DEP0031004DA - Niederspannungszündkerze für Kondensatorentladung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Niederspannungszündkerze für Kondensatorentladung.

Derartige mit Kriechentladung arbeitende Zündkerzen sind bereits bekannt. Es sind unter anderem zwei für die gute Wirkung derartige Zündkerzen grundlegende Anforderungen bekannt, nämlich: ein Elektrodenabstand, der kleiner ist als 0.3 mm und das Nichtabbrennen der sich auf den Elektroden und auf der die Elektroden trennenden Isolation absetzenden, die Kriechentladung fördernden Kohleteilchen. Um eine lange Lebensdauer für Niederspannungszündkerzen für Kriechentladung zu erreichen, müssen an die Werkstoffe für die Elektroden und an die Verbindung der Elektroden mit der Isolation bestimmte Anforderungen gestellt werden. Diese Anforderungen stehen u.a. in Zusammenhang mit der Tatsache, dass, da derartige Zündkerzen mit niedrigeren Spannung arbeiten, höhere Stromstärken angewandt werden müssen, um eine sichere Zündung zu gewährleisten.

Die Erfindung bezweckt, die Lebensdauer der Niederspannungszündkerzen bedeutend zu erhöhen, indem einerseits den Elektroden eine zweckmässige Form gegeben wird und andererseits die Elektroden mit der sich dazwischen befindenden Isolation zu einem auswechselbaren Zündkörper verbunden werden, wodurch erreicht wird, dass die Zündkerze praktisch unbeschränkt lange benutzt werden kann und die gegebenenfalls vorzunehmenden Erneuerungen sich nur auf das Auswechseln des Zündkörpers beschränken können. Die auswechselbaren Zündkörper sind derart ausgebildet, dass eine lange Lebensdauer derselben gewährleistet wird.

Gemäß der Erfindung besteht der Körper der Zündkerze in der Hauptsache aus einem dicken Mittelstift, der an die Stromquelle angeschlossen wird und der von einer dünnen Isolierschicht, z.B. aus Glimmer, Porzellan oder einem anderen isolierenden Werkstoff umgeben und in einem rohrförmig ausgebildeten Metallgehäuse eingebaut ist, das in die Wand des Verbrennungsraumes geschraubt werden kann. Die auswechselbaren Zündkörper gemäß der Erfindung werden in zweckmässiger Weise im Zündkerzenkörper befestigt und können leicht durch andere ersetzt werden.

Die Zündkörper werden derart ausgebildet, dass die zwischen den Elektroden entstehende Länge des Zündfunkenweges größer ist als die Breite des bei einer Entladung auftretenden Funkens. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, dass die Kohleteilchen, die beim Auftreten einer Kriechentladung örtlich durch den Funken abgebrannt werden, sich an einer anderen Stelle der Funkenbahn absetzen können.

Wie bekannt ist das Vorhandensein derartiger Kohleteilchen eine Voraussetzung für anstandloses und sicheres Arbeiten einer Niederspannungskriechentladungskerze. Außerdem muß aber auch die Temperatur des Zündkörpers im Betrieb niedrig genug sein, um das Absetzen von Kohleteilchen zu gewährleisten. Dies wird erreicht durch starke Wärmeabfuhr, bewirkt durch guten Kontakt zwischen dem Zünd- und dem Kerzenkörper, durch große Dicke der den Kerzenkörper bildenden Metallteile und durch eine dünne Isolierschicht.

Durch diese zwei Maßnahmen aber, nämlich große Länge des Zündfunkenweges und gute Wärmeabfuhr wird ebenfalls eine hohe Lebensdauer der Zündkörper erreicht. Eine große Länge des Zündfunkenweges hat nämlich auch einen entsprechend großen Abstand der einander zugekehrten Elektroden zur Folge, sodass ihr Abbrand nur äusserst langsam vor sich geht. Auch die niedrige Temperatur der Elektroden ist für ihre lange Lebensdauer günstig. Der Isolationswiderstand zwischen den Elektroden mit niedrigen Spannungen im kalten und reinen Zustand gemessen, liegt zweckmässig in der Größenordnung 10(exp)5 Ohm oder weniger.

Der auswechselbare Zündkörper hat einerseits Kontakt mit dem Zündkerzenkörper, der an die Masse angeschlossen ist und andererseits mit der von dem Zündkerzenkörper isolierten Mittelelektrode, die an die Stromquelle angeschlossen ist.

Da die Mittelelektrode der Zündkerze einen größeren Durchmesser hat als die Mittelelektrode der Zündkerzen üblicher Ausführung, ist auch die Wärmebeanspruchung der Isolation zwischen Mittelelektrode und Kerzenkörper beträchtlich niedriger als üblich. Hierdurch können sowohl an die Isolation als auch an die Befestigung der Mittelelektrode im Isolierkörper viel niedrigere An- forderungen gestellt werden als bei üblichen Ausführungsformen. Der Werkstoff der eigentlichen Elektroden soll gut leitend sein. Silber und Kupfer sind in dieser Hinsicht sehr gut geeignet. Zur Verlängerung der Lebensdauer der Elektroden ist es besonders vorteilhaft, den Elektrodenwerkstoff zu plattieren. Auch kann man zwischen dem leitenden und dem isolierenden Werkstoff eine dünne Schicht eines wenig oxydierenden Metalles, wie z.B. Wolfram anbringen, besonders an denjenigen Stellen, in denen eine Entladung stattfinden kann.

Die Erfindung soll weiter erläutert werden anhand von Zeichnungen, die einige Ausführungsbeispiele wiedergeben. Es sei hier erwähnt, dass die angegebenen Ausführungen nur Beispiele sind und dass sie keineswegs alle konstruktiven Möglichkeiten umfasse. Fig. 1 zeigt eine der möglichen Ausführungsformen. 1 ist die Mittelelektrode, die durch die Isolierschicht 2 von dem Zündkerzenkörper 3 getrennt ist. Auf dem Zündkerzenkörper wird, z.B. mittels einer Schraube 6, ein Zündkörper befestigt, der in dieser Ausführung aus zwei Elektrodenkörpern 4 besteht, die mittels eines leitenden Ringes 5, der mit einem der Elektrodenkörper fest verbunden sein kann, gegenseitig in gewisser Entfernung gehalten werden. Ein Elektrodenkörper 4 besteht aus einem flachen Isolierring 9, an dessen Innen- und Außenumfang umgefalzte Elektroden 7 und 8 angebracht sind, zwischen denen sich zu beiden Seiten des Isolierringes Spalten 10 befinden, wo der Funke übergleiten kann. Der Spalt 11, der der Isolierschicht 2 zugewandt ist, wird genügend groß gehalten, um das Auftreten einer Entladung an dieser Stelle zu verhindern. Man ist selbstverständlich nicht an eine Ausführung mit zwei Elektrodenkörpern gebunden. So sind Ausführungen mit einem oder mit mehr als zwei Elektrodenkörpern möglich. Werden mehrere Elektrodenkörper benutzt, so wird der Zündkerzenkörper 3 mit Löchern 12 versehen, um den inneren Zündraum 13 mit dem Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine zu verbinden. Der Spalt 10 bzw. die Spalte 11 können mit Gasen oder mit isolierendem oder halbleitendem Werkstoff gefüllt sein.

Bei der Entladung wird einer der Spalte 10 überbrückt und zwar an derjenigen Stelle, die dem Übergang des Zündfunkens den geringsten Widerstand bietet. Ist durch Kriechentladung der

Kohleniederschlag an einer bestimmten Stelle der Elektroden 7 und 8 abgebrannt oder der Elektrodenabstand durch Abbrand örtlich größer geworden, so wird der Funke entweder an einer anderen Stelle desselben ringförmigen Spaltes 10 oder an einem anderen Spalt übergleiten. Die Elektroden 8 stehen über die Mittelelektrode 1, die Schraube 6 und den Ring 5 mit der Stromquelle und mit einander in Verbindung, während die Elektroden 7 mit dem Kerzenkörper 3 und hierdurch mit der Masse verbunden sind.

Da der Umfang jedes Spaltes 10 sehr groß ist, wird der Abstand zwischen den Elektroden 7 und 8 nur sehr langsam zunehmen, wodurch eine lange Lebensdauer gewährleistet wird. Durch guten Kontakt mit den reichlich bemessenen Teilen 1 und 3 wird eine niedrige Elektrodentemperatur erreicht, die ebenfalls eine lange Lebensdauer ergibt. Sind die Spalte so breit geworden, daß eine regelmässige Entladung nicht mehr gewährleistet ist, so können die Elektrodenkörper 4 in einfacher und schneller Weise ersetzt werden.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Zündkerzen. 14 ist der Kerzenkörper, der mittels Isolierschicht 15 von der Mittelelektrode 16 getrennt ist. Der Zündkörper 17 ist aus geschichteten flachen Elektrodenringen 19 und 20, die mittels der Isolierschichten 21 von einander getrennt sind, aufgebaut. Der Zündkörper 17 wird auf zweckmässige Weise, z.B. mittels einer Schraube 18, mit dem Zündkerzenkörper verbunden. Die Schraube 18, die in die Mittelelektrode der Zündkerze geschraubt wird, verbindet die obere Elektrode 19 mit der Stromquelle. Die untere Elektrode 20 wird unmittelbar an den Kerzenkörper 14 der Zündkerze angepresst und ist dadurch mit der Masse verbunden. Die Elektroden desselben Spannungszeichens werden mittels einer zweckmässig ausgeführten Verbindung 22 bzw. 23 aneinander angeschlossen. Die Kriechentladung findet an der äußeren Mantelfläche des Zündkörpers 17 zwischen zwei beliebigen Elektroden 19 und 20 statt. Die Breite des Spaltes stimmt mit der dicke der Isolierschicht 21 überein. Durch Anpassung des Isolierwerkstoffes an den Elektrodenwerkstoff kann erreicht werden, dass das Abbrennen von Elektrode und Isolierschicht miteinander Schritt hält. Nötigenfalls darf die Isolierschicht ein wenig mehr abbrennen als die Elektroden. Das Abbrennen der Isolier- schichten 21 kann gehemmt werden, indem man ihnen eine Dicke gibt, die nach innen zunimmt, sodass, wenn ein Abbrennen stattfindet, die Oberfläche der der Flammeneinwirkung ausgesetzten Isolierschicht größer wird. Hierdurch wird erreicht, dass die nun etwas herausragenden Elektroden abbrennen können, ohne dass die Isolierschicht nennenswert angegriffen wird, sodass die ursprüngliche Form wieder hergestellt wird. Dasselbe Ergebnis kann auch dadurch erreicht werden, dass die Elektrodenscheiben nach innen zu dünner gemacht werden.

Fig. 3 zeigt eine Ausführung, die im wesentlichen mit der der Fig. 2 übereinstimmt. Der einzige Unterschied liegt in dem Anschluß der Elektroden. Die Elektroden 24 haben unmittelbar Kontakt mit dem Befestigungsmittel 30, das mit der Mittelelektrode der Zündkerze verbunden ist, und sind durch Isolierringe 27 gegenleitende Stifte 29 isoliert. Die Elektroden 25 haben mit den Stiften 29 Kontakt und sind mittels der Isolierringe 28 gegen das Befestigungsglied 30 isoliert. Die untere Elektrode 25 hat unmittelbar Kontakt mit dem Körper der Zündkerze und ist durch diesen an die Masse angeschlossen.

Fig. 4 zeigt eine andere Form des Zündkörpers. Er wird von einer zylinderförmigen, aus Isolierwerkstoff bestehenden Scheibe 31 gebildet, die in ihrem Außenmantel eine doppelte schraubenförmige Rille trägt, in die drahtförmige Elektroden 32 und 33 eingelegt sind und zwar so, dass zwei nebeneinander liegende Elektroden von einem Rand 34 des Isolierstoffes getrennt werden. Die eine Elektrode hat wieder Kontakt mit der Mittelelektrode der Zündkerze, während die andere an dem Körper der Zündkerze angeschlossen ist. Nach dem Einlegen der drahtförmigen Elektroden können die Rillen mit Vorteil mit einem Metall 42, wie z.B. Kupfer, durch Spritzen, Sintern oder in irgendeiner anderen Weise ausgefüllt werden und sodann kann von dem in dieser Weise gebildeten Zündkörper an der Außenseite soviel Werkstoff abgenommen werden, dass die schraubenförmigen Ränder 34 des Isolierstoffes eben zum Vorschein kommen. In dieser Ausführung können die drahtförmigen Elektroden gegebenenfalls fortgelassen werden, wobei die Betriebssicherheit jedoch abnehmen kann. Die Rillen können rechtwinklig, halbkreisförmig, dreieckig oder auch anders geformt sein, je nachdem man das Ab- brennen des Isolier- und des Elektrodenwerkstoffes zu regeln wünscht.

Fig. 5, 6, 7 und 8 zeigen eine andere Form des Zündkörpers. 39 stellt den Innenkörper der Zündkerze dar, welcher mittels der Isolierschicht 41 von dem Kerzenkörper 40 getrennt ist. 38 ist das Befestigungsmittel des Zündkörpers der aus den miteinander fest verbundenen Teilen 35, 36 und 37 besteht. 35 ist die über den Kerzenkörper 40 mit der Masse verbundenen Elektrode und besteht aus einer verhältnismässig dicken Metallscheibe, wofür z.B. Kupfer gewählt werden kann. 36 ist eine dünne Isolierschicht, 37 die über das Befestigungsmittel 38 mit der Mittelelektrode der Zündkerze verbundenen Elektrode. Die Elektrode 37 kann entweder aus einer dünnen Metallplatte, z.B. aus Kupfer (Fig. 6), aus Drahtgewebe (Fig. 7), oder aus einer gelochten Metallplatte (Fig. 8), bestehen oder in irgendeiner anderen Weise geformt sein. Die Dicke der Elektrode 37 und die Dicke und Zusammensetzung der Isolierschicht 36 sind derart einander angepasst, dass sie während des Betriebes zu gleicher Zeit und gleichmässig abbrennen. Dies gewährleistet eine große Betriebssicherheit und lange Lebensdauer. Es ist möglich, dieser Ausführung des Zündkörpers statt einer flachen Scheibenform eine Hohlzylinderform zu geben, wobei dann die Elektroden die beiden Mantelflächen des Zylinders bilden, die mittels einer ebenfalls zylindrischen Isolierschicht von einander getrennt sind.

Claims (10)

1. Niederspannungszündkerze für Kondensatorentladung, bestehend aus einem Zündkerzenkörper und ein einem auswechselbaren, mit Kriechentladung arbeitenden Zündkörper,

dadurch gekennzeichnet, dass der auswechselbare Zündkörper aus einem oder mehreren Elektrodenkörpern besteht, die dicht an der Mittelelektrode und dem Zündkerzenkörper anliegend eingesetzt sind, sodass zwischen dem Zündkörper und dem Zündkerzenkörper kein Luftspalt vorhanden ist, dass die Länge des Zündfunkenweges eines Elektrodenkörpers größer ist als die Breite des auftretenden Zündfunkens und dass der Zündkörper so ausgebildet ist, dass die Wärmeabfuhr so hoch ist, dass Kohleteilchen und sonstige leitende Teilchen sich im Betrieb auf dem Zündfunkenweg absetzen können.

2. Zündkerze nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass der Kriechwiderstand zwischen den Elektroden die Größenordnung von 10(exp)5 Ohm nicht überschreitet.

3. Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass jeder Elektrodenkörper 4 aus einem flachen Isolierring 9 besteht mit an seinem Außen- und Innenumfang derart angebrachten Elektroden (7, 8), dass zu beiden Seiten des Isolierringes zwischen den Elektroden (7, 8) ringförmige offene oder mit isolierendem oder halbleitendem Werkstoff gefüllte Spalte (10, 11) entstehen.

4. Zündkerze nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass in dem Körper (3) der Zündkerze Löcher (12) angebracht sind, wodurch der zwischen den Elektroden (7, 8) liegende Zündraum (13) mit dem Verbrennungs-Raum der Brennkraftmaschine in Verbindung steht.

5. Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenkörper schichtweise aus flachen, ringförmigen, mittels Isolierschichten (21) getrennten Elektroden (19, 20) besteht.

6. Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenkörper aus einem an seinem Außenmantel mit schraubenförmigen Rillen versehenen zylindrischen Isolierkörper und aus langen, zweckmässig gebildeten, z.B. drahtförmigen Elektroden (32, 33), die in den Rillen angebracht sind, besteht.

7. Zündkerze nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden aus einer Metallmasse bestehen, die vorzugsweise nachdem vorher in die Rillen drahtförmige Leitern eingelegt sind, durch Spritzen, Sintern, oder in anderer Weise in diesen Rillen eingebracht sind.

8. Zündkerze nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7,

dadurch gekennzeichnet, dass die sich zwischen den Elektroden befindliche Isolierschicht nach innen zu dicker wird.

9. Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenkörper aus einer verhältnismässig dicken Elektrode 35 und einer dünneren insbesondere gazeförmigen (Fig. 7) oder gelochten (Fig. 8) zweiten Elektrode (37) mit einer sich dazwischen befindlichen Isolierschicht (36) besteht.

10. Zündkerze nach einem der vorgehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenwerkstoff plattiert ist, oder mindestens an denjenigen Stellen, wo die Kriechentladung stattfinden kann, mit einer dünnen Schicht oder Scheiben eines nicht oxydierenden, wärmebeständigen Metalles versehen ist.