DE3109896A1

DE3109896A1 - Zuendkerze fuer fremdgezuendete brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3109896A1
Application number: DE19813109896
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl.-Ing. 7130 Mühlacker Linder
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-03-14
Filing date: 1981-03-14
Publication date: 1982-09-30

Description

κ. 6862

Sp/Jä 6.3.1981

Robert Bosch GmbH, TOOO Stuttgart 1

Zündkerze für fremdgezündete Brennkraftmaschinen Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zündkerze nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Eine vorbekannte Zündkerze hat eine Einschraubfassung mit einem Gewindehals, einen eingesetzten Isolator, eine zwischen den Isolator und die Einschraubfassung im Bereich des hohlen Gewindehalses eingesetzte Dichtung, eine Mittelelektrode, die aus dem Isolator herausragt in Richtung eines Brennraums der· Brennkraftmaschine, eine dieser Mittelelektrode zugeordnete und mit dem Gewindehals verbundene Masseelektrode sowie einen temperaturabhängig arbeitenden Wärmeableitkörper. Der Wärmeableitkörper hat die Form eines Hohlzylinders, der den Isolator umgibt und mit der Hälfte seiner Länge in die Einschraubfassung eingesetzt ist. Die andere Hälfte des Wärmeableitkörpers ragt aus der Einschraubfassung heraus. Der Wärmeableiter hat zwei koaxial im Abstand voneinander angeordnete Rohre und zwei die Rohre dicht verbindende kreisringförmige Verschlußscheiben. Zwischen die Rohre ist Dochtmaterial, ein verdampfbares Medium und ein die Verdampfungstemperatur des Mediums steuerndes inertes Gas eingeschlossen. Der Dichtring

ist -wie bei üblichen Zündkerzen ausgebildet und zwischen der Einschraubfassung und dem Isolator angeordnet. Vom Brennraum der Brennkraftmaschine aus gesehen befindet sich der Wärmeableitkörper hinter diesem Dichtring· Deshalb leitet zuerst der Dichtring den überwiegenden Teil der von der Mittelelektrode und dem Isolator aufgenommene Wärmemengen an die Einschraubfassung ab. Danach führt der Wärmeableitkörper weitere, wesentlich geringere Wärmemengen an die Einschraubfassung ab. Die Einschraubfassung gibt diese Wärmemengen an die Brennkraftmaschine weiter. Der Dichtring bildet also eine Wärmebrücke, die ein erwünschtes schnelles Ansteigen der Temperatur des Isolators bis zur Freibrenntemperatur verhindert. Weil der Wärmeableitkörper aus der Einschraubfassung hervorragt, kann er insbesondere dann, wenn zum Einbauen der Zündkerze in eine Brennkraftmaschine schlechtes Werkzeug verwendet wird und das betreffende Kerzenaufnahmeloch in der Brennkraftmaschine nur schwer zugänglich ist, beschädigt und undicht werden. Undichtheit bewirkt, daß das eingeschlossene Gas und das verdampfbare Medium verloren gehen. Dadurch wird der Isolator nur noch ungenügend gekühlt. Infolge der mangelhaften Kühlung werden der Isolator und die Mittelelektrode überhitzt, und sie verursachen Glühzündungen, die bekanntlich zu Maschinenschäden führen. Außerdem ist es wegen der Form und der Anordnungsweise des Wärmeableitkörpers schwierig, den Isolator fest genug gegen Verbrennungsdrücke zu sichern.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zündkerze mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat die Vorteile, daß der

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Wärmeableitkörper die Stelle eines üblichen Dichtringes einnimmt und dadurch innerhalb der Einschraubfassung geschützt ist und, solange die Freibrenntemperatur des Isolators noch nicht erreicht ist, nur wenig Wärme an die Einschraubfassung leitet. Dadurch wird die Freibrenntemperatur des Isolators schneller erreicht Der Isolator kann wie bei üblichen Zündkerzen in die Einschraubfassung eingebördelt oder mittels eines bekannten Gewinderinges gehalten werden. Die Gestaltung des Wärmeableitkörpers in Form eines Dichtringes ermöglicht es, die erfindungsgemäße Zündkerze in seither üblichen Fertigungsanlagen zusammenzubauen.

Die Maßnahmen nach dem Ansprüchen 2 und 3 geben bevorzugte Ausführungsformen des abdichtenden Wärmeableitkörpers an. Durch die Maßnahme nach dem Anspruch k werden von der mittleren Elektrode und dem brennraumseitigen Ende des Isolators zuviel aufgenommene Wärmemengen auf einem kurzen Weg über die Einschraubfassung an die Brennkraftmaschine abgeleitet. Dies hat den Vorteil, daß auch bei sehr unterschiedlichen Belastungen der Brennkraftmaschine die Temperaturen der mittleren Elektrode und des Isolators nur wenig schwanken. Durch die Maßnahme nach dem Anspruch 5 wird an einer weiteren unvermeidbaren Einspannstell.e des Isolators für einen temperaturregelnden Wärmeübergang gesorgt. Durch die Maßnahme nach dem Anspruch 6 wird zu entzündendes Luft-Brennstoff-Gemisch im Bereich der Zündstelle erwärmt und zündwillig gemacht. Die Weiterbildung nach dem Anspruch T ergibt eine verbesserte Erwärmung des Gemisches vor dessen elektrischer Zündung infolge des längeren Weges dieses Gemisches entlang dem temperierten Iso-

Roe

lator. Die Maßnahmen nach den Ansprüchen 8 und 9 ermöglichen eine wirtschaftliche Herstellung der Zündkerze .

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Zündkerze hat eine Einschraubfassung 2 ₅ einen
Isolator 3, elektrische Anschlußmittel U₅ eine mittlere Elektrode 5₅ wenigstens eine der mittleren Elektrode zugeordnete- Gegenelektrode 6, einen Dichtring 7 und
einen Beilagering 8.

Die Einschraubfassung 2 hat einen Gewindehals 9₅ der hohl ausgebildet und zum Einschrauben in eine nicht
dargestellte Brennkraftmaschine bestimmt ist. Weiterhin hat die Einschraubfassung innen eine Dichtfläche 10, gegen die der Dichtring 7 anliegt. Der Isolator ist in die Einschraubfassung 2 eingesteckt und liegt mit einer Dichtfläche 11 ebenfalls an dem Dichtring
7 an. Der Isolator 3 hat eine weitere Fläche 12, die als Schulter für den Beilagering 8 dient. Ein Rand
13 der Einschraubfassung ist gegen den Beilagering
gebördelt. Etwa auf halber Länge hat die Einschraubfassung einen Schrumpfwulst lh, mittels dem der
Isolator 3 unter vorgewählter Spannung gegen den
Dichtring 7 und die Dichtfläche 10 gespannt wird.

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Außerhalb der Einschraubfassung 2 hat der Isolator einen Hals 15· Innerhalb der Einschraubfassung 2 und des Gewindehalses 9 hat der Isolator 3 ein freies, dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugekehrtes Ende 16, den sogenannten Isolatorfuß. Die elektrischen Anschlußmittel führen durch den Hals 15, den Isolator 3 und sein Ende 16 hindurch zum Brennraum. Die mittlere Elektrode 5 umgibt das brennraumseitige Ende 16 des Isolators 3 an dessen freiem Ende beginnend auf etwa der halben Länge wie ein Rohr. Die zugeordneten Masseelektroden 6 sind im Gewindehals 9 angeordnet. Sie befinden sich im wesentlichen in der Mitte zwischen dem Dichtring 7 und dem offenen Ende 17 des Gewindehalses 9· Die mittlere Elektrode 5 ist mit den Anschlußmitteln k elektrisch leitend verbunden oder so weit an diese herangeführt, daß Zündspannungen überschlagen. Die Elektrode 5 besteht vorzugsweise aus einer leitfähigen Beschichtung, die auf den Isolator 3 bzw. dessen Ende 16 beispielsweise aufgedampft ist. Die Beschichtung könnte auch auf den Isolator aufgesintert sein. Als Werkstoff für die Beschichtung wird vorzugsweise Metall verwendet. .

Der Dichtring 7 ist innen hohl ausgebildet und umschließt Kapillaren 18 mit dochtartiger Wirkung, ein verdampfbares Medium 19 und ein bei Betriebstemperaturen nicht kondensierbares inertes Gas 20. Das inerte Gas steuert die Verdampfungstemperatur des verdampfbaren Mediums. Wird der Dichtring 7 an irgendeiner Stelle von dem Isolator 3 her während des Betriebs der Brennkraftmaschine so stark erwärmt, daß eine Verdampfung des Mediums stattfindet, so dringt dieser Dampf schließlich bis :;u einer kälteren Stelle des Dichtrings 7»

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die im Bereich der Dichtfläche 10 liegt, vor. Dort kondensiert das verdampfte Medium zu einer Flüssigkeit und wird mittels -der dochtartig wirkenden Kapillaren 18 zu einer Stelle in dem Dichtring 7, an der sich momentan kein im flüssigen Zustand befindliches Medium 19 befindet, gefördert. Diene Stelle kann diejenige sein, an der das Medium 19 erstmals verdampft wurde. Der Dichtring 7 wirkt dieserart als temperaturregulierender Wärmeableitkörper und besorgt die Wärmeabfuhr in einem vergleichsweise geringen
Abstand von der mittleren Elektrode 5. Dies hat den Vorteil, daß auch bei sehr unterschiedlichen thermischen Belastungen der Elektrode 5 und des Isolatorfußes 16 deren Temperaturen nur sehr wenig schwanken.

Der Beilagering 8 kann wie der Dichtring 7 ebenfalls als Wärmeableitkörper gestaltet sein. Dadurch wird auch der Wärmeübergang von der Fläche 12 zu dem umgebördelten Rand 13 ebenfalls temperaturabhängig
erfolgen. Beide Ringe 7 und 8 liegen geschützt innerhalb der Einschraubfassung 2.

Aus dem nicht dargestellten Brennraum der Brennkraftmaschine wird bei deren Verdichtungshub in das offene Ende 17 des Gewindehalses 9 Luft-Brennstoff-Gemisch eingeschoben. Dieses strömt an der mittleren Elektrode 5 entlang. Weil nach kurzer Betriebszeit diese Elektrode 5 eine durch die Ausbildung des Dichtrings 7 vorgegebene Betriebstemperatur erreicht hat, wird
das Luft-Brennstoff-Gemisch auf dem Weg zu den Masseelektroden 6 erwärmt und zündwillig gemacht. Je langer dieser Weg ist, desto besser läßt sich das Gemisch

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erwärmen oder desto tiefer darf die Temperatur der mittleren Elektrode 5 sein, vorausgesetzt, daß sie noch über der Freibrenntemperatur des Isolators 3 bzw. seines an die mittlere Elektrode 5 angrenzenden Bereichs seines Endes 16 anliegt. Durch die zuletzt genannte Wahl der Temperatur des Endes 16 wird unerwünschten Glühzündungen zuverlässig entgegengewirkt. Außerdem wird der Elektrodenabbrand gering gehalten. Ein Hohlraum 21 zwischen der Elektrode 5, dem Isolatorfuß 16 und dem Gewindehals wirkt also als Aufwärmekammer für Luft-Brennstoff-Gemisch.

Claims

E.68 β 2

Sp/Jä 6.3.1981

Robert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart 1

Ansprüche

I1./Zündkerze mit einer Einschraubfassung, die einen hohlen Gewindehals zum Einschrauben in eine Brennkraftmaschine hat, mit einem in die Einschraubfassung eingebauten Isolator,. dessen Fuß in den Gewindehals ragt und zum Brennraum der Brennkraftmaschine hin gerichtet ist und dessen Hals von außerhalb der Einschraubfassung zugänglich ist, mit elektrischen Anschlußmitteln, die durch den Hals und den Fuß des Isolators zu einer sich anschließenden mittleren Elektrode führen, mit wenigstens einer Masseelektrode, die mit der Einschraubfassung elektrisch leitend verbunden ist, mit wenigstens einem Dichtring zwischen dem Isolator und der Einschraubfassung und mit einem an dem Isolator und der Einschraubfassung anliegenden Wärmeableitkörper, dessen Wärmeleitwiderstand bei höherer Temperatur geringer als bei niedrigerer Temperatur ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (T) und der Wärmeableitkörper in einem Bauteil vereint sind.

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2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (7) einen Hohlraum enthält, in dem Kapillaren (18) und ein verdampfbares Medium (19) angeordnet sind.

3. Zündkerze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß zusätzlich ein inertes Gas (20), das die Verdampfungstemperatur des verdampfbaren Mediums (19) steuert, in den Dichtring (T) eingeschlossen ist.

h. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (?) nahe dem Fuß (i6) zwischen den Isolator (3) und die Einschraubfassung (2) eingesetzt ist.

5. Zündkerze nach Anspruch U, dadurch gekennzeichnet, daß im Übergang zu dem Hals (15) ein weiterer, als Wärmeableitkörper gestalteter Dichtring (8) zwischen den Isolator (3) und die Einschraubfassung (2) eingebaut ist.

6. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Elektrode (5) am Umfang des Fußes (16) des Isolators (3) angeordnet ist.

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T. Zündkerze nach Anspruch β, dadurch gekennzeichnet, daß der Fuß (ΐβ) im wesentlichen in der Ebene des offenen Endes (1T) des Gewindehalses (9) endet, daß die mittlere Elektrode (5) und die zugeordnete/n äußere/n Masseelektrode/n (6) innerhalb des Gewindehalses (9) untergebracht sind und von dem offenen Ende (1T) des Gewindehalses und dem Dichtring (7) im wesentlichen gleich weit entfernt sind.

8. Zündkerze nach Anspruch β oder T₅ dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Elektrode (5) und/oder eine elektrische Verbindung von dieser Elektrode (5) zu den Anschlußmitteln (h) aus einer am Fuß (16) verankerten und elektrisch leitfähigen Beschichtung besteht.

9. Zündkerze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus Metall besteht.