

Fig. 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Zündkerzenanord

nung gemäß Fig. 1,

Fig. 4 einen schematischen Querschnitt durch die in den Zylinder eänge-

schraubte Zündkerze in einer ersten Arbeitsstellung gemäß der Er

findung (I),

Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung in einer zweiten Arbeits

stellung gemäß der Erfindung (N),

Fig. 6 die Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsge

mäßen Zündkerzenanordnung,

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung einer herkömmlichen Zündkerze

und

Fig. 8 einen Schnitt durch die in einen Zylinder eingeschraubte Zündkerze

gemäß Fig. 1 in schematischer Darstellung.

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Entsprechend der Darstellung in Fig. 1, 2 und 3 umfaßt die Zündkerzenanordnung gemäß der Erfindung einen Hauptkörper 20. Das untere Ende des Hauptkörpers 20 ist mit einem Isolierkörper versehen. Das Ende des Isolierkörpers 21 trägt einen Zündkabeianschluß 22. Der Mittelabschnitt des Hauptkörpers 20 ist mit einer Ventilkammer 23 versehen, die Rückschlagventilfunktionen besitzt. Die obere Ebene 238 der Ventilkammer 23 ist mit zwei Lufteinlaßöffnungen 235 an geeigneten Stellen versehen. Die Lufteinlaßöffnung 235 verbindet eine kleine runde Öffnung 233 am Flansch der Zylinderkammer 23 mit einer 90°-Führungsöffnung 232. Der mittlere Teil der Lufteinlaßöffnung 235 an der oberen Ebene 238 der Ventilkammer 23 ist mit einem umlaufenden Schlitz 234 versehen. Ein Kugelventil 236 befindet sich in dem Innenraum zwischen der Lufteinlaßöffnung 235 und der Führungsöffnung 232. Ein C-förmiger Federring 237 befindet sich innerhalb des umlaufenden Schlitzes 234, um das Kugelventil 236 zurückzuhalten, so daß dies nicht entkommt. Der obere Teil der Ventilkammer 23 ist mit einem Gewindeabschnitt 24 versehen. Eine Hülse 28 befindet sich auf dem umlaufenden Schlitz 234 an der oberen Ebene 238 der Ventilkammer 23. Ein flexibler Filterschirm 29 ist auf den äußeren Flansch der Ventilkammer 23 aufgesteckt. Das Ende des äußeren Flansches des Gewindeabschnittes 24 ist mit einer Massenelektrode 25 versehen. Der mittlere Teil des inneren Bereiches des Gewindeabschnittes 24 ist mit einer Mittelelektrode 26 versehen. Ein Zündspalt 27 wird zwischen der Massenelektrode 25 und der Mittelelektrode 26 gebildet.

Fig. 3, 4 und 5 zeigen das Arbeitsprinzip der Zündkerze 20. Die Hülse 28 wird auf den umlaufenden Schlitz 234 der oberen Ebene der Ventilkammer 23 des Zündkerzenhauptkörpers 20 aufgesteckt, und der Gewindeabschnitt 24 der Zündkerze 20 wird in den Gewändeteil 31 des Zylinders 3 fest eingeschraubt, so daß das Innere des Zylinders 30 eine eingeschlossene Kammer bildet. Wenn der Motor läuft, ist ein Hochspannungszündkabel an den Zündkabelanschluß 22 der Zündkerze 20 angelegt und legt eine Hochspannung an die Mittelelektrode 26, wodurch augenblicklich ein Zündfunke zwischen der Mittelektrode 26 und der äußeren Massenelektrode 25 entsteht, die das Luft-Brennstoffgemisch innerhalb des Zylinders 30 entzündet. Durch die Verbrennung wird ein Hochdruckgas hoher Temperatur innerhalb des Zylinders 30 erzeugt, wodurch der Kolben des Zylinders 30 sich bewegt und die Kurbelwelle des Motors in Umdrehung versetzt. Während der Kolben

durch das heiße Gas, welches innerhalb der eingeschlossenen Kammer des Zylinders 30 erzeugt wurde, bewegt wird, wird das Kugelventil 236 in den Innenraum 230 der Lufteinlaßöffnung 235 der Rückschlagventilfunktion besitzenden Ventilkammer 23 durch den Innendruck des Zylinders 30 nach oben in Richtung auf die kleine runde Öffnung 233 geführt, die an dem Flansch der Ventilkammer 23 installiert ist, so daß es sich auf die konische Fläche 231 in den Innenraum 230 zwisehen der Lufteinlaßöffnung 235 auf der oberen Ebene der Ventilkammer 23 und der 90°-Führungsöffnung 232 im Inneren aufsetzt Hierdurch wird verhindert, daß heißes Gas aus dem Zylinder über die Zündkerze 20 entkommt. Fig. 5 zeigt die Arbeitsweise der Zündkerze 20 während der Zeit, in der das Hochdruckgas hoher Temperatur den Zylinder verläßt. Frischluft wird über die kleine runde Öffnung 233 am Flansch der Zylinderkammer 23 angesaugt, wobei die Zugwirkung dazu führt, daß sich das Kugelventi! 236 in Richtung auf die Lufteinlaßöffnung 235 an der oberen Ebene der Ventilkammer 23 bewegt. Da der mittlere Teil der Lufteinlaßöffnung 235 mit einem Umfangsschlitz 234 versehen und ein C-förmiger Federring 237 innerhalb des umlaufenden Schlitzes 234 installiert ist, wird das Kugelventil, während es sich in Richtung auf die Lufteinlaßöffnung 235 bewegt, daran gehindert, zu entkommen durch den C-förmigen Federring 237. Die Frischluft, die durch die kleine runde Öffnung 233 an dem Flansch der Ventilkammer 23 angesaugt wird, tritt durch den Spalt 32, der zwischen dem Gewindeabschnitt 24 der Zündkerze 20 und dem Gewinde 31 des Zylinders 30 gebildet wird, hindurch. Die Frischluft, die entlang des Gewindespaltes 32 angezogen wird, tritt damit in Spiralen in die Zündkerze 20 ein. Inzwischen ist der Zylinder 30 augenblicklich auf die ursprüngliche Umgebungstemperatur durch die äußere Luft abgekühlt, wobei die in die Zündkerze eingezogene Frischluft sicherstellt, daß die Temperatur im Zylinder 30 und an der Zündkerze 20 reduziert wird.

Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündkerze. Insbesondere kann ein keilförmiger Führungsschlitz 241 oberhalb des Kontaktpunktes 240 zwischen den Gewindeabschnitt 24 der Zündkerze 20 und der Ventilkammer 23 installiert sein. Wenn der Kolben sich innerhalb des Zylinders bewegt, tritt Luft in die Ventilkammer 23 über die kleine runde Öffnung 233 am Flansch ein und läuft in den keilförmigen Führungsschlitz 241 am Gewindeabschnitt 24 über die Führungsöffnung 232 und die Lufteinlaßöffnung 235 ein. Nachdem die Luft an

dem keilförmigen Führungsschlitz 241 angekommen ist, wird sie entlang des Gewindespaltes 32, der zwischen dem Gewindeabschnitt 24 der Zündkerze 20 und dem Gewinde 31 des Zylinders 30 gebildet wird, angezogen und tritt dann spiralenförmig in das Innere des Zylinders 30 ein. Der Austritt des im Zylinder 30 verbrauchten Gases kann durch das gleiche Abgassystem verhindert werden. Wenn ein Teil des verbrauchten Gases in die Ventilkammer 23 über den Gewindespalt 32 und dann den keilförmigen Führungsschütz 241 entkommt, schließt das Kugelventil 236, welches sich in dem Innenraum 230 zwischen der Luftzuführungsöffnung 235 der Ventilkammer 23 und der 90°-Führungsöffnung 232 befindet, aufgrund des auftretenden Druckes die kleine runde Öffnung 233 am Flansch der Ventiikammer 23, so daß dadurch das Phänomen einer Rückströmung verhindert wird. Die Anwesenheit des keilförmigen Führungsschlitzes 241 macht es möglich, daß mehr Luft während des Motorbetriebes zugeführt und abgeführt wird, so daß damit wirkungsvoll die Temperatur innerhalb des Zylinders 30 und der Zündkerze 20 abgesenkt wird.

Zusammenfassend stellt die Erfindung eine Zündkerzenanordnung zur Verfügung, die mit einem Rückschlagventil versehen ist. Insbesondere besitzt die Zündkerze eine Ventiikammer, die Rückschlagventilfunktionen besitzt. Die obere Ebene der Ventilkammer ist mit zwei runden Öffnungen an entsprechenden Positionen versehen. Die runde Öffnung verbindet einen kleinen runden Durchlaß am Flansch der Ventilkammer in einem 90°-Winkel. Der mittlere Teil der beiden runden öffnungen an der oberen Ebene der Ventilkammer ist mit einem umlaufenden Schlitz versehen. Ein Kugelventil befindet sich innerhalb der runden Öffnung an der oberen Ebene der Ventilkammer. Ein C-förmiger Federring ist innerhalb des umlaufenden Schlitzes angeordnet, um das Kugelventil zurückzuhalten, so daß es nicht aus der Öffnung austritt. Beim Betrieb des Motors bewirkt der Druck innerhalb des Zylinders, daß das Kugelventil sich in Richtung auf die kleine runde Öffnung am Flansch der Ventilkammer bewegt, um diese zu verschließen, so daß ein Rückstrom verhindert wird. Wenn Frischluft durch die kleine runde Öffnung angezogen wird, bewirkt der Druck, daß sich das Kugelventil in Richtung auf die Öffnung an der oberen Ebene der Ventilkammer bewegt, so daß Frischluft in den Zylinder eintreten kann, um die Temperatur zu reduzieren. Somit läßt sich durch die Zünd-

kerzenanordnung die Temperatur des Zylinders vermindern und die Lebensdauer der Zündkerze erhöhen.

Es soll an dieser Stelle noch einmal ausdrücklich angegeben werden, daß es sich bei der vorangehenden Beschreibung lediglich um eine solche beispielhaften Charakters handelt und daß verschiedene Abänderungen und Modifikationen möglich sind, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims (4)

lll/os Schutzansprüche

1. Zündkerzenanordnung mit einem Hauptkörper, dessen unteres Ende mit einem Isolierkörper versehen ist, welches einen Zündkabelanschluß trägt, während der Mitteiabschnitt des Hauptkörpers als Flansch ausgebildet ist und das obere Ende einen Gewindeabschnitt aufweist, welcher die Massenelektrode trägt, die mit der im Inneren des Gewindeabschnittes angeordneten Mittelelektrode den Zündspalt bildet,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Mittelabschnitt des Hauptkörpers (20) als Ventilkammer (23) ausgebildet ist, deren obere Ebene (238) Lufteinlaßöffnungen (235) trägt, die mit einer kleinen runden Öffnung (233) am Flansch der Ventile (23) über eine 90°- Führungsöffnung (232) verbunden sind, wobei sich innerhalb des Innenraumes zwischen den LufteinSaßöffnungen (235) und der Führungsöffnung (233) ein Rückschlagventil (236) befindet, welches lediglich einen Luftstrom in Richtung auf das Innere des Motorzylinders zuläßt.

2. Zündkerzenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Teil der Lufteinlaßöffnungen (235) an der oberen Ebene (238) der Ventilkammer (23) einen Umfangsschlitz (234) trägt und das Ventil ein Kugelventil (236) ist, wobei sich innerhalb des Umfangsschlitzes (234) ein C-förmiger Federring (237) befindet als Gegenlager für das Kugelventil (236).

3. Zündkerzenanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf den umlaufenden Schlitz (234) auf der oberen Ebene

(238) der Ventilkammer (23) außerhalb des Gewändeabschnitts (24) eine Hülse (28) aufsitzt und daß ein flexibler Filterschirm (29) auf dem äußeren Flansch der Ventilkammer (23) aufsitzt.

4. Zündkerzenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Kontaktpunktes (240) zwischen

dem Gewindeabschnitt (24) der Zündkerze (20) und der Ventilkammer (23) ein keilförmiger Führungsschlitz (241) vorgesehen ist.