DE3010591A1

DE3010591A1 - Selbstaufheizende zuendkerze

Info

Publication number: DE3010591A1
Application number: DE19803010591
Authority: DE
Inventors: Yoshiyasu Fujitani; Shiroh Kondoh; Hideaki Muraki; Yujiri Oshima; Kouji Yokota
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1979-03-20
Filing date: 1980-03-19
Publication date: 1980-10-02
Also published as: DE3010591C2; US4345555A; JPS55125363A; JPS638312B2

Description

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Selbstaufheizende Zündkerze

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine selbstaufheizende Zündkerze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die weitläufig Verwendung finden kann. Genauer gesagt geht es um einen Zündkerzentyp, bei dem eine Multiplikation von elektrischer Aufheizung und Selbstaufheizung zur Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades führt und dadurch der Stromverbrauch verringert wird, bei dem der Kraftstoff sobald wie möglich verdampft und gezündet wird, um eine stabile und gleichmäßige Verbrennung zu gewährleisten, und bei dem der Aufbau zur Verbesserung der Produktivität und Lebensdauer bei gleichzeitiger Verringerung der Herstellungskosten vereinfacht ist.

Nach dem Stand der Technik wird bei einem Motor mit Verdichtungs- oder Selbstzündung, wie einem Dieselmotor, der Kraftstoff unter hohem Druck in zerstäubtem Zustand in die Verbrennungskammer des Motorzylinders in der Weise einspritzt, daß der zerstäubte Kraftstoff in Berührung mit der hochverdichteten heißen Luft gelangen kann, um dadurch spontan zu verbrennen.

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Wenn jedoch die Temperatur der umgebenden Luft niedrig ist, kann es vorkommen, daß die Einlaßluft, selbst nachdem sie verdichtet worden ist, nicht auf eine genügende Temperatur aufgeheizt ist, wodurch es Schwierigkeiten bereitet, die Verbrennung sicherzustellen und den Motor anzulassen. Um die Zündung des Kraftstoffs zu erleichtern, ist daher die Verbrennungskammer des Motors mit einem Heizeinsatz, der mit elektrischer Energie geheizt wird und mit einer Hilfszündkerze, die Glühkerze genannt wird, versehen. Dieser Heizeinsatz ist eine Art elektrischer Heizeinsatz und wird in einen Typ, bei dem ein wärmegebendes elektrisches Widerstandselement freiliegt, und einen Typ unterteilt, bei dem das wärmegebende Element über einer isolierenden Substanz mit einem schützenden Metall ummantelt ist. Die Oberflächentemperatur wird durch elektrische Energiezufuhr auf 800 bis 1000 Kelvin erhöht.

Der Heizeinsatz dieser konventionellen Art wird vor dem Anlassen des Motors eingeschaltet, um dadurch die Luft in der Verbrennungskammer am Endes des Kompressionshubes vorzuheizen und die Zündung des zerstäubten Kraftstoffs durch die infolge der vorangehenden Verbrennung heiße innere Wand der Verbrennungskammer zu unterstützen. Ein Motor mit mehreren Zylindern ist jedoch mit einer korrespondierenden Anzahl dieser konventionellen Heizeinsätze ausgerüstet, von denen jeder während des Heizens einen Strom von 10 A benötigt. Daher ist der ununterbrochene Gebrauch der Heizeinsätze durch die Kapazität der

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Batterie auf einen Zeitraum von 30 bis 120 Sekunden begrenzt. Überdies ist die Temperatur der Innenwand der Verbrennungskammer unmitcelbar nach dem Anlassen des Motors so niedrig, ' daß sich eine erhebliche Zündverzögerung ab der Einspritzung bis zur Zündung des Kraftstoffs einstellt. Genauer gesagt stellte sich bei von den Erfindern durchgeführten Experimenten an einem Motor, der mit dem konventionellen Heizeinsatz versehen war, heraus, daß dort ein derartig abnormer Verbrennungszyklus auftreten kann (der als durchgezogene Linie A in Fig. 1 dargestellt ist, in der die Temperatur (Grad Kelvin) der Verbrennungsgase über dem Kurbelwinkel aufgetragen ist), bei dem die Zündung (IG) weit nach dem oberen Totpunkt (TDC) und unmittelbar vor dem unteren Totpunkt (BDC) auftreten kann, wobei sie starke Geräusche erzeugt. Nebenbei bemerkt deutet die gestrichelte Kurve B in Fig. 1 den normalen Verbrennungszyklus an.

Mit einem solchen Verbrennungszyklus kann der Motor keine ausreichende Ausgangsleistung erzeugen, sondern stößt, was noch schlimmer ist, als das Ergebnis der unvollständigen Verbrennung aufgrund des unverbrannten Kraftstoffes weißen Rauch aus. Der soweit beschriebene Zustand hält für einige oder mehr Minuten nach dem Anlassen des Motors an, bis die Wandtemperatur des Verbrennungsraums aufgeheizt ist. überdies hat sich aus den von den Erfindern durchgeführten Experimenten beim Gebrauch des konventionellen Heizeinsatzes auch heraus-

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gestellt, daß die Oberflächentemperatur des Heizeinsatzes nach dem Anlassen des Motors einen durch die ausgezogene Linie C in Fig. 2 dargestellten Verlauf besitzt, wobei dort die Oberflächentemperatur des Heizeinsatzes auf der Ordinate über der Leerlaufzeit (in Minuten) ab Motorstart auf der Abszisse aufgetragen ist, so daß die Änderung der Oberflächentemperatur des Heizeinsatzes veranschaulicht werden kann. In Fig. 2 ist die Dauer der Stromzufuhr mit der Bezeichnung PS eingezeichnet.

Wenn die Stromversorgung für den Heizeinsatz unterbrochen wird, fällt, wie dargestellt, seine Oberflächentemperatur abrupt, wird aber, wenn die Verbrennung in der Verbrennungskammer die normale Bedingung erreicht, allmählich angehoben, bis sie etwa 14 Minuten später stabilisiert ist. Im Zusammenhang mit den Lauf bedingungen des Motors, der Kühlwasserteraperatur und der Umgebungstemperatur variiert diese Zeit mehr oder weniger. Durch die Experimente der Erfinder hat sich ebenfalls bestätigt, daß der weiße Rauch dann von dem Motor ausgestoßen wird, wenn die Oberflächentemperatur des Heizeinsatzes geringer als 800 Kelvin ist. In dieser Richtung ist ein weiteres Experiment ausgeführt worden, in dem der Heizeinsatz für etwa 10 Minuten oder mehr ständig mit Strom versorgt worden ist, obwohl diese lange Stromversorgung aufgrund der begrenzten Kapazität der Batterie in der Praxis unmöglich ist. Aus dem Experiment hat sich auch herausgestellt, daß weder

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der weiße Rauch noch der Verbrennungszyklus, der in Fig. 1 dargestellt ist,- erzeugt wurden. In Fig. 2 ist der Zeitraum, in dem weißer Rauch erzeugt wird, mit WS bezeichnet.

Aus diesem Grunde hat sich ein Bedürfnis zur Entwicklung eines Heizeinsatzes mit erheblich geringerem Stromverbrauch für praktische Anwendungen ergeben.

Der konventionelle Heizeinsatz ist andererseits so aufgebaut, daß das schützende Metallrohr über die isolierende Substanz durch das darin befindliche Widerstandselement beheizt wird. Um das schützende Metallrohr auf einer nötigen Temperatur zu halten, muß die wärmegebende Substanz selbst auf einer beträchtlich hohen Temperatur gehalten werden, was eine Substanz erfordert, die einen hohen Schmelzpunkt besitzt. Als Material, das die geforderte Bedingung erfüllt, sind verschiedene Arten von Substanzen entwickelt worden, die alle einen geringen spezifischen Widerstand aufweisen, so daß sie zu einem Draht mit geeignetem Widerstand und einer vorgegebenen Wärmeabgabekapazität verarbeitet werden müssen. Im Ergebnis hat der konventionelle Heizeinsatz die Nachteile, daß der Aufbau so kompliziert ist, daß die Produktivität gering wird und daß er störanfällig wird, z. B. durch zufälligen Bruch des Drahtes.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbstaufheizende Zündkerze verfügbar zu machen, bei der die

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zuvor dargestellten Probleme nicht auftreten und die bei geringem Stromverbrauch ermöglicht, daß der Kraftstoff bei Senkung des Schadstoffgehaltes im Abgas ohne Erzeugung von weißem Rauch und bei gleichzeitiger Verminderung des Kraftstoffverbrauchs vollständig verbrennt. Es soll sich dabei um eine selbstaufheizende Zündkerze mit vereinfachtem Aufbau handeln, die mit hoher Produktivität und langer Lebensdauer'bei gleichzeitiger Verminderung der Herstellungskosten hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die selbstaufheizende " Zündkerze mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.

Diese selbstaufheizende Zündkerze besitzt ein Widerstandselement zur Wärmeabgabe beim Anschalten an eine Stromquelle und einen Katalysator, der in der Nähe dieses Widerstandselements angeordnet ist und vorzugsweise wenigstens aus einem oder irgend einer Verbindung der Metalle Platin, Rhodium, Palladium, Nickel, Eisen, Kobalt, Chrom, Wolfram, Molybdän, Vanadium hergestellt ist, um eine Oxidationsreaktion mit dem ihn berührenden Kraftstoff zu erzielen und dadurch Wärme freizugeben.

Eine selbstaufheizende Zündkerze nach der vorliegenden Erfindung umfaßt im einzelnen ein Grundteil mit einem auf dessen Außenwand gebildeten Befestigungsteil und einer isoliert darin vorgesehenen und mit einer Stromquelle verbundenen Anschluß-

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klemme, eine in dieses Grundteil eingebaute Zündeinrichtung, die eine auf ihrer Wandfläche gebildete Zündfläche besitzt und aus dem Katalysator gebildet ist, der ein Übergangsmetall aufweist, um damit mit dem Kraftstoff in Berührung zu gelangen, und eine Heizeinrichtung, die das mit der Anschlußklemme des Grundteils verbundene Widerstandselement besitzt, wobei das Widerstandselement innerhalb der Zündeinrichtung benachbart zu der Zündfläche angeordnet ist, wodurch der Kraftstoff über die Zündfläche des Katalysators, die durch die Oxidationsreaktion des Katalysators und des mit ihm in Berührung stehenden Kraftstoffs auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten wird, vollständig gezündet und verbrannt werden kann, nachdem die Heizungseinrichtung abgeschaltet ist.

Auf diese Weise kann die selbstaufheizende Zündkerze den praktisch bedeutsamen Effekt erzielen, daß sie. eine Multiplikation der elektrischen oder ohmschen Aufheizung und der Selbstaufheizung in der Form erzielt, daß der thermische Wirkungsgrad auffallend verbessert werden kann, während der Stromverbrauch verringert wird, daß der Kraftstoff sobald wie möglich verdampft und gezündet wird, so daß er stabil und gleichmäßig verbrennt,und daß der Aufbau vereinfacht ist, um die Produktivität und Lebensdauer bei gleichzeitiger Verminderung der Herstellungskosten zu steigern.

Wenn andererseits die selbstaufheizende Zündkerze nach der vorliegenden Erfindung in einem Verbrennungsmotor mit Selbst-

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zündung wie einem Dieselmotor eingesetzt wird, wird die Zündung sofort durch die zuvor erwähnte elektrische oder ohmsche Aufheizung und Selbstaufheizung bewirkt, so daß Geräusche, die andernfalls aus einer Zündverzögerung resultieren könnten, vermieden werden können. Darüberhinaus hat die stabile und gleichmäßige Verbrennung die Wirkung, daß der Erzeugung von weißem Rauch begegnet wird, wodurch der Schadstoffgehalt in den Motorabgasen zusammen mit dem Kraftstoffverbrauch verringert wird, überdies kann eine Selbstreinigung durch die aktive Oxidation zum Abbrennen des Rußes, der an der Zündkerze haftet, erzielt werden. Auf der anderen Seite kann die Zündkerze nach der vorliegenden Erfindung dann, wenn sie Kraftstoff ausgesetzt ist, besonders geeignete Anwendungen als eine Zündkerze für ein konstantes Verbrennungssystem finden, wie beispielsweise eine Vorwärmkammer, einen Verbrennungsmotor mit Wirbelkammer, einen Verbrennungsmotor mit Einspritzung in einen Zylinder oder Einlaßrohr, eine Gasturbine, einen Boiler oder Heizofen, als ein Zündmittel für ein Heizgerät, oder als ein Vorwärmer für die Ansaugluft.

Bei einer selbstaufheizenden Zündkerze nach einer ersten Ausbildung der vorliegenden Erfindung weist die Zündeinrichtung ein Stabelement auf, und die Zündfläche ist auf einer Außenwand des Stabelements gebildet.

Bei einer selbstaufheizenden Zündkerze nach einer zweiten

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Ausbildung der vorliegenden Erfindung besitzt die Zündeinrichtung ein Hohlelement/ und die Zündfläche ist auf einer Innenwand des Hohlelementes gebildet.

Bei einer selbstaufheizenden Zündkerze nach einer dritten Ausbildung der vorliegenden Erfindung weist die Zündeinrichtung ein Hohlelement auf, und die Zündfläche ist auf einer Außenwand des Hohlelements gebildet.

Bei einer selbstaufheizenden Zündkerze nach einer vierten Ausbildung der vorliegenden Erfindung besitzt die Zündeinrichtung ein Hohlelement, und die Zündfläche ist auf einer Innenwand des Hohlelements und überdies auf einer Außenwand derselben gebildet.

Der Katalysator sollte in der vorliegenden Erfindung wenigstens so beschaffen sein, daß er Oxidationsreaktionen bewirkt, wenn er in Kontakt mit Kraftstoff gebracht wird, um dadurch Wärme freizugeben. Ein derartiger Katalysator weist einen porösen Träger und wenigstens eines der Übergangsmetalle auf, das von dem porösen Träger getragen wird. Der poröse Träger besteht ans einem aus der Gruppe Magnesium, Kieselgel, Titanoxid/ Zirkonerde, Mullit, Siliciumnitrid, Cordierit, Aluminiumoxid-Magnesiumspinell, Aluminium-Kobaltspinell und Ferriten mit Spinellstruktur ausgesuchten Werkstoff. Das Übergangsmetall des Katalysators ist wenigstens aus einem Metall, das aus der Gruppe Platin, Rhodium, Palladium, Nickel, Eisen, Kobalt, Chrom,

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Wolfram, Molybdän, Vanadium, aus deren Verbindungen und/oder aus deren Oxiden ausgewählt ist, hergestellt.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine grafische Darstellung, die den

Verbrennungszyklus eines Motors zeigt, der mit der herkömmlichen Zündkerze ausgerüstet ist;

Fig. 2 eine grafische Darstellung, die die

Änderung der Temperatur der heißen Zündkerze zeigt;

Fig. 3 Teilschnitte, die die Zündkerze nach

und 4

dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und das zugehörige Anwendungsbeispiel zeigen;

Fig. 5 Teilschnitte, die die Zündkerze nach

und 6

dem zweiten Ausführungsbeispiel der

vorliegenden Erfindung und das zugehörige Anwendungsbeispiel zeigen;

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Fig. 7 Teilschnitte, die die Zündkerze nach

und 8

dem dritten Ausführungsbeispiel und ^das

zugehörige Anwendungsbeispiel zeigen;

Fig. 9 Teilschnitte, die die Zündkerze nach

und 10

dem vierten Ausführungsbeispiel der

vorliegenden Erfindung und ^as zugehörige Anwendungsbeispiel zeigen;

Fig. 11 einen Längsschnitt, der die Zündkerze

nach dem fünften Ausführungsbeispiel darstellt;

Fig. 12 Teilschnitte, die das sechste Ausfüh-

und 13

rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und das zugehörige Ausführungsbeispiel zeigen;

Fig. 14 Teilschnitte, die das siebente und

und 15

achte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen; und

Fig. 16 Teilschnitte, die das neunte und zehnte

und 17

Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen.

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Bezugnehmend auf Fig. 3 und 4, die eine selbstaufheizende Zündkerze 8 nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen, ist ein metallisches Schutzrohr 4, das eine mit Boden versehene Rohrform aufweist, zur Bildung einer Einheit an einem Befestigungsteil 3 befestigt, dessen Mittelteil durch einen Isolator 1 isoliert ist und eine positive Anschlußklemme 2 trägt. Das derart befestigte metallische Schutzrohr 4 ist auf seiner Mantelfläche mit einer Vielzahl von durchgehenden Verbindungslöchern 5 versehen. Ferner ist in dem metallischen Schutzrohr 4 ein Katalysator 6 vorgesehen, der wenigstens aus einem oder irgendeiner Verbindung der Übergangsmetalle besteht und der die Wirkung besitzt, daß eine Oxidation des Katalysators und des Kraftstoffs, der mit ihm in Berührung kommt, mit der Folge eintritt, daß Wärme freigesetzt wird. Der Katalysator 6 besitzt einen Träger, der aus einem porösen Körper aus Aluminiumoxid-Magnesium-Spinell besteht und, von diesem getragen, Platin als Übergangsmetall. Der Katalysator 6 wurde wie folgt hergestellt.

74 Gew.-% Aluminiumoxidpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 0,1 μπι und 26 Gew.-% Magnesiumpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 0,3 μΐη wurden miteinander vermischt und zu der Mischung weiterhin eine geringe Menge Wasser hinzugefügt. Danach wurde die Mischung 10 Stunden lang auf 1350 ⁰C zum Sintern in einem Elektroofen erhitzt. Auf diese Weise erhielt man Aluminiumoxid-Magnesiumspinellpulver.

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In der Zwischenzeit wurde eine Metallform hergestellt, die einen zylindrischen Hohlraum mit einem Bodenabschnitt besaß, und dann wurde eine Heizschlange in den Hohlraum eingesetzt. Das oben erwähnte Spinellpulver wurde in den Hohlraum eingegeben und dann zum Sintern des Aluminiumoxid-Magnesiumspinellpulvers erhitzt, um dadurch einen gesinterten Körper aus dem Spinell zu erhalten. Danach wurde der poröse Körper aus dem Spinell mit der eingesetzten Heizschlange aus dem Hohlraum der Metallform entnommen. Der gesinterte poröse Körper wurde in eine Platinnitratlösung eingetaucht, daraus entnommen und dann getrocknet und erhitzt. Auf diese Weise wurde der sich ergebende gesinterte poröse Körper als ein Katalysator hergestellt, der mit der Heizschlange im Innern versehen war und der mit Platin als eineKatalysatorkomponente imprägniert wurde. Der auf diese Weise hergestellte Körper wurde in ein metallisches Rohr 4 eingesetzt und dann an dem Grundteil einer Zündkerze angebracht, um hierdurch eine Zündkerze 8 nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu bilden.

In dem Katalysator 6 ist koaxial ein spulenförmiges Widerstandselement 7 vorgesehen, das elektrisch gut leitend mit der vorerwähnten positiven Anschlußklemme 2 verbunden ist, so daß es Wärme abgeben kann, wenn es eingeschaltet ist. Das Widerstandselement 7 und das metallische Schutzrohr 4 sind in geeigneter Weise durch die isolierende Wirkung des zuvor er-

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wähnten Katalysators 6 gegeneinander isoliert. Das äer positiven Anschlußklemme 2 gegenüberliegende Endteil 70a des Widerstandselementes 7 liegt an dem Bodenteil 4a des zuvor erwähnten metallischen Schutzrohres 4 an Masse. Auf diese Weise bildet die Zündkerze 8 nach dem ersten Ausführungsbeispiel mit ihrem metallischen Schutzrohr 4 und dem Katalysator 6 einen Zündabschnitt 9. Die Zahl 100 in Fig. zeigt einen Gewindeabschnitt des Befestigungsteils 3 im Grundteil, der dazu dient, die Zündkerze bei einem Motor in einem vorbestimmten Teil einer Verbrennungskammer zu befestigen.

Vor der Beschreibung der Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels, bei dem die Zündkerze nach der ersten Ausführung mit dem vorerwähnten Aufbau in einem Verbrennungsmotor mit Wirbelkammer eingesetzt ist, wird der Aufbau solchen Verbrennungsmotors mit Wirbelkammer mit Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben.

Der Motor besitzteinen Zylinderkopf 11 und einen Zylinderblock 12, und eine Verbrennungskammer umfaßt eine primäre Verbrennungskammer oder Wirbelkammer 10 und eine sekundäre Verbrennungskammer oder Hauptkammer 20. Der Zylinderblock ist mit einem Zylinder 13 gebildet, in den ein Kolben 16 relativ beweglich eingesetzt ist und mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle über ein Pleuel 14 zusammenwirkt. Der Kolben 16 besitzt einen oberen Abschnitt 15, der mit einer

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Mulde 17 gebildet ist, so daß die sekundäre Verbrennungskammer 20, die ein kleineres Volumen besitzt, zwischen dem Zylinder 13 und dem Zylinderkopf 11 gebildet werden kann. Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, ist die Mulde 17 in einem einem später beschriebenen Verbindungskanal 19 gegenüberliegendem Bereich am tiefsten und in Richtung auf ihren umgebenden Rand zunehmend flacher ausgebildet.

Der Zylinderkopf 11 ist sowohl mit einer Ansaugöffnung bzw. einem Ansaugstutzen 18 zur Verbindung mit einem Einlaßkanal 11a als auch mit einer Auslaßöffnung bzw. einem Auslaßstutzen zur Verbindung mit einem Auspuffkanal gebildet. Auslaßstutzen und Auspuffkanal sind nicht dargestellt. Der Ansaugstutzen und der Auslaßstutzen münden in die sekundäre Verbrennungskammer 20. In dem Ansaugstutzen und dem Auslaßstutzen sind entsprechend ein Einlaßventil 21 und ein Auslaßventil derart angeordnet, daß sie zu vorgegebener Zeit synchron mit den Umdrehungen des Motors geöffnet und geschlossen werden. Der Einlaßkanal 11a wird verwendet, um die zuvor erwähnte sekundäre Verbrennungskammer 20 mit Ansaugluft von einem Luftfilter A₁ über eine Luftdrosselklappe A„ zu versorgen.

Der Zylinderkopf 11 ist oberhalb der bereits erwähnten sekundären Verbrennungskammer 20 mit der ein größeres Volumen aufweisenden primären Verbrennungskammer 10 gebildet, für die eine Verbindung mit der sekundären Verbrennungskammer 20 über den Ver-

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bindungskanal 19 besteht. Die Symmetrieachse dieses Verbindungskanals 19 erstreckt sich tangential entlang der inneren Wand 22 der primären Verbrennungskammer 10. Auf diese Weise wird die Luft, die in die sekundäre Verbrennungskammer 20 eingeführt worden ist, weiter tangential aus dem Verbindungskanal 19 der primären-Verbrennungskammer 10 zugeführt, so daß, wie in Fig. 4 zu sehen ist, in der primären Verbrennungskammer 10 ein Wirbelstrom 2 3 mit einer wirbelnden Geschwindigkeit oder einer hohen Intensität erzeugt wird.

Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung für den Verbrennungsmotor mit der Wirbelkammer als erster Verbrennungskammer, bei der die Zündvorrichtung nach dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird, umfaßt ein Kraftstoffeinspritzventil 25, dessen Einspritzöffnung 24 in die primäre Verbrennungskammer 10 mündet, einen Luftdurchflußmesser zur Messung der Ansaugluftmenge, die durch den Einlaßkanal 11a strömt, einen Tourenzähler zur Messung der Umdrehungen des Motors, eine Steuereinheit, die auf Signale entsprechend der zuvor erwähnten Durchflußmenge an Ansaugluft und der Drehzahl des Motors reagiert, um Signale für die Steuerung der Einspritzmenge an Kraftstoff_; wie beispielsweise Benzin^ in Abstimmung mit den Laufbedingungen des Motors unter Berücksichtigung der Motorkühlwassertemperatur zu erzeugen, und eine KraftstoffVersorgung zur Speisung des Kraftstoffeinspritzventils 25 unter Druck mit Kraftstoff in einer zu den Steuersignalen der erwähnten Steuereinheit korrespondierenden Menge.

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Um eine vorgegebene Menge an Kraftstoff unter Druck von der erwähnten KraftstoffVersorgung in die primäre Verbrennungskammer 10 einzuspritzen, kann das Kraftstoffeinspritzventil entweder eine mechanische oder eine elektromagnetische oder eine elektronische Steuerung besitzen.

Auf der anderen Seite ist die vorgestellte Zündkerze 8 als Zündeinrichtung mit einer Batterie 8a¹ über einen Schalter 8b¹ und eine Signallampe 8c¹ verbunden und so eingesetzt, daß ihr Zündabschnitt 9 dem in der primären Verbrennungskammer 10 erzeugten Wirbelstrom 2 3 ausgesetzt und in der Nähe des oben erwähnten Kraftstoffeinspritzventils 25 so positioniert ist, daß er mit dem von diesem eingespritzten Kraftstoff in Berührung kommt. Wenn beabsichtigt ist, den Verbrennungsmotor mit der Wirbelkammer, die mit der Zündkerze nach dem ersten Ausführungsbeispiel mit dem zuvor beschriebenen Aufbau versehen ist, zu starten, wird der Schalter 8b¹ in seine Vorheizstellung geschaltet, so daß Strom durch das Widerstandselement 7 der Zündkerze 8 fließen kann. Dies hat zur Folge, daß das Widerstandselement 7 Wärme abgibt, um den Katalysator 6 und das metallische Schutzrohr 4 aufzuheizen. Nunmehr erreicht die Oberflächentemperatur des Katalysators 6 und das metallische Rohr 4 innerhalb eines kurzen Zeitabschnitts, d. h. etwa mehrere 10 Sekunden, wie in einer gestrichelten Kurve D in Fig. 2 dargestellt ist, eine hohe Temperatur von etwa 900 Kelvin.

In Reaktion auf den heißen Zustand des Zündaoschnitts 9 leuch-

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tet die Signallampe 8c¹ auf. Danach wird der Schalter 8b¹ in seine Startstellung gebracht, damit sich ein Anlasser drehen kann. Daraus resultierend wird der Verbrennungsmotor mit der Wirbelkammer so angelassen, daß der Kraftstoff in zerstäubtem Zustand von dem Einspritzventil 25 in die primäre Verbrennungskammer 10 eingespritzt wird. Der derart zerstäubte Kraftstoff erreicht teilweise das metallische Schutzrohr 4 und den Katalysator 6 über die Verbindungslöcher 5 des metallischen Rohres 4, so daß er sofort an deren Oberflächen verdampft und gezündet wird. Hierbei bewirkt der dem Katalysator 6 zugeführte Kraftstoff dessen aktive Oxidation, wenn er mit ihm in Berührung tritt, und gibt eine große Wärmemenge zur Erhöhung seiner maximalen Temperatur ab. Auf der Oberfläche des Katalysators 6 wird die Oxidationsreaktion solange unterstützt und gefördert, wie sich dort Kraftstofftröpfchen befinden.

Wenn die anfängliche ohmsche Aufheizung 600 Kelvin erreicht hat, wird die Oberflächentemperatur der Zündkerze 8 auf einer genügend hohen Temperatur mit hohem thermischen Wirkungsgrad gehalten, wie aus der Strichelkurve D in Fig. 2 zu ersehen ist, selbst wenn das Widerstandselement 7 unmittelbar nach Erreichen der Temperatur abgeschaltet wird. Hierdurch kann der Kraftstoff, der verwirbelnd durch die Wirbelströmung, die aus der sekundären Verbrennungskammer 20 in die primäre Verbrennungskammer 10 heraussprüht, befördert wird, auf einfache Weise ohne Zündaussetzer vermittels der zuvor erwähnten Zündvorrichtung 8 gezündet werden. Hiernach strömt der Flammen-

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strahl, der in der primären Verbrennungskammer 10 als Ergebnis der Zündung und Verbrennung erzeugt worden ist, durch den Verbindungskanal 19 in die sekundäre Verbrennungskammer 20, so daß der Kraftstoff in dieser zweiten Verbrennungskammer sofort verbrannt wird. Auf diese Weise kann die Zündvorrichtung 8 den praktischenEffekt erzielen, daß keine vollständige Verbrennung auftritt und dadurch die Erzeugung von weißem Rauch aus unverbranntem Kraftstoff solange verhindert ist, wie ihr Zündabschnitt 9 seine Selbsterhitzung durchführt, um die hohe Temperatur aufrecht zu erhalten, die oberhalb von etwa 800 Kelvin liegt.

Dagegen erreicht die Oberflächentemperatur des Zündabschnitts 9 der oben erwähnten Zündkerze 8 unter Vollast bei dem soweit beschriebenen Verbrennungsmotor mit der Wirbelkammer eine Höhe von etwa 1300 Kelvin. Da jedoch der Katalysator 6 Temperaturen von etwa 1500 bis 1600 Kelvin verträgt, kann der dargestellte Verbrennungsmotor den anderen praktischen Effekt erzielen, daß dadurch in ausreichendem Maße die Oxidationsreaktion des Katalysators sichergestellt ist, um die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der Zündkerze 8 nach der vorliegenden Erfindung zu steigern. Überdies kann bei der Zündkerze 8 bei Vollast infolge der Erhöhung der von dem Kraftstoffeinspritzventil 25 eingespritzten Kraftstoffmenge der Katalysator 6 vor abnormer überhitzung durch die aus der Berührung mit der erhöhten Kraftstoffmenge resultierende latente Verdampfungswärme bewahrt werden kann. Darüberhiansu kann die selbstaufheizende Zündkerze 8

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nach dem ersten Ausführungsbeispiel nicht nur durch den Katalysator 6 eine Eigenwärmeabgabe erreichen, sondern auch den Effekt erzielen, daß die Temperatur für die spontane Verbrennung des Kraftstoffs, der an oder in die Nähe der Oberfläche des Zündabschnitts 9 gelangt, so durch die katalytische Wirkung des Katalysators 6 herabgesetzt wird, daß das Anlassen des Motors außerordentlich erleichtert wird.

Andererseits liegt, allgemein gesprochen, eine der Ursachen für die Geräusche des Dieselmotors in der Zündverzögerung, d. h. dem langen Zeitabschnitt vom Beginn der Einspritzung bis zur Zündung des Kraftstoffs. Man erklärt sich dies daraus, daß der Kraftstoff, der eingespritzt, aber nicht sofort gezündet worden ist, sich ansammelt und mit abrupter Druckentwicklung auf einmal vollständig gezündet wird. Der Bereich der Zündverzögerung wird in zwei Abschnitte aufgeteilt, in die Verzögerung bei der chemischen Reaktion aufgrund der Verdampfung und in die Verzögerung bei der Anfangsreaktion. Die Gesamtdauer dieser beiden Verzögerungsabschnitte währt langer als etwa 10 bis 15 Grad (gemessen beim Kurbelwinkel).

Obwohl die Verdampfung durch die Temperatur bestimmt ist, wird die Reaktion in auffallender Weise durch die Verwendung der Zündkerze 8 nach dem ersten Ausführungsbeispiel begünstigt, so daß die Zündverzögerung derart verringert werden kann, daß der Druckanstieg zur Reduzierung der Verbrennungsgeräusche geglättet wird, überdies kann die Zündkerze 8 nach dem vor-

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liegenden ersten Ausführungsbeispiel nicht nur die Selbstreinigung mit vollständigem Abbrand zur Beseitigung des Rußes, der sonst als Kraftstoffverbrennungsprodukt erzeugt wird, infolge der Oxidation an ihrem Zündabschnitt 9 erzielen, sondern auch die außerordentlich praktischen Wirkungen herbeiführen, daß sie eine hervorragende Korrosions- und Schlagfestigkeit besitzt und daß sie starke Explosionen unter hohem Druck aushält. Da weiterhin die Stromversorgung für das Widerstandselement 7 innerhalb einer kürzeren Zeit als beim Stand der Technik vollzogen werden kann, so daß das metallische Schutzrohr 4 und der Katalysator 6 wirkungsvoll auf die vorgegebene Temperatur geheizt werden können, kann die Zündkerze 8 nach dem vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel die weitere Wirkung erzielen, daß der Stromverbrauch erheblich reduziert werden kann. Da ferner der Aufbau, der eine Vermehrung der ohmschen und Selbstaufheizung erreicht, das Widerstandselement 7 und den Katalysator 6 besitzt, kann die Zündkerze 8 nach dem vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel die praktischen Vorteile herbeiführen, daß der Aufbau der Vorrichtung selbst bei Vergrößerung der Produktivität vereinfacht werden kann und daß die Lebensdauer mit Hilfe des metallischen Schutzrohres 4 bei gleichzeitiger Verringerung der Produktionskosten erheblich verbessert werden kann.

Im folgenden werden die selbstaufheizende Zündkerze 8a nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und das zugehörige Anwendungsbeispiel mit entsprechender Bezug-

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nähme auf die Fig. 5 und 6 beschrieben. In dem folgenden Ausführungsbeispiel sind dieselben Teile wie in dem zuvor erwähnten ersten Ausführungsbeispiel mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und die folgende Besahreibung legt unter Weglassung der allgemeinen Teile Gewicht auf die Unterschiede.

Die Zündkerze 8a des dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels ist gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel in der Weise unterschiedlich hergestellt, daß das metallische Schutzrohr des ersten Ausführungsbeispiels weggelassen ist und daß ein wärmeabgebendes Widerstandselement 7a in Form einer Spule in ein dünnes aus korrosionsbeständigem Material hergestelltes Rohr 70 eingesetzt ist. Genauer gesagt besteht der Katalysator 6a aus wenigstens einem oder irgendeiner Kombination der Metalle Platin, Rhodium und Palladium*und hat die Wirkung, durch Kontakt mit dem Kraftstoff eine Oxidationsreaktion herbeizuführen, um dadurch Wärme freizusetzen. Der derartig aufgebaute Katalysator 6a ist nach dem vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel in einer Stabform gesintert, die an ihrem einen Ende ein vorderes abgerundetes Ende und eine vorgegebene Länge besitzt. Das andere Ende des stabförmigen Katalysators 6a wird hermetisch abgeschlossen und vollständig mit dem Befestigungsteil 3a eine Einheit bildend in einer Bohrung 30 von diesem gehalten, der wiederum die positive Anschlußklemme 2 isoliert hält. Innerhalb des stabförmigen Katalysators 6a ist das spulenförmige Widerstandselement 7a, das gut leitend mit der Anschlußklemme 2 verbunden ist, um beim Einschalten Wärme abzugeben, so einge- * = bzw. einem Metall der im Anspruch 6 angegebenen Art

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baut, daß es hermetisch gut abgeschlossen von dem dünnen Rohr 70 aus korrosionsbeständigem Material umgeben ist. Auf diese Weise ist das Widerstandselement 7a von dem Katalysator 6a durch das zuvor erwähnte dünne Rohr 10 hermetisch gut isoliert, so daß seine Korrosionsfestigkeit gewährleistet ist.

Der der positiven Anschlußklemme 2 gegenüberliegende Endteil 71a des Widerstandselementes 7a liegt über den herabreichenden Rand des Befestigungsteils 3a an Masse. Hierdurch verwendet der stabförmige Katalysator 6a de?: Zündkerze 8a nach dem vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel das Widerstandselement 7a und das dünne Rohr 70 als eine Art Kern, so daß er einen Zündabschnitt 9a erhöhter Festigkeit und verbesserter Schlag- oder Schwingungsfestigkeit und Haltbarkeit bildet. In Fig. 5 zeigt die Bezugszahl 100a einen Gewindeteil des Befestigungsteils 3a an dem Grundteil, der zum Einsetzen dei" Zündkerze in einen Motor an einem vorbestimmten Teil der Verbrennungskammer dient.

Die Wirkungsweise der so aufgebauten Zündkerze 8a nach dem vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel wird für den Fall beschrieben, daß sie an einem Verbrennungsmotor mit einer Vorkammer eingesetzt ist. Die Vorkammer dient als primäre Verbrennungskammer. Genauer gesagt wird bei dem Verbrennungsmotor mit Vorkammer die Ansaugluft in eine Hauptbrennkammer 20a als einer sekundären Verbrennungskammer eines Zylinders 13a durch einen Einlaßkanal 11a eingesaugt, wie in Fig. 6 ge-

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zeigt ist. Ein Zylinderkopf 11Oa ist mit einer Vorkammer 10aversehen, die über kleine Löcher 21a mit der Hauptbrennkammer 20a in Verbindung steht. Am unteren Ende der Vorkammer 10a ist ein Kraftstoffeinspritzventil 25a vorgesehen, in dessen Nachbarschaft die Zündkerze 8a so angeordnet ist, daß ihr Zündabschnitt 9a in die Vorkammer 10a unter Durchdringung von deren Seitenwand ragt und dem Einspritzventil innerhalb dessen Einspritzwinkelbereichs gegenüberliegt.

Hierdurch wird ein Teil des Kraftstoffs, der in die Vorkammer 10a eingespritzt worden ist, durch die kleinen Löcher 21a der Hauptbrennkammer 20 zugeführt, während der Rest in der Vorkammer 10a verbleibt. Der in der Vorkammer 10a verbliebene Kraftstoff erreicht die Außenfläche des stabförmigen Katalysators 6a, der den Zündabschnitt 9a der Zündkerze 8a bildet, und kommt mit ihr in Berührung. Da zu diesem Zeitpunkt die Zündkerze 8a bereits auf eine hohe Temperatur aufgeheizt worden ist,und zwar durch die Wärme, die von dem zuvor eingeschalteten

Widerstandselement 7a freigesetzt wurde, wird der zuvor erwähnte Kraftstoff sofort verdampft und gezündet. Der auf diese Weise dem stabförmigen Katalysator 6a zugeführte Kraftstoff kommt mit diesem in Berührung, was zu einer stärkeren aktiven Oxidation führt, wodurch von selbst eine große Wärmemenge freigesetzt wird, so daß die maximale Temperatur entsprechend erhöht wird. Auf der Oberfläche des Katalysators 6a wird der Prozeß solange unterstützt und gefördert, wie dort Kraftstofftröpfchen vorhanden sind. Mit der anfänglichen ohmschen Auf-

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heizung auf etwa 600 Kelvin wird die Oberflächentemperatur des Katalysators mit einem großen thermischen Wirkungsgrad in einer ausreichenden Höhe gehalten, auch wenn das Widerstandselement 7a unmittelbar nach Erreichen der Temperatur abgeschaltet wird. Daher kann der Kraftstoff in der Vorkammer 10a auf einfache Weise ohne Fehlzündung durch die Zündkerze 8a gezündet werden. Danach strömt der Flammenstrahl, der als Ergebnis der Zündung und Verbrennung in der Vorkammer 10a entstanden ist, durch die kleinen Löcher 21a in die Hauptbrennkammer 20a, so daß auch der Kraftstoff in der Hauptbrennkammer 20a so unverzüglich wie möglich verbrennen kann. Auf diese Weise kann der Verbrennungsmotor mit Vorkammer, die mit der Zündkerze 8a nach dem vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel versehen ist, tatsächlich im einzelnen die gleichen Betriebsergebnisse wie der Verbrennungsmotor mit Wirbelkammer nach dem zuvor erwähnten ersten Ausführungsbeispjel erreichen.

Im folgenden werden die selbstaufheizende Zündkerze 8b nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und ein zugehöriges Anwendungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bzw. 8 beschrieben.

Die Zündkerze 8b nach dem vorliegenden dritten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den vorangehenden Ausführungsbeispielen dadurch, daß ein metallisches Schutzrohr 4b, das

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eine mit einem Boden versehene Rohrform besitzt, mit einem Katalysator 6b überzogen ist. Genauer gesagt ist bei der Zündkerze 8b nach dem vorliegende:! dritten Ausführungsbeispiel das metallische Schutzrohr 4b zur Bildung einer Einheit an einem Befestigungsteil 3b befestigt, das die positive Anschlußklemme 2b in isolierter Form aufnimmt. Das Innere des metallischen Schutzrohres 4b ist mit einer isolierenden Substanz 40b wie Magnesiumoxid gefüllt. In der Mitte der isolierenden Substanz 40b ist das wärmeabgebende Widerstandselement 7b, das die Form einer sich in axialer Richtung erstreckenden Spule besitzt, eingesetzt und gut leitend mit der positiven Anschlußklemme 2b verbunden, so daß· es beim Einschalten Wärme freigeben kann. Das vorragende Ende 70b des Widerstandselementes 7b, das sich an der der positiven Anschlußklemme 2b entgegengesetzten Seite befindet, liegt am Boden 41b des zuvor erwähnten metallischen Schutzrohres 4b an Masse. Es soll an dieser Stelle festgehalten werden, daß die Außenfläche des metallischen Schutzrohres 4b vollständig mit dem schichtförmigen Katalysator 6b ummantelt ist, der wenigstens aus einem oder irgendeiner Kombination der Metalle Platin, Rhodium und Palladium hergestellt ist, um durch den Kontakt mit dem Kraftstoff eine Oxidationsreaktion zu bewirken und dadurch Wärme freizusetzen. Der Katalysator 6b weist einen Träger, der aus einem porösen Körper aus Aluminiumoxid-Kobaltspinell· besteht und Rhodium ais von diesem porösen Träger getragenes Übergangsmetall auf. Der Katalysator 6b wurde wie folgt hergestellt.

*· = bzw. einem Metall der im Anspruch 6 angegebenen Art

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58 Gew.-% Aluminiuraoxidpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 0,1 μΐη und 42 Gew.-% Kobaltpulver mit einem mittleren Partxkeldurchmesser von 1 μπι wurden vermischt, eine kleine Menge Wasser wurde zu dem vermischten Pulver hinzugefügt und danach alles miteinander ausreichend vermischt. Die erhaltene Mischung wurde 10 Stunden lang in einem elektrischen Brennofen auf 1350 ⁰C zum Sintern erhitzt. Auf diese Weise wurde ein gesintertes Spinellpulver gewonnen. Danach wurde das gesinterte Spinellpulver in einer Dicke von etwa 0,1 bis 0,5 mm vollständig auf eine freiliegende Außenwand des metallischen Schutzrohres 4b aufgetragen, um als Träger einen aus einem porösen Körper bestehenden Überzug zu bilden. Bevor dieser überzug vorgenommen wurde, war die freiliegende

Außenwand des metallischen Schutzrohres 4b mit einer flüssigen Mischung aus Kupfer und Aluminium eingesprüht worden, um die Haftung der Überzugsschicht daran zu verbessern. Dann wurde der poröse Körper in eine Lösung aus Rhodiumnitrat getaucht, getrocknet und calciniert, um mit Rhodium imprägniert zu werden. Der Katalysator 6b nach dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung war damit hergestellt. Somit besitzt die Zündkerze 8b nach dem vorliegenden dritten Ausführungsbeispiel einen Zündabschnitt 9b, der aus seinem schichtförmigen Katalysator 6b, dem metallischen Schutzrohr 4b und der isolierenden Substanz 40b besteht, in die das Widerstandselement 7b eingesetzt ist. In Fig. 7 zeigt die Bezeichnung 100b einen Gewindeabschnitt des Befestigungsteils 3b in dem Grundteil zur Befestigung der Zündkerze an dem vor-

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gesehenen Teil einer Verbrennungskammer an einer¹ Motor.

Die Wirkungsweise der so aufgebauten Zündkerze 8b nach dem dritten Ausführungsbeispiel wird für den Anwendungsfall beschrieben, bei dem sie bei einem Verbrennungsmotor des sog. FM-Typs eingesetzt ist, dessen Kolben mit einer Aushöhlung gebildet ist.

Der Verbrennungsmotor nach dem FM-Typ wird als Schichtladungszündmotor (stratified charge ignition engine) bezeichnet.

Wie genauer in Fig. 8 gezeigt ist, ist der Verbrennungsmotor des FM-Typs mit einem sphärischen Hohlraum 17b im Kopfteil des Kolbens 16b versehen. Hierdurch wird die Luft aus dem nicht dargestellten Ansaugkanal in dem Hohlraum 17b verwirbelt. Der Kraftstoff wird von einem Kraftstoffeinspritzventil 25b, das in einem Zylinderkopf 11b eingebaut ist, eingespritzt und entlang der Wirbelströmung zugeführt. Zudem ist der Hohlraum 17b mit einer Wandausnehmung 111b gebildet, in der die Zündkerze 8b aufgenommen wird, die so in den Zylinderkopf 11b eingebaut ist, daß sie dem zuvor erwähnten Kraftstoffeinspritzventil 25b gegenüberliegt. Hierdurch wird der einmal in den Hohlraum 17b eingespritzte Kraftstoff entweder direkt oder indirekt in der Wirbelströmung in Kontakt mit der Außenfläche des schichtförmigen Katalysators 6b der Zündkerze 8b gebracht.

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Wenn die Zündkerze 8b durch die Wärme, die seitens des zuvor eingeschalteten Widerstandselementes 7b freigesetzt wurde, auf eine hohe Temperatur erhitzt worden ist, wird der erwähnte Kraftstoff sofort verdampft und gezündet. Auf diesen Wegen erreicht der dem schichtförmigen Katalysator 6b zugeführte Kraftstoff seine aktivere Oxidation, wenn er mit dem Katalysator in Berührung kommt und setzt eine größere Wärmemenge frei, so daß die maximale Temperatur erhöht wird. Auf der Oberfläche des Katalysators 6b wird die Reaktion solange unterstützt und gefördert, wie dort Kraftstofftröpfchen vorhanden sind. Wenn die anfängliche ohmsche Aufheizung eine Temperatur von etwa 600 Kelvin erreicht hat, wird die Oberflächentemperatur des Katalysators 6b mit einem großen thermischen Wirkungsgrad auch dann auf einer genügenden Höhe gehalten, wenn das Widerstandselement 7b unmittelbar nach Erreichen der Temperatur abgeschaltet wird. Hierdurch kann der Kraftstoff in dem Hohlraum 17b leicht ohne Zündaussetzer durch die zuvor erwähnte Zündkerze 7b gezündet werden. Hierauf breiten sich die Zündung und Verbrennung in dem Hohlraum 17b unmittelbar auf den gesamten Bereich der Verbrennungskammer aus, so daß eine vollständige Verbrennung erreicht werden kann. Hierdurch kann der Verbrennungsmotor vom FM-Typ, der mit der Zündkerze 8b nach dem vorliegenden dritten Ausführungsbeispiel ausgerüstet ist, im wesentlichen die gleichen Wirkungen wie die Verbrennungsmotoren erzielen, die in den entsprechenden vorangegangenen Ausführungsbeispielen benutzt wurden.

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Nunmehr werden die selbstaufheizende Zündkerze 8c nach einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und das zugehörige Anwendungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 9 bzw. 10 beschrieben.

Der Unterschied der Zündkerze 8c nach dem vorliegenden vierten Ausführungsbeispiel gegenüber den entsprechenden vorangegangenen Ausführungsbeispielen liegt darin, daß das metallische Schutzrohr, das eine mit einem Boden versehene Rohrform aufweist, weggelassen ist und daß der Zündabschnitt 9c eine geschichtete Form besitzt, die aus der isolierenden Substanz und dem die Außenfläche der isolierenden Substanz überziehenden Katalysator gebildet ist. Genauer gesagt sind die isolierende Substanz 40c und der Katalysator 6c in Form eines Stabes ausgebildet, der eine vorgegebene Länge besitzt und dessen vorstehendes Ende abgerundet ist. Die isolierende Substanz 40c ist aus Magnesiumoxid hergestellt. In der Mitte der isolierenden Substanz ist in deren axialer Richtung das spulenförmige wärmeabgebende Widerstandselement 7c eingesetzt, das-gut leitend mit der positiven Anschlußklemme 2c verbunden ist, um dadurch beim Einschalten die Wärme freizugeben. Das obere Ende 70c des Widerstandselementes 7c, das der positiven Anschlußklemme 2c gegenüberliegt, liegt über das Befestigungsteil 3c an Masse.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Außenfläche der isolierenden Substanz 40c vollständig durch den filmartigen Katalysator 6c schichtartig überzogen, de.r wenigstens aus einem

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oder irgendeiner Kombination der Metalle Platin, Rhodium und Palladium*hergestellt ist, um die Oxidationsreaktion in Wirkung zu setzen, wenn der Kraftstoff mit ihm in Berührung gebracht wird, um dadurch die Wärme freizugeben. Das eine Ende des Katalysators 6c ist vollständig an dem Befestigungsteil 3c befestigt, der isoliert die positive Anschlußklemme 2c trägt. Auf diese Weise bilden bei der Zündkerze 8c nach dem vorliegenden vierten Ausführungsbeispiel, ihr Katalysator 6c und die isolierende Substanz 40c den Zündabschnitt 9c. In Fig. 8 zeigt die Bezeichnung 100c einen Gewindeabschnitt des Befestigungsteils 3c im Grundteil, der zum Anbringen der Zündkerze an einem vorbestimmten Teil einer Verbrennungskammer an einem Ilotor dient.

Die Wirkungsweise der so aufgebauten Zündkerze 8c nach dem vorliegenden vierten Ausführungsbeispiel wird, wie in Fig. gezeigt, für den Anwendungsfall beschrieben, bei dem sie in einem Verbrennungsmotor vom TCP-Typ eingebaut ist, der typisch für die laminare Verbrennung ist.

Hierbei verwendet der TCP-Verbrennungsmotor ein Einlaßventil 71 mit einer Wirbelwand, so daß eine intensive Wirbelströmung 74 in einem Zylinder 72 erzeugt werden kann. Am Ende des Kompressionshubes wird hierzu der Kraftstoff in Strömungsrichtung entlang der Wirbelströmung 74 über ein Kraftstoffeinspritzventil 75 eingespritzt, so daß er durch die Zündkerze 8c nach der vorliegenden vierten Ausfchrungsform, die dem * = bzw. einem Metall der im Anspruch 6 angeaebenen Art

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ankommenden Kraftstoff entgegenragend eingesetzt ist, gezündet und verbrannt werden kann. Hieraus ergibt sich, daß die resultierende Flammenfront 76 in Form einer Fläche mit einer vorgegebenen Linie gebunden ist, der das unverbrannte Gasgemisch fortlaufend durch die Kraft der intensiven oder kräftigen Wirbelströmung zugeführt wird. Auf diesen Wegen wird bei der Zündkerze 8c des vorliegenden vierten Ausführungsbeispiels der Kraftstoff so prompt wie möglich verdampft und gezündet, wenn durch die Wärme, die durch vorheriges Anschalten des Widerstandselementcs Ic freigegeben ist, eine hohe Temperatur erreicht worden ist. Wenn der Kraftstoff dem Katalysator 6c zugeführt worden ist, bewirkt der Katalysator 6c dessen aktivere Oxidation durch Kontakt mit dem Kraftstoff und setzt eine größere Wärmemenge frei, so daß die Maximaltemperatur erhöht wird. Auf der Oberfläche des Katalysators 6c wird die Reaktion solange unterstützt und gefördert, wie sich dort Kraftstofftröpfchen befinden. Wenn die anfängliche ohmsche Aufheizung eine Temperatur von etwa 600 Kelvin erreicht, wird die Oberflächentemperatur des Katalysators 6c mit einem großen thermischen Wirkungsgrad auch dann noch in einer ausreichenden Höhe gehalten, wenn das Widerstandselement 7c unmittelbar nach Erreichen dieser Temperatur abgeschaltet wird. Im Ergebnis kann der soweit beschriebene TCP-Verbrennungsmotor auf einfache Weise ohne Fehlzündung durch die oben erwähnte Zündkerze 8c gezündet werden, so daß er besonders unter Teillastbedingungen teilweise einen geringeren Kraftstoffverbrauch erzielen kann und teilweise verschiedene Kraftstoffarten mit

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Sicherstellung der vollständigen Verbrennung verwenden kann. Auf diese Weise kann der TCP-Verbrennungsmotor nach dem vorliegenden vierten Ausführungsbeispiel im wesentlichen die gleichen Wirkungen wie die Verbrennungsmotoren erreichen, die im Zusammenhang mit den zuvor erwähnten entsprechenden Ausführungsbeispielen beschrieben worden sind.

Nachfolgend wird die selbsterhitzende Zündkerze 8d nach einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 11 beschrieben.

Die Zündkerze 8d nach dem vorliegenden fünften Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen dadurch, daß das metallische Schutzrohr 4d, das eine mit einem Boden versehene Rohrform besitzt, mit dem Katalysator 6d ummantelt ist und daß das untere Ende des Katalysators 6d wie als Einheit von einem ringförmigen metallischen Halter 4Od gehalten wird. Genauer gesagt: ist das metallische Schutzrohr 4d bei der Zündkerze 8d des vorliegenden fünften Ausführungsbeispiels vollständig am Befestigungsteil 3d befestigt, der die positive Anschlußklemme isoliert hält. Das Innere des metallischen Schutzrohres 4d ist mit einer isolierenden Substanz 41d wie beispielsweise Magnesiumoxid gefüllt. In der Mitte der isolierenden Substanz 41d ist das Widerstandselement 7d eingesetzt, das koaxial zu der isolierenden Substanz 41d plattenförmig ausgebildet und gut leitend mit der zuvor erwähnten positiven Anschlußklemme 2d verbunden ist,

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so daß es beim Anschalten Wärme abgeben kann. Das der positiven Anschlußklemme 2d entgegengesetzt liegende untere Ende 7Od des Widerstandselementes 7d liegt am Bodenabschnitt 42d des metallischen Schutzrohres 4d an Masse.

An dieser Stelle sollte festgehalten werden, daß der ringförmige metallische Halter 40d als Anschlag für den Katalysator 6d am abgerundeten vorragenden Ende des metallischen Schutzrohres 4d durch Schweißen oder dergleichen befestigt ist und daß die Umfangsflache des metallischen Schutzrohres 4 vollständig von dem hülsenförmigen Katalysator 6d ummantelt ist, der wenigstens aus einem oder irgendeiner Kombination der Metalle Platin, Rhodium und Palladium besteht, um die Oxidationsreaktion zu bewirken, sobald er in Berührung mit dem Kraftstoff tritt, um dadurch Wärme freizugeben. Ein Ende des Katalysators 6d wird vollständig von dem zuvor erwähnten Halter 4Od gehalten. Auf diese Weise bilden bei der Zündkerze 8d nach dem vorliegenden fünften Ausführungsbeispiel ihr Katalysator 6d, das metallische Schutzrohr 4d, der Halter 4Od für den Katalysator 6d und die isolierende Substanz 41d gemeinsam den Zündabschnitt 9d.

Die auf diese Weise aufgebaute Zündkerze 8d nach dem fünften Ausführungsbeispiel vermag eine erhöhte Widerstandsfähigkeit und hervorragende Schlagfestigkeit und Haltbarkeit im Ver-

* = bzw. einem Metall der im Anspruch 6 angegebenen Art

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gleich mit den entsprechenden zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen zu erzielen, wobei im wesentlichen die gleichen Wirkungen wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen für die Fälle erzielt werden, in denen sie bei den Verbrennungsmotoren Anwendung findet, die in den entsprechenden vorangegangenen Ausführungsbeispielen gebraucht wurden.

Nunmehr werden die selbstaufheizende Zündkerze 8e nach einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und das dazugehörige Anwendungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 12 bzw. 13 beschrieben.

Die Zündkerze 8e nach dem vorliegenden sechsten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den vorangegangenen Ausführungsbeispielen dadurch, daß ein Kraftstoffeinspritzventil 77, das zur KraftstoffVersorgung dient, zur Bildung einer Einheit in die Zündkerze 8e eingebaut werden kann. Genauer gesagt ist das Befestigungsteil 78 in seiner Mitte mit einem Befestigungsloch 73 versehen, in das das Kraftstoffeinspritzventil 77 einzubauen ist; ein hülsenförmiges metallisches Schutzrohr 80 ist zu einer Einheit an dem anderen Ende 79 des Befestigungsteils 78 so befestigt, daß es koaxial herabhängt. Innerhalb des metallischen Schutzrohres 80 ist ein spulenförmiges Widerstandselement 81 eingebaut, das gut leitend mit einer nicht dargestellten positiv/en Anschlußklemme verbunden ist, während es an dem Befestigungsteil 78 an Masse liegt, so daß es bei Einschalten Wärme abgeben kann.

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In dem metallischen Schutzrohr 80 ist weiterhin innerhalb des Widerstandselementes 81 der Katalysator 6e eingebaut, der eine Hülsenform mit vorgegebener Dicke besitzt und der konzentrisch und wie einstückig gehalten wird. Somit ist in der Zündkerze 8e nach dem vorliegenden sechsten Ausführungsbeispiel am anderen Ende 79 eine mit einem Boden 83 versehene röhrenförmige Ausnehmung 82 ausgebildet, in deren Boden 83 sich die Kraftstoffeinspritzöffnung 77e des Kraftstoffeinspritzventils 77 befindet, so daß der Kraftstoff in einem zufriedenstellenden Umfang mit dem zuvor erwähnten Katalysator 6e in Berührung gebracht werden kann. Die röhrenförmige Ausnehmung 82 ist in der Nähe ihres Bodens in der umgebenden Wand mit einer Vielzahl von Verbindungslöchern 84 versehen, durch die Luft von außen in die Ausnehmung 82 eingeführt wird. Auf diese Weise bilden bei der Zündkerze 8e nach dem vorliegenden sechsten Ausführungsbeispiel ihr metallisches Schutzrohr 80 und der Katalysator 6e den Zündabschnitt 9e.

Die Wirkungsweise der so aufgebauten Zündkerze 6e nach dem sechsten Ausführungsbeispiel wird für den Anwendungsfall beschrieben, bei dem sie so bei einem Verbrennungsmotor mit einer Ansaugluftvorwärmung verwendet wird, daß sie den Beginn der Zündung erleichtern kann.

Bezugnehmend auf Fig. 13 ist der Verbrennungsmotor mit der Ansaugluftvorwärmung mit der Zündkerze 8e nach dem folgenden sechsten Ausführungsbeispiel ausgerüstet, die in dem Ansaug-

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kanal 85 zur Zuführung der Ansaugluft eingesetzt ist, beispielsweise in einer Wand 87 des Kanals stromaufwärts von einem Einlaßventil 86. Bei dieser Anordnung wird die Zündkerze 8e vor dem Anlassen des Verbrennungsmotors eingeschaltet und auf eine vorgegebene hohe Temperatur aufgeheizt. Wenn eine vorgegebene Menge Kraftstoff eingespritz und der Ausnehmung 82 und dem Ansaugkanal 85 zugeführt wird, wird sie verdampft und durch den zuvor erwähnten Katalysator so prompt wie möglich gezündet. Nach der Zündung und Verbrennung wird die selbstzündende Wirkungsweise auch dann noch fortgesetzt, wenn die Stromversorgung sofort unterbrochen wird. Die resultierende Flamme breitet sich von dem Inneren der Ausnehmung 82 in den Ansaugkanal 85 aus, so daß sie sofort die ankommende Ansaugluft aufheizen kann. Während dessen ist der Kraftstoff, der in die Ausnehmung 82 eingespritzt wurde, genügend mit der Luft vermischt, die aus dem Ansaugkanal 85 durch die Verbindungslöcher 84 in die Ausnehmung 82 gefördert wird, so daß er durch den Luftstrom aus dem Inneren der Ausnehmung 82 in den Ansaugkanal 85 befördert wird. Im Ergebnis beherrscht man auf diese Weise Verbrennungsstörungen oder dergleichen, während gleichzeitig der praktische Effekt erzielt wird, daß das Laufverhalten des Verbrennungsmotors stabilisiert und geglättet werden kann.

Somit kann ein Verbrennungsmotor, der mit der Zündkerze 8e nach dem vorliegenden sechsten Ausführungsbeispiel ausgerüstet ist, die Ansaugluft in geeigneter Weise aufheizen, so

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daß die Verbrennung durch die Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder vollständig durch die aufgeheizte Ansaugluft erreicht werden kann. Daher kann die Zündkerze einerseits das Anlassen des Motors erleichtern und andererseits den Kraftstoffverbrauch, verglichen mit dem Stand der Technik minimieren, während im wesentlichen die gleichen Wirkungen wie bei den entsprechenden vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen erhalten werden.

Abschließend werden die selbstaufheizenden Zündkerzen 8f und 8g nach dem siebenten und achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 14 und 15 beschrieben. Die folgende Beschreibung ist nebenbei bemerkt auf die Darstellung der Unterschiede gegenüber dem zuvor erwähnten sechsten Ausführungsbeispiel· unter Bezeichnung der gleichen Teile mit den gleichen Nummern gekürzt.

Die Zündkerze 8f nach dem siebenten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich zunächst von dem vorerwähnten sechsten Ausführungsbeispiel dadurch, daß ein mit dem Boden versehener röhrenförmiger Katalysator 6f der Einspritzöffnung 77f des Kraftstoffeinspritzventils 77 gegenüberliegend eingesetzt ist. Wie genauer in Fig. 14 zu sehen ist, ist ein Befestigungsteil 78f an seinem anderen Ende mit einer mit einem Boden versehenen röhrenförmigen Ausnehmung 82f gebildet, deren ringförmiger Boden 83f der Einspritzöffnung 77f des Einspritzventils 77 gegenüber liegt. Das Befestigungsteil 78f ist weiterhin an seiner

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umgebenden Wand in der Nähe des ringförmigen Bodenabschnitts mit einer Vielzahl von Verbindungslöchern 84 gebildet, die zu der röhrenförmigen Ausnehmung geöffnet sind, um Luft von außen in die Ausnehmung 82f zu führen.

Bei der Zündkerze 8f nach dem vorliegenden siebenten Ausführungsbeispiel ist festzuhalten, daß der mit einem Boden versehene röhrenförmige Katalysator 6f wie einstückig am Wandabschnitt an der offenen Seite der Ausnehmung 82f mit Hilfe von Auslegern 85 befestigt ist, die koaxial in radialer Form montiert sind. In den Katalysator 6f ist das spulenförmige Widerstandselement 7f eingebaut, das gut leitend mit der nicht dargestellten positiven Anschlußklemme verbunden ist, während es an dem Befestigungsteil 78f an Masse liegt, so daß es beim Einschalten Wärme freigeben kann. Überdies ist der Katalysator 6f direkt unterhalb des Kraftstoffeinspritzventils 77 so eingesetzt, daß er der Einspritzöffnung 77f gegenüber liegt, so daß seine äußere ümfangsflache wirkungsvoll und fehlerfrei mit dem aus der Einspritzöffnung kommenden Kraftstoff in Berührung treten kann, um dadurch eine vergrößerte Berührungsfläche mit dem Kraftstoff aufzuweisen.

Die Zündkerze 8g nach dem achten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich dagegen von den entsprechenden vorangehenden Ausführungsbeispielen dadurch, daß der Katalysator 6g, der eine Hülsenform besitzt, doppelt in koaxialer Anordnung ausgebildet ist und der Einspritzöffnung 77g des Kraftstoffeinspritzventils

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77 gegenüber liegend angeordnet ist. Wie genauer in Fig. 15 zu sehen ist, ist das Befestigungsteil 78g an seinem anderen Ende mit der mit einem Boden versehenen röhrenförmigen Ausnehmung 82g gebildet, deren ringförmiger Bodenabschnitt 83g der Einspritzöffnung 77g des Kraftstoffeinspritzventils 77 gegenüber liegt. Das Befestigungsteil 78g ist weiterhin mit einer Vielzahl von Verbindungslöchern 84g gebildet, die in dem umgebenden Wandabschnitt in der Nähe des Bodenabschnitts vorgesehen sind, so daß durch sie von außen Luft in die Ausnehmung 82g zugeführt werden kann. Bei der Zündkerze 8g nach dem vorliegenden achten Ausführungsbeispiel ist festzustellen, daß der primäre Katalysator 6g und der sekundäre Katalysator 60g, die Doppelhülsenform besitzen, innerhalb der Ausnehmung 82g koaxial in einem vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet sind. Im Primärkatalysator 6g ist das spulenförmige Widerstandselement 7g eingebaut, das gut leitend mit der nicht dargestellten positiven Anschlußklemme verbunden ist, während es am Befestigungsteil 78g an Masse liegt, so daß es beim Einschalten Wärme freigeben kann. Der sekundäre Katalysator 60g, der einen kleineren Durchmesser besitzt, ist dagegen vollständig an den Auslegern 85g befestigt, die in radialer Form an der nach unten weisenden Öffnung des Befestigungsteils 78g montiert sind. Die so aufgebauten primären und sekundären Katalysatoren 6g und 60g sind unmittelbar unterhalb der Einspritzöffnung 77g des Kraftstoffeinspritzventils 77 einander gegenüber liegend angeordnet, so daß ihre entsprechende Ober-

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fläche wirkungsvoll und fehlerfrei mit dem auftreffenden Kraftstoff in Berührung treten kann und die Berührungsfläche mit dem Kraftstoff vergrößert ist.

Hierdurch können die Zündkerzen 8f und 8g nach den vorliegenden siebenten und achten Ausführungsbeispielen erheblich die Verbrennung verbessern, wenn sie entweder bei den soweit in Verbindung mit dem sechsten Ausführungsbeispiel beschriebenen Verbrennungsmotoren oder bei einem Zündsystem für ein Dauerbrandgerät wie Gasturbinen,Boiler, Brennofen oder Raumheizgeräten verwendet werden. Außerdem können die Zündkerzen 8f und 8g in der Praxis hervorragende vJirkungen erzielen, die vergleichbar mit den Wirkungen der entsprechenden zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele sind.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 16 ein neuntes Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Die Zündkerze 8e nach dem vorliegenden neunten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den vorangehenden Ausführungsbeispielen dadurch, daß ein Katalysator 6h ein Hohlorgan ist. Der Katalysator 6h ist vollständig mit dem Grundabschnitt verbunden und mit einer spulenförmigen Heizeinrichtung 81h an seiner Außenwand in elektrisch isolierter Form verseilen. Weiterhin ist ein metallisches Schutzrohr 80h in Form eines zylindrischen

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Hohlorgans koaxial und wie einstückig mit einem Befestigungsteil 78h nach unten weisend verbunden. Innerhalb des axialen Abschnittes des Hohlbereichs im Befestigungsteil 78h ist eine positive Anschlußklemme 2h elektrisch isoliert angeordnet. Die spulenförmige, mit einem exothermen, also Wärme abgebenden Element gebildete Heizeinrichtung 81h ist an ihrem einen Ende gut leitend mit der positiven Anschlußklemme 2h verbunden und liegt an dem anderen Ende an dem metallischen Schutzrohr 80h an Masse, so daß sie Wärme freigeben kann, wenn sie eingeschaltet ist. Das spulenförmige Element 81h ist koaxial zwischen einer Außenwand 60h des Katalysators 6h und einer Innenwand 800h des Metallrohrs 80h elektrisch isoliert eingesetzt. Die innere Wand des Katalysators des Hohlorgans bildet eine Zündfläche 83h des Zündabschnitts 9h.

Der Katalysator 6h umfaßt einen porösen Träger, der aus Aluminiumoxid-Magnesiumspinell besteht und auf dem porösen Träger gelagertes Palladium als tibergangsmetall. Der Katalysator 6h wurde wie folgt hergestellt.

74 Gew.-% Aluminiumoxidpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 0,1 μΐη und 26 Gew.-% Magnesiumpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 0,3 μΐη wurden vermischt und eine geringe Menge Wasser der Mischung hinzugefügt. Die Mischung wurde in eine metallische Form gefüllt und 10 Stunden lang zur Sinterung in einem elektrischen Brennofen auf 1350 ⁰C aufgeheizt, wodurch ein poröser Körper aus Aluminiumoxid

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Magnesiumspinell als hohler Träger gewonnen wurde. Danach wurde der poröse Körper in eine Lösung aus Palladiumnitrat getaucht, getrocknet und calciniert, um den Katalysator 6h nach dem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu erhalten.

Die oben erwähnte Zündkerze 8h nach dem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann bei den entsprechenden Verbrennungsmotoren nach den vorangegangenen Anwendungsbeispielen verwendet werden. In einen hohlen Abschnitt 82h des Katalysator-Hohlorgans wird nämlich Kraftstoff eingespritzt und in Berührung mit der Zündfläche 83h des Zündabschnitts 9h der Zündkerze 8h gebracht. Der Katalysator 6h der Zündkerze 8h wird nach dem Einschalten von der spulenförmigen Heizeinrichtung 81h aufgeheizt und gibt nach dem Abschalten selbst aufgrund der Oxidationsreaktion, die durch den Kontakt des Katalysators und des Kraftstoffs bewirkt wird, Wärme frei, um sich dadurch auf eine vorgegebene Temperatur aufzuheizen. Hierdurch wird der Kraftstoff von der Zündkerze gezündet und vollständig verbrannt. Die Zündkerze 8h nach diesem Ausführungsbeispiel kann die praktisch hervorragenden Wirkungen erzielen, die den Wirkungen der entsprechenden oben beschriebenen Ausführungsbeispiele gleichen.

Im folgenden wird ein zehntes Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 17 beschrieben.

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Die Zündkerze 8i nach dem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist dadurch unterschiedlich von den vorangehenden Ausführungsbeispielen ausgebildet, daß ein Katalysator 6i ein Hohlorgan ist, das wie einstückig mit dem Grundteil verbunden ist und im Innern ein spulenförmiges Element 81i zur Wärmeabgabe besitzt. Ein metallisches Schutzrohr 8Oi ist koaxial und vollständig mit einem Befestigungsteil 78i mit einer Hohlzylinderform so verbunden, daß es von ihm herunter hängt. In dem axialen Abschnitt des Hohlteils in dem Befestigungsteil 7Öi ist eine positive Anschlußklemme 2i elektrisch isoliert vorgesehen. Die spulenförmige Heizeinrichtung mit dem Wärme abgebenden Element ist an ihrem einen Ende gut leitend mit der positiven Anschlußklemme 2i verbunden und liegt an ihrem anderen Ende an dem metallischen Schutzrohr 8Oi an Masse. Das spulenförmige Element 81i ist innerhalb des Katalysators 6i eingesetzt. Die innere Wand des Katalysator-Hohlteils, das einen hohlen Abschnitt 82i besitzt, bildet eine Zündfläche 83i des Zündabschnitts 9i.

Der Katalysator 6i weist einen porösen Träger auf, der aus Alurr.iniumoxid-nagnesium-Spinell gebildet ist und auf den Platin als Ubergangsmetall aufgebracht ist.

Die oben erwähnte Zündkerze 8i nach dem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann bei den entsprechenden Verbrennungsmotoren bei den zuvor beschriebenen Anwendungsbeispielen Anwendung finden. Die Zündkerze 8i dieses Aus-

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führungsbeispiels kann die für die Praxis geeigneten vorzüglichen Wirkungen erzielen, die den Wirkungen der entsprechenden vorangegangenen Äusführungsbeispielen gleichen.

Wie bereits kurz beschrieben, weist die selbstaufheizende Zündkerze nach der vorliegenden Erfindung ein exothermes Widerstandselement, das nach dem Einschalten Wärme freigibt, und einen Katalysator auf, der in der Nähe dieses Widerstandselementes vorgesehen ist und der wenigstens eines der Übergangsmetalle wie Platin, Rhodium und Palladium, Nickel, Eisen, Kobalt, Chrom, Wolfram, Molybdän, Vanadium, Mischungen aus diesen und/oder ihren Oxiden besitzt.

Bei der selbstaufheizenden Zündkerze nach der vorliegenden Erfindung wird der Katalysator durch sofortiges Einschalten des Widerstandselementes auf eine vorgegebene Temperatur aufgeheizt, während der Katalysator selbst eine Oxidationsreaktion bewirkt, wenn er mit dem Kraftstoff in Berührung gelangt, selbst dann, wenn die Energiezufuhr zu dem Widerstandselement unterbrochen wird, um hierdurch Wärme zum Aufrechterhalten der vorgegebenen Temperatur freizusetzen. Auf diese Weise kann die selbstaufheizende Zündkerze die für die Praxis geeigneten vorzüglichen Wirkungen erzielen, daß sie eine Multiplikation von ohmscher Aufheizung und Selbstaufheizung in der Weise bewirkt, daß der thermische Wirkungsgrad unter Einsparung des Stromverbrauchs erheblich verbessert werden kann, daß der Kraftstoff sobald wie möglich verdampft und gezündet wird, so daß er stabil

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und gleichmäßig verbrannt werden kann und daß der Aufbau zur Steigerung der Produktivität und Lebensdauer bei gleichzeitiger Verminderung der Herstellungskosten vereinfacht worden ist.

Wenn andererseits die selbstaufheizende Zündkerze nach der vorliegenden Erfindung bei einem Verbrennungsmotor mit Selbstzündung, wie einem Dieselmotor, verwendet wird, wird die Zündung prompt durch die zuvor erwähnte ohmsche Aufheizung und Selbstaufheizung erreicht, so daß die Geräusche, die sonst aus der Zündverzögerung resultieren können, vermieden werden können, überdies wird eine stabile und gleichmäßige Verbrennung vollzogen und dadurch die Erzeugung von weißem Rauch eingeschränkt, um den Schadstoffgehalt im Motorenabgas zusammen mit dem Kraftstoffverbrauch zu verringern. Weiterhin kann durch die aktive Oxidation eine Selbstreinigung ausgeführt werden, um den Ruß abzubrennen. Andererseits kann die Zündkerze nach der vorliegenden Erfindung für den Fall, daß sie dem Kraftstoff ausgesetzt ist, ihre besonders geeigneten Anwendungen als Zündvorrichtung für ein gleichmäßiges Brennsystem, wie eine Vorwärmkammer, einen Verbrennungsmotor mit einer Wirbelkammer, einen Verbrennungsmotor mit Zylinder- oder Ansaugrohreinspritzung, einer Gasturbine, einem Boiler oder einem Brennofen, als eine Zündvorrichtung für ein Heizgerät oder als Vorwärmer für die Ansaugluft finden. Die vorgesehenen Übergangselemente können allein oder in jeder geeigneten Legie-

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rung verwendet werden, überdies kann die vorliegende Erfindung zusätzlich zu jeder geeigneten ausgewählten Kombination der entsprechenden zuvor erwähnten Ausbildungen innerhalb des Anspruchswortlauts verschiedenartige Modifikationen und Formveränderungen annehmen.

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Leerseite

Claims

ZWlRNER- HOFFiw

PATENTANWÄLTE IN Μϋί-.'CHEN UND WIESBADEN 3010591

Patentconsull Radeckoslraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 833603ZtOSiM Telex 05-212 JU Tc.'L-s'üiimo Pi.:.--n!cc-ris ;i! Paierilccmsuit Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 5629«/561·?93 Telex 0A-1ti:?.V TologrcinTt· l\-.:i.-nicor.sull

Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho 80/8720

2-12, Hisakata, Tempaku-ku, Nagoy-shi, We/lIC/ku

Aichi-ken, Japan

Patentansprüche

"1 . Selbstaufheizende Zündkerze, umfassend ein Grundteil, das ein auf seiner Außenwand gebildetes Befestigungsteil, in sich isoliert eine mit einer Stromquelle verbindbare Anschlußklemme besitzt, und mit einer Zündeinrichtung zu einer Einheit verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung eine auf einer ihrer Wandflächen gebildete Zündfläche (9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f, 9g, 9h, 9i) besitzt, die aus einem Katalysator (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, 6h_r 61, 60g. 6Oh) besteht, der ein Übergangsmetall aufweist, um mit diesem in Berührung zu gelangen, und daß eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, die ein wärmeabgebendes Widerstandselement (7, 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g, 81h, 8Ii) aufweist, das

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München: R. Kramer Dipl.-Ing. . V/. Weser Dip!.-Phys. Dr. rar. nat · E. HoCr.ijnn Oip!.-Ino. Wiesbaden: P. G. Blumbadi Dipl.-Ing. · P. Bergen Proi. Dr. jur ΠιρΙ.-l..j., pol -Ass., Pat.-An-,ν. bis 1979 · G. Zwirner f>ip|.-!ng. Dipi.-VV.-l:ig

mit der Anschlußklemme (2, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i) verbunden ist und in der Nähe der Zündfläche (9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f, 9g, 9h, 9i) innerhalb der Zündeinrichtung angeordnet ist derart, daß Kraftstoff durch die Zündfläche (9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f, 9g, 9h, 9i) des Katalysators (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, 6h, 6i, 60g, 6Oh), die aufgrund einer Oxidationsreaktion des Katalysators (6, 6a, 6b, 6c, 6d , 6e, 6f, 6g, 6h, 6i, 60g, 60h) und des mit ihm in Berührung stehenden Kraftstoffs auf einer vorgegebenen Temperatur haltbar ist, vollständig zündbar und verbrennbar ist, nachdem die Heizeinrichtung abgeschaltet ist.
2. Selbstaufheizende Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung ein Stabelement aufweist und die Zündfläche (9, 9a, 9b, 9c, 9d) auf einer Außenwand des Stabelements gebildet ist.
3. Selbstaufheizende Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung ein Hohlelement (6e, 6h, 6i) aufweist und die Zündfläche auf einer Innenwand des Hohlelements gebildet ist.

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4. Selbstaufheizende Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung ein Hohlelement (6f) aufweist und die Zündfläche auf einer Außenwand dieses Hohle lenient s gebildet ist.
5. Selbstaufheizende Zündkerze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung ein Hohlelement (6a, 6Og) aufweist und die Zündfläche weiterhin auf einer Außenwand dieses Hohlelements gebildet ist.
6. Selbstaufheizende Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß das Übergangsmetall des Katalysators (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, 6h, 6i, 60g) wenigstens aus einem Metall ausgewählt aus der Gruppe Platin, Rhodium, Palladium, Nickel, Eisen, Kobalt, Chrom, Wolfram, Molybdän, Vanadium, aus deren Legierungen und/oder aus deren Oxiden hergestellt ist.
7« Selbstaufheizende Zündkerze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Übergangsmetall des Katalysators (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, 6h, 6i, 60g) von einem aus einem porösen Körper bestehenden Träger getragen

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wird, und daß dieser Träger aus der aus Magnesium, Kieselgel, Titanoxid, Zirkonerde, Mullit, Siliciumnitrit_f Cordierit, Aluminiumoxid-Magnesium-Spinell, Aluminiumoxid-Kobalt-Spinell und Ferriten mit Spinellstruktur bestehenden Werkstoffgruppe ausgewählt ist.
8. Selbstaufheizende Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung eine Heizschlange (7, 7a, 7b, 7c, 80, 7f, 7g, 81h, 81i) oder einen plattenförmigen Heizkörper (7d) umfaßt.

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