DE912035C - Zuendkerze fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 24. MAI 1954

C 4873 Ia 146 c*

Jacques Bleuze, Paris

ist als Erfinder genannt worden

Zündkerze für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Zündkerzen für Brennkraftmaschinen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Zündanlagen, die als Stromquelle einen Zündstromerzeuger mit sehr steilem Spannungsanstieg besitzen.

Die bekannten Zündkerzen für Brennkraftmaschinen besitzen einen metallischen Kerzenkörper, der eine oder mehrere Masseelektroden trägt, und einen gegenüber dem Kerzenkörper isolierten mittleren Leiter, der derart in den Kerzenkörper eingesetzt ist, daß sein ziindseitiges Ende, die Mittelelektrode, sich in der Nähe der Masseelektroden befindet. Ein Teil des Kerzenkörpers ist mit einer dielektrischen Isoliermass& ausgefüllt, welche ihn dicht verschließt. Dieser Isolierkörper dient sowohl zur Abdichtung der Zündkerze als auch zur elektrischen Isolierung des durch sie hindurchgehenden mittleren Leiters.

Wenn zwischen dem Kerzenkörper und dem mittleren Leiter plötzlich eine hohe Spannung angelegt wird, so springt zwischen den Elektroden ein Funke ao über, welcher dann das Luft-Brennstoff-Gemisch in dem Zylinder der Brennkraftmaschine entzündet.

Der Isolierkörper muß somit hohe elektrische Spannungen aushalten. Er muß weiterhin starken Wärme- und beträchtlichen mechanischen Beanspruchungen widerstehen, die sich aus den hohen Temperaturen und den starken Drücken bei der Verbrennung des Luft-Brennstoff-Gemisches ergeben.

Der elektrische Isolierstoff hat seiner Natur nach eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit, die etwa tausendmal kleiner ist als die Wärmeleitfähigkeit der üblichen Metalle. Infolgedessen erhitzt sich der Isolierkörper im Betrieb des Motors und erreicht eine sehr hohe Arbeitstemperatur, was erhebliche

Nachteile zur Folge hat. Bei hohen Temperaturen, fällt nämlich der elektrische Widerstand des Isolierstoffes gemäß einer Exponentialfunktion der Tem peratur ab, und er kann dabei auf sehr kleine Werte sinken. Dadurch wird die Verwendung von Zündstromerzeugern, welche einen Spannungsanstieg von ιo⁵ 'bis ιo⁶ Volt/sec liefern, wie z.B. Sonderbauarten von Hochspannungsmagnetzündern., bei Brennkraftmaschinen eingeschränkt. Derartige Zünder ίο sichern nur dann eine richtige Zündung, wenn der Isolierwiderstand der Zündkerze über io⁶ bis io⁵ Ohm liegt. Dadurch wird die mögliche Arbeitstemperatur beschränkt, wodurch wiederum der Motordrehzahl Grenzen gesetzt sind. Dieser Mangel vermindert sich durch die Verwendung von elektronischen Zündanordnungen mit Stromkreisunterbrechung oder elektrostatischen Zündanordnungen. Derartige Zündanordnungen erzeugen sehr steile Spannungsanstiege in der Größen-Ordnung von io¹⁰ bis io¹¹ Volt/sec und arbeiten zuverlässig bei geringen Isolationswider ständen von etwa ι o³ 0hm. Es ist somit möglich, bei Verwendung derartiger Zündanordnungen die Motordrehzahl zu erhöhen. Indessen tritt bei hohen Drehzahlen ein sehr schwerer Mangel auf, der in der Konstruktion der Zündkerzen seine Ursache hat. Die Mittelelektrode wird nämlich infolge der schlechten Wärmeleitfähigkeit des sie umgebenden Isolierkörpers auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt. Diese Temperatur kann so stark ansteigen, daß fehlerhafte Zündungen mit Flammenrückschlägen auftreten, die das Arbeiten des Motors beeinträchtigen, und ihn rasch außer Betrieb setzen. Die Erfindung hat nun eine Zündkerze zum Gegenstand, bei welcher die Erhitzung der Mittelelektrode derart beschränkt ist, daß Selbstzündungeni vermieden werden, wodurch ein Betrieb' des Motors auch mit hohen Drehzahlen möglich ist. Die Zündkerze hat einen kräftigen und stabilen Aufbau, und zu ihrer Abdichtung braucht nicht mehr ein elektrischer Isolierstoff herangezogen zu werden.

Erfindungsgemäß kennzeichnet sich die insbesondere für elektrostatisch erzeugten Zündstrom eingerichtete Zündkerze durch ein die Mittelelektrode mit dem Zündkerzenkörper verbindendes Organ. Dieses Organ ist einerseits ein guter Wärmeleiter und setzt ,andererseits den Stoßwellen der von der Stromquelle gelieferten Spannungsstöße eine hohe Impedanz entgegen. Zweckmäßig besteht das Organ aus einem metallischen Stück, dessen Form einen bestimmten Selbstinduktionskoeffizienten ergibt. Dieser Koeffizient wird derart gewählt, daß die Stoßwelle eine genügende Zündspannung liefert, um den Funken zwischen den Elektroden der Zündkerze überspringen zu lassen.

Gemäß einer ersten Ausführungsform, besitzt die Zündkerze einen metallischen Kerzenkörper und einen gegenüber diesem elektrisch isolierten Mittelleiter. Femer ist die Zündkerze mit einem metallischen, Stück in Form einer Wicklung versehen, deren Windungen, durch, einen zwischengelegten Isolierstoff gegeneinander isoliert sind. Dieses metallische Stück ist in dem Zündkerzenkörper koaxial zu dem Mittelleiter angeordnet. Das metallische Stück ist an einem Ende mit dem Mittelleiter und andererseits mit dem Zündkerzenkörper verbunden.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform besteht das metallische Stück aus einer metallischen Wicklung mit einem mit dem Mittelleiter koaxialen Magnetkern. Dieser Kern ist aus hitzebeständigem und isolierendem magnetischem Material, wie z. B. aus Ferriten, gefertigt.

Gemäß einer dritten Ausführungsform besteht das Stück aus zwei in dem Zündkerzenkörper koaxial angeordneten Zylindern. Der innere Zylinder ist an dem Mittelleiter nahe der Mittelelektrode befestigt, während der äußere Zylinder an einem von dem Zündkerzenkörper gebildeten Rand anliegt. Die beiden Zylinder sind an ihren freien Enden miteinander durch einen Metallteil verbunden, so daß eine die Abdichtung der Zündkerze sichernde Wand gebildet wird.

Die Zeichnung und die darin gezeigten Ausführungsbeispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung. Es ist

Fig. ι ein schematischer Längsschnitt durch eine übliche Zündkerze,

Fig. 2 ein Schaltschema einer Kerze gemäß der Erfindung und

Fig. 3, 4 und S schematische Längsschnitte durch drei erfindungsgemäße Zündkerzen, die jedoch nur Ausführungsbeispiele bilden.

Die in Fig. 1 dargestellte übliche Zündkerze besteht aus einem metallischen Kerzenkörper 1 und einem diesem gegenüber durch einen Isolierkörper 9 isolierten Mittelleiter 2. Das untere Ende des Mittelleiters 2 und dasjenige des Kerzenkörpers 1 bilden die Elektroden 4, zwischen denen der Funke überspringt.

In Fig. 2 ist die Zündkerze durch die Elektroden 4 dargestellt. Sie wird durch eine Stromquelle 10 gespeist, die emen Kondensator C ladet. Der Zündfunke springt an den Elektroden 4 über, wenn man den Schalter D schließt, der bei einer Brennkraftmaschine der in geeigneter Weise angetriebene Verteiler ist. Die zwischen dem Punkt A und der Masse liegende Selbstinduktion 3 schließt die Funkenstrecke gegenüber den. Spannungsstößen, die von der Selbstinduktion nicht durchgelassen werden, nicht kurz. Bei geeigneter Bemessung kann diese Selbstinduktion jedoch durch ihre thermische Wärmeleitfähigkeit ohne weiteres Wärme an den Punkte, abgeben.

Damit die Selbstinduktion 3 gegenüber den Spannungsstößen eine gute Sperrwirkung hat, muß sie möglichst groß sein. Man kann ihren Wert ohne Vergrößerung der Abmessungen leicht dadurch erhöhen, daß man hitzebeständige und isolierende magnetische Kerne verwendet. Diese können aus Ferriten, zusammengepreßten Eisenpulvern od. dgl. iao bestehen. Auf diese Weise kann man der Selbstinduktion eine kompakte Form geben, die eine bessere Wärmeableitung von der Mittelelektrode gewährleistet.

Die Zündkerze nach Fig. 3 hat einen Kerzenkörper 1, in welchem sich der Mittelleiter 2 befindet.

Der Kerzenkörper und der Mittelleiter enden in einander gegenüberliegenden Elektroden 4. Die Windungen eines wicklungsartigen, die Selbstinduktion darstellenden Metallstückes 3 sind gegeneinander durch einen , Isolierstoff 6 isoliert. Das Metallstück ist einerseits bei 8 mit dem Ende des Mittelleiters und andererseits über den Absatz 5 mit dem Kerzenkörper verbunden. Der Mittelleiter ragt in einen zylindrischen Raum 12 hinein, der mit einer Isolierschicht 7 ausgekleidet ist, die zusammen mit dem an dem Mittelleiter befestigten, an dieser Schicht anliegenden Endteil 11 für die Abdichtung der Zündkerze sorgt.

Die Zündkerze nach Fig. 4 besitzt die gleichen Teile wie diejenige nach Fig. 3, nur daß außerdem ein in dem Metallstück 3 angeordneter Magnetkern 13 vorhanden ist. Da dieser Kern den Selbstinduktionskoeffizienten erhöht, so ist es möglich, dem Metallstüok3 eine gedrängte Form zu geben,

ao so daß sich der Wärmeleitweg zwischen der Mittelelektrode und dem Zündkerzenkörper verkürzt.

Die in Fig. 5 dargestellte Zündkerze hat einen Kerzenkörper 1 und einen Mittelleiter 2, die in einander gegenüberliegenden Elektroden 4 enden. Ein erstes zylindrisches Metallstück 3 ist bei 8 an dem Ende des Mittelleiters befestigt, während ein zweites zylindrisches Metallstück 14 vorgesehen ist, das zusammen mit dem ersten sowie mit dem Mittelleiter koaxial verläuft. Dieses zweite Metallstück liegt auf einem kegeligen Ansatz 5 des Kerzenkörpers auf und ist durch einen metallischen Ringteil 15 mit dem Metallstück 3 verbunden. Eine hitzebeständige Schicht aus Isolierstoff 7 erstreckt sich in den zylindrischen Hohlraum 12 sowie zwischen dem Kerzenkörper 1 und dem Metallstück 14. Diese Isolierschicht isoliert gleichzeitig den Mittelleiter 2 gegenüber den Wänden des Metallstückes 3, indem sie auch zwischen diese Teile reicht. Schließlich isoliert sie den Endteil 11 des Mittelleiters 2 gegenüber dem Kerzenkörper 1. Bei dieser Ausführung ist die Abdichtung der Zündkerze durch die beiden koaxialen Metallstücke 3 und 4 und den sie verbindenden Ringteil 15 gesichert. Die letzteren Teile bilden einen koaxialen kurzgeschlossenen Abschnitt entsprechend einer Selbstinduktion, wobei der Selbstinduktionswert durch eine Schicht aus magnetischem, hitzebeständigem und isolierendem Material erhöht ist, die sich zwischen den beiden Zylindern befindet.

Wie aus der Beschreibung ersichtlich, erfolgt bei den Zündkerzen gemäß der Erfindung die Abdichtung durch Metallstücke. Hierin liegt eine wesentliche Abweichung von der Konstruktion der bisher üblichen Zündkerzen, bei denen die Abdichtung durch einen Isolierkörper bewirkt wurde.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Zündkerze, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit einem metallischen Kerzenkörper und einem diesem gegenüber elektrisch isolierten Mittelleiter, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerze außerdem einen gut wärmeleitenden Teil besitzt, der für die von der Stromquelle (10) gelieferten, zwischen dem Mittelleiter (2) und dem Kerzenkörper (1) auftretenden Spannungsstoße und insbesondere solche mit steilem Spannungsanstieg eine hohe Impedanz darstellt.

2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeleitende Teil aus einem Metallstück (3) besteht, das einerseits an dem Ende des Mittelleiters (2) und andererseits am Kerzenkörper (1) befestigt ist und das zwischen diesen Befestigungsstellen einen wesentlichen Selbstiniduktionskoeffizienten aufweist.

3. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeleitende Teil aus einem Metallstück (3) in Form einer Wicklung besteht, die einerseits an dem Ende des Mittelleiters (2) und andererseits am Kerzenkörper (1) befestigt ist.

4. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeleitende Teil aus einem Metallstück (3) in Form einer Wicklung besteht, deren Windungen gegeneinander durch einen dazwischen angeordneten Isolierstoff (6) elektrisch isoliert sind.

5. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeleitende Teil aus einem Metallstück (3) in Form einer Wicklung besteht und daß die Wicklung einen Kern (13) aus magnetischem, isolierendem Material besitzt, der die Selbstinduktion der Wicklung erhöht.

6. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeleitende Teil aus koaxial ineinandergeschachtelten, an einem Ende miteinander verbundenen, sonst jedoch gegeneinander isolierten Metallzylindern besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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