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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Zündkerze für eine Brennkraftmaschine,
insbesondere auf eine Anordnung zum Verhindern, dass sich Kraftstoffbrücken über einen
Entladungsspalt der Zündkerze ausbilden.
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Eine
gewöhnliche
Zündkerze
einer Brennkraftmaschine besteht aus einer Mittelelektrode, einem
Isolator, der den Umfang der Mittelelektrode abdeckt und hält, und
einer Masseelektrode, die ein Ende aufweist, das an einem Metallgehäuse befestigt
ist, und die das freie Ende hat, das einen Entladungsspalt zwischen
diesem und dem Rand der Mittelelektrode bildet. Ein Funke wird über den
Entladungsspalt erzeugt, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in einer
Maschinenbrennkammer zu zünden.
Jüngst
ist das Umweltinteresse gewachsen und ein System mit schichtweiser
Kraftstoffverbrennung wurde eingeführt, um eine für die Umwelt
geeignete Brennkraftmaschine mit geringem Kraftstoffverbrauch vorzusehen.
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Wenn
jedoch eine derartige schichtweise Kraftstoffverbrennung in einer
Brennkammer einer Maschine beabsichtigt ist, muss ein großes Verhältnis eines
Luft-Kraftstoff-Gemischs
um die Zündkerze angesammelt
werden. Dies kann Rußniederschläge erhöhen. Die
Rußniederschläge können eine
Verschlechterung der Isolationsleistung der Oberfläche des
Isolators bewirken. Folglich wird ein Funke von der Mittelelektrode
durch die Fläche
des Isolators zu der Innenseite des Metallgehäuses erzeugt, anstelle des
normalen Funkens zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode,
was Zündprobleme
der Maschine hervorruft.
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Um
die vorstehenden Probleme zu verbessern offenbaren
JP-Y2-53-41629 und
JP-A-47-19236 selbstreinigende
Zündkerzen.
Jede der offenbarten Zündkerzen
(nachstehend bezeichnet als die Zwei-Masseelektroden-Zündkerze)
besteht aus einer ersten Masseelektrode (Hauptmasseelektrode), einem
ersten Entladungsspalt, der durch die erste Masseelektrode gebildet
wird, und eine zweite Masseelektrode (Hilfsmasseelektrode) mit einem
befestigten Ende, das an dem Metallgehäuse befestigt ist, und einem
freien Ende, das einen zweiten Entladungsspalt zwischen diesem und
der Seitenfläche der
Mittelelektrode ausbildet.
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Bei
der Zwei-Masseelektroden-Zündkerze
ist die zweite von der zweiten Massenelektrode, die der Seitenfläche der
Mittelelektrode gegenüberliegt,
außerhalb
des Außendurchmessers
des Isolators angeordnet. Bei der
JP-Y2-53-41629 werden
normale Funkenentladungen über
den ersten Entladungsspalt erzeugt, während die Funkenentladung über den zweiten
Entladungsspalt erzeugt wird, um Kohlenstoffablagerungen, die den
Isolator bedecken, wegzubrennen, wodurch verhindert wird, dass sich
der Funke in das Innere des Isolators entlädt, und ebenso verhindert wird,
dass die Zündleistung
abnimmt.
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Jedoch
verbleibt bei der vorstehend beschriebenen selbstreinigenden Zwei-Masseelektroden-Zündkerze
Kraftstoff, wie beispielsweise Benzin, in dem ersten und dem zweiten
Entladungsspalt und bildet eine Kraftstoffbrücke. Dies ruft Maschinenfehlzündungen
oder Zündfehler
hervor. Eine Ausbildung der Kraftstoffbrücke ist in den 10A bis 10C dargestellt.
In den Figuren stellt J1 eine Mittelelektrode dar, ist J2 ein Isolator,
ist J3 ein Metallgehäuse,
ist J4 eine erste Masseelektrode, und sind J5 und J6 jeweils zweite
Masseelektroden. Kraftstoff wird durch die schraffierten Abschnitte
dargestellt.
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Wie
es in 10A gezeigt ist, wird die Kraftstoffbrücke J7 in
einem ersten Entladungsspalt (Hauptspalt) zwischen der ersten Masseelektrode
J4 und der Mittelelektrode J1 ausgebildet und wird die Kraftstoffbrücke J8 in
einem zweiten Entladungsspalt (Hilfsspalt) zwischen den zweiten
Masseelektroden (J5, J6) und der Mittelelektrode gebildet. Wenn
beide Spalte ausreichend weit genug sind, werden die Brücken J7,
J8 aufgrund einer Fahrzeugvibration oder einer Vibration, die durch
eine Druckänderung
in Brennkammern hervorgerufen wird, leicht durchbrochen. Wenn jedoch
der erste Entladungsspalt übermäßig weit
ist, muss die Entladespannung erhöht werden. Wenn die zweiten
Entladungsspalte übermäßig weiter
werden, werden Funken nicht über
den Spalt sondern entlang der Fläche
des Isolators erzeugt, um das Innere des Metallgehäuses zu
erreichen.
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Wie
es in den 10B und 10C gezeigt, selbst
wenn die Kraftstoffbrücke,
die den zweiten Entladungsspalt überquert,
aufgrund der Vibration oder dergleichen durchbrochen wird, bewegt
sich der Kraftstoff zu dem ersten Entladungsspalt, um eine andere
Kraftstoffbrücke
J7 auszubilden. Daher ist es in der Zwei-Masseelektroden-Zündkerze schwieriger die Kraftstoffbrücke oder
die Fehlzündungen
zu verhindern, als die Kraftstoffbrücke in einer normalen Zündkerze
zu verhindern, die keine derartige zweite Elektrode hat.
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Diese
Art der Kraftstoffbrücke
wird oft ausgebildet, wenn das Kraftstoffgemisch fett wird, bei
einem Fall, dass eine Brennkraftmaschine bei kalter Temperatur gestartet
wird. Die Kraftstoffbrücke
wird auch in der Maschine mit schichtweiser Verbrennung ausgebildet,
die ein übermäßig fettes
Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrennt.
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Schließlich offenbart
das Dokument des Stands der Technik
GB
1 373 435 eine Zündkerze
mit einem ersten Entladungsspalt, der durch eine Mittelelektrode
und wenigstens eine äußere Elektrode
definiert wird. Der erste Entladungsspalt hat einen Kriechstrom-Entladungsspalt und
einen Luftspalt, in dem Funken zwischen der Mittelelektrode und
der äußeren Elektrode
entlang einer Endfläche
eines Isolators kriechen, der die Mittelelektrode umgibt. Des Weiteren
hat die Zündkerze,
die aus der
GB 1 373 435 bekannt
ist, einen Überschlag-Entladungsspalt, der
durch die Mittelelektrode und eine weitere Elektrode definiert ist,
wobei der Überschlag-Entladungsspalt und
der erste Entladungsspalt im Wesentlichen parallel sind. Schließlich erstreckt
sich eine Endfläche
der Mittelelektrode in einer zu der Achse der Mittelelektrode rechtwinkligen
Ebene, wobei der Startpunkt für
beide von dem Überschlagfunken
und dem Kriechfunken an der Endfläche der Mittelelektrode ist.
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Angesichts
des vorstehenden Problems ist es eine Aufgabe der Erfindung zu verhindern,
dass sich Kraftstoffbrücken
an dem ersten Entladungsspalt und dem zweiten Entladungsspalt einer Zwei-Masseelektroden-Zündkerze
für eine
Brennkraftmaschine ausbilden, während
eine ausreichende Zündungsleistungsfähigkeit
beibehalten wird.
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Wie
es vorstehend beschrieben ist, neigt Kraftstoff dazu bei dem Spalt
zwischen der zweiten Masseelektrode J5, J6 und einer Seitenfläche des Isolators
J2 gerade gegenüberliegend
dieser Elektroden zu verbleiben. Deshalb wurde die Erfindung durch
eine Entdeckung der Beziehung zwischen den zweiten Massenelektroden
und der Fläche
des Isolators, der diesen gegenüberliegt,
und der Beziehung zwischen den zweiten Masseelektroden und einer Seitenfläche der
Mittelelektrode gemacht.
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Gemäß einem
Merkmal der Erfindung, wie es in Anspruch 1 definiert ist, besteht
die folgende Beziehung zwischen dem ersten Entladungsspalt A und
dem Außendurchmesser
B des Rands der Mittelelektrode: B ≤ 5A – 2,5 (mm).
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Außerdem sind
ein Abstand C (mm) zwischen dem freien Ende der zweiten Masseelektrode und
der Isolatorseitenfläche
und ein Verhältnis
eines projizierten Bereichs S2 der Isolatorseitenfläche zu einem
Teil des Querschnittsbereichs S1 der zweiten Masseelektrode innerhalb
eines Bereichs eingestellt, der durch Linien definiert ist, die
die folgenden Punkte verbinden, wenn der Abstand C an der x-Achse und
das Verhältnis
an der y-Achse aufgetragen
wird:
(C, S2/S1) = (0,3, 0)
(C, S2/S1) = (1,2, 0)
(C,
S2/S1) = (1,2, 1,0)
(C, S2/S1) = (0,8, 1,0)
(C, S2/S1)
= (0,3, 0,5)
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Der
vorstehende Bereich ist in den 7 und 8 gezeigt.
Erfindungsgemäß wird verhindert,
dass sich Kraftstoffbrücken
bei dem ersten Entladungsspalt und dem zweiten Entladungsspalt ausbilden,
während
eine normale Zündungseffizienz
beibehalten wird.
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Bei
dem Abschnitt, bei dem sich das freie Ende der zweiten Masselelektrode
und die Seitenfläche
des Rands des Isolators einander zugewandt sind (die überlappenden
Abschnitte in der axialen Richtung der Zündkerze), sind die Flächen, die
einander zugewandt sind, nicht eben sondern etwas gekrümmt. Deshalb
repräsentieren
die Bereiche S1, S2 der ebenen Flächen in etwa die einander zugewandten
Oberflächenbereiche.
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Gemäß einem
anderen erfindungsgemäßen Merkmal
sind der Abstand C und das Verhältnis S2/S1
innerhalb eines Bereichs eingestellt der durch Linien definiert
ist, die die folgenden Punkte verbinden:
(C, S2/S1) = (0,3,
0)
(C, S2/S1) = (1,2, 0)
(C, S2/S1) = (1,2, 1,0)
(C,
S2/S1) = (1,0, 1,0)
(C, S2/S1) = (0,3, 0,3)
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Dies
verhindert wirksam, dass sich die Kraftstoffbrücken bei dem ersten und dem
zweiten Entladungsspalt ausbilden.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung hat die Isolatorseitenfläche einen
projizierten Bereich S2, auf dem das freie Ende der zweiten Masseelektrode
normal projiziert ist und werden der erste Entladungsspalt A, der
Außendurchmesser
B, der Querschnittbereich S1, der projizierte Bereich S2 und der
Abstand C jeweils so bestimmt, dass eine Kraftstoffbrücke nicht
bei dem ersten und dem zweiten Entladungsspalt ausgebildet wird,
wenn der folgende Test ausgeführt
wird:
Platzieren der Zündkerze
in einer Temperatur von etwa –25°;
Tauchen
der Zündkerze
in Kraftstoff einer Brennkraftmaschine;
nachfolgendes natürliches
Fallenlassen der Zündkerze über eine
vorgeschriebene Distanz, wobei die Seite des mittleren Rands unten
ist;
Halten der Zündkerze
in der Luft.
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Deshalb
wird die Leistungsfähigkeit
einer Zündkerze
durch ein Verfahren zum Vorsehen von praktisch der gleichen Beanspruchung
von außen bestätigt, wie
die Vibration, die an die Zündkerze
angelegt wird.
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Hinsichtlich
der Höhe
der Vibration in der Praxis ist es wünschenswert, dass die Falldistanz gleich
zu oder kleiner als 4 cm ist.
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Es
ist auch wünschenswert,
dass der Abstand C gleich zu oder größer als 0,3 mm oder gleich zu
oder kleiner als 1,2 mm ist.
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Es
ist auch wünschenswert,
dass der erste Entladungsspalt A gleich zu oder größer als
0,7 mm oder gleich zu oder kleiner als 1,3 mm ist.
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Wenn
der Abstand C und der Spalt A kleiner als die kürzesten Grenzen sind, kann
der Maschinenleerlaufbetrieb rau werden. Andererseits, wenn sie länger als
die längsten
Grenzen sind, kann die Funkenentladung nicht erzeugt werden, was
zu Fehlzündungen
führt.
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Außerdem ist
es wünschenswert,
dass der Außenseitendurchmesser
B des Mittelelektrodenrands gleich zu oder größer als 0,3 mm oder gleich
zu oder kleiner als 2,8 mm ist.
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Andere
Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften der Erfindung, ebenso wie die
Funktionen der zugehörigen
Teile der Erfindung, werden aus einem Studium der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung, der angehängten Ansprüche und der Zeichnungen klar
werden. In den Zeichnungen:
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1 ist
eine halbe Querschnittansicht einer Zündkerze gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 ist
eine vergrößerte Fragmentansicht eines
Abschnitts, der in 1 durch einen Pfeil X angezeigt
ist;
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3 ist
ein Abschnitt, der in 1 durch den Pfeil Y angegeben
ist;
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Die 4A und 4B sind
Darstellungen, die verschiedene Abmessungen der in 1 gezeigten
Zündkerze
zeigen;
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Die 5A und 5B sind
schematische Darstellungen, die einen Test einer Kraftstoffhaltekraft
darstellen, der an dem vorstehenden Ausführungsbeispiel angewandt wird;
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Die 6A, 6B und 6C sind
Darstellungen, die Abwandlungen eines projizierten Flächenbereichs
S2 darstellen;
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7 ist
eine graphische Darstellung, die ein Testergebnis der Kraftstoffhaltekraft
bei einem zweiten Entladungsspalt zeigt;
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8 ist
eine graphische Darstellung, die ein Testergebnis der Kraftstoffhaltekraft
bei einem ersten Entladungsspalt zeigt;
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9 ist
eine Darstellung, die eine Abwandlung des vorstehenden Ausführungsbeispiels
darstellt; und
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Die 10A, 10B und 10C sind Darstellungen, die einen Ausbildungsvorgang
einer Kraftstoffbrücke
darstellen.
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Die
Ausführungsbeispiele
gemäß der Erfindung
werden unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, hat eine Zündkerze 100 ein zylindrisches
Metallgehäuse 1,
das mit einem Befestigungsbolzen 1a an dem Außenumfang versehen
ist, um an einem Motorblock befestigt zu werden. Ein Isolationsbauteil 2,
welches beispielsweise aus Aluminiumkeramiken (Al2O3) hergestellt ist, ist an dem Inneren des
Metallgehäuses 1 befestigt.
Der Isolator 2 hat einen Endabschnitt 2a, der
sich von dem Metallgehäuse 1 nach
außen
erstreckt. Wie es in 2 gezeigt ist, hat der Endabschnitt 2a einen zylindrischen
Randabschnitt 2b, der einen kleineren Außendurchmesser
als sein anderer Abschnitt aufweist.
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Eine
Mittelelektrode 3 ist an einer Mittelöffnung 2c des Isolators 2 befestigt
und wird über
den Isolator 2 durch ein Metallgehäuse 1 gehalten. Die Metallelektrode 3 ist
ein zweischichtiges säulenartiges
Bauteil, das aus einem internen Bauteil, das aus Kupfer (Cu) oder
einem anderen wärmeleitenden Material
gemacht ist, und einem externen Bauteil besteht, das aus einer Nickellegierung
(Ni-Legierung) oder
einem anderen wärme-
und korrosionsbeständigen
Material gemacht ist. Der Rand der Mittelelektrode 3 erstreckt
sich von einem Endabschnitt 2a des Isolators 2 auswärts. Wie
es in 2 gezeigt ist, hat ein Basisabschnitt 3a der
Mittelelektrode 3 einen zylindrischen Randabschnitt 3b,
der einen kleineren Außendurchmesser
als seine anderen Abschnitte aufweist. Der Außenumfang des Randabschnitts 3b befindet
sich innerhalb des Innenumfangs des Randabschnitts 2b des
Isolators 2.
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Wie
es in den 2 und 3 gezeigt
ist, sind die erste Masseelektrode 4 und die zweiten Massenelektroden 5 und 6 durch
beispielsweise eine Schweißverbindung
an einem Ende des Metallgehäuses 1 befestigt.
Diese ersten und zweiten Masseelektroden 4–6 sind
aus einer Nickellegierung hergestellt. Das Ende (freie Ende) der
ersten Masseelektrode, das dem Ende (befestigten Ende) entgegengesetzt
ist, das an dem Metallgehäuse 1 befestigt ist,
ist gegenüber
dem oberen Teil des Randabschnitts 3b der Mittelelektrode 3 angeordnet, wodurch
es einen ersten Entladungsspalt A zwischen sich und dem Randabschnitt 3b bildet.
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Die
freien Enden der zweiten Masseelektroden 5 und 6,
die den befestigten Enden entgegengesetzt sind, die an dem Metallgehäuse 1 befestigt
sind, sind gegenüberliegend
den Seitenflächen
des Randabschnitts 3b der Mittelelektrode 3 angeordnet, wobei
sie einen zweiten Entladungsspalt ausbilden. Die freien Enden der
zweiten Masseelektroden 5, 6 sind außerhalb
des Durchmessers des Außenumfangs
des Isolatorrandabschnitts 2a um einen Abstand C angeordnet
(in 4 gezeigt).
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Die
in 4 gezeigten Abmessungen A, B, C,
S1 und S2 sind speziell definiert. Die Abmessung A ist die Breite des
ersten Entladungsspalts, die Abmessung B ist der Außendurchmesser
des Randabschnitts 3b der Mittelelektrode 3 (nachstehend
bezeichnet als Mittelelektrodendurchmesser). Die Abmessung C ist
ein Abstand zwischen den zweiten Elektroden 5, 6 und
den Seitenflächen
des Randabschnitts 2b des Isolators 2 der Breitenrichtung
(horizontalen Richtung in 4) des zweiten Entladungsspalts.
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Die
Querschnittsfläche
des freien Endes der zweiten Masseelektroden 5 und 6 in
der zu der Breitenrichtung senkrechten Richtung des Entladungsspalts
wird als S1 angenommen. Die Querschnittsfläche S1 ist die Schnittfläche der
zweiten Masseelektroden 5 und 6, die an einer
imaginären
Fläche 900 (der
Fläche,
die zu der Breitenrichtung des zweiten Entladungsspalts rechtwinklig
ist) angeordnet ist, die durch eine einfach gepunktete Strichpunktlinie
in 4A angedeutet ist. Abschnitte der freien Endflächen der
zweiten Masselelektroden 5, 6 und der Seitenflächen des
Randabschnitts 2b der Mittelelektrode 2 überlappen
einander in der axialen Richtung, um ein Gegenüberstehungsgebiet 901 auszubilden.
Anders gesagt werden Abschnitte der Oberflächen des freien Endes an die
Seitenfläche
des Randabschnitts 2b projiziert, um eine projizierte Oberfläche (901) auszubilden.
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In
dem Gegenüberstehungsgebiet 901 wird angenommen,
dass der Bereich der Flächen
des freien Endes der zweiten Masseelektroden 5 und 6,
der auf die Seitenflächen
des Randabschnitts 2b des Isolators 2 normal projiziert
ist, S2 ist. Deshalb sind die Querschnittsfläche S1 und die projizierte
Oberfläche S2
Flächen
mit rechteckiger Oberfläche.
Wie es in 4B gezeigt ist, sind die Flächen des
Isolators 2 und der zweiten Masseelektroden 5 und 6 in
dem eckigen Gegenüberstehungsgebiet 901 nicht
eben, sondern etwas gekrümmt.
Jedoch sind sie auf ebene Flächenbereiche
S1 und S2 genähert.
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Bei
der Zündkerze 100 wurden
die folgenden Kraftstoffhaltekapazitätstests durchgeführt. Wie
es in 5A gezeigt ist, wird Kraftstoff
(Benzin mit hoher Oktanzahl) 910 einer Brennkraftmaschine
in eine kalte Kammer (wie beispielsweise einen Kelch) von –25°C gefüllt, so
dass die Temperatur des Kraftstoffs 910 –25°C wird und
dessen Viskosität
zunimmt, um Kraftstoffbrücken
leicht auszuformen.
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In
diese kalte Kammer wurde die Zündkerze 100 mit
einer Schnur 912 gehängt,
die an dem Ende befestigt ist, das den Masseelektroden 4 bis 6 entgegengesetzt
ist. Dann werden die Masseelektroden 4 bis 6 und
das vordere Ende des Metallgehäuses 1 in den
Kraftstoff 910 getaucht und aus diesem herausgenommen.
Die Kraftstoffbrücken
werden bei dem ersten Entladungsspalt A zwischen der ersten Masseelektrode 4 und
der Mittelelektrode 3 und den zweiten Entladungsspalten
zwischen jeweiligen zweiten Masseelektroden 5, 6 und
der Mittelelektrode 3 gebildet. Diese Entladungsspalte
sind durch den Kraftstoff 910 kurzgeschlossen.
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Anschließend, wie
es in 5B dargestellt ist, wird die
Zündkerze 100 über eine
vorbestimmte Distanz H unter natürlichen
Bedingungen fallengelassen, wobei die Randseite der Mittelelektrode 3 nach
unten gerichtet ist, bis sie durch die Schnur 912 gestoppt
wird. Folglich können
die Kraftstoffbrücken an
den Entladungsspalten aufgrund eines Stoßes gebrochen werden, der hervorgerufen
wird, wenn die Zündkerze
gestoppt wird. Wenn eine Haltekraft des Kraftstoffs groß genug
ist, verbleibt die Kraftstoffbrücke
an jedem der Entladungsspalte. Wenn die Haltekraft nicht groß genug
ist, kann die Kraftstoffbrücke nicht
dort verbleiben. Die Fallhöhe
H wurde von 0 cm bis 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm und 5 cm geändert.
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Zuerst
werden die Kraftstoffhaltekräfte
der zweiten Entladungsspalte getestet, während verschiedene Abmessungen
einschließlich
der Querschnittsfläche
S1, der projizierten Oberfläche
S2 und des Abstands C geändert
werden. In diesem Test werden die folgenden drei verschiedenen Querschnittsflächen S1
der zweiten Masseelektroden getestet: 1,44 mm2 (0,8
mm × 0,8
mm), 2,64 mm2 (1,2 mm × 2,2 mm), 4,16 mm2 (1,6
mm × 2,6
mm).
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Wie
es in den 6A, 6B und 6C gezeigt
ist, sind das freie Ende der zweiten Masseelektroden 5 und 6 und
die Seitenflächen
des Randabschnitts 2b des Isolators 2 in der axialen Richtung
der Zündkerze
versetzt, sodass die vorstehende projizierte Oberfläche S2 geändert werden kann.
Dies verändert
das Verhältnis
S2/S1 zwischen 0 und 1. Beispielsweise ist in 6A das
Verhältnis S2/S1
0. In 6B ist das Verhältnis S2/S1
größer als
0 und kleiner als 1. In 6C ist
das Verhältnis S2/S1
1.
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Der
vorstehende Abstand C wurde auf Werte zwischen 0,3 mm und 1,2 mm
geändert,
um eine ausreichende Zündungseffizienz
des zweiten Entladungsspalts beizubehalten. Wenn der Abstand C gleich
zu oder kleiner als 0,3 mm ist, neigen Funken dazu, eher über den
zweiten Entladungsspalt entladen zu werden als über den ersten Entladungsspalt A.
Dies kann einen rauen Leerlaufbetrieb hervorrufen. Andererseits,
wenn der Abstand C größer als
1,2 mm ist, ist es schwierig, den Funken über den zweiten Entladungsspalt
zu erzeugen. Dies behindert die Oberflächenentladung und ruft ein
Maschinenabwürgen
hervor, wenn sich Kohlenstoffablagerungen an der Fläche der
Zündkerze 100 ausbilden.
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Bei
dem vorstehenden Kraftstoffhaltetest wird bestimmt, dass eine Testprobe „nicht
gut" ist, wenn die
Kraftstoffbrücke
nach dem Fallenlassen unter einer natürlichen Bedingung an den zweiten
Spalten der Testprobe verbleibt. Andererseits, wenn die Kraftstoffbrücke nicht
an den zweiten Entladungsspalten verbleibt, wird bestimmt, dass
die Probe „gut" ist. Wenn die Testprobe
als „gut" bestimmt wurde, wenn
die Fallhöhe
H gleich zu oder kleiner als 4 cm ist, wird für die Praxis erachtet, dass
die Kraftstoffbrücke
nicht ausgebildet wird. Dies wurde bestätigt, nachdem verschiedene
Zündkerzen
mit dem unterschiedlichen Verhältnis
S2/S1 und dem unterschiedlichen Abstand C getestet wurden.
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Die
Kraftstoffhaltekraft bei dem zweiten Entladungsspalt der Zündkerzen
wurde mit verschiedenen Höhen
H getestet, die kleiner als 4 cm sind. Die Beziehung zwischen der
Höhe H
und dem Verhältnis S2/S1,
die in dem vorstehenden Test gefunden wurde, ist in 7 gezeigt. 7 ist
eine graphische Darstellung von rechteckigen Koordinaten, wobei
die x-Achse den vorstehenden Abstand C und die y-Achse das vorstehende Verhältnis S2/S1
angibt. In 7 zeigt der fünfeckige
Bereich R mit einer diagonalen Schraffur, anders gesagt, der Bereich
R (und die Linien), der durch gerade Linien definiert ist, die jeweilige Punkte
P1 bis P5 verbinden, den Bereich der Beziehung zwischen dem Abstand
C und den Bereichen S1 und S2 („Gut"-Bereich des zweiten Entladungsspalts),
bei dem das vorstehende Ergebnis „gut" erwartet werden kann, wenn die Höhe H gleich
zu oder kleiner als 4 cm ist.
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Die
Punkte P1 bis P5 sind folgendermaßen angeordnet:
(C, S2/S1)
= (0,3, 0)
(C, S2/S1) = (1,2, 0)
(C, S2/S1) = (1,2, 1,0)
(C,
S2/S1) = (0,8, 1,0)
(C, S2/S1) = (0,3, 0,5)
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Das
vorstehende Resultat wurde nach dreimaligen Tests erhalten. Ein
Bereich R ist der Bereich des zweiten Entladungsspalts, bei dem
wenigstens ein Ergebnis „gut" erhalten wird. Der
wünschenswerteste
Bereich des zweiten Entladungsspalts ist der fünfeckige Bereich, der durch
die geraden Linien definiert ist, die jeden von den Punkten P1 bis
P3, P'4, P'5 verbinden.
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Die
Punkte P4' und P5' sind folgendermaßen angeordnet:
(C,
S2/S1) = (1,0, 1,0)
(C, S2/S1) = (0,3, 0,3)
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Deshalb,
wenn der vorstehende Abstand C und die Bereiche S1 und S2 festgesetzt
werden, so dass ein Bereich „gut" oder der wünschenswerteste Bereich
erhalten werden können,
kann verhindert werden, dass sich die Kraftstoffbrücke an den
zweiten Entladungsspalten ausbildet. Darüber hinaus, da der vorstehende
Abstand C festgesetzt ist, damit dieser gleich zu oder größer als
0,3 mm ist oder gleich zu oder kleiner als 1,2 mm ist, kann eine
gute Zündungseffizienz
bei den zweiten Entladungsspalten beibehalten werden.
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Der „gut"-Bereich kann vorgesehen
werden, selbst wenn das Verhältnis
S2/S1 0 ist, oder das Gegenüberstehungsgebiet 901 nicht
existiert. Anders gesagt ist es auch möglich, dass sich das freie
Ende der zweiten Masseelektroden 5 und 6 und die
Seitenflächen
des Randabschnitts des Isolators 2 einander nicht überlappen
(einander nicht normal gegenüberliegen),
wie es in 6A gezeigt ist.
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Als
nächstes
wurde der vorstehende Test bezüglich
der Kraftstoffhaltekraft durchgeführt, während der erste Entladungsspalt
A und der Durchmesser der Mittelelektrode (der Durchmesser des Randabschnitts
der Mittelelektrode) geändert
wurden. Die Haltekraft des ersten Entladungsspalts wird nachstehend
beschrieben. Bei dem Test der Kraftstoffhaltekraft bei den zweiten
Entladungsspalten sind der Abstand C und das Verhältnis S2/S1
so festgesetzt, dass die Fallhöhe
H gleich zu oder größer als
3 cm sein kann. Außerdem
werden der erste Entladungsspalt A und der Durchmesser der Mittelelektrode 3 verschiedenartig
geändert.
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Bei
diesem Beispiel ist die Abmessung der ersten Masseelektrode 4 1,4 × 2,6 mm.
Diese Abmessung entspricht einer Dicke D von 1,4 mm und einer Breite
E von 2,6 mm einer ersten Masseelektrode 4, die in 4A gezeigt
ist. Der erste Entladungsspalt A wird verschiedenartig zwischen
0,7 mm und 1,3 mm geändert.
Wenn der erste Entladungsspalt A kleiner als 0,7 mm ist, kann der
Leerlaufbetrieb der Maschine rau werden. Andererseits, wenn der
erste Entladungsspalt A größer als
1,3 mm ist, kann die Maschinenfehlzündung häufig hervorgerufen werden.
Zusätzlich
wird der Durchmesser B der Mittelelektrode zwischen 0,3 mm und 2,8
mm festgesetzt und zwar hinsichtlich eines praktischen Gebrauchs.
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Wenn
die Höhe
H gleich zu 4 cm oder kleiner ist, kann sich die Kraftstoffbrücke nicht
ausbilden. Deshalb wurde eine Vielzahl von Zündkerzen 100 mit einem
unterschiedlichen Spalt A und einem unterschiedlichen Durchmesser
B der Mittelelektrode 3 vorbereitet und wurde die Kraftstoffhaltekraft über den
ersten Entladungsspalt von dieser bei der Höhe H getestet, die 4 cm oder
kleiner war. 8 zeigt das Testergebnis, das
eine Beziehung zwischen dem ersten Entladungsspalt A und dem Mittelelektrodendurchmesser
B zeigt.
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In
einer in 8 gezeigten graphischen Darstellung
gibt die x-Achse den ersten Entladungsspalt A (mm) an und gibt die
y-Achse den Durchmesser B (mm) der Mittelelektrode 3 an. „Gute" Zündkerzen haben
jeweils die ersten Luftspalte A und Durchmesser B in dem Bereich,
der durch die durchgezogene Linie R1 und die rechte Seite der durchgezogenen
Linie eingeschlossen wird (nachstehend bezeichnet als guter Bereich
des ersten Entladungsspalts). Andererseits sind diejenigen der „nicht
guten" Zündkerzen
in dem Bereich bei der linken Seite der durchgezogenen Linie R1
aufgezeichnet. Folglich, wenn der erste Entladungsspalt A und der
Durchmesser B so festgesetzt sind, dass B ≤ 5A – 2,5 (mm) gilt, kann verhindert
werden, dass sich die Kraftstoffbrücke bei dem ersten Entladungsspalt
A ausbildet. Außerdem, weil
der erste Entladungsspalt A zwischen 0,7 mm und 1,3 mm gesetzt ist,
kann eine ausreichende Zündungsleistungsfähigkeit
bei dem ersten Entladungsspalt A beibehalten werden.
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Als
ein Vergleichsbeispiel wird die Kraftstoffhaltekraft einer gewöhnlichen
Zündkerze
gemessen, die die erste Masseelektrode aufweist und keine zweite
Masseelektrode aufweist. Dieses Ergebnis ist durch die gestrichelte
Linie R2 in 8 gezeigt. Es wurde herausgefunden,
dass eine gewöhnliche Zündkerze,
bei der der Entladungsspalt A enger als derjenige der Zwei-Masseelektroden-Zündkerze
ist, verhindern kann, dass sich die Kraftstoffbrücke ausbildet. Deshalb ist
es klar, dass die Zwei-Masseelektroden-Zündkerze
gemäß dem Ausführungsbeispiel der
Erfindung wirksam verhindern kann, dass sich die Kraftstoffbrücke ausbildet.
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Gemäß dem vorstehenden
Beispiel sind das freie Ende der zweiten Masseelektroden 5 und 6 und die
Seitenflächen
des Randabschnitts 2b des Isolators 2 parallel
zueinander. Jedoch, wie es in 9 gezeigt
ist (die erste Masseelektrode ist aus der Zeichnung weggelassen),
ist auch eine Abwandlung anwendbar, bei der die freien Enden der
zweiten Masseelektroden innerhalb 30° in einem Winkel θ geneigt
sind (zwischen der Seitenfläche
des Randabschnitts 2b des Isolators 2 und den
freien Enden der zweiten Masseelektroden 5 und 6).
Wenn der Winkel θ größer als
30° ist,
kann der an den freien Enden der zweiten Masseelektroden 5 und 6 ausgebildete
Rand K10 in den Entladungsspalt vorstehen. Dies erhöht eine
Abnutzung der Masseelektroden. Es ist auch möglich, dass der Winkel θ einer Masseelektrode
sich von dem anderen unterscheidet.
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Wie
es vorstehend beschrieben ist, wurde die Zwei-Masseelektroden-Zündkerze gemäß dem Ausführungsbeispiel hergestellt,
indem jeweilige Abmessungen durch das bestimmte Testverfahren als Optimum
gesetzt wurden, welches nicht als ein Mittel zum Verhindern der
Kraftstoffbrücke
erkannt wurde.
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(Andere Ausführungsbeispiele)
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Bei
den vorstehenden Ausführungsbeispielen
ist es möglich,
ein Endstück
vorzusehen, das aus einem Edelmetall, wie beispielsweise Pt, Ir
oder einer Legierung der letztgenannten an dem Rand der Mittelelektrode
und an einem Abschnitt der Masseelektrode, der dieser gegenüberliegt,
hergestellt wird. In solch einem Fall entspricht das Endstück einem
Abschnitt der Elektroden. Es ist nicht immer erforderlich, den Randabschnitt 2b an
dem Ende des Isolators vorzusehen.
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Die
Anzahl der zweiten Masseelektroden kann eins oder drei oder mehr
sein. Wenn es eine Vielzahl von Masseelektroden und zweiten Entladungsspalten
gibt, ist es nicht erforderlich, dass alle der zweiten Masseelektroden
die gleichen Abmessungen C1, S1 und S2 aufweisen. Die Abmessungen jeder
zweiten Elektrode können
unterschiedlich sein, solange sie in dem gleichen Bereich „gut" angeordnet sind.
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Eine
Zündkerze
für eine
Brennkraftmaschine besteht aus einer Mittelelektrode (3),
einem zylindrischen Isolator (2), der die Mittelelektrode
in einer Mittelöffnung
von sich hält,
einem zylindrischen Metallgehäuse
(1), das in sich den Isolator hält, einer ersten Masseelektrode
(4), die ein freies Ende aufweist, das gegenüberliegend
des Rands der Mittelelektrode angeordnet ist, um einen ersten Entladungsspalt
A auszubilden, einer zweiten Masseelektrode (5, 6)
mit einem freien Ende, das gegenüberliegend
der Seitenfläche
der Mittelelektrode angeordnet ist, um einen zweiten Entladungsspalt
auszubilden. Das freie Ende der zweiten Masseelektrode hat eine
Querschnittsfläche
S1 bei einem Abschnitt, der normal gegenüberliegend zu der Seitenfläche des
Isolators ist. Die Seitenfläche
des Isolators hat einen projizierten Bereich S2, auf den das freie
Ende der zweiten Masseelektrode normal projiziert ist. Das freie Ende
der zweiten Masseelektrode ist bei einem Abschnitt außerhalb des
Außendurchmessers
B des Rands der Mittelelektrode angeordnet. Es besteht die folgende
Beziehung zwischen dem ersten Entladungsspalt A und dem Außendurchmesser
B: B ≤ 5A – 2,5 (mm).