DE102011086533A1

DE102011086533A1 - Spark plug of ignition system for combustion engine, has vent passage that is provided for ventilating accommodation space, and is surrounded on all sides by electrically conductive material

Info

Publication number: DE102011086533A1
Application number: DE201110086533
Authority: DE
Inventors: Eduard Weiss; Rainer Ecker
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2013-05-23

Abstract

The spark plug (1) has a housing (2) made of electrically insulating material. The housing has a receiving space (3) for partially receiving a spark plug. An electrically conductive contact element (4) is provided in the housing for electrical contact with the spark plug. A vent passage (6) is provided for ventilating the receiving space. The vent passage is surrounded on all sides by an electrically conductive material. An independent claim is included for an ignition system.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zündkerzenstecker, welcher insbesondere geeignet ist, bei Brennkraftmaschinen mit hoher Aufladung verwendet zu werden. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Zündanlage mit einem erfindungsgemäßen Zündkerzenstecker mit einer signifikant höheren Zündspannung.The present invention relates to a spark plug, which is particularly suitable to be used in internal combustion engines with high charge. Furthermore, the present invention relates to an ignition system with a spark plug according to the invention with a significantly higher ignition voltage.

Zündkerzenstecker sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Beispielsweise zeigt die DE 42 23 071 C1 einen Zündkerzenstecker, welcher eine Entlüftungsmöglichkeit für einen zwischen dem Zündkerzenstecker und der Zündkerze bei aufgestecktem Zündkerzenstecker eingeschlossenen Luftraum aufweist. Hierdurch wird insbesondere ein Abziehen des Zündkerzensteckers von der Zündkerze erleichtert. Im Zuge von zusätzlichen Kraftstoffeinsparungen werden bei zukünftigen Brennkraftmaschinen Brennraumdrücke ständig ansteigen. Dies erhöht jedoch auch die Anforderungen an die Zündanlage. Durch den steigenden Druck bzw. die Gasdichte zum Zündzeitpunkt ist ein höherer Zündspannungsbedarf vorhanden. Hierdurch ergeben sich jedoch in der Zündanlage neben einem verstärkten Verschleiß bzw. einer verstärkten Beanspruchung und einer möglichen frühzeitigeren Alterung insbesondere auch das Auftreten von Kopfüberschlägen. Bei einem Kopfüberschlag tritt ein Funken zwischen einem Keramikisolator der Zündkerze und dem Zündkerzenstecker auf und führt zu einem Ausfall des Zündsystems. Ferner ist es möglich, dass in den luftgefüllten Bereichen am Zündkerzenstecker Teilentladungen entstehen, was zur Reduzierung der Zündspannung führen kann.Spark plug connectors are known from the prior art in various configurations. For example, the shows DE 42 23 071 C1 a spark plug, which has a vent for a trapped between the spark plug and the spark plug with plugged spark plug airspace. As a result, in particular a removal of the spark plug connector is facilitated by the spark plug. In the course of additional fuel savings, combustion chamber pressures will steadily increase in future internal combustion engines. However, this also increases the requirements for the ignition system. Due to the increasing pressure or the gas density at the ignition time, a higher ignition voltage requirement is present. However, in addition to increased wear and / or increased stress and possible premature aging, this also results in the occurrence of head rollovers in the ignition system. In a head stall, a spark occurs between a ceramic insulator of the spark plug and the spark plug and leads to failure of the ignition system. Furthermore, it is possible that partial discharges occur in the air-filled areas on the spark plug connector, which can lead to a reduction in the ignition voltage.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der erfindungsgemäße Zündkerzenstecker mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass auch bei ansteigenden Drücken im Brennraum zum Zündzeitpunkt ein sicherer Betrieb der Brennkraftmaschine möglich ist. Ferner können Teilentladungen insbesondere im Bereich eines Entlüftungsdurchlasses, vermieden werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Entlüftungsdurchlass allseitig von einem elektrisch leitfähigen Material umgeben ist. Hierdurch wird der Entlüftungsdurchlass zu einem Faradayschen Käfig, wodurch unerwünschte Teilentladungen im Inneren des Entlüftungsdurchlasses vermieden werden können. Darüber hinaus macht der Entlüftungsdurchlass eine Montage und eine Demontage des Zündkerzensteckers auf eine Zündkerze sehr viel einfacher, da die Luft während des Handhabungsvorgangs von bzw. in einen Raum zwischen dem Zündkerzenstecker und der Zündkerze strömen kann.The spark plug according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that even with increasing pressures in the combustion chamber at the ignition safe operation of the internal combustion engine is possible. Furthermore, partial discharges, in particular in the region of a ventilation passage, can be avoided. This is inventively achieved in that the vent passage is surrounded on all sides by an electrically conductive material. As a result, the vent passage to a Faraday cage, whereby unwanted partial discharges can be avoided inside the vent passage. In addition, the vent passage makes assembly and disassembly of the plug connector to a spark plug much easier since the air may flow during or between a space between the spark plug plug and the spark plug during the handling operation.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Vorzugsweise ist der Entlüftungsdurchlass in einem elektrisch leitfähigen Kontaktelement des Zündkerzensteckers vorgesehen. Das elektrisch leitfähige Kontaktelement ist beispielsweise ein zylindrisches Vollmetallteil, in welchem eine Bohrung als Entlüftungsdurchlass vorgesehen ist. Hierdurch kann der Entlüftungsdurchlass in Form eines Faradayschen Käfigs sehr kostengünstig bereitgestellt werden.Preferably, the vent passage is provided in an electrically conductive contact element of the spark plug. The electrically conductive contact element is, for example, a cylindrical solid metal part, in which a bore is provided as a vent passage. As a result, the vent passage in the form of a Faraday cage can be provided very inexpensively.

Alternativ ist der Entlüftungsdurchlass durch das Gehäuse des Zündkerzensteckers geführt. Hierbei kann der Entlüftungsdurchlass beispielsweise durch ein elektrisch leitfähiges Rohr, z.B. ein Metallrohr, bereitgestellt werden. Alternativ kann der Entlüftungsdurchlass durch ein eine elektrisch leitfähige Beschichtung aufweisendes Rohr, z.B. ein Kunststoffrohr mit Metallbeschichtung, als Faradayscher Käfig vorgesehen werden. Vorzugsweise ist die Beschichtung dabei an einer Innenseite oder einer Außenseite oder sowohl an einer Innen- als auch einer Außenseite des Rohrs vorgesehen.Alternatively, the vent passage is passed through the housing of the spark plug. Here, the vent passage may be formed, for example, by an electrically conductive tube, e.g. a metal pipe. Alternatively, the vent passage may be defined by a tube having an electrically conductive coating, e.g. a plastic tube with metal coating, be provided as Faraday cage. Preferably, the coating is provided on an inner side or an outer side or on both an inner and an outer side of the tube.

Weiter alternativ ist ein Lüftungsdurchlass durch eine rohrförmige Wicklung aus elektrisch leitfähigem Draht bereitgestellt. Vorzugsweise ist die Drahtwicklung dabei an einer Außenseite eines Kunststoffrohrs vorgesehen. Hierdurch kann der Entlüftungsdurchlass sehr kostengünstig bereitgestellt werden. Alternativ kann die Drahtwicklung auch an einer Innenseite oder sowohl an einer Innenseite als auch einer Außenseite eines Rohres vorgesehen werden.Still alternatively, a vent passage is provided by a tubular coil of electrically conductive wire. Preferably, the wire winding is provided on an outer side of a plastic tube. As a result, the vent passage can be provided very inexpensively. Alternatively, the wire winding may also be provided on an inner side or on both an inner side and an outer side of a tube.

Das Gehäuse ist vorzugsweise ein Spritzgussteil, wobei der durch das Gehäuse geführte Entlüftungsdurchlass als Einlegeteil in eine Gussform eingelegt wird und dann das Steckergehäuse um den eingelegten Entlüftungsdurchlass herumgespritzt wird. Das Material für das Gehäuse umfasst vorzugsweise einen elastischen Kunststoff und/oder Silikon und/oder Kautschuk, wobei je nach Materialwahl das Gehäuse spritzgegossen oder vulkanisiert wird.The housing is preferably an injection-molded part, wherein the vent passage guided through the housing is inserted as an insert in a mold and then the plug housing is molded around the inserted vent passage. The material for the housing preferably comprises an elastic plastic and / or silicone and / or rubber, wherein depending on the choice of material, the housing is injection molded or vulcanized.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Zündanlage mit einem erfindungsgemäßen Zündkerzenstecker und einer Zündkerze, wobei ein Aufnahmeraum am Zündkerzenstecker, welcher zur Aufnahme der Zündkerze dient, im montierten Zustand, d.h. wenn der Zündkerzenstecker auf die Zündkerze gesteckt ist, vollständig durch die Zündkerze ausgefüllt ist. Somit ist kein Gas im Aufnahmeraum vorhanden, was zu einer signifikanten Verbesserung der Gefahr von Kopfüberschlägen und Teilentladungen führt.Further, the present invention relates to an ignition system with a spark plug and a spark plug according to the invention, wherein a receiving space on the spark plug, which serves to accommodate the spark plug, in the assembled state, ie when the spark plug is plugged into the spark plug, is completely filled by the spark plug. Thus, there is no gas in the receiving space, resulting in a significant improvement in the risk of headlamps and partial discharges.

Zeichnungdrawing

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:

1 eine schematische Schnittansicht eines Zündkerzensteckers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel während eines Montagevorgangs, 1 a schematic sectional view of a spark plug according to a first embodiment during an assembly process,

2 eine schematische Schnittansicht des Zündkerzensteckers von 1 im aufgesteckten Zustand, 2 a schematic sectional view of the spark plug of 1 in the plugged state,

3 eine schematische Schnittansicht eines Zündkerzensteckers während eines Montagevorgangs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und 3 a schematic sectional view of a spark plug during an assembly operation according to a second embodiment of the invention and

4 eine schematische Schnittansicht eines Entlüftungsdurchlasses gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. 4 a schematic sectional view of a vent passage according to another embodiment of the invention.

Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein Zündkerzenstecker 1 sowie eine erfindungsgemäße Zündanlage im Detail beschrieben.The following is with reference to the 1 and 2 a spark plug connector 1 and an ignition system according to the invention described in detail.

Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst der Zündkerzenstecker 1 ein Gehäuse 2 aus einem flexiblen Material, beispielsweise einem elastischen Kunststoff, Silikon oder Kautschuk. Das Gehäuse 2 bildet einen Aufnahmeraum 3 zur Aufnahme einer Zündkerze 20. Im Gehäuse 2 ist ferner ein zylindrisches, metallisches Kontaktelement 4 für einen Kontakt mit einem Anschlussbolzen 21 der Zündkerze 20 angeordnet. Ein elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktelement 4 und dem Anschlussbolzen 21 kann dabei direkt oder auch noch über ein Zwischenelement, beispielsweise ein Federelement, erfolgen. Das Kontaktelement 4 ist über ein Kabel 5 mit einer nicht dargestellten Zündspule zur Erzeugung einer Zündspannung verbunden.How out 1 can be seen, includes the spark plug 1 a housing 2 made of a flexible material, such as an elastic plastic, silicone or rubber. The housing 2 forms a recording room 3 for receiving a spark plug 20 , In the case 2 is also a cylindrical, metallic contact element 4 for contact with a connecting bolt 21 the spark plug 20 arranged. An electrical contact between the contact element 4 and the connecting bolt 21 can be done directly or via an intermediate element, such as a spring element. The contact element 4 is over a cable 5 connected to an ignition coil, not shown, for generating an ignition voltage.

Die Zündkerze ist in üblicher Bauweise aufgebaut, wobei eine Geometrie des Aufnahmeraums 3 am Gehäuse 2 derart ausgebildet ist, dass im montierten Zustand (2) an einem Abdichtungsbereich zwischen dem Gehäuse 2 und einem Isolator 22 der Zündkerze 20 eine hohe Flächenpressung vorliegt.The spark plug is constructed in a conventional construction, wherein a geometry of the receiving space 3 on the housing 2 is formed such that in the mounted state ( 2 ) at a sealing area between the housing 2 and an insulator 22 the spark plug 20 a high surface pressure is present.

Wie weiter aus den 1 und 2 ersichtlich ist, ist im Kontaktelement 4 ein Entlüftungsdurchlass 6 gebildet. Der Entlüftungsdurchlass 6 weist einen Einlass 6a auf, welcher zum Aufnahmeraum 3 des Gehäuses 2 hin geöffnet ist und einen Auslass 6b auf, welcher am entgegengesetzten Ende des Kontaktelements 4 angeordnet ist und in Verbindung mit einer Außenseite 8 ist. Genauer mündet der Auslass 6b an einem Endbereich des Kontaktelements 4 neben dem Kabel 5.How further from the 1 and 2 it can be seen is in the contact element 4 a vent passage 6 educated. The bleed passage 6 has an inlet 6a on which to the recording room 3 of the housing 2 is open and an outlet 6b on, which at the opposite end of the contact element 4 is arranged and in connection with an outside 8th is. The outlet opens more exactly 6b at an end portion of the contact element 4 next to the cable 5 ,

Erfindungsgemäß kann nun während eines Montagevorgangs, bei dem der Zündkerzenstecker 1 auf die Zündkerze 20 aufgesteckt wird (Pfeile A in 1), Gas, welches sich im Aufnahmeraum 3 befindet, über den Entlüftungsdurchlass 6 zur Außenseite 8 abgeführt werden. Im endmontierten Zustand, welcher in 2 gezeigt ist, nimmt dann die Zündkerze 20 vollständig das Volumen des Aufnahmeraums 3 ein, so dass kein Gas mehr zwischen dem Gehäuse 2 und der Zündkerze 20 vorhanden ist. Zwar befindet sich noch Luft im Entlüftungsdurchlass 6. Da jedoch das Kontaktelement 4 aus einem elektrisch leitenden Material ist, befindet sich die im Entlüftungsdurchlass 6 befindliche Luft in einem Faradayschen Käfig. Hierdurch wird verhindert, dass es während des Betriebs zu Teilentladungen im Bereich des Entlüftungsdurchlasses 6 kommt. Dadurch kann die erfindungsgemäße Zündanlage eine hohe Betriebsbereitschaft und sehr hohe Zündspannungen bereitstellen. Ferner kann dadurch insbesondere ein Auftreten von Kopfüberschlägen, bei denen ein Funke von einem Außengehäuse 23 der Zündkerze entlang des Abdichtungsbereichs 7 zum Kontaktelement 4 des Zündkerzensteckers auftritt, verhindert werden.According to the invention can now during a mounting operation in which the spark plug 1 on the spark plug 20 is plugged (arrows A in 1 ), Gas, which is in the receiving space 3 located above the vent passage 6 to the outside 8th be dissipated. In the final assembled state, which in 2 is shown, then takes the spark plug 20 completely the volume of the recording room 3 one, so no more gas between the case 2 and the spark plug 20 is available. Although there is still air in the vent passage 6 , However, since the contact element 4 is made of an electrically conductive material, which is located in the vent passage 6 air in a Faraday cage. This prevents it during operation to partial discharges in the area of the vent passage 6 comes. As a result, the ignition system according to the invention can provide high operational readiness and very high ignition voltages. Furthermore, this can in particular an occurrence of headlaps, in which a spark from an outer housing 23 the spark plug along the sealing area 7 to the contact element 4 the spark plug connector occurs can be prevented.

Somit kann erfindungsgemäß eine Zündanlage bereitgestellt werden, welche insbesondere den in Zukunft zu erwartenden, höheren Gasdrücken während des Zündzeitpunkts gewachsen ist. Insbesondere kann den steigenden Anforderungen der Isolationswirkung des Zündkerzensteckers 1 Rechnung getragen werden. Dies kann weiter durch das Vorsehen eines Isolators 22 mit einer glatten Außenfläche, d.h. ohne Rippen o.Ä., verstärkt werden, da dadurch eine Flächenpressung des Gehäuses 2 des Zündkerzensteckers am Isolator und somit eine verbesserte Isolationswirkung des Zündkerzensteckers erreicht wird.Thus, according to the invention, an ignition system can be provided which in particular has grown in the future to be expected, higher gas pressures during the ignition. In particular, the increasing demands of the insulating effect of the spark plug 1 Be taken into account. This can be further accomplished by providing an insulator 22 with a smooth outer surface, ie without ribs o.Ä., Reinforced, since thereby a surface pressure of the housing 2 the spark plug connector on the insulator and thus an improved insulating effect of the spark plug connector is achieved.

3 zeigt einen Zündkerzenstecker gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind. Wie aus 3 ersichtlich ist, ist der Entlüftungsdurchlass 6 beim zweiten Ausführungsbeispiel im Gehäuse 2 des Zündkerzensteckers 1 ausgebildet. Der Entlüftungsdurchlass 6 ist durch Rohr 9 aus einem elektrisch leitenden Material bereitgestellt. Das Rohr 9 kann beispielsweise in eine im Gehäuse 2 vorgesehene Bohrung eingebracht werden oder es wird während des Herstellungsvorgangs des Gehäuses 2 in eine Spritzgussform eingelegt und anschließend das Gehäuse um das Rohr 9 herum gespritzt. Das Rohr 9 übernimmt die gleiche Funktion wie die Bohrung im Kontaktelement 4 des ersten Ausführungsbeispiels und bildet einen Faradayschen Käfig für den Entlüftungsdurchlass 6. Es sei angemerkt, dass alternativ das Rohr auch beispielsweise ein Kunststoffrohr sein kann, welches eine metallische Beschichtung an einer Innenseite und/oder Außenseite aufweist. 3 shows a spark plug according to a second embodiment of the invention, wherein the same or functionally identical parts are denoted by the same reference numerals as in the first embodiment. How out 3 is apparent, is the vent passage 6 in the second embodiment in the housing 2 of the spark plug connector 1 educated. The bleed passage 6 is through pipe 9 made of an electrically conductive material. The pipe 9 For example, in a housing 2 provided bore or it will be during the manufacturing process of the housing 2 placed in an injection mold and then the housing around the pipe 9 sprayed around. The pipe 9 performs the same function as the hole in the contact element 4 of the first embodiment and forms a Faraday cage for the vent passage 6 , It should be noted that, alternatively, the pipe may also be, for example, a plastic pipe having a metallic coating on an inside and / or outside.

4 zeigt eine weitere Alternative für einen Entlüftungsdurchlass 6, bei dem ein elektrisch leitfähiger Draht 10 um ein Kunststoffrohr 11 herum gewickelt ist. Diese Drahtwicklung bildet ebenfalls einen Faradayschen Käfig für den Entlüftungsdurchlass, wie die in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen Entlüftungsdurchlasse. Der Entlüftungsdurchlass von 4 kann beispielsweise ebenfalls in das Gehäuse 2 des Zündkerzensteckers vergossen werden. Alternativ kann auch ausschließlich die Wicklung ohne das Kunststoffrohr als Entlüftungsdurchlass verwendet werden. 4 shows a further alternative for a vent passage 6 in which an electrically conductive wire 10 around a plastic pipe 11 wrapped around. This wire winding also forms a Faraday cage for the vent passage, like the vent passages described in the previous embodiments. The vent passage of 4 for example, also in the housing 2 the spark plug connector are shed. Alternatively, only the winding without the plastic pipe can be used as a vent passage.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4223071 C1 [0002]

Claims

A spark plug connector comprising: - a housing made of an electrically insulating material ( 2 ) with a receiving space ( 3 ) for at least partially accommodating a spark plug, - an electrically conductive contact element ( 4 ) for electrically contacting the spark plug, which in the housing ( 2 ), and - a vent passage ( 6 ) for venting the receiving space ( 3 ), characterized in that - the vent passage ( 6 ) Is surrounded on all sides by an electrically conductive material.

Spark plug connector according to claim 1, characterized in that the venting passage ( 6 ) in the electrically conductive contact element ( 4 ) is provided.

Spark plug connector according to claim 1, characterized in that the venting passage ( 6 ) through the housing ( 2 ) is guided.

Spark plug connector according to one of the preceding claims, characterized in that the venting passage ( 6 ) an electrically conductive tube ( 9 ).

Spark plug according to claim 4, characterized in that the tube has an electrically conductive coating.

Spark plug according to claim 5, characterized in that the coating of the tube is provided on an inner side and / or an outer side of the tube.

Spark plug according to claim 3, characterized in that the vent passage ( 6 ) a winding of a conductive wire ( 10 ).

Spark plug connector according to claim 7, characterized in that the winding of electrically conductive wire ( 10 ) around a pipe ( 11 ), in particular a plastic pipe, is wound.

Spark plug connector according to one of claims 3 to 7, characterized in that the housing ( 2 ) is an injection molded part and the vent passage ( 6 ) is encapsulated in the housing.

Ignition system comprising a spark plug connector according to one of the preceding claims and a spark plug ( 20 ), the spark plug ( 20 ) in the assembled state a receiving space ( 3 ) in a housing ( 2 ) of the spark plug connector ( 1 ) completely.