EP0569787A1 - Zündkerze - Google Patents

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EP0569787A1
EP0569787A1 EP93106957A EP93106957A EP0569787A1 EP 0569787 A1 EP0569787 A1 EP 0569787A1 EP 93106957 A EP93106957 A EP 93106957A EP 93106957 A EP93106957 A EP 93106957A EP 0569787 A1 EP0569787 A1 EP 0569787A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
spark plug
tab
carrier body
insulator body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP93106957A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erich Pöhlmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Didier Werke AG
Original Assignee
Didier Werke AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Didier Werke AG filed Critical Didier Werke AG
Publication of EP0569787A1 publication Critical patent/EP0569787A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/46—Sparking plugs having two or more spark gaps
    • H01T13/462—Sparking plugs having two or more spark gaps in series connection

Definitions

  • the invention relates to a spark plug for igniting a fuel-air mixture with a central electrode which is acted upon by a high-voltage ignition current and is embedded in an insulator body and has at least one, e.g. welded to a metal housing, ground electrode and with at least one intermediate electrode which is arranged in an electrically insulated manner with respect to the center electrode and the ground electrode and which forms at least one electrode gap with both the center electrode and the ground electrode.
  • a spark plug with these features is known, for example, from DE 40 20 922 A1, which also goes back to the applicant and therefore does not constitute prior art.
  • the use of such spark plugs can improve the ignition quality, so that at least two ignition sparks, namely one ignition spark per electrode gap, occur in the same, unchanged ignition device.
  • such spark plugs with multiple sparks are relatively sensitive on the one hand with regard to heat dissipation, there being in particular the risk that the electrodes assume undesirably high temperatures and thus undesirable glow ignitions occur.
  • the intermediate electrode designed as a bridge is accommodated with its two ends in an electrically insulating, for example ceramic, material, the insulating material being arranged in the form of a bed in cutouts in the metal housing.
  • a secondary task is to create a multi-spark plug with a longer service life than conventional spark plugs.
  • the intermediate electrode has an annular support body for the receptacles on the insulator body, that tabs are formed on the support body, of which a first tab with the center electrode has a first electrode gap and a second tab with the ground electrode has a second Form the electrode gap.
  • the production of a spark plug of the type according to the invention is very simple and can easily be carried out with the existing tools and machines, since the conventional insulator body serves as a holding base for the carrier body of e.g. serves as a metal stamped intermediate electrode. Furthermore, it has been shown that the carrier body, which tightly or flushly surrounds the insulator body in a preferably closed ring, has a favorable influence on the heat balance of the spark plug. Because of the ring-shaped or tubular support body, an additional amount of heat is introduced into the center electrode, so that the flaps reach a lower temperature and undesired glow ignitions are avoided. By coordinating the carrier body with regard to thickness, material composition and length, an individual adaptation to the respectively required heat value of the spark plug can be achieved.
  • the insulator body has at least one lateral flattening, in particular a chamfer, or the like out-of-roundness for fixing the carrier body to the insulator body by means of a corresponding out-of-roundness.
  • This out-of-roundness can be molded into the insulator body from the outset, but can also be slightly sanded afterwards and serves to securely fix the carrier body to the insulator body against twisting.
  • the carrier body can also be fixed on the insulator body against axial pulling off or slipping off.
  • the fixing of the carrier body to the insulator body is advantageously accomplished in that the carrier body has been subjected to a deformation after application to the insulator body, for example by mechanical deformation with ultrasound support, so that the carrier body surrounds the insulator body flush.
  • the first tab of the carrier body is angled radially inwards towards the center electrode and the second tab of the carrier body is angled radially outwards towards the ground electrode.
  • more than one outwardly angled tab is provided on the carrier body, each of which forms a plurality of electrode gaps with an adjacent ground electrode.
  • the ground electrodes are subject to very high wear and tear. If two, three or even more ground electrodes are provided with the associated electrode gaps, then the ground electrode that has the smallest electrode gap is used first. After this first ground electrode has burned down, the next ground electrode is used, which has the smallest electrode gap among the other ground electrodes. Accordingly, the life of the spark plug is extended many times over.
  • the spark plug has a center electrode 5 which is accommodated in an insulator body 2 and to which the high-voltage ignition current is applied at a fixed ignition point.
  • a ground electrode 6 is welded to a metal housing 12 of the spark plug.
  • the metal housing 12 is connected to the mass of the motor via a screw thread.
  • An intermediate electrode 13 with an annular carrier body 1 is inserted and fixed on the insulator body 2.
  • the carrier body 1 which has the shape of a closed ring, consists, for example, of flat nickel material and has an end section punched out cloths 3, 4.
  • the first tab 3 is angled radially inward toward the center electrode 5 and forms a first electrode gap S1 with it.
  • the second tab 4 is angled radially outward toward the ground electrode 6, a second electrode gap S2 being located between the two. If the center electrode 5 is supplied with the ignition current, a first spark jumps from the center electrode 5 onto the first tab 3. Between the first tab 3 and the second tab 4 there is a conductive connection via the carrier body 1, so that a second spark can now jump from the second tab 4 to the ground electrode 6.
  • the carrier body 1 To fix the carrier body 1 to the insulator body 2, the latter has a lateral flattening 11, which is designed as a chamfer or similar.
  • the lateral flattening 11 is additionally inclined downwards towards the center electrode 5.
  • the carrier body 1 After plugging the intermediate electrode 13 onto the insulator body 2, the carrier body 1 is subjected to such a deformation, for example by mechanical deformation or ultrasound, that it surrounds the insulator body 2 flush in such a way that the carrier body 1 on the insulator body 2 is reliably prevented from rotating or Slipping is set.
  • further second tabs 7, 8 are provided on the tubular support body 1. Adjacent to the additional, outwardly angled tabs 7, 8, further ground electrodes 9, 10 are arranged, which with the associated Tabs 7, 8 form further electrode gaps S3, S4 in addition to the electrode gap S2 between the second tab 4 and the ground electrode 6.
  • the three tabs 4, 7, 8 and the associated ground electrodes 6, 9, 10 are arranged angularly symmetrically at a rotational angle symmetry of 120 °.
  • the intermediate electrode 13 with the tabs 3, 4, 7, 8 also serves as a two-spark plug in this case, the second spark jumping over to the ground electrode 6, 9, 10, which has the smallest electrode gap S2, S3 or S4.
  • the electrode gap which initially has the smallest gap width is enlarged by erosion of the respective ground electrode 6, 9, 10
  • the second spark occurs on the shorter spark gap then present in one of the electrode gaps S2, S3 or S4. This measure extends the life of the two-spark plug many times over.

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  • Spark Plugs (AREA)

Abstract

Zündkerze, mit einer in einem Isolatorkörper (2) eingebetteten Mittelelektrode (5), wenigstens einer, z.B. mit einem Metallgehäuse (12) verschweißten Masseelektrode (6) und wenigstens einer gegenüber der Mittelelektrode (5) und der Masseelektrode (6) elektrisch isoliert angeordneten Zwischenelektrode (13), welche sowohl mit der Mittelelektrode (5) als auch der Masseelektrode (6) jeweils wenigstens einen Elektrodenspalt (S1, S2) bildet. Die Zwischenelektrode (13) weist dabei einen ringförmigen Trägerkörper (1) für die Aufnahme auf den Isolatorkörper (2) auf, wobei an dem Trägerkörper (1) Lappen (3,4) angeformt sind und der erste Lappen (3) mit der Mittelelektrode (5) einen ersten Elektrodenspalt (S1) und der zweite Lappen (4) mit der Masseelektrode (6) einen zweiten Elektrodenspalt (S2) bildet. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündkerze für die Entzündung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches mit einer in dem vorgegebenen Zündzeitpunkt mit einem hochgespannten Zündstrom beaufschlagbaren, in einem Isolatorkörper eingebetteten Mittelelektrode mit wenigstens einer, z.B. mit einem Metallgehäuse verschweißten, Masseelektrode und mit wenigstens einer gegenüber der Mittelelektrode und der Masseelektrode elektrisch isoliert angeordneten Zwischenelektrode, welche sowohl mit der Mittelelektrode als auch mit der Masseelektrode jeweils wenigstens einen Elektrodenspalt bildet.
  • Eine Zündkerze mit diesen Merkmalen ist beispielsweise aus der DE 40 20 922 A1, die gleichfalls auf die Anmelderin zurückgeht und daher keinen Stand der Technik darstellt, bekannt. Bei einem Motor läßt sich durch den Einsatz derartiger Zündkerzen die Zündqualität verbessern, damit bei der gleichen, unveränderten Zündeinrichtung mindestens zwei Zündfunken, nämlich je ein Zündfunke pro Elektrodenspalt, entstehen. Allerdings sind derartige Zündkerzen mit Mehrfachfunken einerseits verhältnismäßig empfindlich hinsichtlich der Wärmeableitung, wobei insbesondere die Gefahr besteht, daß die Elektroden unerwünscht hohe Temperaturen annehmen und somit unerwünschte Glühzündungen auftreten. Desweiteren ist bei der bekannten Mehrfachfunken-Zündkerze die als Brücke ausgebildete Zwischenelektrode mit ihren beiden Enden in einem elektrisch isolierenden, z.B. keramischen Material aufgenommen, wobei das isolierende Material in Form eines Bettes in Aussparungen des Metallgehäuses angeordnet ist. Eine Fertigung derartiger Zündkerzen in den für Zündkerzen üblichen Großserien ist aufwendig, wobei zusätzlich das Problem besteht, daß die vorhandenen Maschinen nicht ohne weiteres auf eine Fertigung derartiger Mehrfachfunken-Zündkerzen umzustellen sind. Demgemäß sind die Investitionen für diese bekannte Mehrfachfunken-Zündkerze hoch und die Fertigung teuer.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Mehrfachfunken-Zündkerze zu schaffen, die eine niedrige Wärmewertkennzahl und somit einen hohen Widerstand gegen Glühzündungen hat, aber dennoch wirtschaftlich in großen Serien zu fertigen ist. Eine nebengeordnete Aufgabenstellung besteht darin, eine Mehrfachfunken-Zündkerze mit einer gegenüber herkömmlichen Zündkerzen verlängerten Lebensdauer zu schaffen.
  • Die Hauptaufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Zwischenelektrode einen ringförmigen Trägerkörper für die Aufnahem auf dem Isolatorkörper, daß an dem Trägerkörper Lappen angeformt sind, von welchen ein erster Lappen mit der Mittelelektrode einen ersten Elektrodenspalt und ein zweiter Lappen mit der Masseelektrode einen zweiten Elektrodenspalt bilden.
  • Zum einen ist die Herstellung einer Zündkerze der erfindungsgemäßen Art sehr einfach und kann mit den vorhandenen Werkzeugen und Maschinen ohne weiteres durchgeführt werden, da der herkömmliche Isolatorkörper als Haltesockel für den Trägerkörper der z.B. als metallenes Stanzteil ausgebildeten Zwischenelektrode dient. Desweiteren hat sich gezeigt, daß der Trägerkörper, der den Isolatorkörper in einem vorzugsweise geschlossenen Ring eng bzw. bündig umschließt, den Wärmehaushalt der Zündkerze günstig beeinflußt. Durch den ring- oder röhrchenförmigen Trägerkörper wird nämlich eine zusätzliche Wärmemenge in die Mittelelektrode eingeleitet, so daß die Lappen eine geringere Temperatur annehmen und unerwünschte Glühzündungen vermieden werden. Durch eine Abstimmung des Trägerkörpers hinsichtlich Dicke, Materialzusammensetzung und Länge läßt sich eine individuelle Anpassung an den jeweils notwendigen Wärmewert der Zündkerze erzielen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Isolatorkörper wenigstens eine seitliche Abflachung, insbesondere eine Fase, oder dergleichen Unrundheit zur Fixierung des Trägerkörpers an dem Isolatorkörper mittels einer korrespondierenden Unrundheit aufweist. Diese Unrundheit kann von vornherein dem Isolatorkörper eingeformt, aber auch leicht nachträglich angeschliffen werden und dient zur sicheren Fixierung des Trägerkörpers an dem Isolatorkörper gegen Verdrehen.
  • Wenn die seitliche Abflachung schräg nach unten innen hin zur Mittelelektrode geneigt ist, kann der Trägerkörper am Isolatorkörper auch gegen ein axiales Abziehen bzw. Abrutschen festgelegt werden.
  • Die Festlegung des Trägerkörpers an dem Isolatorkörper ist dabei vorteilhaft dadurch bewerkstelligt, daß der Trägerkörper nach Aufbringung auf den Isolatorkörper einer Verformung, beispielsweise durch mechanische Deformation mit Ultraschallunterstützung unterworfen worden ist, so daß der Trägerkörper den Isolatorkörper bündig umschließt.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind der erste Lappen des Trägerkörpers radial nach innen hin zu der Mittelelektrode und der zweite Lappen des Trägerkörpers radial nach außen hin zur Massenelektrode abgewinkelt. Diese Maßnahme erlaubt in vorteilhafter Weise eine definierte und exakte Einstellung der Elektrodenspalte.
  • Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung sind an dem Trägerkörper mehr als ein nach außen abgewinkelter zweiter Lappen vorgesehen, die mit jeweils einer benachbart angeordneten Masseelektrode mehrere Elektrodenspalte bilden. Der Vorteil dieser Anordnung besteht in einer noch längeren Lebensdauer der Zündkerze. Bekanntlich sind die Masseelektroden einem sehr hohen Verschleiß bzw. Abbrand unterworfen. Werden zwei, drei oder noch mehr Massenelektroden mit den zugehörigen Elektrodenspalten vorgesehen, so kommt zunächst diejenige Masseelektrode zum Einsatz, die den geringsten Elektrodenspalt aufweist. Nach Abbrand dieser ersten Masseelektrode kommt die nächste Masseelektrode zum Einsatz, die den geringsten Elektrodenspalt unter den anderen Masseelektroden aufweist. Dementsprechend verlängert sich die Lebensdauer der Zündkerze um ein Vielfaches.
  • Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Seitenansicht eines Endabschnittes einer die Erfindung aufweisenden Zündkerze, teilweise längs geschnitten, und
    Figur 2
    eine stirnseitige Ansicht einer Zündkerze nach der Erfindung mit mehreren Masseelektroden.
  • Die Zündkerze hat eine in einem Isolatorkörper 2 aufgenommene Mittelelektrode 5, an welche zu einem festgelegten Zündzeitpunkt der hochgespannte Zündstrom angelegt wird. Eine Masseelektrode 6 ist mit einem Metallgehäuse 12 der Zündkerze verschweißt. Das Metallgehäuse 12 steht über ein Einschraubgewinde mit der Masse des Motors in Verbindung.
  • Auf den Isolatorkörper 2 ist eine Zwischenelektrode 13 mit einem ringförmigen Trägerkörper 1 gesteckt und festgelegt. Der die Form eines geschlossenen Rings aufweisende Trägerkörper 1 besteht beispielsweise aus Nickelflachmaterial und weist in einem Endabschnitt ausgestanzte Lappen 3, 4 auf. Der erste Lappen 3 ist radial nach innen hin zu der Mittelelektrode 5 abgewinkelt und bildet mit dieser einen ersten Elektrodenspalt S1. Der zweite Lappen 4 ist radial nach außen hin zu der Masseelektrode 6 abgewinkelt, wobei zwischen beiden ein zweiter Elektrodenspalt S2 liegt. Wird die Mittelelektrode 5 mit dem Zündstrom beaufschlagt, springt ein erster Funke von der Mittelelektrode 5 auf den ersten Lappen 3 über. Zwischen dem ersten Lappen 3 und dem zweiten Lappen 4 steht über den Trägerkörper 1 eine leitende Verbindung, so daß nunmehr ein zweiter Funken von dem zweiten Lappen 4 zu der Masseelektrode 6 überspringen kann.
  • Zur Fixierung des Trägerkörpers 1 an dem Isolatorkörper 2 weist dieser eine seitliche Abflachung 11, die als Fase oder ähnlich ausgebildet ist, auf. Die seitliche Abflachung 11 ist zusätzlich schräg nach unten innen hin zu der Mittelelektrode 5 geneigt. Nach Aufstecken der Zwischenelektrode 13 auf den Isolatorkörper 2 wird der Trägerkörper 1 einer solchen Verformung, beispielsweise durch mechanische Deformation oder Ultraschalleinwirkung, unterworfen, daß er den Isolatorkörper 2 in einer Weise bündig umschließt, daß der Trägerkörper 1 an dem Isolatorkörper 2 sicher gegen ein Verdrehen oder Abrutschen festgelegt ist.
  • Gemäß Figur 2 sind zusätzlich zu dem zweiten Lappen 4 weitere zweite Lappen 7, 8 an dem röhrchenförmigen Trägerkörper 1 vorgesehen. Benachbart zu den zusätzlichen, nach außen abgewinkelten Lappen 7, 8, angeordnet sind weitere Masseelektroden 9, 10, die mit den zugehörigen Lappen 7, 8 weitere Elektrodenspalte S3, S4 neben dem Elektrodenspalt S2 zwischen dem zweiten Lappen 4 und der Masseelektrode 6 bilden. Die drei Lappen 4, 7, 8 bzw. die zugehörigen Masseelektroden 6, 9, 10 sind winkelsymetrisch unter einer Drehwinkelsymetrie von 120° angeordnet. Die Zwischenelektrode 13 mit den Lappen 3, 4, 7, 8 dient auch in diesem Fall als Zweifunken-Zündkerze, wobei der zweite Funken jeweils auf die Masseelektrode 6, 9, 10 überspringt, die den kleinsten Elektrodenspalt S2, S3 oder S4 aufweist. Wird derjenige Elektrodenspalt, der zunächst die kleinste Spaltweite aufweist, durch Abbrand der jeweiligen Masseelektrode 6, 9, 10 vergrößert, so tritt der zweite Funke an der dann vorhandenen kürzeren Funkenstrecke eines der Elektrodenspalte S2, S3 oder S4 auf. Durch diese Maßnahme wird die Lebensdauer der Zweifunken-Zündkerze um ein Vielfaches verlängert.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Trägerkörper
    2
    Isolationskörper
    3
    erster Lappen
    4
    zweiter Lappen
    5
    Mittelelektrode
    6
    Masseelektrode
    7
    zweiter Lappen
    8
    zweiter Lappen
    9
    Masseelektrode
    10
    Masseelektrode
    11
    Abflachung
    12
    Metallgehäuse
    13
    Zwischenelektrode
    S1
    erster Elektrodenspalt
    S2
    zweiter Elektrodenspalt
    S3
    zweiter Elektrodenspalt
    S4
    zweiter Elektrodenspalt

Claims (6)

  1. Zündkerze für die Entzündung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches mit einer in dem vorgegebenen Zündzeitpunkt mit einem hochgespannten Zündstrom beaufschlagbaren, in einem Isolatorkörper (2) eingebetteten Mittelelektrode (5) mit wenigstens einer, z.B. mit einem Metallgehäuse (12) verschweißten, Masseelektrode (6) und mit wenigstens einer gegenüber der Mittelelektrode (5) und der Masseelektrode (6) elektrisch isoliert angeordneten Zwischenelektrode (13), welche sowohl mit der Mittelelektrode (5) als auch mit der Masseelektrode (6) jeweils wenigstens einen Elektrodenspalt (S1, S2) bildet,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Zwischenelektrode (13) einen ringförmigen Trägerkörper (1) für die Aufnahme auf dem Isolatorkörper (2), daß an dem Tragkörper (1) Lappen (3, 4) angeformt sind, von welchen ein erster Lappen (3) mit der Mittelelektrode (5) einen ersten Elektrodenspalt (S1) und ein zweiter Lappen (4) mit der Masseelektrode (6) einen zweiten Elektrodenspalt (S2) bilden.
  2. Zündkerze nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Isolatorkörper (2) wenigstens eine seitliche Abflachung (11) oder dergleichen Unrundheit aufweist und zur Fixierung der Trägerkörper (1) an dem Isolatorkörper (2) eine entsprechende Unrundheit aufweist.
  3. Zündkerze nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Abflachung (11) schräg nach innen hin zu der Mittelelektrode (5) geneigt ist.
  4. Zündkerze nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Trägerkörper (1) nach Aufbringung auf den Isolatorkörper (2) einer Verformung, beispielsweise durch mechanische Deformation mit Ultraschallunterstützung, unterworfen worden ist, so daß der Trägerkörper (1) den Isolatorkörper (2) bündig umschließt.
  5. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der erste Lappen (3) des Trägerkörpers (1) radial nach innen zu der Mittelelektrode (5) und der zweite Lappen (4) des rohrförmigen Trägerkörpers radial nach außen zu der Masseelektrode (6) abgewinkelt sind.
  6. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an dem rohrförmigen Trägerkörper (1)mehr als ein nach außen abgewinkelter zweiter Lappen (4, 7, 8) vorgesehen sind, die mit jeweils einer benachbart angeordneten Masseelektrode (6, 9, 10) mehrere zweite Elektrodenspalte (S2, S3, S4) bilden.
EP93106957A 1992-05-02 1993-04-29 Zündkerze Withdrawn EP0569787A1 (de)

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DE9205971U 1992-05-02

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