DE3918466A1

DE3918466A1 - Zuendkerze mit halboberflaechlicher entladung fuer einen verbrennungsmotor und verfahren zur herstellung der massenelektroden einer solchen kerze

Info

Publication number: DE3918466A1
Application number: DE3918466A
Authority: DE
Inventors: Pierluigi May; Claudio Singuaroli
Original assignee: Industrie Magneti Marelli SRL; Magneti Marelli SpA
Current assignee: Industrie Magneti Marelli SRL; Marelli Europe SpA
Priority date: 1988-06-10
Filing date: 1989-06-06
Publication date: 1989-12-14
Also published as: AR247047A1; IT8867555A0; GB8912635D0; GB2219626A; GB2219626B; BR8903024A; FR2632785A1; ES2015698A6; FR2632785B1

Description

Vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze mit halboberflächlicher Entladung für eine Verbrennungskraftmaschine. Es ist speziell die Aufgabe der Erfindung eine Zündkerze mit halboberflächlicher Entladung zu verwirklichen, mit:

einem röhrenförmigen äußeren Metallkörper,
einem Isolationselement, welches im Körper angeordnet ist und ein Ende aufweist, das axial über das Ende des Körpers hinausragt, welches beim Gebrauch zur Verbrennungskammer hingewendet ist,
einer zentralen Elektrode, die sich durch das Isolationselement hindurch erstreckt und axial über dieses Ende des Isolationselementes hinausragt und
einer Anzahl von Massenelektroden, die mit dem Ende des Körpers im gleichen Winkelabstand gehalten werden und verbunden sind und sich in Richtung des Endes der zentralen Elektrode erstrecken und über die Isolation hinausragen.

Der Erfindungsgedanke dieser Zündkerze mit halboberflächlicher Entladung gemäß vorliegender Erfindung ist in den beigefügen Ansprüchen, insbesondere in Anspruch 1 spezifiziert.

Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren für die Herstellung der Massenelektroden einer Zündkerze mit halboberflächlicher Entladung besagten Typs.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird dadurch gekennzeichnet, daß es aus den folgenden Verfahrensschritten besteht:

Ausnehmen mittels Schneiden eines metallischen Ringes mit Abmessungen, die denen des Endes des äußeren Metallkörpers entsprechen und der mit einer Anzahl von komplanaren Vorsprüngen versehen ist, welche mit ihm aus einem Stück bestehen und radial in winkelig gleichen Abständen nach innen ragen;
Ausbilden der Vorsprünge dieses ringförmigen Elementes mittels Schneiden derartig, daß ihr freies Ende sich in einer Ebene erstreckt, die parallel zur Ebene der Ringfläche verläuft, wobei die Endoberflächen des freien Endes im gleichen Abstand von der Achse des Ringelementes angeordnet sind;
Einstellen des ringförmigen Elementes in Berührung mit dem obengenannten Ende des Körpers der Zündkerze derartig, daß die Endflächen der Vorsprünge des ringförmigen Elementes zueinander zeigen und im gleichen Abstand von der zentralen Elektrode angeordnet sind und
Schweißen, vorzugsweise mittels eines Laserbündels, des Ringelementes auf den äußeren Metallkörper.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen, die nur beispielhaft und nicht begrenzend sind.

Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Zündkerze mit halboberflächlicher Entladung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 einen Teilschnitt durch den Achsenabschnitt des Endteiles der Kerze in Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein ringförmiges Element mit radialen, inneren Vorsprüngen, welche gemäß der Erfindung zur Verwirklichung der Massenelektroden der Kerze verwendet werden; und

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3.

In der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Zündkerze mit halboberflächlicher Entladung für einen Verbrennungsmotor in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnet. Eine solche Kerze weist in an sich bekannter Weise einen äußeren röhrenförmigen Metallkörper 2 auf, dessen Ende außen mit einem Gewinde versehen ist.

In an sich bekannter Weise ist im Körper 2 ein Element 3 aus elektrisch isolierendem Material angeordnet, typischerweise aus Keramikmaterial. Dieses Element 3 weist ein Ende 3 a auf, das axial über das Ende des Körpers 2 hervorsteht und welches während des Gebrauches zur Verbrennungskammer hingewendet ist. Wie insbesondere aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, erstreckt sich durch ein Isolierteil 3 eine zentrale Elektrode 4, welche in ihrer Wendung axial über das Ende 3 a dieses Isolierelementes hinausragt. Die zentrale Elektrode 4 ist in an sich bekannter und nicht dargestellter Weise mit einem Hochspannungsanschluß 5 (in Fig. 1) verbunden, welcher über das andere Ende des Isolierelementes 3 hinausragt.

Ein ringförmiges Teil 6 aus metallischem Material weist drei mit ihm aus einem Stück bestehende Vorsprünge 7 auf, die sich von seinem inneren Rand aus winkelig im gleichen Abstand erstrecken. Insbesondere aus den Fig. 2 und 4 geht hervor, daß die Vorsprünge 7 des ringförmigen, metallischen Teiles 6 ein im wesentlichen S-förmiges Profil aufweisen, und von einer jeweiligen Endfläche 7 a begrenzt werden, die zur Längsachse der zentralen Elektrode parallel verlaufen. Vorzugsweise liegen die Endflächen 7 a der Vorsprünge 7 auf der selben gedachten zylindrischen Fläche, die in Fig. 3 mit 8 bezeichnet ist und die mit der Längsachse der Elektrode 4 co axial verläuft.

Wie vorausgehend beschrieben ist, ist das ringförmige Teil 6 auf dem Körper 2 der Kerze vorzugsweise mittels eines Laserstrahls in der in Fig. 2 schematisch dargestellten Art aufgeschweißt, in welcher das Laserstrahlenbündel mit L bezeichnet ist.

Die Vorsprünge 7 des ringförmigen Elementes 6 stellen die Massenelektroden der Kerze dar. Diese Massenelektroden 7 sind derartig profiliert, daß ihre Endflächen 7 a zur zentralen Elektrode 4 gewendet sind und daraus resultierend von der Ebene T die quer zur Achse der Zündkerze liegt, durchschnitten werden (Fig. 2), derartig daß die Ebene tangential zum Ende des Isolierelementes 3, welches aus der zentralen Elektrode 4 hervorragt, ist.

Vorteilhafterweise liegt der optimale Spalt zwischen den Endflächen der Massenelektroden 7 und dem Isolierelement 3 zwischen 0,3 und 0,5 mm und beträgt vorzugsweise 0,43 mm.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weist das Ende 3 a des Isolierelementes 3, welches aus der zentralen Elektrode herausragt, innen eine konische Abschrägung 9 auf (Fig. 2), welche vorzugsweise eine Tiefe in axialer Richtung zwischen 0,5 und 0,7 mm hat und eine Winkelöffnung zwischen 25 und 35° und vorzugsweise genau 30° aufweist.

Vorteilhafterweise sind das ringförmige Teil 6 und die damit aus einem Stück bestehenden Vorsprünge 7, welche die Massenelektroden darstellen, mittels einem Ausnehmer ausgehend von einer Scheibe ausgenommen und mittels sukzessiver Profilgebung durch Biegung der Vorsprünge hergestellt, so daß die in den Fig. 2 und 4 dargestellte Anordnung erreicht wird. Das ringförmige Teil kommt mit den so profilierten Vorsprüngen in Kontakt mit dem Ende des Körpers 2 der Kerze, derartig, daß die Endflächen 7 a der Massenelektroden zueinander zeigen und von der Zentralelektrode 4 und vom Endteil 3 a des Isolierelementes 3 gleich beabstandet sind. Schließlich, wie bereits erwähnt, wird das Teil 6 auf den Körper 2 geschweißt, vorzugsweise unter Verwendung eines Laserstrahlenbündels oder auch mittels elektrischem Schweißen oder mit einer Wolframelektrode.

Von den Erfindern durchgeführte Versuche mit Kerzen mit bevorzugten, dimensionierten Parametern, wie sie zuvor angegeben wurden und mit Elektroden, die aus einer Nickel-, Magnesium- oder Siliciumlegierung bestehen, haben Zündspannungen unter 15 KV in jeder beliebigen Verwendung gefordert. Die so hergestellten Kerzen erlauben also eine beachtliche Herabsetzung der erforderlichen Zündspannung, die mit bisherigen Kerzen erreichten Werte gehen bis 20 KV.

Die durchgeführten Versuche haben außerdem erbracht, daß die gemäß der Erfindung hergestellte Kerze eine bemerkenswerte Lebensdauer aufweist.

Selbstverständlich können die Besonderheiten der Ausbildung und der Verwirklichungsform in Bezug auf das Beschriebene und Dargestellte abgeändert werden, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

Claims

1. Zündkerze mit halboberflächlicher Entladung für einen Verbrennungsmotor mit einem rohrförmigen, äußeren Metallkörper (2), einem Isolationselement (3, 3 a), welches im Körper (2) angeordnet ist und ein Ende (3 a) aufweist, welches axial über das Ende des Körpers (2) hinausragt und bei Gebrauch zur Verbrennungskammer hingewendet ist, einer zentralen Elektrode (4), welche sich durch das Isolationselement (3, 3 a) hindurch erstreckt und axial über dieses Ende (3 a) des Isolationselementes hinausragt, und einer Anzahl von Massenelektroden (7, 7 a), welche mit dem Ende des Körpers (2) in gleichem Winkelabstand gehalten werden und verbunden sind und sich in Richtung des Endes der zentralen Elektrode (4), welche über das Isolationselement (3) hinausragt, erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Massenelektroden (7) so profiliert sind, daß ihre Endflächen (7 a) zur zentralen Elektrode (4) hingewendet sind und von der zur Achse der Kerze querlaufenden Ebene (T) geschnitten werden, die eine Tangente zum Ende (3 a) des Isolationselementes, welches aus der zentralen Elektrode (4) herausragt, bildet.

2. Zündkerze gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endteil einer jeden Massenelektrode (7), der zur zentralen Elektrode (4) hingewendet ist, rechtwinkelig zur Achse der zentralen Elektrode (4) ausgerichtet ist und eine parallel zu dieser Achse verlaufende Endfläche (7 a) darstellt.

3. Zündkerze gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil einer jeden Massenelektrode (7) im wesentlichen die Form eines S aufweist.

4. Zündkerze gemäß einem der Ansprüche 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (3 a) des Isolationselementes (3), aus dem die zentrale Elektrode herausragt, im Inneren eine konische Endabschrägung aufweist.

5. Zündkerze gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschrägung in axialer Richtung eine Tiefe von 0,5 bis 0,7 mm aufweist, und daß die Winkelöffnung zwischen 25° und 35° liegt und vorzugsweise gleich 30° ist.

6. Zündkerze gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Massenelektroden (7) aus Vorsprüngen eines ringförmigen Elementes (6) bestehen, welches auf das Ende des äußeren Metallkörpers (2) aufgeschweißt ist.

7. Zündkerze gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (7) und der Ring (6) einstückig aus metallischem Material mittels Schneiden und Biegen hergestellt sind.

8. Zündkerze gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Element (6) auf den Körper (2) mittels Schweißen mit einem Laserbündel oder mittels elektrischem Schweißen oder auch mittels TIG-Schweißen aufgeschweißt ist.

9. Verfahren zum Herstellen der Massenelektroden (7) für eine Zündkerze mit halboberflächlicher Entladung (1) für einen Verbrennungsmotor mit
einem rohrförmigen äußeren Metallkörper (2),
einem Isolationselement (3), welches im Körper (2) angeordnet ist und ein Ende (3 a) aufweist, welches axial über das Ende des Körpers (2) hinausragt und bei Gebrauch zur Verbrennungskammer hingewendet ist,
einer zentralen Elektrode (4), die sich durch das Isolationselement (3, 3 a) hindurch erstreckt und axial über das Ende (3 a) des Isolationselementes hinausragt und
einer Anzahl von Massenelektroden (7), welche mit dem Ende des Körpers (2) verbunden sind und winkelig mit gleichen Abständen in Richtung des Endes der zentralen Elektrode (4), welche aus dem Isolationselement (3) herausragt, gehalten sind,
wobei das Verfahren durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist,
Ausnehmen mittels Schneiden eines metallischen Ringes (6) mit Abmessungen, die denen des Metallkörpers (2) entsprechen und der mit einer Anzahl von Vorsprüngen (7) versehen ist, welche mit ihm aus einem Stück bestehen und radial in winkeligen; gleichen Abständen nach innen ragen,
Ausbilden der Vorsprünge (7) dieses ringförmigen Elementes (6) mittels Schneiden, derartig, daß ihr freies Ende sich in einer Ebene erstreckt die parallel zur Ebene des Ringelementes (6) verläuft, wobei die Endflächen (7 a) dieses freien Endes sich im gleichen Abstand von diesem Ringelement (6) befinden,
Einstellen des ringförmigen Elementes (6) in Berührung mit dem obengenannten Ende des Körpers (2) der Zündkerze (1) derartig, daß die Endflächen (7 a) der Vorsprünge (7) des ringförmigen Elementes (6) zueinander zeigen und sich im gleichen Abstand zu der zentralen Elekrode (4) befinden und
Schweißen, vorzugsweise mittels Laserbündel (L), des Ringelementes (6) auf den Metallkörper (2) der Kerze (1).

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (7) des ringförmigen Elementes (6) derartig ausgebildet sind, daß ihre Endflächen zur zentralen Elektrode (4) hingewendet sind, durchschnitten von der Ebene (T), die quer zu der Achse der Kerze verläuft und eine Tangente zum Ende (3 a) des Isolationselementes (3) bildet.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Endteil eines jeden Vorsprungs (7) des Ringelementes (6) rechtwinkelig auf die Achse der zentralen Elektrode (4) gerichtet ist und eine Endfläche darstellt, die parallel zu dieser Achse verläuft.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein jeder der Vorsprünge (7) des Ringelementes ein Profil in Form eines S aufweist.