DE69614931T2

DE69614931T2 - Zündkerze für Verbrennungsmotor und sein Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69614931T2
Application number: DE69614931T
Authority: DE
Inventors: Takahiro Suzuki
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1995-06-08
Filing date: 1996-06-07
Publication date: 2002-04-04
Anticipated expiration: 2016-06-08
Also published as: JPH0955282A; EP0748012A1; DE69614931D1; EP0748012B1; US5821675A

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündkerze, die in einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs angebracht ist, um ein Luft- Kraftstoff-Gemisch zu zünden.
Eine Zündkerze zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor ist in Fig. 9 allgemein dargestellt. Sie enthält eine Mittelelektrode 30, welche eine Bohrung eines in einem Kanal einer Metallhülse 60 gelagerten Isolators durchsetzt. Die Metallhülse 60 der Zündkerze 1 ist an einem Zylinderkopf eines (nicht gezeigten) Verbrennungsmotors mit Hilfe eines Außengewindes 90 an der Außenfläche der Metallhülse 60 befestigt. Die Mittelelektrode 30 ist mit einem Ende an einen Anschluß 50 für elektrische Stromeinspeisung verbunden und ist mit dem anderen Ende über das vordere Ende des Isolators 20 hinaus verlängert, um eine Funkenstrecke 130 zusammen mit einer L-förmigen Masseelektrode 70 zu bilden, die von dem Schraubgewindeabschnitt 90 vorsteht.
Wenn an den Anschluß 50 eine Hochspannung gelegt wird, erfolgt entlang der Funkenstrecke 130 über die Mittelelektrode 30 und die Masseelektrode 70 eine Funkenentladung, durch die ein in eine Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors eingespritztes Luft-Kraftstoff-Gemisch gezündet wird.
Allerdings ändert sich bei einer solchen Zündkerze 1 die Orientierung der Masseelektrode 70 innerhalb der Verbrennungskammer aufgrund der Unbestimmtheit eines Gewindeanfangs des Außengewindes 90 auch dann, wenn ein und derselbe Zündkerzentyp verwendet wird und mit der Metallhülse 60 in den Zylinderkopf eingeschraubt wird.
Andererseits wirbelt das eingespritzte Luft-Kraftstoff-Gemisch während des Kompressionshubs in die Verbrennungskammer, bevor die Zündung erfolgt. Abhängig von der Orientierung kann die Masseelektrode 70 gelegentlich die Wirbel des Luft-Kraftstoff-Gemisches an einem Zünden behindern oder ein Zünden verhindern. Dies führt zu einer schlechten Zündbarkeit mit der Folge einer instabilen Verbrennung und einer unzureichenden Motor-Ausgangsleistung. Besonders in der kalten Jahreszeit sind die im Entstehen begriffenen Flammen daran gehindert, sich innerhalb der Verbrennungskammer vollständig auszuwachsen. Dies deshalb, weil die Flammen sich rasch abkühlen, wenn sie über den Endabschnitt des Isolators 20 hinaus über die Zündenden der Mittelelektrode 30 und der Masseelektrode 70 laufen, die beim Startvorgang oder im Leerlauf des Motors nicht ausreichend erhitzt sind.
Bei der einzelnen Funkenstrecke an der oben erläuterten Zündkerze führt das Zünden häufig zu einer Fehlzündung, bei der die Funkenentladung es nicht schafft, das Luft-Kraftstoff-Gemisch zu zünden oder die im Entstehen begriffenen Flammen verschwinden, ohne sich in ausreichendem Maß auszubreiten, selbst wenn die Funkenentladung eine Zündung des Luft- Kraftstoff-Gemisches zustandegebracht hat. Dies geschieht unter ungünstigen Bedingungen wie der Verwendung von luftreichem Kraftstoff oder dem Ansaugen eines Rückstroms von Abgas.
Das US-Patent 2 129 576, welches als nächster Stand der Technik angesehen wird, offenbart eine Zündkerze, bei der Elektroden derart angeordnet sind, daß bei der Zündung eine Reihe von Funken zwischen Elektroden- "Inseln" auftreten. Allerdings wandert der Funke mit einiger Wahrscheinlichkeit im wesentlichen radial und in Längsrichtung, so daß nach wie vor das Problem einer Fehlzündung für den Fall bestehen bleibt, daß die Wirbel sich nicht direkt dem Funken nähern.
Um diese Unzulänglichkeiten zu überwinden, sind in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 61-296675 und der japanischen Gebrauchsmuster-Registrierung Nr. 59-3507 einige Vorschläge und Lehren offenbart.
Die vorgenannte Anmeldung 61-296675 zeigt ein Mehrfunkensystem, bei dem ein Keramikmaterial ihr eine Innenwand der Verbrennungskammer in der Nähe des oberen Endes eines Zylinderblocks und eines unteren Endes eines Zylinderkopfs verwendet wird. An die aus dem Keramikmaterial bestehende Innenwand ist eine Mehrzahl von Elektroden auf Ni-Basis gelötet, um Mehrfach-Funkenstrecken entlang der Innenwand der Verbrennungskammer zu erhalten.
Mit dem Einsatz eines Mehrfunkensystems ist es möglich, daß die Funkenentladung das Luft-Kraftstoff-Gemisch problemfrei zündet, weil sämtliche Masseelektroden nicht gleichzeitig die Wirbel behindern. Allerdings ist es schwierig, die Zündkerzen zu installieren oder auszutauschen, ohne einen neuen Motor zu bauen, außerdem neigen die Masseelektroden zu einer nicht akzeptierbaren Erosion bei längerem Gebrauch der Zündkerze. Dies macht den praktischen Einsatz in industriellem Maßstab unrealistisch.
Die letztgenannte Veröffentlichung Nr. 59-3507 zeigt eine Zündkerze, bei der eine Mittelelektrode sich über ein vorderes Ende einer Metallhülse hinaus erstreckt, um einen Isolator zu schaffen, der um eine erhabene Oberfläche eines Verlängerungsschenkels der Mittelelektrode herum als Schicht ausgebildet ist. Zwischen einem vorderen freien Ende der Mittelelektrode und einer von der Metallhülse abstehenden Masseelektrode sind einige kreisförmige Zwischenelektroden vorgesehen, von denen mehrere Vorsprünge in Längsrichtung abgehen.
Bei dieser Zündkerze treten Funkenentladungen zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode über die Vorsprünge in Erscheinung, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch störungsfrei zu zünden, da die Zündkerze keine L-förmige Masseelektrode aufweist, die die Wirbel aus Luft-Kraftstoff- Gemisch innerhalb des Verbrennungsmotors behindern könnte. Allerdings sind die ringförmigen Zwischenelektroden in Längsrichtung konzentriert, jeweils auf dem Isolator beabstandet zur Funkenentladung in Längsrichtung, wodurch das abstehende Ende des Isolators beträchtlich verlängert wird und so dessen verlängertes Ende einer beträchtlich heißen Umgebung innerhalb der Verbrennungskammer ausgesetzt ist. Das erhitzte Ende des Isolators setzt das Luft-Kraftstoff-Gemisch spontan in Flammen, wodurch es nicht mehr möglich ist, den Zündzeitpunkt exakt zu steuern, insbesondere dann, wenn der Motor bei höheren Drehzahlen läuft. Dies kann für eine weitere Aufheizung des verlängerten Endes des Isolators Anlaß sein, das Luft-Kraftstoff-Gemisch frühzeitig zu zünden, demzufolge der Isolator und die Mittelelektrode thermisch schmelzen.
Um das verlängerte Ende des Isolators zu verkürzen und so eine schwerwiegende Exposition extremer Hitze zu vermeiden, gibt es praktisch keine Wahl außer der, die Breite der ringförmigen Zwischenelektrode zu verringern, wodurch sich das Problem ergibt, daß die Erosionsbeständigkeit gegenüber Funkenerosion in Betracht zu ziehen ist.
Es ist daher eines der Ziele der Erfindung, eine Mehrfachfunkenstrecken- Zündkerze für einen Verbrennungsmotor anzugeben, der funkenerosionsbeständig ist und außerdem in der Lage ist, ein Luft-Kraftstoff-Gemisch unabhängig von der Richtung der Orientierung der Zündkerze gleichmäßig zu zünden. Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß eine Reihe von Zwischenelektrodenstreifen intermittierend und über den Umfang um den Isolator herum angeordnet ist, um eine Mehrzahl von Funkenstrecken in Umfangsrichtung um den Isolator herum auszubilden.
Erfindungsgemäß wird eine Zündkerze geschaffen, welche umfaßt:
eine von einer Masseelektrode getragene Hülse;
einen in der Hülse gehaltenen, eine Axialbohrung aufweisenden Isolator;
eine in der Bohrung des Isolators plazierte Mittelelektrode;
mindestens eine Reihe von Zwischenelektrodenstreifen, die intermittierend in einer Umfangsrichtung um einen Abschnitt des Isolators herum angeordnet sind, um eine Reihe von Funkenentladungsstrecken zu bilden;
dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstreifenabschnitte um den Isolator herum zwischen der Masseelektrode und der Mittelelektrode beabstandet sind, wobei die Länge der Funkenentladungsstrecke zwischen der Mittelelektrode und einem ersten Zwischenstreifenabschnitt kleiner ist als die Länge der Funkenentladungsstrecke zwischen der Mittelelektrode und irgendeinem der übrigen Streifenabschnitte innerhalb der Reihe, wodurch beim Zünden serielle Funken in einer im wesentlichen umfänglichen Folge zustande kommen, beginnend bei dem ersten Zwischenelektrodenstreifen.
Gemäß der Erfindung kann die Reihe von Zwischenelektrodenstreifen in einer Reihe um den Isolator herum versetzt angeordnet sein und kann aus Platin oder Wolfram bestehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann ein erster Hilfselektrodenstreifen an dem Isolator zwischen der Mittelelektrode und den Zwischenelektrodenstreifen angeordnet sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann ein zweiter Hilfselektrodenstreifen an dem Isolator zwischen der Masseelektrode und den Zwischenelektrodenstreifen vorhanden sein.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung kann der Zwischenelektrodenstreifen aus Keramikmaterial auf Aluminiumoxidbasis mit Zugabe von Platin oder Wolfram bestehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann jedes Ende der Zwischenelektrodenstreifen Enden mit vergrößerter Breite aufweisen, die einander zugewandt sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der vordere Endabschnitt des Isolators einen abgestuften Abschnitt aufweisen, an welchem die Zwischenelektrodenstreifen angeklebt sind.
Gemäß der Erfindung wird außerdem ein Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze nach Anspruch 1 geschaffen, welches folgende Schritte umfaßt:
Anordnen einer Reihe von Zwischenelektrodenstreifen intermittierend auf einem Klebeflachstück;
Anbringen einer auf Aluminiumoxidbasis hergestellten oberen Beschichtung auf den Zwischenelektrodenstreifen;
Separieren der Zwischenelektrodenstreifen von dem Klebeflachstick, wobei gleichzeitig die Zwischenelektrodenstreifen über den Umfang am Endabschnitt des Isolators angeklebt werden;
wobei die Länge der Funkenentladungsstrecke zwischen der Mittelelektrode und einem ersten Zwischenstreifenabschnitt geringer ist als die Länge der Funkenentladungsstrecke zwischen der Mittelelektrode und jedem anderen der übrigen Streifenabschnitte der Reihe; und
Sintern der Zwischenelektrodenstreifen bei etwa 1600ºC gleichzeitig mit dem Isolator, um die Zwischenelektrodenstreifen mit dem Isolator zu vereinen.
Gemäß einem optionalen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, welches einen Schritt des Bereitstellens eines Hilfselektrodenstreifens in Ringform um den Endabschnitt des Isolators zwischen Mittelelektrode und dem Zwischenelektrodenstreifen herum geschaffen.
Gemäß einem optionalen Aspekt der Erfindung enthält das Verfahren weiterhin einen Schritt des Bereitstellens eines zweiten Hilfselektrodenstreifens in Ringform um den Endabschnitt des Isolators zwischen dem letzten Zwischenelektrodenstreifen und der Masseelektrode.
Erfindungsgemäß ist es bei Funkenentladungsstrecken in Serie zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode aufgrund intermittierten und über den Umfang verlaufenden Anordnens der Zwischenelektrodenstreifen um den Schenkelabschnitt des Isolators herum möglich, die Luft- Kraftstoff-Gemisch-Wirbel ungeachtet der Richtung sicher zu zünden, in welcher die Zündkerze innerhalb der Verbrennungskammer orientiert ist. Mit der in jede Richtung erfolgenden Funkenentladung ist es außerdem möglich die Kohlenstoffablagerung an der Außenfläche des Schenkelabschnitts des Isolators erfindungsgemäß vollständig abzubrennen, wenn der Schenkelabschnitt durch wiederholte Zündungen verschwelt ist.
Die Erfindung wird anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Zündkerze gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittansicht von Zwischenelektrodenstreifen und Hilfselektrodenstreifen;
Fig. 3 eine Abwicklung eines Fußteils eines Isolators;
Fig. 4 eine vergrößerte Abwicklungsdarstellung eines Zündendes der Zündkerze bei Betrachtung gemäß Pfeil Z in Fig. 1;
Fig. 5 eine Längsschnittansicht eines Frontabschnitts des Isolators gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3 einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 7 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3 einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 8a eine graphische Darstellung eines Vergleichs einer Zündfähigkeit zwischen der erfindungsgemäßen Zündkerze und einer Zündkerze mit L- förmiger Masselelektrode gemäß Stand der Technik;
Fig. 8b eine schematische Ansicht gemäß einer Richtung, in der ein Luft- Kraftstoff-Gemisch gegen die Wand des Isolators bei einer herkömmlichen Zündkerze prallt; und
Fig. 9 eine Draufsicht auf eine herkömmliche Zündkerze.
Fig. 1 zeigt eine Zündkerze 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Zündkerze 1 besitzt eine Reihe von Zwischenelektrodenstreifen 8, die seriell und über den Umfang verteilt an dem Fußabschnitt des Isolators 2 vorgesehen sind, außerdem eine Mittelelektrode 3, die in der Bohrung des Isolators 2 nach vorn heraus vorstehend angeordnet ist. Am hinteren Ende der Zündkerze 1 ist eine Anschlußelektrode 5 an dem anderen Ende der Mittelelektrode 3 festgemacht, welches sich in einer Axialbohrung 4 eines röhrchenförmigen Isolators befindet, der in einer Metallhülse 6 untergebracht ist. Eine Außenfläche der Metallhülse 6 besitzt ein Außengewinde 9, mit dessen Hilfe die Zündkerze in eine Zündkerzenloch eines Zylinderkopfs einer Verbrennungsmaschine eingeschraubt wird.
Wie in Fig. 1 gezeigt, erstreckt sich ein Fußabschnitt 10 des Isolators 2 über ein vorderes Ende der Metallhülse 6 hinaus, wobei ein Vorderende der Mittelelektrode 3 etwas über den Fußabschnitt 10 ragt, um eine Reihe von Zwischenelektrodenstreifen 8 und einen ringförmigen Hilfselektrodenstreifen 14 zu exponieren. Diese Elektrodenstreifen bestehen zum Beispiel aus einer Metallpaste, hergestellt durch Backen eines Gemisches aus Platin-, Wolfram- und Aluminiumoxid-Pulver unter Beigabe eines Acryl- oder Zellulose-Bindemittels. Wenn der Wolfram als Pulvermetall verwendet wird, wird das Gemisch in einer Deoxidationsatmosphäre behandelt.
Nach dem Backen dieser Elektrodenstreifen aus Metallpaste wird die Reihe von Zwischenelektrodenstreifen 8 ebenso wie der Hilfselektrodenstreifen 14 auf einen Papierbogen 16 gedruckt, auf den gemäß Fig. 2 ein wasserlöslicher Klebstoff aufgebracht ist. Anschließend wird auf einer Außenfläche der Zwischenelektrodenstreifen 8 und des Hilfselektrodenstreifens 14 eine obere Beschichtungsschicht 17 aufgetragen. Die Zwischenelektrodenstreifen 8 und der Hilfselektrodenstreifen 14 gemäß Fig. 2 werden um eine erhöhte Fläche des Fußabschnitts 10 des Isolators 2 gemäß Fig. 1 angeklebt, wobei diese Elektrodenstreifen von dem Papierbogen 16 getrennt werden. Die Zwischenelektrodenstreifen 8 und der Hilfselektrodenstreifen 14 werden integral gleichzeitig mit dem Fußabschnitt 10 des Isolators 2 bei einer Temperatur von etwa 1600ºC gesintert. In diesem Fall läßt sich beobachten, daß die auf Aluminiumoxidbasis hergestellte obere Beschichtung 17 praktisch keinen abträglichen Einfluß auf eine Funkenentladung an den Elektroden hat, so lange die obere Beschichtungslage ausreichend ausgedünnt ist, da die obere Beschichtung 17 zusammen mit den Streifen 8 nach dem gleichzeitigen Sintern des Isolators 2 mit der oberen Beschichtung 17 integral metallisiert ist.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, bei der es sich um eine Abwicklung des Fußabschnitts 10 handelt, umfaßt der Hilfselektrodenstreifen 14 das vordere freie Ende des Fußabschnitts 10 wie ein Kreis. Die Reihe von Zwischenelektrodenstreifen 8 ist zu einem S-kurvenähnlichen Abschnitt diskontinuierlich in versetzter Weise in Umfangsrichtung des Fußabschnitts 10 ausgebildet. · Zwischen dem vorderen Ende der Mittelelektrode 3 und dem Hilfselektrodenstreifen 14 ist eine Funkenstrecke 13a vorgesehen. Eine Funkenstrecke 13b befindet sich auch zwischen dem Hilfselektrodenstreifen 14 und dem ersten Zwischenelektrodenstreifen 8a. Funkenstrecken befinden sich zwischen den jeweils benachbarten Enden des ersten bis sechsten Zwischenelektrodenstreifens 8a-8f, hier mit Bezugszeichen 13c-13g versehen.
Zwischen dem Hilfselektrodenstreifen 14 und den zweiten bis sechsten Zwischenelektrodenstreifen 8b-8f sind Funkenstrecken 13i-13m definiert. Die Funkenstrecken 13b-13g haben etwa gleiche Breite, und die Funkenstrecken 13i-13m haben ebenfalls etwa die gleiche Breite. Die Funkenstrecke 13b ist kleiner als die Funkenstrecke 131. Bezugsziffer 13n bezeichnet den geringsten Abstand des ersten Zwischenelektrodenstreifens 8a von der zweiten Zwischenelektrode 8b, ausgenommen die Funkenstrecke 13c. Bezugszeichen 13o bezeichnet den effektiven Abstand des zweiten Zwischenelektrodenstreifens 8b von dem dritten Streifen 8c, ausgenommen die Funkenstrecke 13d. Bezugszeichen 13p bezeichnet einen Minimumabstand des dritten Zwischenelektrodenstreifens 8c von dem vierten Streifen 8d, ausgenommen die Funkenstrecke 13e. Mit 13q ist der geringste Abstand des vierten Zwischenelektrodenstreifens 8d von dem fünften Streifen 8e bezeichnet, ausgenommen die Funkenstrecke 13f. 13r bezeichnet einen minimalen Abstand des fünften Zwischenelektrodenstreifens 8e von dem sechsten Streifen 8f, ausgenommen die Funkenstrecke 13g. Die Funkenstrecke 13b ist kleiner als jede der Strecken 13n-13r. Die einander benachbarten Enden der ersten bis sechsten Zwischenelektrodenstreifen 8a-8f, die mit in der Breite vergrößerten Endbereichen ausgestattet sind, sind mit den Bezugszeichen Wi versehen, die Breite ist ausreichend groß, um der Funkenerosion zu widerstehen.
Wird von einer Zündspule eine Hochspannung an die Mittelelektrode 3 gelegt, kommt es zu einer Funkenentladung entlang der Funkenstrecke 13a zwischen der Mittelelektrode 3 und dem Hilfselektrodenstreifen 14. Anschließend bewirkt der elektrifizierte Elektrodenstreifen 14 eine Funkenentladung in Richtung des ersten Zwischenstreifens 8a und damit in Folge eine Funkenentladung entlang den Funkenstrecken 13c-13g, die durch den ersten bis sechsten Zwischenstreifen 8a-8f gebildet werden, und schließlich zu einer Masseelektrode 7, die einstückig mit der Metallhülse 6 ausgebildet ist, letzteres entlang der Funkenstrecke 13h, und das ganze in rascher Aufeinanderfolge. Die Dimensionierung ist so, daß die Funkenstrecke 13b kleiner ist als die Funkenstrecke 13i und die Funkenstrecke 13b auch kleiner ist als jede andere Funkenstrecke 13n-13r, um die Funkenentladung entlang der Funkenstrecke 16b anzustoßen, welche sich zwischen dem Hilfselektrodenstreifen 14 und dem ersten Zwischenelektrodenstreifen 8a befindet, gefolgt von einer Umfangs-Sequenz einer Funkenentladung über die übrigen Funkenstrecken 13c-13h.
Der Hilfselektrodenstreifen 14 arbeitet effektiv insbesondere dann, wenn die Mittelelektrode 3 sich in einer exzentrischen Lagebeziehung zu der Axialbohrung 4 befindet. Mit den aufsummierten Dimensionsschwankungen des Isolators 2, der Axialbohrung 4, der Mittelelektrode 3 und dergleichen ist es praktisch unvermeidlich, eine Exzentrizität der Mittelelektrode 3 nach dem Zusammenbau der Zündkerze 1 vorzufinden.
Die Exzentrizität der Mittelelektrode 3 ändert den Abstand des ersten Zwischenelektrodenstreifens, der der Mittelelektrode 3 am nächsten liegt, bedingt durch Schwankungen von Produkt zu Produkt. Das Fehlen der Exzentrizität der Mittelelektrode 3 bringt den ersten Zwischenelektrodenstreifen 8a der Mittelelektrode 3 am nächsten, wie in Fig. 4 durch die ausgezogene Linie dargestellt ist. Die Mittelelektrode 3 kommt dem Zwischenelektrodenstreifen in seiner Exzentrizitätsrichtung nahe. Wenn die Mittelelektrode 3 versetzt ist, wie dies in Fig. 4 durch die gestrichelten Linien angedeutet ist, kommt die Mittelelektrode 3 dem vierten Zwischenelektrodenstreifen 8a näher. In diesem Fall ermöglicht dieser Versatz der Mittelelektrode 3 eine Funkenentladung entlang der Funkenstrecken 13f, 13g, 13h, ohne daß eine Funkenentladung entlang den Funkenstrecken 13c-13e läuft. Dies bedeutet ein Nicht-Zustandekommen des gleichmäßigen Anwachsens der Funkenentladung in Umfangsrichtung um den Fußabschnitt 10 des Isolators 2 herum. Durch das Vorhandensein des ringförmigen Elektrodenstreifens 14 ist es möglich, zunächst die Funkenentladung zwangsweise zwischen der Mittelelektrode 3 und dem Hilfselektrodenstreifen 14 zustande kommen zu lassen, ungeachtet der Richtung der Exzentrizität der Mittelelektrode 3 bezüglich der Mitte der Axialbohrung 4. Dieser ringförmige Elektrodenstreifen läßt die Funkenentladungen entlang den Funkenstrecken 13a-13h in gleichmäßiger Aufeinanderfolge in Umfangsrichtung des Fußabschnitts 10 des Isolators 2 zustande kommen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der der Zwischenelektrodenstreifen 8 und der Hilfselektrodenstreifen 14 auf dem Papierbogen 16 integral mit der auf Aluminiumoxid basierenden oberen Beschichtung 17 mit Hilfe der Metallpaste vorab aufgedruckt sind, vergleiche Fig. 2, wird vorgeschlagen, die Elektrodenstreifen 8 und 14 fest an der vorstehenden Fläche des Fußabschnitts 10 anzukleben, während die Elektrodenstreifen 8 und 14 von dem Papierbogen 16 gelöst werden. Da diese Elektrodenstreifen 8 und 14 aus Metallpaste gleichzeitig und integriert mit dem Isolator 2 gesintert werden können, besteht die Möglichkeit, die Massenfertigung der Zündkerze 1 zu fördern.
Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der ein abgestufter Abschnitt 11 auf der Oberfläche des Fuß- oder vielmehr Nasenabschnitts 10 vorgesehen ist. Auf der Oberfläche des abgestuften Abschnitts 11 des Fußabschnitts 10 befinden sich die Elektrodenstreifen 8 und 14. Dies eröffnet die Möglichkeit, die Elektrodenstreifen 8 und 14 exakt zu positionieren, wenn sie mit Hilfe eines Verfahrens hergestellt werden, wie es in Verbindung mit Fig. 2 erläutert wurde. Die Hilfselektrodenstreifen 14 lassen sich zwischen dem Zwischenelektrodenstreifen 8 und der Masseelektrode 7 in der in Fig. 6 dargestellten Weise plazieren, und/oder zwischen dem Zwischenelektrodenstreifen 8 und der Mittelelektrode 3. Wenn der Isolator 2 exzentrisch bezüglich der Mittelachse der Metallhülse 6 liegt, so ist diese Ausgestaltung deshalb effektiv, da sich der Hilfselektrodenstreifen 14 zwischen der Mittelelektrode 3 und dem Zwischenelektrodenstreifen 8 befindet.
Fig. 6 zeigt außerdem eine dritte Ausführungsform der Erfindung, bei der die Zwischenelektrodenstreifen 8a-8g stabförmige Gestalt und nicht S- förmige Form haben. Die Reihe von Zwischenelektrodenstreifen kann in Zickzack-Form versetzt sein, hier mit 8a-8g für eine vierte Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 7 bezeichnet, wobei die Funkenstrecken 13a-13j zwischen der Mittelelektrode 3 und dem Hilfselektrodenstreifen 14, zwischen dem Zwischenelektrodenstreifen 8 und dem Hilfselektrodenstreifen 14, zwischen dem ersten bis siebten Zwischenelektrodenstreifen 8a-8g, zwischen dem Zwischenelektrodenstreifen 8 und einem zweiten Hilfselektrodenstreifen 15 und zwischen den zweiten Hilfselektrodenstreifen 15 und der Masseelektrode 7 gebildet sind. Der zweite Hilfselektrodenstreifen 15 befindet sich zwischen dem Zwischenelektrodenstreifen 8 und der Masseelektrode 7 auf der Oberfläche des Isolators.
Mit einer Umfangsanordnung der Zwischenelektrodenstreifen 8a-8g und der Hilfselektrodenstreifen 14 und 15, die auf den Fußabschnitt 10 des Isolators 2 aufgebacken sind, ist es möglich, die Funkenentladung in Umfangsrichtung oder in sämtliche Richtungen zustande kommen zu lassen und die aus beliebiger Richtung eintreffenden Wirbel zu zünden, dabei aber gleichzeitig eine Stehspannung des Isolators zu garantieren und den Isolator 2 vor Rissen durch Wärmeschock zu schützen. Diese Anordnung ermöglicht eine vollständige Verbrennung der Kohlenstoffablagerung an dem Fußabschnitt 10 und das Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemisches, welches in die Verbrennungskammer der Verbrennungsmaschine eingespritzt wird, ohne daß es zu einem Ausfall kommt.
Fig. 8a zeigt einen Vergleich der Zündfähigkeit von Zündkerzen zwischen der Erfindung einerseits und dem Stand der Technik (Zündkerze mit L-förmiger Masseelektrode) andererseits. Im Stand der Technik sinkt die Zündfähigkeit in Pfeilrichtung A, gemäß dem Wirbel hinter die Masseelektrode gelangen. Die Zündfähigkeit geht außerdem in Pfeilrichtung B herunter, gemäß der die gezündeten Flammen auf die Masseelektrode treffen. Im Gegensatz dazu ist es im Fall der erfindungsgemäßen Zündkerzen möglich, gleichermaßen eine gute Zündfähigkeit in sämtliche Richtungen zu garantieren.
Wie sich aus der obigen Beschreibung versteht, ist es möglich, in sämtliche Richtungen oder in Umfangsrichtung die Funkenentladungen entlang den Funkenstrecken zwischen der Mittelelektrode und der integral mit der Metallhülse ausgebildeten ringförmigen Masseelektrode über den Zwischenelektrodenstreifen und den Hilfselektrodenstreifen zustande kommen zu lassen, welche in einem begrenzten Raum angeordnet sind, in dem der Zwischenelektrodenstreifen und der Hilfselektrodenstreifen in Umfangsrichtung um den Fußabschnitt des Isolators verlaufen. Mit dem Zustandekommen von Funkenentladungen in sämtlichen Richtungen ist es möglich, Kohlenstoffablagerungen an dem Fußabschnitt des Isolators in zufriedenstellender Weise abzubrennen.
Durch Ankleben des Zwischenelektrodenstreifens und des Hilfselektrodenstreifens direkt an dem Fußabschnitt oder dem abgestuften Abschnitt dieses Isolators und durch gleichzeitiges Sintern des Zwischenelektrodenstreifens und des Hilfselektrodenstreifens zusammen mit dem Isolator besteht die Möglichkeit, die Massenfertigung zu vereinfachen.
Angemerkt sei, daß die Anzahl von Zwischenelektrodenstreifen nicht auf fünf bis sieben beschränkt, sondern je nach Bedarf abgeändert werden kann.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf die speziellen Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht sich, daß diese Beschreibung nicht in beschränkendem Sinn zu verstehen ist, da verschiedene Modifikationen und Hinzufügungen zu den speziellen Ausführungsformen von dem Fachmann vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Zündkerze, umfassend:

eine Hülse (6), die eine Masseelektrode (7) trägt;

einen in der Hülse (6) gehaltenen und eine Axialbohrung (4) aufweisenden Isolator (2);

eine in der Bohrung des Isolators (2) angeordnete Mittelelektrode (3);

mindestens eine Reihe von Zwischenelektrodenstreifen (8a-8g), die intermittierend in Umfangsrichtung um einen Abschnitt des Isolators (2) angeordnet sind, um eine Reihe von Funkenentladungsstrecken (13b-m) zu bilden;

dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstreifenabschnitte (8a-8g) um den Isolator (2) herum zwischen der Masseelektrode (7) und der Mittelelektrode (3) beabstandet sind, wobei die Länge der Funkenentladungsstrecke zwischen der Mittelelektrode (3) und einem ersten Zwischenstreifenabschnitt (8a) kleiner ist als die Länge der Funkenentladungsstrecke zwischen der Mittelelektrode (3) und irgendeinem der übrigen Streifenabschnitte innerhalb der Reihe, wodurch beim Zünden serielle Funken in einer im wesentlichen umfänglichen Folge zustandekommen, beginnend bei dem ersten Zwischenelektrodenstreifen.

2. Zündkerze nach Anspruch 1, bei der die Zwischenelektrodenstreifen (8a-Sg) in einer Reihe um den Isolator herum versetzt sind.

3. Zündkerze nach Anspruch 2, bei der die Zwischenelektrodenstreifen (8a-8g) in ihrer Breite vergrößerte Enden (WE) aufweisen, die einander zugewandt sind.

4. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, bei der der Abschnitt des Isolators (2) einen abgestuften Abschnitt (11) aufweist, an dem die Zwischenelektrodenstreifen (8a-8g) angebracht sind.

5. Zündkerze nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei der ein Hilfselektrodenstreifen (14) an dem Isolator (2) zwischen der Mittelelektrode (3) und dem Zwischenelektrodenstreifen (8) vorgesehen ist.

6. Zündkerze nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei der ein Hilfselektrodenstreifen (15) an dem Isolator (2) zwischen der Massenelektrode (7) und den Zwischenelektrodenstreifen (8a-8g) vorgesehen ist.

7. Verfahren zum Herstellen einer Zündkerze nach Anspruch 1, umfassend die Schritte:

ein Isolator (2) wird in eine zylindrische Hülse (6) derart eingebracht, daß ein Endabschnitt des eine Bohrung (4) aufweisenden Isolators (2) über eine von der Hülse (6) getragene Masseelektrode (7) hinausragt, Anbringen der Mittelelektrode (3) innerhalb der in dem Isolator (2) befindlichen Bohrung;

gekennzeichnet durch die Schritte:

Anordnen einer Reihe von Zwischenelektrodenstreifen (8a-8g) intermittierend auf einem Klebeflachstück (16);

Anbringen einer auf Aluminiumoxidbasis hergestellten oberen Beschichtung (17) auf den Zwischenelektrodenstreifen (8a-8g),

Separieren der Zwischenelektrodenstreifen (8a-8g) von dem Klebeflachstück (16), wobei gleichzeitig die Zwischenelektrodenstreifen (8a-8g) über den Umfang am Endabschnitt des Isolators (2) angeklebt werden;

wobei die Länge der Funkenentladungsstrecke zwischen der Mittelelektrode (3) und einem ersten Zwischenstreifenabschnitt (8a) geringer ist als die Länge der Funkenentladungsstrecke zwischen der Mittelelektrode (3) und jedem anderen der übrigen Streifenabschnitte der Reihe; und

Sintern der Zwischenelektrodenstreifen (8a-8g) bei etwa 1600ºC gleichzeitig mit dem Isolator (2), um die Zwischenelektrodenstreifen mit dem Isolator (2) zu vereinen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Zwischenelektrodenstreifen (8a-8g) mit in der Breite vergrößerten Enden ausgestattet sind, die einander zugewandt sind, um dazwischen einzelne Funkenentladungsstreckken zu bilden.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, umfassend den Schritt des Bereitstellens eines Hilfselektrodenstreifens (14) in Form eines Rings um den Endabschnitt des Isolators (2) zwischen der Mittelelektrode (3) und den Zwischenelektrodenstreifen (8a-8g).

10. Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, weiterhin umfassend den Schritt des Bereitstellens eines Zwischenelektrodenstreifens (15) in Form eines Rings um den Abschnitt des Isolators (2) zwischen den Zwischenelektrodenstreifen (8a-8g) und der Masseelektrode (7).

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10 oder Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Zwischenelektrodenstreifen (8a- 8g) aus Platin oder Wolfram oder einer Legierung auf Platinbasis oder einer Legierung auf Wolframbasis bestehen.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10 oder Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Zwischenelektrodenstreifen (8a-8g) aus einem Keramikmaterial auf Aluminiumoxidbasis mit Platin oder mit Wolfram bestehen.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12 oder Zündkerze nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Hilfselektrodenstreifen (14, 15) oder zumindest einer der Hilfselektrodenstreifen (14, 15) aus einer Legierung auf Platinbasis und/oder Wolframbasis besteht.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12 oder Zündkerze nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Hilfselektrodenstreifen (14, 15) oder mindestens einer der Hilfselektrodenstreifen (14, 15) aus Keramikmaterial auf Aluminiumoxidbasis mit Platin oder Wolfram besteht.