[0001] Die Erfindung betrifft eine Zündkerze für Verbrennungsmotoren mit einer Mittelelektrode
und mit einer oder mehreren Masseelektroden. Eine solche Zündkerze ist z. B. aus der
DE 197 19 937 C2 bekannt. Sie hat eine in einem Isolator eingebettete Mittelelektrode, welche an ihrer
Spitze mit einem Edelmetallplättchen bestückt ist. Die Mittelelektrode steckt in einem
metallischen Körper, welcher mit einem Außengewinde versehen ist, mit welchem die
Zündkerze in eine dafür vorgesehene Gewindebohrung des Verbrennungsmotors gedreht
werden kann. Das Edelmetallplättchen, mit welchem die Mittelelektrode bestückt ist,
hat eine flache Endfläche. Ihr liegt eine flache Endfläche der Masseelektrode gegenüber,
welche bogenförmig verläuft und auf dem metallischen Körper fußt.
[0002] Der Zündfunke schlägt zwischen den beiden einander gegenüberliegenden, ebenen Elektrodenflächen
über.
[0003] Bekannt sind auch Zündkerzen, bei welchen vom vorderen Rand des metallischen Körper
mehrere Masseelektroden ausgehen. Meistens sind es zwei, drei oder vier Masseelektroden,
welche vor der stumpfen Endfläche der Mittelelektrode oder vor der zylindrischen Mantelfläche
der zylindrischen Mittelelektrode enden.
[0004] Bekannt sind auch Zündkerzen, bei welchen in der Endfläche der Mittelelektrode oder
in der ihr gegenüberliegenden Fläche der Masseelektrode eine V-förmige oder U-förmige
Kerbe vorgesehen ist. Diese soll bewirken, dass sich die Flamme, die durch den Zündfunken
gebildet wird, besser ausbildet. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass sich am Rand
der Zündkerzenelektroden mehr zündfähiges Kraftstoff-Luftgemisch befindet als in der
Mitte der einander gegenüberliegenden Elektrodenflächen, weil die Elektroden den Raum
zwischen sich abschirmen. Durch die V-förmige oder U-förmige Kerbe in der Mittelelektrode
oder in der Masseelektrode wird der Funkenüberschlag in den Randbereich der Elektrode
verlagert, wo die Wahrscheinlichkeit, ein zündfähiges Kraftstoff-Luftgemisch anzutreffen,
größer ist.
[0005] Nachteilig dabei ist, dass sich der Abbrand der Elektroden auf den Randbereich konzentriert,
was eine fortschreitende Erhöhung des Spannungsbedarfes für einen Funkenüberschlag
zur Folge hat.
[0006] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln eine
verbesserte Zündfähigkeit der Zündkerze zu erreichen.
[0007] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Zündkerze mit den im Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0008] Die erfindungsgemäße Zündkerze mit einer Mittelelektrode und mit einer oder mehreren
Masseelektroden hat wenigstens eine Masseelektrode, die auf ihrer der Mittelelektrode
zugewandten Seite mehrere nebeneinander angeordnete Rillen aufweist.
[0009] Das hat wesentliche Vorteile:
- Dadurch, dass nicht nur eine einzige U- oder V-förmige Kerbe vorgesehen ist, sondern
dass mehrere nebeneinander angeordnete Rillen vorgesehen sind, konzentriert sich der
Funkenüberschlag nicht ausschließlich auf den Randbereich der Elektroden. Infolgedessen
tritt der Abbrand nicht nur im Randbereich der Elektroden auf, sondern verteilt sich
auf die einander gegenüberliegenden Elektrodenflächen.
- Dadurch, dass mehrere Rillen nebeneinander vorgesehen sind, sind auf der Masseelektrode
mehrere von Rücken gebildet, auf welche sich die elektrischen Feldlinien konzentrieren
und die Zündspannung herabsetzen.
- Durch die Herabsetzung der Zündspannung verlängert sich ohne Beeinträchtigung der
Zündwilligkeit die Lebensdauer der Zündkerze.
- Das Vorsehen mehrer Rillen führt zu feineren Oberflächenstrukturen, welche geeignet
sind, die Zündspannung herabzusetzen.
- Dadurch, dass mehrere Rillen vorgesehen sind und sich die Funkenüberschläge nicht
mehr auf den Randbereich der Elektroden konzentrieren, kommt es im Randbereich der
Elektroden nicht mehr zu lokalen Überhitzungen.
- Die an den Fußpunkten des Funkenüberschlags auftretenden Temperaturspitzen gleichen
sich schneller aus, als wenn nur eine einzige V-förmige oder U-förmige Kerbe in einer
der Zündkerzenelektroden vorhanden wäre. Das wirkt sich günstig auf die Lebensdauer
der Zündkerze aus.
[0010] Vorzugsweise sind die Rillen gleichmäßig über die der Mittelelektrode gegenüberliegende
Oberfläche der Masseelektrode verteilt, so dass auch die Funkenbildung entsprechend
gleichmäßig über die Elektrodenfläche verteilt auftreten kann.
[0011] Die Rillen können in unterschiedlicher Weise ausgebildet und angeordnet sein. Es
ist möglich, in eine als Dachelektrode ausgebildete Masseelektrode in die dem stumpfen
Ende der Mittelelektrode gegenüberliegende Fläche konzentrische Rillen einzuprägen.
Vorzugsweise erstrecken sich die Rillen jedoch so, dass jede Rille eine Längsmittelebene
hat, in welcher die Längsachse der Mittelelektrode liegt. Die Rillen verlaufen dann
parallel zueinander, insbesondere über die volle Länge der Masseelektrode. Das macht
es möglich, ein profiliertes Halbzeug für die Herstellung der Masseelektroden durch
ein kontinuierliches Verfahren herzustellen, z. B. unter Anwendung eines Drahtziehverfahrens
oder eines Strangpressverfahrens, bei welchem das Material durch eine Matrize gezogen
oder gepresst wird, welche einen lichten Querschnitt mit dem für die Masseelektrode
gewünschten Querschnittsprofil hat. Eine andere Möglichkeit besteht darin, ein im
Querschnitt rechteckiges Profil durch Profilwalzen in ein für die Masseelektrode gewünschtes
Profil umzuformen.
[0012] Bei Zündkerzen, in welchen eine oder mehrere Masseelektroden so angeordnet sind,
dass sie mit ihrer Endfläche der Mantelfläche der Mittelelektrode gegenüberliegen,
können die Rillen sowohl parallel als auch quer zur Längsachse der Mittelelektrode
verlaufen.
[0013] Die Rücken, die die Rillen begrenzen, sind vorzugsweise so ausgebildet, dass sie
sich ausgehend vom Grund der Rillen bis zu ihrer der Mittelelektrode zugewandten Spitze
verjüngen. Dabei ist es bevorzugt, dass im Querschnittsprofil der Rillen der Rücken
stärker gekrümmt ist als der Grund der Rillen, um auf den Rückenpartien eine besonders
hohe Feldliniendichte zu erreichen. Am Grund der Rillen hat das Querschnittsprofil
der Masseelektrode vorzugsweise eine verschwindende Krümmung.
[0014] Es hat sich als besonders günstig herausgestellt, in den Masseelektroden drei bis
fünf Rillen nebeneinander anzuordnen, insbesondere vier Rillen, was bedeutet, dass
fünf Rücken vorhanden sind, welche die vier Rillen begrenzen. Mit einer solchen Kombination
erzielt man eine optimale Verbindung von Zündwilligkeit und Lebensdauer.
[0015] Die Rillen können unterschiedlich breit und unterschiedlich tief sein, vorzugsweise
sind sie jedoch untereinander gleich, was eine gleichmäßige Erwärmung und einen gleichmäßigen
Abbrand der Elektroden und damit eine hohe Lebensdauer der Elektroden begünstigt.
[0016] Vorzugsweise sind die Rillen 0,2 mm bis 0,5 mm tief, insbesondere 0,25 mm bis 0,3
mm.
[0017] Die gerillte Oberfläche der Masseelektroden kann ein wellenförmiges Profil haben.
Vorzugsweise sind die Rillen durch Keilflächen begrenzt, die einen Winkel von 45°
bis 120° miteinander einschließen, wobei ein Winkel von 80° bis 100°, insbesondere
ein rechter Winkel bevorzugt wird.
[0018] Die beiden an die profilierte Oberfläche der Masseelektrode anschließenden Seitenflächen
der Masseelektrode können eben ausgebildet sein und haben vorzugsweise gebrochene
Kanten. Besonders bevorzugt ist jedoch eine ballige oder konvexe Gestalt der Seitenflächen
der Elektroden. Sie hat den Vorteil, dass die Elektrode besonders leicht umströmt
werden kann, wodurch das Ausbreiten eines zündfähigen Kraftstoff-Luftgemisches im
Zündspalt zwischen Mittelelektrode und Masseelektrode begünstigt wird.
[0019] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.
- Figur 1
- zeigt das vordere Ende einer erfindungsgemäßen Zündkerze in einer Seitenansicht mit
Blickrichtung schräg zur Masseelektrode, und
- Figur 2
- zeigt die Querschnittsform der Masseelektrode.
[0020] Figur 1 zeigt eine Zündkerze mit einem keramischen Isolator 1, welcher in einem metallischen
Körper 2 steckt, der ein Außengewinde 8 sowie im rückwärtigen, in Figur 1 abgeschnittenen
Bereich des Körpers 2 einen Sechskant oder einen Doppelsechskant hat, auf welchen
ein Zündkerzenschlüssel gesteckt werden kann. In den Isolator 1 ist eine Mittelelektrode
3 eingebettet, welche eine stumpfe Endfläche 9 hat. Die Mittelelektrode 3 kann eine
Spitze aus einem Edelmetall oder aus einer Edelmetalllegierung haben, z. B. aus Platin
oder Iridium oder aus einer Legierung dieser beiden Edelmetalle.
[0021] Vom vorderen Rand des metallischen Körpers 2 geht eine gebogene Masseelektrode 4
aus, welche z. B. als Dachelektrode ausgebildet ist, d. h., ihr vorderer Abschnitt
liegt der stumpfen Endfläche der Mittelelektrode 3 gegenüber. Auf der der Mittelelektrode
3 zugewandten Seite der Masseelektrode 4 sind vier zueinander parallele, gleiche Rillen
6 ausgebildet, die einen flachen Grund haben. Die Rillen 6 sind durch fünf keilförmige
Rücken 5 begrenzt, deren Keilwinkel im dargestellten Beispiel ca. 50° beträgt. Die
Tiefe der Rillen 6 beträgt im dargestellten Beispiel ca. 0,25 mm, der Abstand der
Rillen 6, von Mitte zu Mitte gemessen, beträgt im dargestellten Beispiel ca. 0,6 mm.
Die Rücken 5 sind gerundet; ihr Radius beträgt ca. 0,1 mm. Die Seitenflächen 7 der
Masseelektrode 4 sind ebenfalls gerundet, und zwar mit einem Radius von ca. 1,5 mm.
[0022] Für die Masseelektrode 4 kommt ein üblicher Werkstoff in Betracht, z. B. eine Nickelbasislegierung.
Bezugszahlenliste:
[0023]
- 1.
- Isolator
- 2.
- metallischer Körper
- 3.
- Mittelelektrode
- 4.
- Masseelektrode
- 5.
- Rücken
- 6.
- Rillen
- 7.
- Seitenfläche
- 8.
- Außengewinde
- 9.
- Endfläche
1. Zündkerze für Verbrennungsmotoren mit einer Mittelelektrode (3) und mit einer oder
mehreren Masseelektroden (4),
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Masseelektrode (4) auf ihrer der Mittelelektrode (3) zugewandten
Seite mehrere nebeneinander angeordnete Rillen (6) aufweist.
2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (6) gleichmäßig über die der Mittelelektrode (3) gegenüberliegende Oberfläche
der Masseelektrode (4) verteilt sind.
3. Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (6) jeweils eine Längsmittelebene haben, in welcher die Längsachse der
Mittelelektrode (3) liegt.
4. Zündkerze nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Masseelektrode (4) eine Längsrichtung aufweist und dass sich
die Rillen (6) in der Längsrichtung der Masseelektrode (4) erstrecken.
5. Zündkerze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rillen (6) über die gesamte Länge der wenigstens einen Masseelektrode (4)
erstrecken.
6. Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Masseelektrode (4) für den Funkenüberschlag eine Oberfläche hat,
welche der Mantelfläche der Mittelelektrode zugewandt ist, und dass die Rillen (6)
in dieser Oberfläche der Masseelektrode (4) quer zur Längsachse der Mittelelektrode
(3) verlaufen.
7. Zündkerze nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Querschnittsprofil der Rillen (6) der Rücken (5) der Rillen (6) stärker gekrümmt
ist als der Grund der Rillen.
8. Zündkerze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Querschnittsprofil der Rillen (6) an ihrem Grund eine verschwindende Krümmung
hat.
9. Zündkerze nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der wenigstens einen Masseelektrode (4) drei bis fünf, vorzugsweise vier Rillen
(6) nebeneinander angeordnet sind.
10. Zündkerze nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (6) untereinander gleich sind.
11. Zündkerze nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen 0,2 mm bis 0,5 mm tief sind.
12. Zündkerze nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (6) 0,25 mm bis 0,3 mm tief sind.
13. Zündkerze nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (6) durch keilförmig angeordnete Flächen begrenzt sind.
14. Zündkerze nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die keilförmig angeordneten Flächen einen Winkel von 50° bis 120° einschließen.
15. Zündkerze nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die keilförmig angeordneten Flächen einen rechten Winkel einschließen.
16. Zündkerze nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Masseelektrode (4) im Querschnitt konvexe Seitenflächen (7) hat.
17. Zündkerze nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (4) unter Anwendung eines Drahtziehverfahrens oder eines Strangpressverfahrens
hergestellt ist.
18. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (6) der Masseelektrode (4) durch Prägen gebildet sind.
19. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (4) durch Profilwalzen profiliert ist.