DE102016121985A1

DE102016121985A1 - Koronazündeinrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Koronazündeinrichtung

Info

Publication number: DE102016121985A1
Application number: DE102016121985.1A
Authority: DE
Inventors: Nicolaus Wulff
Original assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Current assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Priority date: 2016-11-16
Filing date: 2016-11-16
Publication date: 2018-05-17

Abstract

Beschrieben wird eine Koronazündeinrichtung zum Zünden von Brennstoff in einem Verbrennungsmotor mittels einer Koronaentladung, mit einer Mittelelektrode (3), einem Isolatorkörper (2), der die Mittelelektrode (3) hält, und einem Metallgehäuse (1), in dem der Isolatorkörper (2) steckt. Erfindungsgemäß ist eine Metallhülse (6) vorgesehen, die in dem Metallgehäuse (1) angeordnet ist und den Isolatorkörper (2) umgibt. Zudem wird ein Verfahren zum Herstellen einer Koronazündeinrichtung beschrieben.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Koronazündeinrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen, wie sie beispielsweise aus der DE 10 2015 101 568 A1 bekannt ist.
Koronazündeinrichtungen bewirken in Verbrennungsmotoren eine Zündung von Kraftstoff mittels einer Koronaentladung und sind somit eine Alternative zu herkömmlichen Zündkerzen, die eine Zündung durch eine Bogenentladung bewirken.
Der Kerzenschacht eines Motors, in dem eine Zündkerze oder eine Koronazündeinrichtung installiert wird, kann verschiedene Abmessungen haben. Koronazündeinrichtungen werden deshalb ebenso wie Zündkerzen mit verschiedenen Durchmessern bzw. Gewindegrößen für alle gängigen Kerzenschachtgrößen von Verbrennungsmotoren benötigt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, wie kostengünstig Koronazündeinrichtungen für unterschiedliche Kerzenschachtgrößen gefertigt werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Koronazündeinrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch ein Verfahren zum Herstellen einer Koronazündeinrichtung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß sitzt der Isolatorkörper der Koronazündeinrichtung in einer Metallhülse, die in dem Metallgehäuse steckt. Die Metallhülse kann kostengünstig aus Blech hergestellt werden und die Größe des Isolatorkörpers an verschieden große Metallgehäuse anpassen. Auf diese Weise können Isolatorkörper einer einheitlichen Größe für unterschiedlich große Metallgehäuse und somit für Koronazündeinrichtungen verwendet werden, die an unterschiedliche Kerzenschachtgrößen angepasst sind. Zudem kann die Metallhülse unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Isolatorkörper und dem Metallgehäuse ausgleichen.
Bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Koronazündeinrichtung wird die Mittelelektrode in dem Isolatorkörper angeordnet, der Isolatorkörper in die Metallhülse gesteckt, und dann der Isolatorkörper zusammen mit der ihn umgebenden Metallhülse in das Metallgehäuse gesteckt. Dabei kann die Mittelelektrode in den Isolatorkörper gesteckt werden, bevor oder nachdem der Isolatorkörper in die Metallhülse gesteckt wurde.
Bevorzugt wird der Isolatorkörper in die Metallhülse eingepresst. Der Isolatorkörper und die Metallhülse bilden dann einen Pressverband. Vorteilhaft lässt sich so mit geringem Aufwand eine gasdichte Verbindung zwischen dem Isolatorkörper und der Metallhülse gewährleisten. Beim Einpressen des Isolatorkörpers in die Metallhülse kann die Metallhülse plastisch verformt, also aufgeweitet werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass der Isolatorkörper zusammen mit der ihn umgebenden Metallhülse in das Metallgehäuse eingepresst wird, sodass ein Pressverband gebildet wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Metallhülse auch mit dem Metallgehäuse verschweißt werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Metallhülse an ihrem vorderen, brennraumseitigen Ende aus dem Metallgehäuse herausragt und dort einen vergrößerten Durchmesser aufweist. Dieser vordere Endabschnitt der Metallhülse kann mit dem Metallgehäuse verschweißt werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Metallhülse nur einen Teil des Abschnitts des Isolatorkörpers umgibt, der von dem Metallgehäuse umgeben ist. Die Metallhülse ist insbesondere in dem vorderen, brennraumseitigen Abschnitt des Metallgehäuses vorteilhaft und sorgt dort für eine verbesserte Abdichtung zwischen Metallgehäuse und Isolatorkörper.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Isolatorkörper eine elektrisch leitfähige Beschichtung trägt, auf der die Metallhülse sitzt. Die elektrisch leitfähige Beschichtung kann aus Metall, beispielsweise einer Edelmetalllegierung, oder Keramik sein.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Koronazündeinrichtung in einer Schnittansicht;
2 ein Ausführungsbeispiel des Isolatorkörpers der Koronazündeinrichtung mit Metallhülse
3 der Isolatorkörper mit aufgestecktem Metallgehäuse; und
4 eine Schnittansicht zu 2 entlang der Schnittlinie AA.

Die in 1 schematisch in einem Längsschnitt dargestellte Koronazündeinrichtung erzeugt zum Zünden von Brennstoff in einem Brennraum eines Motors eine Koronaentladung. Die Koronazündeinrichtung hat einen keramischen Isolatorkörper 2, der von einem Metallgehäuse 1 gehalten ist. Das Metallgehäuse 1 kann ein Außengewinde aufweisen, mit es in den Kerzenschacht eines Verbrennungsmotors eingeschraubt werden kann. Der Isolatorkörper 2 umgibt eine Mittelelektrode 3, die aus einem vorderen, brennraumseitigen Ende herausragen kann und ein oder mehrere Zündspitzen aufweist. Ein Abschnitt der Mittelelektrode 3 kann aus elektrisch leitfähigem Glas bestehen, das den Kanal, der durch den Isolator 2 führt, abdichtet.
Die Mittelektrode 3 bildet zusammen mit dem Isolatorkörper 2 und dem Metallgehäuse 1 eine Kapazität, die mit einer an die Mittelelektrode 3 angeschlossenen Spule 4 in Reihe geschaltet ist. Diese Kapazität und die Spule 4 sind Teil eines elektrischen Schwingkreises durch dessen Anregung Koronaentladungen an den Zündspitzen oder der Zündspitze der Mittelelektrode 3 erzeugt werden können. Die Spule 4 ist auf einen Spulenkörper 5 gewickelt und kann in einem an das Metallgehäuse 1 anschließenden Rohrgehäuse angeordnet sein, wie dies in 1 dargestellt ist, oder außerhalb in einem separaten Gehäuse angeordnet sein und über ein Kabel an die Mittelelektrode angeschlossen sein.
Ein Ausführungsbeispiel des keramischen Isolatorkörpers 2 einer Koronazündeinrichtung ist in 2 zusammen mit einer auf den Isolatorkörper 2 aufgesteckten Metallhülse 6 dargestellt, die beispielsweise aus Blech sein kann. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Isolatorkörper in die Metallhülse 6 eingepresst, sodass der Isolatorkörper 2 und die Metallhülse 6 einen Pressverband bilden. Der Isolatorkörper 2 wird anschließend zusammen mit der ihn umgebenden Metallhülse 6 in das Metallgehäuse 1 eingepresst, sodass sich auch zwischen Metallgehäuse 1 und Metallhülse 6 ein Pressverband bildet. In 3 ist ein Ausführungsbeispiel des Metallgehäuses 1 zusammen mit dem eingepressten Isolatorkörper 2 dargestellt. Der Isolatorkörper 2 kann an seinem vorderen, brennraumseitigen Ende aus dem Metallgehäuse 1 herausragen.
4 zeigt eine Schnittansicht zu 3 entlang der Schnittlinie AA. Darin ist zu erkennen, dass die Metallhülse 6 an ihrem vorderen, brennraumseitigen Ende aus dem Metallgehäuse 1 herausragt und dort einen vergrößerten Durchmesser aufweist. Dieser vordere Endabschnitt 7 der Metallhülse 6 kann einen ringförmigen Teil der Stirnseite des Metallgehäuse 1 bedecken. Um die Verbindung zwischen Metallhülse 6 und Metallgehäuse 1 zu verbessern, kann die Metallhülse 6 mit dem Metallgehäuse 1 verschweißt werden.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umgibt die Metallhülse 6 nur einen Teil des Abschnitts des Isolatorkörpers 2, der von dem Metallgehäuse 1 umgeben ist. Die Metallhülse 6 ist insbesondere in dem vorderen, brennraumseitigen Abschnitt des Metallgehäuses 1 vorteilhaft und sorgt dort für eine verbesserte Abdichtung zwischen Metallgehäuse 1 und Isolatorkörper 2. Das Metallgehäuse 1 kann beispielsweise einen ersten zylindrischen Innenraum definieren, in dem die Metallhülse 6 sitzt und an den ein zweiter zylindrischer Innenraum anschließt, der einen kleineren Durchmesser hat. In diesem zweiten Innenraum erstreckt sich ein Abschnitt des Isolatorkörpers 2, der nicht von der Metallhülse 6 umgeben ist.
Der Isolatorkörper 2 kann beispielsweise aus Aluminiumoxid oder einer anderen elektrisch isolierenden Keramik hergestellt sein. Der Isolatorkörper 2 kann dort, wo er an der Metallhülse 6 oder dem Metallgehäuse 1 anliegt, mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen sein. Diese Beschichtung kann aus Metall oder einer elektrisch leitfähigen Keramik bestehen, und reduziert die Anfälligkeit des Isolatorkörpers 2 für Spannungsdurchbrüche. Gut geeignet für die Beschichtung sind insbesondere Edelmetalllegierungen, beispielsweise auf Basis von Silber und/oder Palladium. Die Beschichtung kann in einer Ringnut des Isolatorkörpers 2 enden. So lässt sich die Gefahr von Spannungsüberschlägen in der Koronazündeinrichtung noch weiter reduzieren.
Bezugszeichenliste

1: Metallgehäuse
2: Isolatorkörper
3: Mittelelektrode
4: Spule
5: Spulenkörper
6: Metallhülse
7: Endabschnitt der Metallhülse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102015101568 A1 [0001]

Claims

Koronazündeinrichtung zum Zünden von Brennstoff in einem Verbrennungsmotor mittels einer Koronaentladung, mit einer Mittelelektrode (3), einem Isolatorkörper (2), der die Mittelelektrode (3) hält, und einem Metallgehäuse (1), in dem der Isolatorkörper (2) steckt, gekennzeichnet durch eine Metallhülse (6), die in dem Metallgehäuse (1) angeordnet ist und den Isolatorkörper (2) umgibt.
Koronazündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallhülse (6) mit dem Metallgehäuse (1) verschweißt ist.
Koronazündeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgehäuse (1) ein Außengewinde zum Einschrauben in einen Verbrennungsmotor aufweist.
Koronazündeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolatorkörper (2) und die Metallhülse (6) aus dem Metallgehäuse (1) herausragen.
Koronazündeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallhülse (6) an ihrem aus dem Isolatorkörper (2) herausragenden Ende verbreitert ist und einen ringförmigen Teil der Stirnseite des Metallgehäuses (1) bedeckt.
Koronazündeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgehäuse (1) an seinem vorderen, brennraumseitigen Ende einen ersten zylindrischen Innenraum aufweist, in dem die Metallhülse (6) sitzt, und in dem Metallgehäuse (1) an den ersten zylindrischen Innenraum ein zweiter zylindrischer Innenraum anschließt, der einen kleineren Durchmesser als der erste zylindrische Innenraum hat.
Verfahren zum Herstellen einer Koronazündeinrichtung, wobei eine Mittelektrode (3) in einem Isolatorkörper (2) angeordnet wird, der Isolatorkörper (2) in eine Metallhülse (6) gesteckt wird, und der Isolatorkörper (2) dann zusammen mit der ihn umgebenden Metallhülse (6) in ein Metallgehäuse (1) gesteckt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolatorkörper (2) zusammen mit der ihn umgebenden Metallhülse (6) in das Metallgehäuse (1) eingepresst wird, sodass ein Pressverband gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolatorkörper (2), bevor er in die Metallhülse (6) gesteckt wird, mit einer elektrisch leitfähigen Schicht beschichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolatorkörper (2) zusammen mit der ihn umgebenden Metallhülse (6) in das Metallgehäuse (1) eingepresst wird, so dass ein Pressverband gebildet wird.