E3 Hochleistungszündkerzen

Bei einem Hubkolben-Benzinmotor wird Leistung durch eine Abfolge von Ereignissen erzeugt, wenn sich ein Kolben in einem Zylinder auf und ab bewegt. Nahe dem oberen Ende des Kompressionshubs wird ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff im Verbrennungsraum des Motors über dem Kolben komprimiert. Sobald der Kolben während des Kompressionshubs einen bestimmten Punkt erreicht hat (normalerweise kurz vor der oberen Totpunktposition des Kolbens), werden die komprimierten Gase durch einen Funken an der Zündkerzenspitze (oder Elektrode) entzündet. Bei dieser Verbrennung wird eine unglaubliche Menge an Energie in Form expandierender Gase freigesetzt. Da der Kolben über eine Pleuelstange mit der Kurbelwelle des Motors verbunden ist, erzeugt diese Abwärtsbewegung des Kolbens die Rotationsenergie, die zum Antrieb Ihres Fahrzeugs erforderlich ist.

Heutzutage verwenden die meisten Auto-, LKW- und Motorradmotoren einen 4-Takt-Verbrennungszyklus, um Kraftstoff in Leistung umzuwandeln. Während des vierten Taktzyklus (Ansaugen, Verdichten, Leistung und Ausstoßen) entsteht kein Funke. Alle unverbrannten Gase werden während des Auspufftakts in die Atmosphäre abgegeben, woraufhin der Ansaugtakt folgt, um eine frische Luft-Kraftstoff-Ladung bereitzustellen. Leider stoßen sowohl 2-Takt- als auch 4-Takt-Motoren gefährliche, unverbrannte Kraftstoffrückstände in unsere Atmosphäre aus. Folglich hängen die vom Motor erzeugte Leistung und die Menge des ungenutzten ausgestoßenen Kraftstoffs von der Wirksamkeit und Vollständigkeit der Verbrennung ab. Während unserer technischen Forschung haben wir entdeckt, dass die Masseelektrode einer typischen J-Wire-Zündkerze eine einzelne scharfe Kante aufweist

die sich oft viel zu schnell abnutzt. Unsere Erkenntnisse führten zur Entwicklung eines rautenförmigen Designs mit einer Mittelelektrodenspitze, die mehrere Kanten zum Verbrennungsraum eines Motors freigibt. Da elektrische Impulse natürlich dem Weg des geringsten Widerstands folgen, war es für unser neues Elektrodendesign einfacher, einen wohlgeformten Funken zu erzeugen. Bei Tests führte diese Konfiguration zu einer besseren Verbrennung des komprimierten Luft-Kraftstoff-Gemisches vor Beginn des Abgaszyklus. Durch die Verringerung der Emission unverbrannter Gase hatten wir unseren Weg zur Umweltfreundlichkeit mit EPA-Zertifizierung als Zusatzmaßnahme gefunden. Ingenieurwissenschaftler untersuchten den tatsächlichen Druckanstieg bei einem einzelnen Verbrennungsvorgang mit verschiedenen Zündkerzendesigns.

Die Messung wird als indizierter mittlerer effektiver Druck (IMEP) bezeichnet. Dieser Wert wird durch Ausführen einer Reihe von Verbrennungszyklen und Vergleichen der Werte von einer Zündkerze mit einer anderen ermittelt, wobei alle anderen Parameter (Last, Drehzahl, Temperatur, Feuchtigkeit und verwandte Faktoren) gleich bleiben. Es wurden Doppelblindtests durchgeführt, bei denen die Fläche unter den Druckkurven selbst für 500 Verbrennungszyklen pro Zündkerzendesign verglichen wurde. Dann haben wir unser Masseelektrodendesign verfeinert, um den Varianzkoeffizienten (COV) für eine Reihe von Verbrennungszyklen zu reduzieren. Diese Forschungsarbeit wurde zunächst in unseren Testlabors in Atlanta durchgeführt und mit weiterer Entwicklung und Auswertung am Georgia Tech und im Engine Research Laboratory der Michigan State University fortgesetzt.

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