-
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):
-
- • 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 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.