AT523774A2

AT523774A2 - Kontaktierungseinrichtung einer Spannungsübertragungseinrichtung einer Zündeinrichtung eines Großmotors, Zündkerze, Zündeinrichtung und Großmotor

Info

Publication number: AT523774A2
Application number: ATA50311/2021A
Authority: AT
Inventors: Dirumdam Björn; Hummel Christian; Birner Matthias
Original assignee: Man Energy Solutions Se
Priority date: 2020-05-07
Filing date: 2021-04-27
Publication date: 2021-11-15
Also published as: KR20210136870A; US20210348587A1; US11761414B2; JP2021177483A

Abstract

Kontaktierungseinrichtung (12) einer Spannungsübertragungseinrichtung (1) einer Zündeinrichtung eines Großmotors, dessen Zylinder Kolbendurchmesser von mindestens 140 mm, insbesondere von mindestens 175 mm, aufweisen, mit einem ersten Federabschnitt (13) zur elektrischen Kontaktierung eines Kabelkontaktierungsstücks (9) der Spannungsübertragungseinrichtung, mit einem zweiten Federabschnitt (14) zur elektrischen Kontaktierung eines Zündkerzenanschlusses (4) einer Zündkerze (3) der Zündeinrichtung, wobei der zweite Federabschnitt (14) sich in Richtung auf sein Ende, welches an dem Zündkerzenanschlusses (4) der Zündkerze (3) zur Anlage kommt, verjüngt. Der Zündkerzenanschluss (4) der mit der Kontaktierungseinrichtung (12) zusammenwirkenden Zündkerze (3) weist eine Mulde (17) auf, in welche die Kontaktierungseinrichtung (12) mit einem Federabschnitt (14) einführbar ist.

Description

Kontaktierungseinrichtung einer Spannungsübertragungseinrichtung einer Zündeinrichtung eines Großmotors, Zündkerze, Zündeinrichtung und Groß-

motor

Die Erfindung betrifft eine Kontaktierungseinrichtung einer Spannungsübertragungseinrichtung einer Zündeinrichtung eines Großmotors. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Zündkerze und eine Zündeinrichtung eines Großmotors und ei-

nen Großmotor.

Die hier vorliegende Erfindung betrifft den Bereich sogenannter Großmotoren bzw. Großbrennkraftmaschinen, deren Zylinder Kolbendurchmesser von mindestens oder mehr als 140 mm, insbesondere von mindestens 175 mm, aufweisen. Bei solchen Großbrennkraftmaschinen handelt es sich zum Beispiel um Schiffsmoto-

ren oder Kraftwerksmotoren.

Großmotoren, die nach dem Otto-Prinzip arbeiten, benötigen zur Zündung des Kraftstoffs in den Zylindern eine Zündeinrichtung. Solche Zündeinrichtungen verfügen über Zündkerzen, die mit einer elektrischen Spannung versorgt werden müssen. Hierzu greift an der Zündkerze eine Spannungsübertragungseinrichtung

an, die auch als Hochspannungsverlängerung bezeichnet wird.

Bei aus der Praxis bekannten Großmotoren mit Zündeinrichtungen weist die Spannungsübertragungseinrichtung einen Isolator, ein Kabelkontaktierungsstück für elektrische Kabel und eine elektrisch leitende Kontaktierungseinrichtung auf, die zwischen dem Kabelkontaktierungsstück und einem elektrischen Zündkerzenanschluss der Zündkerze positioniert ist und sowohl den Zündkerzenanschluss der Zündkerze als auch das Kabelkontaktierungsstück elektrisch leitend kontaktiert. Die Kontaktierungseinrichtung dient der Übertragung von Zündspannung in Richtung auf die Zündkerze.

Dabei ist bei aus der Praxis bekannten Großmotoren die Kontaktierungseinrichtung so ausgebildet, dass ein dem Zündkerzenanschluss der Zündkerze zugewandtes Ende der Kontaktierungseinrichtung den Zündkerzenanschluss radial au-

ßen umfasst.

Bei aus der Praxis bekannten Großmotoren besteht das Problem, dass die Kontaktierungseinrichtung der Zündeinrichtung zu einem Verrutschen bzw. Verkippen neigt, wodurch dann die Kontaktierungseinrichtung am Zündkerzenanschluss verrutschen und am Isolator zur Anlage kommen kann. Hierdurch wird die Funktion

der Zündeinrichtung beeinträchtigt.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine

neuartige Kontaktierungseinrichtung einer Spannungsübertragungseinrichtung einer Zündeinrichtung eines Großmotors, eine Zündkerze, eine Zündeinrichtung eines Großmotors mit einer solchen Kontaktierungseinrichtung und Zündkerze, und

einen Großmotor mit einer solchen Zündeinrichtung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Kontaktierungseinrichtung einer Spannungsübertragungseinrichtung einer Zündeinrichtung eines Großmotors nach Anspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß verjüngt sich der zweite Federabschnitt in Richtung auf sein Ende, welches an dem Zündkerzenanschluss der Zündkerze zur Anlage kommt. Der zweite Federabschnitt stellt eine Zentrierungsfunktion für die Kontaktierungseinrichtung an der Zündkerze bereitstellt.

Der sich verjüngende zweite Federabschnitt der Kontaktierungseinrichtung, welcher mit seinem Ende am Zündkerzenanschluss der Zündkerze zur Anlage kommt, stellt die Zentrierungsfunktion für die Kontaktierungseinrichtung bereit und

verhindert so ein Kippen bzw. Verrutschen der Feder. Es wird vermieden, dass die

Kontaktierungseinrichtung am Zündkerzenanschluss verrutscht und am Isolator

zur Anlage kommt. Hierdurch wird die Funktion der Zündeinrichtung verbessert.

Zwischen dem ersten Federabschnitt und dem zweiten Federabschnitt ist ein dritter Federabschnitt ausgebildet, der eine Vorspannungsfunktion und eine Toleranzausgleichsfunktion in Längsrichtung der Kontaktierungseinrichtung bereitstellt. Der dritte Federabschnitt weist vorzugsweise eine größere axiale Länge und eine größere Federsteigung als der zweite Federabschnitt auf. Ein Windungsdurchmesser des zweiten Federabschnitts verjüngt sich ausgehend vom dritten Federabschnitt in Richtung auf sein freies Ende. Eine solche Kontaktierungseinrichtung ist besonders bevorzugt. Der zweite Federabschnitt stellt die Zentrierungsfunktion bereit. Der dritte Federabschnitt stellt die Vorspannungsfunktion und die Toleranzausgleichsfunktion in Längsrichtung der Kontaktierungseinrichtung bereit. Hierdurch kann besonders vorteilhaft Zündenergie in Richtung auf die Zündkerze über-

tragen werden.

Die erfindungsgemäße Zündkerze ist in Anspruch 6 definiert. Die erfindungsgemäße Zündeinrichtung eines Großmotors ist in Anspruch 9 und der Großmotor ist in Anspruch 12 definiert.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1: einen Ausschnitt aus einer Zündeinrichtung eines Großmotors mit einer erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung einer Spannungsübertragungseinrichtung der Zündeinrichtung.

Die Erfindung betrifft den Bereich sogenannter Großmotoren bzw. Großbrennkraftmaschinen, deren Zylinder Kolbendurchmesser von mindestens oder mehr als 140 mm, insbesondere von mindestens 175 mm, aufweisen. Bei solchen Großmotoren handelt es sich zum Beispiel um Schiffsmotoren oder Kraftwerksmotoren. Diese sind bei der Erfindung als Ottomotoren oder auch als im OttoBetriebsmodus betreibbare Dual-Fuel-Motoren ausgeführt.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Großmotor im Bereich einer erfindungsgemäßen Zündeinrichtung 1, die in einem Zylinderkopf 2 oder einer Vorkammer

des Großmotors aufgenommen ist.

Die Zündeinrichtung 1 verfügt über eine Zündkerze 3, die dem Zünden des Kraftstoffs dient. Die Zündkerze 3 verfügt über einen elektrischen Zündkerzenanschluss 4.

Die Zündeinrichtung 1 weist weiterhin eine Spannungsübertragungseinrichtung 5 auf, die auch als Hochspannungsverlängerung bezeichnet wird. Die Spannungsübertragungsseinrichtung 5 dient der Übertragung elektrischer Energie bzw. der Übertragung einer elektrischen Zündspannung ausgehend von einem elektrischen Spannungsübertragungskabel 6 in Richtung auf die Zündkerze 3, nämlich den Zündkerzenanschluss 4 derselben.

Die Spannungsübertragungseinrichtung 5 verfügt über einen Isolator 7 mit einer zentralen Ausnehmung 8, in welche die Zündkerze 3 mit dem Zündkerzenanschluss 4 hineinragt. Die Spannungsübertragungseinrichtung 5 verfügt weiterhin über ein Kabelkontaktierungsstück 9, welches der elektrischen Kontaktierung des Kabels 6 dient, nämlich eines am Ende des Kabels 6 angeordneten Kabelschuhs 10. Über eine Crimpeinrichtung 11 können das Kabelkontaktierungsstück 9 und der Kabelschuh 10 vererimpt werden.

Die Spannungsübertragungseinrichtung 5 verfügt weiterhin über eine elektrisch leitende Kontaktierungseinrichtung 12, die vorzugsweise als Feder 12 ausgebildet ist. In der nachfolgenden Figurenbeschreibung wird die elektrisch leitende Kontaktierungseinrichtung 12 als Feder bezeichnet.

Die elektrisch leitende Feder 12 kontaktiert mit einem ersten Federabschnitt 13 das Kabelkontaktierungsstück 9 und mit einem zweiten, gegenüberliegenden Federabschnitt 14 die Zündkerze 3, nämlich den Zündkerzenanschluss 4 derselben.

Fig. 1 kann entnommen werden, dass der erste Federabschnitt 13 auf einen Gewindevorsprung 15 des Kabelkontaktierungsstücks 9 montiert ist, wobei der gegenüberliegende zweite Federabschnitt 14 mit einem freien Ende den Zündker-

zenanschluss 4 der Zündkerze 3 elektrisch kontaktiert.

Der zweite Federabschnitt 14 der Feder 12 ist derart ausgebildet, dass ich derselbe in Richtung auf sein freies Ende, welches an dem Zündkerzenanschluss 4 der Zündkerze 3 zur Anlage kommt, verjüngt. Dabei verjüngt sich ein Windungsdurchmesser des zweiten Federabschnitts 14 in Richtung auf sein freies Ende, mit welchem die Feder 12 und damit der zweite Federabschnitt 14 am Zündkerzenanschluss 4 der Zündkerze 3 zur Anlage kommt. Dieser zweite Federabschnitt 14 stellt dabei eine Zentrierungsfunktion für die Feder 12 bereit und stellt sicher, dass die Feder 12 den Isolator 7 nicht berührt und am Zündkerzenanschluss 4 nicht

verrutscht.

Zwischen dem ersten Federabschnitt 13 und dem zweiten Federabschnitt 14 verfügt die Feder 12 über einen dritten Federabschnitt 16, welcher eine Vorspannfunktion und eine Toleranzausgleichsfunktion in Längsrichtung der Feder 12 bereitstellt. Während also der erste Federabschnitt 13 der Befestigung der Feder 12 am Gewindevorsprung 15 des Kabelkontaktierungsstücks 9 dient, dient der zweite

Federabschnitt 14 der elektrischen Kontaktierung des Zündkerzenanschlusses 4

und der Zentrierung der Feder 12. Der dritte Federabschnitt 16 stellt die Toleranzausgleichsfunktion und Vorspannfunktion bereit.

Während der erste Federabschnitt 13 und der zweite Federabschnitt 16 jeweils zylindrisch gewickelt sind, verjüngt sich der zweite Federabschnitt 14 kegelstumpfartig. Der dritte Federabschnitt 16 weist dabei eine größere axiale Länge und eine größere Federsteigung als der zweite Federabschnitt 14 auf. Ein Abstand zwischen den einzelnen Windungen des zweiten Federabschnitts 14 ist deutlich geringer als ein Abstand der Windungen des dritten Federabschnitts 16 und des ersten Federabschnitts 13.

Am Zündkerzenanschluss 4 der Zündkerze 3 ist eine Mulde 17 ausgebildet, in die der zweite Federabschnitt 14 mit seinem freien Ende hineinragt. Der zweite Federabschnitt 14 kontaktiert den Zündkerzenanschluss 4 im Bereich eines Muldenbodens 17a der Mulde 17. Der Muldenboden 17a ist dabei eben flach und glatt ausgeführt.

Vom Muldenboden 17a erstreckt sich in Richtung auf die Feder 12 ein Muldenrand 17b. Der Muldenrand 17b weist dabei eine Höhe auf, die mindestens der Federdrahtstärke der Feder 12 im Bereich des zweiten Federabschnitts 14 entspricht. Insbesondere entspricht die Höhe des Muldenrands 17 mindestens dem 2-fachen

der Federdrahtstärke der Feder 12 im zweiten Federabschnitt 14.

Vorzugsweise ist die Federdrahtstärke der Feder 12 in sämtlichen Federabschnitten 13, 14 und 16 identisch. Die einzelnen Federabschnitte 13, 14 und 16 können

jedoch auch unterschiedliche Federdrahtstärken aufweisen.

Über den sich in Richtung auf das freie Ende verjüngenden zweiten Federabschnitt 14 der Feder 12 in Kombination mit der Mulde 17 des Zündkerzenan-

schluss 4 kann eine besonders vorteilhafte Zentrierung der Feder 12 an der Zünd-

kerze 3 erfolgen. Dabei ist der Muldenrand 17b der Mulde 17 konisch konturiert, insbesondere kegelstumpfartig, mit einer Verjüngungsrichtung, die der Verjüngungsrichtung des zweiten Federabschnitts 14 der Feder 12 entspricht. Dadurch, dass der Muldenrand 17b die Feder 12 am zweiten Federabschnitt 14 zumindest bereichsweise umgibt, kann eine vorteilhafte Abschirmung des Endes des zweiten Federabschnitts 14 gegenüber einer Ausstrahlung eines inhomogenen elektromagnetischen Felds am Endes des zweiten Federabschnitts 14 gewährleistet

werden.

Die Zündenergie, die von der Spannungsübertragungseinrichtung 5 in Richtung auf die Zündkerze 3 übertragen wird, wird vorzugsweise auf kapazitiven Weg be-

reitgestellt.

Fig. 1 zeigt weiterhin eine Dichtung 18, die zwischen den Isolator 7 der Spannungsübertragungseinrichtung 5 und einem Abschnitt der Zündkerze 3 positioniert ist. Die Dichtung 18 ist Bestandteil der als Hochspannungsverlängerung bezeich-

neten Spannungsübertragungseinrichtung 5.

Ein Großmotor, der die erfindungsgemäße Zündeinrichtung mit der erfindungsgemäßen Feder aufweist, ist vorzugsweise als Gasmotor ausgeführt und weist Zylinder mit einem Kolbendurchmesser von mindestens oder mehr als 140 mm, insbe-

sondere mindestens als 175 mm, auf.

Bezugszeichenliste

1 Zündeinrichtung

2 Zylinderkopf

3 Zündkerze

4 Zündkerzenanschluss

5 Spannungsübertragungseinrichtung 6 Kabel

7 Isolator

8 Ausnehmung

9 Kabelkontaktierungsstück

10 Kabelschuh

11 Crimphülse

12 Kontaktierungseinrichtung / Feder 13 Federabschnitt

14 Federabschnitt

15 Gewindevorsprung

16 Federabschnitt

17 Mulde

17a Muldenboden

17b Muldenrand

18 Dichtung

Claims

Patentansprüche

Kontaktierungseinrichtung (12) einer Spannungsübertragungseinrichtung (5) einer Zündeinrichtung (1) eines Großmotors, dessen Zylinder Kolbendurchmesser von mindestens 140 mm, insbesondere von mindestens 175 mm, aufweisen,

mit einem ersten Federabschnitt (13) zur elektrischen Kontaktierung eines Kabelkontaktierungsstücks (9) der Spannungsübertragungseinrichtung,

mit einem zweiten Federabschnitt (14) zur elektrischen Kontaktierung eines Zündkerzenanschlusses (4) einer Zündkerze (3) der Zündeinrichtung,

dadurch gekennzeichnet, dass

der zweite Federabschnitt (14) sich in Richtung auf sein Ende, welches an dem Zündkerzenanschlusses (4) der Zündkerze (3) zur Anlage kommt,

verjüngt.

Kontaktierungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Federabschnitt (14) eine Zentrierungsfunktion für die Kontaktierungseinrichtung (12) an der Zündkerze (3) bereitstellt.

Kontaktierungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Federabschnitt (13) und dem zweiten Federabschnitt (14) ein dritter Federabschnitt (16) ausgebildet ist, der eine Vorspannungsfunktion und eine Toleranzausgleichsfunktion in Längsrichtung der Kontaktierungseinrichtung (12) bereitstellt.

Kontaktierungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Federabschnitt (16) eine größere axiale Länge und eine gröBere Federsteigung als der zweite Federabschnitt (14) aufweist.

Kontaktierungseinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Windungsdurchmesser des zweiten Federabschnitts (14) sich ausgehend vom dritten Federabschnitt (16) in Richtung auf sein freies Ende

verjüngt.

Zündkerze (3) einer Zündeinrichtung (1) eines Großmotors, dessen Zylinder Kolbendurchmesser von mindestens 140 mm, insbesondere von mindestens175 mm, aufweisen,

mit einem Zündkerzenanschluss (4) zur elektrischen Kontaktierung einer Kontaktierungseinrichtung (12) einer Spannungsübertragungseinrichtung (5) der Zündeinrichtung (1),

dadurch gekennzeichnet, dass

der Zündkerzenanschlusses (4) eine Mulde (17) aufweist, in welche die Kontaktierungseinrichtung (12) mit einem Federabschnitt (14) einführbar ist.

Zündkerze (3) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mulde (17) einen Muldenboden (17a) und einen Muldenrand (17b) aufweist, wobei

der Muldenrand (17b) eine Höhe aufweist, der mindestens einer Federdrahtstärke der Kontaktierungseinrichtung (12) entspricht.

Zündkerze (3) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Muldenrand (17b) eine Höhe aufweist, der mindestens dem 2-fachen der Federdrahtstärke der Kontaktierungseinrichtung (12) entspricht.

Zündeinrichtung (1) eines Großmotors, dessen Zylinder Kolbendurchmesser von mindestens 140 mm, insbesondere von mindestens 175 mm, aufweisen,

mit einer Zündkerze (3),

11.

12.

11/13 61244

wobei die Zündkerze (3) einen elektrischen Zündkerzenanschluss (4) aufweist,

mit einer Spannungsübertragungseinrichtung (5) zur Versorgung der Zündkerze (3) mit einer elektrischer Zündspannung,

wobei die Spannungsübertragungseinrichtung (5) einen Isolator (7), ein Kabelkontaktierungsstück (9) für ein elektrisches Kabel (6) und eine elektrisch leitende Kontaktierungseinrichtung (12) aufweist, die sich zwischen dem Kabelkontaktierungsstück (9) und dem elektrischen Zündkerzenanschlusses (4) der Zündkerze (3) erstreckt,

dadurch gekennzeichnet, dass

der elektrische Zündkerzenanschlusses (4) der Zündkerze (3) eine Mulde (17) aufweist, in welche die Kontaktierungseinrichtung (12), die nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist, mit dem zweiten Federabschnitt (14) hineinragt.

Zündeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mulde (17) einen Muldenboden (17a) und einen Muldenrand (17b) aufweist, wobei der Muldenrand (17b) eine Höhe aufweist, der mindestens einer Federdrahtstärke der Kontaktierungseinrichtung (12) entspricht.

Zündeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Muldenrand (17b) eine Höhe aufweist, der mindestens dem 2-fachen der Federdrahtstärke der Kontaktierungseinrichtung (12) entspricht.

Großmotor, dessen Zylinder Kolbendurchmesser von mindestens 140 mm, insbesondere von mindestens 175 mm, aufweisen, und der im Bereich jedes Zylinders eine Zündeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11 auf-

weist.

13. Großmotor, dadurch gekennzeichnet, dass derselbe ein Gasmotor ist.