DE8902032U1

DE8902032U1 - Zündkerze

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Publication number: DE8902032U1
Application number: DE8902032U
Authority: DE
Original assignee: Jenbacher Werke AG
Current assignee: Innio Jenbacher GmbH and Co OG
Priority date: 1989-02-21
Filing date: 1989-02-21
Publication date: 1989-05-18
Also published as: JPH0334283A; NL9000353A; IT9004806A0; AT394792B; ATA23290A; IT1240665B; US5107168A; IT9004806A1

Description

Zündkerze

Die Neuerung betrifft eine einer gegenüber den Kerzengewinde isolierten Mittelelektrode und mit elektrisch mit dem Kerzengewinde verbundenen Masserte'.ekt roden, wobei am brennraumseitigen fnde der Mittelelektrode ein zumindest teilweise aus Platin oder einer Platinlegierung bestehender Aufsatzteil angebracht ist, zvischen dem und den von der Seite an ihn herangeführten Massenelektroden die Funkenstrecken liegen.

Um eine Zündkerze mit geringeren Zündspannungen betreiben zu können, ist es günstig, wenn die Elcktrodenflachen, zwischen denen der Zündfunken überspringen soll, relativ klein und spitz ist (hohe lokale Feldstärke). Andererseits wird aber von einer Zündkerze auch hohe Standfestigkeit (geringer Elektrodenabbrand) verlangt, wofür kleine Elektrodenflächen eher ungünstig sind. Um sowohl geringe Zündspannungen als auch hohe Standfestigkeit haben zu können, ist man bereits auf hochwertigere Elektrodenmaterialien übergegangen, die von sich aus einen geringen Elektrodenabbrand aufweisen.

Eine bekannte Zündkerze weist eine Mittelelektrode aus Kupfer (zur verbesserten Wärmeabfuhr) auf, die von einem Nickel-Mantel umgeben ist. Diese Zündkerze ist relativ preisgünstig. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Standfestigkeit, wie sie etwa bei stationären Gasmotoren verlangt wird, trotz des Nickel-Mantels zu gering ist. Als Material höherer Abbrandfestigkeit haben sich Platin bzw. Platinlegierungen erwiesen. Da Platin aber sehr teuer ist, hat man bereits eine dünne drahtartige Mittelelektrode aus Platin vorgesehen. Nachteilig wirkt sich dabei die geringe mechanische Stabilität der Mittelelektrode, die schlechte Wärmeabfuhr durch den Platindraht sowie die Schwierigkeit aus, mehrere Massen-

.'lektroden - wie es an sich günstig «äre - an den dünnen Platindraht heranzuführen. Außerdem weist der dünne Platindraht praktisch keine Abbrandreserven auf. Es ist bereits auch bekannt, an der Mittelelektrode einer Zündkerze einen Aufsatzteil aus Platin oder Platinlegierungen anzuordnen, der die Form eines Zylinders aufweist und an dem &zgr;4ei gerade Massenelektroden von der Seite herangeführt sind. Bei dieser Zündkerze ist zwar eine gute Gemischzugäng I ichkeit zur Funkenstrecke gegeben, allerdings ist dort der Abbrand an den zu den Massenelektroden weisenden Zylindermantelbereichen trotz Verwendung von Platin hoch, wodurch der Aufsatzteil seine Zylinderform verliert und sich unter anderem der Elektrodenabstand ändert. Aufgrund der veränderten Form des Auf satztei Iss ist es dann sehr schwierig, einen für einen optimalen Motorlauf nötigen, wohldefinierten Elektrodenabstand einzustellen.

Aufgabe der feuerung ist es, eine kostengünstige Zündkerze der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die eine sehr hohe Standfestigkeit, insbesondere einen gei ingen Abbrand der Elektroden aufweist und dennoch mit relativ geringen Zündspannungen betreibbar ist. Im Bedarfsfall soll eine bequeme NachsteIImögIichkeit mit definiertem Elektrodenabstand gegeben sein.

Dies wird neuerungsgemäß dadurch erreicht, daß der Aufsatzteil im wesentlichen die Form eines mit der Deckfläche zum Brennraum weisenden Prismas aufweist, und daß die Massenelektroden seitlich neben den Seitenflächen des im wesentlichen pr i smenf örmige.i Aufsatzteiles im wesentlichen parallel zu den Prismenkar, ten der Deckfläche bzw. (Ier Grundfläche verlaufen.

Bei Zündkerzen möchte man hohe lokale Feldstärken zwischen der Mi11e I elektrode und den Massenelektroden erzielen, um eine möglichst gering? Zündspannung zu benötigen. Solche hohen Feldstärken können durch spitze Elektrodenausbildungen erreicht werden. Allerdings hat man dann den Nachteil, daß diese Elektroden relativ schnell abbrennen. Eine Ve rb» «s serungs möglichkeit besteht in der Verwendung von geeigneten Materialien, beispielsweise Platin oder eine Platinlegierung. Bei den bisherigen Elektrodengeometrien hat man aber auch damit keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt. Bei der neuerunysgemäßen Elektrodengeometrie, bei der der Aufsatzteil auf der Mittelelektrode aus Platin oder einer ?tat inleg erung 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 Abbrand durch die relativ große wirksame Gesamtlänge der Prismenkanten in Grenzen. Die Funkenstrecken liegen dabei zwischen dem Aufsatzteil und den seitlich neben dem Aufsatzteil im wesentli hen parallel zu den Prismenkanten der Oeckfläche bzw. der Grundfläche verlaufenden Massenelektroden, umgeben also praktisch den gesamten prismenförmigen Aufsatzteil. Durch die parallele Führung der Massenelektroden zu den Seitenflächen des prismenförmigen Aufsatzteiles aus Platin ist der ohnehin nur ¹H geringen Ausmaß vorhandene Elektrodenabbrand auch relativ gleichmäßig, sodaß im Bedarfsfall eine einfache Nachste IImögMchkeit mit wohldefiniertem Elektrodenabstand möglich ist.

3eim neuerungsgemäß ausgebildeten 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 gering zu haltin, ist es wesentlich, dad die an der Funkenstrecke liegenden Bereiche des prismenförmigen Aufsatzteiles aus Platin bzw. einer Pl ati&eegr; legierung bestehen, während im Mittelteil beispielsweise ein Hartlotstift eingesetzt werden kann, um den Aufsatzteil mit der MitteleleWtrnde »y uerhinden. Bei einer solchen Version ist gleichzeitig eine feste Verbindung des Auf sat 11ei I es mit de' Mi11eIeIektrode möglich, und außerdem eine Materialprsparnis an teurem Platin.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform w°ist der Aufsatzteil die Form eines geraden Prismas mit quadratischer Grund- bzw. Deckfläche auf. Bei dieser Ausführungsform besteht die Möglichkeit im Querschnitt vorzugsweise quadratische, im rechten Winkel abgewinkelte MasseneIektrodenstifte vorzusehen, von denen jeweils ein Schenkel parallel zu einer Seitenfläche des Aufsatzteiles verläuft und der andere Sehen Ic &rgr; I para I. L el zur anschließenden Seitenfläche des Aufsatzteiles verläuft. Damit werden mit einer Massene lek t r jrJe jeweils zwei Seitenflächen des Aufsatzteiles erfaßt, wobei zwischen den Prismen-Höhenkant en und dem Innenwinkel der abgewinkelten Massenelektroden besonders hohe Feldstärken auftreten.

Die Neuerung wird nachstehend anhand der Figuren der Zeichnung durch Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen die Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der neuerungsgemäßen Zündkerze, die Fig. 2 eine vom Brennraum aus gesehene Unteransicht in vergrößertem Maßstab, die Fig. 3 einen zentralen

Längsschnitt durch die Zündkerze gemäß der Linie A-A der Fig. 2, die Fig. 4 einen zentralen Längsschnitt wie in Fig. 3, jedoch für ein anderes Ausführungsbeispiel, und die Fig. 5 eine vom Brennraum aus gesehene Unteransicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel der neuerungsgemäflen Zündkerze.

Die in Fig. 1 dargestellte Zündkerze weist einen Isolierkörper 1 zur Isolation der zentralen Mittelelektrode 2 gegenüber dem in Be '.rieb auf Masse liegenden Gehäuse 3 aus Metall auf, das einstückig mit einer Sechskantmutter 4 und einem Gewinde 5 ausgebildet ist. Oben ist ein üblicher Anschlußstift für die MitteLeIektrode 2 vorgesehen. Zur Erläuterung der erfindungswesentlichen Teile wird nun auch auf die Fig. 2 und 3 Bezug genommen.

Gemäß der vorliegenden Neuerung weist der Aufsatzteil, der beim vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem P latinplättchen 7 besteht, in das ein Hartlotstift 7a eingesetzt ist, die Form eines Prismas auf, dessen Deckfläche zum Brennraum weist. Bei dem in Fig. 2 und gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein gerades Prisma mit quadratischer Deck- bzw. Grundfläche, also um einen Quader. Weiters ist es für die neuerungsgemäße Zündkerze wesentlich, daH die Massenelektroden 8a, 8b bzw. 9a und 9b seitlich neben den Seitenflächen des prismenförmigen Aufsatzteiles 7 im wesentlichen parallel zu den Prismenkanten 10 der Deckfläche verlaufen. Durch die scharfkantige Ausbildung der Prismenkanten 10 der Deckfläche des Aufsatzteiles 7 aus Platin oder einer Plati&eegr;legierung entstehen hohe örtliche Feldstärken zwischen diesem Aufsatzteil 7 der Mittelelektrode 2 und den Massenelektroden 8a, 8b bzw. 9a,9b. Gleichzeitig wird durch die große Länge der Kanten

der Abbrand in Grenzen gehalten. Jedenfalls wird der Elektrodenabstand über die Kantenlänge relativ gleichmäßig vor sich gehen, sodaß ein späteres Nachstellen mit wohld'-finiertem Elektrodenabstand rasch möglich ist

Von der Lage de ^ prismenförmigen Aufsatzteiles 7 hat sich eine Lage, bei der die Deckfläche des Aufsatzteiles 7 senkrecht zur Längsachse der MitteIeIektrode liegt, als vorteilhaft erwiesen. Dies ermöglicht zusammen mit den Massenelektroden eine symmetrische Ausbildung der Zündkerze. Um eine mechanisch feste Verbindung zwischen dem Aufsatzteil 7 aus Platin bzw. einer P &igr; ^ti&eegr; I egierung und der Mi11eIe Iektrode zu gewährleisten, ist es günstig, wenn die Grundfläche des Aufsatzteiles 7 zumindest teilweise am brennraumseitigen Ende der Mittelektrode 2 anliegt. In Fig. 3 ist eine besonders bevorzugte Verbindungsart zwischen Aufsatzteil 7 und Massenc¹. ektrode 2 dargestellt. Der Aufsatzteil 7 aus Platin, der eine prismsn.^rörmige Außenform aufweist, ist in der Mitte mit einer Bohrung versehen, die mit einer Bohrung im Kupferkern 2a der MitteIelektrode fluchtet. In diese fluchtenden Bohrungen wird ein Stift aus Hartlot 7a eingesetzt und dann durch Erhitzen eingeschmolzen. Damit ergibt sich eine rechenisch sehr robuste Verbindung zwischen dem Aufsatzteil 7 aus Platin oder einer P'sHnlegierung und der Mittelelektrode 2. Außerdem weist diese Verbindungsart den Vorteil auf, daß teures Platin eingespart wird, weil i bi Mittelteil des Aufsatzteiles nur relativ billiges Hartlot 7a angeordnet werden muß, während an der Funkenstrecke liegende Bereiche des Aufsatzteiles selbstverständlich aus Platin bzw. einer Plati&eegr; legierung bestehen, um einen geringen Abbrand sicherzustellen.

Aus herste LLungstechnisehen Gründen und im Hinblick auf eine ideale Funkenstrecke mit wohldefiniertem Elektroden abstand ist es günstig, wenn der Aufsatzteil 7 die Form eines geraden Prismas aufweist. Aus symmetrischen Überlegungen wird man den Schwerpunkt der Deckfläche des Auf sat &zgr;tei les 7 auf der gedachten Längsachse der Mittelelektrode 2 anordnen.

Um einerseits Platin einzusparen und andererseits doch ausreichende Kantenlä/igen, entlang denen sich die Funkenstrecke ausbildet, vorzusehen, ist es günstig, wenn die Diagonalabmessungen der Deckfläche des Aufsatzteiles 7 aus Platin bzw. einer Platinlegierung im Bereich des Durchmessers der Mittelektrode 2 liegen. Ein Vergleich des in F i $j. 3 gezeigten Ausführungsbeispiels mit dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiels zeigt, daß das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel etwas weniger Platin benötigt, während beim in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel, bei dem die Grundfläche des Auf sat &zgr; tei les 7 aus Platin etwas über die Mittelelektrode vorsteht, auch die Längskanten 11 der Grundfläche des prismenförmigen Auf sat &zgr; teiles 7 an der Funkenstrecke zwischen dem Aufsatzteil 7 und den Massenelekt roden liegt.

Die MasseneIektroden 31ifte weisen günstigerweise ebene, jeweils zu den ebenen Seitenflächen des Auf sat &zgr;tei I es parallele Seitenflächen auf, um einen wohldefinierten Elektrodenabstand zu gewährleisten. Günstigerweise wird man die Massenelektrodenstifte in an sich bekannter Weise mit rechteckigem, vorzugsweise quadratischem Querschnitt ausbilden, wobei es durchaus auch möglich ist, diese Massenelektrodenstifte zumindest an den zur Funkenstrecke weisenden Bereichen mit Platin oder einer Platinlegierung zu versehen.

Aus den Fig. 3 und 4 ist ersichtlich, daß die Deckflächen des Aufsatzteiles 7 aus Platin bzw. einer Plati&eegr;legierung und die zum Brennraum weisenden Flächen der Nassenelektroden 8a, 8b bzw. 9a, 9b in einer Ebene liegen. Diese Ausbildung fördert einerseits die Genischzugäng I ichkeit und erlaubt anderseits ein einfaches gemeinsames Nachfeilen des Aufsatzteiles und der Massenelektroden, um nach längerem Betrieb wieder scharfe Elektrodenkanten herzustellen.

Wie es insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die Massenelektroden - in einer Unteransicht der Zündkerze - abgewinkelt ausgebildet, wobei ein Schenkel 8a bzw. 9a jeweils zu einer Seitenfläche des Aufsatzteiles 7 parallel liegt, während der andere Schenkel 9b bzw. 8b parallel zur jeweils angrenzenden Seitenfläche des Aufsatzteiles 7 verläuft. An dieser Ausführungsform ist es besonders vorteilhaft, daß zwischen den Prismen Höhenkanten 12 und den Innenwinkeln der abgewinkelten Massenelektroden hohe lokale Feldstärken entstehen, die eine weitere Herabsetzung der Zündspannung erlauben. Eine solche Ausführungsform läßt sich besonders dann einfach realisieren, wenn der prismenförmige Aufsatzteil 7 eine rechteckige bzw. quadratische Grundfläche oder Deckfläche aufweist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.

Es sind aber durchaus auch andere Deckflächenformen möglich. Beispielsweise ist in Fig. 5 ein Aufsatzteil 7 mit einer Form eines geraden Prismas mit dreieckiger Deckfläche gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist jeder Prismenseitenfläche des Auf sat &zgr;tei les 7 eine eigene Massenelektrode 8',8" bzw. 8"' zugeordnet. Die Verbindung des Auf sat &zgr;tei les 7 in Form eines dreiseitigen Prismas gemäß Fig. 5 mit der Massenelektrode

kann beispielsweise durch direktes Verbinden der Grundfläche des Aufsatzteiles 7 mit den zum Brennraum weisenden Ende der Mittelelektrode erfolgen.

Die in den Fig. 2 bis 4 dargestel Iten A-jsf uhr ungsf ormen der neuerungsgemäßen Zündkerze lassen sich gemäß einem bevorzugten Herstellungsverfahren herstellen. Dazu wird ein prismenförmiger Aufsatzteil aus Platin oder e^;ner Platinlegierung mit einer Bohrung versehen, und in der Mittelelektrode 2 der Zündkerze ebenfalls eine zentrale Bohrung vorgenommen. Hierauf legt man den Aufsatzteil 7 auf die Mitte Ielektrode 2 bis die Bohrungen fluchten und setzt einen Stift 7a aus pinem Metali oder einer Metalllegierung, vorzugsweise Hartlot ein. Durch anschließendes Erhitzen wird dieser Metallstift dann fest eingeschmolzen, sodaß eine mechanisch stabile Verbindung zwischen Aufsatzteil 7 und Mittelelektrode 2 entsteht.

Claims

Schutzansprüche :

1. Zündkerze mit einer gegenüber dem Kerzengewinde isolierten MitteLeLektrode und mit elektrisch mit dem Kerzengewinde verbundenen MasseneLektroden, wobei am brennraumseitigen Ende der Mittelelektrode ein zumindest teilweise aus Platin oder einer Platinlegierung bestehender Aufsatzteil angebracht ist, zwischen dem und den von der Seite an ihn herangeführten Massenelektroden die Funken«*: recken Liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der AufsaczteiL (7) im wesentlichen die Form eines mit der Oeckfläche zum Brennraum weisenden Prismas aufweist, und daß die Massenelektroden (8a,8b;9a,9b) seitlich neben den Seitenflächen des im wesentlichen prismenförmigen Aufsatzteiles (7) im wesentlichen parallel zu den Prismenkanten der Deckfläche bzw. der Grundfläche verlaufen.

2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckfläche des Auf sat &zgr; teiles (7) senkrecht zur Längsachse der Mittelelektrode (2) liegt.

3. Zündkerze nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche des Aufsatzteii.es (7) zumindest teilweise am brennraumseitigen Ende der Mittelelektrode (2) anliegt.

4. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufsatzteil einen in seiner Außenform im wesentlichen prismenförmigen Körper (7) aus Platin oder einer Platinlegierung aufweist, der eine zentrale Bohrung aufweist, cie mit einer Bohrung in der Mi11eIe lektrode (2) fluchtet, wobei die Bohrungen zur Verbindung des Körpers (7) mit der

Mitte I e lektrode (2) mit einem einoeschmolzenen Metall

oder einer eingeschmolzenen Metalllegierung, insbesondere Hartlot, ausfüllbar sind.

5. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche des Aufsatzteiles (7) direkt mit dem brennraumseitigen Ende der
M i 11e I e I ektrode (2) verbunden ist.

&oacgr;. Zündkerze näcn einem der Ansprücne 1 bis j , uäuurCri gekennzeichnet, daß der Aufsatzteil (7) die Form
eines geraden Prismas aufweist.

7. Zündkerze nach ,inern der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die 6rund*Läche b&zgr; ·■ . Deckflächc des Aufsat&zgr;tei I es (7) rechteckig, vorzugsweise
quadra tisch ist.

8. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche bzw. Deckfläche des Aufsat&zgr;teiles (7) dreieckig ist.

9. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, uäuüfcn gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt der Deckfläche
des Auf satzteiles (7) auf der gedachten zentralen
Längsachse der MitteIelektrode (2) liegt.

10. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die DiagonaI abmessungen der
Deckfläche des Aufsatzteiles (7) im Bereich des
Durchmessers der Mittelelektrode (2) liegen.

11. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Massenelektroden (8a,8b;9a,9b ebene, jeweils zu den Seitenflächen des Aufsatzteiles (7) para'lele Seitenflächen aufweisen.

2. Zündkerze nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Massenelektrodenstifte (8a,8b;9a,9b) in an sich bekannter Weise rechteckigen, vorzugsweise quadratischen Querschnitt haben.