DE658420C

DE658420C - Spark plug and glow plug for air-cooled combustion engines

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Publication number: DE658420C
Application number: DEZ23128D
Authority: DE
Original assignee: FRITZ ZEISS DIPL ING
Current assignee: FRITZ ZEISS DIPL ING
Priority date: 1936-04-04
Filing date: 1936-04-04
Publication date: 1938-04-02

Description

Zündkerze und Glühkerze für luftgekühlte Verbrennungsmotoren Es ist im allgemeinen schwierig, die Wärme von der Zündkerze eines Verbrennungsmotors oder von der Glühkerze eines Dieselmotors wirksam genug abzuleiten, weil sowohl Zündkerze wie Glühkerze an denjenigen Stellen des Zylinderkopfes untergebracht werden müssen, die infolge Wärmestauungen besonders stark in Mitleidenschaft gezogen sind.Spark plug and glow plug for air-cooled internal combustion engines It is generally difficult to get the heat from the spark plug of an internal combustion engine or effective enough to derive from the glow plug of a diesel engine because both spark plug how glow plugs have to be accommodated at those points on the cylinder head, which are particularly badly affected as a result of heat build-up.

Für eine Glühkerze ist eine ausreichende Wärmeabführung ratsam, weil der Glühdraht im Betrieb dauernd den heißen Verbrennungsgasen ausgesetzt ist, was nach einiger Zeit zu einer Zerstörung des Glühdrahtes führt. Sowohl bei wassergekühlten Motoren, ganz besonders aber bei luftgekühlten, können die Glühkerzen meist nicht an einer Stelle untergebracht werden, wo entweder das Wasser ausreichend nahe am Sitz der Glühkerze vorbeifließt oder wo der Kühlluftstrom genügend vorbeibläst. Daher kann die Wärmeabführung vom Glühkerzenkörper an den Sitz der Glühkerze nur ungenügend erfolgen.Sufficient heat dissipation is advisable for a glow plug because the filament is continuously exposed to the hot combustion gases during operation, which leads to destruction of the filament after a while. Both with water-cooled Engines, especially air-cooled ones, can usually not use the glow plugs be housed in a place where either the water is sufficiently close to the Where the glow plug flows past or where the cooling air flow blows past sufficiently. Therefore, the heat dissipation from the glow plug body to the seat of the glow plug can only inadequate.

Andererseits ist bei einer Zündkerze der sog. Wärmewert ausschlaggebend. Die Kerzen für luftgekühlte Rennmotoren z. B. haben einen hohen Wärmewert, was besagt, daß Maßnahmen getroffen sind, die eine bessere Wärmeabführung gewährleisten als bei Zündkerzen für andere Motoren. Auch hier kommt es also auf die Art der Wärmeabführung an, die gewöhnlich die Mittelelektrode betrifft, aber bei luftgekühlten Motoren auch den äußeren Stahlmantel, den sog. Zündkerzenkörper, betreffen kann und muß. Die im folgenden beschriebene Bauart zielt darauf ab, einerseits bei Glühkerzen eine wirksame Wärmeabführung, zu bewirken, andererseits bei Zündkerzen den Wärmewert wirksamer heraufsetzen zu können, wobei dies bei beiden durch Wärmeabführung, sei es an der Mittelelektrode, sei es an dem Außenmantel, herbeigeführt wird.On the other hand, the so-called heat value is decisive for a spark plug. The candles for air-cooled racing engines z. B. have a high calorific value, which means that measures are taken to ensure better heat dissipation than with spark plugs for other engines. Here, too, it depends on the type of heat dissipation which usually affects the center electrode, but on air-cooled engines can and must also affect the outer steel jacket, the so-called spark plug body. The design described below aims, on the one hand, for glow plugs effective heat dissipation, on the other hand the heat value in spark plugs to be able to increase it more effectively, whereby this is in both cases through heat dissipation it is brought about at the center electrode, be it at the outer jacket.

Es wird der aus dem Zylinder oder Zylinderkopf herausragende Schaft der Zündkerze oder Glühkerze durch einen mit Kühlrippen versehenen Mantel aus einem Material von besserer Wärmeleitfähigkeit als Stahl umgeben, z. B. Aluminium, Elektron, Kupfer, Silber. Es ist nun zwar einerseits bekannt, die Mittelelektroden von Zündkerzen und Glühkerzen in eine Anzahl Kühlrippen ausmünden zu lassen. Wirksamer als das müßten aber Kühlrippen aus einem wesentlich besseren Leiter als Stahl sein, z. B. Aluminium. Es ist andererseits bekannt, Motorenzylinder von luftgekühlten Verbrennungsmotoren zwecks besserer Wärmeabführung durch einen Aluminiummantel mit Rippen, der am Zylinder gut anliegt, zu umgeben. Diese Methoden haben aber den Nachteil, daß der Aluminium-Rippenmantel wegen seines großen Wärmeausdehnungskoeffizienten nach Erreichung höherer Temperatur, wo doch die Wärmeabführung am notwendigsten ist, nicht mehr dicht um den Motorenzylinder anliegt, so daß ein kleiner Luftspalt entsteht, der wegen seiner sehr schlechten Wärmeleitfähigkeit eine ganz erhebliche Wärmestauung hervorrufen muß. Somit kommt hier die gewollte Wirkung der größeren Wärmeabführung durch ein besser leitendes Material gar nicht zur Geltung.It becomes the shaft protruding from the cylinder or cylinder head the spark plug or glow plug by a jacket made of one with cooling fins Material surrounded by better thermal conductivity than steel, e.g. B. aluminum, electron, Copper, silver. It is now known on the one hand, the center electrodes of spark plugs and to let glow plugs open into a number of cooling fins. More effective than that but cooling fins would have to be made of a much better conductor than steel, e.g. B. Aluminum. On the other hand, it is known to use engine cylinders for air-cooled internal combustion engines for better heat dissipation through an aluminum jacket with ribs on the cylinder fits well to surround. However, these methods have the disadvantage that the aluminum rib jacket because of its high coefficient of thermal expansion after reaching a higher temperature, where heat dissipation is most necessary, no longer close to the engine cylinder rests, so that a small air gap arises, which because of its very bad Thermal conductivity must cause a very significant build-up of heat. Consequently Here comes the intended effect of greater heat dissipation through a better conductive one Material does not come into its own.

Nach der Erfindung soll dies aber dadurch erreicht werden, daß der schlechter leitende Stahlkörper:[ der Zündkerze oder der Glülkerze durch einen darüberpassenden Mantel 2' aus gut leitendem Material umgeben wird, jedoch so, daß zwischen beiden mit voller Absieht ein kleiner Zwischenraum 3 gelassen wird, der ein genaues Anpassen des Mantels an die Form des Kerzenkörpers unnötig macht. Dieser Zwischenraum 3 wird mit einer Metallegierung von so niedrigem Schmelzpunkt ausgefüllt, daß diese - beim Stillstand des Motors erstarrt - zu schmelzen beginnt, sobald als beim laufenden Motor Zündkerze oder Glühkerze eine so hohe Temperatur erreichen; daß der Schmelzpunkt der Legierung überschritten wird. Es sind hier erfindungsgemäß Legierungen von Blei, Zinn, Zink, Wismut, Kadmium anzuwenden, deren Schmelzpunkt zwischen 50 und ioo ° C liegt (Woodsches Metall, Lipowitzmetall und ähnliche).According to the invention, however, this is to be achieved in that the less conductive steel body: [the spark plug or the glow plug is surrounded by a jacket 2 'made of highly conductive material that fits over it, but in such a way that a small gap 3 is left between the two with full coverage , which makes an exact adaptation of the jacket to the shape of the candle body unnecessary. This gap 3 is filled with a metal alloy of such a low melting point that it - solidifies when the engine is at a standstill - begins to melt as soon as the spark plug or glow plug reach such a high temperature as when the engine is running; that the melting point of the alloy is exceeded. According to the invention, alloys of lead, tin, zinc, bismuth and cadmium are to be used here, the melting point of which is between 50 and 100 ° C. (Wood's metal, Lipowitz metal and the like).

Diese Metallegierung soll den Hohlraum zwischen dem Kerzenkörper und dem Aluminiummantel ausfüllen, so daß im geschmolzenen Zustand eine metallische, d. h. gut wärmeleitende Schicht ohne Luftspalt zwischen dem schlechter leitenden Stahlkörper und dem gut leitenden Aluminium hergestellt wird.This metal alloy is supposed to fill the cavity between the candle body and fill the aluminum jacket so that in the molten state a metallic, d. H. layer with good thermal conductivity with no air gap between the less conductive layer Steel body and the highly conductive aluminum is made.

Es ist vorgesehen, je nachdem ob die Wärmeabführung schon bei niedriger oder erst bei höherer Temperatur notwendig ist, die Metalllegierung nach ihrem Schmelzpunkt auszuwählen. So kann auch an Stelle einer Legierung der obengenannten Metalle eines dieser Metalle allein Verwendung finden, so z. B. Zinn oder Blei, je nachdem dies die Betriebstemperatur ratsam erscheinen läßt. So führen z. B. bei luftgekühlten Motoren Wärmestauungen im Zylinder zu Temperaturen von etwa 3oo ° C. Bei so hohen Temperaturen ist es naturgemäß schwierig, vom Kerzenkörper Wärme an den Kerzensitz abzuführen, da kein genügendes Temperaturgefälle vorhanden ist. Hier wird erfindungsgemäß ein sehr gutes Wärmegefälle dadurch hergestellt, daß die Wärme vom Kerzenkörper mittels der flüssigen Metallegierung als Zwischenleiter an den Aluminium-Rippenmantel übergeleitet und dann an den vorbeiströmenden Kühlluftstrom abgeleitet wird, was von dem guten Wärmeleitungsvermögen von Aluminium unterstützt wird.It is provided depending on whether the heat dissipation is already lower or is only necessary at a higher temperature, the metal alloy according to its melting point to select. Thus, instead of an alloy, one of the above-mentioned metals can be used these metals are used alone, so z. B. tin or lead, as the case may be the operating temperature seems advisable. So lead z. B. with air-cooled Engine heat build-up in the cylinder to temperatures of around 300 ° C. At such high temperatures Temperatures, it is naturally difficult to get heat from the candle body to the candle seat to be discharged as there is no sufficient temperature gradient. Here is the invention a very good heat gradient produced by the fact that the heat from the candle body using the liquid metal alloy as an intermediate conductor to the aluminum rib jacket transferred and then diverted to the cooling air flow flowing past what is supported by the good thermal conductivity of aluminum.

Es sind Zündkerzen bekannt, die ähnliche Mittel zu Hilfe nehmen. Hier sollen innerhalb der Metallteile einer Zündkerze Chemikalien eingebettet werden, welche durch Schmelzen oder Lösen Wärme abführen.Spark plugs are known which use similar means to help. here should chemicals be embedded within the metal parts of a spark plug, which dissipate heat by melting or dissolving.

Es ist auch bekannt, einen Stoff von niedrigem Schmelzpunkt im Innern der Mittelelektrode einer Zündkerze einzulagern. Der hier eingelagerte Quecksilbertropfen z. B. soll verdampfen und die Wärme durch den Quecksilberdampf an die oberen Wände der verzinnten Röhre, die hier als Mittelelektrode .cierit, abgeben.It is also known to have a low melting point substance inside to store the center electrode of a spark plug. The drop of mercury stored here z. B. should evaporate and the heat through the mercury vapor to the upper walls of the tinned tube, which here is .cierit as the center electrode.

" 1'@ Im Gegensatz dazu werden erfindungsgemäß die Hohlräume zwischen Stahlkörper und Aluminium-Rippenmantel völlig mit niedrig schmelzbarem Metall ausgefüllt; welches als Wärmeleiter dient. Dies wäre sowohl für den äußeren Kerzenkörper wie für die Mittelelektrode möglich."1 '@ In contrast, according to the invention, the cavities between Steel body and aluminum rib jacket completely filled with low-melting metal; which serves as a heat conductor. This would be for both the outer candle body as well possible for the center electrode.

Um einen guten Wärmeübergang von Stahl auf den Aluminium-Rippenmantel zu gewährleisten, wird der Teil des Stahlkörpers von Zündkerze oder Glühkerze, welcher mit der flüssigen Metallegierung in Berührung kommen soll, verzinnt.To ensure good heat transfer from steel to the aluminum rib jacket Ensure that part of the steel body of the spark plug or glow plug is which to come into contact with the liquid metal alloy, tinned.

Es läßt sich die wärmeabführende Wirkung der Vorrichtung noch erhöhen dadurch, daß in den Aluminium-Rippenmantel Drähte oder Blechstücke q. von sehr großer.Wärmeleitfähigkeit (also z. B. Kupfer oder Silber) eingeschmolzen oder eingepreßt werden, welche in den Zwischenraum ,3 hineinragen und, umspült von der flüssigen Metallegierung, die Wärme noch wirksamer aufnehmen und nach außen in den Alurniniümmantel z ableiten.The heat-dissipating effect of the device can still be increased in that wires or pieces of sheet metal q. of very high thermal conductivity (e.g. copper or silver) are melted down or pressed in, which in the gap, 3 protrude and, washed by the liquid metal alloy, the Absorb heat even more effectively and dissipate it to the outside in the aluminum casing z.

In der geschilderten Weise ist eine äußerst wirksame, durch keine der bisher bekannten Maßnahmen erzielte Wärmeabführung von den Stahlteilen der Zündkerzen oder Glühkerzen zu erreichen.In the manner described is an extremely effective one, by none the previously known measures achieved heat dissipation from the steel parts of the spark plugs or to achieve glow plugs.

Claims

PATENT CLAIMS i. Spark plug or glow plug for ventilated internal combustion engines, at which a substantial part of the heat supplied to the spark plug or glow plug by mediating a liquid metal or a metal alloy to one with Cooling fins provided, surrounded by the cooling air body is released, thereby characterized in that the steel body of the spark plug or glow plug by a with Cooling fins provided jacket made of a building material with good thermal conductivity, such as Aluminum or electron or copper, is surrounded in such a way that between the steel body and the aluminum shell is formed with a space covered with a metal alloy of a low melting point, e.g. a lead, tin, zinc, cadmium, mercury alloy or Wood's metal or Lipowitz metal, is filled so that at operating temperature the spark plug or the glow plug the heat exchange between the steel body of the Spark plug or glow plug and the jacket through the liquid metal is guaranteed.

2. Spark plug or glow plug according to Claim i, characterized in that its steel body where there is contact with the melting metal is tinned with it the heat exchange between the steel plug body and the liquid metal alloy is favorably influenced.

3. Spark plug or glow plug according to claim i and 2, characterized characterized that in the aluminum rib jacket (2) wires or pieces of sheet metal (q.) made of a material of high thermal conductivity are arranged, which in the Project into the space (3).