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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf eine Zündkerzenanordnung und insbesondere auf eine Zündkerzenanordnung mit verbesserter Kühlung.
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Hintergrund
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Motoren, welche Dieselmotoren, Benzinmotoren, mit gasförmigem Brennstoff angetriebene Motoren und andere in der Technik bekannte Motoren mit einschließen, zünden eine Luft-Brennstoff-Mischung zur Erzeugung von Wärme oder lassen diese ein. Brennstoff, der in eine Brennkammer des Motors geleitet wird, kann durch eine Zündkerze, eine Glühkerze oder eine Wechselstrom/Gleichstrom-Zündquelle gezündet werden. Die Wärme und die expandierenden Gase, die aus diesem Verbrennungsvorgang resultieren, werden so geleitet, dass sie einen Kolben verschieben oder eine Turbinenschaufel bewegen, wobei beides davon mit einer Kurbelwelle des Motors verbunden sein kann. Wenn der Kolben verschoben wird oder die Turbinenschaufel bewegt wird, wird die Kurbelwelle zur Bewegung veranlasst. Diese Drehung wird dann verwendet, um eine Vorrichtung, wie beispielsweise ein Getriebe oder einen Generator, zum Antrieb eines Fahrzeugs oder zur Erzeugung von elektrischer Leistung anzutreiben.
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Während des Motorbetriebs können Teile, die nahe der Brennkammer angeordnet sind, hohen Spannungen und Temperaturen ausgesetzt sein, und zwar als ein Ergebnis der hohen Verbrennungsdrücke und Temperaturen. Mit der Zeit können diese hohen Spannungen und Temperaturen eine übermäßig große Abnutzung dieser Teile bewirken. Beispielsweise können die vergrößerten Verbrennungstemperaturen bewirken, dass Teile, die mit einer Zündkerze assoziiert sind, einer thermischen Verformung unterworfen werden (beispielsweise Kriechen). Wenn die Zündkerzenteile kriechen, kann Verbrennungsgas durch die Gewindegänge der Zündkerzen entweichen, was eine Verschlechterung einer Dichtung und/oder einer Flachdichtung bewirkt, die mit der Zündkerze assoziiert ist. Sobald die Dichtung nicht mehr ordnungsgemäß funktioniert, kann Schmieröl über die Gewindegänge der Zündkerze lecken und in die Brennkammer wandern. Öl in der Brennkammer kann zu Problemen führen, wie beispielsweise Detonationen im Motor, was oft einen Verlust bei der Erzeugung bzw. beim Betrieb und gesteigerte Reparaturkosten zur Folge haben kann.
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Ein Verfahren zum Lösen der oben dargelegten Probleme ist es, oft die Zündkerze wieder anzuziehen. Jedoch kann dies die Abschaltzeit des Motors vergrößern und zusätzliche Arbeitszeit und Kosten erfordern. Ein weiteres Verfahren zum Lösen der oben dargelegten Probleme ist es, die Zündkerze abzukühlen, um ein Kriechen der Zündkerze zu verhindern. Ein Versuch zum Kühlen einer Zündkerze wird in der
japanischen Patentveröffentlichung Nr. 61-138817 (”der '817-Veröffentlichung”), die an Hiroyuki und andere am 26. Juni 1986 erteilt wurde, offenbart. Die '817-Veröffentlichung offenbart einen Motor mit einer Zündkerze, die in einem Zylinderkopf nahe einem mittigen Teil einer Brennkammer des Motors angeordnet ist. Die '817-Veröffentlichung offenbart weiter, dass ein Bohrloch in einer Wand des Zylinderkopfes installiert ist, um zu gestatten, dass Kühlwasser aus einem Wassermantel in einen Zylinderblock des Motors zum Bohrloch fließt, um eine Kühlung für einen äußeren Gewindeteil der Zündkerze vorzusehen. Die Kühlung kann helfen, eine thermische Verschlechterung der Zündkerze zu verhindern.
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Obwohl das Bohrloch der
'817 -Veröffentlichung dabei helfen kann, eine gewisse Kühlung für die Zündkerze vorzusehen, ist es nicht ganz optimal. Insbesondere gestattet das Bohrloch nur, dass Kühlwasser einen Teil des mit Gewinde versehenen Teils erreicht, was die Wärmemenge begrenzt, die von der Zündkerze zum Kühlwasser übertragen werden kann. Außerdem kann es schwierig und teuer sein, zusätzliche Löcher in den Zylinderkopf zu bohren, um einen adäquaten Kühldurchlass für die Zündkerze vorzusehen.
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Die offenbarte Zündkerzenanordnung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme und/oder andere Probleme des Standes der Technik zu überwinden.
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Zusammenfassung
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Gemäß einem Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf eine Zündkerzenanordnung für einen Motor mit einem Zylinderkopf gerichtet, der zumindest teilweise eine Brennkammer definiert. Die Zündkerzenanordnung kann eine Zündkerze aufweisen, die zumindest teilweise in dem Zylinderkopf angeordnet ist und konfiguriert ist, um einen Funken in der Brennkammer zu erzeugen, um eine Luft-Brennstoff-Mischung zu zünden. Die Zündkerzenanordnung kann auch einen Einsatz aufweisen, der konfiguriert ist, um die Zündkerze aufzunehmen und um zumindest teilweise einen Kühldurchlass zu bilden, der die Zündkerze umgibt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf eine Zündkerzenanordnung für einen Motor mit einem Zylinderkopf gerichtet, der zumindest teilweise eine Brennkammer definiert. Die Zündkerzenanordnung kann eine Zündkerze aufweisen, die zumindest teilweise in dem Zylinderkopf angeordnet ist und konfiguriert ist, um einen Funken in der Brennkammer zu erzeugen, um eine Luft-Brennstoff-Mischung zu zünden. Die Zündkerze kann Gewindegänge mit einem Verhältnis einer Gewindelänge zu einem Gewindedurchmesser von ungefähr 1,7 aufweisen.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf eine Zylinderkopfanordnung für einen Motor mit einer Brennkammer gerichtet. Die Zylinderkopfanordnung kann einen Zylinderkopf mit einer gestuften Bohrung aufweisen. Die Zylinderkopfanordnung kann auch eine Zündkerze aufweisen, die zumindest teilweise in der gestuften Buchung angeordnet ist und konfiguriert ist, um einen Funken in der Brennkammer zu erzeugen, um eine Luft-Brennstoff-Mischung zu zünden. Die Zündkerze weist eine Vielzahl von Außengewindegängen auf. Die Zylinderkopfanordnung kann weiter einen im Allgemeinen ringförmigen Einsatz aufweisen, der konfiguriert ist, um mit der gestuften Bohrung in Eingriff zu kommen und die Zündkerze aufzunehmen. Der Einsatz kann eine Vielzahl von Innengewindegängen aufweisen, die zum direkten Eingriff mit der Vielzahl von Außengewindegängen der Zündkerze konfiguriert sind. Die Zylinderkopfanordnung kann ferner einen Kühldurchlass aufweisen, der zumindest teilweise durch den Einsatz und die gestufte Bohrung gebildet wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften offenbarten Motors;
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2 ist eine Querschnittsansicht einer beispielhaften offenbarten Zündkerzenanordnung, die in Verbindung mit dem Motor der 1 verwendet werden kann;
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3 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren beispielhaften offenbarten Zündkerzenanordnung, die in Verbindung mit dem Motor der 1 verwendet werden kann; und
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4 ist eine Querschnittsdarstellung einer weiteren offenbarten Zündkerzenanordnung, die in Verbindung mit dem Motor der 1 verwendet werden kann.
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Detaillierte Beschreibung
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1 veranschaulicht einen beispielhaften Verbrennungsmotor 10. Für die Zwecke dieser Offenbarung ist der Motor 10 als ein mit gasförmigen Brennstoff betriebener Viertaktmotor abgebildet, und wird als solcher beschrieben, beispielsweise ein Erdgasmotor. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass der Motor 10 irgend eine andere Art eines Verbrennungsmotors sein kann, beispielsweise ein mit Benzin betriebener Motor oder ein Dual-Brennstoff-Motor (beispielsweise mit Erdgas und Diesel betrieben). Der Motor 10 kann einen Motorblock 12 aufweisen, der zumindest teilweise einen oder mehrere Zylinder 14 definiert (wobei nur einer in 1 gezeigt ist). Ein Kolben 16 kann verschiebbar in jedem Zylinder 14 angeordnet sein, so dass er sich zwischen einer oberen Totpunktposition (OT bzw. TDC = Top Dead Center) und einer unteren Totpunktposition (UT bzw. BDC = Bottom Dead Center) hin und her bewegt, und ein Zylinderkopf 18 kann mit jedem Zylinder 14 assoziiert sein. Der Zylinder 14, der Kolben 16 und der Zylinderkopf 18 können zusammen eine Brennkammer 20 definieren. Es wird in Betracht gezogen dass der Motor 10 irgendeine Anzahl von Brennkammern 20 aufweisen kann, und dass die Brennkammern 20 in einer „Reihenkonfiguration”, in einer „V-Konfiguration”, in einer „Boxerkonfiguration” oder in irgend einer anderen geeigneten Konfiguration angeordnet sein können.
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Der Motor 10 kann auch eine Kurbelwelle 22 aufweisen, die drehbar in dem Motorblock 12 angeordnet ist. Eine Verbindungsstange bzw. Pleuelstange 24 kann jeden Kolben 16 mit der Kurbelwelle 22 verbinden, so dass eine Gleitbewegung des Kolbens 16 zwischen der oberen Totpunktposition und der unteren Totpunktposition in jedem Zylinder 14 eine Drehung der Kurbelwelle 22 zur Folge hat. In ähnlicher Weise kann eine Drehung der Kurbelwelle 22 eine Gleitbewegung des Kolbens 16 zwischen den oberen und unteren Totpunktpositionen zur Folge haben. In einem Viertaktmotor kann der Kolben 16 sich zwischen der oberen Totpunktposition und der unteren Totpunktposition über einen Einlasshub, einen Kompressions- bzw. Verdichtungshub, einen Verbrennungs- oder Leistungshub und einen Auslasshub bewegen. Es wird auch in Betracht gezogen, dass der Motor 10 alternativ ein Zweitaktmotor sein kann, wobei ein vollständiger Zyklus einen Verdichtungs/Auslasshub (unterer Totpunkt zum oberen Totpunkt) und einen Leistungs/Auslass/Einlasshub (oberer Totpunkt zum unteren Totpunkt) aufweist.
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Der Zylinderkopf 18 kann einen Einlassdurchlassweg 26 und einen Auslassdurchlassweg 28 definieren. Der Einlassdurchlassweg 26 kann komprimierte Luft oder eine Luft/Brennstoff-Mischung von einer Einlasssammelleitung 30 durch eine Einlassöffnung 32 und in die Brennkammer 20 leiten. Der Auslassdurchlassweg 28 kann in ähnlicher Weise Abgase aus der Brennkammer 20 durch eine Auslassöffnung 34 und in eine Auslasssammelleitung 36 leiten. In einigen Ausführungsbeispielen kann ein (nicht gezeigter) Turbolader durch das Abgas angetrieben werden, welches aus der Sammelleitung 36 austritt, um die Luft zu komprimieren, welche in die Sammelleitung 30 eintritt.
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Ein Einlassventil 38 mit einem Ventilelement 40 kann in der Einlassöffnung 32 angeordnet sein und konfiguriert sein, um selektiv mit einem Sitz 42 in Eingriff zu kommen. Das Einlassventil 38 kann zwischen einer ersten Position, in der das Ventilelement 40 mit dem Sitz 42 in Eingriff kommt, um einen Fluss von Strömungsmittel relativ zur Einlassöffnung 32 zu verhindern, und einer zweiten Position bewegbar sein, in welcher das Ventilelement 40 von dem Sitz 42 entfernt ist, um einen Fluss des Strömungsmittels zuzulassen.
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Ein Auslassventil 44 mit einem Ventilelement 46 kann in ähnlicher Weise in der Auslassöffnung 34 angeordnet sein und konfiguriert sein, um selektiv mit einem Sitz 48 in Eingriff zu kommen. Das Ventilelement 46 kann zwischen einer ersten Position, in welcher das Ventilelement 46 mit dem Sitz 48 in Eingriff steht, um einen Fluss von Strömungsmittel relativ zur Auslassöffnung 34 zu verhindern, und einer zweiten Position bewegbar sein, in welcher das Ventilelement 46 vom Sitz 48 entfernt ist, um einen Fluss des Strömungsmittels zuzulassen.
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Eine Reihe von (nicht gezeigten) Ventilbetätigungsanordnungen kann betriebsmäßig mit dem Motor 10 assoziiert sein, um die Ventilelemente 40 und 46 zwischen den ersten und zweiten Positionen zu bewegen. Es sei bemerkt, dass jeder Zylinderkopf 18 mehrere Einlassöffnungen 32 und mehrere Auslassöffnungen 34 aufweisen könnte. Jede solcher (Öffnungen wäre entweder mit einem Einlassventilelement 40 oder mit einem Auslassventilelement 46 assoziiert. Der Motor 10 kann eine Ventilbetätigungsanordnung für jeden Zylinderkopf 18 aufweisen, die konfiguriert ist, um alle Einlassventile 38 oder alle Auslassventile 44 dieses Zylinderkopfes 18 zu betätigen. Es wird auch in Betracht gezogen, dass eine einzelne Ventilbetätigungsanordnung die Einlassventile 38 oder die Auslassventile 44 betätigen könnte, die mit mehreren Zylinderköpfen 18 assoziiert sind, falls erwünscht. Die Ventilbetätigungsanordnungen können beispielsweise eine Nocken/Druckstangen/Kipphebel-Anordnung, eine Elektromagnetbetätigungsvorrichtung, eine hydraulische Betätigungsvorrichtung oder irgendwelche anderen Mittel zur Betätigung verkörpern, die in der Technik bekannt sind.
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Eine Brennstoffeinlassvorrichtung 50 kann mit dem Motor 10 assoziiert sein, um unter Druck gesetzten Brennstoff in die Brennkammer 20 zu leiten. Die Brennstoffeinlassvorrichtung 50 kann beispielsweise ein elektronisches Ventil verkörpern, welches an einer Stelle stromaufwärts der Einlasssammelleitung 30 angeordnet ist. Es wird in Betracht gezogen, dass die Einlassvorrichtung 50 alternativ eine hydraulisch, mechanisch, oder pneumatisch betätigte Vorrichtung verkörpern könnte, die selektiv Brennstoff unter Druck setzt und/oder gestattet, dass unter Druck stehender Brennstoff direkt in die Brennkammer 20 oder in anderer Weise geleitet wird. Der Brennstoff kann einen komprimierten gasförmigen Brennstoff aufweisen, wie beispielsweise Erdgas, Propan, Biogas, Deponiegas oder Wasserstoff. Es wird auch in Betracht gezogen, dass der Brennstoff verflüssigt sein kann, beispielsweise Benzin, Diesel, Methanol, Ethanol, oder dass irgendein anderer flüssiger Brennstoff in die Brennkammer 20 eingespritzt wird, und dass eine (nicht gezeigte) an Bord liegende Pumpe erforderlich sein kann, um den Brennstoff unter Druck zu setzen.
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Die Menge des Brennstoffes, die durch die Einlassvorrichtung 50 ausgegeben wird, kann mit einem Verhältnis von Luft zu Brennstoff assoziiert sein, welches in die Brennkammer 20 eingeleitet wird. Beispielsweise ist es in dem offenbarten Ausführungsbeispiel wünschenswert, eine stöchiometrische Mischung von Luft und Brennstoff (eine Mischung, die gerade genug Luft hat, um vollständig eine Brennstoffmenge zu verbrennen) in die Brennkammer 20 einzuleiten. Wenn es jedoch erwünscht ist, eine magere Mischung aus Luft und Brennstoff (eine Mischung mit einer relativ geringen Brennstoffmenge im Vergleich zur Luftmenge) in die Brennkammer einzuleiten, kann die Einlassvorrichtung 50 in alternativen Ausführungsbeispielen für eine kürzere Zeitperiode in einer Einspritzposition bleiben (oder in anderer Weise gesteuert werden, um wenig Brennstoff pro gegebenem Zyklus einzuspritzen) als wenn eine fette Mischung aus Brennstoff und Luft erwünscht ist (eine Mischung mit einer relativ großen Menge an Brennstoff im Vergleich zu der Menge an Luft). Wenn eine fette Mischung aus Luft und Brennstoff erwünscht ist, kann genauso die Einlassvorrichtung 50 für eine längere Zeitperiode in der Einspritzposition bleiben (oder sie kann in anderer Weise gesteuert werden, um mehr Brennstoff pro gegebenen Zyklus einzuspritzen), als wenn eine magere Mischung erwünscht ist.
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Wie in 2 gezeigt ist, kann der Motor 10 mit einer Zündkerzenanordnung 54 ausgerüstet sein, die konfiguriert ist, um eine Einspritzung der Luft/Brennstoff-Mischung in die Brennkammer 20 zu ermöglichen. Insbesondere kann die Luft/Brennstoff-Mischung durch einen Flammenstrahl eingespritzt werden, der in die Brennkammer 20 fortschreitet, wenn der Kolben 16 sich während des Verdichtungshubes dem oberen Totpunkt nähert, wenn der Kolben 16 während des Leistungshubes den oberen Totpunkt verlässt oder zu irgendeinem anderen geeigneten Zeitpunkt. Der Flammenstrahl kann durch eine oder mehrere Komponenten erzeugt werden, die mit der Zündkerzenanordnung 54 assoziiert sind.
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Die Zündkerzenanordnung 54 kann eine Zündkerze 56 mit einer Elektrode 58 aufweisen, welche von einem ersten Ende vorsteht, und eine Vielzahl von äußeren Gewindegängen 60, die im Wesentlichen einen Umfang der Zündkerze 56 an einem entgegengesetzten zweiten Ende umgeben. Die Elektrode 58 kann sich durch einen Körper der Zündkerze 56 und zumindest teilweise in die Brennkammer 20 erstrecken. Die Gewindegänge 60 können zum direkten Eingriff mit dem Zylinderkopf 18 und/oder mit einer oder mehreren Komponenten der Zündkerzenanordnung 54 konfiguriert sein.
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Die Zündkerzenanordnung 54 kann auch einen Verlängerungsteil 62 mit einer Elektrode 64, mit einem Isolator 66 und einer äußeren Hülle 68 aufweisen. Die Elektrode 64 kann mit der Elektrode 58 an einem ersten Ende verbunden sein und kann mit einer (nicht gezeigten) Leistungsquelle an einem gegenüberliegenden zweiten Ende verbunden sein. Der Isolator 66 kann zwischen der Elektrode 64 und der äußeren Hülle 68 angeordnet sein, um elektrisch die Elektrode 64 von der äußeren Hülle 68 zu isolieren. Die äußere Hülle 68 kann ein im allgemein zylindrischer Körper sein, der aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist. In einigen Ausführungsbeispielen kann eine Flachdichtung 70 an einer Sitzfläche 72 der Zündkerze 56 anliegen, die an einer Unterseite einer Zündkerzenvertiefung 74 anliegt. Die Flachdichtung 70 kann eine enge Abdichtung zwischen dem Zylinderkopf 18 und der Zündkerze 56 vorsehen, um eine unbeabsichtigte Leckage von Öl und/oder Gasen in die Brennkammer 20 hinein und aus dieser heraus zu blockieren.
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Die Elektroden 58, 64 können aus einem elektrisch leitenden Metall hergestellt sein, wie beispielsweise aus Wolfram, Iridium, Silber, Platin und Goldpalladium, und sie können konfiguriert sein, um Strom von der Leistungsversorgung zu leiten, um die Luft/Brennstoff-Mischung der Brennkammer 20 zu ionisieren (das heißt, eine Korona darin zu erzeugen), um die Luft/Brennstoff-Mischung zu zünden. In dem offenbarten Ausführungsbeispiel erstreckt sich ein Teil der Elektrode 58 zumindest teilweise in die Brennkammer 20, um ein Funkenende 76 zu bilden. Das Funkenende 76 kann in der Nähe einer Erdungselektrode 78 positioniert sein, so dass ein Strom von der Leistungsversorgung durch die Elektrode 58 und dann vom Funkenende 76 zur Erdungselektrode 78 laufen kann, um einen Funken zu erzeugen, um die Luft/Brennstoff-Mischung in der Brennkammer 20 zu zünden.
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In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Zündkerzenanordnung 54 auch einen im Allgemeinen ringförmigen Einsatz 80 aufweisen, der konfiguriert ist, um eine Kühlung der Zündkerze 56 zu ermöglichen. Insbesondere kann der Einsatz 80 eine äußere ringförmige Ausnehmung aufweisen, die zumindest teilweise einen Kühldurchlass 82 bildet, der im Wesentlichen den Einsatz 80 umgibt. Der Kühldurchlass 82 kann vollständig einen Umfang des Einsatzes 80 umgeben, sodass er die Übertragung von thermischer Energie weg von der Zündkerze 56 ermöglicht. Kühlmittel, wie beispielsweise Glykol, Wasser, eine Wasser/Glykol-Mischung oder ein anderes in der Technik bekanntes Kühlmittel kann in den Kühldurchlass 82 von einer oder mehreren zusätzlichen Kühlkomponenten des Motors 10 geleitet werden.
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Beispielsweise kann Kühlmittel in den Zylinderkopf 18 durch einen Einlasskühldurchlass 84 eintreten, wo das Kühlmittel dann in zwei kleinere Kühldurchlässe 86, 88 in einen unteren Teil des Zylinderkopfes 18 aufgeteilt wird. Der Kühldurchlass 88 kann Kühlmittel zu einem Hauptkühlmantel 90 leiten, der in dem Zylinderkopf 18 angeordnet ist, während der Kühldurchlass 86 Kühlmittel zum Kühldurchlass 82 leiten kann. Nach dem Austritt aus dem Kühldurchlass 82 kann das Kühlmittel über den Kühldurchlass 92 zurück zum Hauptkühlmantel 90 geleitet werden. Der Kühldurchlass 92 kann in einem Winkel von ungefähr 20–25° bezüglich einer Bodenfläche 94 (beispielsweise Flammdeck) des Zylinderkopfes 18 angeordnet sein, um zu gestatten, dass Kühlmittel mit einer konstanten Rate in den Zylinderkopf 18 fließt. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Kühldurchlass 86 einen wesentlich größeren Durchmesser als der Kühldurchlass 88 haben (das heißt, eine wesentlich größere Volumenflussrate zulassen). Diese Konfiguration kann auch gestatten, dass Kühlmittel in den Hauptkühlmantel 90 mit im Wesentlichen der gleichen Rate fließt, wie in Zylinderkopfkonfigurationen ohne Kühldurchlass 82. Somit kann das Hinzufügen des Kühldurchlasses 82 die Flussrate des Kühlmittels in dem Zylinderkopf 18 nicht wesentlich beeinflussen.
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Während der Installation der Zündkerzenanordnung 54 kann eine äußere radiale Fläche des Einsatzes 80 mit einer gestuften Bohrung 96 in Eingriff kommen, die in dem Zylinderkopf 18 ausgebildet ist, so dass der Einsatz 80 eine enge Dichtung mit dem Zylinderkopf 18 vorsieht, um eine Kühlmittelleckage in die Brennkammer 20 und/oder die Zündkerzenvertiefung 74 zu verhindern. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Eingriff zwischen der gestuften Bohrung 96 und der äußeren radialen Oberfläche des Einsatzes 80 eine enge Übergangspassung (d. h. eine Presspassung) sein, die eine Abdichtung über und unter dem Kühldurchlass 82 vorsieht. Außerdem kann der Einsatz 80 eine Vielzahl von inneren Gewindegängen 81 haben, die an einer inneren radialen Fläche des Einsatzes 80 ausgebildet sind. Die Gewindegänge 81 können zum direkten Eingriff mit äußeren Gewindegängen 60 der Zündkerzen 56 konfiguriert sein. Während der Montage kann der Einsatz 80 in die gestufte Bohrung 96 pressgepasst werden, und dann kann die Zündkerze 56 in den Einsatz 80 mittels der Gewindegänge 60, 81 eingeschraubt werden.
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In dem offenbarten Ausführungsbeispiel wird der Einsatz 80 vorzugsweise aus einem haltbaren, wärmebeständigen und thermisch leitfähigen Material hergestellt, wie beispielsweise aus Grauguss. Der Zylinderkopf 18 kann auch aus Grauguss gemacht sein, was gestatten kann, dass der Einsatz 80 sich im Wesentlichen mit der gleichen Rate ausdehnt und zusammenzieht wie der Zylinderkopf 18. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass der Einsatz 80 aus anderen geeigneten Materialien gemacht sein kann, falls erwünscht. Außerdem sei bemerkt, dass der Einsatz 80 in dem offenbarten Ausführungsbeispiel eine vom Zylinderkopf 18 und von der Zündkerze 56 getrennte Komponente ist. Jedoch kann der Einsatz 80 in anderen Ausführungsbeispielen alternativ integral mit dem Zylinderkopf 18 oder der Zündkerze 56 sein.
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3 kann eine weitere beispielhafte offenbarte Zündkerzenanordnung 98 vorsehen. Im Gegensatz zur Zündkerzenanordnung 54 kann die Zündkerzenanordnung 98 möglicherweise keinen Einsatz aufweisen, der die Zündkerze 56 umgibt. Um die Kühlung der Zündkerze 56 zu ermöglichen, kann die Zündkerze 56 in der Zündkerzenanordnung 98 stattdessen Gewindegänge 60 mit einer vergrößerten Gewindelänge haben. Insbesondere können die Gewindegänge 60 ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser des Gewindes von ungefähr 1,7 haben. In einem Ausführungsbeispiel können die Gewindegänge 60 eine Gewindelänge L von ungefähr 30 mm und einen Gewindedurchmesser D von ungefähr 18 mm haben. Der Ausdruck „ungefähr”, wie er hier verwendet wird, soll normale Herstellungstoleranzen berücksichtigen. Es sei bemerkt, dass die Zündkerzenanordnung 98 in allen anderen Aspekten im Wesentlichen die Gleiche sein kann wie die Zündkerzenanordnung 54.
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Die Zündkerzenanordnung 98 mit vergrößerter Gewindelänge kann einen größeren Kontaktbereich für die Zündkerze 56 vorsehen, um Wärme auf den Zylinderkopf 18 zu übertragen, wodurch gestattet wird, die Zündkerze 56 mit einer schnelleren Rate abkühlt. Durch Bewegen der Sitzfläche 72 der Zündkerze 56 höher nach oben in dem Zylinderkopf und daher weiter weg von der Brennkammer 20, können außerdem die Komponenten, die in diesem speziellen Bereich der Zündkerze 56 angeordnet sind (beispielsweise, die Flachdichtung 70 und die Sitzfläche 72) niedrigere Temperaturen erfahren. Als eine Folge können diese Komponenten weniger thermische Verformung (beispielsweise Kriechen) erfahren.
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Es sei bemerkt, dass Zündkerzen mit Gewinden mit einem Verhältnis der Gewindelänge zum Durchmesser, welches geringer ist als ungefähr 1,5, wesentlich niedrigere Abkühlungsraten erfahren. Andererseits sind Zündkerzen mit Gewinden mit einem Verhältnis von Gewindelänge zu Durchmesser von mehr als ungefähr 2,0 unnötig groß bemessen und sehen keine wesentlich größeren Abkühlungsraten vor.
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4 zeigt noch eine weitere beispielhafte offenbarte Zündkerzenanordnung 100. Die Zündkerzenanordnung 100 kann im Wesentlichen die Gleiche sein wie die Zündkerzenanordnung 54, und zwar zusätzlich mit einer vergrößerten Gewindelänge, wie bei der Zündkerzenanordnung 98 vorgesehen. Insbesondere kann die Zündkerze 56 bei der Zündkerzenanordnung 100 ein Gewinde 60 mit einem Verhältnis von Gewindelänge zu Durchmesser von ungefähr 1,7 haben, genauso wie bei der Zündkerzenanordnung 98. Die Zündkerzenanordnung 100 kann die zwei Kühlverfahren kombinieren, die bei der Zündkerzenanordnung 54 und bei der Zündkerzenanordnung 98 besprochen wurden, und kann im Wesentlichen die gleichen Vorteile erreichen, um eine noch größere Kühlung der Zündkerze 56 vorzusehen.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die offenbarte Zündkerzenanordnung kann in jeglicher Motoranwendung vorgesehen werden, wo eine Motorkühlung verwendet wird. In einem Ausführungsbeispiel kann die offenbarte Zündkerzenanordnung einen Kühldurchlass aufweisen, der zwischen einem Zündkerzeneinsatz und einem Zylinderkopf ausgebildet ist, um eine verstärkte Abkühlung der Zündkerze vorzusehen. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die offenbarte Zündkerzenanordnung eine vergrößerte Gewindelänge haben, die mit der Zündkerze assoziiert ist, um auch eine verstärkte Abkühlung der Zündkerze vorzusehen. In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die offenbarte Zündkerzenanordnung den Zündkerzeneinsatz mit der vergrößerten Gewindelänge kombinieren, um eine noch stärkere Abkühlung für die Zündkerze vorzusehen. Das Verfahren zum Leiten von Kühlmittel durch den Zylinderkopf wird nun beschrieben.
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Mit Bezug auf die 2 und 4 kann Kühlmittel von einer oder mehreren zusätzlichen Kühlkomponenten des Motors 10 über den Einlasskühldurchlass 84 in den Zylinderkopf 18 geleitet werden. In dem Zylinderkopf 18 kann das Kühlmittel in die Kühldurchlässe 86, 88 aufgeteilt werden. Beispielsweise kann das Kühlmittel in einen ersten Flussstrom in dem Kühldurchlass 86 und in einen zweiten, kleineren Flussstrom in dem Kühldurchlass 88 aufgeteilt werden. Das Kühlmittel vom Kühldurchlass 88 kann in den Hauptkühlmantel 90 fließen. Das Kühlmittel vom Kühldurchlass 86 kann in den Kühldurchlass 82 fließen, der den Einsatz 80 umgibt. Das Kühlmittel, welches durch den Kühldurchlass 82 fließt, kann thermische Energie vom Zylinderkopf 18, vom Einsatz 80 und/oder von der Zündkerze 56 absorbieren. Das Kühlmittel kann dann aus dem Kühldurchlass 82 durch den Kühldurchlass 92 austreten und weiter zum Hauptkühlmantel 90 laufen.
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Es wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an der offenbarten Zündkerzenanordnung vorgenommen werden können. Andere Ausführungsbeispiele werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und einer praktischen Ausführung der offenbarten Zündkerzenanordnung offensichtlich werden. Die Beschreibung und die Beispiele sollen nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein wahrer Umfang durch die folgenden Ansprüche und ihre äquivalenten Ausführungen gezeigt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 61-138817 [0004, 0005]
