DE60011017T2

DE60011017T2 - Zündkerze

Info

Publication number: DE60011017T2
Application number: DE60011017T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Mizuho-ku Kameda; Yoshihiro Mizuho-ku Matsubara
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1999-11-16
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2020-11-15
Also published as: JP3859410B2; EP1102373A3; EP1102373A2; EP1102373B1; DE60011017D1; US6628050B1; JP2001143847A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze.
In einem Benzinmotor des Direkteinspritz-Typs (allgemein als "Direkteinspritzmotor" bezeichnet), der in den vergangenen Jahren praktisch eingesetzt worden ist, kommt ein Luft-Kraftstoff-Gemisch leicht in direkten Kontakt mit der Zündkerze, da Benzin, das als Kraftstoff dient, in den Motor eingespritzt wird. Daher sammeln sich Substanzen, die sich aus einer unvollständigen Verbrennung ergeben (nachstehend als "unverbrannte Substanzen" bezeichnet), wie z.B. Kohlenstoff und nicht verbrannter Kraftstoff, auf der Zündkerze an, und zwar insbesondere auf der Spitzenendefläche eines Isolators, der eine Mittelelektrode feststehend hält, und auf der Umfangsfläche des Isolators, der sich innerhalb einer Metallhülse befindet, mit dem Ergebnis, dass in der Zündkerze ein Verrußen stattfindet. Ferner findet selbst in einem herkömmlichen Benzinmotor ein Verrußen in einer Zündkerze statt, wenn der Motor bei einer sehr niedrigen Temperatur, wie z.B. bei –10°C oder weniger, in einer sehr kalten Umgebung gestartet wird.
Beispielsweise verursacht eine Oberflächenentladungskerze, wie sie in der 13 gezeigt ist, die derart konfiguriert ist, dass der Funke zwischen einer Masseelektrode 4 und einer Mittelelektrode 2 erzeugt wird, und derart, dass mindestens ein Abschnitt des Funkens entlang der Oberfläche des Isolators 3 wandert, bei einer niedrigen Temperatur die folgenden Probleme. Bei niedriger Temperatur kondensiert ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zu Kraftstofftröpfchen und Wassertröpfchen (Flüssigkeitströpfchen) F, die dann in den Raum zwischen einer Metallhülse 5 und dem Isolator 3 eintreten. Diese Flüssigkeitströpfchen fließen entlang des Oberflächenabschnitts (Umfangsfläche) 3c des Isolators 3 nach unten und können aufgrund ihrer Viskosität an dem Spitzenendeabschnitt (unterster Abschnitt) des Isolators 3 verbleiben. Einige der Kohlenstoffteilchen C, die an dem Oberflächenabschnitt 3c des Isolators 3 haften, fließen nach unten und gleiten über die Wassertröpfchen F. In einem solchen Fall werden die Kohlenstoffteilchen C aufgrund einer Inverterspannung, die in der Mittelelektrode 2 verbleibt, zwischen dem Spitzenendeabschnitt 3a des Isolators 3 und dem Spitzenendeabschnitt 4a der Masseelektrode 4 in einer Reihe ausgerichtet. Wenn flüchtige Komponenten der Flüssigkeitströpfchen F verdampfen, bleiben nur die Kohlenstoffteilchen C in Form einer Brücke zurück, so dass der Isolationswiderstand des Isolators 3 abnimmt. Als Folge davon werden Funken an dem Funkenentladungsspalt g zwischen der Mittelelektrode 2 und der Masseelektrode 4 nicht richtig erzeugt, mit dem Ergebnis, dass das Motorstart-Leistungsvermögen bei einer niedrigen Temperatur schlechter wird.
Wenn eine Zündkerze über einen langen Zeitraum in einer Niedertemperaturumgebung derart verwendet wird, dass die Elektrodentemperatur der Zündkerze 450°C oder weniger erreicht, findet leicht ein Phänomen statt, das als Verrußen bezeichnet wird. Der Begriff "Verrußen" bezieht sich auf ein Phänomen, das derart ist, dass der Oberflächenabschnitt 3c des Isolators 3 mit elektrisch leitfähigen Verunreinigungen wie z.B. dem Kohlenstoff C bedeckt ist, woraus eine Abnahme des Isolierwiderstands resultiert, und daher eine Tendenz dahingehend besteht, dass Funken an Stellen auftreten, die von dem Funkenentladungsspalt g verschieden sind. Beispielsweise tritt ein Funke (tiefer Funke) an der Seite des Basisendabschnitts der Metallhülse 5 entlang des Oberflächenabschnitts 3c des Isolators 3 auf, wodurch ein Betriebsfehler auftritt. Um ein Verrußen zu verhindern, ist eine Zündkerze in manchen Fällen derart an einem Zylinderkopf 1 angebracht, dass das Spitzenende 3a des Isolators 3 von einer Brennkammerwand 1a des Zylinderkopfs 1 in eine Brennkammer 1b vorsteht. In einem solchen Fall ist der Isolator 3 direkt einem Verbrennungsgas ausgesetzt, so dass die Temperatur des Spitzenendes der Zündkerze zunimmt und elektrisch leitfähige Verunreinigungen wie z.B. Kohlenstoff mittels eines Selbstreinigungseffekts leicht verbrannt werden. Es besteht jedoch eine Tendenz dahingehend, dass der Frühzündungswinkel, an dem eine Vorzündung stattfindet (nachstehend als "Winkel, bei dem eine Vorzündung auftritt" bezeichnet), abnimmt, mit einer resultierenden Abnahme der Wärmebeständigkeit.
Die EP-A-0 872 927 , die als nächstkommender Stand der Technik angesehen wird, beschreibt eine Zündkerze gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Zündkerze, die ein hervorragendes Niedertemperatur-Startleistungsvermögen und eine hervorragende Wärme- und Verunreinigungs- bzw. Verrußungsbeständigkeit aufweist und welche die Bildung einer Brücke aus Kohlenstoffteilchen verhindert.
Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung eine Zündkerze bereit, die
eine zylindrische Metallhülse mit einem stufenförmigen Abschnitt auf einer Innenwand davon;
einen Isolator, der innerhalb der Metallhülse angeordnet ist, während er mit dem stufenförmigen Abschnitt der Metallhülse in Eingriff gebracht ist, wobei der Isolator ein sich axial erstreckendes Durchgangsloch aufweist;
eine Mittelelektrode, die innerhalb des Durchgangslochs des Isolators derart fixiert ist, dass ein Spitzenendeabschnitt der Mittelelektrode von dem Spitzenende des Isolators vorsteht oder sich an dem Spitzenende befindet; und
eine Masseelektrode mit einem Basisendeabschnitt, der mit dem Spitzenendeabschnitt der Metallhülse verbunden ist, und einem Spitzenendeabschnitt, der in Richtung der Mittelelektrode gebogen ist, umfasst, so dass zusammenwirkend mit einer Seitenfläche der Mittelelektrode ein Funkenentladungsspalt gebildet wird, wobei
der Isolator derart ausgebildet ist, dass der Außendurchmesser des Isolators in Richtung der Seite des Spitzenendes ausgehend von einer Eingriffsposition abnimmt; an welcher der Isolator den stufenförmigen Abschnitt in Eingriff nimmt, und derart, dass der Durchmesser schrittweise an einer axialen Position zwischen der Eingriffsposition und dem Spitzenende des Isolators abnimmt; und dadurch gekennzeichnet ist, dass
das Durchmesserreduktionsverhältnis Y1 = D1/d1 in einem Bereich von mindestens 2 mm, der sich von der Spitzenendeoberfläche des Isolators in Richtung der Seite des Basisendes erstreckt, 0,6 oder weniger beträgt, wobei D1 den Außendurchmesser des Isolators, gemessen an einer willkürlich bestimmten axialen Position, darstellt, und d1 den Innendurchmesser des Spitzenendeabschnitts der Metallhülse darstellt.
Die vorliegende Erfindung kann nicht nur auf Zündkerzen (wie z.B. Oberflächenentladungszündkerzen und Mehrfachelektrodenzündkerzen) angewandt werden, bei denen die Funkenentladung zwischen der Spitzenendeoberfläche der Masseelektrode und der Seitenfläche der Mittelelektrode stattfindet, sondern auch auf Zündkerzen (wie z.B. Zündkerzen des parallelen Typs), bei denen die Funkenentladung zwischen der Seitenfläche der Masseelektrode und der Spitzenendeoberfläche der Mittelelektrode stattfindet.
In der erfindungsgemäßen Zündkerze kann ein großer Raum zwischen dem Isolator und der Metallhülse sichergestellt werden, da der Isolator einen stufenförmigen Abschnitt aufweist. Demgemäß verbleiben Kraftstoff und Wasser kaum in diesem Raum, wodurch die Bildung einer Brücke aus Kohlenstoffatomen verhindert wird. Folglich verschlechtert sich das Niedertemperatur-Startleistungsvermögen nicht. Da ferner das Durchmesserreduktionsverhältnis Y1 = D1/d1 in einem Bereich von mindestens 2 mm, der sich von der Spitzenendeoberfläche des Isolators in Richtung der Seite des Basisendes erstreckt, 0,6 oder weniger beträgt, kann zwischen dem Isolator und der Metallhülse ein großer Raum sichergestellt werden. Daher wird der Kühleffekt, der mit einem frischen Luft-Kraftstoff-Gemisch erreicht wird, verbessert, so dass der Temperaturanstieg an dem Spitzenende der Zündkerze abgeschwächt wird, und zwar obwohl der Spitzenendeabschnitt des Isolators in die Brennkammer des Motors vorsteht. Demgemäß kann der Winkel, bei dem eine Vorzündung auftritt, vergrößert werden, und folglich kann die Wärmebeständigkeit verbessert werden. Darüber hinaus nimmt die elektrische Feldstärke an dem stufenförmigen Abschnitt im Vergleich zu anderen Abschnitten zu. Selbst wenn eine Funkenentladung zwischen der Umfangsfläche des Isolators und der Innenwand der Metallhülse stattfindet, findet die Funkenentladung vorwiegend an dem stufenförmigen Abschnitt statt, so dass die Funkenentladung an der Basisendeseite der Metallhülse verhindert werden kann und ein Selbstreinigungseffekt, der durch die Funkenentladung bereitgestellt wird, weiter verstärkt wird. Demgemäß kann ein hoher Isolationswiderstand des Isolators beibehalten werden und ein Verrußen tritt kaum auf.
Vorzugsweise beträgt das Zwischenraumverhältnis Y2 = (d1–D1)/d1 in einem Bereich von mindestens 1 mm, der sich von der Spitzenendeoberfläche der Metallhülse in Richtung der Seite des Basisendes erstreckt, 0,4 oder größer.
In der Zündkerze gemäß dieses bevorzugten Aspekts weist der kegelförmige Abschnitt des Isolators einen stufenförmigen Abschnitt auf, da der Isolator einen stufenförmigen Abschnitt aufweist, und das Zwischenraumverhältnis Y2 = (d1–D1)/d1 ist in einem Bereich von mindestens 1 mm, der sich von der Spitzenendeoberfläche der Metallhülse in Richtung der Seite des Basisendes erstreckt, 0,4 oder größer. Daher kann zwischen dem Isolator und der Metallhülse ein großer Raum sichergestellt werden. Demgemäß verbleiben Kraftstoff und Wasser kaum in diesem Raum, wodurch die Bildung einer Brücke aus Kohlenstoffatomen verhindert wird. Darüber hinaus verschlechtert sich das Niedertemperatur-Startleistungsvermögen nicht. Ferner nimmt die elektrische Feldstärke an dem stufenförmigem Abschnitt im Vergleich zu dem verbleibenden Abschnitt zu. Daher kann eine Funkenentladung an der Basisendeseite der Metallhülse verhindert werden und ein Selbstreinigungseffekt, der durch die Funkenentladung bereitgestellt wird, wird weiter verstärkt. Demgemäß kann ein hoher Isolationswiderstand des Isolators beibehalten werden und ein Verrußen tritt kaum auf.
Vorzugsweise wird in den vorstehend definierten Zündkerzen dann, wenn ein Abstand in der radialen Richtung zwischen der Spitzenendeoberfläche der Masseelektrode und einem Schnittpunkt zwischen einer Linie, die sich axial von der Umfangsfläche des Isolators erstreckt, und einer Linie, die sich radial von der Oberfläche des Spitzenendes des Isolators erstreckt, als Überlappungsausmaß X definiert ist, das Überlappungsausmaß X vorzugsweise so eingestellt, dass es größer als –0,5 mm, jedoch nicht größer als 0,1 mm ist. In diesem Fall können Kraftstofftröpfchen und Wassertröpfchen, die als Ergebnis einer Kondensation eines Kraftstoff-Luft-Gemischs bei niedriger Temperatur erzeugt und entlang des Oberflächenabschnitts des Isolators nach unten fließen, nur schwer an dem Spitzenendeabschnitt (unterster Abschnitt) des Isolators verbleiben, so dass die Bildung einer Brücke aus Kohlenstoffteilchen unterdrückt wird. Daher wird das Startleistungsvermögen bei niedrigen Temperaturen verbessert.
Mehr bevorzugt wird das Überlappungsausmaß X auf mehr als 0 mm, jedoch nicht mehr als 0,1 mm eingestellt.
Vorzugsweise steht dann, wenn die Zündkerze am Zylinderkopf eines Motors angebracht ist, der Spitzenendeabschnitt der Metallhülse von einer Brennkammerwand in die Richtung einer Brennkammer vor, wobei das Ausmaß des Vorstehens L2 mindestens 1 mm beträgt. In diesem Fall wird das Eintreten von Kraftstoff und Wasser in den Raum zwischen dem Spitzenendeabschnitt der Metallhülse und dem Spitzenendeabschnitt des Isolators unterdrückt, so dass das Auftreten einer Verbrückung an der Spitzenendeoberfläche der Metallhülse verhindert wird.
Vorzugsweise weist die Metallhülse über einem Bereich, der sich zwischen dem stufenförmigen Abschnitt und dem Spitzenendeabschnitt der Metallhülse erstreckt, einen im Wesentlichen konstanten Innendurchmesser auf. Da in diesem Fall der Innendurchmesser der Metallhülse relativ klein gemacht werden kann, wird das Eintreten von Kohlenstoffteilchen und dergleichen in den Raum zwischen dem Spitzenendeabschnitt der Metallhülse und dem Spitzenendeabschnitt des Isolators unterdrückt, wodurch ein Verrußen verhindert wird. Da der stufenförmige Abschnitt, der an der Innenwand der Metallhülse ausgebildet ist, ferner keinen Kantenabschnitt aufweist, kann die Funkenentladung an der Basisendeseite der Metallhülse vermindert werden.
Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin
1 eine Gesamtvorderansicht einer Zündkerze gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist;
2 ein Längsquerschnitt eines Hauptabschnitts der Zündkerze von 1 ist;
3A und 3B schematische Ansichten sind, die Modifizierungen der in der 2 gezeigten Konfiguration zeigen;
4A und 4B schematische Ansichten sind, die weitere Modifizierungen der in der 2 gezeigten Konfiguration zeigen;
5 eine Gesamtvorderansicht einer Zündkerze gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist;
6 ein Längsquerschnitt eines Hauptabschnitts der Zündkerze von 5 ist;
7A eine schematische Ansicht einer Zündkerze ist, die in einem Test bezüglich des Niedertemperatur-Startleistungsvermögens zur Bestimmung der Beziehung zwischen dem Niedertemperatur-Startleistungsvermögen und dem Überlappungsausmaß verwendet wird, und 7B ein Graph ist, der die Ergebnisse des Tests bezüglich des Niedertemperatur-Startleistungsvermögens zeigt;
8A eine schematische Ansicht einer Zündkerze ist, die in einem Wärmebeständigkeitstest und einem Test bezüglich des Niedertemperatur-Startleistungsvermögens zur Bestimmung der Beziehung zwischen der Wärmebeständigkeit und dem Zwischenraumverhältnis sowie der Beziehung zwischen dem Niedertemperatur-Startleistungsvermögen und dem Zwischenraumverhältnis verwendet wird, und 8B ein Graph ist, der die Ergebnisse des Wärmebeständigkeitstests und des Tests bezüglich des Niedertemperatur-Startleistungsvermögens zeigt;
9A bis 9C schematische Ansichten von Zündkerzen sind, die in einem anderen Wärmebeständigkeitstest verwendet werden, und 9D ein Graph ist, der die Ergebnisse des Wärmebeständigkeitstests zeigt;
10A bis 10C schematische Ansichten von Zündkerzen sind, die in einem Verrußungsbeständigkeitstest verwendet werden und 10D ein Graph ist, der die Ergebnisse des Wärmebeständigkeitstests zeigt;
11 ein Zeitdiagramm ist, das ein Ablaufschema für den Verrußungsbeständigkeitstest zeigt;
12A bis 12C schematische Ansichten von Zündkerzen sind, die in einem anderen Verrußungsbeständigkeitstest verwendet werden, und 12D ein Graph ist, der die Ergebnisse des Wärmebeständigkeitstests zeigt; und
13 ein Längsquerschnitt einer herkömmlichen Oberflächenentladungszündkerze ist.
Die 1 zeigt eine Zündkerze A gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Die Zündkerze A ist vom diskontinuierlichen Oberflächenentladungstyp, bei dem es sich um einen Typ einer Oberflächenentladungszündkerze handelt (das Konfigurationsmerkmal des diskontinuierlichen Oberflächenentladungstyps wird später beschrieben). Die Zündkerze A umfasst eine zylindrische Metallhülse 5, einen Isolator 3, der derart in die Metallhülse 5 eingepasst ist, dass der Spitzenendeabschnitt des Isolators 3 von der Metallhülse 5 vorsteht, eine Mittelelektrode 2, die innerhalb des Isolators 3 angeordnet ist, und zwei Masseelektroden 4, bei denen jeweils ein Basisende mit der Metallhülse 5 verbunden ist. Die Masseelektroden 4 sind derart angeordnet, dass die Spitzenenden auf die Seitenfläche (Umfangsfläche) der Mittelelektrode 2 gerichtet sind.
Die Mittelelektrode 2 und die Masseelektroden 4 sind jeweils aus einer Ni-Legierung (wärmebeständige Legierung auf Nickelbasis wie z.B. Inconel) ausgebildet und gegebenenfalls ist ein Kernelement (nicht gezeigt), das aus Cu (oder einer Legierung davon) mit hoher Wärmeleitfähigkeit ausgebildet ist, in diesen Elektroden eingebettet, um die Wärmeübertragung zu verbessern. Der Isolator 3 ist aus einer Sinterkeramik wie z.B. Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid ausgebildet. Gemäß der 2 weist der Isolator 3 ein sich axial erstreckendes Durchgangsloch 3d zur Aufnahme der Mittelelektrode 2 auf. Die Metallhülse 5 ist aus einem Metall wie z.B. einem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt ausgebildet und ist röhrenförmig. Die Metallhülse 5 dient als Gehäuse der Zündkerze A. Wie es in der 2 gezeigt ist, ist auf der Umfangsfläche der Metallhülse 5 ein Gewindeabschnitt 6 ausgebildet, der zum Befestigen der Zündkerze A an einem Zylinderkopf 1 verwendet wird. Wenn die Zündkerze A mittels des Gewindeabschnitts 6 an dem Zylinderkopf 1 befestigt wird, stehen die Spitzenendeabschnitte 2a, 4a und 3a der Elektroden 2 und 4 und der Isolator 3 sowie ein verlängerter Hülsenabschnitt 5a der Metallhülse 5 von einer Brennkammerwand 1a des Zylinderkopfs 1 in eine Brennkammer 1b vor. Gemäß der 2 sind die beiden Masseelektroden 4 auf gegenüber liegenden Seiten der Mittelelektrode 2 angeordnet. Der Spitzenendeabschnitt 4a jeder Masseelektrode 4 ist derart gebogen, dass die Endfläche (kann nachstehend als "Entladungsoberfläche" bezeichnet werden) 4b in einer im Wesentlichen parallelen Beziehung auf die Umfangsfläche des Spitzenendeabschnitts 2a der Mittelelektrode 2 gerichtet ist. Der Basisendeabschnitt der Masseelektrode 4 ist an dem verlängerten Hülsenabschnitt 5a der Metallhülse 5 durch Schweißen oder einem anderen geeigneten Verfahren fixiert. Die Anzahl der Masseelektroden 4 kann 3 oder mehr sein und bezüglich der Anzahl der Masseelektroden 4 besteht keine Beschränkung, so lange die Anzahl der Masseelektroden 4 nicht weniger als 2 beträgt.
In der 2 ist die Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3 in Richtung des Basisendeabschnitts von der Entladungsoberfläche 4b der Masseelektrode 4 geringfügig zurückgenommen. Insbesondere befindet sich die Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3 dann, wenn die Seite, an der sich die Spitzenendeoberfläche der Mittelelektrode 2 befindet, bezüg lich der axialen Richtung der Mittelelektrode 2 als Vorderseite angesehen wird, und die gegenüber liegende Seite als Rückseite angesehen wird, bezüglich der Rückseitenkante 4c der Entladungsoberfläche 4b der Masseelektrode 4 auf der Rückseite. Die Vorderendeoberfläche 2b der Mittelelektrode 2 steht in einem vorgegebenen Ausmaß von dem Spitzenendeabschnitt 3b des Isolators 3 vor. In der 2 befindet sich die Vorderendeoberfläche 2b der Mittelelektrode 2 im Wesentlichen in der gleichen axialen Position wie die Vorderkante 4d der Entladungsoberfläche 4b der Masseelektrode 4. Die Vorderendeoberfläche 2b der Mittelelektrode 2 kann jedoch von der Vorderkante (Vorderseitenkante) 4d vorstehen oder davon zurückgenommen sein.
Ein stufenförmiger Abschnitt 5c zum Halten eines Flanschabschnitts (Eingriffsabschnitt) 3f des Isolators 3 ist auf der Innenwand der Metallhülse 5 auf der Seite des Basisendes davon bereitgestellt. Eine ringförmige Dichtung 7 ist zwischen dem stufenförmigen Abschnitt 5c und dem Flanschabschnitt 3f angeordnet. Der Innendurchmesser d1 der Metallhülse 5 wird in einem Bereich im Wesentlichen konstant gehalten, der sich von dem stufenförmigen Abschnitt 5c zu dem Vorderendeabschnitt (verlängerten Hülsenabschnitt) 5a erstreckt, so dass der Innendurchmesser d1 der Metallhülse 5 relativ klein gemacht wird, um ein Eintreten von Kohlenstoffteilchen in den Raum zwischen der Metallhülse 5 und dem Isolator 3 zu verhindern. Auf diese Weise wird ein Verrußen verhindert. Ferner werden von dem stufenförmigen Abschnitt 5c der Metallhülse 5 kantenförmige Abschnitte (vgl. die 10A) entfernt, um eine Funkenentladung an dem stufenförmigen Abschnitt 5c zu unterdrücken.
In einem Querschnitt, der in dem unteren Abschnitt von 2 gezeigt ist, der die Achse umfasst, wird der Schnittpunkt 3' zwischen einer Linie, die sich von der Umfangsfläche 3c des Isolators 3 erstreckt, und einer Linie erhalten, die sich von der Spitzenendeoberfläche des Isolators 3 erstreckt, und der Abstand zwischen dem Schnittpunkt 3' und der Entladungsoberfläche 4b der Masseelektrode 4, die zusammenwirkend mit der Mittelelektrode 2 den Spalt g bildet, ist als Überlappungsausmaß X definiert. In der Zündkerze A der vorliegenden Ausführungsform ist das Überlappungsausmaß X so eingestellt, dass –0,5 mm < X ≤ 0,1 mm gilt. Wenn das Überlappungsausmaß X auf weniger als 0,1 mm eingestellt wird, können Kraftstofftröpfchen und Wassertröpfchen, die als Ergebnis einer Kondensation eines Kraftstoff-Luftgemischs bei niedrigen Temperaturen gebildet werden und entlang des Oberflächenabschnitts (Umfangsfläche) 3c des Isolators 3 nach unten fließen, nur schwer an dem Spitzenende (unterster Abschnitt) des Isolators 3 verbleiben, so dass die Bildung einer Brücke aus Kohlenstoffteilchen unterdrückt wird. Daher wird das Startleistungsvermögen bei niedrigen Temperaturen verbessert. Darüber hinaus stellt ein Funke, der entlang des Oberflächenabschnitts 3c des Isolators 3 entladen wird, einen Selbstreinigungseffekt bereit, wo durch der Isolationswiderstand des Isolators 3 hoch gehalten wird und somit ein Verrußen kaum auftritt. Wenn das Überlappungsausmaß X 0,1 mm übersteigt, neigt das Startleistungsvermögen bei niedrigen Temperaturen zur Verschlechterung. Wenn das Überlappungsausmaß X gleich oder weniger als –0,5 mm ist, d.h. wenn sich die Entladungsoberfläche 4b der Masselektrode bezüglich der Umfangsfläche 3c des Isolators 3 radial außen befindet, nimmt der Zwischenraum zwischen der Masseelektrode 4 und dem Isolator 3 zu, so dass eine Verbrückung kaum auftritt. Der Zwischenraum (Funkenentladungsspalt g) zwischen der Mittelelektrode 2 und der Masseelektrode 4 kann jedoch übermäßig groß werden.
Ferner ist der Zwischenraum in der axialen Richtung zwischen der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3 und der Rückseitenkante 4c der Entladungsoberfläche 4b der Masseelektrode 4 als Zwischenraum X1 definiert. In der Zündkerze A der vorliegenden Ausführungsform ist der Zwischenraum X1 so eingestellt, dass 0 mm < X1 ≤ 0,7 mm gilt. Wenn der Zwischenraum X1 auf weniger als 0,7 mm eingestellt wird, werden das vorstehend beschriebene Niedertemperatur-Startleistungsvermögen und die Verrußungsbeständigkeit verbessert. Wenn der Zwischenraum X1 0,7 mm übersteigt, wird der Zwischenraum zwischen der Masseelektrode 4 und dem Isolator 3 groß, so dass eine Verbrückung kaum vorkommt. Der Selbstreinigungseffekt kann jedoch nicht in ausreichender Weise bereitgestellt werden.
Ein Abschnitt (d.h. der Beinabschnitt 3e) des Isolators 3, der sich bezüglich des Flanschs 3f auf der Seite des Spitzenendes befindet, ist derart ausgebildet, dass dessen Außendurchmesser in Richtung des Spitzenendes abnimmt. In dem in der 2 gezeigten Beispiel nimmt der Außendurchmesser des Beinabschnitts 3d in Richtung des Spitzenendes über die gesamte Länge ab. Wenn D1 den Außendurchmesser des Isolators 3, gemessen an einer willkürlich bestimmten axialen Position, darstellt, und d1 den Innendurchmesser der Metallhülse 5 darstellt, erreicht das Durchmesserreduktionsverhältnis Y1 = D1/d1 in einem Bereich mit einer Länge von etwa 3,5 mm, der sich von der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3 in Richtung der Seite des Basisendes erstreckt, 60% oder weniger. Folglich erstreckt sich der Bereich, in dem das Durchmesserreduktionsverhältnis Y1 60% oder weniger beträgt, in einem relativ großen Ausmaß in Richtung der Seite des Basisendes, so dass zwischen dem Isolator 3 und der Masseelektrode 4 und zwischen dem Isolator 3 und der Metallhülse 5 ein relativ großer Raum sichergestellt ist. Folglich wird der Kühlungseffekt durch ein frisches Luft-Kraftstoff-Gemisch verstärkt, wodurch die Wärmebeständigkeit verbessert wird. Die Untergrenze des Durchmesserreduktionsverhältnisses Y1 wird unter Berücksichtigung des Außendurchmessers der Mittelelektrode 2 und der Festigkeit der Metallhülse 5 vorzugsweise auf etwa 40% eingestellt. Der Beinabschnitt 3e kann derart ausgebildet sein, dass der Durchmesser nicht über die gesamte Länge abnimmt und der Beinabschnitt 3e einen Abschnitt mit konstantem Durchmesser aufweist.
Ferner ist der Beinabschnitt 3e des Isolators 3 derart ausgebildet, dass ein Zwischenraumverhältnis Y2 = (d1–D1)/d1 in einem Bereich mit einer Länge von etwa 2 mm, der sich von der Spitzenendeoberfläche 5b der Metallhülse 5 (verlängerter Hülsenabschnitt 5a) in Richtung der Seite des Basisendes erstreckt, 40% oder mehr beträgt. Folglich erstreckt sich der Bereich, in dem das Zwischenraumverhältnis Y2 40% oder mehr beträgt, in einem relativ großen Ausmaß in Richtung der Seite des Basisendes der Metallhülse 5, so dass zwischen dem Isolator 3 und der Metallhülse 5 ein großer Raum sichergestellt ist. Folglich kann Kraftstoff oder Wasser nur schwer in diesem Raum verbleiben, so dass das Auftreten einer Verbrückung unterdrückt wird, um das Niedertemperatur-Startleistungsvermögen zu verbessern. Die Obergrenze des Zwischenraumverhältnisses Y2 wird vorzugsweise unter Berücksichtigung von Faktoren wie z.B. des Raums, in dem die Mittelelektrode 2 und der Isolator 3 angeordnet sind, auf etwa 60% eingestellt.
Ferner ist in dem im unteren Abschnitt von 2 gezeigten Querschnitt ein Winkel zwischen einer Tangentenlinie zu der Umfangsfläche 3c des Isolators 3 und der Mittelachse als schräger Winkel θ definiert. Der Beinabschnitt 3e des Isolators 3 umfasst einen ersten Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1, bei dem der schräge Winkel θ zunimmt, und einen anschließenden zweiten Durchmesserreduktionsabschnitt 3e2, an dem der schräge Winkel θ abnimmt. D.h., der Außendurchmesser des Isolators 3 (Beinabschnitt 3e) nimmt zwischen dem ersten Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1 und dem zweiten Durchmesserreduktionsabschnitt 3e2 abrupt ab, so dass zwischen diesen Durchmesserreduktionsabschnitten ein stufenförmiger Abschnitt gebildet wird. Demgemäß nimmt die elektrische Feldstärke an dem stufenförmigen Abschnitt zu, so dass der Funke leichter entladen wird als an anderen Abschnitten. Als Folge davon nimmt die Funkenentladung an der Seite des Basisendes der Metallhülse 5 ab und der Kraftstoff wird an der Seite des Spitzenendes der Metallhülse 5 zuverlässig gezündet. Ferner wird der Selbstreinigungseffekt, der durch die Funkenentladung bereitgestellt wird, weiter verbessert, so dass ein Verrußen kaum vorkommt. Da darüber hinaus ein großer Raum zwischen dem Isolator 3 und der Metallhülse 5 oder der Masseelektrode 4 sichergestellt wird, wird der Kühleffekt durch ein frisches Luft-Kraftstoffgemisch verstärkt, mit dem Ergebnis, dass die Temperaturzunahme an dem Spitzenende der Zündkerze abgeschwächt wird, obwohl der Spitzenendeabschnitt 3a des Isolators 3 in die Brennkammer 1b des Motors vorsteht. Als Folge davon kann der Winkel, bei dem eine Vorzündung auftritt, vermindert werden, und folglich wird die Wärmebeständigkeit verbessert.
Wenn die Zündkerze A am Zylinderkopf 1 des Motors angebracht wird, steht der Spitzenendeabschnitt (verlängerter Hülsenabschnitt) 5a der Metallhülse 5 von der Kraftstoffkammerwand 1a etwa 1,5 mm in die Brennkammer 1b vor. Das Gestaltungsmerkmal, dass die Metallhülse 5 in die Brennkammer 1b vorsteht, und das Gestaltungsmerkmal, dass der Beinabschnitt 3e des Isolators 3 in Form eines Durchmesserreduktionsabschnitts ausgebildet ist, dessen Außendurchmesser in Richtung des Spitzenendes abnimmt, verhindern das Eintreten von Kraftstoff oder Wasser in den Raum zwischen dem Spitzenendeabschnitt 5a der Metallhülse 5 und dem Spitzenendeabschnitt 3a des Isolators 3, wodurch das Auftreten einer Verbrückung unterdrückt wird.
Nachstehend sind Beispiele für die Abmessungen der jeweiligen Abschnitte in der 2 angegeben.

• Überlappungsausmaß X: –0,5 bis 0,2 mm
• Axialer Zwischenraum X1 zwischen dem Isolator 3 und der Masseelektrode 4: 0 bis 0,7 mm
• Radialer Zwischenraum (Funkenentladungsspalt) g zwischen der Mittelelektrode 2 und der Masseelektrode 4: 0,9 bis 1,3 mm
• Außendurchmesser D11 des Isolators 3 am Flanschabschnitt 3f: 6,2 bis 6,9 mm
• Außendurchmesser D12 des Isolators 3 am ersten Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1: 5,2 bis 5,6 mm
• Außendurchmesser D13 des Isolators 3 an der Spitzenendeoberfläche 3b: 4,0 bis 4,7 mm
• Durchmesser D2 der Mittelelektrode 2: 1,8 bis 2,5 mm
• Innendurchmesser d1 der Metallhülse 5: 7,5 bis 8,0 mm
• Beinlänge L1 des Isolators 3: 11 bis 18 mm
• Ausmaß des Vorstehens L2 der Metallhülse 5 in die Brennkammer 1b: 1,5 bis 3 mm
• Axialer Abstand L3 zwischen der Spitzenendeoberfläche 5b der Metallhülse 5 und der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3: 1,5 bis 3,5 mm
• Axialer Abstand L4 zwischen der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3 und der Spitzenendeoberfläche 2b der Mittelelektrode 2: 1 bis 2,5 mm
• Axialer Abstand L5 zwischen der Spitzenendeoberfläche 5b der Metallhülse 5 und dem ersten Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1 des Isolators 3: 1 bis 2 mm

Die 3A und 3B sind schematische Ansichten, die Modifizierungen der Ausführungsform von 2 zeigen, bei denen die Konfiguration der vorliegenden Erfindung, die unter Bezugnahme auf die 2 beschrieben worden ist, auf verschiedene Typen von Zündkerzen angewandt worden ist. Die in der 3A gezeigte Zündkerze A1 ist von einem so genannten Halboberflächen-Entladungstyp, bei dem es sich um einen der Oberflächenentladungstypen handelt. Die in der 3B gezeigte Zündkerze A2 ist vom so genannten Mehrfachelektrodentyp. Unterschiede bei der Konfiguration zwischen den Zündkerzen A, A1 und A2 sind wie folgt.
Zündkerze A1 (3A, Halboberflächen-Entladungstyp):
X1 < 0, d.h. die Rückseitenkante 4c der Entladungsoberfläche 4b der Masseelektrode 4 ist relativ zu der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3 hinten angeordnet (in der 3A nach oben).
Zündkerze A (2, diskontinuierlicher Oberflächenentladungstyp):
0 ≤ X1 ≤ g, d.h. die Rückseitenkante 4c der Entladungsoberfläche 4b der Masseelektrode 4 ist relativ zu der Spitzenendeoberfläche des Isolators 3 vorne angeordnet (in der 2 nach unten) und der axiale Abstand X1 zwischen dem Isolator 3 und der Masseelektrode 4 ist nicht größer als der Funkenentladungsspalt g.
Zündkerze A2 (3B, Mehrfachentladungstyp):
X1 > g, d.h. die Rückseitenkante 4c der Entladungsoberfläche 4b der Masseelektrode 4 ist relativ zu der Spitzenendeoberfläche des Isolators 3 vorne angeordnet (in der 3B nach unten) und der axiale Abstand X1 zwischen dem Isolator 3 und der Masseelektrode 4 ist größer als der Funkenentladungsspalt g.
In den 3A und 3B werden Abschnitte, die den Abschnitten entsprechen, die in der 2 gezeigt sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie in der 2 bezeichnet, so dass deren Beschreibung nicht wiederholt wird.
Die 4A und 4B sind schematische Ansichten, die weitere Modifizierungen der Ausführungsform von 2 zeigen, d.h. andere Beispiele der in der 2 gezeigten Zündkerze des diskontinuierlichen Oberflächenentladungstyps. Die 4A zeigt ein Beispiel für eine Zündkerze A3, bei welcher der Spitzenendeabschnitt 5a der Metallhülse 5 derart ausgebildet ist, dass der Innendurchmesser d1 in Richtung des Spitzenendes zunimmt. Da ein größerer Raum zwischen dem Isolator 3 und der Metallhülse 5 sichergestellt ist, wird der Kühleffekt durch das frische Luft-Kraftstoffgemisch weiter verstärkt, so dass die Wärmebeständigkeit verbessert wird. Die 4B zeigt ein weiteres Beispiel für eine Zündkerze A4, welche die gleichen Strukturmerkmale aufweist, wie sie in der 4A gezeigt sind, und das zusätzliche Strukturmerkmal, dass der Durchmesser der Mittelelektrode 2 auf der Seite des Spitzenendes bezogen auf den ersten Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1 oder den zweiten Durchmesserreduktionsabschnitt 3e2 des Isolators 3 auf 1 mm oder weniger vermindert ist. Die Fläche, die durch eine Selbstreinigung gereinigt werden soll, wird relativ klein, so dass eine verbesserte Reinigungsleistung erwartet werden kann. Wenn der Durchmesser der Mittelelektrode 2 über die gesamte Länge nicht größer als 1 mm gemacht wird, oder ein Kupferkern in die Masseelektrode 4 eingebettet ist, wird der Kühleffekt weiter verstärkt, um die Wärmebeständigkeit weiter zu verbessern. In den 4A und 4B werden Abschnitte, die den Abschnitten entsprechen, die in der 2 gezeigt sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie in der 2 bezeichnet, so dass deren Beschreibung nicht wiederholt wird.
Die 5 zeigt eine Zündkerze B gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Die Zündkerze B ist vom so genannten parallelen Typ, der so gestaltet ist, dass die Funkenentladung zwischen der Seitenfläche der Masseelektrode und der Spitzenendeoberfläche der Mittelelektrode stattfindet. Die Zündkerze B umfasst eine zylindrische Metallhülse 5, einen Isolator 3, der derart in die Metallhülse 5 eingepasst ist, dass der Spitzenendeabschnitt des Isolators 3 von der Metallhülse 5 vorsteht, eine Mittelelektrode 2, die innerhalb des Isolators 3 angeordnet ist, und eine Masseelektrode 4 mit einem Basisende, das mit der Metallhülse 5 verbunden ist. Die Masseelektrode 4 ist so angeordnet, dass eine Seitenfläche der Masseelektrode 4 auf die Spitzenendeoberfläche der Mittelelektrode 2 gerichtet ist. Gemäß der 6 ist der Spitzenendeabschnitt 4a der Masseelektrode 4 derart gebogen, dass die Seitenfläche in einer im Wesentlichen parallelen Beziehung auf die Spitzenendeoberfläche 2b der Mittelelektrode 2 gerichtet ist. Der Basisendeabschnitt der Masseelektrode 4 ist durch Schweißen oder ein anderes geeignetes Verfahren an dem verlängerten Hülsenabschnitt 5a der Metallhülse 5 fixiert.
Ein stufenförmiger Abschnitt 5c zum Halten eines Flanschabschnitts (Eingriffsabschnitt) 3f des Isolators 3 ist auf der Innenwand der Metallhülse 5 auf der Seite des Basisendes bereitgestellt. Eine ringförmige Dichtung 7 ist zwischen dem stufenförmigen Abschnitt 5c und dem Flanschabschnitt 3f angeordnet. Der Innendurchmesser d1 der Metallhülse 5 wird in einem Bereich im Wesentlichen konstant gehalten, der sich von dem stufenförmigen Abschnitt 5c zu dem Vorderendeabschnitt (verlängerten Hülsenabschnitt) 5a erstreckt, wie dies bei der in der 2 gezeigten Zündkerze A der Fall ist.
Ein Abschnitt (d.h. der Beinabschnitt 3e) des Isolators 3, der sich bezüglich des Flanschs 3f auf der Seite des Spitzenendes befindet, ist derart ausgebildet, dass dessen Außendurch messer in Richtung des Spitzenendes abnimmt. In dem in der 5 gezeigten Beispiel nimmt der Außendurchmesser des Beinabschnitts 3d in Richtung des Spitzenendes über die gesamte Länge ab. D.h., der Beinabschnitt 3e ist derart ausgebildet, dass das vorstehend beschriebene Durchmesserreduktionsverhältnis Y1 = D1/d1 in einem Bereich mit einer Länge von etwa 3,5 mm, der sich von der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3 in Richtung der Seite des Basisendes erstreckt, 60% oder weniger beträgt, wie dies bei der in der 2 gezeigten Zündkerze A der Fall ist. Die Untergrenze des Durchmesserreduktionsverhältnisses Y1 wird unter Berücksichtigung des Außendurchmessers der Mittelelektrode 2 und der Festigkeit der Metallhülse 5 vorzugsweise auf etwa 40% eingestellt. Der Beinabschnitt 3e kann derart ausgebildet sein, dass der Durchmesser nicht über die gesamte Länge abnimmt und der Beinabschnitt 3e einen Abschnitt mit konstantem Durchmesser aufweist.
Ferner ist der Beinabschnitt 3e des Isolators 3 derart ausgebildet, dass ein Zwischenraumverhältnis Y2 = (d1–D1)/d1 in einem Bereich mit einer Länge von etwa 2 mm, der sich von der Spitzenendeoberfläche 5b der Metallhülse 5 (verlängerter Hülsenabschnitt 5a) in Richtung der Seite des Basisendes erstreckt, 40% oder mehr beträgt. Die Obergrenze des Zwischenraumverhältnisses Y2 wird vorzugsweise unter Berücksichtigung von Faktoren wie z.B. des Raums, in dem die Mittelelektrode 2 und der Isolator 3 angeordnet sind, auf etwa 60% eingestellt.
Wie bei der in der 2 gezeigten Zündkerze A umfasst der Beinabschnitt 3e des Isolators 3 einen ersten Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1, bei dem der schräge Winkel θ zunimmt, und einen anschließenden zweiten Durchmesserreduktionsabschnitt 3e2, bei dem der schräge Winkel θ abnimmt.
Wie bei der in der 2 gezeigten Zündkerze A steht dann, wenn die Zündkerze B am Zylinderkopf 1 eines Motors angebracht wird, der Spitzenendeabschnitt (verlängerter Hülsenabschnitt) 5a der Metallhülse 5 von der Kraftstoffkammerwand 1a etwa 1,5 mm in die Brennkammer 1b vor.
In der 6 werden Abschnitte, die den Abschnitten entsprechen, die in der 2 gezeigt sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie in der 2 bezeichnet, so dass deren Beschreibung nicht wiederholt wird.
Nachstehend sind Beispiele für die Abmessungen der jeweiligen Abschnitte in der 6 angegeben.

• Außendurchmesser D11 des Isolators 3 am Flanschabschnitt 3f: 6,2 bis 6,9 mm
• Außendurchmesser D12 des Isolators 3 am ersten Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1: 5,2 bis 5,6 mm
• Außendurchmesser D13 des Isolators 3 an der Spitzenendeoberfläche 3b: 4,0 bis 4,7 mm
• Durchmesser D2 der Mittelelektrode 2: 1,8 bis 2,5 mm
• Innendurchmesser d1 der Metallhülse 5: 7,5 bis 8,0 mm
• Beinlänge L1 des Isolators 3: 11 bis 18 mm
• Ausmaß des Vorstehens L2 der Metallhülse 5 in die Brennkammer 1b: 1,5 bis 3 mm
• Axialer Abstand L3 zwischen der Spitzenendeoberfläche 5b der Metallhülse 5 und der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3: 1,5 bis 3,5 mm
• Axialer Abstand L4 zwischen der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3 und der Spitzenendeoberfläche 2b der Mittelelektrode 2: 1 bis 2 mm
• Radialer Zwischenraum (Funkenentladungsspalt) g zwischen der Mittelelektrode 2 und der Masseelektrode 4: 0,6 bis 1,5 mm
• Axialer Abstand L5 zwischen der Spitzenendeoberfläche 5b der Metallhülse 5 und dem ersten Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1 des Isolators 3: 1 bis 2 mm

Beispiele
Um die Effekte der vorliegenden Erfindung zu bestätigen, wurden die folgenden Leistungstests für Zündkerzen durchgeführt.
Testbeispiel 1:
Für die Zündkerze mit diskontinuierlicher Oberflächenentladung, die in der 7 gezeigt ist, wurde ein Test zur Bewertung des Niedertemperatur-Startleistungsvermögens durchgeführt, während das Überlappungsausmaß X variiert wurde. Die Testbedingungen waren wie folgt.

• Motor: 4-Takt-DOHC-Motor mit einem Hubraum von 1,5 Liter
• Kraftstoff: Bleifreies Normalbenzin
• Öl: 5W-30
• Umgebungstemperatur: –30°C
• Kühlmitteltemperatur: –30°C
• Öltemperatur: –25°C oder weniger
• Testschema: Start → Leerlauf (N-Position, 15 s) → Leerlauf (D-Position, 15 s) → Stop

Beispiele 1, 2 und 3:
Die Zündkerzen der Beispiele 1, 2 und 3 weisen die in der 7A gezeigte Konfiguration auf. Die jeweiligen Abschnitte der Zündkerzen haben die folgenden Abmessungen.

• Axialer Zwischenraum X1 zwischen dem Isolator 3 und der Masseelektrode 4: 0,45 mm
• Radialer Zwischenraum (Funkenentladungsspalt) g zwischen der Mittelelektrode 2 und der Masseelektrode 4: 0,9 mm
• Durchmesser D2 der Mittelelektrode 2: 2,5 mm
• Innendurchmesser d1 der Metallhülse 5: 8,4 mm
• Beinlänge L1 des Isolators 3: 14,0 mm

Als Beispiel 1 wurden vier Zündkerzen so hergestellt, dass die Form des Beinabschnitts 3e des Isolators 3 aus den durch die durchgezogenen Linien in der 7A veranschaulichten Formen ausgewählt wurde, um das Überlappungsausmaß X auf –0,5 mm, –0,3 mm, –0,1 mm und +0,1 mm zu verändern. Das vorstehend beschriebene Testschema wurde für jede der so hergestellten Zündkerzen wiederholt und die Anzahl der Zyklen, bevor ein Startversagen auftrat, wurde gemessen. Eine Zündkerze mit einem Überlappungsausmaß X von –0,6 mm und eine Zündkerze mit einem Überlappungsausmaß X von 0,3 mm dienen als Vergleichsbeispiele. Die Testergebnisse sind durch eine durchgezogene Linie in dem Graphen von 7B gezeigt.
Anschließend wurden als Beispiel 2 zwei Zündkerzen so hergestellt, dass die Form des Beinabschnitts 3e des Isolators 3 aus den durch die gestrichelten Linien in der 7A veranschaulichten Formen ausgewählt wurde, um das Überlappungsausmaß X zwischen –0,1 mm und +0,1 mm zu verändern, und dass das Durchmesserreduktionsverhältnis Y1 = D1/d1 an einer Position, die um 2,5 mm von der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3 in Richtung der Seite des Basisendes verschoben ist, einen Wert von 60% oder weniger erreicht. Das vorstehend beschriebene Testschema wurde für jede der so hergestellten Zündkerzen wiederholt und die Anzahl der Zyklen, bevor ein Startversagen auftrat, wurde gemessen. Die Testergebnisse sind durch eine gestrichelte Linie in dem Graphen von 7B gezeigt.
Ferner wurden als Beispiel 3 zwei Zündkerzen so hergestellt, dass die Form des Beinabschnitts 3e des Isolators 3 aus den durch die Strichpunktlinien in der 7A veranschaulichten Formen ausgewählt wurde, um das Überlappungsausmaß X zwischen –0,1 mm und +0,1 mm zu verändern, und dass das Zwischenraumverhältnis Y2 = (d1–D1)/d1 an einer Position, die um 1,5 mm von der Spitzenendeoberfläche 5b der Metallhülse 5 in Richtung der Seite des Basisendes verschoben ist, einen Wert von 40% oder mehr erreicht. Das vorstehend beschriebene Testschema wurde für jede der so hergestellten Zündkerzen wiederholt und die Anzahl der Zyklen, bevor ein Startversagen auftrat, wurde gemessen. Die Testergebnisse sind durch eine Strichpunktlinie in dem Graphen von 7B gezeigt.
Wie es durch die durchgezogene Linie in der 7B veranschaulicht ist, neigt das Niedertemperatur-Startleistungsvermögen zu einer Verschlechterung, wenn das Überlappungsausmaß X 0,1 mm übersteigt (Beispiel 1 und ein Vergleichsbeispiel). Wie es ferner durch die gestrichelte Linie in der 7B veranschaulicht ist, wird das Niedertemperatur-Startleistungsvermögen verbessert, wenn der Beinabschnitt 3e des Isolators 3 so ausgebildet ist, dass er eine Kegelform aufweist, die derart ist, dass das Durchmesserreduktionsverhältnis Y1 = D1/d1 einen Wert von 60% oder weniger aufweist (Beispiele 1 und 2). Wie es ferner durch die Strichpunktlinie in der 7B veranschaulicht ist, wird das Niedertemperatur-Startleistungsvermögen weiter verbessert, wenn der Beinabschnitt 3e des Isolators 3 so ausgebildet ist, dass er eine Kegelform aufweist, die derart ist, dass das Zwischenraumverhältnis Y2 = (d1–D1)/d1 einen Wert von 40% oder mehr hat (Beispiele 1, 2 und 3). Demgemäß kann in dem Bereich, in dem das Überlappungsausmaß X in einen Bereich von –0,5 bis 0,1 mm fällt, zusammen mit der Kegelform des Beinabschnitts 3e des Isolators 3 eine Zündkerze mit einem guten Niedertemperatur-Startleistungsvermögen erhalten werden.
Testbeispiel 2:
Für die Zündkerze des parallelen Typs, die in der 8 gezeigt ist, wurde ein Test zur Bewertung des Niedertemperatur-Startleistungsvermögens und ein Test zur Bewertung der Wärmebeständigkeit durchgeführt, während das Zwischenraumverhältnis Y2 variiert wurde. Die Testbedingungen für den Test des Niedertemperatur-Startleistungsvermögens waren mit denjenigen identisch, wie sie im Testbeispiel 1 eingesetzt worden sind, und die Testbedingungen für den Wärmebeständigkeitstest waren wie folgt.

• Motor: 4-Takt-DOHC-Motor mit einem Hubraum von 1,6 Liter
• Kraftstoff: Bleifreies Normalbenzin
• Öl: 5W-30
• Umgebungstemperatur/Feuchtigkeit: 20°C/60%
• Öltemperatur: 80°C
• Testschema: Motordrehzahl: 5500 U/min, WOT (2 min) WOT steht für Vollgas

Beispiel 4:
Die Zündkerzen des Beispiels 4 weisen die in der 8A gezeigte Konfiguration auf. Die jeweiligen Abschnitte der Zündkerzen haben die folgenden Abmessungen.

• Innendurchmesser d1 der Metallhülse 5: 8,4 mm
• Beinlänge L1 des Isolators 3: 14,0 mm
• Gesamtabstand (L3 + L4) zwischen der Spitzenendeoberfläche 5b der Metallhülse 5 und der Spitzenendeoberfläche 2b der Mittelelektrode 2: 2,0 mm.
• Radialer Zwischenraum (Funkenentladungsspalt) g zwischen der Mittelelektrode 2 und der Masseelektrode 4: 1,1 mm
• Axialer Abstand L5 zwischen der Spitzenendeoberfläche 5b der Metallhülse 5 und dem ersten Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1 des Isolators 3: 3,0 mm

Als Beispiel 4 wurden zwei Zündkerzen so hergestellt, dass die Form des Beinabschnitts 3e des Isolators 3 aus den durch die Strichpunktlinien in der 8A veranschaulichten Formen ausgewählt wurde, um das Zwischenraumverhältnis Y2 = (d1–D1)/d1 zwischen 40% und 50% zu ändern. Das vorstehend beschriebene Testschema für den Test des Niedertemperatur-Startleistungsvermögens wurde für jede der so hergestellten Zündkerzen eingesetzt und die Anzahl der Zyklen, bevor ein Startversagen auftrat, wurde gemessen. Eine Zündkerze mit einem Zwischenraumverhältnis Y2 von 20% und eine Zündkerze mit einem Zwischenraumverhältnis Y2 von 30% dienen als Vergleichsbeispiele. Die Testergebnisse sind durch die durchgezogene Linie in dem Graphen von 8B gezeigt.
Als Beispiel 4 wurden zwei Zündkerzen so hergestellt, dass die Form des Beinabschnitts 3e des Isolators 3 aus den durch die Strichpunktlinien in der 8A veranschaulichten Formen ausgewählt wurde, um das Zwischenraumverhältnis Y2 = (d1–D1)/d1 zwischen 40% und 50% zu ändern. Das vorstehend beschriebene Testschema für den Wärmebeständigkeitstest wurde für jede der so hergestellten Zündkerzen eingesetzt und der Winkel, bei dem eine Vorzündung auftrat, wurde gemessen. Eine Zündkerze mit einem Zwischenraumverhältnis Y2 von 20% und eine Zündkerze mit einem Zwischenraumverhältnis Y2 von 30% dienen als Vergleichsbeispiele. Die Testergebnisse sind durch eine gestrichelte Linie in dem Graphen von 8B gezeigt.
Wie es durch die durchgezogene Linie in der 8B veranschaulicht ist, neigt das Niedertemperatur-Startleistungsvermögen zu einer Verschlechterung, wenn das Zwischenraumverhältnis Y2 weniger als 40% beträgt (Beispiel 4 und Vergleichsbeispiele). Wie es ferner durch die gestrichelte Linie in der 8B veranschaulicht ist, neigt auch die Wärmebeständigkeit zu einer Verschlechterung, wenn das Zwischenraumverhältnis Y2 weniger als 40% beträgt (Beispiel 4 und Vergleichsbeispiele). Dabei ist ein größerer Winkel, bei dem eine Vorzündung auftritt, mit einer höheren Wärmebeständigkeit verbunden. D.h., in einer Zündkerze, die kaum eine Vorzündung verursacht, ist der Zeitraum, während dessen die Zündkerze einem frischen Luft-Kraftstoff-Gemisch ausgesetzt ist, selbst dann relativ kurz, wenn die Zündzeitpunktsteuerung weiter fortgeschritten ist, und der Zeitraum, während dessen die Zündkerze dem Verbrennungsgas ausgesetzt ist, wird relativ lang. Daher nimmt die Spitzenendetemperatur der Zündkerze zu. Eine solche Beständigkeit gegen eine Vorzündung wird als Wärmebeständigkeit bezeichnet. Demgemäß kann in dem Bereich, in dem das Zwischenraumverhältnis Y2 40% oder höher ist, eine Zündkerze mit einem guten Niedertemperatur-Startleistungsvermögen und einer hohen Wärmebeständigkeit erhalten werden.
Testbeispiel 3:
Die in den 9A bis 9C gezeigten Zündkerzen des Oberflächenentladungstyps und des Mehrfachelektrodentyps wurden einem Wärmebeständigkeitstest unterworfen, während die Form des Beinabschnitts 3e des Isolators 3 geändert wurde, um die Beziehung zwischen der Wärmebeständigkeit und der Gegenwart/Abwesenheit des ersten und zweiten Durchmesserreduktionsabschnitts 3e1 und 3e2 an dem Beinabschnitt 3e des Isolators 3 zu ermitteln. Es wurden die gleichen Testbedingungen wie im Testbeispiel 2 eingesetzt.
Die jeweiligen Abschnitte der Zündkerzen der Beispiele 5, 6 und 7, die in den 9A bis 9C gezeigt sind, haben die folgenden Abmessungen.
Beispiel 5 (Halboberflächen-Entladungstyp):

• Innendurchmesser d1 der Metallhülse 5: 8,4 mm
• Außendurchmesser D12 des Isolators 3 am ersten Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1: 5,8 mm
• Außendurchmesser D13 des Isolators 3 an der Spitzenendeoberfläche 3b: 4,6 mm
• Zwischenraumverhältnis Y2, berechnet auf der Basis von D13: 45%
• Außendurchmesser D13' des Isolators 3 an der Spitzenendeoberfläche 3b, wenn der erste und der zweite Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1 und 3e2 nicht bereitgestellt sind: 5,2 mm
• Zwischenraumverhältnis Y2', berechnet auf der Basis von D13': 38%
• Beinlänge L1 des Isolators 3: 14,0 mm
• Axialer Abstand L3 zwischen der Spitzenendeoberfläche 5b der Metallhülse 5 und der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3: 3,5 mm
• Axialer Abstand L4 zwischen der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3 und der Spitzenendeoberfläche 2b der Mittelelektrode 2: 2,0 mm

Beispiel 6 (diskontinuierlicher Oberflächenentladungstyp):

Beispiel 7 (Mehrfachelektrodentyp):

• Innendurchmesser d1 der Metallhülse 5: 8,4 mm
• Außendurchmesser D12 des Isolators 3 am ersten Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1: 5,7 mm
• Außendurchmesser D13 des Isolators 3 an der Spitzenendeoberfläche 3b: 4,6 mm
• Zwischenraumverhältnis Y2, berechnet auf der Basis von D13: 45%
• Außendurchmesser D13' des Isolators 3 an der Spitzenendeoberfläche 3b, wenn der erste und der zweite Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1 und 3e2 nicht bereitgestellt sind: 5,2 mm
• Zwischenraumverhältnis Y2', berechnet auf der Basis von D13': 38%
• Beinlänge L1 des Isolators 3: 13,0 mm
• Axialer Abstand L3 zwischen der Spitzenendeoberfläche 5b der Metallhülse 5 und der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3: 2,5 mm
• Axialer Abstand L4 zwischen der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3 und der Spitzenendeoberfläche 2b der Mittelelektrode 2: 2,5 mm

Die Zündkerzen der Beispiele 5, 6 und 7 wurden derart hergestellt, dass der erste und der zweite Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1 und 3e2 an dem Beinabschnitt 3e des Isolators 3 ausgebildet wurden (wie es durch die durchgezogenen Linien in den 9A bis 9C veranschaulicht ist). Entsprechend wurden die Zündkerzen der Vergleichsbeispiele 5, 6 und 7 derart hergestellt, dass der erste und der zweite Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1 und 3e2 an dem Beinabschnitt 3e des Isolators 3 nicht ausgebildet wurden (wie es durch die Strichpunktlinien in den 9A bis 9C veranschaulicht ist). Die Testergebnisse sind in dem Graphen von 9D gezeigt.
Wie es durch die schwarzgefärbten Balken in der 9D gezeigt ist, ist dann, wenn der erste und der zweite Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1 und 3e2 bereitgestellt sind, der Winkel, bei dem eine Vorzündung auftritt, im Vergleich zu dem Fall, bei dem der erste und der zweite Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1 und 3e2 nicht bereitgestellt sind, groß, was eine hohe Wärmebeständigkeit anzeigt. Wenn demgemäß der Beinabschnitt 3e des Isolators 3 derart kegelförmig ist, dass der erste und der zweite Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1 und 3e2 auf dem Beinabschnitt 3e bereitgestellt sind, wird die Wärmebeständigkeit im Allgemeinen verbessert. Im Testbeispiel 3 wurden nur die Oberflächenentladungs- und Mehrfachelektrodenzündkerzen getestet. Es wird jedoch erwartet, dass Zündkerzen des parallelen Typs (vgl. die 6) zu entsprechenden Ergebnissen führen.
Testbeispiel 4:
Im Hinblick auf die Tatsache, dass eine Motorfehlfunktion aufgrund eines Verrußens vor der Auslieferung an Anwender auftritt, und zwar insbesondere in den kalten Jahreszeiten, in welchen der Kraftstoff nur schwer zerstäubt werden kann, wurde für die in den 10A bis 10C gezeigten Zündkerzen des parallelen Typs ein Haltbarkeitstest vor der Auslieferung durchgeführt, um die Beziehung zwischen der Verrußungsbeständigkeit und der Gegenwart/Abwesenheit des ersten und des zweiten Durchmesserreduktionsabschnitts 3e1 und 3e2 an dem Beinabschnitt 3e des Isolators 3 zu ermitteln. Die Testbedingungen für den Haltbarkeitstest vor der Auslieferung waren wie folgt.

• Motor: 4-Takt-DOHC-Motor mit einem Hubraum von 2,0 Liter
• Kraftstoff: Bleifreies Normalbenzin
• Öl: 5W-30
• Umgebungstemperatur: –10°C
• Kühlmitteltemperatur: –10°C
• Testschema: Schema gemäß JIS D1606

Das Schema des JIS D1606 simuliert eine Fahrt für die Auslieferung eines Fahrzeugs in einer kalten Jahreszeit. Die 11 zeigt die Details des Schemas.
Die jeweiligen Abschnitte der Zündkerzen der Beispiele 8, 9 und 10, die in den 10A bis 10C gezeigt sind, haben die folgenden Abmessungen.
Beispiel 8:

• Außendurchmesser D11 des Isolators 3 am Flanschabschnitt 3f: 6,5 mm
• Außendurchmesser D12 des Isolators 3 am ersten Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1: 5,6 mm
• Außendurchmesser D13 des Isolators 3 an der Spitzenendeoberfläche 3b: 4,6 mm
• Innendurchmesser d1 der Metallhülse 5: 8,4 mm
• Beinlänge L1 des Isolators 3: 14,0 mm
• Axialer Abstand L3 zwischen der Spitzenendeoberfläche 5b der Metallhülse 5 und der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3: 1,5 mm
• Axialer Abstand L4 zwischen der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3 und der Spitzenendeoberfläche 2b der Mittelelektrode 2: 1,5 mm
• Radialer Zwischenraum (Funkenentladungsspalt) g zwischen der Mittelelektrode 2 und der Masseelektrode 4: 0,9 mm
• Axialer Abstand L5 zwischen der Spitzenendeoberfläche 5b der Metallhülse 5 und dem ersten Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1 des Isolators 3: 1,5 mm

Beispiel 9:

• Außendurchmesser D11 des Isolators 3 am Flanschabschnitt 3f: 6,5 mm
• Außendurchmesser D12 des Isolators 3 am ersten Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1: 6,0 mm
• Außendurchmesser D13 des Isolators 3 an der Spitzenendeoberfläche 3b: 4,6 mm
• Innendurchmesser d1 der Metallhülse 5: 8,4 mm
Beinlänge L1 des Isolators 3: 14,0 mm
• Axialer Abstand L3 zwischen der Spitzenendeoberfläche 5b der Metallhülse 5 und der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3: 1,5 mm
• Axialer Abstand L4 zwischen der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3 und der Spitzenendeoberfläche 2b der Mittelelektrode 2: 1,5 mm
• Radialer Zwischenraum (Funkenentladungsspalt) g zwischen der Mittelelektrode 2 und der Masseelektrode 4: 0,9 mm
• Axialer Abstand L5 zwischen der Spitzenendeoberfläche 5b der Metallhülse 5 und dem ersten Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1 des Isolators 3: 1,5 mm

Beispiel 10:

• Außendurchmesser D11 des Isolators 3 am Flanschabschnitt 3f: 6,5 mm
• Außendurchmesser D12 des Isolators 3 am ersten Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1: 5,6 mm
• Außendurchmesser D13 des Isolators 3 an der Spitzenendeoberfläche 3b: 4,6 mm
• Innendurchmesser d1 der Metallhülse 5: 8,0 mm
• Beinlänge L1 des Isolators 3: 14,0 mm
• Axialer Abstand L3 zwischen der Spitzenendeoberfläche 5b der Metallhülse 5 und der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3: 1,5 mm
• Axialer Abstand L4 zwischen der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3 und der Spitzenendeoberfläche 2b der Mittelelektrode 2: 1,5 mm
• Radialer Zwischenraum (Funkenentladungsspalt) g zwischen der Mittelelektrode 2 und der Masseelektrode 4: 0,9 mm
• Axialer Abstand L5 zwischen der Spitzenendeoberfläche 5b der Metallhülse 5 und dem ersten Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1 des Isolators 3: 1,5 mm

Es sollte beachtet werden, dass im Beispiel 10 der Innendurchmesser d1 der Metallhülse 5 verglichen mit dem Beispiel 8 durch Weglassen des Kantenabschnitts des stufenförmigen Abschnitts 5c kleiner gemacht worden ist.
Vergleichsbeispiel 1:

• Außendurchmesser D11 des Isolators 3 am Flanschabschnitt 3f: 6,5 mm
• Außendurchmesser D13 des Isolators 3 an der Spitzenendeoberfläche 3b: 5,0 mm
• Innendurchmesser d1 der Metallhülse 5: 8,0 mm
• Beinlänge L1 des Isolators 3: 14,0 mm
• Axialer Abstand L3 zwischen der Spitzenendeoberfläche 5b der Metallhülse 5 und der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3: 1,5 mm
• Axialer Abstand L4 zwischen der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3 und der Spitzenendeoberfläche 2b der Mittelelektrode 2: 1,5 mm
• Radialer Zwischenraum (Funkenentladungsspalt) g zwischen der Mittelelektrode 2 und der Masseelektrode 4: 0,9 mm

Es sollte beachtet werden, dass im Vergleichsbeispiel 1 der erste und der zweite Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1 und 3e2 an dem Beinabschnitt 3e des Isolators 3 nicht ausgebildet wurden.
Die Zündkerzen der Beispiele 8, 9 und 10 sowie eine Zündkerze des Vergleichsbeispiels 1 wurden hergestellt. Das Fahrschema (Einzelzyklus), das in der 11 gezeigt ist, wurde für die so hergestellten Zündkerzen wiederholt und die Anzahl der durchgeführten Zyklen, bevor der Isolationswiderstand jeder Zündkerze aufgrund eines Verrußens 10 MΩ oder weniger erreichte, wurde gemessen. Die Testergebnisse sind in dem Graphen von 10D gezeigt.
Wie es in dem Balkendiagramm von 10D dargestellt ist, ist bei jeder der Zündkerzen der Beispiele 8, 9 und 10, bei denen der erste und der zweite Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1 und 3e2 an dem Beinabschnitt 3e des Isolators 3 bereitgestellt sind, die Anzahl der durchgeführten Zyklen, bevor der Isolationswiderstand jeder Zündkerze 10 MΩ oder weniger erreichte, im Vergleich zu der Zündkerze des Vergleichsbeispiels 1, in welcher der erste und der zweite Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1 und 3e2 nicht bereitgestellt sind, größer und es wird eine höhere Verrußungsbeständigkeit erreicht. Wenn daher der Beinabschnitt 3e des Isolators 3 derart kegelförmig ist, dass der erste und der zweite Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1 und 3e2 an dem Beinabschnitt 3e bereitgestellt sind, wird die Verrußungsbeständigkeit im Allgemeinen verbessert. Bei der Zündkerze von Beispiel 10, bei welcher der Kantenabschnitt des stufenförmigen Abschnitts 5c der Metallhülse 5 entfernt ist, war die Anzahl der durchgeführten Zyklen höher als bei der Zündkerze von Beispiel B. Dies zeigt, dass die Entfernung des Kantenabschnitts eine wirksame Maßnahme zur Verhinderung einer Verrußung ist. Ferner wurden in dem Testbeispiel 4 nur Zündkerzen des parallelen Typs getestet. Es wird jedoch erwartet, dass für Zündkerzen des Oberflächenentladungstyps und des Mehrfachelektrodentyps (vgl. die 2 und 3) entsprechende Ergebnisse erhalten werden.
Testbeispiel 5:
Für die in den 12A bis 12C gezeigten Zündkerzen des parallelen Typs wurde ein Haltbarkeitstest vor der Auslieferung durchgeführt, um die Beziehung zwischen der Verrußungsbeständigkeit und der Gegenwart/Abwesenheit des ersten und des zweiten Durchmesserreduktionsabschnitts 3e1 und 3e2 an dem Beinabschnitt 3e des Isolators 3, sowie die Beziehung zwischen der Verrußungsbeständigkeit und der Gegenwart/Abwesenheit des Spitzenendeabschnitts (verlängerten Hülsenabschnitts) 5a der Metallhülse 5 innerhalb der Brennkammer 1b zu ermitteln. Die Testbedingungen für den Haltbarkeitstest vor der Auslieferung waren mit den Testbedingungen identisch, die im Beispiel 4 eingesetzt worden sind.
Die jeweiligen Abschnitte der Zündkerzen des Beispiels 11 und der Vergleichsbeispiele 2 und 3, die in den 12A bis 12C gezeigt sind, haben die folgenden Abmessungen.
Beispiel 11:

• Außendurchmesser D11 des Isolators 3 am Flanschabschnitt 3f: 6,5 mm
• Außendurchmesser D12 des Isolators 3 am ersten Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1: 5,6 mm
• Außendurchmesser D13 des Isolators 3 an der Spitzenendeoberfläche 3b: 4,6 mm
• Innendurchmesser d1 der Metallhülse 5: 8,4 mm
• Beinlänge L1 des Isolators 3: 14,0 mm
• Ausmaß des Vorstehens L2 der Metallhülse 5 in die Brennkammer 1b: 1,5 mm
• Axialer Abstand L3 zwischen der Spitzenendeoberfläche 5b der Metallhülse 5 und der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3: 2,0 mm
• Axialer Abstand L4 zwischen der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3 und der Spitzenendeoberfläche 2b der Mittelelektrode 2: 1,5 mm
• Radialer Zwischenraum (Funkenentladungsspalt) g zwischen der Mittelelektrode 2 und der Masseelektrode 4: 0,9 mm

Vergleichsbeispiel 2:

• Außendurchmesser D11 des Isolators 3 am Flanschabschnitt 3f: 6,5 mm
• Außendurchmesser D13 des Isolators 3 an der Spitzenendeoberfläche 3b: 5,0 mm
• Innendurchmesser d1 der Metallhülse 5: 8,4 mm
• Beinlänge L1 des Isolators 3: 15,0 mm
• Axialer Abstand L3 zwischen der Spitzenendeoberfläche 5b der Metallhülse 5 und der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3: 3,5 mm
• Axialer Abstand L4 zwischen der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3 und der Spitzenendeoberfläche 2b der Mittelelektrode 2: 1,5 mm
• Radialer Zwischenraum (Funkenentladungsspalt) g zwischen der Mittelelektrode 2 und der Masseelektrode 4: 0,9 mm

Bei der Zündkerze des Vergleichsbeispiels 2 sind der erste und der zweite Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1 und 3e2 an dem Beinabschnitt 3e des Isolators 3 nicht ausgebildet und der Spitzenendeabschnitt 5a der Metallhülse 5 steht nicht in die Brennkammer 1b vor.
Vergleichsbeispiel 3:

• Außendurchmesser D11 des Isolators 3 am Flanschabschnitt 3f: 6,5 mm
• Außendurchmesser D13 des Isolators 3 an der Spitzenendeoberfläche 3b: 5,0 mm
• Innendurchmesser d1 der Metallhülse 5: 8,4 mm
• Beinlänge L1 des Isolators 3: 13,0 mm
• Ausmaß des Vorstehens L2 der Metallhülse 5 in die Brennkammer 1b: 1,5 mm
• Axialer Abstand L3 zwischen der Spitzenendeoberfläche 5b der Metallhülse 5 und der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3: 2,0 mm
• Axialer Abstand L4 zwischen der Spitzenendeoberfläche 3b des Isolators 3 und der Spitzenendeoberfläche 2b der Mittelelektrode 2: 1,5 mm
• Radialer Zwischenraum (Funkenentladungsspalt) g zwischen der Mittelelektrode 2 und der Masseelektrode 4: 0,9 mm

Bei der Zündkerze des Vergleichsbeispiels 3 sind der erste und der zweite Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1 und 3e2 an dem Beinabschnitt 3e des Isolators 3 nicht ausgebildet.
Die Zündkerzen des Beispiels 11 und der Vergleichsbeispiele 2 und 3 wurden hergestellt. Das Fahrschema (Einzelzyklus), das in der 11 gezeigt ist, wurde für die so hergestellten Zündkerzen wiederholt und die Anzahl der durchgeführten Zyklen, bevor der Isolationswiderstand jeder Zündkerze aufgrund eines Verrußens 10 MΩ oder weniger erreichte, wurde gemessen. Die Testergebnisse sind in dem Graphen von 12D gezeigt.
Wie es in dem Balkendiagramm von 12D gezeigt ist, ist bei den Zündkerzen des Beispiels 11, die so hergestellt worden sind, dass der erste und der zweite Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1 und 3e2 an dem Beinabschnitt 3e des Isolators 3 bereitgestellt sind, und dass der Spitzenendeabschnitt 5a der Metallhülse 5 in die Brennkammer 1b vorsteht, die Anzahl der durchgeführten Zyklen, bevor der Isolationswiderstand 10 MΩ oder weniger erreichte, im Vergleich zu den Zündkerzen der Vergleichsbeispiele 2 und 1, denen mindestens eines der vorstehend beschriebenen Strukturmerkmale fehlt, größer und es wird eine höhere Verrußungsbeständigkeit erreicht. Wenn daher der Beinabschnitt 3e des Isolators 3 derart kegelförmig ist, dass der erste und der zweite Durchmesserreduktionsabschnitt 3e1 und 3e2 an dem Beinabschnitt 3e bereitgestellt sind, und der Spitzenendeabschnitt 5a der Metallhülse 5 in die Brennkammer 1b vorsteht, wird die Verrußungsbeständigkeit im Allgemeinen verbessert. Im Testbeispiel 4 wurden nur Zündkerzen des parallelen Typs getestet. Es wird jedoch erwartet, dass für Zündkerzen des Oberflächenentladungstyps und des Mehrfachelektrodentyps (vgl. die 2 und 3) entsprechende Ergebnisse erhalten werden.
Offensichtlich sind im Lichte der vorstehenden Lehren zahlreiche Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Es sollte daher beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche auch anders ausgeführt werden kann, als es hier spezifisch beschrieben ist.

Claims

Eine Zündkerze, die eine zylindrische Metallhülse (5) mit einem stufenförmigen Abschnitt (5c) auf einer Innenwand davon; einen Isolator (3), der innerhalb der Metallhülse (5) angeordnet ist, während er mit dem stufenförmigen Abschnitt (5c) der Metallhülse (5) in Eingriff gebracht ist, wobei der Isolator (3) ein sich axial erstreckendes Durchgangsloch (3d) aufweist; eine Mittelelektrode (2), die innerhalb des Durchgangslochs (3d) des Isolators (3) derart fixiert ist, dass ein Spitzenendeabschnitt (2a) der Mittelelektrode (2) von dem Spitzenende (3b) des Isolators (3) vorsteht oder sich an dem Spitzenende (3b) befindet; und eine Masseelektrode (4) mit einem Basisendeabschnitt, der mit dem Spitzenendeabschnitt (5b) der Metallhülse (5) verbunden ist, und einem Spitzenendeabschnitt (4a), der in Richtung der Mittelelektrode (2) gebogen ist, umfasst, so dass zusammenwirkend mit einer Seitenfläche (2a) der Mittelelektrode (2) ein Funkenentladungsspalt (g) gebildet wird, wobei der Isolator (3) derart ausgebildet ist, dass der Außendurchmesser des Isolators (3) in Richtung der Seite des Spitzenendes ausgehend von einer Eingriffsposition abnimmt, an welcher der Isolator (3) den stufenförmigen Abschnitt (5c) in Eingriff nimmt, und derart, dass der Durchmesser schrittweise an einer axialen Position zwischen der Eingriffsposition und dem Spitzenende (3b) des Isolators (3) abnimmt; und dadurch gekennzeichnet ist, dass das Durchmesserreduktionsverhältnis Y1 = D1/d1 in einem Bereich von mindestens 2 mm, der sich von der Spitzenendeoberfläche (3b) des Isolators (3) in Richtung der Seite des Basisendes erstreckt, 0,6 oder weniger beträgt, wobei D1 den Außendurchmesser des Isolators (3), gemessen an einer willkürlich bestimmten axialen Position, darstellt, und d1 den Innendurchmesser des Spitzenendeabschnitts (5a) der Metallhülse (5) darstellt.
Zündkerze nach Anspruch 1, bei der das Zwischenraumverhältnis Y2 = (d1-D1)/d1 in einem Bereich von mindestens 1 mm, der sich von dem Spitzenende (5b) der Metallhülse (5) in Richtung der Seite des Basisendes erstreckt, 0,4 oder größer ist.
Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher der Abstand in der radialen Richtung zwischen dem Spitzenende (4b) der Masseelektrode (4) und einem Schnittpunkt (3') zwischen einer Linie, die sich axial von der Umfangsfläche (3c) des Isolators (3) erstreckt, und einer Linie, die sich radial von der Oberfläche des Spitzenendes des Isolators (3) erstreckt, als Überlappungsausmaß X definiert ist, wobei das Überlappungsausmaß X so eingestellt ist, dass es größer als –0,5 mm, jedoch nicht größer als 0,1 mm ist.
Zündkerze nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der dann, wenn ein Abstand in der radialen Richtung zwischen dem Spitzenende (4b) der Masseelektrode (4) und einem Schnittpunkt (3') zwischen einer Linie, die sich axial von der Umfangsfläche (3c) des Isolators (3) erstreckt, und einer Linie, die sich radial von der Oberfläche des Spitzenendes des Isolators (3) erstreckt, als Überlappungsausmaß X definiert ist, das Überlappungsausmaß X auf größer als 0 mm, jedoch nicht größer als 0,1 mm eingestellt ist.
Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der dann, wenn die Zündkerze am Zylinderkopf (1) eines Motors angebracht ist, der Spitzenendeabschnitt (5a) der Metallhülse (5) von einer Brennkammerwand (1a) in einem Ausmaß von mindestens 1 mm in die Richtung einer Brennkammer (1b) vorsteht.
Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Metallhülse (5) über einem Bereich, der sich zwischen dem stufenförmigen Abschnitt (5c) und der Oberfläche des Spitzenendes (5b) der Metallhülse (5) erstreckt, einen im Wesentlichen konstanten Innendurchmesser aufweist.