DE8006366U1 - Hochspannungszuendkerze - Google Patents

Description

κ. 6138

4.3.1980 Zr/Kö

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Hochspannungszündkerze

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Hochspannungszündkerze nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine solche Hochspannungszündkerze, die prinzipiell bereits in der DE-PS 633 4O9 beschrieben wurde, ist jedoch nicht zur optimalen Zündung und Verbrennung von Kraftstoffdampf-Luft-Gemischen in Brennkraftmaschinen mit kompaktem Brennraum bzw. mit Schichtladüng und auch nicht zur Zündung derartiger Ge-

/ mische in Vorkammern geeignet, weil sich ihre Funkenstrecke

bei derartigen Brennkraftmaschinen in ungünstiger Position im Brennraum befindet« Bekannt sind weiterhin Hochspannungszündkerzen mit Punkenstrecken, die aufgrund weiter aus dem Metallgehäuse herausragender Elektroden im Brennraumbereich mit guter Zündmöglichkeit für Kraftstoffdampf-Luft-Gemische liegen (DE-OS 2 050 330 und 2 120 250); derartige Hochspannungszündkerzen neigen jedoch bei Annäherung an Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine zu Glühzündungen, welche infolge von zu heißen Elektrodenoberflächen ausgelöst werden.

- 2 - · R. 6 1 ό δ

Vorteile der Erfindung

Die erfindungesmäße Hochspannungszündkerze mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber
den Vorteil, daß sie ihre Funkenstrecke im optimalen Zündbereich des Brennraumes bzw. der Vorkammer genannter
Brennkraftmaschinen hat und keine Glühzündungen aufgrund
zu heißer Elektrodenoberflächen verursacht. Zündkerzen gemäß der Erfindung verringern außerdem die Klopfneigung von
Brennkraftmaschinen, sie erlauben daher eine Verdichtungserhöhung im Brennraum, wenn man ihre Funkenstrecke mit
vergrößertem Abstand von der Brennraumwandung anordnet.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen | sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch ;| angegebenen Hochsparinungszündkerze möglich. ψ,

Zeichnung J

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung ' f dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher ί;

f erläutert. Es zeigen Figur 1 eine vergrößert dargestellte, ■;

teilgeschnittene Hochspannungszündkerze mit stirnseitig i

zur Mittelelektrode angeordneter Funkenstrecke, wobei die $

als Wärmerohr ausgebildete Masselektrode drahtförmig ist, |

Figur 2 eine vergrößert dargestellte, teilgeschnittene g

Hochspannungszündkerze mit mehreren seitlich zur Mittel- ψ.

elektrode angeordneten Funkenstrecken, wobei mehrere Me- <■

tallstücke als Masseelektroden an einem zylindrischen <if

Wärmerohr befestigt sind, und Figur 3 eine Unteransicht !|

der Hochspannungszündkerze nach Figur 2. Jv;

• I I * · t · ■

11 I · ( * t » 1

- 3 - R. O i J ϋ

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die in Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Hochspannungszündkerze 10 besitzt ein metallisches, im wesentlichen rohrförmiges Gehäuse 11, das an seiner Außenseite ein Einschraubgewinde 12 und ein Schlüsselsechskant 13 für den Einbau der Zündkerze 10 im Motorkopf aufweist und mit seiner Längsbohrung 14 einen Teil eines Isolators 15 umfaßt. Der Isolator 15 hat an seiner Außenseite Schultern l6 und 17, mit denen er unter Zwischenschaltung von Dichtringen 18 und 19 im Gehäuse 11 durch übliches Bördeln und Warmschrumpfen des Gehäuses 11 festgelegt ist. Der Isolator 15 weist eine Längsbohrung 20 auf, welche im Bereich des Isolatorfußes 21 einen Absatz 22 aufweist. In dieser Isolatorlängsbohrung 20 befindet sich anschlußseits ein Anschlußbolzen 23, der aus Stahl besteht, anschlußseits ein Anschlußgewinde .24 hat und am in die Isolatorlängsbohrung 20 ragenden Endabschnitt eine Bördelung 25 als Verankerungshilfe aufweist; ein an den Anschlußbolzen 23 angestauchter Flansch 26, der auf der anschlußseitigen Stirnseite 27 des Isolators 15 aufliegt, dient zur Längenfixierung des Anschlußbolzens 23 in der Isolatorlängsbohrung 20. Auf das Anschlußgewinde 24 ist eine Anschlußmutter 28 aufgeschraubt, auf welche ein nicht dargestellter Anschlußstecker aufgeschoben wird; bei anderen Ausführungsformen derartiger Hochspannungszündkerzen 10 wird auf eine solche Anschlußmutter 28 verzichtet und ein nicht dargestellter Anschlußstecker direkt auf das Anschlußgewinde 24 aufgesteckt. In der Isolatorlängsbohrung 20 ist mit Abstand von dem die Bördelung 25 tragenden Endabschnitt des Anschlußbolzens 23 der anschlußseitige Endabschnitt einer Mittelelektrode 29 fixiert, die mit einem Flansch 30 auf dem Absatz 22 in der Isolatorlängsbohrung

6 13 8

aufliegt und zündseits aus dem Isolatorfuß 21 und der zündseitigen Gehäuse-Stirnfläche 31 herausragt. Die Stirnfläche 32 der Mittelelektrode 29 steht etwa 15 mm aus dem Gehäuse 11 heraus und dem freien Endabschnitt einer am Gehäuse 12 befestigten, hakenförmigen Masselektrode 33 mit Abstand gegenüber. Der zwischen der Mittelektroden-Stirnfläche 32 und dem freien Endabschnitt der Masseelektrode 33 gebildete Spalt stellt die Funkenstrecke 3^ dieser Hochspannungszündkerze 10 dar.

Mittelelektrode 29 und Masseelektrode 33 sind erfindungsgemäß als sogenannte Wärmerohre ausgebildet: Sie bestehen aus einem beidseitig geschlossenen Rohrkörper 35 bzw. 35'j der aus irgendeinem gegenüber Heißgaskorrosion beständigem Metall besteht und in dessen Innenraum 36 bzw. 36' sich bekannterweise ein (nicht dargestelltes) Wärmetransportmedium wie beispielsweise Natrium oder Kalium befindet; an der Innenwand der rohrförmigen Mittelelektrode 29 bzw. 33 befindet sich eine nicht dargestellte Kapillarstruktur (z.B. eine dünne Gazeschicht oder auch als Rillen im Metallrohr 35 bzw. 35')j die die beiden Bodenteile der Mittelelektrode 29 miteinander verbindet. Die dem Brennraum der Brennkraftmaschine ausgesetzten Teile der beiden Elektroden 29 und 33 führen die in diesem Bereich befindliche Wärme mittels des verdampfenden Wärmetransportmediums schnell in Richtung des anschlußseitigen Bereichs der Hochspannungszündkerze 10 ab: Die Wärme der Mittelelektrode 29 wird dabei über einen bekannten elektrisch leitenden Glasschmelzfluß 37 und den mittleren Bereich des Isolators 15 an das Gehäuse 11 und weiter an den Motorblock abgegeben. Die Wärme der Masseelektrode 33 wird direkt dem Gehäuse 11 im Bereich des Gewindes 12 zugeführt und von dort aus auf dem Motorblock abgegeben. Der

6138

Glasschmelzfluß 37 stellt die leitende Verbindung zwischen dem Anschlußbolzen 23 und der Mittelelektrode 29 dar.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel hat die Mittelelektrode 29 einen Außendurchmesser von 4 mm, eine Wanddicke von 0,4 mm und ragt 15 mm aus der Gehäuse-Stirnfläche 31 hervor] als nicht dargestellte Kapillarstruktur ist eine Gazeschicht aus korrosionsfestem Metall (wie z.B. V2A) verwendet, die etwa 0,1 mm dick ist. Die Masseelektrode 33 hat einen Außendurchmesser von 3 mm, eine Wanddicke von 0,3 mm und steht mit ihrem freien Endabschnitt mit 0,8 mm Abstand der Mittelelektroden-Stirnflächen 32 gegenüber; um einen zügigen Wärmeübergang von der Masseelektrode 33 zum Gehäuse 11 zu erzielen, ragt das anschlußseitige Ende der Masselektrode 33 etwa 6 ram in das Gehäuse 11' hinein und ist durch Anschweißen relativ großflächig mit dem Gehäuse 11 verbunden. Im Innenraum 36 der Mittelelektrode 29 bzw. im Innenraum 36' der Masseelektrode 33 befindet sich Natrium als Wärmetransportmedium.

Es sei erwähnt, daß die Durchmesser der Elektroden 29 und 33 etwa zwischen 2 und 5 mm sein können, eine Wandstärke von etwa 0,3 bis 0,4 mm aufweisen können und - je nach Anwendungsfall - zwischen 5 und 30 mm aus dem Gehäuse 11 herausragen können. Wärmerohre sind beispielsweise bekannt aus der DE-PS 27 48 711.

Mittels der erfindungsgemäßen Zündkerze kann die Funkenstrecke 34 so weit in den Brennraum von Brennkraftmaschine hineinverlegt werden, daß sich optimale Motoreigenschaften ei-geben; bei den bisherigen Zündkerzen mit weit in den Brennraum ragenden Elektroden w .r das nicht ohne Ein-

fii y *- ■» f · ι » · · t r ι

·■ t t ft · · Il · t

- 6 - R. 61 3 8

schränkung möglich, weil sich dabei bei Annäherung an den Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine Glühzündungen einstellten, die von der zu heißen Elektrodenoberfläche ausgelöst wurden. Die als Wärmerohr ausgebildeten Elektroden 29 und 33 führen die Wärme jedoch schnell ab und verhüten demzufolge diese Glühzündungen.

Die erfindungsgemäßen Zündkerzen sind besonders zur Zündung von homogenen Kraftstoffdampf-Luft-Gemischen bei Brennkraftmaschinen mit kompaktem Brennraum geeignet, wobei die Funkenstrecke 34 etwa im Bereich des Brennraum-Zentrums erfolgen kann; hierdurch läßt sich die Klopfneigung der Brennkraftmaschine vermindern und/oder kann die Verdichtung der Brennkraftmaschine erhöht werden.

Des weiteren ist die erfindungsgemäße Zündkerze auch für Schichtladungsmotoren mit offenem Brennraum bevorzugt einsetzbar, und zwar, weil mittels der extrem langen Elektroden 29 und 33 die Zündung in den Bereich optimaler Kraftstoff-dampf-Luft-Gemische bzw. optimaler Luftüberschußwerte (Lambda) gelegt werden können. Des weiteren ist die erfindungsgemäße Zündkerze auch für Brennkraftmaschinen mit Vorkammer besonders gut geeignet, wobei die zündseitigen Endabschnitte der Elektroden 29 und 33 in die nicht dargestellte Vorkammer ragen und mit ihrer Funkenstrecke 34 vorzugsweise in der Nähe des Einschußkanals derartiger Vorkammern angeordnet sind.

In den Figuren 2 und 3 ist eine weitere Ausführungsform einer Hochspannungszündkerze 10'' dargestellt, die sich von der in Figur 1 dargestellten Hochspannungszündkerze 10 nur durch andere Masseelektroden 33' unterscheidet:

- r · t ■ t a ·

t * «■ ■· Il ·* '*

- ₇ - _R. 0 13

Die Masseelektrode 33' hat ein ringförmiges Wärmerohr 38, das mit seinem einen Endabschnitt im zündseitigen Endabschnitt des Gehäuses II¹ großflächig befestigt ist und am freien Endabschnitt mit einer Anzahl von aus heißgaskorrosionbeständigem Material bestehenden Metallstücken 39 versehen ist, die mit Abstand und seitlich zum zündseitigen Endabschnitt der Mittelelektrode 29' angeordnet sind. Die zwischen der Mittelelektrode 29' und den am ringförmigen Wärmerohr J>8 angeschweißten Metallstücken 39 befindlichen Spalte stellen die Funkenstrecken 3^' dar. Auch bei dieser Hochspannungszündkerze 10' ragt das Wärmerohr 38 mit den Metallstücken 39 und die Mittelelektrode 29' zwischen 5 und 30 mm aus dem zündseitigen Ende des Gehäuses 11' heraus; der innere Aufbau des Wärmerohres 38 entspricht im wesentlichen dem beschriebenen Aufbau der Masseelektrode 33 in der Hochspannungszündkerze 10 nach Figur 1. Es sei erwähnt, daß anstelle von mehreren Metallstücken 39 als

ein

Teil einer Masseelektrode 33' auch/ringförmiges Metallstück Anwendung finden kann, daß anstelle eines ringförmigen Wärmerohres 38 mehrere rohrförmige Wärmeröhre mit daran befestigten Metallstücken 39 den gleichen Zweck erfüllen können oder daß auch der freie Endabschnitt der Masseelektrode in Figur 1 mit einem derartigen Metallstück versehen sein kann. Für die Anwendung dieser Hochspannungszündkerze 10' gilt das gleiche was auch für die Hochspannungszündkerze 10 nach Figur 1 ausgeführt wurde.

R. 613 8

4.3.I98O Zr/Kö

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Hochspannungszündkerze

Zusammenfassung

Es wird eine Hochspannungszündkerze vorgeschlagen, die mit ihrer Funkenstrecke so weit in den Brennraum eines Motors hineinragt, daß sich die Funkenstrecke im Bereich optimaler Brennkraftmaschineneigenschaften befindet; um bei Annäherung an den Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine Glühzündungen infolge zu heißer Elektrodenoberfläche zu vermeiden, ist die relativ lange Mittelelektrode und auch die ebenfalls relativ lange Masseelektrode jeweils als Wärmerohr ausgebildet. Mit den erfindungsgemäßen Hochspannungszündkerzen ausgerüstete Brennkraftmaschinen erlauben eine höhere Verdichtung, neigen weniger zum Klopfen und ermöglichen die Zündung von Kraftstoffdampf-Luft-Gemischen in Bereichen optimaler Luftüberschußwerte bzw. optimaler Entflammbarkeit.

Claims (3)

R-61 3 8 4.3.Ι9.8Ο Zr/Kö ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1 Ansprüche

1. Hochspannungszündkerze mit einem metallischen, im wesentlichen rohrförmigen Gehäuse, mit einem keramischen, im Gehäuse abgedichtet angeordnetem Isolierkörper, mit einer im Isolierkörper abgedichtet eingebauten, zündseits herausragenden und als Wärmerohr ausgebildeten Mittelelektrode, deren zündseitiger Endabschnitt einer mit dem Metallgehäuse verbundenen Masseelektrode mit Abstand gegenübersteht, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Masseelektrode (33» 33') mindestens teilweise als Wärmerohr ausgebildet ist und die Funkenstrecke(n) (34, 34') zwischen der Mittelelektrode (29, 29') und der Masseelektrode (33, 39) mindestens 5 und bis zu 30 mm aus dem Metallgehäuse (11,

\ 11') herausragen.

2. Hochspannungszündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zündseitige Endabschnitt von Mittelelektrode (29') und/oder Masseelektrode (33') mit einem gegenüber Heißgaskorrosion widerstandsfähigem Metallstück (39) versehen ist.

I Il « I · · ■■ *»

* · III t · I

- 2 - R. 6 1 3 8

3. Hochspannungszündkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als eine Masseelektrode (39) oder auch eine an Masse angeschlossene Ringelektrode der Mittelelektrode (29, 29') gegenübersteht.