DE4422939C2 - Zündkerze für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
Zündkerze für eine BrennkraftmaschineInfo
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Description
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.
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.
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.
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 (4)
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.
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