AT508801A1 - Brennkraftmaschinenzündvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung umfassend eine Brennkraftmaschinenzündvorrichtung mit einer Zündkerze und einer Zündkerzenaufnahme, in dem die Zündkerze in einem Befestigungsbereich befestigbar ist und einen Zylinderkopf, in dem die Zündkerze über die Zündkerzenaufnahme angebracht bzw. anbringbar ist, wobei der Zylinderkopf eine Zylinderkopfkühlkavität aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschinenzündvorrichtung umfassend eine Zündkerze, eine die Zündkerze aufnehmende Zündkerzenaufnahme welche in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine anbringbar ist sowie eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Gasmotor mit einer genannten Anordnung bzw. Brennkraftmaschinenzündvorrichtung.

Bei Brennkraftmaschinen, insbesondere bei stationären Gasmotoren gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten, Zündkerzen in einem Zylinderkopf anzubringen bzw. einzuschrauben.

Die erste Möglichkeit besteht darin, die Zündkerze direkt in eine Gewindebohrung am Zylinderkopfboden einzuschrauben. Das Einschraubgewinde ist dabei direkt im Gusswerkstoff des Zylinderkopfes ausgebildet.

Die zweite Möglichkeit besteht darin, eine separate Zündkerzenaufnahme (Kerzenhülse) vorzusehen, die ihrerseits im Zylinderkopf eingeschraubt oder eingespannt ist. Insbesondere bei Gasmotoren mit Vorkammerzündung - d.h. wo die Gemischentflammung mittels Zündfunken in einer Vorkammer geschieht und von der aus ein Gemisch im Hauptbrennraum über die aus den Übertrittsbohrungen austretenden Zündfackeln entzündet wird - müssen aus konstruktiven Gründen separate Zündkerzenaufnahmen eingesetzt werden.

Durch intensive Entwicklungsaktivitäten im Bereich von Gasmotoren in den letzten Jahren konnten die spezifischen Leistungen (z.B. Leistung pro Hubraum) der Gasmotoren stark angehoben werden. Dies führt jedoch dazu, dass die Zündkerzen thermisch hoch belastet werden. Daher reichen die bisher angewandten Methoden zur Kühlung teilweise nicht mehr aus.

Zur Vermeidung einer starken Aufheizung der Zündkerzen im Hochlastbetrieb des Motors werden die Zündkerzenaufnahmen deswegen in der Regel wassergekühlt. Besonders bei hohen thermischen Belastungen ist es bereits bekannt, Kühlbohrungen in der Zündkerzenaufnahme anzubringen, um das im Zylinderkopf befindliche Kühlmedium näher 66784 22/hn t I ····· · » • · ·«··· · · • · · · t · · · f ·· M· ·· ·· ··· »»·« 2 an das Zündkerzengewinde heranzuführen und dort eine bessere Kühlwirkung zu erreichen. Nachteilig dabei ist unter anderem, dass die Temperierung der Zündkerze immer von der Temperatur des Kühlmediums in der Zylinderkopfkühlkavität abhängt und dass die Bohrungen nur punktuell in Richtung Zündkerze reichen und dadurch keine gleichmäßige Temperierung der Zündkerze vorliegt.

Die Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, eine verbesserte Temperierung der Zündkerze bereitzustellen. Insbesondere soll die Temperierung über die Zündkerzenaufnahme besser an den Hochleistungsbetrieb angepasst werden können.

Diese Aufgabe wird für eine Anordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Zündkerzenaufnahme einen von der Zylinderkopfkühlkavität separaten Temperiermediumraum mit einer Mediumzuleitung und einer Mediumableitung aufweist. Dadurch kann eine gezielte Temperierung im Bereich der Zündkerzenaufnahme erreicht werden, die im Wesentlichen unabhängig von der generellen Zylinderkopfkühlung ist. Somit wird erfindungsgemäß der Temperierkreislauf für die Zündkerzenhülse vom restlichen Temperierkreislauf des Motors separiert um damit unterschiedliche Medien zu verwenden bzw. unterschiedliche Temperaturniveaus zur Temperierung nutzen zu können. Beispielsweise kann das Temperaturniveau der Niedertemperaturstufe der Gemischkühlung, das üblicherweise zwischen 30 und 60 °C aufweist, mitgenutzt werden. Es ist aber auch möglich, einen unabhängig von den vorhandenen Kreisläufen des Motors betreibbaren Kreislauf zur Temperierung der Zündkerzenhülsen vorzusehen, z.B. über einen Wärmetauscher der mit Umgebungsluft oder mit Rohwasser beaufschlagt wird. Bevorzugt kann auch vorgesehen sein, als Kühlmittel andere Medien als Wasser einzusetzen. Beispielsweise könnte auch mit Luft, C02 oder anderen Gasen gekühlt werden oder aber auch mit anderen Flüssigkeiten, wie Kältemittel oder flüssiges C02. Für eine Brennkraftmaschinenzündvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffe des Anspruch 12 - welche nur auf die Zündkerze und die Zündkerzenaufnahme gerichtet ist -wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Zündkerzenaufnahme einen Temperiermedienraum mit einer Mediumzuleitung und einer Mediumableitung aufweist, wobei der Temperiermediumraum als helixförmig in der Zündkerzenaufnahme geführter Kanal ausgebildet ist. Durch das helixförmige Führen des Temperiermediums in einem Kanal um die Zündkerze kann eine wesentlich gezieltere, großflächigere, intensivere und schnellere Temperierung erzielt werden, als es mit einzelnen, in der

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Zylinderkerzenaufnahme angebrachten Bohrungen möglich ist. Insbesondere wird durch die helixförmige Ausführung des Kanals eine radial homogene Temperaturverteilung erreicht.

Die hierin beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele sind - soweit sie die jeweiligen Merkmale betreffen - sowohl für die Anordnung mit Zündkerze, Zündkerzenaufnahme und Zylinderkopf als auch für die Brennkraftmaschinenzündvorrichtung nur mit Zündkerze und Zündkerzenaufnahme als bevorzugte Ausführungsvarianten anzusehen.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass die Zündkerze als Laserzündkerze mit einer Laserlichterzeugungsvorrichtung und einer brennraumseitig angeordneten Einkoppeloptik zum Einkoppeln von Laserlicht in den Brennraum einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist.

Die Laserzündung ist ein sich in einer intensiven Entwicklungsphase befindendes Zündsystem, das gegenüber der herkömmlichen Funkenzündung grundlegende Vorteile aufweist. Einer dieser Vorteile ist das Fehlen des erosiven Verschleißen sowie der Heißkorrosion an den Zündkerzenelektroden, die bei der konventionellen elektrischen Funkenzündung, speziell bei den hohen Leistungsdichten moderner Gasmotoren zu verkürzten Kerzenstandzeiten und damit erheblichen Betriebskosten führen. Für die Laserzündung stellt die Erhöhung der Leistungsdichte des Motors, die zu den Hauptstoßrichtungen der Motorenentwicklung zählt, keine Erschwernis dar.

Die Laserzündung, auf die in diesem Erfindungsvorschlag Bezug genommen wird, besteht aus einer Laserzündkerze, in welcher der nur wenige Nanosekunden dauernde Laserlichtimpuls mit ausreichend hoher Energie erzeugt wird, wobei die aus z. B. einem Laserkristall austretenden Laserlichtstrahlen über eine geeignete Optik gebündelt und fokussiert werden und über ein . lichtdurchlässiges Fenster, der sogenannten Einkoppeloptik oder dem Brennraumfenster, am brennraumseitigen Ende der Laserzündkerze in den Brennraum eingekoppelt werden. Im Brennpunkt der Laserlichtstrahlen wird der Plasmafunke bzw. der Zündfunke erzeugt. Weiters weist das Laserzündsystem eine optischen Pumpeinrichtung, wo ein quasikontinuierliches Laserlicht geeigneter Wellenlänge erzeugt wird, das über ein Glasfaserkabel zum Laserkristall in der Laserzündkerze geführt und mit dem dieser aktiviert wird, bis sich der Laserpuls auslöst. Zur Gewährleistung einer optimalen und zuverlässigen Funktionsweise des Laserkristalls mit den integrierten optischen Grenzflächen und Schaltern ist es entscheidend, dass die Temperatur der Laserzündkerze am Einbauort des Laserkristalls möglichst niedrig gehalten wird. Bei großen

Hochleistungsgasmotoren sind die den Brennraum begrenzenden Bauteile thermisch sehr hoch belastet, dazu kommen oft lange Kerzenschächte in die die Zündkerzen eingebaut sind, und wo die Wandtemperaturen bereits ca. 90 °C betragen. Im Betrieb sollte am Laserkristall keine höhere Temperatur als max. 130 °C auftreten. Durch die vorliegende Erfindung kann dies optimal erreicht werden.

Eine bevorzugte Ausführungsvariante kann vorsehen, dass der Temperiermediumraum und die Zylinderkopfkühlkavität mit separaten Mediumtemperiervorrichtungen verbunden sind und separate Mediumkreisläufe bilden. Die Mediumtemperiervorrichtungen können dabei eigene Pumpen für die Zirkulation des Mediums aufweisen.

Als Temperiermedium können beliebige geeignete Stoffe verwendet werden, wie z.B. Luft, Wasser, C02 oder andere flüssige Kühlmittel, die z.B. aus der Kühltechnik bekannt sind.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante kann vorsehen, dass die Zündkerzenaufnahme ein Innenteil und ein Außenteil umfasst, zwischen denen der Temperiermediumraum ausgebildet ist. Insbesondere ist dazu von Vorteil, wenn das Innenteil der Zündkerzenaufnahme im Wesentlichen über die gesamte Zündkerzenaufnahmenlänge eine Dicke von maximal 5 mm, vorzugsweise von maximal 3 mm aufweist. Als Zündkerzenaufnahmelänge ist dabei im Wesentlichen nur der Bereich des Innenteils gemeint, der der Länge nach an die Temperiermediumaufnahme angrenzt. Generell ist es von Vorteil, wenn die Zündkerzenaufnahme hülsenförmig bzw. zylindermantelförmig ausgebildet ist, wodurch das Einschrauben in den Zylinderkopf erleichtert wird.

Um eine gleichmäßige Temperierung zu erreichen, ohne dass ein Verziehen der Zündkerzenaufnahme oder sonstiger Teile geschieht, kann vorgesehen sein, dass der Temperiermediumraum im Wesentlichen in der gesamten Länge der Zündkerzenaufnahme ausgebildet ist.

Die Gestaltung der Zündkerzenhülse erfolgt bevorzugt in der Art und Weise, dass innerhalb der Hülse ein Hohlraum vorgesehen ist, in dem das Kühlmittel in der Zündkerzenaufnahme über eine gerichtete Strömung möglichst nahe an das brennraumseitige Ende bzw. an das Gewinde der Zündkerze herangeführt wird und diese vollständig umfasst. Die Zuführung des Kühlmediums erfolgt über eine oder mehrere Kanäle von unten oder von der Seite, wobei die Kanäle vorzugsweise tangential in den Kühlmittelraum einmünden und dadurch eine

Drallströmung (beispielsweise durch Leitkonturen oder Leitschaufeln in der Wandung) im Kühlmittelraum um die Achse der Kerzenhülse erzeugen. Die Einmündung der Zufuhrkanäle erfolgt beispielsweise so, dass der dem Brennraum am nächsten gelegene Bereich der Kerzenhülse angeströmt und dadurch intensiv gekühlt wird. Das Kühlmedium wird anschließend entlang der Wand der Gewindebohrung nach oben geführt, gelangt dort zur Auflagefläche des Sitzes der Kerze und wird schließlich weiter über den Hohlraum zwischen äußerer und innerer Wand der Kerzenhülse nach oben geführt, wo die Ableitung des Kühlmediums erfolgt. Die Zuführung des Kühlmediums kann aber auch vom oberen Ende der Kerzenhülse aus erfolgen, wobei der Kühlmittelraum dann „zweigeteilt“ ist, mit einem Teilraum, in dem das Kühlmittel bis zum Boden hinabgeleitet und einem Teilraum, in dem das Kühlmittel wieder zu Ableitungsöffnung hinaufgeführt wird. Die geometrische Ausführung dieser Teilräume erfolgt dabei vorzugsweise auf die Art, dass sich eine um die Hülsenachse umlaufende Strömung des Kühlmittels ergibt. Beispielsweise indem die Kühlmittelraumwände schraubenförmige Vertiefungen aufweisen. Der Wandteil der Kerzenhülse zwischen der Zündkerze und dem Kühlmedium ist dabei möglichst dünnwandig ausgeführt, und weist über die gesamte Länge der Aufnahmebohrung nicht mehr als ca. 3 mm Wandstärke auf. Damit sind minimale Wärmeleitwege und eine entsprechend intensive Temperierwirkung gewährleistet.

Die Herstellung einer Kerzenhülse in der beschriebenen Art und Weise kann z.B. dadurch erfolgen, dass die Kerzenhülse 2-teilig ausgeführt ist, mit einem inneren, die Zündkerze aufnehmenden Teil, und einem äußeren, mit dem Zylinderkopf verbundenen Teil. Beide Teile können durch Schweißen, Löten, Kleben oder über eine Pressverbindung miteinander verbunden sein. Es ist aber auch möglich, eine Zündkerzehülse der beschriebenen Art über ein Fejngussverfahren herzustellen. Bei 2-teiliger Ausführung kann die Werkstoffwahl so getroffen werden, dass ein optimaler Kompromiss zwischen Wärmeleitung und Festigkeit bei minimaler Wandstärke erzielt wird.

Um eine radial möglichst homogene Temperaturverteilung zu erreichen, kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass der helixförmige Kanal vom brennraumabgewandten Ende der Zündkerzenaufnahme zum brennraumseitigen Ende und mit entgegengesetzter Helizität wieder zum brennraumabgewandten Ende führt. Daraus ergibt sich auch, dass die Mediumzu- und -ableitung am brennraumabgewandten Ende der Zündkerzenaufnahme angeordnet ist. Durch diese Ausführung ist in Zündkerzenachsrichtung gesehen immer abwechselnd ein Zulauf- und ein Ablaufkanal in der Zündkerzenaufnahme angeordnet, wodurch ein über die gesamte Länge möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung erreicht wird. Der oben bereits erwähnte Zuführ-Teilraum und Abführ-Teilraum kann dabei bevorzugt in sich entgegengesetzt verdrillt bzw. gewandelt sein. Möglich ist aber auch, dass der Zuführ-Teilraum radial innenliegend und der Abführ-Teilraum radial außenliegend angeordnet ist.

Eine bevorzugte Ausführungsvariante kann weiters vorsehen, dass die Temperatur und/oder der Mengendurchsatz des Mediums im Temperiermediumraum in Abhängigkeit von Motorlast oder von Motorbetriebszustand durch eine Steuer-/Regelelnheit Steuer- bzw. regelbar ist.

In einem weiteren, darauf aufsetzenden Lösungsvorschlag kann vorgesehen sein, die Leistung der Temperierwirkung, z.B. die Menge der Temperiermediumzufuhr und/oder die Temperatur des Temperiermediums in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Motors zu steuern bzw. zu regeln. Dies ist insbesondere deshalb sinnvoll, da bei Start, Leerlauf und niedriger Teillast höhere Temperaturen an der Zündkerze vorteilhaft sind, bei Hochlast jedoch möglichst niedrige Temperaturen anzustreben sind. Eine geeignete Führungsgröße könnte demnach z.B. die Motorleistung darstellen.

Bei Neustart nach längerer Stillstandszeit und Auskühlung des Motors, kann eine Vorheizung der Kerzenhülse günstig sein, um z. B. die an der brennraumseitigen Oberfläche der Zündkerze kondensierten Wassertröpfchen zu verdampfen bzw. die Oberflächen zu trocknen. Wassertröpfchen bzw. Feuchtigkeit an der (brennraumseitigen) Oberfläche kann bei elektrischen Zündkerzen zu Nebenschlüssen und bei Laserkerzen zur Verschlechterung der Fokussierbarkeit der Laserstrahlen und damit zu einem Versagen der Zündung führen.

Die aus der Kerzenhülse abzuführende Wärme ist nur ein kleiner Bruchteil der gesamten Motorkühlwasserwärme (z.B. weniger als 3%), sodass die erforderlichen Wärmetauscher relativ klein und damit kostengünstig sind und energetische Verluste nicht ins Gewicht fallen.

Vorteilhaft kann weiters vorgesehen sein, wenn die gesamte Oberfläche des Temperiermediumraumes auf der kerzenzugewandten (innenliegenden) Seite annähernd gleich groß ist wie die gesamte innere Oberfläche der Kerzenhülse, in die die Zündkerze eingeschraubt ist.

Schutz wird auch begehrt für eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Gasmotor mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder einer Brennkraftmaschinenzündvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14. 1

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Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele im Folgenden näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Anordnung mit Zylinderkopf, Zündkerzenaufnahme und Zündkerze,

Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch die Zündkerzenaufnahme samt Zündkerze,

Fig. 3 eine schematische Darstellung des entgegenlaufenden, doppelhelixförmigen Kanals des Temperiermediumraums in der Zündkerzenaufnahme und Fig. 4 einen schematischen, horizontalen Schnitt durch die Zündkerzenaufnahme samt Zu-und Ableitungen.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Anordnung mit Zylinderkopf 17, Zündkerzenaufnahme 60 und Zündkerze 50 für den Anwendungsfall Motor mit Direktzündung. Der Zündfunke wird dabei (direkt) im Arbeitszylinder des Motors erzeugt. Der nur ausschnittsweise dargestellte Motor umfasst dabei unter anderem einen Zylinder 33 mit einem darin angeordneten Kolben 34 und einem Brennraum 30 einer Brennkraftmaschine. In diesem Brennraum 30 ist ein entzündliches Brennstoff-Luftgemisch über ein Einlassventil 32 einbringbar, welches mittels Zündkerze 50 entzündbar ist. Nach der Verbrennung werden die Abgase über das Auslassventil 37 abgeführt. Die Zündkerze 50 und die Zündkerzenaufnahme 60 bilden zusammen die Brennkraftmaschinenzündvorrichtung 40, die im Zylinderkopf 17 eingeschraubt/eingespannt ist bzw. werden kann. Im Zylinderkopf 17 sind Zylinderkopfkühlkavitäten 18 (Motorkühlwasserräume) im Schnitt dargestellt. Diese Kavitäten sind bevorzugt zusammenhängend ausgebildet, wobei die Mediumzufuhr durch eine Zylinderkühlungzuleitung 23 und die Abfuhr durch eine Zylinderkühlungsableitung 24 erfolgt, wobei dieser Kreislauf - wie schematisch dargestellt - von der

Mediumtemperiervorrichtung 28 in Gang gehalten wird. Dazu kann eine Pumpe in der Mediumtemperiervorrichtung 28 vorgesehen sein. Die Zündkerzenaufnahme 60 weist den Temperiermediumraum 21 auf, in den das Medium 35 über die Mediumzuleitung 12 zugeführt und möglichst nahe bis an die am höchsten hitzebelasteten Bereiche (z. B. Elektroden) der Zündkerze 50 angrenzend geleitet wird, wonach die Rückleitung entlang der Mediumableitung 13 zur Mediumtemperiervorrichtung 29 (mit Pumpe) erfolgt. Die Steuer-und Regeleinheit SR kann dazu den Mengendurchsatz an Medium 35 und die Temperatur des Mediums 35 in Abhängigkeit von der Motorleistung oder aber auch in Abhängigkeit von (Temperatur-) Sensoren, die beispielsweise im Bereich der Zündkerze 50 angeordnet sind,

steuern und regeln. Wenn gewünscht oder notwendig, kann diese Steuer- und Regeleinheit SR auch die Mediumtemperiervorrichtung 28 des Zylinderkopfes 17 steuern und regeln. Durch den hier nicht dargestellten, bevorzugt helixförmig um die Zündkerzenachse a geführten Kanal 27 kann eine radial homogene Temperaturverteilung entlang der innenliegenden Außenfläche 26 der Zündkerzenaufnahme 60 erreicht werden. Somit wird auch die in dem hohlen Bereich der Zündkerzenaufnahme 60 befindliche Luft gleichmäßig gekühlt und es kann je nach Ausführung der Zündkerze 50 eine optimale Temperierung erreicht werden. Besonders bevorzugt kann vor Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine ein Wärmemedium eingeführt werden, das das sich aufgrund vorheriger Auskühlung in Hohlbereichen ansammelnde Kondenswasser verdunstet.

Fig. 2 zeigt einen schematischen Schnitt durch die Zündkerzenaufnahme 60 samt Zündkerze 50, wobei im Unterschied zu Fig. 1 eine Laserzündkerze 50a dargestellt ist und der Zündfunke in einer gasgespülten Vorkammer 22 generiert wird. Während des Verdichtungsvorganges im Arbeitszylinder strömt Brenngas-Luftgemisch aus dem Hauptbrennraum 30 in die Vorkammer 22, wird mit Spülgas, das über den Kanal 36 einströmt, angereichert und durch den (Plasma-) Funken der Laserzündkerze 50a gezündet. Nach Entflammung des Vorkammergemisches erfolgt die Zündung des Gemisches im Hauptbrennraum 30 über die durch die Übertrittsöffnungen aus der Vorkammer 22 austretenden Zündfackeln. Der Spülgaskanal 36 ist durch ein nicht dargesteiltes Ventil (z. Bl. Rückschlagventil) gegen das Ausströmen von verbranntem Gas-Luft-Gemisch gesichert. Im Wesentlichen zeigt Fig. 2 die zweiteilige Ausführung der Zündkerzenaufnahme 60 mit dem Innenteil 19 und dem Außenteil 20, zwischen denen der Temperiermediumraum 21 angeordnet ist. Die Dicke D des Innenteils 19 liegt bevorzugt bei ca. 3 mm. In dieser Darstellung ist ersichtlich, dass die Laserzündkerze 50a über einen Befestigungsbereich 7 in der Zündkerzenaufnahme 60 über einen Einschraubansatz 5 und dazwischenliegendem Dichtelement 6 einschraubbar ist. Die Laserzündkerze 50a selbst weist eine Laserlichterzeugungsvorrichtung 2 für den Laserlichtstrahl 3 auf, der durch hier nicht dargestellte optische Unsen zur Einkoppeloptik 10 strahlt, wodurch in der Vorkammer 22 im Brennpunkt 11 eine Zündung eines eingeführten entzündlichen Gemisches erfolgt.

In Fig. 3 ist die helixförmige Ausbildung des Kanals 27 in der Kerzenaufnahme 60 dargestellt. Dabei fließt das Medium 35 von der Mediumtemperiervorrichtung 28 kommend vom brennraumabgewandten Ende in Richtung brennraumseitiges Ende der Zünderkzenaufnahme 60 (in dem sich hier beispielsweise die Einkoppeloptik 10 der Laserzündkerze 50a befindet) und dann wieder gewunden retoür zur brennraumseitigen

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Mediumableitung 13. Je nach gewünschtem Temperiereffekt können die Abwärts- und Aufwärts-Teilräume des Kanals 27 auch wesentlich näher beieinander liegen. Beispielsweise können die einzelnen Teilräume in Achsrichtung nur durch wenige Millimeter (beispielsweise 0,5 - 3 mm) dicke Stege voneinander getrennt sein. Die Abstände der Teilräume zueinander müssen nicht regelmäßig sein, sondern können im Bereich von starken Hitzeenstehungsbereichen enger aneinander liegen und somit eine bessere Kühlwirkung entfalten. Im Gegensatz zum dargestellten Querschnitt der Kanäle 27 können diese im Vergleich zur Dicke der der Zündkerzenaufnahme 60 wesentlich größer sein.

Fig. 4 zeigt die tangentiale Einmündung des Mediums 35 in den Temperiermediumraum 21, wodurch eine Draliströmung um die in der Zündkerzenaufnahme 60 angeordnete Zündkerze 50 erzeugt werden kann, wonach die Ableitung wieder tangential durch die Mediumableitung 13 erfolgt.

Somit zeigt die hier vorliegende Erfindung eine gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verbesserte Temperiervorrichtung für Zündkerzen bzw. Zündkerzenaufnahmen, wobei dies einerseits dadurch erreicht wird, dass zwei separate Temperiermedienbereiche für Zylinderkopf und Zündkerzenaufnahme vorgesehen sind und andererseits dadurch, dass die helixförmige Ausbildung des Kanals in der Zündkerzenaufnahme eine radial homogene Temperaturverteilung und somit eine sehr gut einstellbare Temperiermöglichkeit ergibt.

Innsbruck, am 6. Oktober 2009

Claims (15)

1. Patentansprüche 1. Anordnung umfassend: - eine Brennkraftmaschinenzündvorrichtung (40) mit einer Zündkerze (50) und einer Zündkerzenaufnahme (60), in dem die Zündkerze (50) in einem Befestigungsbereich (7) befestigbar ist, - einen Zylinderkopf (17), in dem die Zündkerze (50) über die Zündkerzenaufnahme (60) angebracht bzw. anbringbar ist, wobei der Zylinderkopf (17) eine Zylinderkopfkühlkavität (18) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkerzenaufnahme (60) einen von der Zylinderkopfkühlkavität (18) separaten Temperiermediumraum (21) mit einer Mediumzuleitung (12) und einer Mediumableitung (13) aufweist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperiermediumraum (21) und die Zylinderkopfkühlkavität (18) mit separaten Mediumtemperiervorrichtungen (28, 29) verbunden sind und separate Mediumkreisläufe bilden.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkerze (50) als Laserzündkerze (50a) mit einer Laserlichterzeugungsvorrichtung (2) und einer brennraumseitig angeordneten Einkoppeloptik (10) zum Einkoppeln von Laserlicht (3) in den Brennraum (30) einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist.
4. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkerzenaufnahme (60) ein Innenteil (19) und ein Außenteil (20) umfasst, zwischen denen der Temperiermediumraum (21) ausgebildet ist.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil (19) der Zündkerzenaufnahme (60) im Wesentlichen über die gesamte Zündkerzenaufnahmenlänge eine Dicke (D) von maximal 5 mm, vorzugsweise von maximal 3 mm aufweist.
6. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkerzenaufnahme (60) hüisenförmig ausgebildet ist. 66784 22/hn ·· ··

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7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperiermediumraum (21) als helixförmig um die Achse (a) der hülsenförmigen Zündkerzenaufnahme (60) geführter Kanal (27) ausgebildet ist.
8. 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkerzenaufnahme (60) mit einem innenliegenden Fixierungsbereich (7a) zur Aufnahme bzw. Befestigung der Zündkerze (50) ausgebildet ist.
9. 9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperiermediumraum (21) im Wesentlichen in der gesamten Länge der Zündkerzenaufnahme (60) ausgebildet ist.
10. 10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mediumzu- und -ableitung (23, 24) am brennraumabgewandten Ende der Zündkerzenaufnahme (60) angeordnet ist.
11. 11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur und/oder der Mengendurchsatz des Mediums im Temperiermediumraum (21) in Abhängigkeit von Motorlast oder von Motorbetriebszustand durch eine Steuer-/Regeleinheit (SR) Steuer- bzw. regelbar ist.
12. 12. Brennkraftmaschinenzündvorrichtung (40), insbesondere für eine Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend - eine Zündkerze (50), - eine die Zündkerze (50) aufnehmende Zündkerzenaufnahme (60) welche in einem Zylinderkopf (17) einer Brennkraftmaschine anbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkerzenaufnahme (60) einen Temperiermediumraum (21) mit einer Mediumzuleitung (12) und einer Mediumableitung (13) aufweist, wobei der Temperiermediumraum (21) als helixförmig in der Zündkerzenaufnahme (60) geführter Kanal (27) ausgebildet ist.
13. 13. Brennkraftmaschinenzündvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der helixförmige Kanal (27) vom brennraumabgewandten Ende der Zündkerzenaufnahme (60) zum brennraumseitigen Ende und mit entgegengesetzter Helizität wieder zum brennraumabgewandten Ende führt. 1 • ·· ·· • · · · ♦ * · · · ♦ » · · · · %♦· » »*
14. 14. Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkerze (50) als Laserzündkerze (50a) mit einer Laserlichterzeugungsvorrichtung (2) und einer brennraumseitig angeordneten Einkoppeloptik (10) zum Einkoppeln von Laserlicht (3) in den Brennraum (30) einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist.
15. 15. Brennkraftmaschine, insbesondere Gasmotor, mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder einer Brennkraftmaschinenzündvorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 12 bis 14. Innsbruck, am 6. Oktober 2009