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Zündkerze mit veränderbarem Wärmewert Die Erfindung hat sich die Aufgabe
gestellt, eine Zündkerze für Verbrennungsmotoren zu schaffen, die :sich durch einfachsten
Aufbau auszeichnet und es ermöglicht, den Wärmewert in einfachster Weise für die
Verwendung der Zündkerze in verschiedenen Motoren anzupassen, ohne daß es erforderlich
ist, die Bauelemente der Zündkerze, wie Kerzenkörper und Isolierkörper, in ihren
Bauformen zu ändern. Unter Wärmewert einer Zündkerze wird die Zeit verstanden, nach
welcher in einem bestimmten Motor unter bestimmten Bedingungen Glühzündungen auftreten.
Der Wärmewert ist nach oben begrenzt durch den Glühwert- (Glühfestigkeit), nach
unten durch die Verrußungsfestigkeit.
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Zur Abstimmung des Wärmewertes von Zündkerzen hat man bereits die
verschiedensten Ausführungen vorgeschlagen. Hauptsächlich erfolgte eine Abstimmung
des. Wärmewertes in der Weise, daß. eine Veränderung der Form des Isolierkörperfußes,
.der in den Verbrennungsraum hineinragt, insbesondere durch Verkürzung oder Verlängerung
vorgenommen wurde. Auch durch Wahl eines Isolierkörpers mit einer anderen Wärmeleitfähigkeit
bzw. durch Veränderung ,der Bohrung des Kerzenkörpers wurde eine Abstimmung des
Wärmewertes vorgenommen.
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Ferner ist es bekannt, auf einen besonderen Bund bzw. auf einer kegeligen
Schulter des Isolierkörpers der Zündkerze, insbesondere auf den Teil, der in den
Verbrennungsraum hineinragt, metallische Teile, z. B. Ringe, aufzusetzen, welche
auch die Halterung des Isolierkörpers .bewirkten.
Alle bisher verwendeten
Mittel zur Änderung des Wärmewertes von Zündkerzen erforderten unterschiedliche
Formgebung des Kerzenkörpers bzw. .des Isolierkörpers, so daß für jeden jeweils
gewünschten Wärmewert eine besondere Zündkerzentype erforderlich war. Hierdurch
waren für jede Zündkerzentype andere Gußformen, Werkzeuge und Arbeitsvorrichtungen
erforderlich. Die Veränderung des Fußes, des Isolierkörpers bedingte vor allem einen
erheblichen Ausschuß bei der Fertigung, insbesondere durch die großen Toleranzen
bei den verschiedenen keramischen Werkstoffen.
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Es ist auch vorgeschlagen worden, eine Veränderung des Wärmewertes
durch Metallpulverpackungen an der dem- Verbrennungsraum abgewandten Seite bei den
Isolierkörpern der bisher üblichen Form vorzunehmen. Bei dieser Lösung ist jedoch
eine Veränderung des Wärmewertes sowohl aus konstruktiven Gründen wie auch wegen
.des begrenzten Wärmegefälles nur innerhalb enger Grenzen möglich.
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Die Erfindung betrifft eine Zündkerze mit zwei koaxial angeordneten,
glatte Zylinderflächen aufweisenden rohrförmigen Isolierkörpern, wovon der innere-
Isolierkörper die Mittelelektrode trägt und auf der Verbrennungsraumseite .durch
einen Dichtungsring gehalten ist, während der äußere' Isolierkörper den Kerzenkörper
auskleidet.
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Gemäß der Erfindung wird .in einfachster Weise bei einer derartigen
Zündkerze eine Änderung des-Wärmewertbereichs der Zündkerze dadurch erzielt, daß
auf der dem Verbrennungsraum abgekehrten Seite des Dichtungsringes-- gut__wärmeleitende,,
insbesondere metallische Bauelemente, z: B. in Ring-, Hülsen- oder Trichterform,
in veränderlicher Größe auswechselbar so angeordnet und ausgebildet sind, daß eine
veränderliche Wärmeableitung zwischen dem inneren Isolierkörper und dem Kerzenkörper
vorhanden ist. Diese gut wärmeleitenden Bauelemente können in einfachster Weise
je nach dem gewünschten Wärmewert gegen andere von unterschiedlicher Größe ausgewechselt
werden, ohne daß die übrigen Bauelemente der Zündkerze, wie Isolierkörper und Kerzenkörper,
geändert werden müssen. Gemäß der Erfindung erfolgt also die Veränderung des Wärmewertes
dadurch, daß, die gut wärmneleitenden Bauelemente so.ausgebildet .werden, daß sie
auf der dem Brennraum abgekehrten- Seite, des Dichtungsringes den inneren,
rohrförmigen Isolierkörper auf eine unterschiedliche Länge umschließen. Die gut
wärmeleitenden Bauelemente können auch in Lamellenform ausgebildet sein.
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Ein besonderer Vorteil der- erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin,
daß der in den, Verbrennungsraum hineinragende Teil des inneren Isolierkörpers stets
die gleiche Länge aufweisen kann, obwohl es sich um Zündkerzen von verschiedenem
Wärmewert handelt.
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Gemäß der Erfindung wird außerdem zwecks Verbesserung der Wärmeverteilung
der Teil des ringförmigen Spaltes zwischen Isolierkörper und Zündkerzenkörper, welcher
am Kabelanschlußende bzw. am kältesten Teil der Zündkerze -liegt, mit einer Wärmeableitungsschicht
fugenlos ausgefüllt, während der dem Verbrennungsraum zugewandte Teil des ringförmigen
Spaltes eine Wärmeisolation aufweist. Hierdurch wird der äußere Isolierkörper, der
die gesamte Länge des Kerzenkörpers auskleidet, vor schädlichen Einflüssen durch
den großen Temperaturunterschied zwischen Kerzenkopf und Kabelanschlußende .geschützt.
Dieser große Temperaturunterschied bewirkt innerhalb dies- Isolierkörpers große
Wärmespannungen, die leicht. zur Zerstörung des Isolierkörpers. führen.
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In, den Fig. i bis 4 der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele
gemäß der Erfindung dargestellt. Der aus einem Stahlmantel bestehende einteilige
Kerzenkörper i wird in dien Zylinder :2 des Motors eingeschraubt und durch den Ring
3 abgedichtet. Der innere Isolierkörper 4 ist in Form eines glatten Röhrchens aus
keramischem Werkstoff ausgebildet, welches durch den Dichtungsring 5, z. B. aus
Kupfer, gehalten und. gegen den Verbrennungsraum abgedichtet wird. Der innere Isolierkörper
4 trägt die Mittelelektrode 6, während -die Außenelektrode 7 am i befestigt -ist.
Koaxial zu dem inneren Isolierkörper 4 liegt der äußere Isolierkörper 8, ebenfalls
in Form eines glatten Röhrchens aus . koramischem Werkst,off, welches den Kerzenkörper
i auskleidet. Neben dem Dichtungsring 5 ist als gut wärmeleitendes Bauelement 9
ein metallischer Ring auf den inneren Isolierkörper '4 gesetzt, welcher diesen dicht
umschließt und so einen guten Wärmeübergang zwischen dem inneren Isolierkörper 4
und dem Kerzenkörper i herstellt. Je nach der Bemessung der Länge bzw. der Form
des' metallischen Ringes kann der Wärmewert der Zündkerze verändert und den besenderen.Bedingungen
des jeweiligen Verbrennungsmotors angepaßt werden: Durch den freien Raum io zwischen
dem Ring -und dem zündseitigen Ende des Isolierkörpers, 8 wird dieser gegenüber
seiner heißen Umgebung wärmeisoliert.
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In Fig. i ist als gut wärmeleitendes Bauelement 9 ein metallischer
Ring von mittlerer Länge eingezeichnet. Diese Zündkerze besitzt also einen mittJeren
Wärmewert.
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In Fig. 2 befindet sich neben dem; Dichtungsring 5 gar kein weiteres
Bauelement 9 mehr. Der metallische Ring von Fig. u -ist- also ganz . weggelassen
worden. Damit ist in Fig.2 eine Zündkerze. von niedrigem Wärmewert dargestellt:
In Fig. 3 befindet sich neben dem Dichtungsring 5 ein sehr großes wärmeableitendes
Bauelement 9. Es ist hierfür ein großer Trichter .eingezeichnet. Statt der Trichterform
kann: hierfür auch diie Form eines langen Ringes oder einer langen Hüase gewählt
werden. Durch die Anordnung ist ein sehr guter Wärmeübergang zwischen innerem Isolierkörper
4 und Kerzenkörper i bewirkt, d. h. es, handelt sich hier um eine Zündkerze von
hohem Wärmewert. Das gut wärmeleitende, große Bauelement g kann auch mit Innen-
und Außengewinde 2"2 bzw. 23 versehen sein, womit es auf den inneren Isolierkörper
4 aufgeschraubt bzw. in -den Kerzenkörpez z eingeschraubt
wird.
Zwischen dem Trichter und dem zündseitigen Ende des äußeren Isolierkörpers 8 ist
ein Luftspalt 21 zur Wärmeisolation angeordnet.
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Fig.4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das metallische Bauelement
g lamellenartig ausgebildet ist bzw. Aussparungen 24 aufweist, durch deren verschiedene
Größen der Wärmewert der Zündkerze entsprechend verändert wird.
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Zur weiteren Verbesserung der Wärmeverteilung innerhalb der Zündkerze,
insbesondere um den äußeren Isolierkörper 8, vor zu großen Wärmespannungen zu schützen,
ist zwischen dem äußeren Isolierkörper 8 und dem Stahlmantel bzw. Kerzenkörper i,
an der dem Verbrennungsraum zugewandten Seite eine Wärmeisolationsschicht 12 vorgesehen.
Hierdurch wird verhindert, daß von, der heißesten Stelle des Kerzenkörpers i, dem
Kopf 13, zuviel Wärme auf den Isolierkörper 8 übertragen wird. Außerdem ist jedoch
der Teil des ringförmigen Spaltes zwischen Isolierkörper 8 und Kerzenkörper i, welcher
am. Kabelanschlußende 14 liegt, also an den kältesten Teil des Kerzenkörpers i anschließt,
mit einer Wärmeableitungsschicht 15 fugenlos ausgefüllt. Hierdurch wirdi der schädlliche
Einfluß des großen Temperaturunterschiedes zwischen Kerzenkopf 13 und Kabelans.chlußende
14, welcher zur Zerstörung des Isolierkörpers 8 führen kann, vermieden. Der durch
die W ärmeisolationsschicht i@2 und die Wärmeableitungsschicht 15 erzielte Wärmeausgleich
innerhalb des Isolierkörpers 8 ist auch für den eingebauten Entstörungswiderstand
16 und das Anschlußkabel 17 von großem Vorteil, da diese vor einer unzulässigen
Erwärmung geschützt werden.
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Der Anschluß des Kabels 17 erfolgt mittels Stecker 18 und Hülse i9.
Der Entstörungswiderstand 16 ist von zwei Ringen 20 aus Isolierstoff im Isolierkörper
8 gehalten. Die Wärmeableitungsschicht 15 kann aus Metall oder einer Metallegierung
bzw. aus einem entsprechenden Pulver guter Wärmeleitfähigkeit bestehen. Sie wird
zweckmäßig auf den Isolierkörper 8 aufgespritzt. Sie kann auch durch elektrolytische
Abscheidung oder nach .dem Tauchverfahren oder durch Aufschrumpfen einer Hülse auf
den Isolierkörper 8 aufgebracht werden. Zweckmäßig wird sie danach so abgedreht,
daß der Isolierkörper 8 ohne Luftzwischenraum in den Kerzenkörper i eingeführt oder
eingepreßt werden kann. Die Wärmeableitungsschi.cht 15 kann auch als metallischer
Belag auf den keramischen Isolierkörper 8 eingebrannt werden. Die Schicht 15 kann
auch aus einem Kitt gebildet sein, der Metallpulver enthält. Die Wärmeisolationsschicht
12 kann aus Luft oder aus einem. Isolationskitt bzw. aus Asbest od. dgl. bestehen.