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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft im Allgemeinen Zündkerzen des Typs, der eine
flammstrahlunterstützte Funkenzündung eines
Luft-Kraftstoff-Gemisches innerhalb eines Hauptbrennraums eines
Verbrennungsmotors aufweist. Insbesondere ist diese Erfindung auf
eine Flammstrahl-Funken-Zündkerze
gerichtet, welche ein in einem Winkel zur Achse der Kerze angeordnetes
Mundstück
aufweist, das eine Führung
der Flammenausbreitung von der Kerze an einen spezifischen Ort innerhalb
des Brennraums ermöglicht.
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Hintergrund
der Erfindung
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Funkenzündung eines
Luft-Kraftstoff-Gemisches innerhalb eines Brennraums eines Verbrennungsmotors
umfasst typischerweise die Zündung eines
Luft-Kraftstoff-Gemisches
mit einem elektrischen Funken, der zwischen einer Elektrode und
einer Masse- oder Erndungselektrode einer Zündkerze überspringt. Eine aus dem Stand
der Technik bekannte Alternative zur Funkenzündung ist die flammstrahlunterstützte Funkenzündung, die,
wie von den U.S. Patentnummern 3,921,605 von Wyczalek, 4,924,829
von Cheng et al., 5,405,280 von Polikarpus et al., welches als Repräsentant
des nächstliegenden
Standes der Technik angesehen werden kann, und 5,421,300 von Durling
et al. gelehrt, eine Reihe von Vorteilen gegenüber dem Funkenzündungsansatz
offerieren. Wie der Name nahe legt benutzt die flammstrahlunterstützte Funkenzündung einen
Strahl brennender Gase, die in einen Brennraum zur Verbesserung
der Verbrennungsrate innerhalb des Brennraums durch Bereitstellung
einer vergrößerten Turbulenz
sowie der Darbietung einer größeren Flammenfrontfläche vorgetrieben
werden. Im Ergebnis wird eine schnellere Verbrennungsrate, eine geringere
zyklische Veränderung
des Zylinderdrucks erreicht, wodurch eine höhere Motoreffizienz mit einer
höheren
Kompressionsrate ermöglicht
wird.
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In
einem flammstrahlunterstützten
Funkenzündungssystem
strömt
der Strahl typischerweise aus eines Brennvorraums innerhalb der
Zündkerze aus,
wobei er durch eine Öffnung
in den Hauptbrennraum gelangt. Die Achse der Öffnung ist parallel und oft
koaxial mit dem Brennvorraum. Obwohl ein Luft-Kraftstoff-Gemisch direkt in
den Vorraum durch ein separates Einlassventil oder einen Kraftstoffeinspritzer
hineingegeben werden kann, ist es üblicherweise bevorzugt, dass
das Luft-Kraftstoff Gemisch zur Vereinfachung der Konstruktion des
Motors und seines Zündungssystems
aus dem Hauptraum stammt. Die Verbrennung des Luft-Kraftstoff Gemisches
in dem Vorraum kann aus dem Inneren durch einen getrennten Zünder oder
durch die Flammenfront des Hauptraums initiiert werden. Mit beiden
Ansätzen
verläuft
die Verbrennung typischerweise relativ gleichzeitig in sowohl dem
Vorraum als auch dem Hauptraum. Jedoch wird aufgrund des relativ
kleinen Volumens des Vorraums ein hoher Druck in dem Vorraum entwickelt,
während
der Druck in dem Hauptraum noch immer relativ niedrig ist. Im Ergebnis
schießt
ein Strahl brennender Gase aus dem Vorraum weit in den Hauptraum,
wodurch die Verbrennungsrate in dem Hauptraum signifikant erhöht wird.
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Motortests
von Flammstrahl-Funkenzündkerzen
haben bestätigt,
dass flammstrahlunterstützte Zündung in
schnelleren Verbrennungsraten als in konventionellen Funkenzündungsverfahren,
die einen festen Flammkem produzieren und sich auf das Motordesign
verlassen, eine entsprechende Flammenausbreitung in dem Hauptraum
zu erreichen, resultiert.
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Flammstrahlunterstütze Zündung verlässt sich
ebenso auf Motordesignüberlegungen,
die das Konfektionieren von Drall-, Turbulenz- und Ventildesign
zur Kontrolle der Luft/Gas-Befüllung
für umfassendere
und schnellere Verbrennung umfassen. Sogar bei optimalem Motordesign
gibt es typischerweise Regionen innerhalb des Hauptraums, in denen das
Kraftstoff-Luft-Gemisch
nicht gut verbrennt, resultierend in einer niedrigeren Verbrennungseffizienz.
Demzufolge wären
weitere Verbesserungen der Verbrennungseffizienz unter Verwendung
von flammstrahlunterstützter
Zündung
wünschenswert,
deren Folge eine vergrößerte Leistung,
reduzierte Emissionen und verbesserte Kraftstoffökonomie für ein gegebenes Motordesign
wären.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Flammstrahl-Funken-Zündungsvorrichtung
vorgeschlagen, einen Körper
mit einer Außenseite
und einer Achse aufweisend, einen Raum oder einer Kammer innerhalb
des Körpers
sowie einer externen Öffnung
in strömungstechnischer
Kommunikation mit dem Raum zum Druckausgleich des Raums mit dem Äußeren des
Körpers,
dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung eine Achse aufweist,
die nicht parallel mit der Achse des Körpers ist, dass die Vorrichtung
ferner eine ringförmige
Elektrode innerhalb der Öffnung
aufweist, und dass die Orientierung der Öffnung relativ zum Körper wählbar ist.
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Die Öffnung kann
die einzige Entlüftungsöffnung zwischen
dem Raum und dem Äußeren des Körpers sein.
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Die Öffnung kann
in einem Winkel von größer als
Null bis zu ungefähr
30 Grad zur Achse des Körpers
angeordnet sein. Die Öffnung
kann in einem Winkel von ungefähr
20 Grad zur Achse des Körpers angeordnet
sein.
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Die
Flammstrahl-Funken-Zündungsvorrichtung
ist dazu geeignet, als Produktionskerze oder für Motordesign und -entwicklung
angepasst verwendet zu werden. Als Produktionskerze beinhaltet der
Körper
Mittel zur Festlegung der Drehorientierung der Kerze in einer Zündkerzenbohrung,
so dass die Öffnung
richtig orientiert ist, um den Nutzen erreicht aus der gerichteten
Führung
des Flammstrahls in den Brennraum zu optimieren. In dieser Ausgestaltung
ist die Position der Flammstrahl-Funken-Zündungsvorrichtung bevorzugt
auf eine einzige Orientierung innerhalb der entsprechenden Bohrung
begrenzt. Demzufolge könnte
die Vorrichtung Mittel zur Begrenzung der Position der Flammstrahl-Funken-Zündungsvorrichtung
auf eine einzige Orientierung in der Zündkerzenbohrung aufweisen.
Die Begrenzungsmittel könnten
eine Aussparung in dem Äußeren des Körpers umfassen.
Die Vorrichtung könnte
ferner eine Halterung mit einer inneren Bohrung und einem externen
Gewinde umfassen, wobei der Körper
der Flammstrahl-Funken-Zündungsvorrichtung
in der Bohrung der Halterung aufgenommen wird.
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Für Design-
und Entwicklungszwecke wird der Körper zusammen mit Mitteln verwendet,
die es ermöglichen,
die Orientierung des Körpers
in einer Zündkerzenbohrung
gezielt zu verändern,
so dass Verbrennungsbedingungen mit einem Flammenstrahl, der in
verschiedene Bereiche des Brennraums geführt wird, ausgewertet werden
können.
In dieser Ausgestaltung ist die Flammstrahl-Funken-Zündungsvorrichtung
so konfiguriert, dass sie kraftschlüssig in jeder einer Vielzahl
von Orientierungen in der Bohrung gesichert werden kann. Demzufolge
kann die Vorrichtung Mittel zur Ermöglichung der Sicherung der
Flammstrahl-Funken-Zündungsvorrichtung
in jeder einer Vielzahl von Orientierungen in einer Zündkerzenbohrung
aufweisen.
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Die
Ermöglichungsmittel
könnten
ein Metallgehäuse
und eine Sicherungsmutter umfassen, das Metallgehäuse eine
inwendige Bohrung aufweisend, in der der Körper der Flammstrahl-Funken-Zündungsvorrichtung
aufgenommen wird, das Metallgehäuse
ein äußeres Gewinde
aufweisend, mit dem die Sicherungsmutter auf dem Metallgehäuse gehalten wird.
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Der
Raum / die Kammer kann ein erstes Ende, von der Öffnung entfernt angeordnet,
und ein zweites Ende, neben der Öffnung
angeordnet, aufweisen, wobei die Flammstrahl-Funken-Zündungsvorrichtung
ferner umfasst:
eine erste weitere Elektrode an dem ersten
Ende des Raums;
eine ringförmige
zweite weitere Elektrode, die an dem ersten Ende des Raums angeordnet
ist und die erste weitere Elektrode umgibt, um damit einen ringförmigen Abstand
zu bilden;
Mittel innerhalb des Raums zur elektrischen Verbindung
der zweiten weiteren Elektrode und der ringförmigen Elektrode; und
eine
Masseelektrode neben der ringförmigen
Elektrode und damit einen Abstand formend.
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Die
Masseelektrode kann durch eine angrenzende Fläche eines metallischen Körpers definiert sein,
in der die Flammstrahl-Funken-Zündungsvorrichtung
aufgenommen wird.
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Dem
Obigen entsprechend kann die Zündkerze
der vorliegenden Erfindung dazu verwendet werden, konventionelle
Motorkonstruktionsüberlegungen
teilweise zu kompensieren, wie z.B. Drall-, Turbulenz- und Ventildesign,
zur Kontrolle der Kraftstoff-Luft-Füllmenge für umfassendere und schnellere
Verbrennungen. Insbesondere kann die Zündkerze so orientiert werden,
dass die Verbrennung innerhalb eines Bereichs eines Brennraums verbessert wird,
in dem ein Kraftstoff Luft-Gemisch sonst nicht gut verbrennen würde, wodurch
sich eine höhere Verbrennungseffizienz
ergibt. Gleichzeitig können die
Strahlgeschwindigkeiten durch Anpassung der Raum- und Öffnungsgrößen verändert werden,
damit Verbrennungsraten und Intensitäten erreicht werden, die mit
einer bestimmten Verbrennungsrichtung vereinbar sind und die deren
Effekte positiv beeinflussen.
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Demzufolge
ermöglicht
diese Erfindung signifikante Verbesserungen in der Verbrennungseffizienz
unter Verwendung von flammstrahlunterstützter Zündung, deren Ergebnis eine
vergrößerte Leistung, reduzierte
Emissionen und bessere Kraftstoffökonomie für ein gegebenes Design ist.
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Die
Zündkerze
der vorliegenden Erfindung verbessert auch die Flexibilität der Motorenkonstruktion
durch Ermöglichung
der Bestimmung eines Zündkerzenplatzes
durch andere Überlegungen
als dem Ort des Funkens. Insbesondere erlaubt die in dieser Erfindung
verwendete angewinkelte Öffnung die
gerichtete Platzierung des Flammstrahls in Bereichen des Brennraums,
die nicht direkt unterhalb der Zündkerze
liegen. Im Ergebnis diktiert der Ort des Funkens innerhalb des Brennraums
nicht die Platzierung der Zündkerze
auf Kosten andere Überlegungen,
wie z. B. der Zugänglichkeit
für die
Wartung, dem Vorhandensein von Kühlpassagen
im Zylinderkopf und der Vermeidung von Motorventilen und Kopfbolzen.
Demzufolge können
sowohl die Motoraufmachung als auch die Verbrennungsleistung mittels
der Zündkerze
der vorliegenden Erfindung verbessert werden.
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Ein
anderer signifikanter Vorteil dieser Erfindung ist es, dass die
Kerze während
der Entwicklung und des Testens von Motoren zur Erzeugung von Verbrennungsdaten
für verschiedene
Flammenausbreitungsrichtungen und -raten in einem Motor verwendet
werden kann, ohne eine Modifikationen der Motorhardware nötig zu machen.
Ein besonders bemerkenswerte Aspekt dieses Leistungsvermögens ist
es, dass die Kerze Bemühungen
zur Auswertung von Emissionsniveaus und von klopfbegrenzten Leistungsniveaus
unterstützen
kann, die teilweise von der Flammenausbreitung und -intensität abhängen. Im
Ergebnis ermöglicht
die Verwendung der Kerze dieser Erfindung im Rahmen der Motorzylinderentwicklung
das Sparen von Zeit und die Verringerung von Kosten, die nötig wären, um
die Brennraumgeometrie zu verbessern.
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Andere
Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser durch
die folgende detaillierte Beschreibung verstanden werden können.
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Kurze Erläuterung
der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezug auf die
beigefügten
Zeichnungen erläutert
werden, in denen
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1 eine
Querschnittsansicht entlang der Iongitudinalen Achse einer Flammstrahlzündkerze gemäß dieser
Erfindung zeigt;
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2 eine
Querschnittsansicht einer Zündkerzenbohrung
zeigt, die so konfiguriert ist, dass sie die Zündkerze aus 1 gemäß einer
Ausgestaltung dieser Erfindung aufnehmen kann;
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3 eine
Querschnittsansicht eines Gehäuses,
konfiguriert zur Montage mit einer Zündkerze der 1 gemäß einer
anderen Ausgestaltung dieser Erfindung; und
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4 schematisch
Ergebnisse der Veränderung
der Verbrennungsrichtung innerhalb eines Brennraums unter Verwendung
der Zündkerze
aus 1 zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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In 1 ist
eine Flammstrahlzündkerze 10 zur
Verwendung in einem Funkenzündungssystem eines
Verbrennungsmotors gezeigt. Gemäß flammstrahlunterstützter Zündungsverfahren
dient die Flammstrahlzündkerze 10 dieser
Erfindung der Erhöhung
der Verbrennungsrate eines Luft-Kraftstoff-Gemisches innerhalb eines Brennraums
eines Verbrennungsmotors durch Zündung
eines Luft-Kraftstoff-Gemisches innerhalb einer Brennvorkammer eines
Brennvorraums 12, der im Isolierkörper 14 der Zündkerze 10 ausgebildet
ist. Während
der Durchschnittsfachmann bemerken wird, dass die vorliegende Erfindung
so konstruiert ist, dass sie besonders für die Verwendung in einem Autoverbrennungsmotor
geeignet ist, sind die Lehren der vorliegenden Erfindung auch auf
andere Zündkerzenkonfigurationen anwendbar,
sowie auch auf andere Anwendungen, die einen Verbrennungsprozess
zur Leistungserzeugung einsetzen.
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Wie
bei Zündkerzen,
die typischerweise mit Verbrennungsmotoren arbeiten, ist der Isolierkörper 14 bevorzugt
aus einem keramischen Material geformt, wie z. B. Aluminiumoxid
(Al2O3). Ein Ende
des Körpers 14 beinhaltet
eine Passage 16, in der ein oberer Anschlussbolzen 18 aufgenommen
ist, mittels derer eine elektrische Spannung der Zündkerze 10 zugeführt werden
kann. Wie in 1 gezeigt, wird eine elektrische
Spannung, die durch den oberen Anschlussbolzen 18 zugeführt wird,
zu einer Mittelelektrode 20 durch ein Widerstandsmaterial 22,
welches in der Passage 16 des Isolierkörpers 14 angebracht ist,
geleitet. Die Mittelelektrode 20 ragt in den Vorraum 12 hinein,
die im Körper 14 gegenüber dem oberen
Anschlussbolzen 18 angeordnet ist. Das Widerstandsmaterial 22 ist
bevorzugt ein Glasdichtungswiderstandsmaterial eines im Stand der
Technik bekannten Typs, welches eine elektromagnetische Interferenzunterdrückung ebenso
wie eine hermetische Abdichtung der Passage 16 von dem
Vorraum 12 aufweist.
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Wie
in 1 gezeigt ist eine innere Elektrode 24 an
der inwendigen Fläche 26 des
Vorraums 12, die die Mittelelektrode 20 umgibt,
angeordnet und es ist eine äußere ausgesparte
Elektrode 30 an der Wand einer Öffnung 32 des Vorraums 12 platziert. Die
innere Elektrode 24 weist die Form eines ringförmigen Bandes
auf, das die Mittelelektrode 20 zur Bildung eines radialen
inneren Funkenweges umschreibt. Die ausgesparte Elektrode 30 ist
ebenso in der Form eines ringförmigen
Bandes und ist mit der inneren Elektrode 24 durch den Leitungsstreifen 28 auf
der Oberfläche 26 des
Vorraums 12 verbunden. Als solches arbeitet die ausgesparte
Elektrode 30 als eine Verlängerung der inneren Elektrode 24 und
bildet eine Elektrode einer äußeren Funkenstrecke,
die weiter unten beschrieben werden wird. Der Streifen 28 und
die innere und die ausgesparte Elektrode 24 und 30 sind
bevorzugt durch eine haftende Metallbeschichtung auf der inneren
Oberfläche 26 des
Vorraums 12 gebildet, wie im U.S. Patent Nr. 5,421,300 von
Durling et al. beschrieben. Die inneren und ausgesparten Elektroden 24 und 30 und
der Streifen 28 können
auch durch eine Metallschicht, die den größten Teil der gesamten internen
Oberfläche 26 des Vorraums 12 unterhalb
der Mittelelektrode 20, wie im U.S. Patent Nr. 5,405,280
von Polikarpus et al. gelehrt, bedeckt, so dass effektiv ein elektrischer
Kondensator gebildet wird. Verschiedene Materialien und Verfahren
können
zur Bildung der Elektroden 24 und 30 und des Streifens 28 gemäß der Lehren
von Polikarpus et al. und Durling et al. verwendet werden.
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Wie
in 1 gezeigt ist der Vorraum 12 langgestreckt
und erstreckt sich entlang der longitudinalen Achse des Isolierkörpers 14.
Die Öffnung 32 dient der
Lüftung
des Vorraums 12 in den Hauptbrennraum eines Motors, in
dem die Zündkerze
installiert ist. Die Öffnung 32 erlaubt
die Aufnahme des Luft-Kraftstoff-Gemisches
während
eines Kompressionshubes eines Zylinders, in dem die Zündkerze
installiert ist, sowie auch die Ausscheidung von Verbrennungsgasen
nach Zündung
eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in dem Vorraum 12, die
durch die Mittelelektrode und die inneren Elektroden 20 und 24 initiiert
wird.
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Wie
gezeigt schneidet die Achse der Öffnung 32 die
longitudinale Achse des Isolierkörpers 14, aber
ist zu ihr in einem Winkel angeordnet. Während sie hier so gezeigt wird,
als sei sie im Allgemeinen zentral am Ende des Körpers 14 platziert,
könnte
die Öffnung 32 auch
radial versetzt sein. Gemäß dieser Erfindung
kann die selektive Orientierung der Kerze 10 in einer Zündkerzenbohrung,
wie z. B. der Bohrung 34 gezeigt in 2, verwendet
werden, um die Brennrichtung und -intensität in einem Brennraum 36,
in der die Kerze 10 installiert ist, zu optimieren. Zusammen
mit dem Öffnungswinkel
kann das Volumen des Vorraums 12 und die Fläche der Öffnung 32 gewählt werden,
damit die gewünschten
Charaktenstika eines besonderen Motors und die Effekte von Interesse
erreicht werden können.
Für ein
gegebenes Vorraumvolumen, begrenzt ein relativ kleiner Öffnungsdurchmesser
den Abgang von Gasen aus dem Vorraum 12, wodurch höhere Vorraumdrücke und
höhere
Strahlgeschwindigkeiten erzielt werden, wenn die Kerze 10 gezündet wird,
während
eine relativ großer Öffnungsdurchmesser
in geringeren Strahlgeschwindigkeiten resultiert. Exzessiv kleine Öffnungen 32 begrenzen
die Füllung
des Vorraums 12 während des
Motorkompressionshubes, besonders bei hohen Motorgeschwindigkeiten.
Größere Vorraumvolumen produzieren
längere
Strahldauern, aber führen
eine zusätzliche
Oberfläche
zum Brennraum ein, was vom Standpunkt des Wärmeverlustes und der Emissionen unerwünscht ist.
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Aus
dem oben erwähnten
kann man erkennen, dass es nicht die eine bevorzugte Kombination von Öffnungswinkel, Öffnungsdurchmesser
und Vorraumvolumen für
alle Motoren gibt, und der Fachmann wird erkennen, dass es mögliche Vorteile
von verschiedene Kombinationen gibt. Für illustrative Zwecke umfasst
eine spezielle Kombination, die gezeigt hat, angemessen zu arbeiten,
die Verwendung eines Vorraums 12, dessen Volumen in der
Größe von 0.2
bis 0.4 Kubikzentimetern liegt, in Kombination mit einer zentralen Öffnung 32;
eine Querschnittsfläche
von ungefähr
1,7 bis 3,8 Quadratmillimetern aufweisend und deren Achse in ungefähr 20 Grad
zur longitudinalen Achse des Vorraums 12 angeordnet ist.
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Die
Bohrung 34 gezeigt in 2 ist für die Produktion
konfiguriert, in dem Sinne, dass ein Haltestift 38 in der
Bohrung 34 präsent
ist, der die Orientierung der Kerze 10 in der Bohrung 34 festlegt.
Zu diesem Zweck ist die Kerze 10 mit einem geeigneten Oberflächenmerkmal
ausgestattet, wie dem Graben oder der Aussparung 40, gezeigt
in 1, im Körper 14 gebildet.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel
der 2, ist nur eine Orientierung der Kerze 10 in
der Bohrung 34 möglich.
Die Kerze 10 kann dann in der Bohrung 34 mit geeigneten
Mitteln befestigt werden, wie z. B. der Halterung 42 gezeigt
in 2. Die Halterung 42 weist ein Gewinde
zur Ermöglichung
einer Verschraubung auf, bis eine untere Schulter 44 der Halterung
die Schulter 46 des Kerzenkörpers 14 kotaktiert.
Eine Dichtung (nicht gezeigt), gebildet aus einem geeigneten temperaturwiderstandsfähigem Material,
wie z.B. Kupfer oder weichem Stahl, kann zwischen der Halterung 42 und
der Schulter 46 des Isolierkörpers 14 zur Erzeugung
einer gasdichten Dichtung positioniert werden.
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In
dem Ausführungsbeispiel
der 2 wird ein Massekontakt 48 durch das
umgebende Metall des Zylinderkopfes gebildet. Wenn die Kerze 10 in der
Bohrung 34 installiert wird, ist die ausgesparte Elektrode 30 unmittelbar
benachbart und umgeben von dem Massekontakt 48, so dass
die ausgesparte Elektrode 30 und der Massekontakt 48 eine äußere Funkenstrecke
bilden, die ähnlich
der Funkenstrecke zwischen der Mittelelektrode und den inneren Elektroden 20 und 24 radial
orientiert ist.
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3 zeigt
ein Gehäuse 50 zur
Verwendung mit der Flammstrahlzündkerze 10 der 1 gemäß einer
Ausgestaltung dieser Erfindung, vorgesehen für Motorenentwicklung und -tests.
Der Isolierkörper 14 der
Kerze 10 ist in dem Gehäuse 50 mit
einer Sicherungsmutter 56 installiert und gesichert. Nach dem
Zusammenbau erstreckt sich das obere Ende des Körpers 14 durch eine
Sektion 60 der Sicherungsmutter 56 mit einem verringerten
Durchmesser, und eine Schulter 62 der Sicherungsmutter 56 greift in
die Schulter 46 des Isolierkörpers 14 ein, damit
der Körper 14 in
dem Gehäuse 50 gesichert
wird. Eine Dichtung (nicht gezeigt) aus einem geeigneten temperaturresistenten
Material wird bevorzugt zwischen dem Gehäuse 50 und dem Isolierkörper 14 zur
Erzeugung einer gasdichten Dichtung eingesetzt. Äußere Gewinde 52 und 54 werden
an beiden Enden des Gehäuses 50 gebildet.
Wie es üblich
ist dienen die unteren Gewinde 52 dem Zweck des Einbaus
der Zündkerze 10 in
einen, ein Gewinde aufweisenden Teil der Zündkerzenbohrung (nicht gezeigt).
Der Isolierkörper
wird durch eine Öffnung 58 in
dem unteren Ende des Gehäuses 50 neben
dem Gewinde 52 herausragen. Der Durchmesser der Öffnung 58 dient
als Massekontakt für
die ausgesparte Elektrode 30, obgleich es vorhersehbar
ist, dass andere Massekontaktkonfigurationen verwendet werden können.
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Sobald
ein Gehäuse 50 (3)
in dem Brennraum 36 installiert ist, kann die Kerze (1)
in das Gehäuse 50 eingesetzt
und in die gewünschte Strahlrichtung
gedreht werden und die gesamte Anordnung mit einer Sicherungsmutter 56,
die auf den oberen Gewindesatz 54 gedreht wird, am Ort
gesichert werden. Wichtig ist, dass die Kerze 10 nicht
in ihrer Konfiguration auf eine bestimmte Winkelorientierung in
dem Gehäuse 50 beschränkt ist
und das Gehäuse 50 nicht
durch seine Konfiguration auf eine bestimmte Winkelorientierung
in der Bohrung beschränkt
ist. Im Ergebnis kann die Sicherungsmutter 56 zur Sicherung
der Kerze 10 und des Gehäuses 50 festgeschraubt
werden, nachdem die Kerze 10 zur Ausrichtung der Öffnung 32 in
Richtung des gewünschten
Bereichs in dem Brennraum richtig orientiert worden ist.
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Mit
beiden Ausführungsbeispielen
dieser Erfindung kann man verstehen, dass bei Befüllung des Vorraums 12 mit
einem geeigneten Luft-Kraftstoff-Gemisch aus eines Motors Hauptbrennraum während eines
Kompressionshubes, eine elektrische Spannung, der Zündkerze 10 über einen
oberen Kontakt 10 zugefügt,
einen elektrischen. Funken an der Funkenstrecke zwischen der Mittel- und den inneren Elektroden 20 und 24 erzeugen
wird, der ein Luft-Kraftstoff-Gemisch
in dem Vorraum 12 entzünden
wird. Ein elektrischer Strom wird dann ebenso entlang des Metallstreifens 28 zur
ausgesparten Elektrode 30 geleitet, wo ein zweiter Funke
erzeugt wird, zur Entzündung
des Luft-Kraftstoff Gemisch in dem Hauptbrennraum. Obgleich die
Verbrennung relativ simultan in sowohl dem Vorraum 12 als
auch dem Hauptraum erfolgt, resultiert das kleinere relative Volumen
des Vorraums 12 in der Entwicklung eines Überdrucks
in dem Vorraum 12, während
der Druck in den Hauptbrennraum weiterhin relativ niedrig ist. Im
Ergebnis wird ein Strahl, der anfangs einen nicht verbrannten Teil
des Luft-Kraftstoff-Gemisches des Vorraums enthält, aus dem Vorraum 12 geschleudert,
wird durch den externen Flammenkern der äußeren Funkenstrecke entzündet, und
bewegt sich dann weit in eine vorbestimmte Region des Hauptraums,
basierend auf der Winkelorientierung der Öffnung 32, vor, wodurch
die Verbrennungsrate signifikant erhöht wird.
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4 repräsentiert
Informationen, gesammelt aus einer Reihe von Tests bei Verwendung
einer Flammstrahlzündkerze ähnlich wie
die der 1 konfiguriert, welche in ein
Gehäuse, ähnlich dem
der 3, eingebaut wurde. Der Öffnungswinkel relativ zur longitudinalen
Achse des Vorraums 12 lag bei etwa 20 Grad. Die Zündkerze
wurde mit acht verschiedenen Drehorientierungen, etwa jeweils 45 Grad
getrennt, katalogisiert und der Motor wurde unter identischen Bedingungen
laufen gelassen, um zu evaluieren, welchen Effekt die Öffnungsorientierung auf
das Auftreten von Motorklopfen haben könnte. Wie gezeigt trat Motorklopfen
bei vier von acht Orientierungen auf. Keines dieser Ereignisse hätte mit
jedweder Genauigkeit vorhergesagt werden können. Um die gleichen Testbedingungen
ohne eine Zündkerze
dieser Erfindung zu erlangen, hätte
man acht unterschiedliche Zylinderköpfe unter beträchtlichem Zeit-
und Kostenaufwand herstellen müssen.
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Während die
Erfindung mittels bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben
wurde, ist es offensichtlich, das andere Ausgestaltungen durch einen
Fachmann eingesetzt werden können.
Beispielsweise könnten
geeignete Materialien ersetzt werden und die Lehren dieser Erfindung
könnten
in anderen Umgebungen eingesetzt werden. Demzufolge ist der Rahmen
der Erfindung nur durch die folgenden Ansprüche zu begrenzen.