DE19627524A1 - Zündkerze - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zündkerze zur Anordnung im Brennraum einer Brennkraftmaschine und zum Entzünden des Luft-Kraftstoff-Gemisches durch diese Zündkerze. Eine solche Zündkerze besteht aus einem metallischen, rohrförmigen Gehäuse, in welchem ein keramischer Isolator eingebettet ist. Der Isolator hat eine Durchgangsbohrung und hält an seinem brennraumseitigen Ende die Mittelelektrode. Auf der brennraumfernen Seite nimmt der Isolator den Anschlußbolzen auf, welcher im Isolator mit einer leitfähigen Glasschmelze, die die leitende Verbindung zur Mittelelektrode darstellt, gasdicht eingeschmolzen. Er besitzt an dem aus Isolator herausragenden Ende ein Gewinde, in welches der Anschlußstecker der Zündleitung einrastet. Am brennraumseitigen Ende sind weiterhin Masseelektroden befestigt, die vorwiegend einen rechteckigen Querschnitt haben. Bei den Zündkerzen gibt es unterschiedliche Masseelektrodenabmessungen, sowie unterschiedliche Anzahl von Masseelektroden. Ein stärkeres Masseelektroden-Profil sowie Mehrfach-Masseelektroden erhöhen die Standzeit der Zündkerzen. Da die Elektrodenform Einfluß auf das Wärmeableitvermögen, die Gemischtzugänglichkeit, die Verschleißfestigkeit und den Zündspannungsbedarf hat, wird die Elektrodenform häufig abhängig von der Art der Funkenstrecke und der Funkenlage festgelegt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zündkerze mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber den herkömmlichen Zündkerzen den Vorteil, daß durch das Anbringen von Abschirmungen und eine entsprechende Gestaltung dieser Abschirmungen, eine Strömungsbeeinflussung des eingespritzten Kraftstoffes erreicht wird bzw. daß das Kraftstoff-Luft-Gemische nicht direkt au die Elektroden der Zündkerze auftrifft. So kann der Zündfunkenbereich der Zündkerze und die Gasbewegung des Kraftstoff-Luft-Gemisches so korreliert werden, daß die Zündfunkenbildung und die Flammkernbildung gewährleistet ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Zündkerze möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß durch die Anbringung von Abschirmungen an dem Gehäuse der Zündkerze Kraftstoff in flüssiger Form von der Zündstelle und damit von den Elektroden und vom Isolator ferngehalten wird. Das hat den Vorteil, daß kein flüssiger Kraftstoff verkokt. Es können keine Rußbrücken entstehen und Kurzschlusse werden vermieden. Letztendlich bietet das gezielte Hineinlegen des Funkenbereichs in einem Bereich des Brennraums, in welchem die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoff-Luft-Gemisches einen Wert aufweist, der für eine sehr gute Entzündung des Gemisches sorgt, den Vorteil, daß der Zündfunke und der Flammkern mit größter Wahrscheinlichkeit entstehen.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 schematisch die Zuordnung eines Einspritzventils und einer Zündkerze mit Abschirmungen für eine Gemischumlenkung, Fig. 2 schematische die Zuordnung eines Einspritzventils und einer Zündkerze mit Abschirmungen, Fig. 3a die Seitenansicht des Elektrodenbereiches mit einer ersten Form einer Abschirmung, Fig. 3b bis 3e den Elektrodenbereich aus Fig. 3a in Draufsicht mit verschiedenen Winkeln der Abschirmplatten, Fig. 4a die Seitenansicht des Elektrodenbereiches mit einer zweiten Form einer Abschirmung, Fig. 4b bis 4e den Elektrodenbereich aus Fig. 4a in Draufsicht mit verschiedenen Winkeln der Abschirmplatten, Fig. 5a die Seitenansicht des Elektrodenbereiches mit einer dritten Form einer Abschirmung, Fig. 5b bis 5e den Elektrodenbereich aus Fig. 5a in Draufsicht mit verschiedenen Winkeln der Abschirmplatten.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt schematisch ein Einspritzventil 10 und eine Zündkerze 11, wie sie in einem nicht dargestellten Brennraum angeordnet sind. Das Einspritzventil spritzt den Brennstoff an seinem brennraumseitigen Ende 12 in den nicht dargestellten Brennraum ein. Dabei breitet sich der Brennstoff in etwa mit einem Winkel, wie er mit der gestrichelten Linie 13 angegeben ist, im Brennraum aus und wird dabei entsprechend vernebelt, so daß ein Kraftstoff- Luft-Gemisch entsteht. Dem Einspritzventil 10 ist die Zündkerze so zugeordnet, daß der Bereich der Funkenbildung, die Elektroden in diesen schematisch dargestellten Kegel 13 der Kraftstoff-Luft-Gemisch-Ausbreitung hineinragt. Am Kerzengehäuse ist brennraumseits neben den Elektroden eine Abschirmung 14 angebracht. Diese Abschirmung 14 ist im wesentlichen rohrförmig und umschließt die Mitteleelektrode 15 der Zündkerze 11. An einer Seite, in der Figur ist es die dem Einspritzventil abgewandte Seite der Zündkerze, ist die Abschirmung weiter vorgezogen und zum Einspritzventil hin abgebogen, so daß die Abschirmung in diesem Bereich die Funktion einer Gemischumlenkungsanordnung 16 übernimmt und das Brennstoff-Luft-Gemisches zur Funkenstrecke hin umleitet. Damit trifft das Gemisch mit einer Geschwindigkeit auf die Elektroden der Zündkerze auf, die eine beste Entflammung gewährleistet. In der Fig. 1 sind die Masselelektroden 17 als radiale Stifte oder Platten an der Wand der Abschirmung 14, die der Mittelelektrode zugewandt ist, befestigt. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine erwärmt sich die Zündkerze, dabei wird der vorgezogene Bereich der Gemischumlenkungsanordnung so heiß, daß auftreffende Kraftstofftröpfchen verdampfen und dann gasförmig in den Funkenbereich der Zündkerze gelangen.

Fig. 2 zeigt ebenfalls schematisch die Anordnung von Zündkerze und Einspritzventil. Für gleiche Bauteile wurden deshalb gleiche Bezugszeichen verwendet. Bei dieser Fig. 2 ist an dem Gehäuse der Zündkerze eine Abschirmung 24 angebracht, die die Form einer halbierten Hülse hat. Die hülsenförmige Abschirmung ist auf der dem Einspritzventil zugewandten Seite des Gehäuses der Zündkerze angebracht, so daß das Brennstoff-Luft-Gemisch nicht direkt auf die Elektroden auftrifft.

Einige der Gestaltungsmöglichkeiten der Abschirmungen sollen im folgenden erläutert werden.

Die Fig. 3a zeigt die Seitenansicht eines Zündkerzenkopfes mit einer Mittelelektrode 35 und einer Masseelektrode 36, wobei die Masseelektrode 36 als Dachelektrode ausgebildet ist. Ebenfalls am Gehäuse ist die Abschirmung 34 befestigt. Diese Abschirmung ist in geschnittener Darstellung gezeichnet. Die Abschirmung 34 ist der Masseelektrode 16 gegenüber angebracht und ragt soweit in den Brennraum, wie die äußere Fläche der als Dachelektrode ausgebildeten Masseelektrode. Damit ist die Abschirmung etwa so hoch wie die Masseelektrode.

In den Fig. 3b bis 3e sind unterschiedliche Winkel, mit denen die Abschirmung 34 die Mittelelektrode einschließen kann, dargestellt. So wird die Mittelelektrode von der Abschirmung 34 in Fig. 3b etwa in einem Winkel von 270° umschlossen. In Fig. 3c umschließt die Abschirmung 34 einen Winkel von 180°. Der in Fig. 3d dargestellte der Abschirmungen 34 ist kleiner als 90°, während er in Fig. 3e etwa 90° umfaßt. Die Abschirmung ist in allen Fig. 3a bis 3e so gestaltet, daß die brennraumseitige Stirnfläche der Abschirmung mit der Oberkante der Masseelektrode abschließt.

Versuche haben gezeigt, daß die Abschirmung in einem Bereich vonn 15° bis 75° die beste Wirkung aufweist, weil dann der Funkenbereich geschützt ist und trotzdem für das Gemisch zugänglich ist. Der Zündfunke und damit der Flammenkern kann sich gut ausbreiten.

Die Fig. 4a bis 4e unterscheiden sich von den eben beschriebenen Fig. 4a bis 4e dadurch, daß hier die Abschirmung 44 höher ist als die Masseelektrode und am weitesten in den Brennraum hineinragt, d. h. die brennraumseitige Stirnfläche der Abschirmung 44 ragt deutlich über Oberkante der Masselelektrode hinaus. Die verschiedenen möglichen Winkel, die die Abschirmung 44 umschließen kann, sind dabei analog zu den Fig. 3b bis 3e. Wie der Fig. 4a zu entnehmen ist, ist die Abschirmung zur Mittelelektrode hin abgeschrägt. Damit ergibt sich eine günstige Ausbreitung des Kraftstoff-Luft-Gemisches an die Funkenstrecke.

Letztendlich zeigen die Fig. 5a bis 5e eine dritte Ausgestaltungsmöglichkeit, wobei die Abschirmung 54 wieder in etwa die Winkel überstreicht, wie sie bereits zu den Fig. 3b bis 3e erläutert wurden. Jedoch ist die Abschirmung 54 hier so gestaltet, daß sie weiter als die Oberkante der Masseelektrode in den Brennraum hineinragt und in Richtung Mittelelektrode und damit zur rotationssymmetrischen Achse hin abgebogen ist. Die Stirnfläche der Abschirmung 54 reicht in allen Beispielen bis an die rotationssymmetrische Achse heran. Durch diese Gestaltung werden die Mittel- und die Masseelektrode kappenförmig von der Abschirmung 54 umgeben.

Claims (8)

1. Zündkerze für eine Brennkraftmaschine mit einem rohrförmigen Gehäuse, einem darin eingebetteten Isolator und einem vom Isolator umschlossene Mittelelektrode, die in den Brennraum hineinragt und mit mindestens einer Masseelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse der Zündkerze eine Abschirmung (14, 24, 34, 44, 54) befestigt sind, die ein direktes Auftreffen des eingespritzen Kraftstoffes auf die Elektroden der Zündkerze verhindern.

2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (14) rohrförmig und oben ist.

3. Zündkerze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der rohrförmigen Abschirmung (14) eine Seite weiter vorgezogen und in Richtung Mitteleelektrode abgebogen ist.

4. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (34) in etwa die Höhe der Masseelektrode aufweist und die Mittelelektrode zumindest teilweise umschließt.

5. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (44) höher als die Masseelektrode ist und die Mittelelektrode teilweise umschließt kann.

6. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (54) im wesentlichen die Form einer oben verschlossenen Hülse aufweist, und die Mittelelektrode teilweise umschließt.

7. Zündkerze nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der teilweisen Umschließung zwischen 15° und 75° liegt.

8. Zündkerze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung zur Mittelelektrode hin abgeschrägt ist.