Niederspannungszündkerze für Kondensatorentladung für Brennkraftmasebinen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Nie derspannungszündkerze für Kandensatorent- ladung für Brennkraftmasehinen. Es ist mög lich, mit verhältnismässig sehr niedrigen Spannungen Brennstoffe elektrisch zu ent zünden,
wenn man die Zündkerze als eine Gleitfunkenkerze ausführt und die Funken bildung mittels der Entladung eines an die Kerze anschliessba.ren Kondensators zustande- bringt. Durch die Zusammenwirkung des Kondensators und der Gleitfunkenkerze wird erzielt, dass die elektrische Entladung einen explosiven Charakter bekommt, wodurch die elektrische Energie in viel kürzerer Zeit in Form eines viel kräftigeren Funkens, als bei den gebräuchlichen elektrischen Zündvorrich tungen, frei wird.
Hierdurch wird ein sehr kräftiger Zündeffekt und dementsprechend eine sichere Zündung erzielt, und dies bei einer Spannung, die viel niedriger ist, als die, welche bei gebräuchlichen Zündanlagen zwi schen den Polen der Zündkerze für das Zu- standekommen eines kräftigen Funkens nötig ist.
Derartige Zündkerzen sind bereits be kannt und weisen die folgenden beiden für gute Zündkerzen dieser Art fundamentalen Eigenschaften auf: ein Elektrodenabstand, der kleiner ist als 0,3 mm und das Nichtab- brennen der sich auf die Elektroden und auf die die Elektroden trennende Isolation ab setzenden, die Gleitfunkenentladung för dernden Kohleteilchen. Um eine lange Le- bensdauer für Niederspannungszündkerzen für Gleitfunkenentladung ziz erreichen,
müs sen an die Materialienwahl für die Elek troden und für die Verbindung der Elek troden mit der Isolation bestimmte Anfor derungen gestellt werden. Diese Anforde rungen stehen u. a. im Zusammenhang mit der Tatmehe, dass, weil derartige Zünd kerzen mit niedrigen Spannungen arbeiten, höhere Stromstärken angewandt werden müssen, um eine sichere Zündung zu gewähr leisten.
Durch die vorliegende Erfindung kann die Lebensdauer der Niederspannungszünd kerzen bedeutend erhöht werden, indem einerseits den Elektroden. eine bestimmte Form gegeben werden kann und anderseits die Elektroden mit der sich dazwischen be findenden Isolation zu einem auswechsel baren Elektrodenkörper verbinden werden können, wodurch erreicht werden kann,
dass der Zündkerzenkörper praktisch unbe- sehränkt lange benutzt werden kann und die eventuellen Erneuerungen der Zündkerze sich nur auf das Auswechseln des Elektraden- körpers beschränken können. Die auswechsel baren Elektrodenkörper können an :sich der art ausgebildet sein, dah eine lange Lebens dauer derselben möglich ist.
Gemäss der Erfindung ist die Zündkerze gekennzeichnet durch einen Zündkerzen körper, welcher einen Metallkernkörper und einen von diesem elektrisch isolierten metal- lischen Aussenkörper aufweist, sowie durch wenigstens einen -Elektrodenkörper, welcher auswechselbar am Zündkerzenkörper befe stigt ist.
Der Elektrodenkörper besteht zweckmässigerweise aus mindestens zwei ver- schiedenpoligen, durch Isoliermaterial ge trennten Elektroden und bildet eine aus wechselbare Bareinheit. Die Ausbildung der Zündkerze kann derart sein, dass der Elek- trodenkörper auLs dem Zündkerzenkörper leicht ausgebaut und durch einen andern ersetzt werden kann.
Die Form der Elek troden ist vorzugsweise eine derartige, dass über einer möglichst grossen Spaltlänge die Gelegenheit für das Entstehen eines CTleit- fimkens besteht. Es kann eine lange Lebens dauer erreicht werden, da der Funke stets den Weg des glerlingsten Gleitwiderstandes wählt.
Dieser Gleitwiderstand wird nicht nur von der Spaltweite bestimmt, sondern steht ebenfalls im Zusammenhang mit dem Ab setzen von Kohleteilchen, die, da. sie den Gleitwiderstand herabsetzen, eine günstige Wirlo-ing haben.
Infolge des Abbrennens der Elektroden wird der Spalt zwischen den selben allmählich breiter -Lind wenn die Spalt breite einen bestimmten Wert überschritten hat, müssen in den üblichen Zündkerzen die Elektroden wieder nachgestellt werden, oder wenn dies nicht möglich ist, die Zündkerzen ersetzt werden.
Der Blektrodenkörper und die Elektroden können so ausgebildet wer den, dass der Elektrodenabstand nur sehr langsam zunimmt, wodurch die Lebensdauer der Zündkerze beträchtlich verlängert wird. Der Isolationswiderstand zwischen den Elek troden, mit niedrigen Spannungen im kalten und reinen Zustande der Kerze gemessen, beträgt v orteilhafterweise höch- stens 80 000 Ohm.
Der auswechselbare Elektrodenkörper kann einerseits Kontakt mit dem Aussen- körper der Zündkerze machen, die an die Masse anzuschliessen ist, 'und anderseits mit dem von :dem Aussenkörper isolierten Kern körper, der mit Vorteil an die Stromquelle anzuschliessen ist.
Da der Kernkörper .der Zündkerze zweckmässigerweise einen grö sseren Durchmesser hat als die Kernelek trode von Zündkerzen üblicher Konstruktion, ist die Wärmedichte in der Berührungs fläche zwischen Kernkörper und Isolation viel geringer als die in der Berührungs fläche zwischen Kernelektrode und Isolation der üblichen Ausführungen. Dadurch können sowohl an die Isolation :
als auch an die Be festigung des Kernkörpers in der Isolation viel niedrigere Anforderungen gestellt wer den als bei üblichen Konstruktionen ge bräuchlich.
Der Elektrodenkörper kann so ausgebildet werden, dass er eine grosse Spaltlänge, über welche die Möglichkeit zum Überspringen des Funkens besteht, aufweist, was eine schnelle und leichte Bildung von Kohlenansatz si chert, im Gegensatz zu Elektrodeneinrich- tungen, wo der Funke stets an ein und der selben Stelle der Elektrode überspringt, wo durch. der Kohlenansatz wieder verbrennt.
Der Kohlenansatz erleichtert die Gleitfunken- entJadung und verlängert dadurch die Le bensdauer der Niederspannungszündkerze. Auch ist der Temperaturunterschied zwischen den Elektroden viel geringer als in der Hoch spannungszündkerze.
Das Material der eigentlichen Elektroden soll gut wärmeleitend sein. Silber -und Kupfer sind in dieser Hinsicht sehr geeignet. Zur Verlängerung der Lebensdauer der Elek troden ist es besonders vorteilhaft, das Elek- tradenmaterial zu plattieren. Auch kann man zwischen leitendem Material und isolierendem Material eine äusserst dünne Schicht eines wenig oder nicht oxydierenden, wärmebestän digen Materials, wie z. B.
Wolfram, anbrin gen, besonders an denjenigen Stellen, wo zwischen den Elektroden ein Funke über springen kann.
Einige Ausführungsbeispiele der Zünd- kerze nach der Erfindung werden an Hand der beiliegenden Zeichnung im folgenden be schrieben.
Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen Teile von drei AusführLingsformen einer Zündkerze. Fig. 4 zeigt einen Elektrodenkörper in gegenüber der Fig. 1, 2 und 3 grösserem Massstab.
Fig. 5, 6, 7 und 8 veranschaulichen Teile von drei weiteren Ausführungsformen von Zündkerzen. In der in Fig. 1. dargestellten Zündkerze bedeutet. 1 ein Teil des Kernkörpers, der durch die Isolierschicht 2 von dem Aussen körper 3 getrennt ist.
Diese drei Teile sind Teile des Zündkerzenkörpers. Im Zündkerzen körper mit dein Kernkörper und dem Aussen körper sind mittels einer Schraube 6 zwei scheibenförmige Elektrodenkörper 4 befestigt. Sind, wie im Beispiel. nach Fig. 1, mehrere Elektrodenkörper angebracht, so sind sie gegenseitig in gewisser Entfernung zu hal ten, z. B. mittels mindestens eines leitenden metallenen Ringes 5, der auch mit einem oder beiden Elektrodenkörpern fest verbunden sein kann.
Ein Elektrodenkörper 4 besteht aus einem flachen Isolierring 9, an welchem an dem Innen- und Aussenumfang umgefalzte Elektroden 7 und 8 angebracht sind, zwischen welchen sich zu beiden Seiten des Isolier- ringes Spalte 10 bzw. 11 befinden. Der Spalt 11., welcher der Isolation 2 zugewendet ist, ist genügend gross gehalten, um das Entste hen von Funken an diesem Spalt zu verhin dern.
Da mehrere Elektrodenkörper vorge sehen sind, so ist der Aussenkörper der Zünd kerze mit Löchern 12 versehen, um den innern Raum 13 mit dem Verbrennungs- oder Explosionsraum des Zylinders ztt verbinden. Die Spalte 10 können in Abweichung zur Ausbildung gemäss Fig. 1 auch mit einem isolierenden bz-,v. halbleitenden 3laterial ge füllt sein. Der Spalt 11, bei dem kein Funke auftreten soll, kann in Abweichung zu Fig. 1 mit einem isolierenden Material gefüllt sein.
Bei der Funkenentiaclung wird einer der Spalte 1.0 überbrückt und zwar an derje nigen Stelle, die dem. Übergang des Funkens den geringsten Widerstand bietet. Wenn der Spalt an dieser Stelle im Gebrauche etwas breiter werden sollte, so wird der Funke ent weder an einer andern Stelle desselben ring- förmigen Spaltes oder an einem andern Spalt überspringen.
Bei eingebauter Zündkerze stehen die Elektroden 8 mittels des Kern körpers 1,-der Schraube 6 und des Ringes 5 mit der Stromquelle und miteinander in Ver bindung, während die Elektroden 7 mit dein Aussenkörper 3 der Zündkerze, und damit mit der Masse in elektrischer Kontaktberüh rung stehen..
Infolge der Länge des Spaltes bzw. der Spalte 10 wird der Abstand zwischen den Elektroden 7 und 8, durch Abstand infolge Funkenübergang, nur sehr langsam zuneh- men, wodurch eine lange Lebensdauer der Kerze erreicht wird. Wenn die Spalte so breit geworden sind, da.ss eine regelmässige Fun kenentladung nicht mehr gewährleistet ist, so können die Elektrodenkörper 4 in einfacher und schneller Weise durch neue ersetzt werden.
In Fig. 2 ist 14 der Aussenkörper, der mit tels der Isolierschicht. 15 vom Kernkörper 16 getrennt ist. Der Elektrodenkörper 17 ist aus geschichteten flachen Elektrodenringen 19 und 20, die mittels der Isolierschichten 21 voneinander getrennt sind, aufgebaut. Der Elektrodenkörper 17 ist mittels einer Schraube 18 auf dein Zündkerzenkörper be festigt.
Die Schraube 18, die in den Kern körper der Zündkerze geschraubt ist, verbin det bei eingebauter Zündkerze die obere Elektrode 19 mit der Stramiquefile. Die untere Elektrode 20 wird direkt an den Aussen körper 14 der Zündkerze angepresst und ist mittels diesem mit der Masse verbunden. Die Elektroden derselben Polarität sind mittels zweckmässig ausgeführten Verbindungsorga nen 22 bzw. 23 miteinander verbunden. Der Gleitfunke kann an der äussern Mantelfläche des Elektrodenkörpers 17 zwischen irgend zwei Elektroden 19 und 20 überspringen. Die Breite des Spaltes stimmt mit der Dicke der Isolierschicht 21. überein.
Mittels einer zweck mässigen Anpassung des Isoliermaterials an das Elektrodenmaterial kann erreicht wer den, dass das Abbrennen an den Elektroden und das Abbrennen an der Isolation mitein ander Schritt halten. Nötigenfalls darf die Isolation ein wenig mehr abbrennen als die Elektroden.
Das Abbrennen der Isolation kann nötigenfalls gehemmt werden, indem man den Isolierschichten 21 eine solche Form gibt, dass ihre Dicke gegen die Zündkerzen achse zu zunimmt, so dass, wenn ein Abbren nen der Isolation stattgefunden hat, die Oberfläche der der Flammeneinwirkung aus gesetzten Isolation gmösser geworden ist.
Da durch wird erreicht, dass.die jetzt einigerma ssen vorstehenden Elektroden abbrennen müs sen, ohne dass die Isolation weiter angegriffen wird, wodurch- die ursprüngliche Oberflä chengestalt wieder hergestellt wird. Derselbe Effekt kann auch dadurch erreicht werden, dass die Elektroden so geformt werden, dass sie in radialer Richtung nach innen zu dün ner werden.
Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform stimmt einigermassen mit derjenigen nach Fig. 2 überein. Der Unterschied liegt in der Verbindung der Elektroden mit den Strom- anschlussteilen. Die Elektroden 24 machen direkt Kontakt mit dem Stromanschluss- organ 30, das mit dem nicht gezeichneten Kernkörper der Zündkerze verbunden ist,
und sind mittels Isolierringen 27 gegen lei tende Stifte 29 isoliert. Die Elektroden 25 machen mit den Stiften 29 Kontakt und sind mittels der Isolierringe 28 gegen das Strom- anschhissorgan 30 isoliert. Die unterste als Stromanschlussorgan.wirkende Elektrode 25 macht direkt Kontakt mit dem nicht ge zeichneten Aussenkörper der Zündkerze und ist durch diesen bei eingebauter Zündkerze an die Masse angeschlossen.
Der Elektrodenkörper gemäss Fig. 4 wird von einer zylinderförmigen, im Kern aus Isoliermaterial bestehenden Scheibe 31 gebil det, welcher Kern in seinem Aussenmantel zwei zueinander parallel und nach einer Schraubenlinie verlaufende Rillen trägt, von welchen Strang- bzw.
drahtförmige Elektro- denteile 32 und 33 aufgenommen sind, und zwar so, dass zwei nebeneinander liegende Drahtteile durch eine Rippe 34 des Isolier materials getrennt sind. Im am Zündkerzen körper befestigtere Zustande macht der eine Elektrodendraht Kontakt mit dein Kernkörper 48 der Zündkerze, während der andere Draht an den Aussenkörper 46 der Zündkerze an- geschlossen ist.
Nach dem Einlegen der drahtförmigen Elektrodenteile werden die Rillen mit einem Metall, wie z. B. Kupfer, ausgefüllt. Dies kann z. B. geschehen durch Einspritzen von flüssigem Metall, züi welchem Zwecke die Scheibe 31 in eine geeignete Form gelegt -Lind der Raum zwischen der Forinwaud und der Scheibe mit Metall gefühlt werden kann durch Ein- bzw.
Aufspritzen eines Metalls mittels des Schoopschen oder ähnlichen Ver fahrens, oder durch Füllen der Rillen mit einem pulverförmigen Metall, wonach durch Erwärmung das Metall zum Sintern gebracht wird, oder auf irgendeine andere Weise. Es kann hierbei vorkommen, dass die zylin drische Aussenseite des Isolierkörpers mit Metall bedeckt wird. Dieses überflüssige Me tall muss entfernt werden, So dass die Ränder 34 des Isolierkörpers frei werden.
In dieser Konstruktion können die drahtförmigen Elektrodenteitle eventuell fortgelassen wer den, wobei die Betriebssicherheit jedoch ab nehmen kann. Der Querschnitt der Rillen kann rechteckförmig, halbkreisförmig, drei eckförmig oder noch anders ausgebildet sein, je nachdem man das Abbrennen des Isolier- und des Elektrodenmaterials zu regeln wünscht.
Die Befestigung des Elektrodenkörpers am Zündkerzenkörper kann beispielsweise auf die in Fig. 4 dargestellte Weise statt finden.
Bei der in Fig. 4 veranschaulichten Zündkerze ist zwischen den Elektradenkörper und den Zündkerzenkörper eine Isolations scheibe 49 gelegt, von welcher ein Randteil von einem U-förmig gebogenen Metallblech 50 umgeben ist, wobei die Scheibe so einge legt ist, dass das genannte Blech das Elek- trodenende 33 (auf der Fig. unten rechts) mit dem Aussenkörper 46 elektrisch verbin det.
Die obere Seite des Elektrodenkörpers ist mit einer Isolierscheibe 43 überdeckt, die ebenfalls örtlich mit einem U-förmig abge- bogenen Metallblech 45 versehen ist.. Das Ganze wird mit einer Schraube 44, die in den Kernkörper 48 einges'chrau'bt. wird, auf dein Zündkerzenkörper befestigt.
Die Isolier- scheibe 43 wird derart eingelegt, dass das Metallblech 45 das obere Ende der Elektrode 32 (Fig. 4 rechts oben) mit dem Kopfe der Schraube 44 und demzufolge mit dem Kern körper 48 des Zündkerzenkörpers elektrisch verbindet. Selbstverständlich sind auch an dere Befestigungsweisen möglich, ohne dass das Erfindungsgebiet verlassen wird.
In den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 5, 6, 7 und 8 stellt 39 den Kernkörper der Zündkerze dar, welcher mittels der Iso lierschicht 41 von dem Aussenkörper 40 ge trennt isst. 38 ist dass Befestigungsorgan des Elektrodenkörpers am Kernkörper, welcher Elektrodenkörper aus den miteinander fest verbundenen Teilen 35, 36 und 37 besteht. 35 ist die über den Aussenkörper 40 bei ein gebauter Zündkerze mit Ma.s@se verbundene Elektrode und besteht aus einer verhältnis mässig dicken Metallscheibe, wofür z. B.
Kupfer gewählt werden kann. 36 ist eine dünne Isoliei-sehieht, 37 die über das Befe stigungsorgan 38 mit dem Kernkörper der Zündkerze verbundene Elektrode. Die Elek trode 37 kann entweder aus einer dünnen Metallplatte, z. B. eine solche aus Kupfer (Fig. 6), aus Metallgeflecht (Fig. 7) oder aus einer gelochten Metallplatte (Fig. 8) be stehen, oder in irgendeiner andern Weise ausgebildet, sein.
Die Dicke der Elektrode 37 und die Dicke und Zusammensetzung der Isolierschicht 36 sind derart einander ange- passt, dass sie während der Benutzung gleich zeitig und gleichmässig abbrennen. Dies ge währleistet. eine grosse Betriebssicherheit und lange Lebensdauer.
Es ist möglich, dieser Ausführungsform des Elektrodenkörpersstatt eine flache Scheibenform. die Form eines Hohlzylinders zu geben, wobei dann die Elektroden die die beiden Mantelflächen des Hohlzylinders aufweisenden hohlzylindri schen Schichten bilden, die mittels einer ebenfalls Hohlzylindrischen Isolierschicht voneinander getrennt sind.