DE19503223C2 - Zündkerze für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Zündkerze für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs, wie sie bereits aus der DE-OS 21 06 893 bekannt ist. Diese Zündkerze besteht aus einem zylindrischen Metallrohr, in welchem eine stiftförmige Mittelelektrode, die von einem röhrenförmigen Isolator umgeben ist, zentral angeordnet ist, und wobei die Mittelelektrode mit dem Isolator bündig abschließt. Am zylindrischen Metallrohr sind ferner zwei Masseelektroden, welche mit der Mittelelektrode eine Luft- Gleitfunkenstrecke ausbilden, und außerdem eine Masseelektrode in Dachform, welche mit der Mittelelektrode eine Luftfunkenstrecke ausbildet, befestigt.

Aus der EP 0 470 688 ist eine Zündkerze bekannt, bei welcher die stiftförmige Mittelelektrode aus dem röhrenförmigen Isolator herausschaut. An dem zylindrischen Metallrohr dieser Zündkerze, welches das Gehäuse der Zündkerze bildet, sind mehrere Masseelektroden befestigt, die zur Mittelelektrode hin abgebogen sind. Jede Masseelektrode der Zündkerze ist hier der Mittelelektrode so zugeordnet, daß sich je zwei Funkenbahnen zwischen dieser Masseelektrode und der Mittelelektrode ausbilden. Der abgebogene Endabschnitt der Masseelektrode ist seitlich der Mantelfläche der Mittelelektrode zugeordnet, so daß zwischen dem Endabschnitt der Masseelektrode und der Mittelelektrode eine erste Funkenbahn, die sogenannte Luftfunkenstrecke, ausgebildet wird. Gleichzeitig bildet sich eine zweite Funkenbahn aus, indem der Zündfunke aus der Mittelelektrode austritt, über die Oberfläche des Isolators gleitet und an der geringsten Stelle zwischen Isolator und Masseelektrode auf die Masseelektrode überspringt. Diese zweite Funkenbahn setzt sich also aus dem Luftweg und einem Gleitweg zusammen und bildet die Luft-Gleitfunkenstrecke. Diese Zündkerze wird deshalb in der Fachwelt auch Luft-Luftgleitfunkenzündkerze genannt.

Es sind weiterhin Zündkerzen bekannt, bei denen sich nur ein Luftfunke ausbildet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Zündkerzenkonzepte zu verbessern, so daß in allen Betriebszuständen eine sichere Entflammung des Brennstoff- Luft-Gemisches erreicht wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zündkerze hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Parallelschaltung von jeweils zwei Masseelek­ troden, von denen jede eine andere Funkenstrecke zwischen Masseelektrode und Mittelelektrode ausbildet, an einer Zünd­ kerze mehrere Zündkerzenkonzepte und damit die Vorteile je­ des einzelnen Konzeptes vereinigt sind. So wird beispiels­ weise, die unter Umständen schlechtere Funkenausbildung zwischen Mittel- und Masseelektrode bei Luftfunkenzündkerzen in bestimmten Betriebsbedingungen durch den Zündfunken zwischen der anderen Masselektrode und der Mittelelektrode ausgeglichen. Die erfindungsgemäße Zündkerze hat somit den Vorteil, daß durch die Kombination bekannter Kerzenkonzepte die Nachteile der Einzelkonzepte eliminiert werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Zündkerze möglich. Besonders vor­ teilhaft ist, daß durch die Kombination eines Masseelek­ trodenpaares mit Ausbildung einer Luftgleitfunkenstrecke mit einem Elektrodenpaar, welches eine Luft-Luftgleitfunkenstrecke ausbildet, die Nachteile eines Funkenstreckenkonzeptes durch das zweite Konzept eliminiert werden. So hat beispielsweise eine Luft-Luftgleitfunkenstrecke eine hohe Lebensdauer und ein gutes Kaltstartverhalten, jedoch kann in bestimmten Be­ triebsbedingungen das Abgasverhalten verschlechtert sein. Im Gegensatz dazu hat das Konzept eines Luftgleitfunkens eine sehr gute Flammkernbildung und somit ein sehr gutes Abgas­ verhalten. Damit ist es also möglich, die auftretenden Nach­ teile einer Zündkerzenkonstruktion durch die Kombination von mindestens zwei Zündkerzenkonzepten an einer Zündkerze zu beseitigen.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert. Es zeigen Fig. 1A eine Seitenansicht eines Endab­ schnitts einer Zündkerze mit Gleitfunkenstrecke, Fig. 1B die Draufsicht auf den Zündkerzenendabschnitt gemäß Fig. 1A, Fig. 2A eine Seitenansicht eines Endabschnitts einer Zündkerze mit Luft-Luftgleitfunkenstrecke, Fig. 2B die Draufsicht auf den Zündkerzenendabschnitt gemäß Fig. 2B, Fig. 3A eine Seitenansicht auf den Endabschnitt einer Zünd­ kerze mit Luftfunkenstrecke, Fig. 3B die Draufsicht auf den Zündkerzenendabschnitt gemäß Fig. 3A, Fig. 4 die Drauf­ sicht auf eine Zündkerze mit der Kombination aus Luftgleit­ funken und Luftfunken mit je zwei Masselektroden für jedes Funkenkonzept, Fig. 5 die Draufsicht auf eine Zündkerze mit der Realisierung eines Luftgleitfunkens und eines Luft-Luftgleitfunkens mit je zwei Masseelektroden je Funken­ konzept und Fig. 6 eine Zündkerze gemäß Fig. 5 mit je einer Masseelektrode für jedes Funkenkonzept.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Alle in den Ausführungsbeispielen dargestellten Zündker­ zenendabschnitte haben den prinzipiell gleichen Aufbau. Der einzige Unterschied ist jeweils die Ausbildung der Masseelektroden, wobei hier durch eine unterschiedliche An­ stellung des Masseelektrodenendabschnittes in Bezug zur Mit­ telelektrode oder zum Isolator sich unterschiedliche Funken­ bahnen ausbilden.

Der prizipielle Aufbau ist jedoch allen dargestellten Zünd­ kerzenendabschnitten gemeinsam. Zur besseren Darstellung sind die Zündkerzen zur Hälfte in geschnittener Darstellung gezeichnet. Die Zündkerzen bestehen hierbei aus einem zylin­ drischen Metallrohr 1, welches das Gehäuse der Zündkerze darstellt. In diesem zylindrischen Metallrohr 1 befindet sich ein röhrenförmiger Isolator 2, in welchem zentral die stiftförmige Mittelelektrode 3 angeordnet ist. Das zylindri­ sche Metallrohr 1, der Isolator 2 und die Mittelelektrode 3 sind dabei einander so zugeordnet, daß ihre rotationssymme­ trischen Längsachsen übereinander liegen. Am Ende des zylin­ drischen Metallrohrs 1 sind die Masseelektroden 4 befestigt, wobei die Masseelektroden zunächst in der Richtung des zylindrischen Metallrohrs 1 verlaufen und dann zum Isolator und zur Mittelelektrode hin abgebogen sind.

In Fig. 1A ist die Seitenansicht und in Fig. 1B die Drauf­ sicht auf einen Zündkerzenendabschnitt mit der Ausbildung eines Luftgleitfunkens dargestellt. Hierbei ist der abgebo­ gene Teil der Masseelektrode so geformt, daß die äußere Fläche des abgebogenen Teils der Masseelektrode 4 bündig zur Isolatoroberkante 5 liegt. Damit ist der Funkenverlauf so, daß der Zündfunke zunächst aus der Mittelelektrode 3 aus­ tritt, dann über den Isolator 2 gleitet und am kleinsten Ab­ stand zwischen Isolator und Endabschnitt der Masseelektrode auf die Masseelektrode überspringt. Einen solchen Funken nennt man einen Luftgleitfunken, da der Funkenweg aus zwei Teilen und zwar dem Luftweg von der Masselelektrode zum Iso­ lator und dem Gleitweg auf der Oberfläche des Isolators zur Mittelelektrode besteht.

Fig. 2A ist die Seitenansicht und in Fig. 2B die Drauf­ sicht auf eine sogenannte Luft-Luftgleitfunkenzündkerze dar­ gestellt. Diese Bezeichnung ergibt sich aus der Tatsache, daß sich an dieser Zündkerze zwei Zündfunken mit unter­ schiedlichen Funkenwegen ausbilden. Die Masselektrode ist hierbei so ausgebildet, daß der abgebogene Endabschnitt der Masseelektrode der Mantelfläche der Mittelelektrode gegen­ überliegt. Die Entfernung der Masseelektrode zur Mittel­ elektrode und damit der Weg des Luftfunkens entspricht in etwa dem Funkenweg des Luftgleitfunkens, der aus der Mittel­ elektrode austritt, über den Isolator gleitet und an der ge­ ringsten Stelle zwischen Isolator und Masseelektrode auf die Masseelektrode überspringt. Da die beiden Funkenwege etwa gleich lang sind, ist sichergestellt, daß bei dieser Zünd­ kerze zwei Funkenwege ausgebildet werden. Dies ist zum einen der reine Luftweg von Mittelelektrode zu Masseelektrode in der Fig. 2A mit den Bezugszeichen LW versehen. Gleichzeitig bildet sich eine zweite Funkenbahn aus, die sich zusammen­ setzt aus einem Gleitweg GW und einem Luftweg LW. Damit tritt der Zündfunke aus der Mittelelektrode aus, gleitet über die Oberfläche des Isolators und springt an der Stelle mit dem geringsten Abstand zwischen Isolator und Masse­ elektrode auf die Masseelektrode über. Da dieser Zündfunke aus einem Gleit- und einem Luftweg besteht, spricht man von einem Luftgleitfunken und die Zündkerze nennt man Luft-Luftgleitfunkenzündkerze.

In der Fig. 3A ist die Seitenansicht und in Fig. 3B die Draufsicht auf einen Zündkerzenendabschnitt mit einen Luft­ funken dargestellt. Hierbei sind die Masseelektroden eben­ falls so abgebogen, daß der Endabschnitt der Masseelektrode der Mantelfläche der Mittelelektrode gegenüberliegt. Gleich­ zeitig ist jedoch der Abstand der Masseelektrode zum Iso­ lator so groß gewählt, daß kein Zündfunke vom Isolator auf die Masseelektrode überspringt. Somit bildet sich bei dieser Zündkerze lediglich ein Funkenweg von Mittelelektrode zu Masseelektrode aus. Man nennt diese Zündkerze Luftfunken­ zündkerze.

Die Fig. 4 zeigt die Draufsicht auf den Endabschnitt einer Zündkerze. Hierbei sind am zylindrischen Metallrohr 1 je­ weils gegenüberliegend Masseelektroden angebracht, die je­ weils zur Ausbildung des gleichen Funkenweges führen. Hier­ mit ergibt sich auf dem Umfang der Masseelektrode im Abstand von jeweils 90 Grad eine abwechselnde Anordnung unterschied­ licher Funkenbahnen, wobei auch eine andere Winkelanordnung der einzelnen Paare zeinander möglich ist. so könnte bei­ spielsweise für jeden Funkenweg eine einzelnen Elektrode vorgesehen sein, so daß dann zwei Masselelktroden am Gehäuse befestigt sind, die gegenüberliegend angeordnet sind.

In der Fig. 4 ist ein Masseelektrodenpaar P1, welches einen Luftfunken ausbildet und ein Elektrodenpaar P2, welches einen Luftgleitfunken ausbildet, miteinander kombiniert.

In Fig. 5 sind ebenfalls zwei Masseelektrodenpaare, wobei jedes Paar einen anderen Zündfunkenweg ausbildet, mitein­ ander kombiniert. Die Anordnung der einzelnen Masseelektro­ denpaare, die zu einem Paar gehören, ist hier ebenfalls gegenüber vorgesehen, so daß benachbarte Masseelektroden nicht den gleichen Zündfunkenweg ausbilden. In der Fig. 5 ist das Masseelektrodenpaar P1, welches einen Luftgleit­ funken ausbildet, mit einem Masseelektrodenpaar P3 kombi­ niert, welches einen Luft-Luftgleitfunken ausbildet.

Fig. 6 zeigt eine Zündkerze, die einen Luftgleitfunken und einen Luft-Luftgleitfunken ausbildet, wie dies bereits zu Fig. 5 beschrieben ist. Allerdings ist hier für jedes Funkenkonzept nur eine Masseelektrode und nicht wie in Fig. 5 ein Masseelektrodenpaar vorgesehen. Der Winkel, der von den einzelnen Masseelektroden eingeschlossen wird, kann da­ bei beliebig sein, wobei man vorzugsweise die Masselelektro­ den gegenüber also mit einem Winkel von 180° anordnet.

Claims (5)

1. Zündkerze für eine Brennkraftmaschine mit einem zylindri­ schen Metallrohr (1), in welchem eine stiftförmige Mittelelektrode (3), die von einem röhrenförmigen Isolator (2) umgeben ist, zentral angeordnet ist, und wobei am zylindrischen Metallrohr (1) mindestens zwei parallel geschaltete Masseelektroden (4) befestigt sind, die zusammen mit der Mittelelektrode (3) unterschiedliche Zündfunkenbahnen ausbilden, wobei die Mittelelektrode (3) aus dem Isolator (2) herausragt, wobei die mindestens zwei parallel geschalteten Masseelektroden (4) zur Mittelelektrode (3) hin abgebogen sind, wobei der Abstand des abgebogenen Endabschnitt einer ersten Masseelektrode zur Mantelfläche der Mittelelektrode (3) größer ist als der Abstand des abgebogenen Endabschnittes einer zweiten Masseelektrode (4) zur Mantelfläche der Mittelelektrode (3).

2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Fläche des Endabschnittes der zumindest ersten Masseelektrode (4) bündig zur Isolatoroberkante liegt.

3. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand von der zweiten Masseelektrode (4) zur Mittelelektrode (3) in etwa dem Weg eines Zündfunkens entspricht, der aus der Mittelelektrode (2) austritt, über den Isolator (2) gleitet und an der Stelle mit dem geringsten Abstand zur ersten Masseelektrode (4) auf die Masseelektrode (4) überspringt.

4. Zündkerze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Zündkerze jeder der unterschiedlichen Zündfunkenbahnen durch ein Masseelektrodenpaar ausgebildet ist.

5. Zündkerze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu einem Paar gehörenden Masseelektroden am zylindri­ schen Metallrohr gegenüberliegend angebracht sind.