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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze entsprechend des Oberbegriffteiles
des unabhängigen
Anspruches 1. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine
Zündkerze,
die hauptsächlich
für eine
Zündfunken-
gezündete
Brennkraftmaschine verwendet wird. Noch genauer betrifft die die
vorliegende Erfindung eine Verbesserung in einer Zündkerze
vom atmosphärischen
Entladungs-Typ, die eine atmosphärische
Entladung zwischen gegenüberliegenden
Mittelelektroden- und Seitenelektroden-Spitzenabschnitten ausführt.
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Zündkerzen,
die in Brennkraftmaschinen verwendet werden, werden grob in zwei
Typen eingeteilt: eine Zündkerze
vom atmosphärischen
Entladungs-Typ, die die atmosphärische
Entladung zwischen gegenüberliegenden
Mittelelektroden- und Seitenelektroden-Spitzenabschnitten ausführt; und eine
Zündkerze
vom kriechenden Entladungs-Typ, die die Entladung entlang einer
Isolator-Spitzenoberfläche
zwischen einer äußeren Umfangsoberfläche der
Mittelelektrode und seiner benachbarten Seitenelektrode ausführt. Die
2 der
Erstveröffentlichung
einer
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 2001-234842 ,
veröffentlicht
am 31. August 2001, zeigt einen Aufbau der Zündkerze vom atmosphärischen
Entladungs-Typ und der Zündkerze
vom kriechenden Entladungs-Typ. Die Zündkerze vom atmosphärischen
Entladungs-Typ weist auf, wie in der zuvor ausgewiesenen Erstveröffentlichung
einer japanischen Patentveröffentlichung
gezeigt ist, eine stabförmige
Mittelelektrode, die in einer Mitte eines im Wesentlichen zylindrischen
Zündkerzenkörpers mit
einem Hauptgewindeabschnitt angeordnet ist, der mit einer Zündkerzenbohrung
eines Zylinderkopfes verschraubt ist. Ein Umfang der Mittelelektrode
ist mit einem elektrischen Isolator umgeben. Ein Spitzenabschnitt
der Seitenelektrode, der von einem Spitzenabschnitt des Kerzenkörpers in
einer Form, die ungefähr
dem Buchstaben L entspricht, erstreckt ist, ist auf einer verlängerten
Linie einer Mittellinie der Mittelelektrode positioniert. Ein Entladungsspalt
zwischen der Mittelelektrode und der Seitenelektrode ist entlang
einer axialen Richtung der Zündkerze
erstreckt. Noch genauer, die Spitzenabschnitte der Mittelelektrode
und der Seitenelektrode, die den Entladungsspalt bilden, sind einander
einer Mittellinie der Zündkerze
gegenüberliegend
(der Mittellinie des Zündkerzenkörpers mit
dem Gewindeabschnitt) und die atmosphärische Entladung entlang der
Zündkerzenmittellinie
wird ausgeführt.
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Wenn
die Zündung
durch eine Überschlagsentladung
innerhalb der Brennkammer ausgeführt wird,
wird eine Zündflamme
in einer Nähe
zu einem Mittelteil eines Entladungsspalts entwickelt und von dem
Mittelteil des Entladungsspaltes radial erstreckt. Die anfängliche
Flamme ist ungefähr
von einem kugelförmigen
Körper
mit einem Mittelteil des Entladungsspaltes als eine Mitte und ihr
Durchmesser wird allmählich
vergrößert. In
der zuvor vorgeschlagenen Zündkerze
ist die Mitte der kugelförmigen
anfänglichen
Flamme auf einer Mittellinie der Mittelelektrode, die eine Zündkerzen-Mittellinie
ist, platziert. Daher wird in einem Verfahren, in dem ihr Durchmesser
der kugelförmigen
anfänglichen
Flamme allmählich
größer wird,
eine Menge der kugelförmigen
anfänglichen Flamme,
die mit einem Isolator-Spitzenabschnitt, der die Mittelelektrode
umfasst, in Kontakt kommt, allmählich
groß.
Mit anderen Worten, da die kugelförmige anfängliche Flamme in einer Umfangsrichtung
mit dem Spitzenabschnitt des Isolators, der in der Umgebung des
Spitzenabschnittes der Mittelelektrode vorhanden ist, gleichmäßig in Kontakt
kommt, wird ein Volumen des Isolators relativ groß, was eine
Kühlwirkung
auf die anfängliche
Flamme beeinflusst und es wird leicht, dass die anfängliche
Flamme gelöscht wird.
Demzufolge wird eine Flammenausbildung verhindert.
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In
der
JP-A-02168589 ist
eine Zündkerze entsprechend
des Oberbegriffteils von Anspruch 1 gezeigt.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Zündkerze
zu schaffen, die effizient hergestellt werden kann und die eine
stabile Flammenausbildung schafft.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Zündkerze
gelöst,
die die Merkmale des unabhängigen
Anspruchs 1 hat.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung in größerer Ausführlichkeit mittels derer Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
erläutert,
wobei:
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1 eine
Querschnittsdarstellung ist, die einen Teil eines ersten bevorzugten
Ausführungsbeispieles
einer Zündkerze
zeigt,
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2 eine
beispielhafte Darstellung zum Erläutern eines Zustandes der in
der 1 gezeigten Zündkerze
ist, in der eine anfängliche
Flamme ausgebreitet wird.
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3 eine
Querschnittsdarstellung ist, die einen Teil eines zweiten bevorzugten
Ausführungsbeispieles
einer Zündkerze
zeigt,
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4 eine
Querschnittsdarstellung ist, die einen Teil einer Zündkerze
entsprechend des Standes der Technik zeigt.
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Nachstehend
wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, um ein besseres Verständnis der technischen
Lehre zu erleichtern.
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1 ist
ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
einer Zündkerze 1 für eine funken-gezündete Brennkraftmaschine
entsprechend der vorliegenden Erfindung. Es ist zu beachten, dass
die 1 nur Spitzenabschnitte der Elektroden zeigt,
die Teile der Zündkerze 1 sind.
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Diese
Zündkerze 1 enthält: einen
ungefähren
(im Wesentlichen) zylindrischen Kerzenkörper 2 mit einem Montagegewindeabschnitt 2a,
um diese Zündkerze 1 in
eine Kerzenbohrung eines Zylinderkopfes (nicht gezeigt) zu montieren;
eine Mittelelektrode 4 mit einem zylindrischen Körper und
der an einer Innenseite des Kerzenkörpers 2 über einen
Isolator 3 gelagert ist; und eine Seitenelektrode 5,
die mit einem Spitzenabschnitt des Kerzenkörpers 2 verbunden
ist.
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Der
Kerzenkörper 2 enthält einen
sechseckigen Abschnitt zum Lösen
oder zum Befestigen der Zündkerze 1.
Ein Spitzenabschnitt des Kerzenkörpers 2,
der zu der Brennkammer des Motors ausgestellt ist, ist in einem
zylindrischen Körper
gebildet, der einen inneren Wandabschnitt 2b in einer sich
verjüngenden
Oberfläche
hat, in der ein Innendurchmesser allmählich in die Richtung zu dem
Spitzenabschnitt des Kerzenkörpers 2 erweitert
ist. Der zuvor beschriebene Isolator 3, der vollständig in
einer annähernd
zylindrischen Form aus Aluminium hergestellt ist, ist in einen Innenumfang
des Kerzenkörpers 2 eingesetzt
und ist an dem Kerzenkörper 2 durch Verstemmen
einer Öffnungskante
des Kerzenkörpers 2,
platziert in der Nähe
zu dem sechseckigen Abschnitt (nicht gezeigt), einstückig befestigt.
Ein Spitzenabschnitt des Isolators 3 besteht aus einer schlanken
zylindrischen Form, die eine sich verjüngende äußere Umfangsoberfläche 3a hat,
auf der der Durchmesser derselben in der Richtung zu der Spitze allmählich klein
wird und die auf einer Position gebildet ist, die in der Richtung
zu einer Seite von einer Zündkerzen-Mittellinie
m (einer Mittellinie des Kerzenkörpers 2)
exzentrisch ist. Daher wird ein Spalt 6, der zwischen dem
Spitzenabschnitt des Isolators und der inneren Wandoberfläche 2b des
Kerzenkörpers gebildet
ist, auf der einen Seite in der Umfangs richtung größer. Der
Spitzenabschnitt des Isolators 3 hat eine Spitzenendoberfläche 3b,
die über
ihren gesamten Umfang gleichbleibend um einen vorbestimmten Abstand
in der zylindrischen Form vorspringt.
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Die
Mittelelektrode 4 ist z. B. aus einer Nickellegierung hergestellt
und in den Isolator 3 eingesetzt und dadurch mit dem Spitzenabschnitt
des Isolators 3 als eine Mitte gelagert. Daher ist eine
Mittellinie L der Mittelelektrode 4 an einer Position exzentrisch
(versetzt) von der Zündkerzen-Mittellinie
m platziert und ist zu der Zündkerzen-Mittellinie
m parallel. Zusätzlich
ist der Spitzenabschnitt der Mittelelektrode 4 in der zylindrischen
Form von der Spitzenoberfläche 3,
die in einer Ringform gebildet ist, vorgesprungen. Zusätzlich ist
ein sich verjüngender
Abschnitt 4a, dessen Durchmesser in der Richtung zu dem
Spitzenende allmählich
kleiner wird, gebildet. Ein Mittelelektroden-Einsatz 11 in
einer zylindrischen Form mit einem kleinen Durchmesser und hergestellt aus
Edelmetall ist an einer Spitze einer Seite mit kleinem Durchmesser
des sich verjüngenden
Abschnittes 4a verbunden. Dieser mittelelektrodenseitige
Einsatz 11 hat eine axiale Mittellinie seiner zylindrischen Form,
wie in der 2 gezeigt, geneigt durch einen spitzen
Winkel in Bezug auf die Mittellinie L der Mittelelektrode 4.
Eine Spitzenoberfläche 11a,
die einen im Wesentlichen Entladungsabschnitt ausbildet, wird von
einer Ebene, die zu der Mittelachsenlinie gemeinsam mit einer Basisendoberfläche, die
eine Verbindungsoberfläche
in die Richtung zu der Mittelelektrode 4 schafft, rechtwinklig
ist, gebildet. Daher ist der sich verjüngende Abschnitt 4a von
einer annähernd verjüngten Kegelstumpfform,
deren Durchmesser von dem Außendurchmesser
eines allgemeinen Abschnittes der Mittelelektrode 4 zu
dem Außendurchmesser
des mittelelektrodenseitigen Einsatzes 11 allmählich variiert
wird.
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Andererseits
ist die Seitenelektrode 5 z. B. aus einer Nickellegierung
hergestellt und ist auf einer Spitzenoberfläche des Kerzenkörpers 2 verbunden. Die
Seitenelektrode 5 ist in einer Form, die annähernd dem
Buchstaben L entspricht, mit einem Basisabschnitt 5a gebildet,
der sich von dem Kerzenkörper 2 parallel
zu der Zündkerzen-Mittellinie
m und einem Armabschnitt 5b erstreckt, der im Wesentlichen in
einem rechten Winkel von dem Basisabschnitt 5a in die Richtung
zu dem Inneren des Kerzenkörpers 2 gebogen
ist. Der Armabschnitt 5b hat seine Länge entlang einer radialen
Richtung der Zündkerze 1 kurz,
so dass seine Spitze desselben nicht von der Zündkerzen-Mittellinie m erreicht
wird. Es ist zu beachten, dass die Seitenelektrode 5 ihren
Basisabschnitt 5a einer annähernd rechtwinkligen Form im Querschnitt
mit einer Umfangsbreite hat, die breiter als eine Dicke in der radialen
Richtung der Zündkerze 1 ist.
Ein seitenelektrodenseitiger Einsatz 12 ist auf einer Spitzeninnenseite
der Seitenelektrode 5 verbunden, um in die Richtung der
Mittelelektrode 4 vorzuspringen. Der seitenelektrodenseitige
Einsatz 12, der aus einer zylindrischen Form besteht, ist
aus Edelmetall hergestellt und hat einen kleinen Durchmesser. Dieser
seitenelektrodenseitige Einsatz 12 hat seine zylindrische
axiale Mittellinie, geneigt durch den spitzen Winkel in Bezug auf
die Mittellinie m der Zündkerze 1 und
seiner Spitzenoberfläche 12a,
die im Wesentlichen den Entladungsabschnitt vorsieht, bildet eine
Ebene rechtwinklig zu der axialen Mittellinie gemeinsam mit der
Basisendoberfläche
des seitenelektrodenseitigen Einsatzes 12, der eine Verbindungsoberfläche in die
Richtung zu der Mittelelektrode 4 ausbildet.
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Der
mittelelektrodenseitige Einsatz 11 und der seitenelektrodenseitige
Einsatz 12 Sind einander in Bezug auf die Zündkerzen-Mittellinie
m gegenüberliegend
(einander zugewandt). Diese axialen Mittellinien von diesen Einsätzen 11 und 12 sind
miteinander gegenseitig übereinstimmend.
Ein Entladungsspalt 13 ist zwischen der Spitzenoberfläche 11a des mittelelektrodenseitigen
Einsatzes 11 und der Spitzenoberfläche 12a des seitenelektrodenseitigen
Einsatzes 12 gebildet. Die Mittelelektrode 4 ist
von der Mittellinie m der Zündkerze 1 in
einer Richtung gegenüberliegend
zu der Seitenelektrode 5 exzentrisch (versetzt). Der mittelelektrodenseitige
Einsatz 11 ist auf einer Seite mit der Mittellinie m der
Zündkerze 1 als
die Mitte positioniert und der seitenelektrodenseitige Einsatz 12 ist
auf der anderen Seite positioniert. Dann werden der mittelelektrodenseitige
Einsatz 11 und der seitenelektrodenseitige Einsatz 12 in
derselben geraden Linie ausgerichtet. Daher ist eine gerade Linie
S, die zwischen den beiden Einsätzen 11, 12 verbindet,
in Bezug auf die Mittellinie m der Zündkerze 1 geneigt
und wird bei der Mittellinie m der Zündkerze 1 gekreuzt.
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Insbesondere
in dem ersten Ausführungsbeispiel
ist ein Mittelpunkt X des Entladungsspaltes 13 zwischen
den Spitzenoberflächen 11a, 12a auf der
Mittellinie m der Zündkerze
positioniert. Mit anderen Worten, jede Spitzenoberfläche 11a, 12a ist durch
einen gleichen Abstand von der Mittellinie m der Zündkerze 1 zueinander
getrennt.
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Wenn
die Zündkerze 1 aufgebaut
ist, wie zuvor beschrieben, wird von einer Zündspule (nicht gezeigt) ein
Hochspannung zugeführt,
tritt eine Luftentladung (oder eine atmosphärische Entladung) in dem Entladungsspalt 13 auf,
nämlich
in einem Raum zwischen dem mittelelektrodenseitigen Einsatz 11 und dem
seitenelektrodenseitigen Einsatz 12 und der Ladungsfunken
zündet
ein Luft-Kraftstoff-Gemisch innerhalb der Brennkammer. Zu dieser
Zeit wird eine anfängliche
Flamme kugelförmig
mit dem Mittelpunkt X des Entladungsspaltes 13 als ein
Zentrum und ihr Durchmesser der kugelförmigen anfänglichen Flamme wird groß. 2 zeigt
diagrammartig eine Situation der Entwicklung dieser anfänglichen
Flamme in der in der 1 gezeigten Zündkerze 1.
Es wird erkannt werden, dass die kugelförmige anfängliche Flamme allmählich im
Verlauf der Zeit größer wird, wie
durch die Punkt-Linien-Kreise T1, T2, T3 gezeigt. Zu einem bestimmten
Zeitpunkt wird die anfängliche Flamme
mit der Mittelelektrode 4 und der Spitzenoberfläche 3b des
Isolators 4 an der Umgebung der Mittelelektrode 4 kontaktiert.
Zu dieser Zeit wird infolge eines Kühlens eine Auslöschwirkung
aufgenommen. Wie in der 2 gezeigt, wird in dem Fall
der Zündkerze 1 in
diesem Ausführungsbeispiel
die anfängliche
Flamme mit einer Position (nämlich
mit der Zentrumsposition X) entwickelt, die von der Mittellinie L
der Mittelelektrode 4 (nicht in der Position auf der Mittellinie
L) als eine Mitte abgewichen ist. Daher wird, weil der Kontakt der
anfänglichen
Flamme mit der Mittelelektrode 4 und der Spitzenoberfläche 3b des
Isolators 3, der die Mittelelektrode 4 umgibt,
geringer wird, die Auslöschwirkung
unterdrückt.
Andererseits wird die anfängliche
Flamme mit ihrem Mittelpunkt X auf der Zündkerzen-Mittellinie m als
ein Zentrum für
die gesamte Zündkerze 1 entwickelt.
Daher kann die Zündung
an einer annähernden
Position innerhalb der Brennkammer vorgenommen werden. Zusätzlich wird
eine Zündposition
entsprechend eines Montagewinkels des Kerzenkörpers 2 nicht verändert, wenn
die Zündkerze 1 mit
dem Zylinderkopf verbunden wird. Da überdies in diesem Ausführungsbeispiel
die axiale Mittellinie des mittelelektrodenseitigen Einsatzes 11 mit
der axialen Mittellinie des seitenelektrodenseitigen Einsatzes 12 übereinstimmend ist,
tritt kein partieller Verschleiß auf.
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Als
nächstes
zeigt die 3 ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Zündkerze
entsprechend der vorliegenden Erfindung. In dem zweiten Ausführungsbeispiel
ist ein Differenzpunkt von dem ersten Ausführungsbeispiel eine Modifikation der
Form, insbesondere der Seitenelektrode 5'. Der weitere Aufbau der Zündkerze 1 ist
im Wesentlichen derselbe wie das erste Ausführungsbeispiel. Die Seitenelektrode 5' in diesem Ausführungsbeispiel
ist in einer Form gebildet, die ungefähr dem Buchstaben L entspricht,
und enthält
einen Basisabschnitt 5a',
der verlängert
ist zu der Zündkerzen-Mittellinie
m von dem Kerzenkörper 2 und
einem Armabschnitt 5b', der
von dem Basisabschnitt 5a' in
die Richtung nach innen des Kerzenkörpers 2 durch einen
stumpfen Winkel gebogen ist.
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Insbesondere
ist ein Armabschnitt 5b' linear verlängert und
ein seitenelektrodenseitiger Einsatz 12, vorgesprungen
in die Richtung zu der Mittelelektrode 4, ist auf der Innenseite
der Spitze des Armabschnittes 5b' verbunden. Der seitenelektrodenseitige
Einsatz 12 ist in einer zylindrischen Form mit kleinem
Durchmesser, wie in dem Fall des ersten Ausführungsbeispieles gebildet.
Der Armabschnitt 5b' hat
seine axiale Linie n rechtwinklig zu der geraden Linie S, die die
beiden elektrodenseitigen Einsätze 11 und 12 verbindet.
Ein äußerer Spitzenabschnitt 5c des
Armabschnittes 5b auf der Innenseite, mit dem der sei tenelektrodenseitige
Einsatz 12 verbunden ist, ist entlang einer Ebene, rechtwinklig
zu der Mittellinie m der Zündkerze 1,
ausgeschnitten. Es ist zu beachten, dass in derselben Weise wie
in dem ersten Ausführungsbeispiel
worden ist, der Mittelpunkt X des Entladungsspaltes 13 zwischen
den Spitzenoberflächen 11a und 12a von
beiden Einsätzen 11 und 12 auf
der Mittellinie m der Zündkerze 1 in
diesem Ausführungsbeispiel
platziert ist.
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Entsprechend
des in dem zweiten Ausführungsbeispiel
der 3 gezeigten Aufbaus wird eine Gesamtlänge der
Seitenelektrode 5' kurz,
so dass die Zündkerze 1 in
diesem Ausführungsbeispiel
im Hinblick auf eine Reduzierung in einer thermischen Kapazität vorteilhaft
ist. Zusätzlich
ist der äußere Spitzenabschnitt
5cvon der ausgeschnittenen Form entlang der Ebene rechtwinklig zu
der Mittellinie m der Zündkerze 1.
Daher kann insbesondere eine Miniaturisierung eines Abschnittes
der Zündkerze 1,
die mit der anfänglichen
Flamme in Kontakt kommt, und eine weitere Reduzierung der Auslöschwirkung
erreicht werden. Es wird erkannt, dass ein Winkel von dem Armabschnitt 5b' in Bezug auf
die gerade Linie S breiter als 90° sein
kann. Wenn jedoch dieser Winkel breiter als 90° ist, wird es leicht notwendig,
ein lange Gesamtlänge
für die
Seitenelektrode 5' zu
nehmen. Im Gegensatz dazu kommt, wenn dieser Winkel enger als 90° ist, die
anfängliche
Flamme leicht mit dem Armabschnitt 5b' in Kontakt.
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Als
nächstes
zeigt die 4 eine Zündkerze entsprechend des Standes
der Technik. In dieser Zündkerze
ist die gerade Linie S durch 90° mit
der Mittellinie m der Zündkerze 1 gekreuzt.
Der mittelelektrodenseitige Einsatz 11' ist auf der Spitzenseitenoberfläche der
Mittelelektrode 4' von
dem Isolator 3 vorgesprungen. Der mittelelektrodenseitige
Einsatz 11' ist
aus der zylindrischen Form mit kleinem Durchmesser gebildet. Die
Seitenelektrode 5 ist in einer Form, die ungefähr dem Buchstaben
L entspricht, gebildet, in der ein Armabschnitt 5b um 90° von dem Basisabschnitt 5a gebogen
ist. Der seitenelektrodenseitige Einsatz 12, vorgesprungen
entlang einer axialen Richtung des Armabschnittes 5b, ist
mit der Spitze des Armabschnittes 5b verbunden. Der seitenelektrodenseitige
Einsatz 12' ist
von einer zylindrischen Form mit kleinem Durchmesser. Auch in dieser Zündkerze
ist der Mittelpunkt X des Entladungsspaltes 13' zwischen den
Spitzenoberflächen 11a', 12a' der beiden
elektrodenseitigen Einsätze 11', 12' auf der Mittellinie
m der Zündkerze 1 platziert.
Es ist zu beachten, dass eine Höhe
der Mittelelektrode 4' von dem
Kerzenkörper-Spitzenabschnitt 2c,
wie in der 4 gezeigt, ungefähr dieselbe
wie die Höhe
der Seitenelektrode 5 von dem Kerzenkörper-Spitzenabschnitt 2c ist.