Die Erfindung betrifft eine Zündkerze für eine Brennkraftmaschine
mit einem Zündkerzenkörper, der ein Einschraubgewinde zum Einschrauben der Zündkerze
in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine aufweist, einer Mittelektrode und einer
Masseelektrode, die gegenüber der Mittelektrode isoliert ist.
Eine derartige Zündkerze dient zum Erzeugen des Zündfunkens für den
Verbrennungsvorgang und wird mit ihrem Einschraubgewinde in den Zylinderkopf der
Brennkraftmaschine geschraubt.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, eine
Zündkerze der eingangs genannten Art zu schaffen, die so in den Zylinderkopf eingeschraubt
werden kann, dass eine bestimmte gewünschte Position der Masseelektrode sichergestellt
ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Ausbildung gelöst,
die im Patentanspruch 1 angegeben ist.
Bei der erfindungsgemäßen Zündkerze ist dafür gesorgt, dass eine Drehung
auch über das vorgeschriebene Anzugsdrehmoment hinaus möglich ist, so dass über
diese zusätzliche Drehung die Mittelelektrode genau in die gewünschte Position gebracht
werden kann.
Gemäß der Erfindung wird das unter Beibehaltung der derzeitig üblichen
Auslegung von Zündkerzen, der Beibehaltung der üblichen Montage von Zündkerzen mittels
eines Einschraubgewindes, bei Zündkerzen, die zu den vorhandenen Zylinderkopfgeometrien
passend sind, unter Verwendung üblicher Montagetechniken und bei unveränderter Hochspannungsschnittstelle
im Fall von Hochspannungszündkerzen erreicht.
Bei der erfindungsgemäßen Zündkerze handelt es sich somit um eine
Serienzündkerze mit Einschraubgewinde in Normgeometrie, die so in den Zylinderkopf
geschraubt werden kann, dass die Masseelektrode in einer genau positionierten Lage
im Verbrennungsraum angeordnet werden kann. Dabei sind keine Änderungen am Zylinderkopf,
an der Steckverbindung des Hochspannungsanschlusses sowie bei der Montage notwendig,
da die Zündkerze im Wesentlichen die gleiche Geometrie wie eine genormte bekannte
Serienzündkerze hat.
Besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der erfindungsgemäßen Zündkerze sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 11.
Im Folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen
1 eine schematische Seitenansicht eines
ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Zündkerze,
1a eine teilweise geschnittene Seitenansicht
des Bereiches zwischen dem Anlagebund und dem Einschraubgewinde bei der in
1 dargestellten Zündkerze,
1b eine Draufsicht auf den Sechskant
der in 1 dargestellten Zündkerze und
2 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Zündkerze, wobei 2A den Zustand
bei Erreichen des vorgeschriebenen Anzugsdrehmomentes und 2B
den Zustand nach Erreichen der gewünschten Position der Masseelektrode zeigen.
Wie es in 1 dargestellt ist, besteht
eine übliche Zündkerze für eine Brennkraftmaschine aus einem metallischen Zündkerzenkörper
mit Sechskant 1, Anlagebund 6 und Schraubgewinde 7, einer
Mittelelektrode 3 und einer Masseelektrode 4, sowie einem keramischen
Isolator 2, der die Masseelektrode 4 und die Mittelektrode
3 gegeneinander elektrisch isoliert.
Die in 1 dargestellte Zündkerze ist so ausgebildet,
das heißt in der dargestellten Weise mit einem Dicht- und Ausgleichselement
5 versehen, dass sie beim Einschrauben in den Zylinderkopf nach Erreichen
des vorgeschriebenen Anzugsdrehmomentes insbesondere um mindestens einen Gewindegang
weiter gedreht werden kann.
Dazu ist das Dicht- und Ausgleichselement 5 mit einer derartigen
Geometrie und/oder aus einem derartigen Werkstoff gefertigt und so angeordnet, dass
beim Anziehen der Zündkerze bis zum vorgeschriebenen Anzugsdrehmoment von beispielsweise
30 Nm die Streckgrenze des Dicht- und Ausgleichselementes 5 nicht überschritten
wird und dieses somit bis zu einer Elastizitätsgrenze belastet wird.
Wenn die Zündkerze anschließend weiter gedreht wird, wird die Streckgrenze
des Dicht- und Ausgleichselementes 5 überschritten und beginnt der Werkstoff
des Dicht- und Ausgleichselementes zu fließen. Durch den Spannungsabfall kann dann
mit einer geringen Zunahme des Kraftaufwands das Dicht- und Ausgleichselement
5 stark gedehnt werden, so dass es möglich ist, mit einer geringen Kraftaufwandszunahme,
das heißt mit einer kleinen Erhöhung des Drehmoments an der Zündkerze eine große
Wegstrecke, beispielsweise eine Gewindeumdrehung zurückzulegen.
Durch diese Ausbildung ist ein Weiterdrehen der Zündkerze nach Erreichen
des vorgeschriebenen Anzugsdrehmomentes möglich, bis die gewünschte Position der
Masseelektrode erreicht ist. Theoretisch ist es möglich, die Zündkerze um eine Gewindeumdrehung
weiter zu drehen, ohne das Drehmoment signifikant zu erhöhen.
Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel bedeutet das, dass die Zündkerze
mit einem Drehmoment von 30 Nm angezogen wird und dass ein Weiterdrehen der Zündkerze
um eine Gewindeumdrehung (bei M12 und M14 ist dieses gleich 1,25 mm) mit einem zusätzlichen
Kraftaufwand in der Größenordnung von 10 bis 15 Nm möglich ist.
Das Dicht- und Ausgleichselement 5 ist dazu in der in
1 dargestellten Weise so angeordnet, dass es beim Anziehen
der Zündkerze mit dem vorgeschriebenen Drehmoment zwischen dem Anlagebund
6 am Zündkerzenkörper und dem Zylinderkopf eingespannt ist. Es befindet
sich somit zwischen dem Anlagebund 6 und dem Einschraubgewinde
7.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel,
das im Einzelnen in 1a dargestellt ist, ist das Dicht-
und Ausgleichselement 5 ringförmig mit einer Dicke H so ausgebildet, dass
seine obere Außenfläche am Anlagebund 6 anliegt und seine untere Außenfläche
in Kontakt mit dem Zylinderkopf steht. Das Dicht- und Ausgleichselement
5 ist der in 1a dargestellten Weise mittig
mit einer Rille 8 ausgebildet, deren Querschnittsfläche so gewählt ist,
dass die Belastung nach Anlegen einer definierten Kraft, die einem Anzugsdrehmoment
von 30 Nm beispielsweise entspricht, die Streckgrenze überschreitet und sich das
Dicht- und Ausgleichselement 5 durch Fließen seines Werkstoffes auf eine
geringe Dicke beispielsweise auf eine Dicke (H-1,25) mm verformt.
1b zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
einer Einrichtung zur Bestimmung der Position der Masseelektrode. Diese Einrichtung
besteht beispielsweise aus einer Bihex-Ausbildung 9 an einer Außenfläche
des Sechskantes 1, der die Lage der Masseelektrode 4 so zugeordnet
werden kann, wie es in 1b dargestellt ist.
Zum Erkennen der Lage der Masseelektrode ist somit der Sechskant
1 der Zündkerze so ausgebildet, dass der Zündkerzenschraubenschlüssel nur
in einer genau definierten Position auf den Sechskant 1 passt, wodurch
eine Bestimmung der relativen Lage zwischen der Masseelektrode 4 und dem
Zündkerzenschlüssel sichergestellt ist. Beim Einschrauben und Festziehen der Zündkerze
kann die Position der Masseelektrode 4 durch eine entsprechende Markierung
am Zündkerzenschlüssel abgelesen werden. Nachdem in dieser Weise die Position der
Masseelektrode 4 nach dem Anziehen mit dem vorgeschriebenen Anzugsdrehmoment
bestimmt worden ist, kann durch ein Weiterdrehen der Zündkerze die Masseelektrode
4 in die gewünschte Position gebracht werden.
2 zeigt in einer Seitenansicht ein zweites
bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäße Zündkerze, wobei auf der linken
Seite von 2, das heißt in 2A
der Zustand dargestellt ist, den die Zündkerze nach dem Einschrauben mit dem vorgeschriebenen
Anzugsdrehmoment einnimmt, während auf der linken Seite, das heißt in
2B der Zustand dargestellt ist, den die Zündkerze nach
dem Weiterdrehen und Erreichen der gewünschten Position der Masseelektrode
4 einnimmt.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das Dicht- und Ausgleichselement 5 in Form eines Ringes mit einem Durchmesser
D1 und einem Innenkonus 10 mit einem Winkel &agr; ausgebildet und ist der
Anlagebund 6 des Zündkerzenkörpers seinerseits ebenfalls mit einem entsprechenden
Konus mit dem Winkel &agr; versehen. Der Winkel &agr; liegt vorzugsweise zwischen
5° und 45°. Das Dicht- und Ausgleichselement 5 ist vor der Kerzenmontage
auf den Konus des Zündkerzenkörpers gepresst. Beim Einschrauben der Zündkerze liegt
das vorgeschriebene Anzugsdrehmoment von beispielsweise 30 Nm an der Zündkerze,
ohne dass sich das Dicht- und Ausgleichselement 5 verformt, wie es in
2A dargestellt ist.
Das Dicht- und Ausgleichselement 5 ist mit einer derartigen
Geometrie und aus einem Werkstoff mit einer derartigen Festigkeit gebildet, dass
seine Elastizitätsgrenze nach dem Anliegen einer definierten Kraft, die dem vorgeschriebenen
Anzugsdrehmoment entspricht, überschritten wird und das Dicht- und Ausgleichselement
5 nach Überschreiten seiner Streckgrenze ins Fließen kommt, wie es in
2B dargestellt ist. Durch ein Weiterdrehen der Zündkerze
mit einem geringen zusätzlichen Kraftaufwand von 10 bis 15 Nm kann dann die gewünschte
Positionierung der Masseelektrode 4 erreicht werden.
Bei dieser Verformung des Dicht- und Ausgleichselementes
5 vergrößert sich sein Durchmesser auf D2, was bei der geometrischen Auslegung
der Zündkerze zu berücksichtigen ist, damit ein Festsitzen in der Zylinderkopfbohrung
ausgeschlossen wird.
Das Anbringen eines standardmäßigen Zündkerzenaußendichtrings ist
möglich und kann zur Verbesserung der Dichtheit zwischen Zylinderkopfgewinde und
Zündkerzenkörper beitragen.