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Zündkerze Die Erfindung betrifft eine Zündkerze mit sich in einer
zylindrischen Zündkammer axial gegenüberstehenden Elektroden, bei der dem während
des Verdichtungshubes aus dem Motorzylinder in die Zündkammer einströmenden Gemisch
in schraubenförmigen Kanälen eine Wirbelbewegung aufgezwungen wird, welche den Zündfunken
von der Mitte des Spaltes zwischen den Elektroden wegzieht, seine Länge vergrößert
sowie die Stromstärke vermindert, und bei der ferner die Geschwindigkeit des zum
Motorzylinder überströmenden Gemisches in engeren Kanälen erhöht wird, die den schraubenförmigen
Kanälen nachgeschaltet sind.
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Bei einer bekannten Ausführungsform derartiger Zündkerzen ist zwischen
die Zündkammer der Zündkerze und den Zylinderraum ein Zwischenstück eingeschaltet,
das aus spiralförmigen Leitflächen und einer darunter befindlichen durchbohrten
Scheibe besteht. Dieses Zwischenstück verursacht zwar beim Kompressionshub des Motors
ein spiralförmiges Eindringen des Gasgemisches in die Zündkammer mit den oben geschilderten
Folgen; jedoch wirkt sich diese Anordnung beim entgegengesetzten Strömungsverlauf,
also nach erfolgter Zündung, ungünstig aus. Denn hierbei wirkt die erwähnte Scheibe
mit ihren Bohrungen als Prallplatte, vor der sich die Gase stauen. Sie werden demgemäß
infolge des großen Strömungswiderstandes stark am Eintritt in den Zylinderraum behindert.
Dies ist aber nachteilig, da sich die Zündung möglichst rasch und vollständig in
den Zylinderraum fortpflanzen soll, um Klopferscheinungen zu verhüten.
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Bei einer anderen bekannten Einrichtung ist in einem zylindrischen
Kanalstück zwischen Zündkammer und Zylinderraum eine spiralförmige Fläche angeordnet.
Diese erteilt den Gasen in beiden Strömungsrichtungen zwar einen gewissen Drall,
doch werden dabei die Gase beim Einströmen in -den Zylinder nicht beschleunigt,
weil der Durchtrittsquerschnitt konstant gehalten ist, so daß die Entzündung des
Hauptgemisches verhältnismäßig träge erfolgt.
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Alle diese Nachteile sollen durch die Erfindung beseitigt werden.
Das wird dadurch erreicht, daß die Zündkammer über eine Kegelstumpffläche in eine
zylindrische Auslaßöffnung übergeht und auf der Kegelstumpffläche ein Einsatzstück
aufsitzt, welches in seinem der Zündkammer zu gelegenen Teil zylindrisch ist sowie
schraubenförmige, gegen die Zündkammerwan.dung offene Kanäle aufweist, die in bezug
auf die Achse des Einsatzstückes durchgehend gleiche Tiefe aufweisen und auf ihrer
ganzen Länge gleiche Querschnittskrümmung besitzen.
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Durch eine solche Anordnung wird erreicht, daß nach der Zündung die
sich ausdehnenden Gase in die Kanäle strömen und bei raschem Druckanstieg infolge
der kontinuierlichen Verengungen der Kanäle sehr schnell auf außerordentlich hohe
Geschwindigkeiten gebracht werden. Die Folge ist, daß aus den Kanälen, die gleichsam
als Düsen wirken, ein scharfer, hochbeschleunigter Brennstrahl austritt, der, gleichzeitig
unter kreisender Bewegung und Wirbelung, tief in den Hohlraum des Zylinders eindringt
und auf diese Weise eine schlagartig intensive Zündung des Hauptgemisches bewirkt.
Hinzu kommt ferner, daß wegen der günstigen Strömungsverhältnisse die Gase beim
Eintritt in den Zylinderraum kaum abgekühlt werden, so daß eine vorteilhafte Entzündungstemperatur
für das Brennstoffgemisch gewährleistet ist. Schließlich zeichnet sich die vorgeschlagene
Zündkerze auch noch durch ihre bauliche Einfachheit aus, was geringe Herstellungskosten
mit sich bringt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, wie es in der Zeichnung dargestellt ist.
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Fig. 1 zeigt im Vertikalschnitt eine Zündkerze gemäß der Erfindung;
Fig. 2 gibt hierzu einen Querschnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab
wieder; Fig.3 zeigt, ebenfalls im vergrößerten Maßstab, einen Querschnitt nach Linie
3-3 -der Fig. 1; Fig.4 veranschaulicht perspektivisch ein Einzelelement der Zündkerze.
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Die in Fig. 1 allgemein mit 10 bezeichnete Zündkerze weist einen Isolator
11 üblicher Bauart und einen metallischen Hohlkörper 12 auf. Der letztere umschließt
einen Raum 13, der sich nach unten verjüngt und in die zylindrische Zündkammer 14
der Kerze übergeht. Der Isolator 11 ragt von oben her in den Metallkörper hinein
und wird durch eine Spannmutter 15 festgehalten, wobei zwischen Isolator und Metallkörper
eine geeignete Dichtung, z. B. ein Flansch 16, eingefügt ist, und zwar im Bereich
des sich verjüngenden Abschnittes 13.
Am unteren Ende des Isolators
11 ist die eine Elektrode 17 befestigt, die in die Zündkammer 14 hineinragt, während
die zweite Elektrode 18, axial zur ersteren ausgerichtet, von einem Einsatzstück
19 gehalten wird.
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@Vie üblich, ist der untere Teil des Metallkörpers 12 mit einem Außengewinde
20 versehen, das in bekannter Art in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eingeschraubt
wird.
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Nach der Erfindung ist nun das Einsatzstück 19 mit verschiedenen schraubenlinienförmigen
Nuten 21 versehen, die die Stirnseiten des Einsatzstückes miteinander verbinden
und nach außen offen sind. Jede dieser Nuten 21 ist über ihre ganze Länge in bezug
auf die Mittelachse des Kopfstückes 19 gleichmäßig tief und weist einen bogenförmigen
Querschnitt auf, der über die ganze Nutlänge hin gleichbleibt, so daß die Ausarbeitung
der Nuten leicht und billig bewerkstelligt werden kann.
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Wie aus Fig.l hervorgeht, ist die zylindrische Zündkammer 14 des Metallkörpers
12, in welche das Kopfstück 19 eingepreßt oder sonstwie eingesetzt wird, nach unten
durch eine einwärtsgerichtete Schrägfläche 22 begrenzt, welche den Raum 14 von einem
Durchlaß 23 verhältnismäßig kleinen Durchmessers trennt, der die Zündkerze mit dem
Maschinenzylinder verbindet.
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Beim Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der äußere Mantel des Einsatzstückes
19 nach unten keglig geformt, so daß sich ein Konus 24 bildet, der dieselbe Schrägung
wie die Schrägfläche 22 aufweist, derart also, daß die Kegel 22 und 24 aufeinander
zu liegen kommen.
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Wie ersichtlich, werden die schraubenförmigen Verla:iduiigskanäle,
die von derZündkammer 14 zum Auslaß 23 führen, von den Nuten 21 und der ihnen gegenüberliegenden
Innenfläche des 12etallkörpers 12 begrenzt. Da nun aber der obere Teil der Nuten
21 im Bereich des zylindrischen Teils der Kammer 14 liegt, während der untere Teil
der Nuten an die Schrägfläche 22 grenzt, ergibt sich, daß der lichte Querschnitt
der Nuten von oben nach unten abnimmt (vgl. Fig. 3 und 2), weil ja die Tiefe der
Nuten in bezug auf die Achse des Kopfstückes 19 stets dieselbe bleibt.
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Die beschriebene Zündkerze arbeitet wie folgt: Während des Kompressionshubes
des Kolbens im zugehörigen Zylinder tritt das Brennstoffgemisch in den Zündkerzenkörper
12 über den Durchlaß 23 und die schraubenförmigen Nuten 21 in die Zündkammer 14
ein. Dabei erteilt die Schraubenlinienform der Nuten dein Brennstoffgemisch eine
Wirbelbewegung. Bei der Zündung springt dann der Funke zwischen den Elektroden 17
und 18 über. Hierbei kann unterstellt werden, daß die erwähnte Wirbelbewegung des
Brennstoffgemisches dazu führt, den Funken von der Mitte des Spaltes zwischen den
Elektroden wegzuziehen, wodurch einerseits seine Länge vergrößert und andererseits
die Stromstärke vermindert wird. Das Verlängern des Funkens verringert zugleich
die Erhitzung der Elektroden und damit die Gefahr ihrer Beschädigung, wobei zugleich,
insbesondere beim Start, die Wirksamkeit der Zündung erhöht wird. Nach erfolgter
Zündung dehnt sich das brennende Gasgemisch aus und wird durch die schraubenförmigen
und sich nach unten verengenden Nuten und den Durchlaß 23 kräftig und unter gleichzeitiger
Wirbelung in den Zylinder gestoßen, um dort schlagartig die Hauptladung zu entzünden.
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Ist nun die Hauptladung des Zylinders entzündet, so wird der Druck
in letzterem größer als im Raum der Zündkerze, so daß die brennenden Gase anfangen,
über den Durchlaß 23 und die schraubenförmigen Kanäle 21 wieder in die Zündkammer
14 einzutreten. Infolge der Erweiterung der lichten Querschnitte, welche die schraubenförmigen
Kanäle nach oben aufweisen, dehnen sich die heißen Gase auf dem Weg in die Zündkammer
14 aus, wodurch die Erhitzung der Elektroden durch diese Gase minimal gehalten werden
kann.