DEP0018843DA - Zündkerze - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, den Wärmewertbereich einer Zündkerze für Verbrennungsmotore zu erweitern. Unter dem Wärmewert einer Zündkerze wird der quantitative Ausdruck derjenigen Eigenschaften verstanden, die bei gegebener Motorleistung auf auf der einen Seite Glühzündung, auf der anderen Seite Verrußung (Verölung) verhindern. Der Wärmewert ist nach oben begrenzt durch den Glühwert (Glühfestigkeit), nach unten durch die Verrußungsfestigkeit (Verölungsfestigkeit). Zum Aufbau von Zündkerzen werden in der Regel ausschließlich Stoffe verwendet, deren Wärmeleitfähigkeit mit zunehmender Temperatur abnimmt, z.B. Metalle und keramische Werkstoffe auf der Basis der Alumisilikate und des Korunds. Diese Tatsache macht es verständlich, dass mit einer durch konstruktive Maßnahmen erreichten Erhöhung des Glühwertes sich die Verrußungsfestigkeit verschlechtert, d.h. also, die Grenzen des Wärmewertes werden zwar verschoben, der Wärmewertbereich aber nicht geändert. Die Folge davon ist, dass Zündker- zen in vielen Variationen vorhanden sein müssen, um den Anforderungen der verschiedenen Motore zu genügen.

Um hierin Abhilfe zu schaffen, zum mindesten die Empfindlichkeit der Zündkerze bezüglich ihres Wärmewertes zu vermindern, wird gemäß der Erfindung eine Zündkerze vorgeschlagen, bei der dem Verbrennungsraum zugewandten Seiten zwischen Isolator und spannungsführenden Teilen schmale, durch parallele Flächen begrenzte Spalten zugeordnet sind. Die Wirkung der gemäß der Erfindung zuzuordnende Spalte ist folgende:

Der Wärmeübergang bei Gasen erfolgt durch Konvektion oder Strahlung, wobei der Wärmeübergang durch Strahlung mit der 4.Potenz der absoluten Temperatur zunimmt. Macht man nun einen Gasraum im Falle der Zündkerze so klein, dass ein intensives Bestreichen mit heißem Gas nicht mehr erfolgen kann, so kommt man dabei zu schmalen Spalten, die eine mit steigender Temperatur erhöhte Wärmeableitung bewirken. Eine solche Kerze wird bei geringer thermischer Beanspruchung verhältnismäßig warm bleiben, d.h. verrußungsfest sein, infolge der "Spaltwirkung" (vermehrte Wärmeableitung bei erhöhten Temperaturen), aber auch großen thermischen Beanspruchungen widerstehen, d.h. hohen Glühwert besitzen.

Zur Erzielung eines geeigneten Spaltes zwischen Isolator und Stahlkörper gemäß der Erfindung wird beispielsweise die dem Verbrennungsraum zugewandte Isolatorspitze im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und sitzt in einer zylindrischen Bohrung des Stahlkörpers. Zur Sicherung der erforderlichen Verrußungsfestigkeit wird die Isolatorspitze an ihrem Ende zweckmäßigerweise abgesetzt. Sie kann auch in bekannter Weise kegelförmig auslaufen. Es ist aber zweckmäßig, die Länge des Absatzes unter 6 mm, vorzugsweise kleiner oder gleich 4 mm zu bemessen. Bei dieser Ausbildung des Isolierkörpers besteht nähmlich - wie weiter unten ausgeführt wird - die Möglichkeit, durch Ausbohrung des Stahlkörpers an der dem Verbrennungsraum zugewandten Seite den Glühwert zu beeinflussen.

Es wurde weiterhin gefunden, dass es günstig ist, die Breite des Spaltes zwischen Mittelelektrode und Isolator kleiner als 0,1 mm, vorzugsweise kleiner oder gleich 0,05 mm, zu bemessen. Dabei soll der Spalt eine Tiefe von mindestens 2 mm, vorzugsweise mindestens 4 mm, aufweisen. Eine besondere Ausführungsform des gemäß der Erfindung zwischen Mittelelektrode und Isolator angeordneten Spaltes besteht darin, dass die Mittelelektrode kittlos befestigt ist.

Für den Spalt zwischen Stahlkörper und Isolator gelten die gleichen Gesetze. Auch die Breite dieses Spaltes soll so klein wie möglich bemessen sein. Sie wird vornehmlich durch die bei der Massenfertigung zuzulassenden Toleranzen bestimmt. Gemäß der Erfindung soll die Breite des Spaltes zwischen Stahlkörper und Isolator kleiner als 0,3 mm, vorzugsweise kleiner oder gleich 0,15 mm, sein.

Es leuchtet ein, dass bei den im Vorstehenden geforderten Spaltbreiten an die Genauigkeit des Isolierkörpers hohe Anforderungen gestellt werden. Zur Erleichterung der Montage und zwecks Vermeidung des Abknickens der Isolatorspitze wird gemäß der Erfindung der aus Mittelelektrode und Isolator bestehende Einsatz mit einer metallischen Bundfassung versehen, die laufend zur Längsachse abgedreht worden ist. Ein solcher Einsatz kann sehr gut zentrisch in dem entsprechend gebohrten Stahlkörper befestigt und abgedichtet werden.

Eine Zündkerze gemäß der Erfindung ist beispielsweise in der Abbildung 1 dargestellt. Zwischen der Mittelelektrode (1) und der Isolatorspitze (2) befindet sich ein 4 mm tiefer Spalt von 0,05 mm Breite. Die Isolatorspitze (2) weist einen Absatz (3) auf, dessen Länge etwa 3 mm beträgt. Zwischen der zylindrischen Isolatorspitze (2) und dem zylindrisch gebohrten Stahlkörper (4) liegt ein Spalt von etwa 1,5 mm Breite. Der aus Mittelelektrode (1) und Isolierkörper (2) bestehende Einsatz ist mit einer metallischen Bundfassung (5) versehen, die laufend zur Längsachse des Einsatzes abgedreht ist und in der Bohrung (6) des Stahlkörpers (4) gut zentriert sitzt. Bei einer weiteren Ausführungsform der Zündkerze gemäß der Erfindung weist der Stahlkörper an der dem Verbrennungsraum zugekehrten Seite eine Ausbohrung auf, deren Durchmesser der vom Isolator durch einen schmalen Spalt getrennten Bohrung. Abbildung 2 veranschaulicht beispielsweise diese Ausführungsform. Während die Bohrung in der Abbildung 1 bis zur Körperelektrode (7) einen Durchmesser von 8 mm aufweist, erscheint in Abbildung 2 die Bohrung (8) mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Tiefe von 6 mm. Durch Änderung des Durchmessers und der Tiefe dieser Bohrung lassen sich verschiedene Glühwerte aus den sonst gleich aufgebauten Einzelteilen erzielen. Hierdurch wird die Fertigung unter Umständen wesentlich erleichtert.

Claims (7)

1.) Zündkerze für Verbrennungsmotoren, dadurch gekennzeichnet, dass bei der dem Verbrennungsraum zugewandten Seite zwischen Isolator und spannungsführenden Teilen schmale, durch parallele Flächen begrenzte Spalten angeordnet sind.

2.) Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Verbrennungsraum zugewandte Isolatorspitze im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und in einer zylindrischen Bohrung des Stahlkörpers sitzt.

3.) Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Verbrennungsraum zugewandte Isolatorspitze kegelförmig ausgebildet ist und in einer kegelförmigen Bohrung des Stahlkörpers sitzt.

4.) Zündkerze nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolatorspitze an ihrem Ende abgesetzt ist.

5.) Zündkerze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Absatzes kleiner als 6 mm, vorzugsweise kleiner als 4 mm, ist.

6.) Zündkerze nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Spaltes zwischen Mittelelektrode und Isolator kleiner als 0,1 mm, vorzugsweise kleiner oder gleich 0,05 mm, ist.

7.) Zündkerze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt mindestens 2 mm, vorzugsweise mindestens 4 mm, tief ist.