Zündkerze
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündkerze mit einer gegenüber dem Kerzengewinde isolierten Mittelelektrode und mit elektrisch mit dem Kerzengewinde verbundenen Massenelektroden, wobei am brennrau seitigen Ende der Mittelelektrode ein zumindest teilweise, vorzugsweise aus Platin oder einer Platinlegierung bestehender Auf¬ satzteil angebracht ist, zwischen dem und den von der Seite an ihn herangeführten Massenelektroden die Fun¬ kenstrecken liegen.
Man ist an Zündkerzen interessiert, die eine sehr hohe Standfestigkeit, insbesondere einen geringen Abbrand der Elektroden aufweisen und dennoch mit relativ gerin¬ gen Zündspannungen betreibbar sind. Im Bedarfsfall soll eine bequeme Nachstellmöglichkeit mit definiertem Elek- trodenabstand gegeben sein.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, daß der Aufsatzteil im wesentlichen die Form eines mit der Deckfläche zum Brennraum weisenden Prismas aufweist und die Massenelektroden seitlich neben den Seitenflächen des im wesentlichen pris enförmigen Aufsatzteiles im wesentlichen parallel zu den Prismenkanten der Deckflä¬ che bzw. der Grundfläche verlaufen, und daß die Massen¬ elektroden aus mindestens einem Träger aus unedlem Me¬ tall oder Halbedelmetall, vorzugsweise aus Nickel be¬ stehen, auf dem dem Aufsatzteil der Mi teleketrode zu- gewandt eine dünne Elektrodenschicht aus Platin' oder eine Platinlegierung angeordnet ist.
Bei Zündkerzen möchte man hohe lokale Feldstärken zwi¬ schen der Mittelelektrode und den Massenelektroden er- zielen, um eine möglichst geringe Zündspannung zu benö-
tigen. Solche hohen Feldstärken können durch spitze Elektrodenausbildungen erreicht werden. Allerdings hat man dann den Nachteil, daß diese Elektroden relativ schnell abbrennen. Eine Verbesserungsmöglichkeit be- steht in der Verwendung von geeigneten Materialien. Bei den bisherigen Elektrodengeometrien hat man aber auch damit keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt. Bei der der vorliegenden Erfindung entsprechenden Elektro¬ dengeometrie, bei der der Aufsatzteil auf der Mittel- elektrode aus vorzugsweise Platin oder einer Platinle¬ gierung im wesentlichen die Außenform eines Prismas aufweist, ist durch die scharfen Prismenkanten eine hohe örtliche Feldstärke und damit eine Absenkung der Zündspannung gegeben. Gleichzeitig hält sich der Ab- brand durch die relativ große wirksame Gesamtlänge der Prismenkanten in Grenzen. Die Funkenstrecken liegen da¬ bei zwischen dem Aufsatzteil und den seitlich neben dem Aufsatzteil im wesentlichen parallel zu den Prismenkan¬ ten der Deckfläche bzw. der Grundfläche verlaufenden Massenelektroden, umgeben also praktisch den gesamten prismenförmigen Aufsatzteil. Durch die parallele Füh¬ rung der Massenelektroden zu den Seitenflächen des prismenförmigen Aufsatzteiles aus Platin ist der ohne¬ hin nur im geringen Ausmaß vorhandene Elektrodenabbrand auch relativ gleichmäßig, sodaß im Bedarfsfall eine einfache Nachstellmöglichkeit mit wohldefiniertem Elek¬ trodenabstand möglich ist.
Beim Aufsatzteil auf der Mittelelektrode kommt es im Hinblick auf die Zündfunken- und Abbrandeigenschaften im wesentlichen auf die Außenform, insbesondere die langen Prismenkanten an, während die Grundfläche im allgemeinen zur Verbindung des Aufsatzteiles mit der Mittelelektrode zumindest beiträgt. Um den Abbrand ge- ring zu halten, ist es wesentlich, daß die an der Fun-
kenstreck© liegenden Bereiche des prismenförmigen Auf- satzteiles aus Platin bzw. einer Platinlegierung beste¬ hen, während der Mittelteil aus unedlem Metall und/oder Halbedelmetall bestehen kann. Bei einer solchen Version ist gleichzeitig eine feste Verbindung des Aufsatztei¬ les mit der Mittelelektrode möglich, und außerdem eine Materialersparnis an teurem Platin.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Aufsatzteil die Form eines geraden Prismas mit quadratischer Grund¬ bzw. Deckfläche auf. Bei dieser Ausführungsform besteht die Möglichkeit, im Querschnitt vorzugsweise quadrati¬ sche, im rechten Winkel abgewinkelte Massenelektroden vorzusehen, von denen jeweils ein Schenkel parallel zu einer Seitenfläche des Aufsatzteiles verläuft und der andere Schenkel parallel zur anschließenden Seitenflä¬ che des AufSatzteiles verläuft. Damit werden mit einer Massenelektrode jeweils zwei Seitenflächen des Aufsatz- teiles erfaßt, wobei zwischen den Prismen-Höhenkanten und dem Innenwinkel der abgewinkelten Massenelektroden besonders hohe Feldstärken auftreten.
Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Mas¬ senelektroden aus mindestens einem Träger aus unedlem Metall oder Halbedelmetall, vorzugsweise aus Nickel be¬ stehen, auf dem dem Aufsatzteil der Mittelelektrode zu¬ gewandt eine dünne Elektrodenschicht aus Platin oder einer Platinlegierung angeordnet ist.
Durch diese Maßnahme wird eine weitgehende Einsparung von teurem Edelmetall (Platin bzw. Platinlegierung) er¬ zielt. Da der Massenelektroden-Träger aus unedlem Me¬ tall oder Halbedelmetall besteht, muß dieser nicht ma¬ terialsparend ausgeführt werden, was bewirkt, daß ein
guter Wärmeabfluß über den Massenelektroden-Träger er¬ folgt.
Die dünne Elektrodenschicht aus Platin oder einer Pla- tinlegierung kann in Form von dünnen Stäbchen auf den Träger aufgeschweißt oder aufgelötet werden. Statt des¬ sen ist es aber auch möglich die dünne Elektroden¬ schicht aus Platin bzw. der Platinlegierung auf den Träger als Belag aufzutragen, beispielsweise aufzudamp- fen. Es genügt, wenn die aus Platin bzw. einer Platin¬ legierung bestehende dünne Elektrodenschicht eine Schichtdicke von weniger als 1 mm aufweist. Vorzugs¬ weise kann die Schichtdicke in der Größenordnung von etwa 0,1 mm bis etwa 0,5 mm liegen.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß je zwei Massenelektroden zu einem in Draufsicht V- oder Y-förmigen Bauteil zusammengefaßt sind, wobei die beiden V- oder Y-Elektrodenarme wenigstens annähernd parallel zu je zwei Seitenflächen des AufSatzteiles der Mittelelektrode verlaufen und vom Scheitel der Elektro¬ denarme ein gemeinsamer Steg zum Massekörper der Zünd¬ kerze führt.
Durch diese Bauweise wird eine gute Stabilität der Mas¬ senelektroden erzielt. Ferner wirkt sich diese Bauweise auch auf die Einstellbarkeit des Elektrodenabstandes zwischen den Massenelektroden und der Mittelelektrode günstig aus, wobei jeweils zwei Elektrodenarme gemein- sam und gleichzeitig einstellbar sind.
Der V- oder Y-förmige Bauteil der Massenelektroden kann aus beliebigem Metall, vorzugsweise jedoch aus Halbedelmetall wie z.B. Nickel, oder aus Edelmetall wie z.B. Platin, bestehen. Natürlich kommen auch entspre-
chende Metallegierungen in Betracht oder Metallkombina¬ tionen, etwa derart, daß der V- oder Y-förmige Bauteil aus einem Halbedelmetall als Träger für eine dünne Elektrodenschicht aus Edelmetall, insbesondere aus Pla- tin oder einer Platinlegierung, besteht.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen durch ein Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsge¬ mäßen Zündkerze. Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Drauf¬ sicht auf den dem Brennraum zugewandten Kopf der Zünd¬ kerze. Fig. 3 ist eine Seitenansicht der Fig. 2 in Richtung des Pfeiles III in Fig. 2. Fig. 4 zeigt die Mittelelektrode im Schnitt. Fig. 5 zeigt in Draufsicht vom Brennraum aus gesehen ein weiteres Ausführungsbei- spiel einer erfindungsgemäßen Zündkerze. Fig. 6 ist eine dazugehörende Seitenansicht in Richtung des Pfei¬ les VI der Fig. 5.
Die in Fig. 1 dargestellte Zündkerze weist einen Iso¬ lierkörper 1 zur Isolation der zentralen Mittelelek¬ trode 2 gegenüber dem in Betrieb auf Masse liegenden Gehäuse 3 aus Metall auf, das einstückig mit einer Sechskantmutter 4 und einem Gewindeteil 5 ausgebildet ist.
Die Mittelelektrode 2 weist, wie aus Fig. 2 - 4 hervor¬ geht, einen prismenförmigen, in Draufsicht quadrati- sehen Aufsatzteil 7 auf, der aus einer Platin-Rhodium- Legierung besteht. Der prismenförmige Aufsatzteil wird von einem stiftförmigen Teil der Mittelelektrode getra¬ gen, der in eine zentrale Öffnung des AufSatzteiles 7 ragt und mit diesem verschweißt oder verlötet wird.
Dieser stiftförmige Teil besteht z.B. aus einem Kern 2A aus Kupfer und einer Hülle 2B aus Nickel (Fig. 4) .
Die Massenelektroden 8,9 der Zündkerze bestehen jeweils aus einem mit dem Massering 5A des Gewindeteiles 5 ver¬ bundenen Träger 8A,8B,9A,9B aus unedlem Metall oder Halbedelmetall, beispielsweise Nickel, auf dessen Armen 8B,9B, dem prismenförmigen Aufsatzteil 7 der Mittel¬ elektrode 2 zugewandt, je eine dünne Schicht 8C,9C aus Platin oder einer Platinlegierung, beispielsweise einer Platin-Rhodium-Legierung angeordnet, beispielsweise an¬ geschweißt oder angelötet ist.
In Draufsicht auf den dem Brennraum zugewandten Kopf der Zündkerze weist der Träger 8A,8B bzw. 9A,9B eine Y- For auf, wobei an den einander zugewandten Innenseiten der beiden Y-Elektrodenarme 8B,9B die dünne Elektroden¬ schicht 8C,9C angeordnet ist und je zwei Elektrodenarme 8B-8B bzw. 9B-9B über einen gemeinsamen Steg 8A bzw. 9A mit dem Massering 5A in Verbindung stehen.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 und 6 besitzt der prismenförmige Aufsatzkörper 7 der Mittelelektrode 2 dreieckförmigen Umriß. Jeder der drei Seiten des Auf- satzkörpers 7 ist eine Masseelektrode 8,9,10 zugeord¬ net. Diese bestehen jeweils aus einem mit dem Massering 5A verbundenen Träger aus unedlem Metall oder Halbedel¬ metall, wobei jeder Träger aus einem vom Massering 5A aufragenden Steg 8A,9A,10A und einem Arm 8B,9B,10B be- steht. Die Arme liegen parallel zu den drei Seiten des AufSatzteiles 7 und tragen, dem Aufsatzteil 7 zuge¬ wandt, je eine dünne Schicht 8C,9C,10C aus Platin oder einer Platinlegierung.