DE4140834A1

DE4140834A1 - Zuendkerze fuer verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE4140834A1
Application number: DE19914140834
Authority: DE
Inventors: Sei Young Kim
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-12-11
Filing date: 1991-12-11
Publication date: 1992-06-17

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündkerze für Verbrennungsmotoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bislang bekannte Zündkerzen gemäß dem Stand der Technik haben einen verhältnismäßig kleinen Zündfunken. Es ist bereits be kannt, daß die Oberfläche eines Zündfunkens das Starten des Ver brennungsvorganges wesentlich verbessert. Der Startvorgang einer Verbrennung ist bei einem größeren Zündfunken schneller abge schlossen als bei einem kleineren Zündfunken.

In diesem Sinne verbesserte Zündkerzen sind bereits aus den US-Patenten US-40 23 058 und US-40 15 160 bekannt, die im folgen den kurz beschrieben werden.

Die US-40 23 058 beinhaltet eine Zündkerze für Verbrennungsmo toren mit einem Mittelteil oder einer Mittelelektrode, welche in einem Zündkerzenisolator innerhalb eines Metallmantels ange ordnet ist. Die Zündkerze weist weiterhin eine äußere oder Masse elektrode auf, die vom Metallmantel ausgeht. Die äußere oder Mas seelektrode hat einen freien Endteil, der von dem freien Endteil des Mittelteils oder der Mittelelektrode beabstandet ist. Zusätz lich ist eine ringförmige Zündfunkenentladungsoberfläche an dem freien Endteil des Mittelteils oder der Mittelelektrode und eine ringförmige Zündfunkenaufnahmeoberfläche an dem freien Endteil der äußeren oder Masseelektrode angeordnet, wobei die Entla dungs- und Empfangsoberflächen gegenüberliegend und zusammenwir kend angeordnet sind, um einen Zündfunken in Form einer hohlen Säule zu bilden. Die Zündkerze umfaßt auch eine Öffnung, die in der äußeren oder Masseelektrode vorgesehen ist und der von Zünd funkenempfangsoberfläche umgeben ist, so daß der Kraftstoff an der der äußeren oder Masseelektrode gegenüberliegenden Seite ge zündet wird.

Die US-40 15 160 beinhaltet eine Zündkerze für Verbrennungsmoto ren mit einer Mittelelektrode, die in einem Zündkerzenisolator innerhalb eines Metallmantels angeordnet ist. Die Zündkerze weist eine äußere Elektrode auf, die von dem Metallmantel aus geht, wobei ein Endteil dieser Masseelektrode von einem Endteil der Mittelelektrode beabstandet ist. Zusätzlich ist eine kreis förmige Zündfunkenentladungsoberfläche am einen Ende der Mittel elektrode angeordnet und eine kreisförmige Zündfunkenempfangs oberfläche ist an einem Ende der Masseelektrode angeordnet, wo bei die Entladungs- und Empfangsoberflächen sich gegenüberliegen und derart zusammenwirken, daß sie einen Zündfunken in Form einer hohlen Säule bilden.

Die Zündkerzen gemäß der zuvor erläuterten US-Patente weisen Aus nehmungen auf der Oberfläche einer jeden Elektrode auf, die dazu dienen, einen Zündfunken in Form einer hohlen Säule mit einer größeren Oberfläche zu bilden.

Andererseits ist aus der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 62-1 42 187 eine Zündkerze mit einer Mittelelektrode bekannt, die in unterschiedliche Teile aufgeteilt ist. Diese Zündkerze ten diert dazu, unregelmäßige und bereichsweise auftretende heiße Stellen zu bilden, die zu einer Frühzündung und/oder zum Klopfen führen können.

Unter Berücksichtigung des grundlegenden Zündkerzenkonzepts ge mäß dem Stand der Technik hat der Anmelder die Zündkerze gemäß dem koreanischen Gebrauchsmuster 53 154 entwickelt, bei der die Elektroden vergrößert wurden und in Form einer kreisförmigen Platte gebildet wurden, um einen Zündfunken mit größerem Durch messer zu bilden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Zündkerze für Verbrennungsmotoren derart weiterzubilden, daß sie eine bessere Zündung mit einem vergleichsweise größeren Zündfun ken ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Zündkerze für Verbrennungs motoren an die Hand gegeben, die folgende Teile umfaßt: einen Metallmantel, der einen mittigen Durchbruch aufweist, einen Iso lator, der in diesem mittigen Durchbruch angeordnet ist, einen Mittelteil, welcher wiederum in dem Isolator angeordnet ist und an einem Ende mit einer Leistungsquelle verbunden ist, während das andere Ende dieses Mittelteils über das untere Ende des Me tallteils hervorragt, eine Masseelektrode am unteren Ende des Metallmantels, eine Mittelelektrode, die an einem Ende des Me tallteils beabstandet von der Massenelektrode und dieser gegen überliegend ausgebildet ist, wobei sie die Form einer Platte auf weist, eine Mehrzahl von Vorsprüngen, die zumindest an einer der gegenüberliegenden Oberflächen der Elektroden ausgebildet sind, wobei jeder der Vorsprünge eine geometrische Figur mit einer scharfen Kante bildet, wodurch mehr elektrische Ladung gesammelt wird.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Zünd kerze ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen im folgen den näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt einer Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Zündkerze,

Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht des Details "A" ge mäß Fig. 1, um die Merkmale der Mittel- und der Masseelektroden zu verdeutlichen,

Fig. 3A eine perspektivische Ansicht, in welcher eine Mehrzahl von Vorsprüngen auf der Oberfläche der Mittelelektrode gemäß einer bestimmten Ausfüh rungsform gezeigt sind,

Fig. 3B eine perspektivische Ansicht einer Mehrzahl von Vorsprüngen, die auf der Oberfläche der Mittel elektrode gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet sind,

Fig. 4A eine perspektivische Ansicht einer Mehrzahl von Vorsprüngen, die auf der Oberfläche der Masse elektrode gemäß einer bestimmten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet sind,

Fig. 4B eine perspektivische Ansicht einer Mehrzahl von Vorsprüngen, die auf der Oberfläche der Masse elektrode gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet sind,

Fig. 5 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung, die die Mittel- und die Masseelektroden zeigt.

In Fig. 1 ist eine Zündkerze 1 für eine Verbrennungsmaschine ge mäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darge stellt. Die Zündkerze 1 weist einen Metallmantel 2 mit einem mit tigen Durchbruch 7 auf. In dem mittigen Durchbruch 7 ist ein Iso lator 3 angeordnet. Ein Mittelteil 4 ist im Isolator 3 einge setzt, wobei dieses über das untere Ende des Metallmantels 2 hin ausragt. Das Mittelteil 4 ist an seinem einen Ende mit einem Lei stungsquellenanschluß 40 und an seinem anderen Ende mit einer Mittelelektrode 5 verbunden. Die Mittelelektrode 5 ist von einer Masseelektrode 6 beabstandet und gegenüberliegend angeordnet, wobei die Masseelektrode 6 am unteren Ende des Metallmantels 2 ausgebildet ist.

Eine Mehrzahl von Vorsprüngen ist an jeder der sich gegenüberlie genden Oberflächen der Mittel- und der Masseelektrode gebildet. Jeder dieser Vorsprünge hat eine geometrische Form mit einer scharfen Kante und kann beispielsweise in radialer oder kreisför miger Anordnung ausgebildet sein.

Die Mittelelektrode 5 arbeitet als positive Elektrode, während die äußere Elektrode 6 als Masseelektrode dient. Demzufolge wird ein Zündfunken zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen der Mittel- und der Masseelektrode gebildet.

Vorzugsweise wird ein hitzebeständiger und nicht korrosiver Werk stoff, wie beispielsweise eine Nickellegierung oder eine Platin legierung zur Herstellung der Elektroden eingesetzt. Des weite ren wird vorzugsweise zur Herstellung des Isolators 3 ein Kera mikwerkstoff mit hoher Hitzebeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Isolationseigenschaft und mechanischer Festigkeit eingesetzt, da dies ein so wichtiges Teil darstellt, daß durch dieses die Ge samtleistung der Zündkerze 1 entscheidend bestimmt wird. Schließ lich wird der Metallmantel 2, der den Isolator 3 schützt, in der Regel aus Kohlenstoffstahl gefertigt.

Der detaillierte Aufbau der Mittelelektrode 5 und der Masseelek trode 6 ist in Fig. 2 dargestellt. Die Mittelelektrode 5 umfaßt ein kreisförmiges Plattenteil 50 mit einer Bohrung 50a in deren Zentrum und mehrere blatt- oder schneidenförmige Vorsprünge 51. Die Mittelelektrode 5 ist über die Bohrung 50a auf das Mittel teil 4 aufgesteckt und mit diesem verbunden.

Die Masseelektrode 6 ist an der unteren Abschlußoberfläche des Metallmantels 2 gebildet und liegt gegenüber dem runden Platten teil 50 der Mittelelektrode 5.

Der runde Plattenteil 50 der Mittelelektrode weist, wie in den Fig. 3A und 3B gezeigt, eine Mehrzahl von Vorsprüngen 53 (im folgenden die ersten Vorsprünge genannt) auf den Oberflächen auf, die der Masseelektrode 6 gegenüberliegen. Jeder der ersten Vorsprünge 53 weist eine geometrische Form mit einer scharfen Kante auf, um mehr elektrische Ladung zu sammeln und ist entwe der radial nach außen gerichtet (Fig. 3A) oder konzentrisch (Fig. 3B) angeordnet und erzeugt dadurch ein positives ungleich förmiges elektrisches Feld. Dadurch wird die Größe des elektri schen Feldes stärker, um die Bildung eines Zündfunken zu erleich tern. Dieses Konzept entspricht in anderen Worten darin demjeni gen Blitzableiter, daß in einer scharfen Kante bzw. einem spit zen Ende mehr Ladung gesammelt werden kann.

Die Masseelektrode 6 ist an der unteren Endoberfläche des Metall mantels 2 gebildet, wie in den Fig. 4A und 4B gezeigt. Die Masse elektrode 6 liegt beabstandet gegenüber den ersten Vorsprüngen der Mittelelektrode 5. Die Masseelektrode 6 kann ebenfalls eine Mehrzahl von Vorsprüngen (die im folgenden als zweite Vorsprünge bezeichnet werden) aufweisen. Jeder der zweiten Vorsprünge weist eine geometrische Figur mit einer scharfen Kante auf und ist ent weder radial (Fig. 4A) oder konzentrisch (Fig. 4B) angeordnet.

Die zweiten Vorsprünge 63 der äußeren Elektrode 6 liegen beab standet gegenüber den ersten Vorsprüngen 53, wobei sie einen Zündfunken zwischen den beiden gegenüberliegenden Oberflächen bilden.

Die Eigenschaft, mehr Ladung an den scharfen Kanten zu empfangen und auszusenden, wie sie durch die vorliegende Erfindung an die Hand gegeben wird, kann die Leistungsfähigkeit der Zündkerze, insbesondere beim Start des Verbrennungsvorgangs, verbessern.

Im Zusammenhang mit der vorherigen Beschreibung zeigt die Fig. 5, daß die Oberfläche des elektrischen Feldes jede Elektrode durch die Bildung der Vorsprünge 53 und 63 vergrößert wurde, um mehr elektrische Ladung zu sammeln und um die Bildung des Zünd funkens zu erleichtern.

Falls die Zündkerze gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Autoverbrennungsmotor angeordnet ist und wenn ein wirbelförmiger Strom in der Verbrennungskammer gebildet ist, wird zusätzlich der Fluß der elektrischen Ladung stärker aktiviert werden, so daß dadurch die Zündung beim Start des Verbrennungsvorganges ver bessert werden kann.

Darüber hinaus bewirken die Verwirbelungsblätter 51, welche von der unteren Oberfläche der Mittelelektrode 5 abstehen, eine Wir belströmung in der Verbrennungskammer. Dementsprechend konnte experimentell nachgewiesen werden, daß die Verbrennungszone (Flamme) größer und ausgedehnter war.

Der Aufbau mit den Vorsprüngen 53 und 63 und den Verwirbelungs blättern 51 ermöglicht eine vergrößerte und verbreiterte Verbren nungszone in der Verbrennungskammer, wobei dies zu einem schnel len Verbrennen des Kraftstoffs führt und dadurch das Klopfen des Motors verringert.

Demgemäß hat die erfindungsgemäße Zündkerze den Vorteil, daß es die Verbrennungszone insbesondere beim Beginn der Verbrennung vergrößert, wobei sie gleichzeitig Fehlzündungen verhindert. Wei terhin verbessert sie wesentlich die Schubwirkung des Motors durch Ermöglichung einer schnellen und vollständigen Verbrennung und vermindert die Klopfprobleme.

Claims

1. Zündkerze für Verbrennungsmotoren mit
einem Metallmantel, der einen mittigen Durchbruch aufweist,
einem Isolator, der diesem mittigen Durchbruch angeordnet ist,
einem Mittelteil, welches wiederum in dem Isolator angeord net ist und am einen Ende mit einer Leistungsquelle verbun den ist, während das andere Ende dieses Mittelteils über das untere Ende des Metallmantels hervorragt,
einer Masseelektrode am unteren Ende des Metallmantels,
einer Mittelelektrode, die am einen Ende des Metallteiles beabstandet von der Masseelektrode und dieser gegenüberlie gend ausgebildet ist, wobei sie die Form einer Platte auf weist, gekennzeichnet durch
eine Mehrzahl von Vorsprüngen, die zumindest an einer der gegenüberliegenden Oberflächen der Elektroden ausgebildet sind, wobei jeder der Vorsprünge eine geometrische Figur mit einer scharfen Kante bildet, wodurch mehr elektrische Ladung gesammelt wird.

2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge radial zueinander angeordnet sind.

3. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge konzentrisch angeordnet sind.

4. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelelektrode eine Mehrzahl von schneidenförmigen Vorsprün gen aufweist, die auf der Oberfläche angeordnet sind, die gegenüber der der Masseelektrode gegenüberliegenden Ober fläche liegt.