DE102018105181A1

DE102018105181A1 - Kammerkerze mit lösbarer Elektrode

Info

Publication number: DE102018105181A1
Application number: DE102018105181.6A
Authority: DE
Inventors: Auf Teilnichtnennung Antrag; Lorenzo Schiliró
Original assignee: Scentec & Co KG GmbH; Scentec & CoKg GmbH
Current assignee: Sparkx De GmbH
Priority date: 2018-03-07
Filing date: 2018-03-07
Publication date: 2019-09-12
Anticipated expiration: 2038-03-08
Also published as: DE102018105181B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kammerkerze 1 für eine Brennkraftmaschine, aufweisend einen zumindest teilweise elektrisch leitenden Grundkörper 4 mit einem Innenraum 42 zur Festsetzung der Kammerkerze 1 an einer Brennkammer der Brennkraftmaschine, wobei an dem Grundkörper 4 eine Masseelektrode 6 vorgesehen ist, die mit dem Grundkörper 4 in elektrischem Kontakt steht und die in die Brennkammer ragt, einen in dem ersten Innenraum 42 platzierten Isolator 3 mit einer Mittelelektrode7, wobei die Mittelelektrode 7 durch den Isolator 3 geführt ist und zusammen mit der Masseelektrode 6 eine Luftfunkstrecke in der Brennkammer bildet, wobei die Masseelektrode 6 als separates Bauteil ausgebildet ist und lösbar an einer Schulter 41 des Grundkörpers 4 festgesetzt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kammerkerze für eine Brennkraftmaschine, aufweisend einen zumindest teilweise elektrisch leitenden Grundkörper zur Festsetzung der Kammerkerze an einer Brennkammer der Brennkraftmaschine, wobei an dem Grundkörper eine Masseelektrode vorgesehen ist, die mit dem Grundkörper in elektrischem Kontakt steht und die in die Brennkammer ragt, einen Isolator mit einer Mittelelektrode, wobei der Isolator lösbar zumindest mittelbar an dem Grundkörper festgesetzt ist, wobei die Mittelelektrode durch den Isolator geführt ist und zusammen mit der Masseelektrode eine in der Brennkammer platzierbare Luftfunkstrecke bildet.
Es ist bereits eine Kammerkerze aus der DE 101 44 976 A1 bekannt. Diese weist einen Grundkörper, eine Klemmhülse und einen am Grundkörper festgesetzten Isolator mit einer Mittelelektrode auf. Die Mittelelektrode bildet eine Luftfunkstrecke mit einer Masseelektrode in dem Brennraum einer Brennkraftmaschine. Die Masseelektrode ist dabei pinförmig ausgebildet und an dem Grundkörper festgesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kammerkerze mit verlängerter Lebensdauer konstruktiv einfach und kompakt auszugestallten und anzuordnen, um dabei die Instandhaltungskosten zu minimieren.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Masseelektrode als separates Bauteil ausgebildet ist und lösbar an einer Schulter des Grundkörpers festgesetzt ist.
Da der Verschleiß der Kammerkerze durch Rußablagerungen im Bereich an der Masseelektrode sehr schnell voranschreitet, wird durch die Austauschbarkeit der Masseelektrode und die Möglichkeit, die Masseelektrode separiert von dem Grundkörper reinigen zu können, die Lebensdauer der Kammerkerze erhöht. Bei der einfachen Demontage der lösbaren Masseelektrode bleiben insbesondere der Isolator und der Grundkörper intakt und können weiter verwendet werden.
Eine lösbare Verbindung im Sinne der Erfindung ist keine stoffschlüssige Verbindung wie etwa Verschweißen oder Verkleben. Vielmehr sind lösbare Verbindungen im Sinne der Erfindung formschlüssige Verbindungen wie insbesondere durch Verschraubungen sowie formschlüssige Lagerungen oder kraftschlüssige Verbindungen, wie sie insbesondere durch Klemmen erzielt werden.
Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn die Masseelektrode eine erste Anlagefläche und eine zweite Anlagefläche aufweist, wobei die erste Anlagefläche zumindest mittelbar an dem Isolator anliegt und die zweite Anlagefläche zumindest mittelbar an dem Grundkörper anliegt und die Masseelektrode somit festgesetzt ist. Eine solche Lagerung ist konstruktiv einfach. Dabei kann die Masseelektrode unter Vorspannung zwischen den Isolator und den Grundkörper geklemmt sein. Durch das Verklemmen ist insbesondere die Ausrichtung der Masseelektrode in Bezug auf die Mittelelektrode gewährleistet.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn die Masseelektrode aus einer Elektrodenlagervorrichtung und mindestens einer Kontaktelektrode gebildet ist, wobei die Kontaktelektrode einen Lagerbereich aufweist, wobei die Kontaktelektrode über den Lagerbereich lösbar an der Elektrodenlagervorrichtung festgesetzt ist. Die Elektrodenlagervorrichtung und die Kontaktelektroden können aus verschiedenen Materialien gefertigt sein. Somit können für die Elektrodenlagervorrichtung Kosten eingespart werden. Für die Kontaktelektroden kommt insbesondere Iridium als Material in Betracht. Durch die Möglichkeit, die Kontaktelektrode allein ohne die Elektrodenlagervorrichtung austauschen zu können, werden weitere Kosten eingespart. Auch geht die Reinigung der separierten Elektrodenlagervorrichtung und der Kontaktelektrode effektiver, mithin gründlicher vonstatten, da die separierten Zonen der Einzelteile leichter zugänglich sind.
Vorteilhaft kann es auch sein, wenn die Elektrodenlagervorrichtung einen Elektrodenhalter aufweist oder zu einem Elektrodenhalter ausgebildet ist, wobei der Elektrodenhalter zumindest eine Lageröffnung aufweist, wobei die Kontaktelektrode mit dem Lagerbereich in der Lageröffnung platziert und lösbar festgesetzt ist. Der Elektrodenhalter kann im Bereich der Lageröffnung eine Klemmvorrichtung aufweisen, wobei die Kontaktelektrode mittels der Klemmvorrichtung unter Vorspannung in der Lageröffnung gelagert ist. Die Klemmvorrichtung kann allerdings insbesondere auch eine Vorspannung auf Kontaktelektroden ausüben, womit sie als sechswertiges Lager ausgebildet ist. Die Montage der Elektroden mithilfe der Klemmvorrichtung ist konstruktiv einfach zu verwirklichen. Weiterhin können die Kontaktelektroden ausgerichtet werden, bevor die Elektrodenhalter an dem Grundkörper festgesetzt werden. Als Material für den Elektrodenhalter kommt insbesondere Eisen oder Edelstahl in Betracht.
Zusätzlich kann es vorteilhaft sein, wenn die Elektrodenlagervorrichtung eine Stützhülse mit zumindest einer Auflagefläche aufweist, wobei der Elektrodenhalter ein Verspannelement aufweist, wobei die Stützhülse an dem Elektrodenhalter platziert ist, wobei die Auflagefläche einen Haltedruck auf die Kontaktelektrode ausübt. Der Haltedruck kann somit mittelbar über das Halteelement oder unmittelbar auf die Kontaktelektrode ausgeübt werden. Durch den Haltedruck wird die Kontaktelektrode festgesetzt. Als Material für die Stützhülse kommt insbesondere Kupfer, Eisen oder eine Mischung aus Kupfer und Eisen in Betracht.
Dabei kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Masseelektrode einen ringförmigen Querschnitt QM aufweist und mit einer Ringöffnung versehen ist, wobei die Mittelelektrode in die Ringöffnung geführt ist. Die axiale Länge der Kammerkerze wird durch die konstruktiv einfach zu bewerkstelligende Maßnahme minimiert.
Von besonderer Bedeutung kann für die vorliegende Erfindung sein, wenn der Elektrodenhalter einen ringförmigen Querschnitt QE mit einem Ringmittelpunkt aufweist, wobei der Elektrodenhalter drei Lageröffnungen für drei Kontaktelektroden aufweist, wobei zwischen unmittelbar benachbarten Lageröffnungen jeweils ein Innenwinkel α von 120° liegt, wobei der Scheitel des Innenwinkels α im Ringmittelpunkt liegt. Durch die Verwendung von drei Lageröffnungen wird der Zündvorgang optimiert. Es können auch zwei, vier, fünf oder sechs Lageröffnungen und entsprechende Kontaktelektroden vorgesehen sein.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:

1a eine Schnittdarstellung der Kammerkerze mit separater Masseelektrode;
1b einen Querschnitt der Masseelektrode;
2a eine Draufsicht auf den Elektrodenhalter der Masseelektrode;
2b eine Frontansicht auf den Elektrodenhalter.

Gemäß 1 weist eine Kammerkerze 1 eine Klemmhülse 2, einen Isolator 3, einen Grundkörper 4 und eine separate Masseelektrode 6 auf.
Die Klemmhülse 2 weist eine Seitenwand 22 und einen Boden 21 auf, die gemeinsam einen Innenraum 24 begrenzen. In dem Innenraum 24 ist ein Isolator 3 gelagert, durch den eine Mittelelektrode 7 geführt ist und der mit seinem der Brennkammer der Brennkraftmaschine abgewandten Bereich durch eine Öffnung 23 im Boden 21 aus der Klemmhülse 2 geführt ist. Der Isolator 3 weist eine erste Schulter 31, eine zweite Schulter 32 und eine Mittelachse M auf. Mit der zweiten Schulter 32, mithin einer zweiten Anlagefläche 32 liegt der Isolator 3 an dem Boden 21 der Klemmhülse 2 an und mit der ersten Schulter 31, mithin einer ersten Anlagefläche 31 liegt der Isolator 3 an einer Dachfläche 65 der Masseelektrode 6 an. Die Masseelektrode 6 liegt mit einer Bodenfläche 66 an einer Schulter 41 des Grundkörpers 4 an. Auf diese Weise sind der Isolator 3 und die Masseelektrode 6 insbesondere in axialer Richtung zur Mittelachse M gelagert. Die Klemmhülse 2 ist dabei über ein Gewinde 26 lösbar mit einem Endbereich 25 der Seitenwand 22 an dem Grundkörper 4 so verbunden, dass der Isolator 3 und die Masseelektrode 6 unter Vorspannung bringbar sind.
An dem Grundkörper 4 ist eine Kappe 8 vorgesehen, die zusammen mit dem Grundkörper 4 eine Vorbrennkammer 82 begrenzt, in der die Masseelektrode 6 und die Mittelelektrode 7 platziert sind. Die Kappe 8 weist Kappenöffnungen 81 auf, durch die das zu zündende Gemisch aus dem außerhalb der Vorbrennkammer 82 liegenden Bereich der Brennkammer in die Vorbrennkammer 82 gelangt.
Die Masseelektrode 6 weist eine Elektrodenlagervorrichtung 61 mit Kontaktelektroden 62 auf. Die Elektrodenlagervorrichtung 61 weist dabei einen Elektrodenhalter 63 und eine Stützhülse 64 auf. In dem Elektrodenhalter 63 sind gemäß 2a drei Kontaktelektroden 62 lösbar festgesetzt. Die Stützhülse 64 weist gemäß 2a drei Auflageflächen 641 auf, mit denen sie an einem Verspannelement 635 des Elektrodenhalters 63 anliegt und einen Druck auf die Kontaktelektrode 62 ausübt und diese somit klemmt. Die Masseelektrode 6 weist insgesamt einen ringförmigen Querschnitt QM mit einer Ringöffnung 67 auf, der in 1b dargestellt ist. Der Isolator 3 ist teilweise bis in die Ringöffnung 67 geführt.
Der ringförmige Elektrodenhalter 63 weist nach 2a drei Lageröffnungen 631 auf, wobei nur eine der Lageröffnungen 631 dargestellt ist. Die Lageröffnungen 631 sind mit Klemmvorrichtungen 632 versehen, durch die die Kontaktelektroden 62 mit einem Lagerbereich 621 unter Vorspannung klemmbar sind. Der Elektrodenhalter 63 weist im Bereich jeder Lageröffnung 631 an der Klemmvorrichtung 632 das Verspannelement 635 in Form einer Überhöhung auf, das gegen die Stützhülse 64 anlegbar und verspannbar ist.
Gemäß 2b ist die Klemmvorrichtung 632 aus zwei einander gegenüberliegenden, aus dem Ring ausgestanzten Ringzungen 632 ausgebildet. Weiterhin ist in eine der Lageröffnungen 631 eine Kontaktelektrode 62 geführt, wobei eine Funkzone 622 der Kontaktelektrode 62 zur Ausbildung der Luftfunkstrecke in den Innenbereich der Ringelektrode übersteht. Auf die Darstellung der Verspannelemente 635 wurde im Hinblick auf eine übersichtlichere Darstellung verzichtet.
Zwischen zwei direkt benachbarten Lageröffnungen 631 liegt jeweils ein Winkel α mit α = 120°, wobei der Scheitel des Winkels α mit einem Ringmittelpunkt 634 des Elektrodenhalters 63 zusammenfällt.
Bezugszeichenliste

1: Kammerkerze
2: Klemmhülse
21: Boden
22: Seitenwand
23: Öffnung
24: Innenraum der Klemmhülse
25: Endbereich
26: Gewinde
3: Isolator
31: erste Schulter, erste Anlagefläche
32: zweite Schulter, zweite Anlagefläche
4: Grundkörper
41: Schulter des Grundkörpers
42: Innenraum
6: Masseelektrode
61: Elektrodenlagervorrichtung
62: Kontaktelektrode
621: Lagerbereich
622: Funkzone
63: Elektrodenhalter
631: Lageröffnung
632: Klemmvorrichtung, Ringzunge
634: Ringmittelpunkt
635: Verspannelement
64: Stützhülse
641: Auflagefläche
65: Dachfläche, erste Anlagefläche
66: Bodenfläche, zweite Anlagefläche
67: Ringöffnung
7: Mittelelektrode
8: Kappe
81: Kappenöffnung
82: Vorbrennkammer
M: Mittelachse des Isolators
QM: Querschnitt Masseelektrode
QE: Querschnitt Elektrodenhalter
α: Innenwinkel

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 10144976 A1 [0002]

Claims

Kammerkerze (1) für eine Brennkraftmaschine, aufweisend - einen zumindest teilweise elektrisch leitenden Grundkörper (4) mit einem Innenraum (42) zur Festsetzung der Kammerkerze (1) an einer Brennkammer der Brennkraftmaschine, wobei an dem Grundkörper (4) eine Masseelektrode (6) vorgesehen ist, die mit dem Grundkörper (4) in elektrischem Kontakt steht und die in die Brennkammer ragt, - einen in dem ersten Innenraum (42) platzierten Isolator (3) mit einer Mittelelektrode (7), wobei die Mittelelektrode (7) durch den Isolator (3) geführt ist und zusammen mit der Masseelektrode (6) eine Luftfunkstrecke in der Brennkammer bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (6) als separates Bauteil ausgebildet ist und lösbar an einer Schulter (41) des Grundkörpers (4) festgesetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (6) eine erste Anlagefläche (65) und eine zweite Anlagefläche (66) aufweist, wobei die erste Anlagefläche (65) zumindest mittelbar an dem Isolator (3) anliegt und die zweite Anlagefläche (66) zumindest mittelbar an dem Grundkörper (4) anliegt und die Masseelektrode (6) somit festgesetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (6) aus einer Elektrodenlagervorrichtung (61) und zumindest einer Kontaktelektrode (62) gebildet ist, wobei die Kontaktelektrode (62) einen Lagerbereich (621) aufweist, wobei die Kontaktelektrode (62) über den Lagerbereich (621) lösbar an der Elektrodenlagervorrichtung (61) festgesetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenlagervorrichtung (61) einen Elektrodenhalter (63) aufweist, wobei der Elektrodenhalter (63) zumindest eine Lageröffnung (631) aufweist, wobei die Kontaktelektrode (62) mit dem Lagerbereich (621) in der Lageröffnung (631) platziert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenlagervorrichtung (61) eine Stützhülse (64) mit zumindest einer Auflagefläche (641) aufweist, wobei der Elektrodenhalter (63) ein Verspannelement (635) aufweist, wobei die Stützhülse (64) an dem Elektrodenhalter (63) platziert ist, wobei die Auflagefläche (641) einen Haltedruck auf die Kontaktelektrode (62) ausübt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (6) einen ringförmigen Querschnitt QM aufweist und mit einer Ringöffnung (67) ausgebildet ist, wobei die Mittelelektrode (7) in die Ringöffnung (67) geführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenhalter (63) einen ringförmigen Querschnitt QE mit einem Ringmittelpunkt (634) aufweist, wobei der Elektrodenhalter (63) drei Lageröffnungen (631) für drei Kontaktelektroden (62) aufweist, wobei zwischen unmittelbar benachbarten Lageröffnungen (631) jeweils ein Innenwinkel α mit α = 120° liegt, wobei der Scheitel des Innenwinkels α im Ringmittelpunkt (634) liegt.