AT511609A4 - Zündkerze für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Zündkerze (1) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Gasmotor, umfassend ein Zündkerzengehäuse (2) und eine am Zündkerzengehäuse (2) anzuordnende Masseelektrode (3), die zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, aus einer elektrisch leitfähigen Keramik besteht, wobei ein mit dem Zündkerzengehäuse (2)verbundener Masseelektrodenträger (4, 4') vorgesehen ist, der zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, aus einer Metalllegierung besteht und wobei die Masseelektrode (3) mit dem Masseelektrodenträger (4, 4') verbunden ist.

Description

• · · * Φ · φ · Φ I« φ φ • * · · * « 4 · · • « · 4 4 4 4 φ • 44*4 · · Φ · 4 • 1 4 4 4 φ φ φ • I ·Φ 4 φ ·ΦΦΦΦ·· 70297 30/hn 1

Die Erfindung betrifft eine Zündkerze für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Gasmotor, umfassend ein Zündkerzengehäuse und eine am Zündkerzengehäuse anzuordnende Masseelektrode, die zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, aus einer elektrisch leitfähigen Keramik besteht.

Die Elektroden von Zündkerzen für Brennkraftmaschinen, insbesondere stationären Gasmotoren, sind hohen thermischen Belastungen und damit einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt, der die Lebensdauer der Zündkerze wesentlich bestimmt. Um die Lebensdauer einer Zündkerze zu erhöhen, sind dementsprechend korrosionsbeständige Elektroden erforderlich. Oftmals kommen als Material für Zündkerzenelektroden Werkstoffe aus Edelmetall zum Einsatz. Diese Materialien sind jedoch aufgrund des Edelmetallgehalts verhältnismäßig teuer. Als kostengünstigere Werkstoffe, die ebenfalls eine hohe Korrosions- und Erosionsbeständigkeit aufweisen, bieten sich auch elektrisch leitfähige Keramiken als Material für Zündkerzenelektroden an. Der Einsatz einer elektrisch leitfähigen Keramik für eine Zündkerzenelektrode ist beispielsweise aus der US 2010/0052497 A1 bekannt. Hierbei besteht die Mittelelektrode aus einer leitfähigen Keramik, wobei die Mittelelektrode durch einen Sinterprozess mit dem ebenfalls keramischen Isolator, der die Mittelelektrode umgibt, verbunden wird. Insbesondere bei einer Masseelektrode aus Keramik steht man jedoch vor dem Problem, diese mit dem Zündkerzengehäuse zu verbinden, wobei diese Verbindung auch bei den hohen Betriebstemperaturen einer Zündkerze zuverlässig halten soll.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine entsprechende Zündkerze anzugeben, die eine Masseelektrode aus einer elektrisch leitfähigen Keramik umfasst, wobei die Masseelektrode am Zündkerzengehäuse angeordnet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein mit dem Zündkerzengehäuse verbundener Masseelektrodenträger vorgesehen ist, der zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, aus einer Metalllegierung besteht und dass die Masseelektrode mit dem Masseelektrodenträger verbunden ist.

Das Material der Masseelektrode kann dabei eine elektrisch leitfähige Keramik, vorzugsweise Siliciumcarbid (SiC) oder beispielsweise Molybdändisilizid (M0S12), umfassen. Die Masseelektrode ist im Betrieb in einer Brennkraftmaschine Temperaturen von 60CTC und mehr ausgesetzt. Als elektrisch leitfähige Keramik wird im Rahmen der Erfindung eine Keramik verstanden, deren spezifischer Widerstand bei 600°C höchstens 20 Om, vorzugsweise höchstens 10 Qm, beträgt. Der spezifische Widerstand ist eine temperaturabhängige Materialkonstante, deren Wert bei den gegebenen Werkstoffen mit ansteigender Materialtemperatur abnimmt. Beispielsweise beträgt der spezifische Widerstand von Siliciumcarbid bei 20°C ca, 103 - 104 Om und bei 600°C nur mehr ca. 10 Qm. Als Beispiel einer elektrisch nicht leitfähigen Keramik im Sinne der Erfindung sei Aluminiumoxid (Al203) genannt, das bei 20°C einen spezifischen Widerstand von ca. 1012 - 1015 Om und bei 600°C immer noch einen verhältnismäßig hohen spezifischen Widerstand von ca. 106 Om aufweist.

Als elektrisch leitfähiges Material für den Masseelektrodenträger ist beispielsweise eine Metalllegierung vorgesehen. Eine hierbei verwendete Metalllegierung sollte eine Hochtemperaturlegierung sein, womit hochtemperaturbeständige Metalllegierungen für Anwendungen bei Arbeitstemperaturen größer gleich 600°C gemeint sind. Geeignet sind beispielsweise Eisenbasislegierungen, wie z.B. eine Eisen-Chrom-Legierung mit einem Chromanteil von 15-25 Gew.-%. Eine geeignete Eisenbasislegierung wäre beispielsweise eine Legierung mit der Werkstoffnummer 1.4742 {EN Werkstoff Kurzname X10CrAISi18). Weiters sind als Material für den Masseelektrodenträger Nickelbasislegierungen geeignet, wie beispielsweise eine Nickel-Chrom-Eisen-Legierung mit einem Chromanteil von 10-20 Gew.-% und/oder einem Eisenanteil von 5-15 Gew.-%. Ein Beispiel einer geeigneten Nickelbasislegierung ist die Legierung mit der Werkstoffnummer 2.4816, welche auch unter dem Handelsnamen INCONEL® bekannt ist. Für eine einwandfreie Funktion einer vorgeschlagenen Zündkerze ist es erforderlich, dass die keramische Masseelektrode elektrisch leitend und mechanisch zuverlässig mit dem metallischen Masseelektrodenträger verbunden ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann daher vorgesehen sein, dass die Masseeiektrode durch eine Fügetechnik, vorzugsweise Bördeln, mit dem Masseelektrodenträger verbunden ist. Selbstverständlich können zur Verbindung von Masseelektrode mit Masseelektrodenträger aber auch andere dem Fachmann bekannte Verbindungstechniken zum Einsatz kommen, die eine zuverlässige mechanische und elektrische Verbindung einer geeigneten elektrisch leitfähigen Keramik und einer geeigneten elektrisch leitfähigen Metalllegierung bei den zu erwartenden, relativ hohen Betriebstemperaturen von 600°C und mehr ermöglichen.

Vorzugsweise weist das Zündkerzengehäuse einen elektrisch leitenden Endbereich auf, wobei der Masseelektrodenträger im Wesentlichen axial in Richtung einer Längsachse der Zündkerze von einem stirnseitigen Rand des elektrisch leitenden Endbereichs absteht. Dadurch kann eine Ableitung des elektrischen Stroms ausgehend von der Masseelektrode über den Masseelektrodenträger bis hin zum elektrisch leitenden Endbereich des Zündkerzengehäuses erfolgen. Der elektrisch leitende Endbereich eines Zündkerzengehäuses ist typischerweise ein als Außengewinde ausgebildeter Befestigungsabschnitt zur Befestigung der Zündkerze in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine. Der Masseelektrodenträger kann mit dem elektrisch leitenden Endbereich des Zündkerzengehäuses beispielsweise gebördelt und/oder verschweißt sein. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der Masseelektrodenträger einstückig mit dem elektrisch leitenden Endbereich ausgebildet ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Masseelektrodenträger einen in Richtung der Längsachse der Zündkerze verlaufenden Schenkel und einen vom Schenkel, vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht, in Richtung Zündkerzenmitte abstehenden Auflagesteg aufweist, wobei die Masseelektrode auf dem Auflagesteg aufliegt und mit dem Auflagesteg und/oder mit dem Schenkel verbunden ist. Durch die Länge des Schenkels kann bei dieser Ausführungsform ein bestimmter Abstand zwischen Masseelektrode und einer in der Zündkerze vorgesehenen Mittelelektrode definiert werden. Als zusätzliche Befestigung kann dabei zwischen dem elektrisch leitenden Endbereich des • * * * ··»·· · * ft »

· *« · 4 Zündkerzengehäuses und der Masseelektrode ein Kompensationsteil vorgesehen sein, durch den die Masseelektrode zwischen dem elektrisch leitenden Endbereich und dem Auflagesteg einklemmbar ist. Durch die dabei erzielte Klemmwirkung lässt sich eine lagestabile Fixierung der Masseelektrode erzielen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Masseelektrodenträger als im Wesentlichen rohrförmige Hülse, vorzugsweise als Hohlzylinder, ausgebildet ist, wobei die Hülse einen umlaufenden Mantel aufweist, wobei vorzugsweise ein stirnseitiger Rand des Mantels nach innen in Richtung Hülsenmitte umgebogen ist. Wenn hierbei die Masseelektrode eine Masseelektrodenfläche aufweist, die im Wesentlichen als ebene Platte oder als Scheibe mit entsprechend dem stirnseitigen Rand des Mantels angeformter Außenkontur ausgebildet ist, so kann die Masseelektrode einfach auf den umgebogenen stirnseitigen Rand des Mantels der Hülse, der in diesem Fall als umlaufender Auflagesteg dient, aufgelegt und daran befestigt werden, beispielsweise durch Bördeln oder durch Einklemmen der Masseelektrode unter Zuhilfenahme eines, vorzugsweise ringförmigen, Kompensationsteils.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung erläutert. Dabei zeigt bzw. zeigen

Fig. 1 Fig. 2 und 3 Fig. 4 Fig. 5 und 6 Fig. 7 Fig 8 ein Ausführungsbeispiel einer vorgeschlagenen Zündkerze in einer Seitenansicht, weitere Ausführungsbeispiele einer vorgeschlagenen Zündkerze mit einem Kompensationsteil, die Zündkerze gemäß Fig. 2 mit einem zusätzlichen Distanzstück, weitere Ausführungsbeispiele einer vorgeschlagenen Zündkerze mit einem hülsenförmigen Masseelektrodenhalter, eine Draufsicht auf eine vorgeschlagene Masseelektrode mit einer U-förmigen Ausnehmung, eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer vorgeschlagenen Zündkerze,

Itt» · • ·

5

Fig. 9a - 9e Ansichten und Schnittdarstellungen eines weiteren

Ausführungsbeispiels einer vorgeschlagenen Zündkerze und Fig. 10a - 10e Ansichten und Schnittdarstellungen eines weiteren

Ausführungsbeispiels einer vorgeschlagenen Zündkerze.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer vorgeschlagenen Zündkerze 1 in einer Seitenansicht. Die Zündkerze 1 umfasst ein an sich isolierendes Zündkerzengehäuse 2, das einen elektrisch leitenden Endbereich 5 aufweist. Der elektrisch leitende Endbereich 5 ist in Form eines Zündkerzenaußengewindes ausgebildet, sodass die Zündkerze 1 in einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine eingeschraubt werden kann. Zur besseren Veranschaulichung ist in dieser Darstellung ein Teil des elektrisch leitenden Endbereichs 5 aufgebrochen. Dadurch ist zu erkennen, dass sich innerhalb des elektrisch leitenden Bereichs 5 der Zünderkerze 1 eine von einem Isolator 15 umgebene Mittelelektrode 16 befindet.

Die Masseelektrode 3 weist in Montageposition einen Befestigungsschenkel 10 und einen in Richtung einer Längsachse L der Zündkerze 1 vom Befestigungsschenkel 10 beabstandeten Elektrodenschenkel 11 auf, wobei der Befestigungsschenkel 10 und der Elektrodenschenkel 11 über einen in Richtung der Längsachse L verlaufenden Steg 12 miteinander verbunden sind. Hierbei ist der Befestigungsschenkel 10 mit dem Masseelektrodenträger 4 derart verbunden, dass der Befestigungsschenkel 10 von einem entsprechend angeformten, im Wesentlichen hakenförmigen, Masseelektrodenträger 4 - der von einem stirnseitigen Rand 5’ des elektrisch leitenden Endbereichs 5 axial in Richtung der Längsachse L der Zündkerze 1 absteht - eingefasst und lagestabil fixiert ist, beispielsweise durch Bördeln.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Beispiel einer vorgeschlagenen Zündkerze 1 in einer Seitenansicht, wobei auch hierein Teil des elektrisch leitenden Endbereichs 5 des Zündkerzengehäuses 2 aus Darstellungsgründen aufgebrochen ist. In diesem Beispiel weist der Masseelektrodenträger 4 einen in Richtung der Längsachse L der Zündkerze 1 verlaufenden Schenkel 6 und einen vom Schenkel 6, vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht, in Richtung Zündkerzenmitte abstehenden Auflagesteg 7 auf, wobei die Masseelektrode 3 auf dem Auflagesteg 7 aufliegt und mit dem Auflagesteg 7 und/oder mit dem Schenkel 6 verbunden ist. Durch die Länge des Schenkels 6 in Längsrichtung L ergibt sich ein definierter Abstand zwischen Masseelektrode 3 und Mittelelektrode 16 in Längsrichtung L. Als Maßnahme zur lagestabilen Fixierung der Masseelektrode 3 in Bezug auf die Mittelelektrode 16 ist in diesem Beispiel zwischen dem elektrisch leitenden Endbereich 5 des Zündkerzengehäuses 2 bzw. dessen stirnseitigen Rand 5’ und der Masseelektrode 3 ein Kompensationsteil 13 vorgesehen, durch den die Masseelektrode 3 zwischen dem elektrisch leitenden Endbereich 5 bzw. dessen stirnseitigen Rand 5’ und dem Auflagesteg 7 eingeklemmt ist.

Fig. 3 zeigt eine Zündkerze gemäß Fig. 2, wobei der Auflagesteg 7 hakenförmig ausgebildet ist. Der vorgesehene Kompensationsteil 13 kann generell auch zur Kompensation unterschiedlicher Wärmeausdehnungen von Masseelektrode 3 und Masseelektrodenträger 4, 4’ eingesetzt werden. Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des für den Kompensationsteil 13 gewählten Materials größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient des für die Masseelektrode 3 gewählten Materials.

Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei herausgestellt, wenn der Wärmeausdehnungskoeffizient des für den Kompensationsteil 13 gewählten Materials größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient des für den Masseelektrodenträger 4, 4’ gewählten Materials.

Der Wärmeausdehnungskoeffizient eines Materials gibt dessen volumetrische Ausdehnung in Abhängigkeit der Materialtemperatur an. Eine Siliciumcarbid-Keramik, die beispielsweise als Material für die Masseelektrode eingesetzt werden kann, hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von ca. 2 x 10~6 bis 4 x 10'6 K"1.

Die für den Masseelektrodenträger 4, 4' eingesetzten Metalllegierungen haben typischerweise einen Wärmeausdehnungskoeffizienten im Bereich von ca. 10 x 10'6 bis 15 x 10'6 K'1. Als Material für den Kompensationsteil 13 eignen sich beispielsweise Weichmetalle wie Kupfer oder Messing, die einen Wärmeausdehnungskoeffizienten in einem Bereich von 14 x 10'6 bis 20 x 10'6 K"1 aufweisen. Generell ist es dabei günstig, die verwendeten Materialien derart • · * · I * * · · • » * · ·«· · · * # · · · I * f 4 * t » » · · « « I ψ I* ·· * · ·····««· 7 aufeinander abzustimmen, dass die wärmebedingte Ausdehnung des Masseelektrodenträgers 4, 4' in Richtung der Längsachse L der Zündkerze 1 im Wesentlichen der Summe der wärmebedingten Ausdehnungen von Masseelektrode 3 und Kompensationsteil 13 in Richtung der Längsachse L entspricht. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Masseelektrode 3 trotz einer Temperaturänderung im Wesentlichen lagestabil mit dem Masseelektrodenträger 4, 4' verbunden bleibt bzw. die Klemmwirkung zwischen einem Auflagesteg 7 des Masseelektrodenträgers 4, 4’ und dem stirnseitigen Rand 5’ des elektrisch leitenden Endbereichs 5 aufrecht bleibt.

Um die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen von Masseelektrode 3 und Masseelektrodenträger 4, 4’ besser ausgleichen zu können, kann zwischen elektrisch leitendem Endbereich 5 des Zündkerzengehäuses 2 und Masseelektrode 3 oder zwischen elektrisch leitendem Endbereich 5 des Zündkerzengehäuses 2 und Kompensationsteil 13 oder zwischen Kompensationsteil 13 und Masseelektrode 3 ein Distanzstück 14 vorgesehen sein, durch das die Masseelektrode 3 vom elektrisch leitenden Endbereich 5 des Zündkerzengehäuses 2 distanzierbar ist.

Fig. 4 zeigt eine beispielhafte Ausführungsvariante der vorgeschlagenen Zündkerze 1, bei der zwischen Masseelektrode 3 und elektrisch leitendem Endbereich 5 des Zündkerzengehäuses 2 sowohl ein Kompensationsteil 13 als auch ein Distanzstück 14 vorgesehen ist. Vorzugsweise kann dabei das Distanzstück 14 zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, aus einer Metalllegierung bestehen. Besonders bevorzugt handelt es sich beim Material für das Distanzstück 14 um das gleiche Material, das beim Masseelektrodenträger 4, 4’ zum Einsatz kommt. Generell kann vorgesehen sein, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des für das Distanzstück 14 gewählten Materials größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient des für die Masseelektrode 3 gewählten Materials. Vorzugsweise ist der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials des Distanzstücks 14 im Wesentlichen gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Materials des Masseelektrodenträgers 4, 4’.

Die Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 5 und Fig. 6 zeigen jeweils eine Zündkerze 1, deren Masseelektrodenträger 4, 4’ als im Wesentlichen rohrförmige Hülse 4’, vorzugsweise ais Hohlzylinder, ausgebildet ist, wobei die Hülse 4’ einen umlaufenden Mantel 8 aufweist, wobei vorzugsweise ein stirnseitiger Rand 8’ des Mantels 8 nach innen umgebogen ist. Der in Richtung Hülsenmitte umgebogene stirnseitige Rand 8’ dient dabei als umlaufender Auflagesteg 7 für eine innerhalb der Hülse 4’ angeordnete Masseelektrode 3. Der umlaufende Auflagesteg 7 steht im Beispiel der Fig. 5 im Wesentlichen rechtwinklig vom Mantel 8 in Richtung Hülsenmitte ab und ist im Beispiel der Fig. 6 als hakenförmige Umbiegung in Richtung Hülsenmitte ausgebildet. Die hierbei zum Einsatz kommende Masseelektrode 3 weist eine Masseelektrodenfläche 3' auf, die im Wesentlichen als ebene Platte ausgebildet Ist. In diesen Beispielen ist die Masseelektrodenfläche 3’ entsprechend der im Querschnitt kreisförmigen Innenkontur des Mantels 8 jeweils als kreisförmige Scheibe ausgebildet, die auf dem jeweiligen umlaufenden Auflagesteg 7 des Masseelektrodenträgers 4 aufliegt. Zur Befestigung und lagestabilen Fixierung der Masseelektrode 3 ist jeweils zwischen dem stirnseitigen Rand 5’ des elektrisch leitenden Endbereichs 5 des Zündkerzengehäuses 2 und der Masseelektrode 3 ein -ringförmig ausgebildeter - Kompensationsteil 13 vorgesehen, durch den die Masseelektrode 3 zwischen dem stirnseitigen Rand 5’ und dem Auflagesteg 7 eingeklemmt ist.

Fig. 7 zeigt eine Masseelektrode 3, die bei einer Zündkerze gemäß Fig. 5 oder Fig. 6 eingesetzt werden kann, in einer Draufsicht. Die Masseelektrode 3 weist in diesem Beispiel eine Masseelektrodenfläche 3’ in Form einer im Wesentlichen ebenen, kreisförmigen Scheibe auf, die einen im Wesentlichen kreisringförmigen Außenbereich 17 aufweist, von dem ausgehend ein Elektrodensteg 18 in Richtung Kreismitte absteht. Der Elektrodensteg 18 korrespondiert in Montagelage mit einer Mittelelektrode 16 der Zündkerze 1. Um dem Zündspalt zwischen Mittelelektrode 16 und Masseelektrode 3 einen zündfähigen Brennstoff oder ein zündfähiges Brennstoff-Luft-Gemisch zuführen zu können, weist die Masseelektrodenfläche 3’ eine Ausnehmung 9 auf, die in Form eines im Wesentlichen U-förmigen Durchbruchs ausgebildet ist.

Fig. 8 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform der vorgeschlagenen Zündkerze 1 in einer Seitenansicht. Die Masseelektrode 3 ist in diesem Beispiel als im

Wesentlichen zylinderförmige Elektroden hülse 3a mit einer stirnseitigen Masseelektrodenfläche 3’ ausgeführt, wobei die Masseelektrodenfläche 3’ gemäß Fig. 7 ausgebildet sein kann. Die Elektrodenhülse 3a weist einen Elektrodenmantel 19 auf, wobei ein stirnseitiger Rand des Elektrodenmantels 19 einen umlaufenden Befestigungsschenkel 19’ zur Verbindung der Elektroden hülse 3a mit einem Masseelektrodenträger 4’ aufweist.

Der umlaufende Befestigungsschenkel 19’ ist in diesem Beispiel von einem als umlaufender Bogen ausgebildeten Masseelektrodenträger 4’ eingefasst und an diesem befestigt, beispielsweise durch Bördeln.

Fig. 9a bis Fig. 9e zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer vorgeschlagenen Zündkerze 1 in verschiedenen Ansichten und Schnittdarstellungen. Fig. 9a zeigt die Zündkerze 1 in einer perspektivischen Darstellung, Fig. 9b zeigt eine Draufsicht und Fig. 9c zeigt eine Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie A-A der Fig. 9b. Fig. 9d zeigt eine Seitenansicht eines Endbereichs der Zündkerze 1 und Fig. 9e zeigt eine Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie B-B der Fig. 9d.

Die Zündkerze 1 dieses Beispiels weist eine Masseelektrode 3 auf, die im Wesentlichen als rohrförmige Elektrodenhülse 3a ausgebildet ist, wobei die Elektroden hülse 3a einen umlaufenden Elektrodenmantel 19 aufweist, wobei zur Verbindung der Elektrodenhülse 3a mit dem Masseelektrodenträger 4’ ein stirnseitiger Rand des Elektrodenmantels 19 einen umlaufenden Befestigungsschenkel 19’ aufweist. Der umlaufende Masseelektrodenträger 4’ der Zündkerze 1 ist in diesem Beispiel einstückig mit dem elektrisch leitenden Endbereich 5 des Zündkerzengehäuses 2 ausgebildet und steht im Wesentlichen axial in Richtung einer Längsachse L der Zündkerze 1 von einem stirnseitigen Rand 5’ des elektrisch leitenden Endbereichs 5 des Zündkerzengehäuses 2 ab. In Montagelage liegt der stirnseitige Rand des Elektrodenmantels 19, der den umlaufenden Befestigungsschenkel 19’ aufweist, an dem stirnseitigen Rand 5’ des elektrisch leitenden Endbereichs 5 an und wird vom umlaufenden Mantel 8 des hülsenförmigen Masseelektrodenträger 4’ und dessen nach innen in Richtung Hülsenmitte umgebogenen (z.B. durch Bördeln) stirnseitigen Rand 8’ eingefasst * » * »

10

Der Elektrodenmantel 19 weist mehrere Öffnungen 20 in Form von Löchern bzw. Bohrungen auf, durch die im Betriebszustand der Zündkerze 1 in einer Brennkraftmaschine ein Brennstoff oder Brennstoff-Luft-Gemisch in den Bereich des in diesem Fall ringförmig umlaufenden Zündspalts 22 gelangen kann und durch die Zündfackeln in einen Brennraum der Brennkraftmaschine austreten können.

Fig. 10a bis Fig. 10e zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer vorgeschlagenen Zündkerze 1 in verschiedenen Ansichten und Schnittdarstellungen. Fig. 10a zeigt die Zündkerze 1 in einer perspektivischen Darstellung, Fig. 10b zeigt eine Draufsicht und Fig. 10c zeigt eine Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie A-A der Fig. 10b. Fig. 10d zeigt eine Seitenansicht eines Endbereichs der Zündkerze 1 und Fig. 10e zeigt eine Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie B-B der Fig. 10d.

Im Unterschied zur Zündkerze 1 der Fig. 9a bis 9e weist die Masseelektrode 3 in Form einer im Wesentlichen rohrförmigen Elektrodenhülse 3a in diesem Beispiel mehrere Elektrodenschenkel 21 auf, die von der Innenseite des Elektrodenmantels 19 im Wesentlichen radial in Richtung Hülsenmitte abstehen. Durch eine entsprechend ausgebildete Mittelelektrode 16 können dadurch anstatt eines einzigen, umlaufenden, Zündspalts 22 mehrere definierte Zündspalte 22 gebildet werden. Konkret weist die Masseelektrode 3 vier Elektrodenschenkel 21 auf, die in der Schnittdarstellung gemäß Fig. 10e jeweils entlang eines Teilumfangs der Innenwand des Elektrodenmantels 19 verlaufen. Durch die in dieser Ansicht im Wesentlichen kreuzförmige Ausgestaltung der Mittelelektrode 16 entstehen vier definierte Zündspalte 22.

Innsbruck, am 18. Juli 2011

Claims (21)

1. * * • » · · · * * * * · · *«·« *··· v»· m * * * * * ♦ · « « « · Λ ··*«» t « · ·· * · 4 t **·*«««« 1 70297 30/30 Patentansprüche: 1. Zündkerze (1) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Gasmotor, umfassend ein Zündkerzengehäuse (2) und eine am Zündkerzengehäuse (2) anzuordnende Masseelektrode (3), die zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, aus einer elektrisch leitfähigen Keramik besteht, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Zündkerzengehäuse (2) verbundener Masseelektrodenträger (4, 4’) vorgesehen ist, der zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, aus einer Metalllegierung besteht und dass die Masseelektrode (3) mit dem Masseelektrodenträger (4, 4 ) verbunden ist.
2. 2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (3) durch eine Fügetechnik, vorzugsweise Bördeln, mit dem Masseelektrodenträger (4, 4’) verbunden ist.
3. 3. Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündkerzengehäuse (2) einen elektrisch leitenden Endbereich (5) aufweist, wobei der Masseelektrodenträger (4, 4’) im Wesentlichen axial in Richtung einer Längsachse (L) der Zündkerze (1) von einem stirnseitigen Rand (5’) des elektrisch leitenden Endbereichs (5) absteht.
4. 4. Zündkerze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Masseelektrodenträger {4, 4’) einstückig mit dem elektrisch leitenden Endbereich (5) ausgebildet ist.
5. 5. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Masseelektrodenträger (4, 4’) als im Wesentlichen rohrförmige Hülse (4’), vorzugsweise als Hohlzylinder, ausgebildet ist, wobei die Hülse (4’) einen umlaufenden Mantel (8) aufweist, wobei vorzugsweise ein stirnseitiger Rand (8 ) des Mantels (8) nach innen in Richtung Hülsenmitte umgebogen ist.
6. 6. Zündkerze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (3) als im Wesentlichen rohrförmige Elektrodenhülse (3a), * * · * ··« · m • *« »» * · » · ψ · «·*«· · « * ·* ** * « ««·»··«» 2 vorzugsweise als Hohlzylinder, ausgebildet ist, wobei die Elektrodenhülse (3a) einen umlaufenden Elektrodenmantel (19) aufweist.
7. 7. Zündkerze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenmantel (19) mehrere Öffnungen (20) aufweist.
8. 8. Zündkerze nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung der Elektrodenhülse (3a) mit dem Masseelektrodenträger (4’) ein stirnseitiger Rand des Elektrodenmantels (19) einen umlaufenden Befestigungsschenkel (19’) aufweist.
9. 9. Zündkerze nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenhülse (3a) mindestens einen Elektrodenschenkel (21) aufweist, der von der Innenseite des Elektrodenmantels (19) im Wesentlichen radial in Richtung Hülsenmitte absteht.
10. 10. Zündkerze nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenhülse (3a) eine stirnseitige Masseelektrodenfläche (3’) autweist.
11. 11. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (3) in Montageposition einen Befestigungsschenkel (10) und einen in Richtung einer Längsachse (L) der Zündkerze (1) vom Befestigungsschenkel (10) beabstandeten Elektrodenschenkel (11) aufweist, wobei der Befestigungsschenkel (10) und der Elektrodenschenkel (11) über einen - vorzugsweise in Richtung der Längsachse (L) verlaufenden - Steg (12) miteinander verbunden sind.
12. 12. Zündkerze nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsschenkel (10) mit dem Masseelektrodenträger (4, 4’) verbunden ist. • · ♦ · »«« · m ····* *♦· · m • * · * # « · · • · I* * · »«··***» 3
13. 13. Zündkerze nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (3) eine Masseelektrodenfläche (3’) aufweist, die im Wesentlichen als ebene Platte ausgebildet ist.
14. 14. Zündkerze nach Anspruch 10 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrodenfläche (3’) zumindest eine Ausnehmung (9) aufweist.
15. 15. Zündkerze nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Ausnehmung (9) in Form eines im Wesentlichen U-förmigen Durchbruchs ausgebildet ist.
16. 16. Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Masseelektrodenträger (4,4’) einen in Richtung der Längsachse (L) der Zündkerze (1) verlaufenden Schenkel (6) und einen vom Schenkel (6), vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht, in Richtung Zündkerzenmitte abstehenden Auflagesteg (7) aufweist, wobei die Masseelektrode (3) auf dem Auflagesteg (7) aufliegt und mit dem Auflagesteg (7) und/oder mit dem Schenkel (6) verbunden ist.
17. 17. Zündkerze nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem elektrisch leitenden Endbereich (5) des Zündkerzengehäuses (2) und der Masseelektrode (3) ein Kompensationsteil (13) vorgesehen ist, durch den die Masseelektrode (3) zwischen dem elektrisch leitenden Endbereich (5) und dem Auflagesteg (7) einklemmbar ist.
18. 18. Zündkerze nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation unterschiedlicher Wärmeausdehnungen von Masseelektrode (3) und Masseelektrodenträger (4, 4’) der Wärmeausdehnungskoeffizient des für den Kompensationsteil (13) gewählten Materials größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient des für die Masseelektrode (3) gewählten Materials und/oder größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient des für den Masseelektrodenträger (4, 4’) gewählten Materials.
19. 19. Zündkerze nach Anspruch 17 oder18, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen elektrisch leitendem Endbereich (5) des Zündkerzengehäuses (2) und Masseelektrode (3) oder zwischen elektrisch leitendem End bereich (5) des Zündkerzengehäuses (2) und Kompensationsteil (13) oder zwischen Kompensationsteil (13) und Masseelektrode (3) ein Distanzstück (14) vorgesehen ist.
20. 20. Zündkerze nach Anspruch19, dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzstück (14) zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, aus einer Metalllegierung besteht.
21. 21. Zündkerze nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des für das Distanzstück (14) gewählten Materials größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient des für die Masseelektrode (3) gewählten Materials. Innsbruck, am 18. Juli 2011