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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze, welche benutzt wird,
um eine Zündung
eines Verbrennungsmotors bereitzustellen.
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2. Beschreibung der betreffenden Technik
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Verschiedene
Zündkerzen
sind vorgeschlagen worden, welche dazu benutzt werden, eine Zündung eines
Verbrennungsmotors, wie etwa eines Automotors, bereitzustellen,
in welchen Zündkerzen
eine säulenförmige Edelmetallspitze
nicht nur an dem Spitzenende einer Mittelelektrode, sondern auch
an dem Spitzenende einer Masseelektrode angeordnet ist. Wenn eine
Mittelelektrode und eine Masseelektrode, welche einen ersten Entladungsspalt
bilden, als Ergebnis einer Funkenentladung abgenutzt werden, ist
eine Haltbarkeit vermindert. Daher wird eine Haltbarkeit durch Bilden
einer Edelmetallspitze an einer Position der Masseelektrode, welche
dem ersten Entladungsspalt entspricht, aufrechterhalten.
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Neuerdings
ist eine erhöhte
Nachfrage entstanden, die Leistungsfähigkeit eines Motors zu erhöhen, und
somit gibt es eine Notwendigkeit, die Zündbarkeit einer Zündkerze
weiter zu verbessern. Um eine Zündbarkeit
zu verbessern, ist eine Konfiguration, wobei eine säulenförmige Edelmetallspitze
verschmälert
ist, aus dem folgenden Grund wirkungsvoll. Es ist bewirkt, dass
ein Flammenkern, welcher in einem ersten Entladungsspalt erzeugt
ist, durch Verwirbelung oder dergleichen wächst. Während des Prozesses des Wachsens kommt
die Edelmetallspitze mit dem Flammenkern in Kontakt, um ihn bei
seinem Wachsen zu behindern (nachfolgend wird dies auch ein Flammenverkleinerungseffekt
genannt). Wenn die Edelmetallspitze dick ist, kontaktiert der Flammenkern
leicht die Edelmetallspitze und ist daher leicht durch den Flammenverkleinerungseffekt
betroffen. Daher wird oft eine Struktur benutzt, in welcher die
Edelmetallspitze verschmälert
ist, um einen Einfluss des Flammenverkleinerungseffekt auf Grund
eines Kontakts des Flammenkerns mit der Edelmetallspitze zu unterdrücken, um
dadurch ein Wachsen des Flammenkerns zu fördern.
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Die
US-Patentanmeldung
2002/0109447 A1 , von welcher angenommen wird, den nächsten Stand
der Technik zu repräsentieren,
offenbart eine Zündkerze,
welche einen Isolator umfasst, welcher eine axiale Öffnung in
einer axialen Richtung der Zündkerze
hat, eine Mittelelektrode, welche an einer Spitzenendseite der axialen Öffnung angeordnet
ist, eine Metallhülse,
welche den Isolator umgibt, eine erste Masseelektrode, welche mit
ihrem Körper
mit der Metallhülse
verbunden ist, einen Edelmetallchip, welcher an einer inneren Seitenfläche der
ersten Masseelektrode positioniert ist, und eine zweite Masseelektrode,
welche ein Ende mit der Metallhülse
verbunden hat und eine andere Endfläche gegenüber einer peripheren Seitenfläche des
Isolators angeordnet hat.
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Eine
weitere Konfiguration, wobei der Abstand in der axialen Richtung,
zwischen einer Fläche
der Edelmetallspitze, welche der Mittelelektrode gegenübersteht,
und der inneren Seitenfläche
der Masseelektrode (insbesondere des Körpers der Masseelektrode) auf
der Seite der Mittelelektrode erhöht ist (nachfolgend wird dieser
Abstand auch als Hervorstehungsbetrag bezeichnet), ist auch aus
dem folgenden Grund wirkungsvoll. Wenn der Hervorstehungsbetrag
der Edelmetallspitze klein ist, kontaktiert ein Flammenkern leicht
den Körper
der Masseelektrode in einem frühen
Stadium des Wachstumsprozesses des Flammenkerns, und daher tritt
der Flammenverkleinerungseffekt leicht auf. Daher wird häufig eine
Struktur eingesetzt, in welcher der Hervorstehungsbetrag erhöht ist,
um so das Wachstum des Flammenkerns zu fördern (siehe
JP-A-2001-345162 ).
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Die
Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben herausgefunden, dass die
Entladungsspannung in der Zündkerze
von
JP-A-2001-345162 fluktuiert.
In dem Fall, wo solch eine Fluktuation auftritt, wenn die Entladungsspannung
hoch ist, wird in einem ersten Entladungsspalt schwer ein Flammenkern
gebildet. Daher ist eine Zündbarkeit
beeinträchtigt,
was zu einer Möglichkeit
einer Fehlzündung
führt.
In dem Fall, wo Kohlenstoff oder dergleichen an der Oberfläche eines
Isolators anhaftet, um einen sog. "Ablagerungs"zustand ("fouling" state) zu erzeugen, gibt es, wenn die
Entladungsspannung hoch ist, eine Möglichkeit, dass eine Funkenentladung
zwischen einer Mittelelektrode und einer Masseelektrode nicht erzeugt
wird, sondern dass sie stattdessen zwischen der Mittelelektrode
und einer Metallhülse
auftritt, während
sie entlang der Oberfläche
des Isolators kriecht.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Zündkerze
bereitzustellen, in welcher die Zündbarkeit durch Verschmälern einer
Edelmetallspitze (eine Spitze aus wertvollem Metall) verbessert
ist, welche in einer Masseelektrode gebildet ist und durch Vergrößern des
Hervorstehungsbetrags, und in welcher eine Fluktuation der Entladungsspannung
unterdrückt
werden kann, so dass eine Zündbarkeit
aufrechterhalten ist. Als ein Ergebnis einer ausgiebigen Studie
durch die Erfinder ist eine Zündkerze
gemäß Anspruch
1 erzeugt. Bevorzugte Aspekte und Details dieser Zündkerze
sind von den abhängigen
Ansprüchen,
der Beschreibung und den Zeichnungen offensichtlich.
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Gemäß eines
bevorzugten Aspekts wird eine Zündkerze
bereitgestellt, welche umfasst: einen Isolator, welcher eine axiale Öffnung in
einer axialen Richtung der Zündkerze
hat; eine Mittelelektrode, welche an einer Spitzenendseite der axialen Öffnung des
Isolators angeordnet ist; eine Metallhülse, welche den Isolator umgibt;
eine erste Masseelektrode, welche einen Körper der ersten Masseelektrode
umfasst, dessen eines Ende mit der Metallhülse verbunden ist; und eine
Edelmetallspitze, welche mit einer inneren Seitenfläche eines
anderen Endteils des Körpers
der ersten Masseelektrode an einer Seite der Mittelelektrode verbunden
ist und welche, über
einen ersten Entladungsspalt hinweg, gegenüber einer Spitzenendfläche der
Mittelelektrode angeordnet ist; und eine zweite Masseelektrode,
deren eines Ende mit der Metallhülse
verbunden ist und deren andere Endfläche mindestens gegenüber einer
peripheren Seitenfläche
des Isolators angeordnet ist, um einen zweiten Entladungsspalt zwischen
einer peripheren Seitenfläche
der Mittelelektrode und der anderen Endfläche der zweiten Masseelektrode
zu bilden, und eine Fläche
S (Einheit: mm2) einer entgegengesetzten
Fläche der
Edelmetallspitze, welche gegenüber
der Spitzenendfläche
der Mittelelektrode angeordnet ist, ein Abstand t (Einheit: mm)
in einer axialen Richtung zwischen der entgegengesetzten Fläche der
Edelmetallspitze und der inneren Seitenfläche des Körpers der ersten Masseelektrode
auf einer Seite der Mittelelektrode, eine Größe M (Einheit: mm) des ersten
Entladungsspalts, ein minimaler Abstand F (Einheit: mm) in einer
radialen Richtung zwischen der peripheren Seitenfläche der
Mittelelektrode und der anderen Endfläche der zweiten Masseelektrode,
ein minimaler Abstand A (Einheit: mm) in einer radialen Richtung
zwischen der anderen Endfläche
der zweiten Masseelektrode und der peripheren Seitenfläche des
Isolators, ein minimaler Abstand H (Einheit: mm) in einer axialen
Richtung zwischen einer Spitzenendfläche des Isolators und einem
Mittelpunkt des ersten Entladungsspalts, und ein minimaler Abstand
L (Einheit: mm) in einer axialen Richtung zwischen der Spitzenendfläche des
Isolators und einer Spitzenende-Seitenkante
der anderen Endfläche
der zweiten Masseelektrode erfüllen
die folgenden Beziehungen, wenn die Spitzenende-Seitenkante der
anderen Endfläche
der zweiten Masseelektrode von der Spitzenendfläche um einen positiven Betrag
hervorsteht:
0,12 ≤ S ≤ 1,15,
0,3 ≤ t ≤ 1,5,
A
+ 0,7 (F – A) ≤ 1,8M, und
–0,3 ≤ L/H.
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Die
Zündkerze
der Erfindung ist bevorzugt so konfiguriert, dass die Fläche S der
entgegengesetzten Fläche,
welche in einer säulenförmiges Form
gebildet ist, 0,12 mm2 oder mehr und 1,15
mm2 oder kleiner ist. In dieser Konfigurationen,
wo die Edelmetallspitze verschmälert
ist, kann ein Einfluss des Flammenverkleinerungseffekts auf Grund
eines Kontakts des Flammenkerns mit der Edelmetallspitze unterdrückt werden,
wenn ein in dem ersten Entladungsspalt erzeugter Flammenkern als
ein Resultat von Verwirbelung oder dergleichen wächst. Folglich kann ein Wachsen
des Flammenkerns gefördert
werden, und zwar kann eine Zündbarkeit
verbessert werden. Wenn die Fläche
der entgegengesetzten Fläche
der Edelmetallspitze kleiner als 0,12 mm2 ist, ist
die Edelmetallspitze selbst so schmal, dass die Haltbarkeit der
Zündkerze
vermindert ist. Wenn die Fläche der
entgegengesetzten Fläche
der Edelmetallspitze im Gegensatz dazu größer als 1,15 mm2 ist,
ist die Edelmetallspitze so dick, dass die Wirkung schwer erreicht
wird, eine Zündbarkeit
zu verbessern. Die Edelmetallspitze ist vorzugsweise säulenförmig, aber
ist insbesondere nicht darauf beschränkt, und kann eine zylindrische
Säulenform
haben, oder eine Prisma-ähnliche
Form, wie etwa eine Form ähnlich
einem dreieckigen Prisma oder eine Form ähnlich einem quadratischen
Prisma.
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In
der Zündkerze
der Erfindung ist vorteilhafter Weise der Abstand t (Einheit: mm)
in der axialen Richtung zwischen der entgegengesetzten Fläche der
Edelmetallspitze und der inneren Seitenfläche des Körpers der ersten Masseelektrode
auf der Seite der Mittelelektrode 0,3 mm oder größer und 1,5 mm oder kleiner.
In dieser Konföderation,
wo die Edelmetallspitze um einen großen Betrag hervorsteht, ist,
wenn ein Flammenkern, welcher in dem ersten Entladungsspalt als
ein Ergebnis von Verwirbelung oder dergleichen erzeugt ist, welcher
erster Entladungsspalt durch die mittlere Elektrode und die erste
Masseelektrode gebildet ist, die Möglichkeit vermindert, dass
der Flammenkern den Körper
der ersten Masseelektrode in einem frühen Stadium kontaktiert. Solch
ein Hervorstehen kooperiert mit dem Flächenmaß der entgegengesetzten Fläche der
Edelmetallspitze, um eine Zündbarkeit
zu verbessern. Wenn der Abstand t in der axialen Richtung zwischen
der entgegengesetzten Fläche
der Edelmetallspitze und der inneren Seitenfläche des Körpers der ersten Masseelektrode
auf der Seite der Mittelelektrode kleiner als 0,3 mm ist, wird die
Wirkung schwer erhalten, einen Flammenkern daran zu hindern, den
Körper
der ersten Masseelektrode zu kontaktieren, wie oben beschrieben. Wenn
im Gegensatz dazu der Abstand t in der axialen Richtung zwischen
der entgegengesetzten Fläche
der Edelmetallspitze und der inneren Seitenfläche des Körpers der ersten Masseelektrode
auf der Seite der Mittelelektrode größer als 1,5 mm ist, ist die
Wärmekapazität der Edelmetallspitze
erhöht,
und die Haltbarkeit der Edelmetallspitze selbst kann erniedrigt
sein. Wie hierin benutzt, bedeutet "innere Seitenfläche auf der Seite der Mittelelektrode" eine Fläche des
Körpers
der ersten Masseelektrode auf der Seite, welche der Mittelelektrode gegenübersteht.
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Gemäß noch eines
weiteren Aspekts gibt es in einer Zündkerze, in welcher eine Edelmetallspitze
verschmälert
ist und um einen großen
Betrag hervorsteht, wie oben beschrieben, eine Möglichkeit von großen Fluktuationen
der Entladungsspannung, der Art, das eine Zündbarkeit nicht aufrechterhalten
werden kann. Daher umfasst die Zündkerze
der Erfindung eine zweite Masseelektrode, in welcher ein Ende mit
der Metallhülse verbunden
ist, und in welcher eine andere Endfläche der peripheren Seitenfläche der
Mittelelektrode und/oder der peripheren Seitenfläche des Isolators gegenübersteht,
um einen zweiten Entladungsspalt zwischen der peripheren Seitenfläche der
Mittelelektrode und der anderen Endfläche der zweiten Masseelektrode
zu bilden. Wenn die Zündkerze
solch eine zweite Masseelektrode umfasst, kann die elektrische Feldstärke in der
Umgebung des ersten Entladungsspalts konzentriert werden, und eine
Fluktuation der Entladungsspannung kann unterdrückt werden. Da die elektrische
Feldstärke
in der Umgebung des ersten Entladungsspalts konzentriert ist, ist
außerdem
die Entladungsspannung erniedrigt, und eine Fehlzündung erfolgt
kaum.
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Gemäß eines
noch weiteren Aspekts der Erfindung, in einer Zündkerze, wenn die Größe M (Einheit: mm)
des ersten Entladungsspalts, der minimale Abstand F (Einheit: mm)
in einer radialen Richtung zwischen der peripheren Seitenfläche der
Mittelelektrode und der anderen Endfläche der zweiten Masseelektrode,
der minimale Abstand A (Einheit: mm) in einer radialen Richtung
zwischen der anderen Endfläche
der zweiten Masseelektrode und der peripheren Seitenfläche des
Isolators, der minimale Abstand H (Einheit: mm) in der axialen Richtung
zwischen einer Spitzenendfläche
des Isolators und einem Mittelpunkt des ersten Entladungsspalts,
und der minimale Abstand L (Einheit: mm) in der axialen Richtung
zwischen der Spitzenendfläche
des Isolators und einer Spitzenende- Seitenkante der anderen Endfläche der
zweiten Masseelektrode die folgenden Beziehungen erfüllen, wenn
die Spitzenende-Seitenkante der anderen Endfläche der zweiten Masseelektrode
von der Spitzenendfläche
des Isolators hervorsteht: A + 0,7 (F – A) ≤ 1,8M, und –0,3 ≤ L/H. Wenn A + 0,7 (F – A) größer als
1,8M ist, wird die elektrische Feldstärke in der Umgebung des ersten
Entladungsspalts kaum konzentriert, und die Wirkung, eine Entladungsspannungsfluktuation
zu unterdrücken,
kann nicht erhalten werden. Auch wenn L/M kleiner als –0,3 ist,
kann die elektrische Feldstärke
nicht in der Umgebung des ersten Entladungsspalts konzentriert werden
und eine Fluktuation einer Entladungsspannung kann nicht unterdrückt werden.
In der Erfindung bedeutet "Spitzenende-Seitenkante
der anderen Endfläche
der zweiten Masseelektrode" eine
periphere Kante der anderen Endfläche der zweiten Masseelektrode,
wobei die periphere Kante am weitesten von der Metallhülse in der
axialen Richtung getrennt ist.
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Vorzugsweise
ist A 0,2 mm oder mehr. Wenn A kleiner als 0,2 mm ist, ist der Abstand
zwischen dem Isolator und der zweiten Masseelektrode so klein, dass
eine Brücke
zwischen dem Isolator und der zweiten Masseelektrode auftreten kann.
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In
der Zündkerze
der Erfindung ist vorzugsweise M ≤ A
+ 0,7 (F – A)
und L/M ≤ 0,7.
Wenn A + 0,7 (F – A)
kleiner als M ist, erfolgt leicht eine Funkenentladung in dem zweiten
Entladungsspalt zwischen der anderen Endfläche der zweiten Masseelektrode
und der peripheren Seitenfläche
der Mittelelektrode, und eine Funkenentladung erfolgt kaum in dem
ersten Entladungsspalt, wodurch eine Zündbarkeit gestört sein
kann. Wenn im Gegensatz dazu L/M größer als 0,7 ist, ist die zweite
Masseelektrode außerordentlich
nahe an der Umgebung des ersten Entladungsspalts, und es gibt eine
Möglichkeit,
dass der Flammenverkleinerungseffekt auf Grund der zweiten Masseelektrode
leicht auftritt. Und zwar kontaktiert in einem frühen Stadium
des Prozesses des Wachstums des Flammenkerns der Flammenkern den
Körper
und der zweiten Masseelektrode, wodurch eine Zündbarkeit gestört sein
kann.
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In
der Zündkerze
der Erfindung enthält
die Edelmetallspitze vorzugsweise Ir oder Pt als eine Hauptkomponente.
Gemäß dieser
Konfiguration ist die Haltbarkeit der Edelmetallspitze verbessert.
In dem Fall, wo die Hauptkomponente Ir ist, ist die Edelmetallspitze
vorzugsweise eine Legierung, welche zumindest Rh, Pt, Ni, W, Pd,
Ru und/oder Os enthält.
In dem Fall, wo die Hauptkomponente Pt ist, ist die Edelmetallspitze
vorzugsweise eine Legierung, welche zumindest Rh, Ir, Ni, W, Pd,
Ru und/oder Os enthält.
Wie hierin benutzt, bedeutet "Hauptkomponente" eine Komponente
einer Legierung, welche in dem größten Anteil (in Gew.-%) enthalten
ist.
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In
der Zündkerze
der Erfindung ist vorzugsweise M > 0,6
mm. In solch einer Zündkerze,
in welcher die Größe M des
ersten Entladungsspalts größer als
0,6 mm ist, neigt die Entladungsspannung dazu stark zu fluktuieren,
wenn eine Edelmetallspitze verschmälert ist und um einen großen Betrag
hervorsteht. Wenn die Erfindung auf eine Zündkerze angewendet wird, in
welcher die Größe M des
ersten Entladungsspalts größer als 0,6
mm ist, kann daher eine Fluktuation der Entladungsspannung wirkungsvoll
unterdrückt
werden.
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In
der Zündkerze
der Erfindung sind vorzugsweise eine Mehrzahl von zweiten Masseelektroden
angeordnet. Wenn eine Mehrzahl von zweiten Masseelektroden in dieser
Weise angeordnet sind, kann die elektrische Feldstärke in der
Umgebung des ersten Entladungsspalts weiter konzentriert werden,
und eine Fluktuation der Entladungsspannung kann unterdrückt werden.
Vorzugsweise sind maximal drei oder weniger zweite Masseelektroden
angeordnet. Wenn vier oder mehr zweite Masseelektroden angeordnet
sind, ist die Zahl von zweiten Masseelektroden, welche in der Umgebung
des ersten Entladungsspalts angeordnet sind, so groß, dass
der Flammenverkleinerungseffekt auf Grund der zweiten Masseelektroden
leicht auftritt, wodurch eine Zündbarkeit
gestört
sein kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, welche eine Zündkerze 100 der
Erfindung zeigt.
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2 ist
eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, welche Hauptteile der 1 zeigt.
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3 ist
eine Seitenansicht, welche Hauptteile der 1 zeigt.
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4 ist
eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, welche ein weiteres Beispiel
der Zündkerze 100 der Ausführungsform
1 zeigt.
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Beschreibung
von Bezugsnummern und Zeichen: Bezugsnummern werden benutzt, um
verschiedene Elemente in den Zeichnungen zu identifizieren, welche
die folgenden umfassen:
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- 1
- Metallhülse
- 2
- Isolator
- 3
- Mittelelektrode
- 4
- erste
Masseelektrode
- 5
- zweite
Masseelektrode
- 6
- Durchgangsöffnung
- 31
- erste
Edelmetallspitze
- 41
- zweite
Edelmetallspitze
- 100
- Zündkerze
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Nachfolgend
werden einige Ausführungsformen
der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben
werden. Die vorliegende Erfindung sollte jedoch nicht so interpretiert
werden, darauf beschränkt
zu sein.
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Eine
einen Widerstand enthaltende Zündkerze 100 von
Ausführungsform
1 der Erfindung ist in den 1 und 2 gezeigt,
und umfasst: eine zylindrische Metallhülse 1; einen Isolator 2,
welcher in die Metallhülse 1 eingepasst
ist, so dass ein Spitzenendbereich davon hervorsteht; eine Mittelelektrode 3,
welche innerhalb des Isolators 2 angeordnet ist, während sie
eine erste Edelmetallspitze 31 hervorstehen lässt, welche
mit der Spitzenendseite verbunden ist; eine erste Masseelektrode 4,
welche so angeordnet ist, um der Spitzenendfläche der ersten Edelmetallspitze 31 (der
Mittelelektrode 3) gegenüber zu stehen; und zwei zweite
Masseelektroden 5, welche so angeordnet sind, um der Mittelelektrode 3 und
dem Isolator 2 gegenüber
zu stehen. Die zweiten Masseelektroden 5 sind in Positionen
platziert, welche jeweils um 90° von
der ersten Masseelektrode 4 entfernt sind, und um 180° voneinander.
Die zweiten Masseelektroden 5 sind in derselben Weise strukturiert. In
der folgenden Beschreibung wird daher nur eine der zweiten Masseelektroden 5 beschrieben
werden. Die erste Masseelektrode 4 ist so gebogen, dass
ein anderer Endbereich der Spitzenendfläche der ersten Edelmetallspitze 31 in
einer im Wesentlichen parallelen Weise gegenübersteht, und eine zweite Edelmetallspitze 41 ist
an einer Position gebildet, welche der ersten Edelmetallspitze 31 gegenübersteht.
Ein Spalt zwischen der ersten Edelmetallspitze 31 und der
zweiten Edelmetallspitze 41 ist als ein erster Funkenspalt
g1 gebildet. Ein Spalt zwischen der anderen Endfläche der
zweiten Masseelektrode 5 und der peripheren Seitenfläche der Mittelelektrode
ist als ein zweiter Funkenspalt g2 gebildet. In dem zweiten Funkenspalt
ist eine Funkenentladung in Form einer kriechenden Entladung entlang
der Oberfläche
des Isolators erzeugt, und auch in der Form einer Luftentladung
durch die Luft.
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Die
Metallhülse 1 ist
aus Kohlenstoffstahl oder dergleichen gefertigt. Wie in der 1 gezeigt,
ist ein Gewindebereich 12 (nicht gezeigt) zum Anbringen
der Zündkerze 100 an
einem Motorblock in der äußeren peripheren
Fläche
der Metallhülse
gebildet. Der Isolator 2 ist durch einen gesinterten Keramikkörper, wie
etwa Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid, konfiguriert. Eine Durchgangsöffnung 6,
in welche die Mittelelektrode 3 anzupassen ist, ist innerhalb
des Isolators entlang seiner axialen Richtung gebildet. Eine Anschlussstelle 13 ist
angepasst und angebracht an einer Endseite der Durchgangsöffnung 6,
und die Mittelelektrode 3 ist ähnlich angepasst und angebracht
an die andere Endseite. In der Durchgangsöffnung 6 ist ein Widerstand 15 zwischen
der Anschlussstelle 13 und der Mittelelektrode 3 platziert.
Leitende Glasabdichtungsschichten 16, 17 sind
in dem Endbereich des Widerstands 15 angeordnet, und die
Enden sind elektrisch mit der Mittelelektrode 3 und der
Anschlussstelle 13 über
die leitenden Glasabdichtungsschichten 16 bzw. 17 verbunden.
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Ein
Elektroden-Basiselement 3a ist in der Oberfläche der
Mittelelektrode gebildet, und ein Metallkern 3b ist in
den inneren Bereich eingefügt.
Das Elektroden-Basiselement 3a der Mittelelektrode 3 ist
aus einer Ni-Legierung, wie etwa INCONEL 600 (Markenzeichen von
INCO Limited), gefertigt. Im Gegensatz dazu ist der Metallkern 3b aus
einer Legierung gefertigt, welche hauptsächlich Cu, Ag, und dergleichen
enthält.
Der Metallkern 3b hat eine höhere thermische Leitfähigkeit
als das Elektroden-Basiselement 3a. In dem Elektroden-Basiselement 3a der
Mittelelektrode 3 ist der Durchmesser der Spitzenendseite
vermindert, und die Spitzenendfläche
ist abgeflacht. Eine Edelmetallspitze einer kreisförmigen Platten-ähnlichen
Form ist auf der Spitzenendfläche
platziert, und ein geschweißter
Bereich ist entlang der äußeren Kante
der Verbindungsfläche
gebildet, um die Spitze durch Laser-Schweißen, Elektronenstrahl-Schweißen, Widerstands-Schweißen, oder dergleichen
zu fixieren, um dadurch die erste Edelmetallspitze 31 zu
bilden. Die erste Edelmetallspitze 31 ist aus einem Metall
gefertigt, welches hauptsächlich
Pt oder Ir enthält.
Insbesondere sind Pt-Legierungen, wie etwa Pt-20 Gew.-%Ir und Pt-20
Gew.-%Rh, und Ir-Legierungen, wie etwa Ir-5 Gew.-%Pt, Ir-20 Gew.-%Rh,
Ir-5 Gew.-%Pt-1 Gew.-% Rh-1 Gew.-%Ni, und Ir-10 Gew.-%Rh-5 Gew.-%Ni
nützlich.
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Die
erste Masseelektrode 4 ist durch einen Körper 4a der
ersten Masseelektrode und die zweite Edelmetallspitze 41 konfiguriert.
In dem Körper 4a der
ersten Masseelektrode, ist ein Ende 42 durch Schweißen oder
dergleichen angebracht an und integriert mit der Spitzenendfläche der
Metallhülse 1.
Im Gegensatz dazu ist die zweite Edelmetallspitze 41 auf
dem anderen Endbereich 43 des Körpers 4a der ersten
Masseelektrode angeordnet. Die zweite Edelmetallspitze 41 ist
durch Anordnen einer zylindrischen säulenförmigen Edelmetallspitze in
einer vorbestimmten Position des Körpers 4a der ersten
Masseelektrode, und Anbringen der Spitze daran durch Laser-Schweißen, Elektronenstrahl-Schweißen, Widerstands-Schweißen, oder
dergleichen gebildet. Die zweite Edelmetallspitze 41 ist
aus einem Metall gefertigt, welches hauptsächlich Pt, Ir oder W enthält. Insbesondere
sind Pt-Legierungen wie etwa Pt-20 Gew.-%Ni, Pt-20 Gew.-%Rh, und
Pt-20 Gew.-%Rh-5 Gew.-%Ni und Ir-Legierungen, wie etwa Ir-5 Gew.-%Pt,
Ir-20 Gew.-%Rh und Ir-11 Gew.-%Ru-8 Gew.-%Rh-1 Gew.-%Ni nützlich.
Eine entgegengesetzte Fläche 41a der
zweiten Edelmetallspitze 41 steht der Spitzenendfläche der
Mittelelektrode (insbesondere der Spitzenendfläche 31a der ersten
Edelmetallspitze 31) gegenüber. Der Körper 4a der ersten
Masseelektrode ist aus einer Ni-Legierung, wie etwa INCONEL 600
gefertigt. In dieser Ausführungsform
hat die Größe M des
ersten Entladungsspalts g1 zwischen der Spitzenendfläche 31a der ersten
Edelmetallspitze 31 der Mittelelektrode 3 und
der gegenüberstehenden
Fläche 41a der
zweiten Edelmetallspitze 41 der ersten Masseelektrode 4 einen
Wert von 1,1 mm.
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In
der zweiten Edelmetallspitze 41 in dieser Ausführungsform
hat die gegenüberstehende
Fläche 41a der
zweiten Edelmetallspitze 41, welche der Edelmetallspitze 31 der
Mittelelektrode 3 gegenübersteht,
einen Durchmesser B von 0,7 mm (eine Fläche S von 0,38 mm2),
und die zweite Edelmetallspitze steht von dem Körper der ersten Masseelektrode
um einen Hervorstehungsbetrag t von 0,8 mm hervor. Wenn die Fläche S der entgegengesetzten
Fläche
der zweiten Edelmetallspitze 41 0,12 mm2 oder
mehr und 1,15 mm2 oder weniger ist, kann
in dieser Konfigurationen ein Einfluss des Flammenverkleinerungseffekt
auf Grund eines Kontakts eines Flammenkerns mit der Edelmetallspitze
unterdrückt
werden. Demgemäß kann ein
Wachsen des Flammenkerns gefördert,
und eine Zündbarkeit
verbessert werden. Da der Hervorstehungsbetrag t, um welchen die zweite
Edelmetallspitze 41 von dem Körper 4a der ersten
Masseelektrode hervorsteht, 0,3 mm oder mehr und 1,5 mm oder weniger
ist, ist die Möglichkeit
vermindert, dass der Flammenkern den Körper der ersten Masseelektrode
in einem frühen
Stadium kontaktiert. Demgemäß ist das
Wachsen des Flammenkerns gefördert,
wodurch eine Zündbarkeit
verbessert ist.
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In
der zweiten Masseelektrode 5 ist ein Ende 52 durch
Schweißen
oder dergleichen angebracht an und integriert mit der Spitzenendfläche der
Metallhülse 1.
Im Gegensatz dazu steht ein anderer Endbereich 53 der zweiten
Masseelektrode 5 den peripheren Seitenflächen der
Mittelelektrode und dem Isolator 2 gegenüber. Die
zweite Masseelektrode 5 ist aus einer Ni-Legierung gefertigt,
welchem 90 Gew.-% oder mehr an Ni enthält.
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In
dieser Ausführungsform
ist der minimale Abstand F in einer radialen Richtung zwischen der
peripheren Seitenfläche
der Mittelelektrode 3 und der anderen Endfläche 53 der
zweiten Masseelektrode 5 1,6 mm, und der minimale Abstand
A in einer radialen Richtung zwischen der anderen Endfläche 53 der
zweiten Masseelektrode 5 und der peripheren Seitenfläche des
Isolators 2 ist 0,6 mm. Und zwar ist A + 0,7 (F – A) = 1,3,
oder = 1,18M. In dieser Konfigurationen, wo A + 0,7 (F – A) ≤ 1,8M ist
kann die elektrische Feldstärke
in der Umgebung des ersten Entladungsspalts g1 konzentriert werden,
und eine Fluktuation der Entladungsspannung kann unterdrückt werden,
wodurch eine Zündbarkeit
aufrechterhalten werden kann.
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Außerdem ist
der Abstand H in der axialen Richtung zwischen der Spitzenendfläche 2a des
Isolators 2 und einem Mittelpunkt P des ersten Entladungsspalts
g1 2,05 mm, und der Abstand L in der axialen Richtung zwischen der Spitzenendfläche 2a des
Isolators 2 und einer Spitzenende-Seitenkante 53a der anderen
Endfläche 53 der
zweiten Masseelektrode 5 ist 1 mm. Auch kann in der Konfiguration,
wo L/H –0,3
oder mehr ist, eine Fluktuation der Entladungsspannung wirkungsvoll
unterdrückt
werden. In dem Fall, wo die Spitzenende-Seitenkante um einen positiven
Betrag von der Spitzenendfläche
des Isolators hervorsteht, wenn der Abstand L einen negativen Wert
hat, hat die Zündkerze
eine Form, in welcher, wie in 4 gezeigt,
die Spitzenende-Seitenkante 53a der anderen Endfläche 53 der
zweiten Masseelektrode 5 von der Spitzenendfläche 2a des
Isolators 2 zurückgezogen
ist.
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Die
Zündkerze 100 wird
in der folgenden Weise hergestellt. In der folgenden Beschreibung
wird eine Betonung auf ein Verfahren zum Herstellen von Hauptteilen
der Zündkerze 100 gelegt,
und Beschreibung von bekannten Komponenten wird ausgelassen oder
vereinfacht.
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Als
erstes wird Aluminiumoxid als ein Hauptrohmaterial benutzt, und
ein Sinterprozess wird bei einer hohen Temperatur durchgeführt, um
das Aluminiumoxid in eine vorbestimmte Form zu bilden, um dadurch
den Isolator 2 zu bilden. Ein Stahlelement wird benutzt
und ein plastischer Formungsprozess wird ausgeführt, um das Stahlelement in
eine vorbestimmte Form auszubilden, wodurch die Metallhülse 1 gebildet
ist. In diesem Prozess wird ein Gewindebereich 12 auf der äußeren peripheren
Fläche
des Spitzenendbereich der Metallhülse 1 gebildet. Dann
werden die Stab-ähnliche
Mittelelektrode 3, der Körper 4a der ersten
Masseelektrode und die zweite Masseelektrode 5, welche
aus einer Hitze-beständigen Ni-Legierung
gefertigt sind, gebildet. Der Metallkern 3b wird eingefügt, um die
Mittelelektrode 3 zu bilden. Der Körper 4a der ersten
Masseelektrode und die zweite Masseelektrode 5 werden an
die Spitzenendfläche
der Metallhülse 1 durch
Widerstand-Schweißen geschweißt. Danach
wird die zweite Masseelektrode 5 in eine Richtung senkrecht
zu der axialen Richtung durch eine bekannte Technik gebogen. In
der Mittelelektrode 3 wird der Durchmesser des Spitzenendbereich graduell
vermindert, und die erste Edelmetallspitze 31 wird durch
Widerstand-Schweißen,
Laser-Schweißen, oder
dergleichen an die Spitzenendfläche
angebracht.
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Dann
wird die die Mittelelektrode 3 in die Durchgangsöffnung 6 des
Isolators 2 eingefügt,
so dass die Spitzenendseite von dem Isolator 2 hervorsteht.
Als Nächstes
werden die leitende Abdichtungsschicht 16, der Widerstand 15,
und die leitende Abdichtungsschicht 17 aufeinanderfolgend
in die hinterer Endseite eingefügt, wird
die Anschlussstelle 13 in die hinterer Endseite des Isolators 2 eingefügt, so dass
die hinterer Endseite der Anschlussstelle 13 von dem hinteren
Ende des Isolators 2 hervorsteht, und wird die Anschlussstelle
durch eine bekannte Technik daran angebracht. Dann wird der Isolator 2,
an welchen die Mittelelektrode 3, die Anschlussstelle 13,
und der gleichen angebracht sind, durch eine bekannte Technik an
die Metallhülse 1 angebracht,
an welche der Körper 4a der
ersten Masseelektrode und die zweite Masseelektrode 5 angebracht
sind, während der
zweite Zündspalt
g2 zwischen der Mittelelektrode und der zweiten Masseelektrode 5 eingestellt
wird. Die zweite Edelmetallspitze 41 ist an den anderen
Endbereich des Körpers 4a der
ersten Masseelektrode durch Widerstand- Schweißen, Laser-Schweißen, oder
dergleichen angebracht. Danach wird die erste Masseelektrode 4 (der
Körper 4a der
ersten Masseelektrode) so gebogen, dass die entgegengesetzte Fläche 41a der
zweiten Edelmetallspitze 41 der ersten Masseelektrode 4 der
Spitzenendfläche 31a der
ersten Edelmetallspitze 31 der Mittelelektrode 3 über den
ersten Entladungsspalt g1 gegenübersteht,
wodurch die Zündkerze 100 für einen
Verbrennungsmotor vollendet ist, wie in 1 gezeigt.
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Beispiele
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Um
die Wirkungen der Erfindung zu demonstrieren, wurden die folgenden
verschiedenen Experimente durchgeführt. Die vorliegende Erfindung
sollte nicht interpretiert werden, darauf beschränkt zu sein.
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Beispiel 1
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In
Zündkerzen,
in welchen die Zündbarkeit
durch Verschmälern
einer Edelmetallspitze, welche mit einer Masseelektrode verbunden
ist, und Erhöhen
des Hervorstehungsbetrags verbessert wurde, wurde zunächst eine
Fluktuation der Entladungsspannung gemessen. In den Zündkerzen
des Beispiels wurde eine gesinterte Aluminiumoxid-Keramik als das
Material des Isolators 2 ausgewählt, INCONEL 600 als das Material des
Elektroden-Basiselements 3a der
Mittelelektrode 3, ein Kupferkern als der Metallkern 3b,
INCONEL 600 als das Material des Körpers 4a der ersten
Masseelektrode, eine Hitze-beständige
Ni-Legierung (eine
Legierung von Ni-90 Gew.-%Ni) als das der zweiten Masseelektrode 5,
Ir-20 Gew.-%Rh als das Material der ersten Edelmetallspitze 31,
und Pt-20 Gew.-%Ni als das Material der zweiten Edelmetallspitze 41.
Die erste Edelmetallspitze 31 wurde als eine zylindrische
Säulenform
gebildet, welche einen Durchmesser von 0,6 mm hat, und die zweite
Edelmetallspitze 41 wurde als eine zylindrische Säulenform
gebildet, welche einen Hervorstehungsbetrag t von 0,8 mm und einen
Durchmesser von 0,7 mm hat. Der Körper 4a der ersten
Masseelektrode wurde eingerichtet, eine Breite von 2,5 mm und eine
Höhe von
1,4 mm zu haben. In Zündkerzen
eines vergleichenden Beispiels waren im Gegensatz dazu der Hervorstehungsbetrag
t der zweiten Edelmetallspitze 41 0,1 mm, und die Materialien
und andere Größen waren
identisch mit denen des Beispiels.
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In
den Zündkerzen
des Beispiels und des vergleichenden Beispiels, in welchen M 0,4,
0,6, 0,8, 1,0, und 1,2 (Einheit: mm) war, wurden die resultierenden
Fluktuationen der Spannung verglichen. Die Testdaten sind in Tabelle
1 unten gezeigt. Als ein Evaluationstest wurde eine Zündkerze
des Beispiels bzw. des vergleichenden Beispiels vorbereitet, und
die Funkenentladung wurde getestet. Insbesondere wurde unter einem Umgebungsdruck
von 0,6 MPa eine Funkenentladung für 500 Male in jeder Zündkerze
erzeugt. Die Standardabweichung der 500 Entladungsspannungen in
jedem Test wurde erhalten. Die Standardabweichungen von Entladungsspannungen
in den Zündkerzen
des Beispiels und der vergleichenden Beispiele, welche dieselbe Spaltgröße haben,
wurden miteinander verglichen. Die Ordinate von Tabelle 1 zeigt
eine Standardabweichung der Entladungsspannung des Beispiels geteilt
durch die Standardabweichung der Entladungsspannung des vergleichenden
Beispiels für
eine gegebene Spaltgröße M (Abszisse). Tabelle
1
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Wie
aus Tabelle 1 zu entnehmen, gibt es, wenn M 0,6 mm oder weniger
ist, keinen wesentlichen Unterschied zwischen den Standardabweichungen
von Entladungsspannungen in den Zündkerzen des Beispiels und
des vergleichenden Beispiels. Im Gegensatz dazu ist, wenn M > 0,6 mm ist, die Standardabweichung
von Entladungsspannungen in den Zündkerzen des Beispiels größer als
die des vergleichenden Beispiels. Und zwar wird ersichtlich sein,
dass in einer Zündkerze,
in welcher die Zündbarkeit
durch Verschmälern
einer Edelmetallspitze und Erhöhen
des Hervorstehungsbetrags verbessert ist, die Entladungsspannung
leicht fluktuiert, wenn M größer als
0,6 mm ist.
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Beispiel 2
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Als
Nächstes
wurden verschiedene Proben der Zündkerze,
welche die in 1 und 2 gezeigte Form
haben, in der folgenden Weise vorbereitet. Zunächst wurde, in derselben Weise
wie in Beispiel 1, eine gesinterte Aluminiumoxid-Keramik als das Material des Isolators 2 ausgewählt, INCONEL
600 als das Material des Elektroden-Basiselements 3a der
Mittelelektrode 3, ein Kupferkern als der Metallkern 3b,
INCONEL 600 als das Material des Körpers 4a der ersten
Masseelektrode, eine Hitze-beständige
Ni-Legierung (eine Legierung von Ni-90 Gew.-%Ni) als das der zweiten
Masseelektrode 5, Ir-20 Gew.-%Rh als das der ersten Edelmetallspitze 31,
und Pt-20 Gew.-%Ni als das der zweiten Edelmetallspitze 41.
Die erste Edelmetallspitze 31 wurde als eine zylindrische
Säulenform
gebildet, welche einen Durchmesser von 0,6 mm hat, und die zweite
Edelmetallspitze 41 wurde als eine zylindrische Säulenform
gebildet, welche einen Hervorstehungsbetrag t von 0,8 mm und einen
Durchmesser von 0,7 mm hat. Der Körper der ersten Masseelektrode
wurde so eingerichtet, eine Breite von 2,5 mm und eine Höhe von 1,4
mm zu haben, und die zweite Masseelektrode 5 wurde so eingestellt,
eine Breite von 2,2 mm und eine Höhe von 1,2 mm zu haben. Als
ein vergleichendes Beispiel wurden Zündkerzen ohne eine zweite Masseelektrode 5 vorbereitet.
Die Materialien und Größen der
Zündkerzen
des vergleichenden Beispiels waren identisch mit denen der Beispiele.
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Um
die Beziehung zwischen M und der elektrischen Feldstärke in dem
Fall zu bestimmen, wo F in den
2 und
3 1,5
mm war und A 0,5 mm, wurden die elektrischen Feldstärken durch
FEM-Analyse (finite Elemente-Analyse) berechnet, wenn M auf 0,4,
0,6, 0,8, 0,9, 1,1, 1,3, 1,5, 1,7 und 1,9 (Einheit: mm) gesetzt wurde.
Die Resultate sind unten in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle
2
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Um
die Beziehung zwischen M und der elektrischen Feldstärke in dem
Fall zu bestimmen, wo F in den
2 und
3 1,8
mm war und A 0,8 mm war, wurden die elektrischen Feldstärken durch
FEM-Analyse und (finite Element-Analyse) berechnet, wenn M auf 0,4,
0,6, 0,8, 0,9, 1,1, 1,3, 1,5, 1,7 und 1,9 (Einheit: mm) gesetzt
wurde. die Resultate sind in Tabelle 3 unten gezeigt. Tabelle
3
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Um
die Beziehung zwischen M und der elektrischen Feldstärke in dem
Fall zu bestimmen, wo F in den
2 und
3 2,1
mm war und A 1,1 mm war, wurden die elektrischen Feldstärken durch
FEM-Analyse und (finite Element-Analyse) berechnet, wenn M auf 0,4,
0,6, 0,8, 0,9, 1,1, 1,3, 1,5, 1,7 und 1,9 (Einheit: mm) gesetzt
wurde. die Resultate sind in Tabelle 4 unten gezeigt. Tabelle
4
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Wie
von der Tabelle 2 ersichtlich, gab es, wenn M 0,6 mm oder weniger
war, keinen Unterschied in einer elektrischen Feldstärke zwischen
dem Beispiel und dem vergleichenden Beispiel, aber wenn M 0,8 mm oder
mehr war, war die elektrische Feldstärke des Beispiels höher als
die des vergleichenden Beispiels. Und zwar wird erkannt werden,
dass die elektrische Feldstärke
durch die zweite Masseelektrode erhöht ist. Wie von Tabelle 3 ersichtlich,
gab es, wenn M 0,8 mm oder weniger war, keinen Unterschied in einer
elektrischen Feldstärke
zwischen dem Beispiel und dem vergleichenden Beispiel, aber wenn
M 0,9 mm oder mehr war, war die elektrische Feldstärke des
Beispiels höher
als die des vergleichenden Beispiels. Und zwar wird erkannt werden,
dass die elektrische Feldstärke
durch die zweite Masseelektrode erhöht ist. Wie in Tabelle 4 gezeigt,
gab es, wenn M 0,9 mm oder weniger war, keinen Unterschied in einer
elektrischen Feldstärke
zwischen dem Beispiel und dem vergleichenden Beispiel, aber, wenn
M 1,1 mm oder mehr war, war die elektrische Feldstärke des
Beispiels höher
als die des vergleichenden Beispiels. Und zwar wird gesehen werden,
dass die elektrische Feldstärke
durch die zweite Masseelektrode erhöht ist. Wenn A + 0,7 (F – A) ≤ 1,8M ist,
ist nach dem obigen die elektrische Feldstärke erhöht, und die Entladungsspannung
erniedrigt.
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Beispiel 3
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Während die
Größe M des
ersten Entladungsspalts g1, der minimale Abstand F in einer radialen
Richtung zwischen der peripheren Seitenfläche der Mittelelektrode 3 und
der anderen Endfläche 53 der
zweiten Masseelektrode 5, und der minimale Abstand A in
einer radialen Richtung zwischen der anderen Endfläche 53 der
zweiten Masseelektrode 5 und der peripheren Seitenfläche des
Isolators 2 festgehalten wurden, wurden als nächstes in
der Zündkerze 100 der
Erfindung die Beziehungen zwischen der elektrischen Feldstärke und dem
Abstand H in der axialen Richtung zwischen der Spitzenendfläche 2a des
Isolators 2 und dem Mittelpunkt P des ersten Entladungsspalts
g1, und dem Abstand L in der axialen Richtung zwischen der Spitzenendfläche 2a des
Isolators 2 und der Spitzenende-Seitenkante 53a der anderen
Endfläche 53 der
zweiten Masseelektrode 5 bestimmt. Als erstes wurden Zündkerzen, welche
mit denen des Beispiels 1 identisch waren, erzeugt. Die Größe M des
ersten Entladungsspalts g1 wurde auf 1,1 mm festgelegt, der minimale
Abstand F in einer radialen Richtung zwischen der peripheren Seitenfläche der
Mittelelektrode 3 und der anderen Endfläche 53 der zweiten
Masseelektrode 5 wurde auf 1,8 mm festgelegt, und der minimale
Abstand A in einer radialen Richtung zwischen der anderen Endfläche 53 der
zweiten Masseelektrode 5 und der peripheren Seitenfläche des
Isolators 2 wurden auf 0,8 mm festgelegt.
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In
den Zündkerzen
100 wurden,
in derselben Weisen wie in Beispiel 2, die elektrischen Feldstärken durch
FEM-Analyse (finite Element-Analyse) berechnet. Die Resultate sind
in Tabelle 5 unten gezeigt. Tabelle
5
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Wie
von Tabelle 5 ersichtlich, hat die elektrische Feldstärke eine
Wert 31, wenn L/M einen Wert von –1 hat, die Stärke ist
31, wenn L/M einen Wert von –0,8,
die Stärke
ist 30,8, wenn L/M einen Wert von –0,6, die Stärke ist
31, wenn L/M einen Wert von –0,4
hat, die Stärke
ist 32, wenn L/M einen Wert von –0,3 hat, die Stärke ist
34, wenn L/M einen Wert von –0,2
hat, die Stärke
ist 37, wenn L/M einen Wert von 0,0 hat, die Stärke ist 37, wenn L/M einen
Wert von 0,2 hat, die Stärke
ist 37, wenn L/M einen Wert von 0,4 hat, die Stärke ist 37, wenn L/M einen
Wert von 0,6 hat, die Stärke
ist 37, wenn L/M einen Wert von 0,7 hat und die Stärke ist
37,2, wenn L/M einen Wert von 0,8 hat. In dieser Weise, wenn L/M
kleiner als –0,3
ist ist, ist die elektrische Feldstärke 32 oder kleiner, aber wenn
L/M –0,3
oder mehr ist, ist die elektrische Feldstärke größer als 32. Von dem obigen
ist die elektrische Feldstärke
erhöht,
wenn L/M –0,3
oder größer ist.
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Beispiel 4
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Als
Nächstes
wurden 100 Glühkerzen,
welche identisch zu denen des Beispiels 2 sind, vorbereitet und die
Funkenentladung davon wurde in dem folgenden Test evaluiert. In
den Zündkerzen
wurde in einer Atmosphäre
mit einem Druck von 0,6 MPa eine Funkenentladung ausgelöst. Die
Zahl von Vorkommnissen von Funkenentladungen in der zweiten Masseelektrode
wurde gezählt.
Die Resultate sind in Tabelle 6 (F = 1,5 mm, A = 0,5 mm), Tabelle
7 (F = 1,8 mm, A = 0,8 mm), und Tabelle 8 (F = 2,1 mm, A = 1,1 mm)
unten gezeigt. Tabelle
6
Tabelle
7
Tabelle
8
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Wie
von Tabelle 6 ersichtlich, war, wenn M 1,1 mm oder weniger war,
die Zahl von Funken, welche in der zweiten Masseelektrode auftraten,
0. Wenn jedoch M 1,3 mm war, erhöhte
sich die Anzahl auf 3, wenn M 1,5 mm war, erhöhte sich die Anzahl auf 8,
wenn M 1,7 mm war, erhöhte
sich die Anzahl auf 20, und wenn M 1,9 mm war, erhöhte sich
die Anzahl auf 30. Wie von Tabelle 7 ersichtlich, war, wenn M 1,5
mm oder weniger war, die Anzahl von Funken, welche in der zweiten
Masseelektrode auftreten, 0. Wenn jedoch M 1,7 mm war, erhöhte sich
die Anzahl auf 4, und, wenn M 1,9 mm war, erhöhte sich die Anzahl auf 15.
Wie von Tabelle 8 ersichtlich, war, wenn M 1,7 mm oder weniger war,
die Anzahl von Funken, welche in der zweiten Masseelektrode auftraten,
0. Wenn jedoch M 1,9 mm war, erhöhte
sich die Anzahl auf 15. Von dem obigen wird erkannt werden, dass,
wenn M ≤ A
+ 0,7 (F – A),
eine Funkenentladung leicht in dem zweiten Entladungsspalt zwischen der
anderen Endfläche
der zweiten Masseelektrode und der peripheren Seitenfläche der
Mittelelektrode auftritt.
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Beispiel 5
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Während Zündkerzen,
welche identisch mit denen von Ausführungsform 3 waren, benutzt
worden, wurden die Beziehungen zwischen Zündbarkeit und dem Abstand H
in der axialen Richtung zwischen der Spitzenendfläche 2a des
Isolators 2 und dem Mittelpunkt P des ersten Entladungsspalts
g1, und dem Abstand L in der axialen Richtung zwischen der Spitzenendfläche 2a des
Isolators 2 und der Spitzenende-Seitenkante 53a der
anderen Endfläche 53 der
zweiten Masseelektrode 5 bestimmt.
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Zündkerzen,
welche in derselben Weise wie diese von Ausführungsform 3 erzeugt wurden,
wurden in einen Vier-Zylindermotor
montiert, welcher einen Hubraum von 2000 cc hat. Unter Motorleerlaufbedingungen (Motorumdrehungen:
700 rpm) wurde Zündbarkeit
getestet, während
das A/F-Verhältnis
(Luft-Kraftstoff Verhältnis)
von der mageren Seite her verschoben wurde. In diesem Test wurde
unter den obigen Motorbedingungen der Wert von A/F als die Zündgrenze bestimmt,
wenn Fehlzünden
10 mal auftraten. Die Beziehungen zwischen dem Wert von A/F und
L/H wurden zu dieser Zeit überprüft. Die
Resultate sind in der Tabelle 9 unten gezeigt. Tabelle
9
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Wie
von der Tabelle 9 ersichtlich, ist A/F 17,65, wenn L/H einen Wert
von –1,0
hat, ist A/F 17,7, wenn L/H einen Wert von –0,8 hat, ist A/F 17,65, wenn
L/H einen Wert von –0,6
hat, ist A/F 17,7, wenn L/H einen Wert von –0,4 hat, ist A/F 17,7, wenn
L/H einen Wert von –0,2
hat, ist A/F 17,7, wenn L/H einen Wert von 0,0 hat, ist A/F 17,65,
wenn L/H einen Wert von 0,2 hat, ist A/F 17,62, wenn L/H einen Wert
von 0,4 hat, ist A/F 17,55, wenn L/H einen Wert von 0,6 hat, ist
A/F 17,5, wenn L/H einen Wert von 0,7 hat, ist A/F 17,1, wenn L/H einen
Wert von 0,8 hat, und ist A/F 17,06, wenn L/H einen Wert von 1,0
hat. Wie oben gezeigt, wenn L/H 0,7 oder kleiner ist, hat die Zündgrenze
ein hohen Wert oder A/F ist 17,5 oder größer, aber wenn L/H größer als 0,7
ist, ist A/F kleiner als 17,5. Wenn L/H 0,7 oder weniger ist, kann
Zündbarkeit
auch aufrechterhalten werden.
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Die
Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen spezifischen Ausführungsformen
beschränkt
und kann in Ausführungsformen
realisiert werden, welche auf verschiedene Weise in Übereinstimmung
mit dem Zweck und einer Anwendung innerhalb des Geltungsbereichs
der Erfindung modifiziert sind.
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In
der Zündkerze 100 der
Erfindung ist zum Beispiel der Metallkern 3b nur in die
Mittelelektrode 3 eingefügt. Die Erfindung ist nicht
auf diese Konfiguration beschränkt.
Ein weiterer Metallkern kann in den Körper 4a der ersten
Masseelektrode oder in die zweite Masseelektrode 5 eingefügt sein.
Das Material des Metallkerns kann ein einzelnes Metall, wie etwa
Cu oder Ag, oder eine Legierung sein.
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Die
Zündkerze 100 der
Erfindung umfasst zwei zweite Masseelektroden 5. Die Erfindung
ist nicht beschränkt
auf diese Konfiguration. Die Zündkerze
kann nur eine zweite Masseelektrode umfassen. Wenn eine Mehrzahl
von zweite Masseelektroden angeordnet sind, kann die elektrische
Feldstärke
wirkungsvoll konzentriert werden. Daher kann die Zündkerze
drei oder mehr zweite Masseelektroden umfassen.