DE4422939C2

DE4422939C2 - Zündkerze für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4422939C2
Application number: DE4422939A
Authority: DE
Inventors: Walter Benedikt; Dittmar Klett; Dietrich Trachte; Hermann Kersting; Roland Mueller; Jochen Fischer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1994-06-30
Publication date: 2000-05-31
Anticipated expiration: 2014-07-01
Also published as: JPH0822884A; ITMI951264A1; ITMI951264A0; US5612586A; FR2722036B1; GB2291124B; GB9512814D0; KR960003005A; DE4422939A1; GB2291124A; FR2722036A1; IT1275758B1; KR100351392B1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zündkerze für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs, wie sie bereits aus der CH-PS 91 041 bekannt ist. Bei dieser bekannten Zündkerze ist ein zylindrisches Metallrohr vorgesehen, in welchem ein röhrenförmiger Keramikisolator angeordnet ist. In dem röhrenförmigen Keramikisolator ist eine Mittelelektrode angeordnet, die aus dem röhrenförmigen Isolator herausschaut. Die rotationssymmetrischen Achsen des zylindrischen Metallrohres, des Keramikisolators und der Mittelelektrode liegen deckungsgleich. Am zylindrischen Metallrohr, welches das Gehäuse der Zündkerze darstellt, sind Masseelektroden befestigt, die zur Mittelelektrode hin abgebogen sind, wobei der abgebogene Teil der Masseelektroden und der in Richtung rotationssymetrischer Längsachse verlaufende Teil der Masseelektrode einen stumpfen Winkel einschließen. Bei dieser bekannten Zündkerze bildet sich ein Luftfunken zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode aus.

Aus der EP 0 470 688 A1 ist eine Zündkerze bekannt, die in ihrem Grundaufbau der bereits erläuterten Zündkerze entspricht, wobei hier die am Gehäuse befestigten Masseelektroden L-förmig zur Mittelelektrode hin abgebogen sind, so daß ein Biegewinkel von 90° eingeschlossen wird.

Mit der vorliegenden erfindungsgemäßen Zündkerze soll eine Zündkerze zur Verfügung gestellt werden, die unter allen Betriebsbedingungen einen sicheren Zündfunken gewährleistet und sich gleichzeitig positiv auf die Materialkosten auswirkt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zündkerze mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Masseelektrode durch den stumpfen Abbiegewinkel und die damit verbundene geringere Verformung weniger schwingungsanfällig und so mechanisch stabiler ist. Darüber hinaus weist der Endabschnitt des Masseelektrode, welcher parallel der Mantelfläche der Mittelelektrode zugeordnet ist, eine größere Fläche auf als der Endabschnitt der Masseelektrode bei rechtwinkliger Abbiegung, so daß eine größere Funkenaustrittsfläche gegeben ist. Der konstruktiv bedingte Abstand von der Befestigung der Masseelektrode am Gehäuse bis zu dem Punkt, an dem die Masseelektrode der Mittelelektrode zugeordnet ist, kann bei einer Masseelektrode mit stumpfen Abbiegewinkel gegenüber einer Masseelektrode mit rechtwinkligen Abbiegewinkel durch eine Masseelektrode mit einer kürzeren Längsausdehnung überbrückt werden, so daß die Länge der Masseelektrode gegenüber einem rechtwinkligen Abbiegewinkel geringer ist. Damit ist ein geringerer Materialeinsatz erforderlich.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Zündkerze möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß durch das Verhältnis des Elektrodenabstandes und des Abstandes zwischen dem Isolator und der dem Isolator zugewandten Innsenseite der Masseelektrode die Ausbildung von zwei Funkenbahnen gewährleistet ist und somit eine sicherere Enflammung des brennfähigen Kraftstoff-Luft-Gemisches gegeben ist. Weiterhin ist es von Vorteil, den Isolator oder die Mittelelektrode an der Kante von Mantelumfangsfläche zur Oberfläche am Ende des Isolators oder der Mittelelektrode mit einer Fase zu versehen, da so die schräg angestellten Masseelektroden mit ihren inneren dem Isolator zugewandten Oberflächen parallel zu der Fläche der Fase am Isolator und an der Mittelelektrode ausgerichtet sein können. Damit läßt sich der Abstand zwischen Isolator und Masseelektrode sehr genau festlegen.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Endabschnitt einer Zündkerze mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Masseelektroden,

Fig. 2 den Endabschnitt der erfindungsgemäßen Zündkerze mit eingezeichneten Funkenbahnen,

Fig. 3 die Draufsicht der Zündkerze gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine zweite Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Zündkerze,

Fig. 5 eine dritte Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Zündkerze und

Fig. 6 eine vierte Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Zündkerze.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Endabschnittes der Zündkerze mit der Anordnung der Elektroden. Zur besseren Darstellung ist die Zündkerze zur Hälfte in geschnittener Darstellung gezeichnet. Die Zündkerze besteht aus einem zylindrischen Metallrohr 1, welches das Gehäuse der Zündkerze darstellt. In diesem zylindrischen Metallrohr 1 befindert sich ein röhrenförmiger Isolator 2, in welchem zentral die stiftförmige Mittelelektrode 3 angeordnet ist. Das zylindrische Metallrohr 1, der Isolator 2 und die Mittelelektrode 3 sind dabei einander so zugeordnet, daß ihre rotationssymmetrischen Längsachsen übereinander liegen. Am Ende des zylindrischen Metallrohres 1 sind mindestens zwei Masseelektroden 4 befestigt, wobei die Masseelektroden 4 zunächst in der Richtung des zylindrischen Metallrohrs 1 verlaufen und dann zum Isolator und zur Mittelelektrode hin abgebogen sind. Der abgebogene Teil 5 der Masseelektroden ist dabei in einem stumpfen Winkel gegenüber dem in Richtung Längsachse verlaufenden Teil der Masseelektrode abgebogen. Der Winkel, welcher dabei von dem in Richtung der rotationssymmetrischen Längsachse verlaufenden Teil der Masseelektrode und dem abgebogenen Teil der Masseelektrode eingeschlossen wird, ist ein Winkel zwischen 100 und 150°. In der Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 7 der sich zwischen dem in der rotationssymmetrischen Längsachse verlaufenden Teil der Masseelektrode und einer durch den Abbiegepunkt der Masseelektrode axial verlaufenden Achse liegende rechte Winkel eingetragen. Dieser rechte Winkel ist der bisher verwendete Abbiegewinkel. Mit dem Bezugszeichen µ ist der Winkel eingetragen, der bis zum rechtwinkligen Abbiegewinkel 7 noch fehlt. Dabei ist µ ein Winkel zwischen 10 und 60°. Der stumpfe Abbiegewinkel ist demnach die Summe aus dem rechten Winkel 7 und µ. Die dargestellte Zündkerze ist eine sogenannte Gleitfunkenzündkerze, das heißt es bilden sich zwei Funkenbahnen aus, wovon die eine ein Luftfunken und die andere eine Gleitfunken ist. Der Luftfunken springt zwischen Mittel- und Masseelektrode über und der Gleitfunken tritt aus der Mittelelektrode aus, gleitet über die Oberfläche des Isolators und springt vorzugsweise am geringsten Abstand zwischen Isolator und Masseelektrode vom Isolator auf die Masseelektrode über. Für die Ausbildung von zwei Funkenbahnen ist es vortelhaft, daß der Abstand EA zwischen der Mittelelektrode und den einzelnen Masseelektroden größer oder gleich ist dem geringsten Abstand zwischen Innenseite der Masseelektroden und dem Isolator. Dieser Abstand wird auch mit Spaltmaß bezeichnet und ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen a versehen. Dieses Spaltmaß a ist immer an der Stelle zu messen, an der der geringste Abstand zwischen Masseelektrode und Isolator ist. Außerdem ist der Elektrodenabstand kleiner als die Summe aus dem kleinsten Abstand a zwischen Isolator und der dem Isolator zugewandten Innenseite de Masselekektrode und dem Gleitweg S eines Gleitfunkens auf dem Isolator. Damit ist sichergestellt, daß sich zwei Funkenbahnen ausbilden können, wobei die erste Funkenbahn sich zwischen dem Endabschnit der Masseelektrode und der Mittelektrode ausbildet und bei der zweiten Funkenbahn der Zündfunke aus der Mittelelektrode austritt, über den Isolator gleitet und an die Masseelektrode überspringt.

Fig. 2 zeigt dieselbe Ausbildung der Elektroden der Zündkerze gemäß Fig. 1. In dieser Darstellung sind die Funkenbahnen und die Verschleißzonen VS, die sich an der Zündkerze ausbilden, schematisch eingezeichnet. So springt der Zündfunke zum einen in der Funkenbahn FB1 zwischen den einzelnen Elektroden, also zwischen Mittel- und Masseelektrode über und zum anderen bildet sich eine zweite Funkenbahn FB2 aus, bei welcher der Zündfunke aus der Mittelelektrode austritt auf dem Isolator entlanggleitet und dann an eine der Masseelektroden überspringt. Dabei wird der Funke an der Stelle vom Isolator auf eine der Masseelektroden überspringen, an der der Abstand Isolator- Masseelektrode am geringsten ist. Dieser Abstand ist das Spaltmaß a, so daß sich die Funkenbahn FB2 aus dem Gleitweg S über den Isolator und dem Spaltmaß a zusammensetzt. Diese Funkenbahn FB2 bildet die Gleitfunkenstrecke. Die Flächen, an denen der Zündfunke aus den Elektroden aus- bzw. eintritt, sind einem besonders starken Verschleiß ausgesetzt.

In Fig. 3 ist die Ausgestaltung der Elektroden der erfindungsgemäßen Zündkerze gemäß Fig. 1 dargestellt als Draufsicht. Hierbei ist zu erkennen, daß die Endabschnitte der Masseelektroden so ausgebildet sind, daß sie an allen Punkten den gleichen Abstand zur Mittelelektrode aufweisen. Damit weisen die Endabschnitte der Masseelektroden der Fig. 3 eine kreisförmige Ausbuchtung auf.

Die Fig. 4 zeigt eine Anordnung der Masseelektroden, die im wesentlichen der Darstellung in Fig. 1 entspricht. Der Unterschied gegenüber der Fig. 1 ist der dargestellten Seitenansicht zu entnehmen. Hier wird deutlich, daß der Isolator an der Kante zwischen Mantelumfangsfläche und der Oberfläche des Isolators eine Fase 10 aufweist. Die Masseelektroden sind nun soweit angestellt, daß die den Isolator zugewandte Innenseite der Masseelektrode parallel zur Fläche der Fase 10 des Isolators verläuft.

Die Fig. 5 zeigt eine dritte Ausgestaltungsform zum Anstellender Masseelektroden gemäß der Erfindung. Bei dieser Zündkerze ist, wie der Figur zu entnehmen, der aus dem Isolator herausragende Tel der Mittelelektrode mit einer Fase 11 versehen, so daß die Mittelektrode zugespitzt ist, wobei noch ein zylindrischer Teil der Mittelelektrode aus dem Isolator herausragt und nur ein Teil des überstehenden Teils mit einer Fase versehen ist. Die dem Isolator und der Mittelelektrode zugewandte Innenseite der Masseelektroden ist parallel zu der Fase 10 des Isolators und zur Fase 11 der Mittelelektrode ist.

Die Fig. 6 zeigt eine vierte Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Zündkerze. Diese Zündkerze ist ebenfalls in Seitenansicht dargestellt. Bei dieser Zündkerze ist ähnlich der Zündkerze gemäß Fig. 5 der aus dem Isolator herausragende Teil der Mittelelektrode mit einer Fase 11 versehen. Jedoch erstreckt sich die Fase 11 über den gesamten aus dem Isolator herausragenden Teil der Mittelelektrode, so daß eine Kegelkontur entsteht. Hierbei ist ebenfalls die dem Isolator und der Mittelelektrode zugewandte Innenseite der Masseelektroden parallel zu der Fase 10 des Isolators und zur Fase 11 der Mittelelektrode.

Abschließend ist festzustellen, daß der Elektrodenabstand EA größer oder gleich dem Spaltmaß a und kleiner als die Summe aus Spaltmaß a und Gleitweg S ist, sodaß die Beziehung gilt:

a ≦ EA < a + S

Claims

1. Zündkerze für eine Brennkraftmaschine bestehend aus einem zylindrischen Metallrohr, in welchem eine stiftförmige gerade Mittelelektrode, die von einem röhrenförmigen Isolator umgeben ist, zentral in der Art angeordnet ist, daß die rotationssymmetrischen Längsachsen des zylindrischen Metallrohrs, der Mittelelektrode und des Isolators deckungsgleich liegen und daß am zylindrischen Metallrohr mindestens zwei zur rotationssymmetrischen Längsachse hin abgebogene Masseelektroden befestigt sind, daß der abgebogene Teil (5) der Masseelektroden (4) und der in Richtung rotationssymmetrische Längsachse verlaufende Teil der Masseelektrode einen stumpfen Winkel einschließen, dadurch gekennzeichnet, daß der stumpfe Winkel (7 + µ) zwischen 100° und 150° liegt und daß der Elektrodenabstand (EA) zwischen Mittelelektrode (3) und Endabschnitt der Masseelektroden größer oder gleich ist dem kleinsten Abstand (a) zwischen der dem Isolator zugewandten Innenseite der Masseelektroden und dem Isolator und kleiner ist als die Summe aus dem kleinsten Abstand (a) zwischen der dem Isolator zugewandten Innenseite der Masseelektrode und dem Isolator und einem Gleitweg (S) eines Gleitfunkens auf dem Isolator.

2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante zwischen Mantelfläche des Isolators und Oberfläche des Isolatorendes (6) eine Fase (10) aufweist und die Innenseite der abgebogenen Masseelektroden parallel zur Isolatorfase (10) ist.

3. Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Isolator (2) herausragende Teil der Mittelelektrode eine Fase (11) aufweist, derart, daß die Mittelelektrode vom Isolator weg konisch verläuft.

4. Zündkerze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite der abgebogenen Massenelektroden parallel zur Mittelelektrodenfase (11) verläuft.