DE633409C - Spark plug - Google Patents

Description

Zündkerze Es ist bekannt, daß die üblichen Zündkerzen nur innerhalb eines ziemlich engen Bereiches der in einem Motorzylinder herrschenden Temperaturen einwandfrei zu arbeiten vermögen. Bleibt die Temperatur im Zylinderunter diesem Bereich, so verschmutzt die Kerze, steigt sie wesentlich darüber hinaus, so treten an der Kerze Glühzündungen auf. Diese Erscheinungen sind dadurch bedingt, daß die Wärmeleitfähigkeit der Kerzen mit steigender Erwärmung sinkt. Um die Wärmeleitfähigkeit der Kerze bei steigender Erwärmung gleich groß zu erhalten oder noch zu steigern, ist schon vorgeschlagen worden, in die Kerze einen bei einer bestimmten Temperatur verdampfenden Stoff einzubringen, der der zu kühlenden Stelle Verdampfungswärme entzieht und diese an kühlere Flächen der Kerze schafft.Spark plug It is known that the usual spark plugs only inside a fairly narrow range of temperatures in an engine cylinder to be able to work properly. If the temperature in the cylinder remains below this The area where the candle gets dirty, if it rises significantly beyond that, so step glow ignitions on the candle. These phenomena are due to the fact that the The heat conductivity of the candles decreases with increasing heating. To the thermal conductivity to keep the candle the same size as the temperature increases, or to increase it, It has already been suggested to put one in the candle at a certain temperature Bring evaporating substance, the heat of evaporation of the place to be cooled withdraws and creates it on cooler surfaces of the candle.

Um die Wärmeübertragung zu steigern, ist gemäß der Erfindung der Raum, in dem die verdampfenden Stoffe untergebracht sind, luftleer oder mindestens nahezu luftleer.In order to increase the heat transfer, according to the invention, the space is in which the evaporating substances are housed, evacuated or at least almost evacuated.

In der Zeichnung sind vier Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt.In the drawing are four embodiments of the subject matter of Invention shown schematically.

Abb. i zeigt eine Kerze im Schnitt, Abb. 2 eine zweite Ausführungsform, Abb. 3 eine dritte Ausführungsform, Abb. 4 eine vierte Ausführungsform.Fig. I shows a candle in section, Fig. 2 shows a second embodiment, Fig. 3 shows a third embodiment, Fig. 4 shows a fourth embodiment.

Mit a. ist der Kerzenkörper einer Kerze bezeichnet, der in die Wand b eines Motorzylinders eingeschraubt werden kann. In diesem Kerzenkörper ist ein Isolierkörper, der aus keramischem Werkstoff besteht, gehalten. Der Isolierkörper hat einen luftleeren Hohlraum c, der sich etwa vom oberen Rand des Kerzenkörpers so weit gegen das zündseitige Ende, den Fuß der Kerze, erstreckt, daß an der Stelle des Isolierkörpers, die mit den Verbrennungsgasen im Zylinder in Berührung kommen, nur eine verhältnismäßig dünne Wand d stehenbleibt. Durch die Mitte des Isolierkörpers ist eine Elektrode e hindurchgeführt, die an beiden Enden des Isolierkörpers in üblicher Weise vorsteht. An den Eintrittsstellen f in den Hohlraum ist die Elektrode gasdicht eingeschmolzen. Der Hohlraum ist luftleer oder mit einem oder auch mehreren Gasen angefüllt, die bei der v orbestimmten Temperatur mit dem verdampfenden Stoff nicht reagieren. In ihm ist eine Masse g eingebracht, die aus einem Werkstoff besteht, der bei dem gewählten Gasdruck an der unteren Grenze des brauchbaren Temperaturbereichs der Kerze noch nicht merklich verdampft, dagegen an der oberen Grenze eine vielfach höhere Verdampfungsgeschwindigkeit hat. Besonders vorteilhaft sind solche Stoffe, die bei niedrigen Temperaturen, insbesondere Raumtemperatur, noch flüssig sind, um ein Festsetzen des Metalls an der Kühlfläche zu vermeiden, da dadurch das Metall von der zu. kühlenden Stelle verschwinden würde, so daß diese überhitzt werden könnte.' Als Werkstoff mit-geeignetem Verlauf doJ Dampfdruckes kommt vor allem Cadmit$,zi?:'-und Zink und deren Eutektikum, dess#-: Schmelzpunkt 263° beträgt, ferner Natrium und Kalium und deren Eutektikum mit einem Schmelzpunkt von - r2,6° in Frage. Auch Quecksilber und Legierungen mit Quecksilber können verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist das Natrium-Kalium-Eutektikum, weil es bei allen im Zylinder in Betracht kommenden unteren Temperaturen noch flüssig ist.With a. is called the body of a candle that is in the wall b of a motor cylinder can be screwed in. In this candle body there is a Insulating body, which consists of ceramic material, held. The insulator has an evacuated cavity c, which extends approximately from the upper edge of the candle body so far towards the ignition-side end, the base of the candle, that at the point the insulating body that comes into contact with the combustion gases in the cylinder, only a relatively thin wall d remains. Through the middle of the insulator an electrode e is passed through, which is at both ends of the insulator in usually protrudes. The electrode is at the entry points f into the cavity Melted gas-tight. The cavity is evacuated or with one or more Gases filled at the predetermined temperature with the evaporating substance not react. A mass g is introduced into it, which consists of a material that at the selected gas pressure at the lower limit of the usable temperature range of the candle has not yet noticeably evaporated, on the other hand a multiple at the upper limit has a higher evaporation rate. Substances that are particularly advantageous are which are still liquid at low temperatures, especially room temperature, to stick the metal on the cooling surface to avoid there thereby removing the metal from the to. cooling place would disappear, so that this could be overheated. ' As a material with a suitable course of doJ vapor pressure comes mainly cadmit $, zi?: '- and zinc and their eutectic, dess # -: melting point 263 °, furthermore sodium and potassium and their eutectic with a melting point of - r2.6 ° in question. Mercury and alloys containing mercury can also be used will. The sodium-potassium eutectic is particularly beneficial because it works with everyone in the cylinder under consideration lower temperatures is still liquid.

Die Vorgänge in der Zündkerze bei Betrieb des Motors kann man sich wie folgt erklären: Solange.der Kerze noch wenig Wärme zugeführt wird, wie z. B. bei Leerlauf des Motors, ist zunächst der Dampfdruck der in dem Hohlraum befindlichen Masse, z. B. des Cadmium-Zink Eutektikums, noch sehr gering. Infolgedessen wird nun sehr wenig von der Masse an die Wände des Hohlraumes, die an dem gut gekühlten Kerzenkörper anliegen, gelangen. Das bedeutet, daß. die Masse . von der Wärme am Fuß der Kerze nur wenig wegschafft. Da die Wand c des Hohlraumes am Fuß der Kerze dünn ist, wird auch durch diese Wand nur wenig Wärme abfließen, so daß die -Kerze am Fuß selbst im unteren Temperaturbereich so heiß wird, daß sie nicht verschmutzt. Bei einer Steigerung der Motorbelastung steigt auch die Erwärmung der Kerze. Zugleich aber nimmt auch die Verdampfung der Masse in dem Hohlraum zu. Dadurch wird mehr und mehr von der Masse am Boden des Hohlraums in Dampfform an die -Seitenwände befördert. Der verdampfte Stoff kondensiert sich an den kühlen Seitenflächen und läuft in flüssiger Form wieder zurück zu dem Boden des Hohlraums. Je mehr die Temperatur im Zylinder steigt, um so lebhafter wird die Verdampfung und um so wirksamer dadurch die Kühlung des Kerzenfußes und der Elektrode. Auf diese Weise wird vermieden, daß der Kerzenfuß Lind die Elektrodenspitze sich so stark erwärmen können, daß sie zu Glühzündungen Anlaß geben.The processes in the spark plug when the engine is running can be seen explain as follows: As long as little heat is still being supplied to the candle, e.g. B. When the engine is idling, the vapor pressure is initially that in the cavity Mass, e.g. B. the cadmium-zinc eutectic, still very low. As a result, will now very little of the mass on the walls of the cavity, those on the well-cooled The body of the candle. It means that. the crowd. from the warmth on Removes the foot of the candle only a little. Because the wall c of the cavity at the base of the candle is thin, only a little heat will flow away through this wall, so that the candle at the foot, even in the lower temperature range, gets so hot that it does not get dirty. If the engine load increases, the heating of the candle also increases. Simultaneously but also the evaporation of the mass in the cavity increases. This becomes more and more of the mass at the bottom of the cavity is transported in vapor form to the side walls. The vaporized substance condenses on the cool side surfaces and runs in liquid Shape back to the bottom of the cavity. The more the temperature in the cylinder increases, the more vigorous the evaporation and the more effective the cooling the candle base and the electrode. In this way it is avoided that the candle base And the tip of the electrode can heat up so much that it ignites by glow To give reason.

In der Abb. 2 ist eine zweite Ausführungsform schematisch dargestellt. Hier ist die 1'littelelektrode als Hohlkörper h ausgebildet, der von dem Kerzenkörper a durch einen Glimmerwickel i isoliert ist. In diesem Hohlkörper ist der` verdampfende Stoff eingebracht. Diese Kerze ist besonders wirksam gekühlt, weil die Abgabe und Weiterleitung der Wärme durch Metallflächen vermittelt wird. An Stelle des Glimmers könnte vorteilhaft auch ein Korundrohr verwendet werden, dessen Wärmeleitfähigkeit wesentlich höher liegt als diejenige eines solchen Glimmertvickels, wodurch die Wärmeleitung an den 1,#erzenkörper verbessert würde.In Fig. 2, a second embodiment is shown schematically. Here the central electrode is designed as a hollow body h, that of the plug body a is insulated by a mica coil i. In this hollow body is the 'evaporating Introduced substance. This candle is particularly effective because of the dispensing and cooling Transmission of the heat is conveyed through metal surfaces. Instead of mica a corundum tube could also advantageously be used, its thermal conductivity is much higher than that of such a Glimmertvickels, whereby the Heat conduction to the 1, # ore body would be improved.

. 'Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich dadurch von der ersten, daß der Isolierkörper m viele Hohlräume h hat, in denen verdampfender Stoff g der angegebenen Art sich befindet. Die Wärme der zu kühlenden Stelle der Kerze wird von Hohlraum zu Hohlraum durch die Dämpfe der in den Hohlräumen verdampfenden Stoffe weitergeleitet.. 'The third embodiment differs from the first, that the insulating body m has many cavities h in which the vaporizing substance g specified type is located. The heat of the part of the candle to be cooled is from cavity to cavity through the vapors of the substances evaporating in the cavities forwarded.

Bei dem vierten Ausführungsbeispiel, das in Abb. 4 dargestellt ist, wird die Wärmeleitfähigkeit der Kerze durch Bimetallstreifen o, die an der Mittelelektrode befestigt sind, verändert. Mit steigender Wärme der Elektrode biegen sich die Streifen mehr und mehr nach der Außenwand des Hohlraumes des Isolierkörpers, in dem die Streifen angeordnet sind, und legen sich an ihr an, wodurch die Ableitung der Wärme um so größer wird, j e größer die anliegende Fläche der Bimetallstreifen ist.In the fourth embodiment, which is shown in Fig. 4, the thermal conductivity of the candle is achieved by means of bimetal strips o attached to the center electrode are attached, changed. As the electrode heats up, the strips bend more and more towards the outer wall of the cavity of the insulating body in which the strips are arranged, and apply to it, whereby the dissipation of heat so becomes larger, the larger the adjacent surface of the bimetal strips is.

Außer den schon genannten Werkstoffen können noch andere mit niedrigem Schmelzpunkt, z. B. Selen oder Schwefel, verwendet werden. Der Vorzug ist jedoch denjenigen Stoffen bzw. den Eutektiken solcher Stoffe zu geben, deren Schmelzpunkt so niedrig liegt, daß sie bei den Temperaturen aller Betriebszustände des Motors flüssig sind.In addition to the materials already mentioned, others with low Melting point, e.g. B. selenium or sulfur can be used. The merit, however, is to give those substances or the eutectics of such substances, their melting point is so low that it is at the temperatures of all operating states of the engine are liquid.

Besonders vorteilhaft ist die Erfindung für Gleitfunkenkerzen, die gegen Verrußung und @lerschmutzung bekanntlich besonders empfindlich sind.The invention is particularly advantageous for sliding spark plugs that are known to be particularly sensitive to soot and oil contamination.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE: i. Zündkerze mit in Hohlräumen der Kerze zur Abführung der Wärme eingebrachten, bei einer bestimmten Temperatur verdampfenden Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die Räume luftleer oder mindestens-nahezu luftleer sind. PATENT CLAIMS: i. Spark plug with in cavities of the candle for discharge the heat introduced substances that evaporate at a certain temperature, characterized in that the rooms are evacuated or at least-almost evacuated. 2. Kerze nach Anspruch i und einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als verdampfender Stoff ein Eutektikum verwendet wird. 2. Candle according to claim i and one of the following, characterized in that as vaporizing substance a eutectic is used. 3. Kerze nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Verdampfungsraum im Isolierkörper der Kerze befindet. 3. Candle according to claim i or one of the following, characterized in that the evaporation space is in the insulating body the candle is located. 4. Kerze nach Anspruch 3 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfungsraum allseitig von dem Isolierstoff eingeschlossen ist. 4. Candle according to claim 3 or one of the preceding, characterized characterized in that the evaporation chamber is enclosed on all sides by the insulating material is. 5. Kerze nach Anspruch 3 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß viele ganz vom Isolierkörper umschlossene Verdampfungsräume vorhanden sind. G. Kerze nach Anspruch 3 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfungsraum außer an den Isolierkörper auch noch unmittelbar an die 'Mittelelektrode grenzt. j. Kerze nach Anspruch z oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfungsraum sich in der als Hohlgefäß ausgebildeten Mittelelektrode befindet.5. Candle according to claim 3 or one of the preceding, characterized in that that there are many evaporation spaces completely enclosed by the insulating body. G. Candle according to claim 3 or one of the preceding, characterized in that the evaporation space not only on the insulating body but also directly on the 'center electrode borders. j. Candle according to claim z or one of the following, characterized in that that the evaporation space is in the center electrode designed as a hollow vessel is located.