DE3728161A1 - Zuendkerze mit mehrfachzuendung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündkerze für eine fremd­ gezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Zündspannung führenden Elektroden, die mit einer gleichen Zahl von Masselektroden zusammenwirken, welche am Schraubsockel der Zündkerze angebracht sind, wobei jede Zündelektrode eine eigene Zündleitung sowie einen eigenen Anschlußkontakt aufweisen, die von den anderen isoliert sind.

Eine solche Zündkerze ist aus der EP-A1-01 67 739 be­ kanntgeworden. Hier ist schon der Vorteil erkannt, für jede Zündelektrode einen eigenen Zündkreis vorzusehen und nicht einen gemeinsamen, wie dies noch bei der US-PS 13 85 529 der Fall ist. Die dort beschriebene Anordnung scheint jedoch nur für zwei Zündelektroden geeignet, und dürfte bereits dann so viel Platz bean­ spruchen, daß eine entsprechende Zündkerze für handels­ übliche Otto-Motoren und dgl. seien es Zwei-Takt- oder Vier-Takt-Kraftmaschinen nicht verwendbar ist. Insbe­ sondere entfällt also eine Nachrüstung mangels Bau­ gleichheit. Gleichsinnige Nachteile dürften für die aus der US-PS 43 08 487 bekanntgewordene Zündkerze gelten, die infolge einer integrierten Zündverzögerung ebenfalls ein größeres Bauvolumen beansprucht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenann­ ten Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und eine Zündkerze mit Mehrfachzündung zu konzipieren, die auch mehr als zwei Zündelektroden aufnehmen kann bei platz­ sparenden Abmessungen sowohl im Anschluß- als auch im Schraubsockelbereich, so daß sich keine Probleme beim Austausch herkömmlicher Kerzen durch die verbesserten ergeben.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Zündkerze der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Anschluß­ kontakte im Anschlußbereich der Zündkerze übereinander angeordnet und seitlich kontaktierbar sind. Im übrigen sind die Elektroden im Isolierkörper der Zündkerze platzsparend integriert, so daß insbesondere der Schraubsockel das derzeit normierte Maß einhalten kann. Die Zündelektroden bzw. ihre Zuleitungen können insbe­ sondere in einen einstückigen Keramikkörper eingegossen oder eingesintert sein.

Weitere zweckmäßige Ausführungsformen sind in Unteran­ sprüchen gekennzeichnet.

Sie weisen alle übereinstimmend den Vorteil auf, daß anstelle eines einzelnen Zündfunkens nun eine der An­ zahl der Zündelektroden entsprechende Zahl von Zünd­ funken gleichzeitig oder - falls entsprechend geschal­ tet - kurz hintereinander zur Verfügung steht, was u. a. folgende Vorteile einschließt: Bessere Entflammung von Magergemischen; bessere und vollständigere Verbrennung; ein höherer mittlerer Verbrennungsdruck; verbesser­ te Starteigenschaften und geringerer Kraftstoffver­ brauch.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird noch durch einen zweiten, dem ersten nebengeordneten Erfin­ dungsgedanken gelöst. Dabei wird von einer Zündkerze mit einer einzelnen Zündelektrode ausgegangen, die mit mindestens einer am Schraubsockel der Zündkerze ange­ brachten Masseelektrode zusammenwirkt. Die Lösung be­ steht darin, daß Zündelektrode und Masseelektrode einen gegenüber dem üblichen vergrößerten Abstand von­ einander aufweisen, der durch mehrere, in den Keramik­ körperfuß eingelassene Metallstifte überbrückt ist.

Besteht der erste Lösungsansatz darin, mehrere Funken zur Verfügung zu stellen, so ist hier beabsichtigt, einen kräftigeren Funken über eine größere Wegstrecke zu erzeugen, um auf dem Wege einer vereinfachten Bau­ weise nahezu dieselben Vorteile zu erreichen, wie sie für die erste Lösung genannt sind. Diese zweite ver­ einfachte Lösung kommt mit einem einzigen herkömmlichen Zündverteiler und einer einzigen Zündspule aus, während die Mehrfachzündelektrode konsequenterweise für jede Zündelektrode einen Zündverteiler bzw. für drei oder vier Zündelektroden einen entsprechenden Mehrfachzünd­ verteiler benötigt und eine entsprechende Anzahl von Zündspulen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausfüh­ rungsbeispieles näher beschrieben, aus dem sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben. In der zu­ gehörigen Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Zündkerze mit vier Zündelek­ troden, einschließlich Zündkerzenstecker;

Fig. 2 die mit der Fig. 1 korrespondierende Drauf­ sicht von unten;

Fig. 2a ebenfalls eine Draufsicht auf eine Variante mit abgewandelter Elektrodengestaltung;

Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch einen Winkelstecker für eine Zündkerze mit vier Elektroden;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Zündkerze mit nur einer Zündelektrode und verlängerter Zündfunkenstrecke;

Fig. 5 die mit Fig. 4 korrespondierende Draufsicht von unten.

Fig. 1 zeigt einen teilweise stark schematisierten Längsschnitt durch eine Zündkerze einschließlich Zündkerzenstecker 20. Der Keramikkörper 10 besitzt einen Anschlußbereich 10 a, während der Fuß mit 10 b be­ zeichnet ist. Der untere Teil des Keramikkörpers 10 ist in Anpassung an die üblichen Zündkerzenformen mit einem metallischen Zündkerzengehäuse 12 umgeben, das einen Schraubsockel 12 a aufweist, dessen Maße normierten Maßen entsprechen können. Am Schraubsockel 12 a sind gleichmäßig am Umfang verteilt vier Masseelektroden 15 angebracht. Sie korrespondieren mit vier in den Keramik körper 10 eingelassenen Zündelektroden 14, die mit ge­ trennten Zuleitungen 17 mit den Anschlußkontakten 16 im Anschlußbereich 10 a des Keramikkörpers 10 verbunden sind.

Fig. 1 ist insofern stark schematisiert, als die bei­ den innengelegenen Zündelektroden 14 bei einem durch die beiden außenliegenden Zündelektroden 14 gelegten Schnitt nicht sichtbar sind. Sie wurden dennoch be­ reichsweise, vom Fußteil abgesehen, eingezeichnet, um die Verbindung mit den hier ringförmig gestalteten Anschlußkontakten 16 darstellen zu können. Wie ersicht­ lich ist jeder Zündelektrode 14 eine eigene Zündleitung 17 zugeordnet, die zu einem entsprechenden Anschluß­ kontakt 16 führt, wobei die vier Anschlußkontakte 16 im Anschlußbereich 10 a der Zündkerze übereinander an­ geordnet und seitlich kontaktierbar sind. Der oberste Anschlußkontakt kann - wie gezeichnet - vollflächig und den Zündkerzenhals abschließend ausgebildet sein, so daß auch eine Kontaktierung von oben in Frage kommt.

Um diese Kontaktierung ebenfalls sichtbar zu machen, wurde in Fig. 1 auch der Zündkerzenstecker 20 mitdar­ gestellt, dessen Anschlußleitungen im einzelnen nicht bezeichnet wurden und in einem Zündkabel sich fort­ setzen. Dieses ist nicht von herkömmlicher Art gemäß der Tatsache, daß jeder Anschlußkontakt 16 bzw. die ihm zugeordnete Zündelektrode 14 separat mit Zündspan­ nung zu versehen ist. Bei einer Mehrfach-Zündelektrode wird für jede Zündelektrode ein gesonderter Zündver­ teiler und eine gesonderte Zündspule benötigt bzw. ent­ sprechende Mehrfachanlagen, die nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind.

Grundsätzlich kann die erfindungsgemäß gestaltete Zünd­ kerze bezüglich des Materials wie herkömmliche Zünd­ kerzen ausgeführt sein. Dabei besteht der Keramik­ körper 10 aus geeigneter isolierender Keramik, in dem die entsprechende Anzahl von Zündelektroden 14 samt Zulei­ tungen 17 integriert, z. B. eingegossen oder einge­ sintert sind. Die Zündelektroden 14 stehen unten am Fuß 10 b des Keramikkörpers 10 entsprechend heraus aus dem Iso­ liermaterial und sind mit üblichem Zündabstand den Masselektroden 15 geometrisch zugeordnet. Diese be­ stehen samt Zündkerzengehäuse 12 aus einer Metallegie­ rung, insbesondere aus korrosionsbeständigem Stahl. Zwischen den Zündelektroden 14 befindet sich eine Aus­ stülpung 18 der isolierenden Keramikmasse, welche die Enden der Zündelektroden 14 vorzugsweise noch überragt und eine Fehlorientierung des Zündfunkens verhindert.

Die Anschlußkontakte 16 können in den Hals bzw. An­ schlußbereich 10 a des Keramikkörpers 10 auf verschie­ dene Weise integriert werden. Es kann sich um Ringe aus einer gut leitenden Metallegierung handeln, welche in Aussparung des Keramikkörpers 10 eingesetzt sind. Auch Einsintern und andere Technologien sind möglich.

Fig. 2 zeigt die mit Fig. 1 korrespondierende Drauf­ sicht von unten. Die vier symmetrisch um die Mitte bzw. um die Isolatorausstülpung 18 herum angeordneten Zünd­ elektroden 14 sind schwarz eingezeichnet. Die Masse­ elektroden 15 sind zu den Zündelektroden 14 hin abge­ winkelt und bezüglich ihrer Unterkante sichtbar. Der Schraubsockel ist wiederum mit 12 a bezeichnet.

Fig. 2a zeigt ebenfalls eine Draufsicht, und zwar auf eine Variante mit abgewandelter Elektrodengestaltung. Es handelt sich um die Anordnung von drei Zündelektro­ den 14, die nicht wie im Falle der Fig. 1 und 2 senk­ recht nach unten aus dem Keramikkörper 10 austreten, sondern schräg nach außen verlaufen, alternativ auch abgewinkelt und waagrecht zu den Masseelektroden 15 hin weisen. Die Zündelektroden 14 können - wie gezeichnet - bereichsweise noch von Keramik umgeben sein. Unwesent­ liche Teile bzw. Kanten sind in Fig. 2a weggelassen. Sie lassen sich sinngemäß aus Fig. 2 entnehmen.

Fig. 3 zeigt den Anschlußbereich 10 a der Zündkerze in Verbindung mit einem Winkelstecker in Form eines sche­ matischen Schnittbildes. Hier erfolgt der Abgriff der Spannung jeweils seitlich,und die vier Anschlußlei­ tungen 21 des Steckers vereinen sich am Ausgang des Steckers zu einem entsprechend konstruierten Kabel. Ein solcher Stecker kann aus üblichem schlagfestem Kunststoffmaterial hergestellt sein, in den entspre­ chende Leiterbahnen bzw. Drähte integriert bzw. um­ spritzt sind.

Fig. 4 zeigt eine Sondergestaltung mit nur einer ein­ zigen Zündelektrode 14, die mit mindestens einer am Schraubsockel 12 a der Zündkerze angebrachten Masse­ elektrode 15 zusammenwirkt. Hier kann der Anschlußbe­ reich am Hals der Zündkerze konventionell gestaltet sein, ebenso der Zündkerzenstecker. Im Keramikkörper 10 befindet sich nur eine einzige Zündleitung 17. Diese führt zu der im Randbereich angebrachten und dort aus der Keramikmasse herausragenden Zündelektrode 14. Die Masseelektrode 15 liegt nun etwa gegenüber, ebenfalls im Randbereich angebracht und mit dem Schraubsockel 12 a verbunden. Hier wird nun die freie Wegstrecke zwischen den beiden Elektroden 14, 15 durch entsprechende Maß­ nahmen vergrößert. Wie aus der zugehörigen Draufsicht gemäß Fig. 5 deutlicher sichtbar, befinden sich zwischen Zündelektrode 14 und Masseelektrode 15 Metall­ stifte 15 a, bevorzugt halbkreisförmig angebracht. Diese Metallstifte 15 a sind in den Fuß 10 b des Keramikkörpers 10 isoliert oder über einen Widerstand mit der Masse in Verbindung stehend eingelassen. Um den Zündfunken zu zwingen, von der Zündelektrode 14 über die vier Metallstifte 15 a zur Masseelektrode 15 zu springen, empfiehlt sich zusätzlich eine entsprechende Formung des Keramikkörperfußes 10 b, nämlich eine Ausstülpung 18 und gegebenenfalls ein Ringwulst in halbkreisförmiger Ergänzung zum gegenüberliegenden Bereich, aus dem die metallischen Stifte austreten.

Claims (10)

1. Zündkerze für eine fremdgezündete Hubkolben-Brenn­ kraftmaschine mit mindestens zwei Zündspannung führen­ den Elektroden (14), die mit einer gleichen Zahl von Masseelektroden (15) zusammenwirken, welche am Schraub­ sockel (12 a) der Zündkerze angebracht sind, wobei jede Zündelektrode (14) eine eigene Zündleitung (17) sowie einen eigenen Anschlußkontakt (16) aufweist, die von den anderen isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußkontakte (16) im Anschlußbereich (10 a) der Zünd­ kerze übereinander angeordnet und seitlich kontaktier­ bar sind.

2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußkontakte als Scheiben- bzw. Ringkontakte (16) ausgebildet sind, welche im axialen Abstand vonein­ ander in die isolierende Keramik des Anschlußbereiches (10 a) der Zündkerze eingelassen sind und vorzugsweise bündig mit deren zylindrischer Außenkontur abschließen.

3. Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zündleitungen (17) voneinander ge­ trennt in den einstückig ausgebildeten Keramikkörper (10) der Zündkerze integriert, insbesondere eingegossen oder eingesintert sind.

4. Zündkerze nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß an die Mehr­ fach-Zündspule mittels eines mehrfunktionalen, vorzugs­ weise winkelförmigen Zündkerzensteckers (20) erfolgt.

5. Zündkerze nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt der Zünd­ elektroden (14) aus dem Fuß (10 b) des Keramikkörpers (10) senkrecht nach unten oder aber schräg nach außen er­ folgt.

6. Zündkerze nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch drei oder vier in gleichmäßigem Abstand voneinander um die Mitte gruppierten Zündelek­ troden (14).

7. Zündkerze für eine fremdgezündete Hubkolben-Brenn­ kraftmaschine mit einer Zündspannung führenden Zündelek­ trode (14), die mit mindestens einer am Schraubsockel (12 a) der Zündkerze angebrachten Masseelektrode (15) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß Zündelek­ trode (14) und Masseelektrode (15) einen gegenüber dem üblichen vergrößerten Abstand voneinander aufweisen, der durch mehrere, in den Keramikkörperfuß (10 b) eingelas­ sene Metallstifte (15 a) überbrückt ist (Fig. 4).

8. Zündkerze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich Zündelektrode (14) und Masseelektrode (15), je­ weils in Randnähe auslaufend, etwa gegenüberliegen, daß die für einen Zündfunken zur Verfügung stehende freie Wegstrecke zwischen den beiden Elektroden durch eine Keramikausstülpung (18) vergrößert ist, und daß schließ­ lich etwa halbkreisförmig am Fuße dieser Ausstülpung (18) zwecks Überbrückung mindestens drei, vorzugsweise vier bis sieben isoliert in die Keramikmasse eingelassene Metallstifte (15 a) vorgesehen sind.

9. Zündkerze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstifte (15 a) über einen Widerstand mit der Masse bzw. dem Zündkerzengehäuse (12) in Verbindung stehen.

10. Zündkerze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikkörper (10) im Bereich der eingelassenen Metallstifte (15 a) eine zum Gehäuse bzw. zur Massen­ elektrode (15) hin zunehmende Leitfähigkeit aufweist, z. B. durch Einsintern einer leitfähigen Komponente wie Metallpulver.