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Diese
Anmeldung beansprucht eine Priorität aus der japanischen Patentanmeldung
Nr. 2004-231138, die am 6. August 2004 eingereicht worden ist und
deren Inhalt hiermit als Referenz in diese Anmeldung aufgenommen
wird.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches
Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Zündkerzen für eine Verwendung in Verbrennungskraftmaschinen
von Automobilen und Kraft-Wärme-Kopplungssystemen.
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Genauer
gesagt betrifft die Erfindung eine Zündkerze mit mehreren Masseelektroden,
die ein hohes Leistungsvermögen
aufweist, das Luft-Kraftstoff-Gemisch zu zünden (nachstehend als Zündfähigkeit
bezeichnet), und eine lange Lebensdauer aufweist.
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In 36 ist
eine existierende Zündkerze 9 für eine Verwendung
in einer Verbrennungskraftmaschine eines Automobils gezeigt, die
eine rohrförmige
Metallhülse 94,
einen Isolator 92, eine zylindrische Mittelelektrode 93,
eine erste Masseelektrode 951 und ein Paar von zweiten
Masseelektroden 952 umfasst.
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(Bspw.
offenbart eine derartige Mehrfachmasseelektrode-Zündkerze
das japanische Patent Nr. 3140006, von der ein englischsprachiges Äquivalent
das US-Patent Nr. 6229253 ist.)
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Die
rohrförmige
Metallhülse 94 weist
einen mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 940 für einen Einbau
der Zündkerze 9 in
die Verbrennungskammer der Kraftmaschine auf.
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Der
Isolator 92 weist eine Bohrung 921 auf, die durch
ihn hindurch ausgebildet ist, und ist in der Metallhülse 94 derart
befestigt, dass ein zugehöriges
Ende 922 von einem Ende 941 der Metallhülse 94 herausragt.
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Die
zylindrische Mittelelektrode 93 ist in der Bohrung 921 des
Isolators 92 befestigt und weist ein Ende 931 auf,
das von dem Ende 922 des Isolators 92 herausragt.
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Die
erste Masseelektrode 951 weist ein Basisende, das mit dem
Ende 941 der Metallhülse 94 verbunden
ist, und einen Spitzenabschnitt auf, der dem Ende 931 der
Mittelelektrode 93 über
einen ersten Elektrodenabstand A in der axialen Richtung der Mittelelektrode 93 gegenüberliegt.
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Jede
der zweiten Masseelektroden 952 weist ein Basisende, das
mit dem Ende 941 der Metallhülse 94 verbunden ist,
und einen Spitzenabschnitt auf, der der Außenseitenoberfläche der
Mittelelektrode 93 über einen
zweiten Elektrodenabstand G in der radialen Richtung der Mittelelektrode 93 gegenüberliegt.
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In
einer derartigen Zündkerze 9 werden
normale Zündfunken über dem
ersten Elektrodenabstand A bei einem normalen Zustand der Zündkerze
entladen.
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Wenn
jedoch die Verbrennungstemperatur des Luft-Kraftstoff-Gemisches niedrig
ist, wird die Temperatur bei der Außenoberfläche des Isolators 92 dementsprechend
niedrig sein. Als Ergebnis wird sich Kohlenstoff bei der Außenoberfläche des
Isolators 92 ablagern, wobei somit eine "Kohlenstoffverschmutzung" ("carbon-fouling") des Isolators 92 verursacht
wird.
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Im
Allgemeinen verursacht die Kohlenstoffverschmutzung eines Isolators
in einer Zündkerze,
dass der Isolationswiderstand zwischen einer Mittelelektrode und
einer Metallhülse
der Zündkerze
verkleinert wird, wobei sogar ein Fehlzünden der Kraftmaschine die
Folge ist.
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In
der Zündkerze 9 werden
jedoch, wenn der Isolator 92 mit Kohlenstoff verschmutzt
ist, an Stelle normaler Zündfunken "Seitenzündfunken" bzw. Seitenfunken über den
zweiten Elektrodenabständen
G entladen, wodurch die Kohlenstoffablagerung auf der Außenoberfläche des
Isolators 92 verbrannt wird.
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Als
Ergebnis wird die Außenoberfläche des
Isolators 92 durch die Zündkerze 9 selbst gereinigt,
wobei somit der Isolationswiderstand und die Zündfähigkeit der Zündkerze 9 wiederhergestellt
werden.
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Zur
gleichen Zeit können
jedoch Seitenfunken ein "Kanalisierungsproblem" verursachen und
die Außenseitenoberfläche der
Mittelelektrode 93 abtragen bzw. abnutzen. Das Kanalisierungsproblem
bezeichnet hierbei ein Phänomen,
bei dem die Wärmeenergie,
die von den Seitenfunken zu dem Ende 922 des Isolators 92 übertragen
wird, den Isolator 92 teilweise zum Schmelzen bringt, wodurch
Kanäle
bei dem Ende 922 des Isolators 92 ausgebildet
werden.
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Dementsprechend
ist es für
die Zündkerze 9 erforderlich,
Seitenfunken nur zu entladen, wenn der Isolator 92 mit
Kohlenstoff verschmutzt ist, so dass die Haltbarkeit und Zündfähigkeit
der Zündkerze 9 sichergestellt
werden können.
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Wenn
die Zündkerze 9 jedoch
in einer modernen Kraftmaschine verwendet wird, die von einem Typ mit
hoher Komprimierung und magerer Verbrennung ist und in Kombination
mit einem Auflader und einem EGR-System (Exhaust Gas Recirculation
bzw. Abgasrückführungssystem)
verwendet wird, ist die Strömungsgeschwindigkeit
in der Nähe
der Zündkerze 9 hoch.
(Eine derartige Kraftmaschine wird nachstehend als Kraftmaschine
mit hoher Strömungsgeschwindigkeit
bezeichnet.)
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Die
hohe Strömungsgeschwindigkeit
zwingt normale Zündfunken,
die in dem ersten Elektrodenabstand A der Zündkerze 9 entladen
werden, von der normalen Bahn abzuweichen (d.h. in der axialen Richtung der
Mittelelektrode 93), wobei somit die erforderliche Spannung
der Zündkerze 9 für ein Entladen
von normalen Zündfunken
vergrößert wird.
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Als
Ergebnis wird, auch wenn der Isolator 92 nicht mit Kohlenstoff
verschmutzt ist, die Auftrittsrate von Seitenzündfunken zunehmen, so dass
die Ausbildung von Kanälen
bei dem Isolator 92 sowie eine Abnutzung bei der Außenseitenoberfläche der
Mittelelektrode 93 erleichtert werden kann, wobei somit
die Lebensdauer der Zündkerze 9 verkürzt wird.
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Um
die vorstehend beschriebene Schwierigkeit zu beheben, kann überlegt
werden, als Gegenmaßnahme
die erforderliche Spannung der Zündkerze 9 für ein Entladen
normaler Zündfunken
zu verkleinern, wodurch die Auftrittsrate von Seitenfunken verringert
wird. Zur gleichen Zeit kann jedoch ein Verkleinern der erforderlichen
Spannung zum Entladen normaler Zündfunken
verursachen, dass die Auftrittsrate von Seitenfunken verkleinert
wird, auch wenn der Isolator 92 mit Kohlenstoff verschmutzt
ist, wobei somit die Selbstreinigungsfähigkeit der Zündkerze 9 verkleinert
wird.
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KURZZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der vorstehend beschriebenen
Schwierigkeit gemacht worden.
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Es
ist folglich eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Zündkerze
mit mehreren Masseelektroden bereitzustellen, die eine hohe Zündfähigkeit
und eine lange Lebensdauer aufweist.
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Gemäß einer
ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine Zündkerze
S1 bereitgestellt, die eine rohrförmige Metallhülse, einen
Isolator, eine zylindrische Mittelelektrode, eine erste Masseelektrode und
eine zweite Masseelektrode umfasst.
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Die
rohrförmige
Metallhülse
weist einen mit einem Gewinde versehenen Abschnitt bei einem zugehörigen Außenumfang
auf; der mit einem Gewinde versehene Abschnitt weist eine Größe auf,
die kleiner oder gleich groß M14
ist.
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Der
Isolator ist in der Metallhülse
befestigt. Der Isolator weist eine Bohrung, die durch ihn hindurch ausgebildet
ist, und ein Ende auf, das von einem Ende der Metallhülse herausragt.
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Die
zylindrische Mittelelektrode ist in der Bohrung des Isolators befestigt.
Die Mittelelektrode weist eine Achse und ein Ende auf, das von dem
Ende des Isolators herausragt.
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Die
erste Masseelektrode weist ein Basisende, das mit dem Ende der Metallhülse verbunden
ist, und einen Spitzenabschnitt auf, der dem Ende der Mittelelektrode über einen
ersten Elektrodenabstand in der axialen Richtung der Mittelelektrode
gegenüberliegt.
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Die
zweite Masseelektrode weist ein Basisende, das mit dem Ende der
Metallhülse
verbunden ist, und einen Spitzenabschnitt auf, der der Außenseitenoberfläche der
Mittelelektrode über
einen zweiten Elektrodenabstand in der radialen Richtung der Mittelelektrode
gegenüberliegt.
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In
der Zündkerze
S1 sind die nachstehend genannten Maßparameter spezifiziert.
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Eine
Größe A des
ersten Elektrodenabstands, die die minimale Entfernung zwischen
dem Ende der Mittelelektrode und dem Spitzenabschnitt der ersten
Masseelektrode in der axialen Richtung der Mittelelektrode ist,
liegt in dem Bereich von 0,4 bis 1,0 mm.
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Eine
Wanddicke T des Isolators bei dem Ende des Isolators liegt in dem
Bereich von 0,3 bis 0,8 mm.
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Eine
Entfernung B, die die minimale Entfernung zwischen dem Isolator
und dem Spitzenabschnitt der zweiten Masseelektrode ist, liegt in
dem Bereich von 0,2 bis 0,9 mm.
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Eine
Entfernung C, die eine Entfernung zwischen einem Rand des Spitzenabschnitts
der zweiten Masseelektrode und dem Innenrand des Endes des Isolators
in der axialen Richtung der Mittelelektrode ist, liegt in dem Bereich
von – 1,0
bis 0,5 mm. Der Rand des Spitzenabschnitts der zweiten Masseelektrode
liegt dem Ende der Metallhülse
gegenüber.
Die Entfernung C nimmt einen positiven Wert an, wenn der Rand des
Spitzenabschnitts der zweiten Masseelektrode näher bei dem Ende der Mittelelektrode
als bei dem Innenrand des Endes des Isolators in der axialen Richtung
der Mittelelektrode ist.
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Durch
ein Spezifizieren der Bereiche von Parametern A, T, B und C, wie
es vorstehend genannt ist, werden eine hohe Zündfähigkeit und eine lange Lebensdauer
der Zündkerze
S1 sichergestellt.
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Es
ist zu bevorzugen, dass die Entfernung B in der Zündkerze
S1 in dem Bereich von 0,2 mm bis (A – 0,05 mm) liegt.
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Gemäß einer
zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine Zündkerze
S2 bereitgestellt, die eine rohrförmige Metallhülse, einen
Isolator, eine zylindrische Mittelelektrode, eine erste Masseelektrode und
eine zweite Masseelektrode umfasst.
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Die
rohrförmige
Metallhülse
weist einen mit einem Gewinde versehenen Abschnitt bei einem zugehörigen Außenumfang
auf; der mit einem Gewinde versehene Abschnitt weist eine Größe auf,
die kleiner oder gleich groß M14
ist.
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Der
Isolator ist in der Metallhülse
befestigt. Der Isolator weist eine Bohrung, die durch ihn hindurch ausgebildet
ist, und ein Ende auf, das von einem Ende der Metallhülse herausragt.
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Die
zylindrische Mittelelektrode ist in der Bohrung des Isolators befestigt.
Die Mittelelektrode weist eine Achse und ein Ende auf, das von dem
Ende des Isolators herausragt.
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Die
erste Masseelektrode weist ein Basisende, das mit dem Ende der Metallhülse verbunden
ist, und einen Spitzenabschnitt auf, der dem Ende der Mittelelektrode über einen
ersten Elektrodenabstand in der axialen Richtung der Mittelelektrode
gegenüberliegt.
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Die
zweite Masseelektrode weist ein Basisende, das mit dem Ende der
Metallhülse
verbunden ist, und einen Spitzenabschnitt auf, der der Außenseitenoberfläche der
Mittelelektrode über
einen zweiten Elektrodenabstand in der radialen Richtung der Mittelelektrode
gegenüberliegt.
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In
der Zündkerze
S2 sind die nachstehend genannten Maßparameter spezifiziert.
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Eine
Entfernung L, die eine Entfernung zwischen einem Innenrand des Basisendes
der zweiten Masseelektrode und der Achse der Mittelelektrode in
der radialen Richtung der Mittelelektrode ist, ist kleiner oder gleich
3,5 mm.
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Die
Wanddicke T des Isolators bei dem Ende des Isolators liegt in dem
Bereich von 0,3 bis 0,8 mm.
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Die
Entfernung B liegt in dem Bereich von 0,2 bis 0,9 mm.
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Die
Entfernung C liegt in dem Bereich von –1,0 bis 0,5 mm.
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Durch
ein Spezifizieren der Bereiche von Parametern L, T, B und C, wie
es vorstehend genannt ist, werden eine hohe Zündfähigkeit und eine lange Lebensdauer
der Zündkerze
S2 sichergestellt.
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Es
ist zu bevorzugen, dass die Größe A des
ersten Elektrodenabstands in der Zündkerze S2 in dem Bereich von
0,4 bis 1,1 mm liegt.
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Es
ist ferner zu bevorzugen, dass in beiden Zündkerzen S1 und S2 eine Entfernung
D, die eine Entfernung zwischen dem Innenrand des Endes der Metallhülse und
der Außenoberfläche des
Isolators in der radialen Richtung der Mittelelektrode ist, in dem
Bereich von 0,6 bis 1,6 mm liegt.
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Es
ist ebenso zu bevorzugen, dass in beiden Zündkerzen S1 und S2 ein Außendurchmesser
E des Isolators bei dem Ende des Isolators in dem Bereich von 2,1
bis 3,9 mm liegt.
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Es
ist ebenso zu bevorzugen, dass in beiden Zündkerzen S1 und S2 zumindest
eine der Mittelelektrode, der ersten Masseelektrode und der zweiten
Masseelektrode ein Basiselement und ein Entladungselement umfasst,
das mit dem Basiselement verbunden ist und aus einem Edelmetall
oder einer zugehörigen
Legierung hergestellt ist.
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Das
Entladungselement ist vorzugsweise aus einer Pt basierenden Legierung
hergestellt, das Pt in einer Menge von nicht weniger als 50 Gewichtsprozent
und zumindest einen Zusatzstoff umfasst, der aus Ir, Rh, Ni, W,
Pd, Ru, Os, Y und Y2O3 ausgewählt wird.
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Andererseits
ist das Entladungselement vorzugsweise aus einer Ir-basierenden
Legierung hergestellt, die Ir in einer Menge von nicht weniger als
50 Gewichtsprozent und zumindest einen Zusatzstoff umfasst, der aus
Pt, Rh, Ni, W, Pd, Ru, Os, Y und Y2O3 ausgewählt
wird.
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Wenn
die Mittelelektrode ein Basiselement und ein Entladungselement umfasst,
weist das Entladungselement eine Länge mit einem ersten Ende,
das das Ende der Mittelelektrode darstellt, und einem zweiten Ende
auf, das mit dem Basiselement verbunden ist. Es ist zu bevorzugen,
dass eine Querschnittsfläche S1
des Entladungselements, die senkrecht zu der Längsrichtung des Entladungselements
ist, in dem Bereich von 0,1 bis 0,8 mm2 liegt;
eine Entfernung F1 von dem ersten Ende des Entladungselements zu
dem Basiselement in der Längsrichtung
des Entladungselements liegt in dem Bereich von 0,3 bis 1,5 mm.
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Wenn
die erste Masseelektrode ein Basiselement und ein Entladungselement
umfasst, weist das Entladungselement eine Länge mit einem ersten Ende,
das dem Ende der Mittelelektrode in der axialen Richtung der Mittelelektrode
gegenüberliegt,
und ein zweites Ende auf, das mit dem Basiselement verbunden ist.
Es ist zu bevorzugen, dass eine Querschnittsfläche S2 des Entladungselements,
die senkrecht zu der Längsrichtung des
Entladungselements ist, in dem Bereich von 0,1 bis 0,8 mm2 liegt; eine Entfernung S2 von dem ersten Ende
des Entladungselements zu dem Basiselement in der Längsrichtung
des Entladungselements liegt in dem Bereich von 0,3 bis 1,5 mm.
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Wenn
die zweite Masseelektrode ein Basiselement und ein Entladungselement
umfasst, weist das Entladungselement eine Länge mit einem ersten Ende,
das der Außenseitenoberfläche der
Mittelelektrode in der radialen Richtung der Mittelelektrode gegenüberliegt,
und ein zweites Ende auf, das mit dem Basiselement verbunden ist.
Es ist zu bevorzugen, dass eine Querschnittsfläche S3 des Entladungselements,
die senkrecht zu der Längsrichtung
des Entladungselements ist, in dem Bereich von 0,1 bis 0,8 mm2 liegt; eine Entfernung F3 von dem ersten
Ende des Entladungselements zu dem Basiselement in der Längsrichtung
des Entladungselements liegt in dem Bereich von 0,3 bis 1,5 mm.
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Des
Weiteren ist es ebenso zu bevorzugen, dass bei beiden Zündkerzen
S1 und S2 der mit einem Gewinde versehene Abschnitt der Metallhülse eine
Größe aufweist,
die kleiner oder gleich M12 ist.
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Es
ist ferner zu bevorzugen, dass bei beiden Zündkerzen S1 und S2 der mit
einem Gewinde versehene Abschnitt der Metallhülse eine Größe aufweist, die kleiner oder
gleich M10 ist.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird aus der ausführlichen Beschreibung, die
nachstehend angegeben ist, und aus der beigefügten Zeichnung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
der Erfindung besser ersichtlich, die jedoch nicht zur Begrenzung
der Erfindung auf die spezifischen Ausführungsbeispiele hergenommen
werden sollen, sondern lediglich zum Zwecke der Beschreibung und
des Verständnisses
dienen.
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Es
zeigen:
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1 eine
Teilquerschnittsseitendarstellung, die den Gesamtaufbau einer Zündkerze
gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt,
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2 eine
Enddarstellung der Zündkerze
gemäß 1,
-
3 eine
vergrößerte Teilquerschnittsseitendarstellung,
die einen Endabschnitt der Zündkerze
gemäß 1 zeigt,
-
4 eine
vergrößerte Teilquerschnittsseitendarstellung,
die die Entfernung C in der Zündkerze
gemäß 1 darstellt,
wenn sie einen positiven Wert annimmt,
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5 eine
vergrößerte Teilquerschnittsseitendarstellung,
die die Entfernung C in der Zündkerze
gemäß 1 veranschaulicht,
wenn sie einen negativen Wert annimmt,
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6 eine
vergrößerte Teilquerschnittsseitendarstellung,
die normale Zündfunken
veranschaulicht, die in der Zündkerze
gemäß 1 entladen
werden,
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7 eine
vergrößerte Teilquerschnittsseitendarstellung,
die Seitenfunken veranschaulicht, die in der Zündkerze gemäß 1 entladen
werden,
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8 eine
graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Größe A des
ersten Elektrodenabstands und der Auftrittsrate von Seitenfunken
in der Zündkerze
gemäß 1 zeigt,
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9 eine
graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Größe A des
ersten Elektrodenabstands in der Zündkerze gemäß 1 und dem
COV des IMEP einer getesteten Kraftmaschine zeigt,
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10 eine
graphische Darstellung, die die Änderung
des Isolationswiderstands der Zündkerze
gemäß 1 mit
einem Laufenlassen einer getesteten Kraftmaschine zeigt,
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11 eine
graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Wanddicke
T des Isolators und dem Isolationswiderstand der Zündkerze
gemäß 1 zeigt,
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12 eine
Darstellung, die die Art und Weise eines EIN-AUS-Betriebs eines Kraftmaschinenanlassers
veranschaulicht, der mit der Zündkerze
gemäß 1 getestet
wird,
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13 eine
graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Entfernung
B in der Zündkerze gemäß 1 und
der Startfähigkeit
einer getesteten Kraftmaschine zeigt,
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14 eine
vergrößerte Teilquerschnittsseitendarstellung,
die "Innenfunken" veranschaulicht,
die in der Zündkerze
gemäß 1 entladen
werden,
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15 eine
graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Entfernung
B und einer Auftrittsrate von "Innenfunken" in der Zündkerze
gemäß 1 zeigt,
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16 eine
graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Entfernung
C in der Zündkerze gemäß 1 und
dem COV des IMEP einer getesteten Kraftmaschine zeigt,
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17 eine
graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Größe A des
ersten Elektrodenabstands und einer Entfernung B sowie dem Isolationswiderstands
der Zündkerze
gemäß 1 zeigt,
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18 eine
graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Entfernung
D und dem Isolationswiderstand der Zündkerze gemäß 1 zeigt,
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19 eine
graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Enddurchmesser
E des Isolators und dem Isolationswiderstand der Zündkerze
gemäß 1 zeigt,
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20 eine
vergrößerte Teilquerschnittsseitendarstellung,
die einen Endabschnitt einer Zündkerze gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt,
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21 eine
graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Entfernung
L und der erforderlichen Spannung der Zündkerze gemäß 20 zum
Entladen normaler Zündfunken
zeigt,
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22 eine
graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Entfernung
L und einer Auftrittsrate von Seitenfunken in der Zündkerze
gemäß 20 zeigt,
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23 eine
Darstellung, die eine maximale Abnutzungstiefe d1 bei der Außenseitenoberfläche einer Mittelelektrode
einer Zündkerze
veranschaulicht,
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24 eine
graphische Darstellung, die die Änderungen
von maximalen Abnutzungstiefen d1 in drei unterschiedlichen Zündkerzen
zeigt,
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25 und 26 Darstellungen,
die eine maximale Kanaltiefe d2 bei einem Isolator einer Zündkerze zeigen,
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27 eine
graphische Darstellung, die die maximalen Kanaltiefen d2 in drei
unterschiedlichen Zündkerzen
zeigt,
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28 eine
vergrößerte Teilquerschnittsseitendarstellung,
die einen Endabschnitt einer Zündkerze gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt,
-
29 eine
vergrößerte Teilquerschnittsseitendarstellung,
die einen Endabschnitt einer Zündkerze gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt,
-
30 eine
vergrößerte Teilquerschnittsseitendarstellung,
die einen Endabschnitt einer Zündkerze gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt,
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31 und 32 vergrößerte Teilquerschnittsseitendarstellungen,
die einen Endabschnitt einer Zündkerze
gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigen,
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33–35 Enddarstellungen,
die mögliche
Variationen von Masseelektroden in Zündkerzen gemäß der Erfindung
veranschaulichen, und
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36 eine
vergrößerte Teilquerschnittsseitendarstellung,
die einen Endabschnitt einer Zündkerze gemäß dem Stand
der Technik zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Die
bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf 1 bis 35 beschrieben.
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Es
ist anzumerken, dass zum Zwecke der Klarheit und Verständlichkeit
identische Bauelemente, die identische Funktionen in unterschiedlichen
Ausführungsbeispielen
der Erfindung aufweisen, mit den gleichen Bezugszeichen in jeder
der Figuren markiert worden sind, wo es möglich ist.
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[Erstes Ausführungsbeispiel]
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In 1 bis 3 ist
der Gesamtaufbau einer Zündkerze
S1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel der
Erfindung gezeigt. Die Zündkerze
S1 ist für
eine Verwendung in einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs
entworfen.
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Die
Zündkerze
S1 umfasst einen Isolator 2, eine zylindrische Mittelelektrode 3,
eine rohrförmige
Metallhülse 4,
eine erste Masseelektrode 51 und ein Paar von zweiten Masseelektroden 52.
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Die
rohrförmige
Metallhülse 4 weist
einen mit einem Außengewinde
versehenen Abschnitt 42 auf, der bei einem zugehörigen Außenumfang
ausgebildet ist, und einen sechseckigen Kopfabschnitt 43 auf.
Der mit einem Außengewinde
versehene Abschnitt 42 weist eine Größe von M14 auf, wie es in JIS
spezifiziert ist. Die Metallhülse 4 ist
aus einem leitfähigen
metallischen Material hergestellt, bspw. kohlenstoffarmer bzw. weicher Stahl.
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Der
Einbau der Zündkerze
S1 in eine Verbrennungskraftmaschine wird durch Einsetzen derselben
in eine (nicht gezeigte) Verbrennungskammer der Kraftmaschine erreicht.
Genauer gesagt wird bei dem Einbau der sechseckige Kopfabschnitt 43 eingedreht,
um einen Eingriff zwischen dem mit einem Außengewinde versehenen Abschnitt 42 der
Metallhülse 4 und
einer mit einem Innengewinde versehenen Bohrung, die in dem (nicht
gezeigten) Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt
ist, zu bilden.
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Der
Isolator 2 ist in der Metallhülse befestigt und teilweise
darin beinhaltet, so dass ein Ende 22 des Isolators 2 von
einem Ende 41 der Metallhülse 4 herausragt.
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Der
Isolator 2 weist eine Durchgangsbohrung 21 auf,
die sich in die Längsrichtung
des Isolators 2 erstreckt. Der Isolator 2 ist
aus einer Aluminiumkeramik (Al2O3) hergestellt.
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Die
zylindrische Mittelelektrode 3 ist in der Durchgangsbohrung 21 des
Isolators 2 befestigt, so dass sie elektrisch von der Metallhülse 4 isoliert
ist. Die Mittelelektrode 3 ist teilweise in der Metallhülse 4 zusammen mit
dem Isolator 2 beinhaltet, so dass ein Ende 31 der
Mittelelektrode 3 von dem Ende 22 des Isolators 2 herausragt.
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Die
Mittelelektrode 3 ist aus einem hoch-wärmeleitfähigen metallischen Material,
wie bspw. Cu, als das Kernmaterial und einem hoch-wärmewiderstandsfähigen, korrosionswiderstandsfähigen metallischen
Material, wie bspw. einer Ni-(Nickel-)basierenden Legierung als
das Hüllmaterial
hergestellt.
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Die
erste Masseelektrode 51 weist ein Basisende 510 auf,
das mit dem Ende 41 der Metallhülse 4 bspw. durch
Widerstandsschweißen
verbunden ist. Die erste Masseelektrode 51 weist ebenso
einen Spitzenabschnitt 511 auf, der dem Ende 31 der
Mittelelektrode 3 in der axialen Richtung der Mittelelektrode 3 über einen
ersten Elektrodenabstand gegenüberliegt.
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Die
erste Masseelektrode 4 ist bspw. aus einer Ni-basierenden Legierung
hergestellt; sie ist gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
säulenförmig, bspw.
ein näherungsweise
L-förmiges
Prisma.
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Die
zwei zweiten Masseelektroden 52 sind, wie es in den 2 bis 3 gezeigt
ist, auf der gleichen Durchmesserlinie der Metallhülse 4 angeordnet,
wobei. die Mittelelektrode 3 dazwischen angeordnet ist.
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Jede
zweite Masseelektrode 52 weist ein Basisende 520 auf,
das mit dem Ende 41 der Metallhülse 4 bspw. durch
Widerstandsschweißen
verbunden ist; sie weist ebenso einen Spitzenabschnitt 521 auf,
der eine Endoberfläche
aufweist, die der Außenseitenoberfläche der
Mittelelektrode 3 über
einen zweiten Elektrodenabstand gegenüberliegt.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist, wie es in 2 gezeigt ist, die Endoberfläche des
Spitzenabschnitts 521 jeder der zweiten Masseelektroden 52 in
der radialen Richtung der Mittelelektrode 3 vertieft.
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Jede
zweite Masseelektrode 52 ist bspw. aus einer Ni-basierenden Legierung
hergestellt; sie ist gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
säulenförmig, bspw.
ein näherungsweise
L-förmiges
Prisma.
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Die
Zündkerze
S1 ist konfiguriert, normale Zündfunken über den
ersten Elektrodenabstand zu entladen, wenn der Isolator nicht mit
Kohlenstoff verschmutzt ist, wodurch das Luft-/Kraftstoff-Gemisch
in der Verbrennungskammer der Kraftmaschine gezündet wird; sie ist ebenso konfiguriert,
Seitenzündfunken
bzw. Seitenfunken (side sparks) über
den zweiten Elektrodenabstand zu entladen, wenn der Isolator 2 mit
Kohlenstoff verschmutzt ist, wodurch der Isolator 2 durch
das Verbrennen der Kohlenstoffablagerung darauf gereinigt wird.
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Nachdem
der Gesamtaufbau der Zündkerze
S1 beschrieben worden ist, werden nachstehend unter Bezugnahme auf
die 3 bis 5 dimensionale Parameter bzw.
Maßparameter
A, T, B, C, D und E, die für die
Zündfähigkeit
und Lebensdauer der Zündkerze
S1 kritisch sind, definiert und spezifiziert.
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Der
Parameter A ist als die minimale Entfernung zwischen dem Ende 31 der
Mittelelektrode 3 und dem Spitzenabschnitt 511 der
ersten Masseelektrode 51 in der axialen Richtung der Mittelelektrode 3 definiert.
Der Parameter A wird nachstehend vereinfacht als eine Größe A des
ersten Elektrodenabstands bezeichnet.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist die Größe A des
ersten Elektrodenabstands mittels experimenteller Untersuchungen
in dem Bereich von 0,4 bis 1,0 mm spezifiziert.
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Durch
das Spezifizieren der oberen Grenze der Größe A des ersten Elektrodenabstands,
wie es vorstehend genannt ist, können,
wenn der Isolator 2 nicht mit Kohlenstoff verschmutzt ist,
normale Zündfunken auf
zuverlässige
Weise über
den ersten Elektrodenabstand entladen werden, wodurch verhindert
wird, dass Seitenfunken auftreten. Dementsprechend kann eine Bildung
von Kanälen
bei dem Isolator 2 (wie es in 25 und 27 veranschaulicht
ist) und eine Abnutzung bzw. ein Abtragen der Mittelelektrode 3 (wie
es in 23 veranschaulicht ist) unterdrückt werden.
-
Demgegenüber wird
es durch ein Spezifizieren der unteren Grenze der Größe A des
ersten Elektrodenabstands, wie es vorstehend genannt ist, dem Flammenkern
ermöglicht,
ohne Störung
zu wachsen, und der Veränderungskoeffizient
(Coefficient of Variation bzw. COV) des angegebenen mittleren effektiven
Drucks (Indicated Mean Effective Pressure bzw. IMEP) für die Kraftmaschine
kann klein gemacht werden. Demensprechend ist die Zündfähigkeit
der Zündkerze
S1 sichergestellt.
-
Der
Parameter T ist als die Wanddicke des Isolators 2 bei dem
Ende 22 des Isolators 2 definiert. Der Parameter
T wird nachstehend vereinfacht als eine Wanddicke T des Isolators 2 bezeichnet.
-
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist die Wanddicke T des Isolators 2 durch experimentelle
Untersuchungen in dem Bereich von 0,3 bis 0,8 mm spezifiziert.
-
Durch
ein Spezifizieren der oberen Grenze der Wanddicke T des Isolators 2,
wie es vorstehend genannt ist, wird es ermöglicht, dass die Wärmekapazität des Isolators 2 klein
ist, so dass das Ende 22 des Isolators 2 einfach
auf eine hohe Temperatur erwärmt
werden kann. Dementsprechend kann der Kohlenstoff, der bei dem Ende 22 anhaftet,
auf einfache Weise verbrannt werden, so dass verhindert wird, dass
der Isolator 2 mit Kohlenstoff verschmutzt wird. Es ist
insbesondere von Vorteil, dass weiterhin verhindert werden kann,
dass der Isolator 2 mit Kohlenstoff verschmutzt wird, auch
wenn die Größe A des
ersten Elektrodenabstands so klein gemacht wird, dass sie nicht
größer als
1,0 mm ist.
-
Demgegenüber wird
durch ein Spezifizieren der unteren Grenze der Wanddicke T des Isolators 2,
wie es vorstehend genannt ist, die Stärke des Isolators 2 bei
dem Ende 22 sichergestellt.
-
Der
Parameter B ist als die minimale Entfernung zwischen dem Isolator 2 und
dem Spitzenabschnitt 521 jeder der zweiten Masseelektroden 52 definiert.
Der Parameter B wird nachstehend vereinfacht als eine Entfernung
B bezeichnet.
-
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist die Entfernung B mittels experimenteller Untersuchungen in dem
Bereich von 0,2 bis 0,9 mm spezifiziert.
-
Durch
ein Spezifizieren der oberen Grenze der Entfernung B, wie es vorstehend
genannt ist, ist es möglich,
ein Auftreten von "Innenfunken" (inside sparks)
in der Zündkerze
S1 zu verhindern, wenn der Isolator 2 mit Kohlenstoff verschmutzt
ist, wodurch eine Fehlzündung
der Kraftmaschine verhindert wird.
-
Die
Innenfunken bezeichnen hierbei Zündfunken,
die von der Mittelelektrode 3 entlang der Außenoberfläche des
Isolators 2 zu der Innenseite einer Lufttasche kriechen,
die zwischen der Außenoberfläche des Isolators 2 und
der Innenoberfläche
der Metallhülse 4 gebildet
ist, und über
die Lufttasche bzw. den Lufteinschluss zu der Innenoberfläche der
Metallhülse 4 springen.
Die Innenfunken haben eine Fehlzündung
der Kraftmaschine zur Folge, da der Raum in der Innenseite der Lufttasche
so klein ist, dass sich die Anfangsflamme darin nicht erfolgreich
ausbreiten kann.
-
Ferner
ist es zu bevorzugen, dass die Entfernung B kleiner als (A – 0,05)
ist, so dass die Seitenfunken zuverlässiger über die zweiten Elektrodenabstände entladen
werden können,
wenn der Isolator 2 mit Kohlenstoff verschmutzt ist, wobei
somit der Isolator 2 durch ein Verbrennen der Kohlenstoffablagerung
auf dem Isolator 2 gereinigt wird.
-
Demgegenüber ist
es durch ein Spezifizieren der unteren Grenze der Entfernung B,
wie es vorstehend genannt ist, möglich,
eine Bildung einer "Kraftstoffbrücke" in der Zündkerze
S1 bei niedrigen Temperaturen zu verhindern, so dass ein Nebenschluss
der Zündkerze
S1 verhindert ist, wobei die Kraftmaschine erfolgreich gestartet
werden kann.
-
Die
Kraftstoffbrücke
bezeichnet hierbei ein Phänomen,
bei dem flüssiger
Kraftstoff den Raum zwischen dem Isolator 2 und dem Spitzenabschnitt 521 jeder
der zweiten Masseelektroden 52 füllt, wobei somit eine Brücke des
Kraftstoffs über
dem Raum gebildet wird.
-
Der
Parameter C ist als eine Entfernung zwischen einem Rand 522 des
Spitzenabschnitts 521 jeder der zweiten Masseelektroden 52 und
dem Innenrand des Endes 22 des Isolators 2 in
der axialen Richtung der Mittelelektrode 3 definiert; der
Rand 522 liegt dem Ende 41 der Metallhülse 4 gegenüber. Der
Parameter C wird nachstehend vereinfacht als eine Entfernung C bezeichnet.
-
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist die Entfernung C mittels experimenteller Untersuchungen in dem
Bereich von –1,0
bis 0,5 mm spezifiziert. Die Entfernung C nimmt einen positiven
Wert an, wenn der Rand 522, wie es in 4 gezeigt
ist, näher
bei dem Ende 31 der Mittelelektrode 3 als bei
dem Innenrand des Endes 22 des Isolators 2 in
der axialen Richtung der Mittelelektrode 3 ist. Demgegenüber nimmt
die Entfernung C einen negativen Wert an, wenn der Rand 522,
wie es in 5 gezeigt ist, weiter von dem
Ende 31 der Mittelelektrode 3 als von dem Innenrand
des Endes 22 des Isolators 2 in der axialen Richtung
der Mittelelektrode 3 weg ist.
-
Durch
ein Spezifizieren der oberen Grenze der Entfernung C, wie es vorstehend
beschrieben ist, ist es möglich,
ein Auftreten von Innenfunken in der Zündkerze S1 zu verhindern.
-
Demgegenüber ist
es durch ein Spezifizieren der unteren Grenze der Entfernung C,
wie es vorstehend genannt ist, der Anfangsflamme in dem zweiten
Elektrodenabstand ermöglicht,
sich erfolgreich auszubreiten, wobei somit die Zündfähigkeit der Zündkerze
S1 sichergestellt ist, wenn der Isolator 2 mit Kohlenstoff
verschmutzt ist.
-
Der
Parameter D ist als eine Entfernung zwischen dem Innenrand 411 des
Endes 41 der Metallhülse 4 und
der Außenoberfläche des
Isolators 2 in der radialen Richtung der Mittelelektrode 3 definiert.
Der Parameter D wird nachstehend vereinfacht als eine Entfernung
D bezeichnet.
-
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist die Entfernung D vorzugsweise in dem Bereich von 0,6 bis 1,6 mm
spezifiziert.
-
Durch
ein Spezifizieren des vorstehend genannten Bereichs ist der Isolationswiderstand
zwischen der Mittelelektrode 3 und der Metallhülse 4 sichergestellt,
es wird verhindert, dass der Isolator 2 mit Kohlenstoff verschmutzt
wird, und die Zündfähigkeit
der Zündkerze
S1 ist sichergestellt.
-
Dies
ist deshalb der Fall, da es, wenn die Entfernung D über der
oberen Grenze ist, für
Kohlenstoff einfach ist, in die Innenseite der Lufttasche zwischen
der Außenoberfläche des
Isolators 2 und der Innenoberfläche der Metallhülse 4 zu
strömen.
Dementsprechend wird sich Kohlenstoff leicht auf dem inneren Abschnitt der
Außenoberfläche des
Isolators 2 ablagern, wobei somit eine Verschmutzung des
Isolators 2 mit Kohlenstoff und eine Verkleinerung des
Isolationswiderstands zwischen der Mittelelektrode 3 und
der Metallhülse 4 verursacht
wird.
-
Demgegenüber werden,
wenn die Entfernung D unter der unteren Grenze ist, Seitenfunken
von dem Isolator 2 zu dem Innenrand 411 des Endes 41 der
Metallhülse 4 entladen
(nicht zu dem Spitzenabschnitt 521 jeder der zweiten Masseelektroden 52),
wenn der Isolator 2 mit Kohlenstoff verschmutzt ist, wobei
somit die Zündfähigkeit
der Zündkerze
S1 verkleinert wird.
-
Der
Parameter E ist als der Außendurchmesser
des Isolators 2 bei dem Ende 22 des Isolators 2 definiert.
Der Parameter E wird nachstehend vereinfacht als ein Enddurchmesser
E des Isolators 2 bezeichnet.
-
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist der Enddurchmesser E des Isolators 2 vorzugsweise in
dem Bereich von 2,1 bis 3,9 mm spezifiziert.
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Durch
ein Spezifizieren der oberen Grenze des Enddurchmessers E des Isolators 2,
wie es vorstehend genannt ist, wird es ermöglicht, dass die Wärmekapazität dieses
Endabschnitts des Isolators 2, der das Ende 22 umfasst,
in ausreichendem Maße
klein ist, so dass er auf einfache Weise auf eine hohe Temperatur
erwärmt werden
kann, wobei somit der Isolator 2 durch ein Verbrennen der
Kohlenstoffablagerung darauf gereinigt wird.
-
Demgegenüber wird
durch ein Spezifizieren der unteren Grenze des Enddurchmessers E
des Isolators 2, wie es vorstehend genannt ist, verhindert,
dass die Mittelelektrode 3 zu dünn gemacht wird, so dass der Wärmebereich
der Zündkerze
S1 sichergestellt ist und eine Vorzündung des Luft-Kraftstoff-Gemischs
verhindert ist.
-
Zusammenfassend
weist die Zündkerze
S1 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
einen verbesserten Aufbau auf, wobei die Größe A des ersten Elektrodenabstands,
die Wanddicke T des Isolators 2, die Entfernung B und die
Entfernung C in den nachstehend genannten Bereichen spezifiziert
sind:
0,4 mm ≤ A ≤ 1,0 mm;
0,3
mm ≤ T ≤ 0,8 mm;
0,2
mm ≤ B ≤ 0,9 mm
(vorzugsweise
0,2 mm ≤ B ≤ (A – 0,05 mm));
und
–1,0
mm ≤ C ≤ 0,5 mm.
-
Durch
ein Spezifizieren der vorstehend genannten Bereiche werden eine
hohe Zündfähigkeit
und eine lange Lebensdauer der Zündkerze
S1 sichergestellt.
-
Es
ist zu bevorzugen, dass in der Zündkerze
S1 die Entfernung D in dem Bereich von 0,6 bis 1,6 mm spezifiziert
ist.
-
Es
ist ebenso zu bevorzugen, dass in der Zündkerze S1 der Enddurchmesser
E des Isolators 2 in dem Bereich von 2,1 bis 3,9 mm spezifiziert
ist.
-
Die
vorstehend genannten Bereiche der Parameter A, T, B, C, D und E
sind durch Experimente bestimmt worden, die nachstehend beschrieben
sind.
-
Experiment 1
-
Dieses
Experiment ist ausgeführt
worden, um die Wirkung der Größe A des
ersten Elektrodenabstands auf die Leistungsfähigkeit der Zündkerze
S1 zu bestimmen.
-
Probezündkerzen,
die die Größe A des
ersten Elektrodenabstands in dem Bereich von 0,4 bis 1,6 mm aufweisen,
sind für
das Experiment hergestellt worden, wobei für jede gilt: die Wanddicke
T des Isolators 2 ist 1,0 mm; die Entfernung B ist 0,5
mm; die Entfernung C ist –0,2
mm; und die minimale Entfernung L zwischen dem Innenrand des Basisendes 520 jeder
der zweiten Masseelektroden 52 und der Achse Z der Mittelelektrode 3 ist
4,5 mm.
-
Es
ist erforderlich anzumerken, dass der vorstehend genannte Wert von
1,0 mm für
die Wanddicke T des Isolators 2 außerhalb des Bereichs von 0,3
bis 0,8 mm liegt, der für
die Zündkerze
S1 spezifiziert ist; dennoch gelten die experimentellen Ergebnisse
weiterhin für
die Zündkerze
S1, da die Wanddicke T des Isolators 2 beinahe keinen Einfluss
auf die Beziehung zwischen der Größe A des ersten Elektrodenabstands
und er Auftrittsrate von Seitenfunken in der Zündkerze S1 hat.
-
Zuerst
sind die Probezündkerzen
unter Verwendung von zwei unterschiedlichen Kraftmaschinen getestet
worden, um die Wirkung der Größe A des
ersten Elektrodenabstands auf die Auftrittsrate von Seitenfunken
in der Zündkerze
S1 zu bestimmen.
-
Die
erste Kraftmaschine ist eine allgemeine Kraftmaschine mit 600 cc,
vier Zylindern und normaler Ansaugung gewesen; die zweite ist eine
Kraftmaschine mit hoher Strömungsgeschwindigkeit
mit 250 cc, sechs Zylindern und einem Auflader gewesen. Eine Testbedingung
mit Vollgas und 5600 Upm ist für
beide Kraftmaschinen verwendet worden, unter der ein Auftreten von
Seitenfunken leicht geschieht.
-
Jede
der Probezündkerzen
ist für
200 kontinuierliche Zyklen eines Kraftmaschinenbetriebs getestet worden.
Während
des Tests sind normale Zündfunken 61,
wie sie in 6 veranschaulicht sind, für einige
Zyklen entladen worden; Seitenfunken 62, wie sie in 7 veranschaulicht
sind, sind für
andere Zyklen entladen worden.
-
Ein
Auftreten von Seitenfunken während
des Tests ist auf der Grundlage des Signalverlaufs der Entladungsspannung
der Probezündkerze
bestimmt worden; dann ist das Verhältnis der Anzahl eines Auftretens von
Seitenfunken zu der Gesamtanzahl von Entladungen (d.h. 200) als
die Auftrittsrate von Seitenfunken für die Probezündkerze
gezählt
worden.
-
In 8 sind
die Testergebnisse gezeigt, wobei die Kurve a1 die Ergebnisse mit
der allgemeinen Kraftmaschine angibt, während die Kurve a2 die mit
der Kraftmaschine mit hoher Strömungsgeschwindigkeit
angibt.
-
Wie
es aus 8 ersichtlich ist, ist bei der allgemeinen Kraftmaschine,
wenn die Größe A des
ersten Elektrodenabstands nicht größer als 1,3 mm gewesen ist,
ein Auftreten von Seitenfunken bei normalen Bedingungen der Probezündkerzen
verhindert worden, so dass eine Bildung von Kanälen bei dem Isolator 2 und
ein Abtragen der Mittelelektrode 3 in dem Probezündkerzen
unterdrückt
worden ist.
-
Anders
ausgedrückt
ist es bei einer Verwendung in einer allgemeinen Kraftmaschine möglich, eine
lange Lebensdauer der Zündkerze
S1 sicherzustellen, wenn die Größe A des
ersten Elektrodenabstands in dem herkömmlichen Bereich von 1,1 bis
1,3 mm liegt.
-
Wie
es ebenso aus 8 ersichtlich ist, sind bei
der Kraftmaschine mit hoher Strömungsgeschwindigkeit
Seitenfunken bei normalen Bedingungen der Probezündkerzen aufgetreten, wenn
die Größe A des
ersten Elektrodenabstands nicht kleiner als 1,1 mm gewesen ist.
-
Anders
ausgedrückt
können
bei einer Verwendung in einer Kraftmaschine mit hoher Strömungsgeschwindigkeit
Seitenfunken in der Zündkerze
S1 bei einer zugehörigen
normalen Bedingung auftreten, wenn die Größe A des ersten Elektrodenabstands
in dem herkömmlichen
Bereich von 1,1 bis 1,3 mm liegt.
-
Dies
ist der Fall, da es auf Grund der hohen Strömungsgeschwindigkeit und des
hohen Drucks in der Nähe
des ersten Elektrodenabstands schwierig wird, normale Zündfunken über den
ersten Elektrodenabstand zu entladen, so dass Seitenfunken an Stelle
von normalen Zündfunken
von der äußeren Oberfläche des
Isolators 2 zu jeder der zweiten Masseelektroden 52 entladen
werden können.
Als Ergebnis können
Kanäle
bei dem Ende des Isolators 2 gebildet werden und eine Abnutzung
der Außenseitenoberfläche der
Mittelelektrode 3 kann sich vergrößern, wobei somit die Zuverlässigkeit
und Lebensdauer der Zündkerze
S1 verringert wird.
-
Demgegenüber ist
es aus 8 ersichtlich, dass es bei einer Verwendung in
einer Kraftmaschine mit hoher Strömungsgeschwindigkeit möglich ist,
ein Auftreten von Seitenfunken in der Zündkerze S1 bei einer zugehörigen normalen
Bedingung durch ein Spezifizieren der Größe A des ersten Elektrodenabstands
auf nicht größer als
1,0 mm zu verhindern.
-
Dies
ist der Fall, da die erforderliche Spannung der Zündkerze
S1 für
ein Entladen von normalen Zündfunken
mit der Größe A des
ersten Elektrodenabstands abnimmt, so dass es einfach wird, normale
Zündfunken über den
ersten Elektrodenabstand zu entladen. Dementsprechend wird ein Auftreten
von Seitenfunken verhindert, so dass eine Bildung von Kanälen bei
dem Isolator 2 sowie eine Abnutzung der Mittelelektrode 3 in der
Zündkerze
S1 unterdrückt
werden.
-
Zweitens
sind die Probezündkerzen
unter Verwendung der Kraftmaschine mit hoher Strömungsgeschwindigkeit getestet worden,
um die Wirkung der Größe A des
ersten Elektrodenabstands auf die Zündfähigkeit der Zündkerze
S1 zu bestimmen.
-
Die
Zündfähigkeit
der Zündkerze
S1 ist bezüglich
des COV des IMEP für
200 kontinuierliche Zyklen des Kraftmaschinenbetriebs ausgewertet
worden. Der COV des IMEP kann hierbei durch (Standardabweichung
des IMEP/arithmetisches Mittel des IMEP) × 100 % dargestellt werden.
Eine Testbedingung bei Leerlauf und 700 Upm ist verwendet worden.
-
In 9 sind
die Testergebnisse gezeigt, wobei die horizontale Achse die Größe A des
ersten Elektrodenabstands angibt, während die vertikale Achse den
sich ergebenden COV des IMEP angibt.
-
Wie
es aus 9 ersichtlich ist, hat mit einer Abnahme der Größe A des
ersten Elektrodenabstands der COV des IMEP zugenommen, anders ausgedrückt hat
die Zündfähigkeit
der Probezündkerze
abgenommen. Wenn die Größe A des
ersten Elektrodenabstands kleiner als 0,4 mm gewesen ist, ist die
Zündfähigkeit der
Probezündkerzen
beträchtlich
abgefallen. Dies ist der Fall, da der Flammenkern nicht erfolgreich
anwachsen konnte, wenn die Größe A des
ersten Elektrodenabstands zu klein gewesen ist.
-
Anders
ausgedrückt
kann durch ein Spezifizieren der Größe A des ersten Elektrodenabstands
auf nicht größer als
0,4 mm die Zündfähigkeit
der Zündkerze
S1 sichergestellt werden.
-
Dementsprechend
kann durch ein Spezifizieren der Größe A des ersten Elektrodenabstands
in der Zündkerze
S1 auf den Bereich von 0,4 bis 1,0 mm eine Bildung von Kanälen bei
dem Isolator 2 und eine Abnutzung bei der Außenseitenoberfläche der
Mittelelektrode 3 unterdrückt werden und die Zündfähigkeit
der Zündkerze
S1 kann sichergestellt werden.
-
Experiment 2
-
Dieses
Experiment ist ausgeführt
worden, um die Wirkung der Wanddicke T des Isolators 2 auf
die Leistungsfähigkeit
der Zündkerze
S1 zu bestimmen.
-
Drei
Probezündkerzen
mit unterschiedlichen Größen A des
ersten Elektrodenabstands und Wanddicken T des Isolators 2 sind
für das
Experiment hergestellt worden. Die erste ist eine herkömmliche
Zündkerze gewesen,
bei der die Größe A des
ersten Elektrodenabstands 1,1 mm gewesen ist und die Wanddicke T
des Isolators 2 1,0 mm gewesen ist. Die zweite ist erhalten
worden, indem die Größe A des
ersten Elektrodenabstands verringert worden ist, wobei A 0,7 mm
gewesen ist und T 1,0 mm gewesen ist. Die dritte ist erhalten worden,
indem sowohl die Größe A des
ersten Elektrodenabstands als auch die Wanddicke T des Isolators 2 verringert
worden ist, wobei A 0,7 mm gewesen ist und T 0,6 mm gewesen ist.
Zusätzlich
ist in jeder der Probezündkerzen
die Entfernung B 0,5 mm gewesen und die Entfernung C ist –0,2 mm
gewesen.
-
Die
Probezündkerzen
sind unter Verwendung eines Kraftfahrzeugs getestet worden, das
durch eine Direkteinspritzung-Kraftmaschine mit 2000 cc und 4 Zyklen
angetrieben worden ist. Es ist erforderlich anzumerken, dass es,
wenn eine Zündkerze
in einer derartigen Direkteinspritzungskraftmaschine verwendet wird, für den Isolator 2 der
Zündkerze
sehr leicht ist, mit Kohlenstoff verschmutzt zu werden.
-
Genauer
gesagt ist jede der Probezündkerzen
in der Kraftmaschine eingebaut worden; dann ist die Kraftmaschine
bei einer Umgebungstemperatur von –20°C entsprechend einem Fahrmuster
für 10
Zyklen gefahren worden. Das Fahrmuster ist entworfen worden, um
ein Vorauslieferungsverschmutzen zu simulieren, das auftritt, wenn
neue Fahrzeuge von Fabriken an Händler
geliefert werden. Am Ende jedes Zyklus ist der Isolationswiderstand
zwischen der Mittelelektrode 3 und der Metallhülse 4 der
Probezündkerze
entsprechend dem Messverfahren, das in JIS B 8031 spezifiziert ist,
gemessen worden.
-
In 10 sind
die Testergebnisse gezeigt, wobei die Kurve b0 die Ergebnisse für die erste
Probezündkerze
angibt, die Kurve b1 die für
die zweite angibt und die Kurve b2 die für die dritte angibt.
-
Wie
es aus 10 ersichtlich ist, hat mit
dem Laufenlassen der Kraftmaschine der Isolationswiderstand der
zweiten Probezündkerze
schneller als der der ersten Probezündkerze abgenommen.
-
Dies
ist der Fall, da bei der zweiten Probezündkerze auf Grund der verringerten
Größe A des
ersten Elektrodenabstands die Auftrittsrate von Seitenfunken niedrig
geworden ist, auch wenn der Isolator 2 bereits mit Kohlenstoff
verschmutzt worden ist. Dementsprechend ist der Selbstreinigungseffekt
der zweiten Probezündkerze
durch Seitenfunken (d.h. der Effekt des Verbrennens der Kohlenstoffablagerung
auf dem Isolator 2 durch die Seitenfunken) verringert worden,
wobei der Isolationswiderstand derselben dementsprechend verkleinert
worden ist.
-
Demgegenüber hat,
wie es aus 10 ersichtlich ist, bei einem
Laufenlassen der Kraftmaschine der Isolationswiderstand der dritten
Probezündkerze
langsamer als der der ersten Probezündkerze abgenommen.
-
Dies
ist der Fall, da bei der dritten Probezündkerze die Temperatur bei
dem Ende 22 des Isolators 2 auf Grund der verringerten
Wanddicke T des Isolators 2 hoch geworden ist. Dementsprechend
ist der Selbstreinigungseffekt der dritten Probezündkerze
durch die hohe Temperatur verbessert worden, wobei der Isolationswiderstand
derselben dementsprechend verringert worden ist.
-
Um
eine sorgfältige
Untersuchung der Wirkung der Wanddicke T des Isolators 2 auf
die Leistungsfähigkeit
der Zündkerze
S1 vorzunehmen, sind Probezündkerzen
mit unterschiedlichen Wanddicken T des Isolators 2 hergestellt
worden und auf die gleiche Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen
Test getestet worden. Bei jeder der Probezündkerzen ist die Größe A des
ersten Elektrodenabstands 0,7 mm gewesen, die Entfernung B ist 0,5
mm gewesen und die Entfernung C ist –0,2 mm gewesen. Für jede der
Probezündkerzen
ist der Isolationswiderstand zwischen der Mittelelektrode 3 und
der Metallhülse 4 lediglich
einmal bei dem Ende des zehnten Zyklus des Laufenlassens der Kraftmaschine
gemessen worden.
-
In 11 sind
die Testergebnisse gezeigt, wobei der weiße Balken den Isolationswiderstand
bei der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Zündkerze, die ein A von 1,1
mm und T von 1,0 mm aufweist, angibt, während die schraffierten Balken
die Isolationswiderstände
der Probezündkerzen
angeben, die das gleiche A von 0,7 mm und unterschiedliche T aufweisen.
-
Wie
es aus 11 ersichtlich ist, hat der
Isolationswiderstand zwischen der Mittelelektrode 3 und
der Metallhülse 4 mit
einer Abnahme in der Wanddicke T des Isolators 2 zugenommen.
Wenn die Wanddicke T des Isolators 2 auf 0,8 mm verkleinert
worden ist, ist der Isolationswiderstand der Probezündkerze,
die die verringerte A von 0,7 mm aufweist, gleich dem der herkömmlichen
Zündkerze
geworden.
-
Anders
ausgedrückt
kann, indem die Wanddicke T des Isolators 2 auf nicht größer als
0,8 mm spezifiziert wird, verhindert werden, dass der Isolator 2 mit
Kohlenstoff verschmutzt wird und der Isolationswiderstand der Zündkerze
S1 kann sichergestellt werden.
-
Ferner
ist es für
die Wanddicke T des Isolators 2 erforderlich, nicht kleiner
als 0,3 mm zu sein, so dass die Stärke des Isolators 2 bei
dem Ende 22 hiervon sichergestellt werden kann.
-
Dementsprechend
kann, indem die Wanddicke T des Isolators 2 in dem Bereich
von 0,3 bis 0,8 mm spezifiziert wird, verhindert werden, dass der
Isolator 2 mit Kohlenstoff verschmutzt wird, und die Stärke des Isolators 2 kann
sichergestellt werden.
-
Experiment 3
-
Dieses
Experiment ist ausgeführt
worden, um die Wirkung der Entfernung B auf die Leistungsfähigkeit der
Zündkerze
S1 zu bestimmen.
-
Probezündkerzen
mit unterschiedlichen Entfernungen B sind hergestellt worden, wobei
bei jeder hiervon die Größe A des ersten
Elektrodenabstands 0,7 mm gewesen ist und die Entfernung C –0,2 mm
gewesen ist.
-
Zuerst
sind, um die Wirkung der Entfernung B auf die Zündfähigkeit der Zündkerze
S1 bei niedrigen Temperaturen zu bestimmen, die Probezündkerzen
unter Verwendung der vorstehend beschriebenen allgemeinen Kraftmaschine
getestet worden.
-
Genauer
gesagt ist während
des Tests ein EIN-/AUS-Betrieb des Starters bzw. Anlassers der Kraftmaschine
in der in 12 gezeigten Art und Weise bei
einer Umgebungstemperatur von –25°c wiederholt
worden, bis die Kraftmaschine erfolgreich gestartet worden ist.
Dann ist die Anzahl von Wiederholungen des EIN-/AUS-Betriebs für jede der
Probezündkerzen
aufgezeichnet worden.
-
Die
kleinere Zahl von Wiederholungen des EIN-/AUS-Betriebs zeigt an,
dass die Probezündkerze
eine bessere Zündfähigkeit
bei der niedrigen Temperatur von –25°C aufwies. Wenn die Zahl von
Wiederholungen des EIN-/AUS-Betriebs
nicht größer als
drei Mal gewesen ist, wird die Probezündkerze als eine ausreichende Zündfähigkeit
aufweisend betrachtet.
-
In 13 sind
die Testergebnisse gezeigt, wobei die horizontale Achse die Entfernung
B angibt, während
die vertikale Achse die Zahl von Wiederholungen des EIN-/AUS-Betriebs anzeigt.
Zusätzlich
zeigt die graphische Darstellung "o" an,
das der Kraftmaschinenstart erfolgreich gewesen ist, während die
graphische Darstellung "X" anzeigt, dass der
Kraftmaschinenstart fehlgeschlagen ist.
-
Wie
es aus 13 ersichtlich ist, ist, wenn
die Entfernung B gleich 0,1 mm gewesen ist, der Kraftmaschinenstart
fehlgeschlagen, obwohl der EIN-/AUS-Betrieb 10 Mal wiederholt worden
ist. Dies ist der Fall, da gemäß einer Überprüfung nach
dem Test eine Kraftstoffbrücke
zwischen der Außenoberfläche des
Isolators 2 und dem Spitzenabschnitt 521 jeder
der zweiten Masseelektroden 52 in der Probezündkerze
gebildet worden ist.
-
Demgegenüber ist,
wenn die Entfernung B nicht kleiner als 0,2 mm gewesen ist, der
Kraftmaschinenstart bei einem höchstens
dreimaligen Wiederholen des EIN-/AUS-Betriebs erfolgreich gewesen.
-
Anders
ausgedrückt
ist es, indem die Entfernung B auf nicht weniger als 0,2 mm spezifiziert
wird, möglich,
eine Bildung einer Kraftstoffbrücke
in der Zündkerze
S1 bei niedrigen Temperaturen zu verhindern, so dass die Kraftmaschine
erfolgreich gestartet werden kann.
-
Zweitens
sind, um die Wirkung der Entfernung B auf die Auftrittsrate von
Innenfunken in der Zündkerze S1
zu bestimmen, die Probezündkerzen
unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Kraftmaschine mit hoher
Strömungsgeschwindigkeit
getestet worden. Die Testbedingung ist Vollgas und 5600 Upm gewesen.
Zusätzlich
sind, um die Probezündkerzen
zu zwingen, Innenfunken zu entladen, die ersten Masseelektroden 51 von
diesen Probezündkerzen
entfernt worden.
-
Wie
es vorstehend beschrieben ist, können
Innenfunken in der Zündkerze
S1 auftreten, wenn der Isolator 2 mit Kohlenstoff verschmutzt
ist. Wie es in 14 gezeigt ist, kriechen Innenfunken
von der Außenseitenoberfläche der
Mittelelektrode 3 entlang dem Pfad 63 zu der Innenseite
der Lufttasche und springen über die
Lufttasche zu der Innenoberfläche
der Metallhülse 4.
-
Die
Innenfunken haben eine Fehlzündung
der Kraftmaschine zur Folge, da der Raum in der Innenseite der Lufttasche
so klein ist, dass die Anfangsflamme sich darin nicht erfolgreich
ausbreiten kann.
-
In 15 sind
die Testergebnisse gezeigt, wobei die horizontale Achse die Entfernung
B anzeigt, während
die vertikale Achse die sich ergebende Auftrittsrate von Innenfunken
anzeigt.
-
Wie
es aus 15 ersichtlich ist, sind, wenn
die Entfernung B nicht größer als
0,9 mm gewesen ist, Innenfunken vollständig unterdrückt worden.
-
Anders
ausgedrückt
kann, indem die Entfernung B auf nicht größer als 0,9 mm spezifiziert
wird, ein Auftreten von Innenfunken in der Zündkerze S1 verhindert werden,
wodurch eine Fehlzündung
der Kraftmaschine verhindert wird.
-
Dementsprechend
kann, indem die Entfernung B in dem Bereich von 0,2 bis 0,9 mm spezifiziert
wird, die Zündfähigkeit
der Zündkerze
S1 bei niedrigen Temperaturen sichergestellt werden und eine Fehlzündung der
Kraftmaschine auf Grund von Innenfunken kann verhindert werden.
-
Experiment 4
-
Dieses
Experiment ist durchgeführt
worden, um die Wirkung der Entfernung C auf die Zündfähigkeit der
Zündkerze
S1 durch Seitenfunken zu bestimmen.
-
In
dem Experiment ist die vorstehend beschriebene Kraftmaschine mit
hoher Strömungsgeschwindigkeit
verwendet worden und die Testbedingung ist Leerlauf und 700 Upm
gewesen.
-
Die
Zündfähigkeit
der Zündkerze
S1 durch Seitenfunken ist ebenso in Bezug auf einen COV des IMEP für 200 kontinuierliche
Zyklen des Kraftmaschinenbetriebs wie in dem Experiment 2 bewertet
worden. Zusätzlich
sind, um die Probezündkerzen
zu zwingen, Seitenfunken zu entladen, die ersten Masseelektroden 51 von den
Probezündkerzen
entfernt worden.
-
In 16 sind
die Testergebnisse gezeigt, wobei die horizontale Achse die Entfernung
C anzeigt, während
die vertikale Achse den sich ergebenden COV des IMEP anzeigt.
-
Wie
es aus 16 ersichtlich ist, ist, wenn
die Entfernung C auf unter –1,0
mm verkleinert ist, der COV des IMEP schnell vergrößert worden.
Dies ist der Fall, da, wenn die Entfernung C verkleinert wird, der
Raum, der für
das Ausbreiten der Anfangsflamme verfügbar ist, entsprechend verkleinert
wird.
-
Anders
ausgedrückt
ist es zur Sicherstellung der Zündfähigkeit
der Zündkerze
S1 durch Seitenfunken erforderlich, dass die Entfernung C nicht
kleiner als –1,0
mm wird.
-
Demgegenüber ist,
wenn die Entfernung C auf über
0,5 mm vergrößert ist,
der COV des IMEP ebenso schnell vergrößert worden. Dies ist der Fall,
da, wenn die Entfernung C vergrößert wird,
die Entfernung B entsprechend vergrößert wird, wobei somit ein
Auftreten von Innenfunken verursacht wird.
-
Anders
ausgedrückt
ist es zur Sicherstellung der Zündfähigkeit
der Zündkerze
S1 durch Seitenfunken ebenso erforderlich, dass die Entfernung C
nicht größer als
0,5 mm wird.
-
Dementsprechend
kann, indem die Entfernung C in dem Bereich von –1,0 bis 0,5 mm spezifiziert
wird, die Zündfähigkeit
der Zündkerze
S1 durch Seitenfunken sichergestellt werden.
-
Experiment 5
-
Dieses
Experiment ist ausgeführt
worden, um die Beziehung zwischen der Größe A des ersten Elektrodenabstands
und der Entfernung B zu bestimmen.
-
Probezündkerzen,
die unterschiedliche Größen A des
ersten Elektrodenabstands und Entfernungen B aufweisen, sind für das Experiment
hergestellt worden, wobei bei jeder hiervon die Entfernung C –0,2 mm
gewesen ist und die Wanddicke T des Isolators 2 0,6 mm
gewesen ist.
-
Die
Probezündkerzen
sind auf die gleiche Weise wie in dem Experiment 2 getestet
worden, wobei der Isolationswiderstand zwischen der Mittelelektrode 3 und
der Metallhülse 4 in
jeder dieser Probezündkerzen
am Ende des zehnten Zyklus des Kraftmaschinenbetriebs gemessen worden
ist.
-
In 17 sind
die Testergebnisse gezeigt, wobei die graphische Darstellung "o" die Probezündkerzen anzeigt, die den Isolationswiderstand
auf dem gleichen Pegel wie den der vorstehend beschriebenen herkömmlichen
Zündkerze
aufweisen, die graphische Darstellung "⌾" diejenigen anzeigt,
die den Isolationswiderstand aufweisen, der dem der herkömmlichen
Zündkerze überlegen
ist, und die graphische Darstellung "X" diejenigen
anzeigt, die den Isolationswiderstand aufweisen, der dem der herkömmlichen
Zündkerze
unterlegen ist.
-
Wie
es aus 17 ersichtlich ist, ist, wenn
die Entfernung B größer als
(A – 0,05
mm) gewesen ist, der Isolationswiderstand der Probezündkerze
dem der herkömmlichen
Zündkerze
unterlegen gewesen. Dies ist der Fall, da es schwierig geworden
ist, Seitenfunken zu entladen, auch wenn der Isolator 2 mit
Kohlenstoff verschmutzt gewesen ist, so dass der Isolator 2 nicht
durch ein Verbrennen der Kohlenstoffablagerung darauf durch Seitenfunken
gereinigt werden konnte.
-
Dementsprechend
können,
indem die Entfernung B auf nicht weniger als (A – 0,05 mm) spezifiziert wird,
Seitenfunken zuverlässig
in der Zündkerze
S1 entladen werden, wenn der Isolator 2 mit Kohlenstoff
verschmutzt ist, wodurch der Isolator 2 gereinigt wird.
-
Experiment 6
-
Dieses
Experiment ist ausgeführt
worden, um die Wirkung der Entfernung D auf die Leistungsfähigkeit der
Zündkerze
S1 zu bestimmen.
-
Probezündkerzen,
die unterschiedliche Entfernungen D aufweisen, sind für das Experiment
hergestellt worden, wobei bei jeder hiervon die Größe A des
ersten Elektrodenabstands 0,7 mm gewesen ist, die Entfernung B 0,5
mm gewesen ist, die Entfernung C –0,2 mm gewesen ist und die
Wanddicke T des Isolators 2 0,6 mm gewesen ist.
-
Die
Probezündkerzen
sind auf die gleiche Weise wie in dem Experiment 2 getestet
worden, wobei der Isolationswiderstand zwischen der Mittelelektrode 3 und
der Metallhülse 4 in
jeder dieser Probezündkerzen
am Ende des zehnten Zyklus des Laufenlassens der Kraftmaschine (des
Kraftmaschinenbetriebs) gemessen worden ist.
-
In 18 sind
die Testergebnisse gezeigt, wobei die horizontale Achse die Entfernung
D anzeigt, während
die vertikale Achse den sich ergebenden Isolationswiderstand anzeigt.
-
Wie
es aus 18 ersichtlich ist, ist der
Isolationswiderstand vergrößert, wenn
die Entfernung D verkleinert wird. Dies ist der Fall, da gemäß einer Überprüfung nach
dem Test bei einer kleineren Entfernung D sich weniger Kohlenstoff
auf dem Innenseitenabschnitt der Außenoberfläche des Isolators 2 abgelagert
hat, anders ausgedrückt,
es ist für
Kohlenstoff schwieriger geworden, in die Lufttasche zwischen der
Außenoberfläche des
Isolators 2 und der Innenoberfläche der Metallhülse 4 zu
strömen.
-
Es
ist aus 18 ersichtlich, dass, indem
die Entfernung D auf nicht größer als
1,6 mm spezifiziert wird, der Isolationswiderstand der Zündkerze
S1 sichergestellt werden kann.
-
Außerdem haben,
obwohl es in der Zeichnung nicht gezeigt ist, wenn die Entfernung
D auf unter 0,6 mm verkleinert worden ist, die Zündfähigkeiten der Probezündkerzen
schnell abgenommen. Dies ist der Fall, da, wenn die Entfernung D
zu klein gewesen ist, Seitenfunken von dem Isolator 2 zu
dem Innenrand 411 des Endes 41 der Metallhülse 4 entladen
worden sind (nicht zu dem Spitzenabschnitt 521 jeder der
zweiten Masseelektroden 52), wenn der Isolator 2 mit
Kohlenstoff verschmutzt ist.
-
Dementsprechend
können,
indem die Entfernung D in den Bereich von 0,6 bis 1,6 mm spezifiziert
wird, der Isolationswiderstand und die Zündfähigkeit der Zündkerze
S1 sichergestellt werden.
-
Experiment 7
-
Dieses
Experiment ist ausgeführt
worden, um die Wirkung des Enddurchmessers E des Isolators 2 auf die
Leistungsfähigkeit
der Zündkerze
S1 zu bestimmen.
-
Probezündkerzen,
die unterschiedliche Enddurchmesser E des Isolators 2 aufweisen,
sind für
das Experiment hergestellt worden, wobei bei jeder hiervon die Größe A des
ersten Elektrodenabstands 0,7 mm gewesen ist, die Wanddicke T des
Isolators 2 0,6 mm gewesen ist, die Entfernung B 0,5 mm
gewesen ist und die Entfernung C –0,2 mm gewesen ist.
-
Die
Probezündkerzen
sind auf die gleiche Weise wie in dem Experiment 2 getestet
worden, wobei der Isolationswiderstand zwischen der Mittelelektrode 3 und
der Metallhülse 4 bei
jeder dieser Probezündkerzen am
Ende des zehnten Zyklus des Laufenlassens der Kraftmaschine gemessen
worden ist.
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In 19 sind
die Testergebnisse gezeigt, wobei die schraffierten Balken die Isolationswiderstände der
Probezündkerzen
mit unterschiedlichen Enddurchmessern E des Isolators 2 anzeigen,
während
der weiße Balken
den Isolationswiderstand der vorstehend beschriebenen herkömmlichen
Zündkerze
anzeigt, bei der die Größe A des
ersten Elektrodenabstands 1,1 mm gewesen ist, die Wanddicke T des
Isolators 2 1,0 mm gewesen ist und der Enddurchmesser E
des Isolators 4,3 mm gewesen ist.
-
Wie
es aus 19 ersichtlich ist, hat der
Isolationswiderstand mit einer Verkleinerung des Enddurchmessers
E des Isolators 2 zugenommen. Dies ist der Fall, da mit
dem kleineren Enddurchmesser E des Isolators 2 der Endabschnitt
des Isolators 2, der das Ende 22 umfasst, eine
kleinere Wärmekapazität aufwies,
so dass er einfacher auf eine hohe Temperatur erwärmt werden
konnte, wobei somit der Isolator 2 durch ein Verbrennen
der Kohlenstoffablagerung darauf gereinigt wird.
-
Es
ist aus 19 ersichtlich, dass, indem
der Enddurchmesser E des Isolators 2 auf nicht größer als 3,9
mm spezifiziert wird, der Isolationswiderstand der Zündkerze
S1 sichergestellt werden kann.
-
Außerdem ist,
obwohl es in der Zeichnung nicht gezeigt ist, wenn der Enddurchmesser
E des Isolators 2 auf unter 2,1 mm verkleinert ist, der
Außendurchmesser
der Mittelelektrode 3 dementsprechend auf unter 1,5 mm
verkleinert.
-
Dementsprechend
konnte Wärme
nicht effektiv von dem Isolator 2 durch die Mittelelektrode 3 zu
der Außenseite
der Verbrennungskammer übertragen
werden, wobei somit eine Vorzündung
des Luft-Kraftstoff-Gemischs induziert wird.
-
Anders
ausgedrückt
ist es zur Sicherstellung des Wärmebereichs
der Zündkerze
S1 und zur Verhinderung einer Vorzündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches
erforderlich, dass der Enddurchmesser E des Isolators 2 nicht
kleiner als 2,1 mm ist.
-
Dementsprechend
können,
indem der Enddurchmesser E des Isolators 2 in dem Bereich
von 2,1 bis 3,9 mm spezifiziert wird, der Isolationswiderstand und
der Wärmebereich
der Zündkerze
S1 sichergestellt werden.
-
[Zweites Ausführungsbeispiel]
-
In
diesem Ausführungsbeispiel
ist eine Zündkerze
S2 veranschaulicht, die einen Aufbau aufweist, der beinahe identisch
zu dem der Zündkerze
S1 gemäß dem vorangegangenen
Ausführungsbeispiel
ist.
-
Der
einzige Unterschied zwischen den Zündkerzen S1 und S2 ist, dass
in der Zündkerze
S2 der effektive Bereich eines Parameters L an Stelle desjenigen
der Größe A des
ersten Elektrodenabstands, wie sie bei der Zündkerze S1 spezifiziert ist,
spezifiziert wird.
-
Der
Parameter L ist unter Bezugnahme auf 20 als
eine Entfernung zwischen dem Innenrand des Basisendes 520 jeder
der zweiten Masseelektroden 52 und der Achse Z der Mittelelektrode 3 in
der radialen Richtung der Mittelelektrode 3 definiert.
Der Parameter L wird nachstehend vereinfacht als eine Entfernung
L bezeichnet.
-
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist die Entfernung L durch experimentelle Untersuchungen auf kleiner
oder gleich 3,5 mm spezifiziert.
-
Dementsprechend
sind in der Zündkerze
S2 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
die Entfernung L, die Wanddicke T des Isolators 2, die
Entfernung B und die Entfernung C in den nachstehenden Bereichen
spezifiziert:
L ≤ 3,5
mm;
0,3 mm ≤ T ≤ 0,8 mm;
0,2
mm ≤ B ≤ 0,9 mm; und
–1,0 mm ≤ C ≤ 0,5 mm.
-
Durch
ein Spezifizieren des Bereichs der Entfernung L, wie es vorstehend
genannt ist, ist die erforderliche Spannung der Zündkerze
S2 für
ein Entladen von normalen Zündfunken
klein gemacht. Somit können, wenn
der Isolator 2 nicht mit Kohlenstoff verschmutzt ist, normale
Zündfunken
auf zuverlässige
Weise über den
ersten Elektrodenabstand entladen werden, wodurch ein Auftreten
von Seitenfunken verhindert wird. Dementsprechend können eine
Bildung von Kanälen
bei dem Isolator 2 (wie es in 25 und 26 veranschaulicht
ist) und eine Abnutzung der Mittelelektrode 3 (wie es in 23 veranschaulicht
ist) unterdrückt
werden.
-
Durch
ein Spezifizieren der Bereiche der Parameter T, B und C, wie es
vorstehend genannt ist, werden die gleichen Effekte wie in dem vorangegangenem
Ausführungsbeispiel
erreicht.
-
Dementsprechend
sind eine hohe Zündfähigkeit
und eine lange Lebensdauer der Zündkerze
S2 sichergestellt. Es ist zu bevorzugen, dass in der Zündkerze
S2 die Entfernung L auf nicht weniger als (D + E/2) spezifiziert
ist, so dass die Verbindungsstärke
zwischen der Metallhülse 4 und
jeder der zweiten Masseelektroden 52 sichergestellt werden
kann.
-
Es
ist ebenso zu bevorzugen, dass in der Zündkerze S2 die Größe A des
ersten Elektrodenabstands in dem Bereich von 0,4 bis 1,1 mm spezifiziert
ist.
-
Als
Ergebnis kann ein Auftreten von Seitenfunken zuverlässiger verhindert
werden, wenn der Isolator 2 nicht mit Kohlenstoff verschmutzt
ist, so dass eine Bildung von Kanälen bei dem Isolator 2 und
eine Abnutzung der Mittelelektrode 3 zuverlässiger unterdrückt werden
können.
Gleichzeitig kann der COV des IMEP für die Kraftmaschine unterdrückt werden
und die Zündfähigkeit
der Zündkerze
S2 kann zuverlässiger
sichergestellt werden.
-
Ferner
ist es ebenso zu bevorzugen, dass in der Zündkerze S2 die Entfernung D
in dem Bereich von 0,6 bis 1,6 mm spezifiziert wird, so dass die
gleiche Wirkung wie in dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel erreicht werden
kann.
-
Des
Weiteren ist es ebenso zu bevorzugen, dass in der Zündkerze
S2 der Enddurchmesser E des Isolators 2 in dem Bereich
von 2,1 bis 3,9 mm spezifiziert wird, so dass die gleiche Wirkung
wie in dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel
erreicht werden kann.
-
Der
vorstehend genannte Bereich der Entfernung L ist durch ein nachstehend
beschriebenes Experiment bestimmt worden.
-
Experiment 8
-
Dieses
Experiment ist ausgeführt
worden, um die Wirkung der Entfernung L auf die Leistungsfähigkeit der
Zündkerze
S2 zu bestimmen.
-
Probezündkerzen,
die unterschiedliche Entfernungen L aufweisen, sind für das Experiment
hergestellt worden, wobei bei jeder hiervon die Größe A des
ersten Elektrodenabstands 1,1 mm gewesen ist, die Entfernung B 0,5
mm gewesen ist, die Entfernung C –0,2 mm gewesen ist, die Entfernung
D 0,6 mm gewesen ist, der Enddurchmesser E des Isolators 2 4,3
mm gewesen ist und die Wanddicke T des Isolators 2 1,0
mm gewesen ist.
-
Zuerst
sind die Probezündkerzen
getestet worden, um die Wirkung der Entfernung L auf die erforderliche
Spannung zum Entladen normaler Zündfunken
zu bestimmen.
-
In
dem Test ist jede Probezündkerze
in einer geschlossenen Luftkammer auf die gleiche Weise wie in dem
Fall, bei dem sie in einer Verbrennungskammer einer Kraftmaschine
eingebaut werden, eingebaut worden. Der Druck in der Luftkammer
ist bei 0,6 Mpa gehalten worden; die Temperatur und der Druck außerhalb der
Luftkammer sind die Zimmertemperatur bzw. der atmosphärische Druck
gewesen. Dann sind die maximalen und minimalen erforderlichen Spannungen
für 200
kontinuierliche Zyklen einer Entladung auf der Grundlage des Signalverlaufs
der Entladungsspannung bestimmt worden.
-
In 21 sind
die Testergebnisse gezeigt, wobei die graphische Darstellung "☐" die maximalen erforderlichen
Spannungen anzeigen, während
die graphischen Darstellungen "♢" die minimalen erforderlichen Spannungen
anzeigen.
-
Wie
es aus 21 ersichtlich ist, sind sowohl
die maximalen als auch die minimalen erforderlichen Spannungen für ein Entladen
normaler Zündfunken
mit der Entfernung L verkleinert worden.
-
Anders
ausgedrückt
ist verdeutlicht worden, dass die erforderliche Spannung der Zündkerze
S2 zum Entladen normaler Zündfunken
durch ein Verringern der Entfernung L verkleinert werden konnte.
-
Die
vorstehend genannten Testergebnisse können wie nachstehend beschrieben
erklärt
werden: die zweiten Masseelektroden 52 haben einen Effekt
einer Unterdrückung
einer Ableitung des elektrischen Felds in dem ersten Elektrodenabstand
bereitgestellt (anders ausgedrückt
eine Verstärkung
des elektrischen Felds in dem ersten Elektrodenabstand), wodurch
die erforderliche Spannung für ein
Entladen normaler Zündfunken verringert
worden ist; ein derartiger Effekt ist durch ein Verringern der Entfernung
L verstärkt
worden.
-
Zweitens
sind zur Bestimmung der Wirkung der Entfernung L auf die Auftrittsrate
von Seitenfunken die Probezündkerzen
auf die gleiche Weise wie in dem Experiment 1 getestet
worden.
-
In 22 sind
die Testergebnisse gezeigt, wobei die graphische Darstellung "☐" die Ergebnisse mit der
allgemeinen Kraftmaschine anzeigen, während die graphischen Darstellungen "♢" diejenigen mit der
Kraftmaschine mit hoher Strömungsgeschwindigkeit
anzeigen.
-
Wie
es aus 22 ersichtlich ist, ist bei
der allgemeinen Kraftmaschine, wenn die Entfernung L nicht größer als
5 mm gewesen ist, ein Auftreten von Seitenfunken bei normalen Bedingungen
der Probezündkerzen verhindert
worden, so dass eine Bildung von Kanälen bei dem Isolator 2 und
einer Abnutzung der Mittelelektrode 3 in den Probezündkerzen
unterdrückt
worden sind.
-
Anders
ausgedrückt
ist es bei einer Verwendung in einer allgemeinen Kraftmaschine möglich, eine
lange Lebensdauer der Zündkerze
S2 sicherzustellen, wenn die Entfernung L einen herkömmlichen
Wert von 4,5 mm aufweist.
-
Ferner
sind, wie es aus 8 ersichtlich ist, bei der Kraftmaschine
mit hoher Strömungsgeschwindigkeit
Seitenfunken bei einer normalen Bedingung der Probezündkerze
aufgetreten, wenn die Entfernung L den herkömmlichen Wert von 4,5 mm aufwies.
Wenn jedoch die Entfernung L nicht größer als 3,5 mm gewesen ist, ist
ein Auftreten von Seitenfunken bei normalen Bedingungen der Probezündkerzen
verhindert worden.
-
Anders
ausgedrückt
ist es bei einer Verwendung in einer Kraftmaschine mit hoher Strömungsgeschwindigkeit
möglich,
eine lange Lebensdauer der Zündkerze
S2 sicherzustellen, wenn die Entfernung L nicht größer als
3,5 mm ist.
-
Dies
ist der Fall, da die erforderliche Spannung der Zündkerze
S2 für
ein Entladen normaler Zündfunken
mit der Entfernung L abnimmt, wie es vorstehend beschrieben ist,
so dass es für
normale Zündfunken
einfach wird, über
den ersten Elektrodenabstand entladen zu werden. Dementsprechend
kann ein Auftreten von Seitenfunken bei einer normalen Bedingung
der Zündkerze
S2 verhindert werden, so dass eine Bildung von Kanälen bei
dem Isolator 2 und eine Abnutzung der Mittelelektrode 3 in
der Zündkerze
S2 unterdrückt
werden können.
-
Zusätzlich ist
die Größe A des
ersten Elektrodenabstands, die bei diesem Experiment verwendet worden
ist, 1,1 mm gewesen. Es ist jedoch einfach zu verstehen, dass mit
einer Größe A des
ersten Elektrodenabstands, die kleiner als 1,1 mm ist, wie bspw.
diejenige, die in dem ersten Ausführungsbeispiel spezifiziert
ist, ein Auftreten von Seitenfunken bei einer normalen Bedingung
der Zündkerze
S2 zuverlässiger
verhindert werden kann.
-
Dementsprechend
können,
indem die Entfernung L auf nicht größer als 3,5 mm spezifiziert
wird, eine Bildung von Kanälen
bei dem Isolator 2 und eine Abnutzung bei der Außenseitenoberfläche der
Mittelelektrode 3 unterdrückt werden und die Zündfähigkeit
der Zündkerze
S2 kann sichergestellt werden.
-
Experiment 9
-
Dieses
Experiment ist ausgeführt
worden, um eine Abnutzung bzw. ein Abtragen bei der Außenseitenoberfläche der
Mittelelektrode 3 und eine Bildung von Kanälen bei
dem Isolator 2 in den Zündkerzen
S1 und S2 gemäß der vorliegenden
Erfindung und der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Zündkerze zu bewerten.
-
Die
Werte von Parametern A, B, C, D, E, T, L bei jeder der drei Zündkerzen
sind in einer TABELLE 1 angegeben.
-
-
Zuerst
sind die Zündkerzen
getestet worden, um eine Abnutzung bzw. ein Abtragen bei der Außenseitenoberfläche der
Mittelelektrode 3 zu bewerten. Die vorstehend beschriebene
Kraftmaschine mit hoher Strömungsgeschwindigkeit
ist bei dem Test verwendet worden; die Testbedingung ist Vollgas
und 5600 Upm gewesen, unter der es für Seitenfunken leicht ist,
aufzutreten.
-
Die
Abnutzung bzw. das Abtragen bei der Außenseitenoberfläche der
Mittelelektrode 3 ist bezüglich einer "maximalen Abnutzungstiefe
d1" bewertet worden.
Die maximale Abnutzungstiefe d1 bezeichnet hierbei unter Bezugnahme
auf 23 die maximale Tiefe des vertieften Abschnitts 39 der
Mittelelektrode 3, der auf Grund einer Abnutzung bzw. eines
Abtragens gebildet wird. Während
des Tests ist die maximale Abnutzungstiefe d1 bei 30-Std-Intervallen für 180 Std.
gemessen worden.
-
In 24 sind
die Testergebnisse gezeigt, wobei die Kurve CO Ergebnisse für die herkömmliche Zündkerze
anzeigt, die Kurve C1 diejenigen für die Zündkerze S1 anzeigt und die
Kurve C2 diejenigen für
die Zündkerze
S2 anzeigt.
-
Wie
es aus 24 ersichtlich ist, hat bei
beiden Zündkerzen
S1 und S2 die maximale Abnutzungstiefe d1 viel langsamer zugenommen
als bei der herkömmlichen
Zündkerze.
-
Anders
ausgedrückt
weisen im Vergleich mit der herkömmlichen
Zündkerze
beide Zündkerzen
S1 und S2 gemäß der vorliegenden
Erfindung einen deutlich höheren
Widerstand bzgl. einer Abnutzung bei der Außenseitenoberfläche der
Mittelelektrode 3 auf.
-
Zweitens
sind die Zündkerzen
getestet worden, um eine Bildung von Kanälen bei dem Isolator 2 zu bewerten.
Die vorstehend genannte Kraftmaschine mit hoher Strömungsgeschwindigkeit
ist ebenso bei dem Test verwendet worden; die Testbedingung ist
eine Drossel von 80% und 3600 Upm gewesen, unter der es für Kanäle einfach
ist, bei dem Isolator 2 gebildet zu werden.
-
Die
Bildung von Kanälen
bei dem Isolator 2 ist bezüglich einer "maximalen Kanaltiefe
d2" bewertet worden.
Die maximale Kanaltiefe d2 bezeichnet hierbei unter Bezugnahme auf
die 25 und 26 die
maximale Tiefe der Kanäle,
die bei der Außenoberfläche des
Isolators 2 auf Grund von Seitenfunken gebildet werden,
von dem Ende 22 des Isolators 2 in der Längsrichtung
des Isolators 2. Die maximale Kanaltiefe d2 ist am Ende
eines kontinuierlichen Laufenlassens der Kraftmaschine von 400 Std.
gemessen worden.
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In 27 sind
die Testergebnisse gezeigt. Wie es aus der Figur ersichtlich ist,
ist bei beiden Zündkerzen
S1 und S2 die maximale Kanaltiefe d2 deutlich kleiner gewesen als
bei der herkömmlichen
Zündkerze.
-
Anders
ausgedrückt
können
beide Zündkerzen
S1 und S2 gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Bildung von Kanälen
bei dem Isolator 2 zuverlässiger als die herkömmliche
Zündkerze
unterdrücken.
-
Dementsprechend
ist es aus den Ergebnissen dieses Experiments verdeutlicht worden,
dass beide Zündkerzen
S1 und S2 gemäß der vorliegenden
Erfindung eine lange Lebensdauer aufweisen.
-
[Drittes Ausführungsbeispiel]
-
In
diesem Ausführungsbeispiel
ist eine Zündkerze
S3 veranschaulicht, die einen beinahe identischen Aufbau zu denjenigen
der Zündkerzen
S1 und S2 gemäß dem vorangegangenen
Ausführungsbeispielen
aufweist.
-
Der
einzige Unterschied zwischen der Zündkerze S3 und den Zündkerzen
S1 und S2 ist, dass in der Zündkerze
S3 die Mittelelektrode 3 und die erste Masseelektrode 51 jeweils
ein Entladungselement umfassen, das aus einem Edelmetall oder einer
zugehörigen
Legierung hergestellt ist.
-
Genauer
gesagt umfasst, wie es in 28 gezeigt
ist, die Mittelelektrode 3 ein Basiselement 30 und ein
Entladungselement 11.
-
Das
Entladungselement 11 weist ein erstes Ende, das das Ende 31 der
Mittelelektrode 3 darstellt, und ein zweites Ende auf,
das bspw. durch Laserschweißen
mit dem Basiselement 30 verbunden ist.
-
Das
Entladungselement 11 weist eine Länge F1 auf, die eine Entfernung
von dem ersten Ende des Entladungselements 11 (d.h. dem
Ende 31 der Mittelelektrode 3) zu dem Basiselement 30 in
der Längsrichtung des
Entladungselements 11 ist.
-
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist die Länge
F1 des Entladungselements 11 in dem Bereich von 0,3 bis
1,5 mm spezifiziert.
-
Das
Entladungselement 11 weist ebenso eine Querschnittsfläche S1 auf,
die senkrecht zu der Längsrichtung
des Entladungselements 11 ist.
-
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist die Querschnittsfläche
S1 des Entladungselements 11 in dem Bereich von 0,1 bis
0,8 mm2 spezifiziert.
-
Durch
ein Spezifizieren der Bereiche von F1 und S1, wie es vorstehend
genannt ist, wird die Zündfähigkeit
der Zündkerze
S1 verbessert.
-
Demgegenüber umfasst
die erste Masseelektrode 51 ein Basiselement 510 und
ein Entladungselement 12. Das Entladungselement 12 ist
teilweise in dem Basiselement 510 eingebettet, so dass
eine freigelegte Fläche
des Entladungselements 12 der Mittelelektrode 3 in
der axialen Richtung der Mittelelektrode 3 gegenüberliegt.
-
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
sind beide Entladungselemente 11 und 12 vorzugsweise
aus einer Pt-basierenden
Legierung hergestellt, die Pt in einer Menge von nicht weniger als
50 Gewichtsprozent und zumindest einen Zusatzstoff umfasst, der
aus Ir, Rh, Ni, W, Pd, Ru, Os, Y und Y2O3 ausgewählt
wird.
-
Andernfalls
werden beide Entladungselemente 11 und 12 vorzugsweise
aus einer Ir-basierenden Legierung hergestellt, die Ir in einer
Menge von nicht weniger als 50 Gewichtsprozent und zumindest einen
Zusatzstoff umfasst, der aus Pt, Rh, Ni, W, Pd, Ru, Os, Y und Y2O3 ausgewählt wird.
-
Indem
das Material der Entladungselemente 11 und 12 wie
vorstehend genannt spezifiziert wird, ist es möglich, eine Abnutzung bzw.
ein Abtragen dieser Entladungselemente zu unterdrücken, wobei
somit eine lange Lebensdauer der Zündkerze S3 sichergestellt ist.
-
[Viertes Ausführungsbeispiel]
-
In
diesem Ausführungsbeispiel
ist eine Zündkerze
S4 veranschaulicht, die einen Aufbau aufweist, der beinahe identisch
zu dem der Zündkerze
S3 gemäß dem vorangegangenen
Ausführungsbeispiel
ist.
-
Der
einzige Unterschied zwischen den Zündkerzen S3 und S4 ist, dass
in der Zündkerze
S4 das Entladungselement 12 der ersten Masseelektrode 51 von
einer Seitenoberfläche
des Basiselements 510 herausragt.
-
Genauer
gesagt weist, wie es in 29 gezeigt
ist, das Entladungselement 12 ein erstes Ende, das der
Mittelelektrode 3 in der axialen Richtung der Mittelelektrode 3 gegenüberliegt,
und ein zweites Ende auf, das bspw. durch Laserschweißen mit
dem Basiselement 510 verbunden ist.
-
Das
Entladungselement 12 weist eine Länge F2 auf, die eine Entfernung
von dem ersten Ende des Entladungselements 12 zu der Seitenoberfläche des
Basiselements 510 in der Längsrichtung des Entladungselements 12 ist.
-
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist die Länge
F2 des Entladungselements 12 in dem Bereich von 0,3 bis
1,5 mm spezifiziert.
-
Das
Entladungselement 12 weist ebenso eine Querschnittsfläche S2 auf,
die senkrecht zu der Längsrichtung
des Entladungselements 12 ist.
-
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist die Querschnittsfläche
S2 des Entladungselements 12 in dem Bereich von 0,1 bis
0,8 mm2 spezifiziert.
-
Durch
ein Spezifizieren der Bereiche von F2 und S2, wie es vorstehend
genannt ist, wird die Zündfähigkeit
der Zündkerze
S4 verbessert.
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[Fünftes Ausführungsbeispiel]
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist eine Zündkerze
S5 veranschaulicht, die einen Aufbau aufweist, der beinahe identisch
zu dem der Zündkerze
S3 gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
ist.
-
Der
einzige Unterschied zwischen den Zündkerzen S3 und S5 ist, dass
in der Zündkerze
S5 ebenso jede der zweiten Masseelektroden 52 ein Entladungselement
umfasst, das aus einem Edelmetall oder einer zugehörigen Legierung
hergestellt ist.
-
Genauer
gesagt umfasst, wie es in 30 gezeigt
ist, jede zweite Masseelektrode 52 ein Basiselement 520 und
ein Entladungselement 13.
-
Das
Entladungselement 13 weist ein erstes Ende, das der Außenseitenoberfläche der
Mittelelektrode 3 in der radialen Richtung der Mittelelektrode 3 gegenüberliegt,
und ein zweites Ende auf, das bspw. durch Laserschweißen mit
dem Basiselement 520 verbunden ist.
-
Das
Entladungselement 13 weist eine Länge F3 auf, die eine Entfernung
von dem ersten Ende des Entladungselement 13 zu dem Basiselement 520 in
der Längsrichtung
des Entladungselements 13 ist.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist die Länge
F3 des Entladungselements 13 in dem Bereich von 0,3 bis
1,5 mm spezifiziert.
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Das
Entladungselement 13 weist ebenso eine Querschnittsfläche S3 auf,
die senkrecht zu der Längsrichtung
des Entladungselements 13 ist.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist die Querschnittsfläche
S3 des Entladungselements 13 in dem Bereich von 0,1 bis
0,8 mm2 spezifiziert.
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Durch
ein Spezifizieren der Bereiche von F3 und S3, wie es vorstehend
genannt ist, wird die Zündfähigkeit
der Zündkerze
S5 verbessert.
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[Sechstes Ausführungsbeispiel]
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist eine Zündkerze
S6 veranschaulicht, die einen Aufbau aufweist, der beinahe identisch
zu denjenigen der Zündkerzen
S1 bis S5 gemäß den vorangegangenen
Ausführungsbeispielen
ist.
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Der
einzige Unterschied zwischen den Zündkerzen S1 bis S5 und der
Zündkerze
S6 ist, dass der mit einem Gewinde versehene Abschnitt 42 der
Metallhülse 4 eine
Größe von M14
bei den Zündkerzen
S1 bis S5 aufweist; bei der Zündkerze
S6 weist er jedoch eine Größe von weniger
als M14 auf.
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Genauer
gesagt weist bei der Zündkerze
S6 der mit einem Gewinde versehene Abschnitt 42 der Metallhülse 4 eine
Größe von M12
oder M10 auf, wie es in 31 und 32 gezeigt
ist.
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Mit
der verringerten Größe des mit
einem Gewinde versehenen Abschnitts 42 weisen andere Maßparameter,
wie bspw. die Wanddicke T des Isolators 2, die Entfernung
L, die Entfernung D und der Enddurchmesser E des Isolators 2 entsprechend
kleinere Werte bei den vorstehend spezifizierten Bereichen auf.
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Dementsprechend
wird es möglich,
die Zündkerze
S6 kompakt zu machen, wobei somit eine größere Flexibilität bei dem
Kraftmaschinenentwurf bereitgestellt wird. Bspw. können die
Einlass- und Auslassventile für
die Kraftmaschine groß gemacht
werden und ein Wassermantel zur Kühlung der Kraftmaschine kann
sichergestellt werden.
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[Weitere Variationen]
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Während die
vorstehend beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele der Erfindung
gezeigt und beschrieben worden sind, ist es für diejenigen, die die Erfindung
in die Praxis umsetzen, und für
Fachleute ersichtlich, dass verschiedene Modifikationen, Änderungen
und Verbesserungen bei der Erfindung ausgeführt werden können, ohne
den Bereich des offenbarten Konzepts zu verlassen.
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Bspw.
sind in den 33 bis 35 Variationen
der ersten Masseelektrode 51 und der zweiten Masseelektroden 52 veranschaulicht.
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In 33 verjüngt sich
der Spitzenabschnitt 511 der ersten Masseelektrode 51 nach
innen, wenn sie entlang der axialen Richtung der Mittelelektrode 3 betrachtet
wird.
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In 34 weist
der Spitzenabschnitt 521 jeder der zweiten Masseelektroden 52 eine
flache Endoberfläche
auf, die der Mittelelektrode 3 gegenüberliegt.
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In 35 verjüngt sich
der Spitzenabschnitt 521 jeder der zweiten Masseelektroden 52 nach
innen, wenn sie entlang der axialen Richtung der Mittelelektrode 3 betrachtet
wird.
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Ferner
ist in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen
die Anzahl der zweiten Masseelektroden 52 zwei; es können jedoch
ebenso lediglich eine oder mehr als zwei zweite Masseelektroden 52 eingesetzt werden.
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Zusätzlich sind
in den vorstehend beschriebenen Experimenten lediglich drei Kraftmaschinen
unterschiedlicher Typen verwendet worden; die gleiche Tendenz und ähnliche
Ergebnisse können
jedoch bei anderen Typen von Kraftmaschinen beobachtet werden.
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Derartige
Modifikationen, Änderungen
und Verbesserungen innerhalb der Fähigkeiten eines Fachmanns sollen
durch die beigefügten
Patentansprüche
abgedeckt sein.
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Eine
Zündkerze
gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst eine Metallhülse,
einen Isolator, eine zylindrische Mittelelektrode, eine erste Masseelektrode
und eine zweite Masseelektrode. Die erste Masseelektrode ist nach
der Mittelelektrode in der axialen Richtung der Mittelelektrode
ausgerichtet, um einen ersten Elektrodenabstand zu bilden, über den
normale Zündfunken
entladen werden, wenn der Isolator nicht mit Kohlenstoff verschmutzt
ist. Die zweite Masseelektrode ist nach der Mittelelektrode in der
radialen Richtung der Mittelelektrode ausgerichtet, um einen zweiten
Elektrodenabstand zu bilden, über
den Seitenfunken entladen werden, wenn der Isolator mit Kohlenstoff
verschmutzt ist. Die Zündkerze
weist einen verbesserten Aufbau auf, bei dem Maßparameter A, T, B, C, L, D
und E spezifiziert sind, um in geeigneten Bereichen zu liegen, die
durch experimentelle Untersuchungen bestimmt werden. Der verbesserte
Aufbau stellt eine hohe Zündfähigkeit
und eine lange Lebensdauer der Zündkerze
sicher.