DE102019126831A1

DE102019126831A1 - Zündkerze

Info

Publication number: DE102019126831A1
Application number: DE102019126831.1A
Authority: DE
Inventors: Nathan A. Thomson; John A. Burrows; Samuel O Roe
Original assignee: Federal Mogul Ignition LLC
Current assignee: Federal Mogul Ignition LLC
Priority date: 2018-10-11
Filing date: 2019-10-07
Publication date: 2020-04-16
Also published as: CN111048997A; US20200119529A1; US10707653B2; CN111048997B

Abstract

Zündkerze mit einer Metallhülle, einem Isolator, einer Mittelelektrode und einer Masseelektrode. Der Isolator beinhaltet eine erste äußere Fläche, und zwar wenigstens teilweise entlang eines freiliegenden Abschnittes, und beinhaltet eine zweite äußere Fläche, und zwar wenigstens teilweise entlang eines nicht freiliegenden Abschnittes. Die erste äußere Fläche erstreckt sich zwischen der Schnittstelle zwischen freiliegend und nicht freiliegend hin zu einem Spitzenübergangsabschnitt benachbart einem distalen Ende des Isolators. Die erste äußere Fläche und die zweite äußere Fläche treffen sich an einem Nasenflächenübergang. An dem Nasenflächenübergang ist die erste äußere Fläche unter einem ersten Winkel in Bezug auf eine zentrale Achse der Zündkerze angeordnet, und die zweite äußere Fläche ist unter einem zweiten Winkel in Bezug auf die zentrale Achse der Zündkerze angeordnet. Der erste Winkel ist größer als der zweite Winkel, und der Nasenflächenübergang ist innerhalb des nicht freiliegenden Abschnittes oder an der Schnittstelle zwischen freiliegend und nicht freiliegend angeordnet.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 11. Oktober 2018 eingereichten provisorischen US-Anmeldung mit der Nr. 62/744,309, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen wird.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Zündkerze und bezieht sich insbesondere auf eine Zündkerze mit einem Isolator, der einen vergrößerten Kegel oder eine vergrößerte Winkelfläche hat, und zwar entlang eines Abschnittes, an dem der Isolator über die Zündkerzenhülle vorsteht.
HINTERGRUND
Bei ihrer Verwendung erfahren Zündkerzen Explosionskräfte bzw. Druckkräfte, die bei der Verbrennung von Brennstoff innerhalb der Verbrennungskammer erzeugt werden. Diese Explosionskräfte werden gegen jene Abschnitte der Zündkerze ausgeübt, die in die Verbrennungskammer vorstehen, einschließlich des freiliegenden Abschnittes des Isolators. Der nicht freiliegende Abschnitt des Isolators wird innerhalb einer Bohrung des Zylinderkopfes mittels der Zündkerzenhülle an Ort und Stelle gehalten. Die Explosionskräfte werden gegen den freiliegenden Abschnitt des Isolators ausgeübt, während der nicht freiliegende Abschnitt des Isolators an Ort und Stelle gehalten wird, was zu einem Biegemoment oder einer Kraft auf den Isolator führt, was zu einer Schwächung oder einem Bruch des Isolators führen kann.
ÜBERBLICK
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Zündkerze bereitgestellt, mit: einer Metallhülle; einem Isolator, der zumindest teilweise von der Metallhülle umgeben ist; einer Mittelelektrode, die innerhalb einer Bohrung des Isolators angeordnet ist; und einer Masseelektrode, die an der Metallhülle angebracht ist. Der Isolator beinhaltet eine erste äußere Fläche, und zwar zumindest teilweise entlang eines freiliegenden Abschnittes, und eine zweite äußere Fläche, und zwar zumindest teilweise entlang eines nicht freiliegenden Abschnittes. Der freiliegende Abschnitt beinhaltet einen Abschnitt des Isolators, der sich von einer Schnittstelle zwischen freiliegend und nicht freiliegend hin zu einer Spitze bzw. einem Ende des Isolators erstreckt. Die erste äußere Fläche erstreckt sich zwischen der Schnittstelle zwischen freiliegend und nicht freiliegend hin zu einem Spitzenübergangsabschnitt benachbart zu einem distalen Ende des Isolators. Die erste äußere Fläche und die zweite äußere Fläche treffen an einem Nasenflächenübergang zusammen. An dem Nasenflächenübergang ist die erste äußere Fläche unter einem ersten Winkel in Bezug auf eine zentrale Achse der Zündkerze angeordnet, und die zweite äußere Fläche ist unter einem zweiten Winkel in Bezug auf die zentrale Achse der Zündkerze angeordnet. Der erste Winkel ist größer als der zweite Winkel, und der Nasenflächenübergang ist innerhalb des nicht freiliegenden Abschnittes oder an der Schnittstelle zwischen freiliegend und nicht freiliegend angeordnet.
Gemäß verschiedener Ausführungsformen kann diese Zündkerze weiterhin ein beliebiges der folgenden Merkmale oder eine beliebige technisch realisierbare Kombination von einigen oder sämtlichen dieser Merkmale beinhalten:

• der zweite Winkel ist Null, so dass die zweite äußere Fläche parallel ist zu der zentralen Achse der Zündkerze;
• die zweite äußere Fläche erstreckt sich parallel für einen Großteil des nicht freiliegenden Abschnittes;
• der zweite Winkel ist ungleich Null, so dass die erste Fläche eine erste kegelförmige Region innerhalb des freiliegenden Abschnittes des Isolators bildet, und der zweite Winkel bildet eine zweite kegelförmige Region innerhalb des nicht freiliegenden Abschnittes des Isolators;
• die zweite äußere Fläche ist eine gekrümmte Fläche mit variablem Radius;
• der Isolator beinhaltet eine dritte äußere Fläche entlang des nicht freiliegenden Abschnittes, die unter einem dritten Winkel in Bezug auf die zentrale Achse der Zündkerze winklig bzw. abgewinkelt angeordnet ist, wobei der dritte Winkel nicht gleich dem zweiten Winkel ist;
• der dritte Winkel ist kleiner als der zweite Winkel;
• der zweite Winkel ist kleiner als der dritte Winkel und der dritte Winkel ist kleiner als der erste Winkel;
• ein radialer Abstand zwischen der Metallhülle und dem Isolator ist größer/gleich 1 mm und größer als eine zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode gebildete Funkenstrecke, wobei der radiale Abstand gemessen wird entlang einer Linie, die durch den Nasenflächenübergang verläuft, wobei die Linie orthogonal zu der zentralen Achse der Zündkerze verläuft;
• ein radialer Abstand zwischen der Metallhülle und dem Isolator ist im Vergleich zu anderen radialen Abständen, die zwischen der Metallhülle und dem Isolator an dem nicht freiliegenden Abschnitt gemessen werden, auf einem Maximum und der radiale Abstand wird entlang einer Linie gemessen, die durch den Nasenflächenübergang verläuft und die orthogonal ist zu der zentralen Achse der Zündkerze, und die anderen radialen Distanzen werden entlang anderer Linien gemessen, von denen jede parallel ist zu jener Linie, die durch den Nasenflächenübergang verläuft, wobei die Linie orthogonal ist zu der zentralen Achse der Zündkerze;
• ein Durchmesser des Isolators nimmt mit seiner Erstreckung von dem nicht freiliegenden Abschnitt zu dem freiliegenden Abschnitt ab;
• zwischen einer inneren Fläche der Metallhülle und dem Isolator existiert an dem nicht freiliegenden Abschnitt ein Spalt;
• ein Nasenflächenübergang ist an der Schnittstelle zwischen freiliegend und nicht freiliegend angeordnet;
• der Nasenflächenübergang weist einen umfänglichen bzw. umlaufenden Scheitelpunkt auf;
• die erste äußere Fläche ist zwischen dem Nasenflächenübergang und dem distalen Ende des Isolators konisch;
• der erste Winkel liegt zwischen 1° und 30°, jeweils inklusive; und/oder
• der zweite Winkel liegt zwischen 0° und 15°, jeweils inklusive.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Zündkerze bereitgestellt, mit: einer Metallhülle; einem Isolator, der wenigstens teilweise von der Metallhülle umgeben ist; einer Mittelelektrode, die innerhalb einer Bohrung des Isolators angeordnet ist; und einer Masseelektrode, die an der Metallhülle angebracht ist. Der Isolator beinhaltet eine erste äußere Fläche, und zwar zumindest teilweise entlang eines freiliegenden Abschnittes, und eine zweite äußere Fläche, und zwar zumindest teilweise entlang eines nicht freiliegenden Abschnittes. Der freiliegende Abschnitt beinhaltet einen Abschnitt des Isolators, der sich von einer Schnittstelle zwischen freiliegend und nicht freiliegend hin zu einer Spitze des Isolators erstreckt. Die erste äußere Fläche und die zweite äußere Fläche treffen an einem Nasenflächenübergang zusammen. Die erste äußere Fläche ist zwischen dem Nasenflächenübergang und einem distalen Ende des Isolators konisch. An dem Nasenflächenübergang ist die erste äußere Fläche unter einem ersten Winkel in Bezug auf eine zentrale Achse der Zündkerze angeordnet, und die zweite äußere Fläche ist unter einem zweiten Winkel in Bezug auf die zentrale Achse der Zündkerze angeordnet. Der erste Winkel ist größer als der zweite Winkel, und die Differenz zwischen dem ersten Winkel und dem zweiten Winkel liegt zwischen 1° und 20°.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt die Differenz zwischen dem ersten Winkel und dem zweiten Winkel zwischen 1° und 10°, jeweils einschließlich.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform wird eine Zündkerze bereitgestellt, mit:

einem Metallhülle; einen Isolator, der wenigstens teilweise von der Metallhülle umgeben ist; einer Mittelelektrode, die innerhalb einer Bohrung des Isolators angeordnet ist; und
einer Masseelektrode, die an der Metallhülle angebracht ist. Der Isolator beinhaltet eine erste äußere Fläche, und zwar wenigstens teilweise entlang eines freiliegenden Abschnittes, und beinhaltet eine zweite äußere Fläche, und zwar wenigstens teilweise entlang eines nicht freiliegenden Abschnittes, und beinhaltet eine dritte äußere Fläche, und zwar wenigstens teilweise entlang des nicht freiliegenden Abschnittes. Der freiliegende Abschnitt beinhaltet einen Abschnitt des Isolators, der sich von einer Schnittstelle zwischen freiliegend und nicht freiliegend hin zu einer Spitze des Isolators erstreckt. Die erste äußere Fläche und die zweite äußere Fläche treffen an einem ersten Nasenflächenübergang zusammen, und die zweite äußere Fläche und die dritte äußere Fläche treffen an einem zweiten Nasenflächenübergang zusammen. An dem ersten Nasenflächenübergang ist die erste äußere Fläche unter einem ersten Winkel in Bezug auf eine zentrale Achse der Zündkerze angeordnet, und ist die zweite äußere Fläche unter einem zweiten Winkel in Bezug auf die zentrale Achse der Zündkerze angeordnet. Der erste Winkel ist größer als der zweite Winkel, und der zweite Nasenflächenübergang ist innerhalb des nicht freiliegenden Abschnittes angeordnet.

Figurenliste
Bevorzugte beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:

1 eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Zündkerze ist, wie sie in einem Verbrennungsmotor („internal combustion engine“ ICE) installiert ist;
2 eine Querschnittsansicht eines Endabschnittes der beispielhaften Zündkerze der 1 ist;
3 ein Diagramm ist, das Kräfte darstellt, die von der Zündkerze der 1 erfahren werden, wenn sie in einem Verbrennungsmotor verwendet wird;
4 eine grafische Darstellung ist, die relative Größen von Druckkräften und Zugspannungen darstellt, die von einem Isolator erfahren werden, und zwar während eines Testens, bei dem mechanische Kräfte auf verschiedene Isolatoren an einem freiliegenden Abschnitt mit einer Winkelfläche aufgebracht wurden;
5 eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform einer Zündkerze mit einem beispielhaften Isolator ist;
6 eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform einer Zündkerze mit einem beispielhaften Isolator ist;
7 eine Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform einer Zündkerze mit einem beispielhaften Isolator ist; und
8 eine Querschnittsansicht einer fünften Ausführungsform einer Zündkerze mit einem beispielhaften Isolator ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die vorliegend beschriebene Zündkerze beinhaltet einen kegelförmigen bzw. konischen Isolator, der eine zusätzliche Kegel- oder Winkelfläche beinhaltet, und zwar an oder um einen Punkt herum, bei dem der Isolator gegenüber der Zündkerzenhülle vorsteht (ein freiliegender Abschnitt des Isolators). In vielen Ausführungsformen beinhaltet diese zusätzliche Kegelfläche eine Fläche, die unter einem Winkel winklig angeordnet ist, der größer ist als jener der Isolatorfläche, die nicht gegenüber der Zündkerzenhülle vorsteht (ein nicht freiliegender Abschnitt des Isolators). Diese Änderung des Winkels an dem freiliegenden Abschnitt entlang einer äußeren Isolatorfläche ermöglicht es, dass der Isolator eine Dicke an dem nicht freiliegenden Abschnitt innerhalb der Hülle beibehält, während ermöglicht wird, dass der freiliegende Abschnitt des Isolators Kräften widerstehen kann, die aus einer Verbrennung von Gas bzw. Benzin innerhalb der Verbrennungskammer hervorgerufen werden. Auf diese Art und Weise kann der Isolator eine dielektrische Festigkeit bzw. Spannungsfestigkeit aufrechterhalten, während dazu beigetragen wird, Schäden zu mildern, die durch Explosionskräfte erzeugt werden, die innerhalb der Verbrennungskammer erzeugt werden.
Wenn eine Zündkerze sich innerhalb eines Verbrennungsmotors im Gebrauch befindet, erfährt die Zündkerze Kräfte aus der Verbrennung von Brennstoff innerhalb der Verbrennungskammer, wie Explosionskräfte. Diese Kräfte wirken gegen den Isolator (überwiegend an dem freiliegenden Abschnitt des Isolators) und können dazu führen, dass eine Biegekraft oder ein Moment auf den Isolator ausgeübt wird, was zu einer Schwächung oder einem Bruch des Isolators führen kann. Um dieser Biegekraft entgegenzuwirken, kann die freiliegende Isolatorfläche (oder wenigstens ein Abschnitt davon) unter einem Winkel winklig oder kegelförmig in Bezug auf die zentrale Achse der Zündkerze ausgebildet sein. Die Verwendung eines vergrößerten oder relativ großen Winkels an dieser freiliegenden Isolatorfläche kann zu einer kleineren freiliegenden Querschnittsfläche führen, was sich auf einen Querschnitt oder eine profilierte Fläche bezieht, die einem Gasstrom ausgesetzt ist, der orthogonal zu der zentralen Achse der Zündkerze verläuft. Mit anderen Worten fällt die freiliegende Querschnittsfläche mit einer Ebene zusammen, die orthogonal ist zu der zentralen Achse der Zündkerze, und zwar entlang der Hauptkraftrichtung der Isolatorkernnase. Darüber hinaus verursacht die Verwendung eines größeren Winkels für diese freiliegende Isolatorfläche, dass ein größerer Anteil der Explosionskräfte auf eine druckausübende Art und Weise nach oben gerichtet wird, wobei den Biegekräften entgegen gewirkt wird, die von dem Isolator erfahren werden. Demzufolge werden, je größer der Winkel der freiliegenden Isolatorfläche ist, die Kräfte um so mehr in eine Kompressionskraft verteilt und desto weniger werden die Kräfte in eine Biegekraft verteilt. Ferner ist es generell so, dass die Verwendung dieses größeren Winkels (und folglich einer kleineren freiliegenden Querschnittsfläche) dazu führen kann, dass die auf den Isolator aufgebrachte Gesamtkraft verringert wird. In wenigstens einigen Ausführungsformen ist es zum Zwecke des Maximierens dieses Winkels ohne ein Reduzieren der mechanischen, der elektrischen und der thermischen Leistungsfähigkeit des Isolators vorteilhaft, den Durchmesser des Isolators an allen Orten innerhalb der Hülle aufrechtzuerhalten. Bei Bereitstellen einer eingestellten internen Bohrungsdicke oder eines Durchmessers der Metallhülle sollte die Dicke des Isolators an dem nicht freiliegenden Abschnitt nicht unter dem relativ hohen Winkel des freiliegenden Isolatorabschnittes winklig ausgerichtet sein, da dies dazu führen würde, dass der Isolator unakzeptabel dünn sein müsste, was zu einem entsprechenden Abfall der mechanischen, der thermischen und insbesondere der elektrischen Leistungsfähigkeit führen würde. Außerhalb der geerdeten Metallhülle sind diese Überlegungen jedoch in Bezug auf die Kräfte sekundär, die durch Gasbewegung hervorgerufen werden, und eine Vergrößerung des Winkels ist wünschenswert. Demzufolge ist zumindest gemäß einer Ausführungsform das Ergebnis, dass es vorteilhaft ist, eine Änderung im Winkel vorzusehen, wenn der Isolator durch das Ende der Hülle hindurch verläuft, dort, wo der Winkel des freiliegenden Abschnittes des Isolators größer ist als an dem nicht freiliegenden Abschnitt.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Zündkerze 10 dargestellt, die eine Mittelelektrode 12, einen Isolator 14, eine Metallhülle 16 und eine Masseelektrode 18 beinhaltet. Die Zündkerze 10 ist als in einem Zylinderkopf 20 eines Verbrennungsmotors (ICE) installiert dargestellt. Die Mittelelektrode 12, bei der es sich um eine einzelne einstückige Komponente handeln kann oder die eine Anzahl von separaten Komponenten beinhalten kann, ist wenigstens teilweise innerhalb einer inneren Bohrung 22 des Isolators 14 angeordnet oder positioniert, die sich entlang der axialen Länge des Isolators 14 erstreckt. Wie dargestellt, beinhaltet die innere Bohrung 22 einen oder mehrere interne Stufenabschnitte 24, die sich umfänglich um das Innere der Bohrung herum erstrecken und die dazu ausgelegt sind, komplementäre externe Stufenabschnitte 26 der Mittelelektrode 12 aufzunehmen. In der beispielhaften Ausführungsform der 1 beinhaltet die innere Bohrung 22 nur eine einzelne interne Stufe oder Schulterabschnitt 24; es ist jedoch möglich, dass die innere Bohrung zusätzliche interne Stufenabschnitte an unterschiedlichen axialen Positionen entlang der Länge der Bohrung beinhaltet, oder dass die innere Bohrung überhaupt keine internen Stufenabschnitte beinhaltet. Der Isolator 14 ist wenigstens teilweise innerhalb einer inneren Bohrung 28 der Metallhülle 16 angeordnet, und die innere bzw. interne Bohrung 28 erstreckt sich entlang der Länge der Metallhülle und ist generell koaxial ausgerichtet zu der inneren Bohrung 22. In der gezeigten besonderen Ausführungsform erstreckt sich der Isolator 14 teilweise von dem Ende der inneren Bohrung 28 der Metallhülle und steht über dieses vor, und ein Spitzenende der Mittelelektrode 12 erstreckt sich von der inneren Bohrung 22 des Isolators und steht gegenüber dieser vor.
Die Mittelelektrode 12 steht gegenüber der Hülle 16 der Zündkerze 10 vor und beinhaltet eine Spitze 13 (2). Die Spitze 13 der Mittelelektrode 12 bildet mit einer entsprechenden Spitze 19 (2) der Masseelektrode 18 eine Funkenstrecke G. In der Ausführungsform der 1 und 2 sind sowohl die Mittel- als auch die Masseelektrodenspitze 13, 19 Edelmetall-Zündelemente, dies ist jedoch optional und nicht erforderlich. Die Masseelektrode 18 erstreckt sich von dem Ende der Metallhülle 16 und steht über ein Ende des Isolators 14 vor. Bei diesem Beispiel bildet die Masseelektrode 18 mit der Mittelelektrode 12 einen J-Spalt, andere Masseelektrodenkonfigurationen sind jedoch möglich. Die Funkenstrecke G ist so gebildet, dass der Funke einem Pfad zwischen der Spitze 13 der Mittelelektrode und der Spitze 19 der Masseelektrode folgt.
Der Isolator 14 ist ein längliches und generell zylindrisches Bauelement, das hergestellt ist aus einem elektrisch isolierenden Material und das dazu ausgelegt ist, die Mittelelektrode 12 gegenüber der Metallhülle 16 zu isolieren, so dass Hochspannungs-Zündimpulse in der Mittelelektrode zu der Funkenstrecke G gerichtet werden. Der Isolator 14 kann ein beliebiges funktionsfähiges Keramik-basiertes Material beinhalten und beinhaltet in einer Ausführungsform ein auf Aluminiumoxid (Al₂O₃) basierendes Keramikmaterial. Aluminiumoxid-basierte Keramiken haben tendenziell eine relativ hohe mechanische und dielektrische Festigkeit, als auch einen hohen elektrischen Widerstand bzw. eine hohe elektrische Widerstandsfähigkeit und einen niedrigen dielektrischen Verlust, und sind dafür bekannt, diese Eigenschaften über einen relativ breiten Temperaturbereich beizubehalten.
Der Isolator 14 beinhaltet einen Nasenabschnitt 30, einen Zwischenabschnitt 32 und einen Endabschnitt 34; andere Konfigurationen oder Ausführungsformen können jedoch implementiert werden. Der Zwischenabschnitt 32 des Isolators erstreckt sich in der axialen Richtung zwischen einer externen Stufe 36 und einem externen Verriegelungsmerkmal 38. In der in 1 dargestellten besonderen Ausführungsform ist der überwiegende Teil des Zwischenabschnittes 32 innerhalb der inneren Bohrung 28 der Metallhülle 16 angeordnet und gehalten. Das externe Verriegelungsmerkmal 38 kann eine diametral vergrößerte Form haben, so dass ein offenes Ende oder Flansch 40 der Metallhülle während eines Montageprozesses für die Zündkerze darüber gefaltet werden kann oder auf andere Art und Weise mechanisch deformiert werden kann, um den Isolator 14 sicher an Ort und Stelle zu halten. Der gefaltete Flansch 40 hält auch eine ringförmige Dichtung oder Dichtungspaket 42 zwischen einer äußeren Fläche 43 des Isolators 14 und einer inneren Fläche der Metallhülle 16, so dass eine gewisse Menge bzw. ein gewisser Betrag an Dichtung erreicht wird. In einer anderen Ausführungsform kann ein Dichtungspaket 42 eine oder mehrere metallische Dichtungen bzw. Dichtungspakete und optional eine kompaktierte bzw. verdichtete Pulverdichtung beinhalten. Andere Merkmale des Zwischenabschnittes sind natürlich auch möglich.
Der Endabschnitt 34 befindet sich an dem dem Nasenabschnitt 30 gegenüberliegenden Ende des Isolators 14, und der Endabschnitt 34 erstreckt sich in der axialen Richtung zwischen dem externen Verriegelungsmerkmal 38 und einem distalen Ende 44. In der dargestellten Ausführungsform ist der Endabschnitt 34 ziemlich lang; er kann jedoch kürzer sein und/oder kann eine beliebige Anzahl von anderen Merkmalen haben, wie ringförmige Rippen. Die Zündkerze 10 ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt und kann eine beliebige Kombination von anderen bekannten Zündkerzenkomponenten verwenden, wie Anschlussbolzen, Innenwiderstände, Innendichtungen, verschiedene Dichtungspakete („gaskets“), Edelmetallelemente, etc., um nur einige der Möglichkeiten zu nennen. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Zündkerze 10 lediglich ein nicht einschränkendes Beispiel einer Kerze ist, die den hier beschriebenen Isolator verwenden kann. Der Isolator kann in Verbindung mit einer beliebigen Anzahl von anderen Typen von Zündkerzen und/oder Zündeinrichtungen verwendet werden, wie, jedoch nicht eingeschränkt, auch solche, die Folgendes beinhalten: einen J-Spalt, einen ringförmigen Spalt, einen einzelnen Spalt, einen Mehrfachspalt und/oder andere Typen von Funkenstreckenanordnungen; Edelmetallspitzen an sowohl der Mittelelektrode als auch der Masseelektrode, Edelmetallspitzen nur an einer von Mittelelektrode oder Masseelektrode, keine Edelmetallspitzen, mehrstückige Edelmetallspitzenanordnungen, einstückige Edelmetallspitzen, Edelmetallspitzen in der Form von Nieten, Stangen, Zylindern, Scheiben, Pads, Vorsprüngen, ringförmigen Ringen, ringförmigen Hülsen und/oder andere Ausführungsformen; als auch jede beliebige andere geeignete Zündkerzen- und/oder Zündeinrichtungskonfigurationen. Der vorliegend beschriebene Isolator ist nicht auf eine bestimmte Zündkerze oder Zündeinrichtung beschränkt.
2 ist eine vergrößerte Ansicht des Nasenabschnittes 30 der Zündkerze 10. Der Nasenabschnitt 30 des Isolators 14 erstreckt sich in der axialen oder longitudinalen Richtung zwischen einem Nasenstammabschnitt bzw. Nasenwurzelabschnitt 56 an der äußeren Fläche 43 des Isolators und einer Spitze 46 des Isolators 14. Der Nasenabschnitt 30 beinhaltet einen nicht freiliegenden Abschnitt 48 und einen freiliegenden Abschnitt 50. Der nicht freiliegende Abschnitt 48 ist der Teil des Nasenabschnittes 30, der sich innerhalb der Bohrung der Hülle 16 befindet, wobei es sich um jenen Abschnitt des Nasenabschnittes 30 handeln kann, der sich von der externen Stufe 36 zu einer Ebene B erstreckt, wie es in 2 gezeigt ist. Die Ebene B kann koplanar sein mit dem Ende 52 der Hülle 16. Der freiliegende Abschnitt 50 des Nasenabschnittes 30 ist jener Teil des Nasenabschnittes 30, der sich von dem Ende 52 der Hülle 16 (oder der Ebene B) hin zu der Nasenspitze 46 des Nasenabschnittes 30 erstreckt. Auf diese Art und Weise ist der freiliegende Abschnitt 50 jener Teil bzw. Abschnitt des Nasenabschnittes 30, der sich über die Hülle 16 hinaus in die Verbrennungskammer erstreckt (wenn die Zündkerze 10 in Gebrauch ist). In einigen Fällen kann der freiliegende Abschnitt 50 als der „Vorsprung“ des Nasenabschnittes 30 bezeichnet sein. Eine Schnittstelle oder eine Region zwischen dem nicht freiliegenden Abschnitt 48 und dem freiliegenden Abschnitt 50 wird als eine Schnittstelle 54 zwischen freiliegend und nicht freiliegend bezeichnet. Hinsichtlich der exakten Position bzw. des exakten Ortes der Schnittstelle 54 zwischen freiliegend und nicht freiliegend an dem Isolator kann es einige leichte Variationen geben. Beispielsweise kann sich der Isolator 14 gegen das interne Dichtungspaket abstützen, welches mit der Zeit komprimiert wird, derart, dass der Ort, wo die Schnittstelle 54 zwischen freiliegend und nicht freiliegend sich an dem Isolator befindet bzw. damit ausgerichtet ist, sich leicht ändert. Um dies zu beheben, wird anstelle der Annahme, dass die Schnittstelle 54 zwischen freiliegend und nicht freiliegend eine ebene Grenze ist, die exakt zwischen dem freiliegenden und dem nicht freiliegend Abschnitten 50, 48 des Isolators angeordnet ist, und zwar direkt an dem distalen Ende 52 der Hülle 16, die Schnittstelle 54 zwischen freiliegend und nicht freiliegend als eine kleine sich axial erstreckende Region oder Fläche bzw. Bereich an dem Isolator angenommen, die bzw. der innerhalb eines Toleranzbetrages (z.B. ± ein Millimeter, ± zwei Millimeter) der Ebene B entlang der zentralen Achse C angeordnet ist, wobei die Ebene B wiederum koplanar ist mit dem Ende 52 der Hülle 16. Solange dies nicht anders angegeben ist, beträgt der hier verwendete Toleranzbetrag ± zwei Millimeter. Demzufolge kann ein Nasenflächenübergang 70 an einer Schnittstelle 54 zwischen freiliegend und nicht freiliegend auftreten, der irgendwo innerhalb von zwei Millimetern vom distalen Ende 52 der Hülle 16 auftritt. In einer besonderen Ausführungsform tritt der Nasenflächenübergang an einer Schnittstelle 54 zwischen freiliegend und nicht freiliegend auf, die sich 1,75 mm unterhalb des distalen Ende 52 der Hülle 16 (näher an der Mitte der Verbrennungskammer) befindet. In einer anderen Ausführungsform, die genauer in den Figuren dargestellt ist, tritt der Nasenflächenübergang 70 an der Schnittstelle 54 zwischen freiliegend und nicht freiliegend direkt an dem distalen Ende 52 der Hülle 16 auf.
Ein radialer Abstand L zwischen der inneren Fläche der Hülle 16 und der äußeren Fläche des Isolators 14 (wie beispielsweise an der Schnittstelle 54 zwischen freiliegend und nicht freiliegend oder an dem Nasenflächenübergang 70) kann größer sein als 1 mm (Millimeter), oder kann in einigen Ausführungsformen gleich 1 mm sein. Zusätzlich hierzu kann ein radialer Abstand L, der angesetzt wird an der Schnittstelle 54 zwischen freiliegend und nicht freiliegend (oder am Nasenflächenübergang 70), in wenigstens einigen Ausführungsformen größer sein als die Funkenstrecke G. Der radiale Abstand L kann verglichen mit einem radialen Abstand, der an einem beliebigen anderen Punkt des nicht freiliegenden Abschnittes 48 entlang einer äußeren Fläche des Isolators angesetzt wird, an der Schnittstelle 54 zwischen freiliegend und nicht freiliegend (oder an dem Ende 52 der Hülle 16) am größten sein. Ferner kann der radiale Abstand L verglichen mit beliebigen anderen radialen Abständen, die zwischen der Masseelektrode und dem Isolator an einem beliebigen anderen Punkt des freiliegenden Abschnittes 50 entlang einer äußeren Fläche des Isolators angesetzt werden, an der Schnittstelle 54 zwischen freiliegend und nicht freiliegend (oder dem Nasenflächenübergang 70) am kleinsten sein. In einem solchen Fall werden diese radialen Abstände entlang einer Achse gemessen, die orthogonal ist zu der zentralen Achse C (d.h. entlang einer radialen Richtung bezüglich der zentralen Achse C). Obgleich der radiale Abstand typischerweise verwendet wird, um einen Abstand zwischen einer inneren Fläche der Metallhülle 16 und einer äußeren Fläche des Isolators 14 zu beschreiben, kann es axiale Orte geben, an denen die Metallhülle 16 nicht vorhanden ist, wie axiale Orte, die dem freiliegenden Abschnitt 50 entsprechen. In solchen Fällen kann der radiale Abstand in einer radialen Richtung zwischen einer äußeren Fläche des Isolators 14 und einer inneren Fläche der Masseelektrode 18 gemessen werden.
Wie es in 2 gezeigt ist, befindet sich der radiale Abstand L an der Schnittstelle 54 zwischen freiliegend und nicht freiliegend (oder dem Nasenflächenübergang 70) nicht auf einem lokalen Minimum; d.h. der radiale Abstand L an der Schnittstelle 54 zwischen freiliegend und nicht freiliegend (oder an dem Nasenflächenübergang 70) ist nicht kleiner als sowohl ein benachbarter nicht freiliegender radialer Abstand und ein benachbarter freiliegender radialer Abstand. Der benachbarte nicht freiliegende radiale Abstand ist ein radialer Abstand (d.h. ein Abstand, der in einer radialen Richtung in Bezug auf die zentrale Achse C angesetzt wird), der zwischen einer inneren Fläche der Hülle 16 und einer äußeren Fläche des Isolators 14 angesetzt wird, und zwar an einem Punkt benachbart zu der Schnittstelle 54 zwischen freiliegend und nicht freiliegend und innerhalb des nicht freiliegenden Abschnittes 48. Der benachbarte freiliegende radiale Abstand ist ein radialer Abstand, der zwischen einer inneren Fläche der Masseelektrode 18 und einer äußeren Fläche des Isolators 14 angesetzt wird, und zwar an einem Punkt benachbart zu der Schnittstelle 54 zwischen freiliegend und nicht freiliegend und innerhalb des freiliegenden Abschnittes 50. Der benachbarte nicht freiliegende radiale Abstand und der benachbarte freiliegende radiale Abstand werden gemessen entlang separater Linien, von denen jede sich radial in Bezug auf die zentrale Achse C erstreckt. Zusätzlich hierzu beinhaltet der Isolator 14 einen Durchmesser D, der mit einer Erstreckung des Isolators von dem nicht freiliegenden Abschnitt (und/oder dem Nasenstammabschnitt 56) zu dem freiliegenden Abschnitt (und/oder der Nasenspitze 46) abnimmt (oder wenigstens nicht zunimmt oder nicht konstant bleibt).
Der freiliegende Abschnitt 50 des Nasenabschnittes 30 der Zündkerze 10 liegt gegenüber der Verbrennungskammer frei, als auch gegenüber thermischen und mechanischen Kräften darin. Die Dicke des Isolators 14 kann an jeder Stelle eingestellt werden, um die mechanische Festigkeit, das thermische Verhalten und die dielektrische Festigkeit bzw. Spannungsfestigkeit des Systems zu erfüllen, innerhalb dessen der Isolator 14 (oder die Zündkerze 10) zu verwenden ist. In vielen Fällen führt das Einstellen der Dicke des Isolators 14 zu einem Kompromiss zwischen der Spannungsfestigkeit des Isolators 14 (wie an Abschnitten, die sich innerhalb der Hülle 16 befinden) und den Kräften, die durch Gasbewegung erzeugt werden und die auf den Nasenabschnitt 30 wirken, insbesondere an dem freiliegenden Abschnitt 50 des Nasenabschnittes 30. In einigen Fällen ermöglicht die Verwendung eines dickeren Isolators 14, dass der Isolator 14 höheren mechanischen und elektrischen Lasten bzw. Belastungen widersteht, führt jedoch auch zu einer vergrößerten freiliegenden Querschnittsfläche, was zu erhöhten Biegekräften führen kann, da die den Verbrennungskräften ausgesetzte Fläche größer ist. Die freiliegende Querschnittsfläche bezieht sich auf jene Querschnitts- oder Profilfläche des freiliegenden Abschnittes 50, die an der Mitte des Isolators 14 angesetzt (oder geschnitten) wird, und zwar bei einer Betrachtung in der radialen Richtung, so wie jene Betrachtung, die in 2 gezeigt ist.
Das Ausmaß, um das sich der Nasenabschnitt 30 axial erstreckt oder gegenüber dem Ende der Metallhülle 16 vorsteht, kann größer sein oder kleiner sein als das, was in 1 gezeigt ist. Wie in 2 gezeigt ist, kann der Nasenabschnitt 30 konisch (oder im Wesentlichen konisch) in Bezug auf die zentrale Achse C der Zündkerze 10 sein. Die zentrale Achse C der Zündkerze 10 kann angesetzt werden in Bezug auf die mittlere Longitudinalachse der inneren Bohrung 28 der Hülle 16, oder kann angesetzt werden in Bezug auf die innere Bohrung 22 des Isolators 14. Und insbesondere können sowohl der nicht freiliegende Abschnitt 48 als auch der freiliegende Abschnitt 50 konisch (oder im Wesentlichen konisch) sein. Diese konische Form ist vorteilhaft, insbesondere hinsichtlich des freiliegenden Abschnittes 50, da sie ein verbessertes Antwortverhalten auf aufgebrachte Biegekräfte bereitstellen kann. In anderen Ausführungsformen können der nicht freiliegende Abschnitt 48 und der freiliegende Abschnitt 50 jedoch jeweils oder beide unterschiedliche Konfiguration haben, wie eine Krümmung mit festem Radius, eine Krümmung mit variablem Radius, eine mehrteilige Form oder eine beliebige Kombination hiervon. Einige dieser verschiedenen Ausführungsformen werden nachstehend in größerer Genauigkeit erörtert, und zwar insbesondere in Bezug auf die 5 bis 8.
Der nicht freiliegende Abschnitt 48 des Nasenabschnittes 30 beinhaltet einen Nasenstammabschnitt 56 und einen nicht freiliegenden Körperabschnitt 58. Der Nasenstammabschnitt 56 dient als ein Übergang von der externen Stufe (oder Dichtungspaketsitz) 36 des Isolators 14 und dem nicht freiliegenden Körperabschnitt 58, und kann als ein erstes Ende des Nasenabschnittes 30 dienen. Die externe Stufe 36 kann eine Fläche sein oder beinhalten, die zur Anlage an ein internes Dichtungspaket 60 dient, das die innere Bohrung 28 der Hülle 16 abdichtet, um zu verhindern, dass Gase aus der Verbrennungskammer in die innere Bohrung 28 eintreten, wenn die Zündkerze 10 in Gebrauch ist.
Der freiliegende Abschnitt 50 des Nasenabschnittes 30 beinhaltet die Nasenspitze 46, einen Spitzenübergangsabschnitt 62 und einen freiliegenden Körperabschnitt 64. Der Nasenabschnitt 46 kann eine Fläche beinhalten, die orthogonal (oder im Wesentlichen orthogonal) ist zu der zentralen Achse C. Die Nasenspitze 46 steht in die Verbrennungskammer und über die Hülle 16 hinaus vor. In vielen Fällen ermöglicht dieser Vorsprung, dass ein gut geformter Funken an der Funkenstrecke G erzeugt wird, um eine geeignete Zündquelle für die Mischung aus Brennstoff und Luft in der Verbrennungskammer bereitzustellen. Die Fläche des freiliegenden Körperabschnittes 64 geht an dem Spitzenübergangsabschnitt 62 in die Nasenspitze 46 über, wobei es sich bei dem Spitzenübergangsabschnitt 62 um eine abgerundete oder mit einem Radius versehene Fläche handelt, die zwischen dem freiliegenden Körperabschnitt 64 und der Nasenspitze 46 angeordnet ist. In anderen Ausführungsformen kann der Spitzenübergangsabschnitt weggelassen werden und es kann eine harte Kante zwischen dem freiliegenden Körperabschnitt 64 und der Nasenspitze 46 gebildet sein. Andere Implementierungen der Nasenspitze 46 und des Spitzenübergangsabschnittes 62 können verwendet werden.
Der Nasenabschnitt 30 weist eine erste äußere Fläche 66 und eine zweite äußere Fläche 68 auf. In vielen Ausführungsformen beinhaltet die erste äußere Fläche 66 wenigstens einen Teil des freiliegenden Körperabschnittes 64 und die zweite äußere Fläche 68 beinhaltet wenigstens einen Teil des nicht freiliegenden Körperabschnittes 58. Und in der dargestellten Ausführungsform fällt die erste äußere Fläche 66 mit dem freiliegenden Körperabschnitt 64 zusammen, und die zweite äußere Fläche 68 fällt mit dem freiliegenden Körperabschnitt 58 zusammen. Darüber hinaus ist die erste äußere Fläche 66 (und auch der freiliegende Körperabschnitt 64) unter einem ersten Winkel A₁ abgewinkelt oder geneigt, und zwar in Bezug auf die zentrale Achse C der Zündkerze 10, und kann folglich als erste abgewinkelte Fläche bezeichnet werden. In gleicher Weise ist die zweite äußere Fläche 68 (und auch der nicht freiliegende Körperabschnitt 58) abgewinkelt oder geneigt, und zwar unter einem zweiten Winkel A₂ in Bezug auf die zentrale Achse C der Zündkerze 10, und kann folglich als eine zweite abgewinkelte Fläche bezeichnet werden. Wenigstens in dieser Ausführungsform kann der erste Winkel A₁ als ein freiliegender Nasenwinkel A₁ bezeichnet werden, und der zweite Winkel A₂ kann als ein nicht freiliegender Nasenwinkel A₂ bezeichnet werden. Wie in der dargestellten Ausführungsform gezeigt, ist der freiliegende Nasenwinkel A₁ größer als der nicht freiliegende Nasenwinkel A₂ , und folglich beinhaltet der Nasenabschnitt 30 eine positive Winkeländerung ΔA_1,2 . Die Winkeländerung ΔA_1,2 ist die Differenz zwischen dem freiliegenden Nasenwinkel (oder ersten Winkel) A₁ und dem nicht freiliegenden Nasenwinkel (oder zweiten Winkel) A₂ , und lässt sich ausdrücken als (A₁ - A₂ ). Diese Winkeländerung ΔA_1,2 kann positiv sein, wie es in der dargestellten Ausführungsform gezeigt ist. Generell nimmt der Winkel der Isolatorfläche an dem Übergang bzw. der Schnittstelle 54 von der nicht freiliegenden Region zu der freiliegenden Region zu, und dieser Übergang tritt weitgehend koplanar auf mit dem Ende 52 der Hülle 16. Vorteilhafterweise ist in vielen Ausführungsformen weder die erste äußere Fläche 66 noch die zweite äußere Fläche 68 parallel zu der zentralen Achse C.
Wie oben erörtert, ist der Nasenabschnitt 30 des Isolators 14 sowohl an dem nicht freiliegenden Abschnitt 48 als auch an dem freiliegenden Abschnitt 50 verjüngt bzw. kegelförmig. Der freiliegende Körperabschnitt 64 (oder der freiliegende Abschnitt 50) ist gezeigt mit einer kontinuierlichen und gleichförmigen Kegelform entlang seiner axialen Erstreckung, und ist abgewinkelt unter dem freiliegenden Nasenwinkel A₁ . In ähnlicher Weise ist der nicht freiliegende Körperabschnitt 58 (oder der nicht freiliegende Abschnitt 48) gezeigt mit einer kontinuierlichen und gleichförmigen Kegelform entlang seiner axialen Erstreckung, und ist unter dem nicht freiliegenden Nasenwinkel A₂ abgewinkelt. In vielen Ausführungsformen ist der nicht freiliegende Körperabschnitt 48 in Bezug auf den freiliegenden Körperabschnitt 50 nicht tangential. Diese Anordnung kann ein Isolatorvolumen an dem nicht freiliegenden Abschnitt 48 maximieren, während eine Biegefestigkeit an dem freiliegenden Abschnitt 50 verbessert wird, und zwar insbesondere verglichen mit freiliegenden Abschnitten, die freiliegende Flächen haben, die generell parallel oder ausgerichtet sind mit der zentralen Achse C.
Der Winkel des Nasenabschnittes 30 geht an der Schnittstelle 54 zwischen freiliegend und nicht freiliegend abrupt über von dem freiliegenden Nasenwinkel A₁ zu dem nicht freiliegenden Nasenwinkel A₂ , und dieser Übergang kann als ein Nasenflächenübergang 70 bezeichnet werden. Demzufolge fällt bei der dargestellten Ausführungsform die Schnittstelle 54 zwischen freiliegend und nicht freiliegend mit dem Nasenflächenübergang 70 zusammen und beinhaltet einen umlaufenden Scheitelpunkt (oder eine scharfe Kante). In vielen Ausführungsformen erstreckt sich dieser umfängliche Scheitelpunkt nach außen oder ist konvex in Bezug auf die äußere Fläche des Isolators, im Gegensatz zu Übergängen an der Schnittstelle zwischen freiliegend und nicht freiliegend, die eine mehr konkave Konfiguration haben. In anderen Ausführungsformen kann der Nasenflächenübergang 70 zwischen dem freiliegenden Nasenwinkel A₁ und dem nicht freiliegenden Nasenwinkel A₂ graduell sein und kann insbesondere mit einem Radius versehen sein oder abgerundet sein. Darüber hinaus kann der Nasenflächenübergang 70 zwischen dem freiliegenden Nasenwinkel A₁ und dem nicht freiliegenden Nasenwinkel A₂ in alternativen Ausführungsformen eine Hohlkehle, eine Abschrägung bzw. Fase, mehrfache scharfe Kanten oder dergleichen beinhalten. In anderen Ausführungsformen kann ein anderer Nasenflächenübergang an einem anderen Punkt als der Schnittstelle 54 zwischen freiliegend und nicht freiliegend auftreten. Beispielsweise kann ein Nasenflächenübergang auftreten an einem Punkt innerhalb der Hülle 16 und/oder an einem Punkt innerhalb des nicht freiliegenden Körperabschnittes 58. Oder ein Nasenflächenübergang kann auftreten an einem Punkt außerhalb der Hülle 16 und an einem Punkt innerhalb des freiliegenden Körperabschnittes 64. Und in anderen Ausführungsformen kann eine Vielzahl von Nasenflächenübergängen verwendet werden.
In einigen Fällen ist der nicht freiliegende Nasenwinkel A₂ schmal oder klein (und in einigen Fällen Null), so dass die Dicke des Isolators 14 an dem nicht freiliegenden Abschnitt 48 hinreichend dick sein kann, um Kräften zu widerstehen, die während eines Motorbetriebs ausgeübt werden, als auch eine dielektrische Integrität zwischen der Masseelektrode 18 und der Mittelelektrode 12 aufrechtzuerhalten, um einen elektrischen Ausfall der Zündkerze 10 zu verhindern. Darüber hinaus kann die Länge des nicht freiliegenden Abschnittes 48 in verschiedenen Ausführungsformen verlängert werden, und in solchen Fällen kann das Verwenden eines kleinen (oder einen Wert von Null habenden) nicht freiliegenden Nasenwinkels A₂ entlang des nicht freiliegenden Körperabschnittes 58 eine Isolatordicke aufrechterhalten. Darüber hinaus können andere Anforderungen bei der Einstellung oder Auswahl der Isolatordicke und/oder des nicht freiliegenden Nasenwinkels A₂ , einschließlich des Hüllengewindedurchmessers, berücksichtigt werden.
Unter Bezugnahme auf 3 ist ein Diagramm dargestellt, in dem Kräfte dargestellt sind, die von der Zündkerze 10 erfahren werden können, wenn diese in einem Verbrennungsmotor verwendet wird. Eine Kraft F, wie beispielsweise eine durch Verbrennung eines Luft-Brennstoff-Gemisches erzeugte Explosionskraft, kann an den freiliegenden Abschnitt 50 auf dem Isolator 14 ausgeübt werden. Diese Kraft F ist gleich der Reaktionskraft F_react , die in ihre orthogonalen Komponenten zerlegt werden kann, einschließlich einer Kompressionskraft F_comp und einer Reaktions-Normalkraft F_norm . In vielen Fällen ist die Größe der Kompressionskraft F_comp abhängig von dem Winkel A₁ des freiliegenden Körperabschnittes 64, und insbesondere nimmt die Größe der Kompressionskraft F_comp zu, wenn der Winkel A₁ zunimmt. Ferner wirkt in solchen Fällen diese größere Kompressionskraft F_comp , um die Zugkraft zu reduzieren, die an dem Nasenstammabschnitt 56 (2) ausgeübt wird. Wie oben erwähnt, ermöglicht diese zusätzliche Kegelform (oder erste äußere Fläche 66) an dem freiliegenden Abschnitt 50 des Nasenabschnittes 30, dass der freiliegende Nasenabschnitt 50 unter einem größeren (oder signifikanteren) Winkel relativ zu dem nicht freiliegenden Abschnitt 60 abgewinkelt sein kann, wodurch es dem Isolator 14 ermöglicht wird, seine dielektrische Stärke bzw. Spannungsfestigkeit an Abschnitten innerhalb der Hülle 16 aufrechtzuerhalten, während gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit einer möglichen Beschädigung des Isolators 14 (wie an dem Nasenstammabschnitt 56) aufgrund von Explosionskräften verringert wird, die von dem freiliegenden Abschnitt 50 erfahren werden.
Unter Bezugnahme auf 4 ist eine grafische Darstellung 100 gezeigt, die Druckkräfte F_comp und Zugspannungen darstellt, die von dem Isolator 14 während eines Testens erfahren werden, bei dem mechanische Kräfte auf den Isolator 14 an dem freiliegenden Abschnitt 50 aufgebracht werden. Die grafische Darstellung 100 beinhaltet eine x-Achse 102, die den ersten Winkel A₁ des freiliegenden Körperabschnittes 64 darstellt, eine erste y-Achse 104, die die Druckkraft F_comp als einen Anteil der aufgebrachten Kraft F darstellt, und eine zweite y-Achse 106, die die maximale Zugspannung darstellt, verglichen mit Simulationen, bei denen der erste Winkel A₁ Null ist. Die gestrichelte Linie 108 entspricht der ersten y-Achse 104 und die durchgezogene Linie 110 entspricht der zweiten y-Achse 106. Wie oben erwähnt, ist die Zugspannung in vielen Fällen eine Funktion der Kompressionskraft F_comp , die letztlich eine Funktion des ersten Winkels A₁ ist. Die Linie 108 stellt dar, dass ein maximaler Wert von F_comp erfahren wird, wenn der erste Winkel A₁ auf 45° oder um 45° herum liegt. Darüber hinaus wird die minimale Zugspannung an dem Nasenstammabschnitt 56 erfahren, wenn der erste Winkel A₁ bei 45° liegt oder um 45° herum liegt. In einer Ausführungsform beinhaltet der Isolator 14 eine erste äußere Fläche, die unter einem ersten Winkel A₁ abgewinkelt ist, der zwischen 30° und 50° liegt. In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet der Isolator 14 eine erste äußere Fläche, die unter einem ersten Winkel A₁ abgewinkelt ist, der zwischen 40° und 50° liegt. In noch einer weiteren Ausführungsform beinhaltet der Isolator 14 eine erste äußere Fläche, die unter einem ersten Winkel A₁ abgewinkelt ist, der 45° beträgt. Zusätzlich hierzu beinhaltet der Isolator 14 in einer Ausführungsform eine Winkeländerung ΔA_1,2 , die zwischen 1° und 30° liegt. In noch einer weiteren Ausführungsform beinhaltet der Isolator 14 eine Winkeländerung ΔA_1,2 , die zwischen 1° und 20° liegt. In noch einer weiteren Ausführungsform beinhaltet der Isolator 14 eine Winkeländerung ΔA_1,2 , die zwischen 1° und 10° liegt. Obgleich das Bereitstellen des ersten Winkels A₁ zwischen 30° und 50° dazu beitragen kann, die Zugspannung zu minimieren, kann es vorteilhaft sein, an dem freiliegenden Abschnitt einen größeren Durchmesser aufrechtzuerhalten, um dem Isolator 14 eine größere Festigkeit zu verleihen. Demzufolge kann in einigen Ausführungsformen der erste Winkel A₁ zwischen 1° und 30° liegen, jeweils einschließlich, und vorzugsweise zwischen 5° und 20°, jeweils einschließlich. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann in einigen Ausführungsformen der zweite Winkel A₂ zwischen 0° und 15° liegen, jeweils einschließlich, und vorzugsweise zwischen 0° und 12°, jeweils einschließlich.
Wie oben erwähnt, ist die freiliegende Querschnittsfläche eine Funktion des ersten Winkels A₁ , derart dass dann, wenn der erste Winkel A₁ zunimmt, die freiliegende Querschnittsfläche abnimmt. Wie oben erwähnt, bezieht sich die freiliegende Querschnittsfläche auf eine Querschnitts- oder Profilfläche, die von einer Gasströmung erfahren wird, die orthogonal ausgerichtet ist zu der zentralen Achse der Zündkerze. In vielen Fällen ist die von dem Isolator 14 erfahrene Kraft F reduziert, wenn die freiliegende Querschnittsfläche reduziert wird. Demzufolge wird durch Erhöhen des ersten Winkels (oder freiliegenden Nasenwinkels) A₁ (und somit durch Reduzieren der freiliegenden Querschnittsfläche) die erfahrene Kraft F reduziert.
Unter Bezugnahme auf die 5 bis 8 sind weitere Ausführungsformen eines Isolators 314, 414, 514, 614, gezeigt, die in Verbindung mit der Zündkerze 10 verwendet werden können. Diese Isolatoren 314, 414, 514, 614 können die gleichen sein wie der oder ähnlich sein zu dem Isolator 14, soweit eine solche Diskussion des Isolators 14 nicht im Widerspruch zu der nachstehenden Diskussion von Isolatoren 314, 414, 514, 614 steht.
Unter besonderer Bezugnahme auf 5 ist ein Isolator 314 gezeigt, der mit der Zündkerze 10 verwendet werden kann. Der Isolator 314 beinhaltet einen Nasenabschnitt 330, und der Nasenabschnitt 330 beinhaltet einen nicht freiliegenden Abschnitt 348 und einen freiliegenden Abschnitt 350. Der freiliegende Abschnitt 350 des Isolators 314 beinhaltet eine Nasenspitze 346, einen Nasenübergangsabschnitt 362 und einen freiliegenden Körperabschnitt 364. Der nicht freiliegende Abschnitt 348 beinhaltet einen nicht freiliegenden Körperabschnitt 358, der eine Kurve mit variablem Radius aufweist. Wie hierin verwendet, bezieht sich eine „Kurve mit variablem Radius“ auf eine Fläche, die mit verschiedenen bzw. variierenden Radien gekrümmt ist, wie beispielsweise auf eine elliptische oder nicht-kreisförmige Art und Weise. Darüber hinaus geht der nicht freiliegende Körperabschnitt 358 graduell über in den Nasenstammabschnitt 356, der dann in die externe Stufe 336 übergeht.
Der Nasenabschnitt 330 beinhaltet eine Schnittstelle 354 zwischen freiliegend und nicht freiliegend, bei der ein Nasenflächenübergang 370 zwischen einer ersten äußeren Fläche 366 und einer zweiten äußeren Fläche 368 seinen Platz einnimmt. Die erste äußere Fläche 366 kann abgewinkelt oder geneigt sein, und zwar unter einem ersten Winkel A₁ , und die zweite äußere Fläche 368 kann abgewinkelt oder abgeschrägt sein, und zwar unter einem zweiten Winkel A₂ . Es ist zu anzumerken, dass zumindest in der dargestellten Ausführungsform die erste äußere Fläche 366 mit dem freiliegenden Körperabschnitt 364 zusammenfällt (und folglich diesen teilweise enthält), und dass die zweite äußere Fläche 368 mit dem nicht freiliegenden Körperabschnitt 358 zusammenfällt (und folglich diesen teilweise enthält). Demzufolge ist in dieser Ausführungsform die zweite äußere Fläche 368 an dem Nasenflächenübergang 370 parallel zu der zentralen Achse C, und die zweite äußere Fläche 368 ist unter einem Winkel von ungleich Null an einem Abschnitt abgewinkelt, der nahe dem Nasenstammabschnitt 356 angeordnet ist. In anderen Ausführungsformen kann der Nasenflächenübergang 370 jedoch innerhalb entweder des nicht freiliegenden Abschnittes 348 oder innerhalb des freiliegenden Abschnittes 350 angeordnet sein. In solchen Fällen kann die erste äußere Fläche 366 oder die zweite äußere Fläche 368 die Schnittstelle 354 zwischen freiliegend und nicht freiliegend beinhalten.
Unter besonderer Bezugnahme auf 6 ist ein Isolator 414 dargestellt, der mit der Zündkerze 10 verwendet werden kann. Der Isolator 414 beinhaltet einen Nasenabschnitt 430, und der Nasenabschnitt 430 beinhaltet einen nicht freiliegenden Abschnitt 448 und einen freiliegenden Abschnitt 450. Der nicht freiliegende Abschnitt 448 beinhaltet einen nicht freiliegenden Körperabschnitt 458 und einen Nasenstammabschnitt 456. Der freiliegende Abschnitt 450 beinhaltet eine Nasenspitze 446, einen Spitzenübergangsabschnitt 462 und einen freiliegenden Körperabschnitt 464. Der freiliegende Körperabschnitt 464 kann unter einem ersten Winkel A₁ abgewinkelt oder geneigt sein. Der freiliegende Abschnitt 450 beinhaltet eine erste äußere Fläche 466, die unter dem ersten Winkel geneigt ist, der als ein freiliegender Nasenwinkel A₁ bezeichnet werden kann, und zwar zumindest in dieser Ausführungsform.
Der Nasenabschnitt 430 beinhaltet eine Schnittstelle 454 zwischen freiliegend und nicht freiliegend, bei der ein Nasenflächenübergang 470 zwischen der ersten äußeren Fläche 466 und einer zweiten äußeren Fläche 468 seinen Platz einnimmt bzw. stattfindet. Die erste äußere Fläche 466 kann unter dem ersten Winkel A₁ abgewinkelt oder geneigt sein, und die zweite äußere Fläche 468 kann unter einem zweiten Winkel A₂ abgewinkelt oder geneigt sein. Es ist zu anzumerken, dass wenigstens in der gezeigten Ausführungsform die erste äußere Fläche 466 mit dem freiliegenden Körperabschnitt 464 zusammenfällt (und diesen folglich wenigstens teilweise beinhaltet), und dass die zweite äußere Fläche 468 mit dem nicht freiliegenden Körperabschnitt 458 zusammenfällt (und diesen folglich wenigstens teilweise beinhaltet). In anderen Ausführungsformen kann der Nasenflächenübergang 470 jedoch innerhalb entweder des nicht freiliegenden Abschnittes 448 oder des freiliegenden Abschnittes 450 angeordnet sein. In solchen Fällen kann die erste äußere Fläche 466 oder die zweite äußere Fläche 468 die Schnittstelle 454 zwischen freiliegend und nicht freiliegend beinhalten. In dieser Ausführungsform geht die zweite äußere Fläche 468 auf eine graduelle Art und Weise in den Nasenstammabschnitt 456 über. Darüber hinaus geht der Nasenstammabschnitt 456 graduell in eine externe Stufe 436 über und beinhaltet eine Oberfläche 457 mit einem Krümmungsradius, der größer ist als jener des Isolators 14 der 2.
Unter besonderer Bezugnahme auf 7 ist ein Isolator 514 gezeigt, der mit der Zündkerze 10 verwendet werden kann. Der Isolator 514 beinhaltet einen nicht freiliegenden Abschnitt 548 und einen freiliegenden Abschnitt 550. Der freiliegende Abschnitt 550 beinhaltet eine Nasenspitze 546 und einen freiliegenden Körperabschnitt 564. Der freiliegende Körperabschnitt 564 kann unter einem ersten Winkel A₁ abgeschrägt oder abgewinkelt sein. Dem freiliegenden Abschnitt 550 fehlt ein Spitzenübergangsabschnitt (oder ist ohne einen solchen gebildet). In anderen Ausführungsformen kann jedoch ein Spitzenübergangsabschnitt zwischen der Nasenspitze 546 und dem freiliegenden Körperabschnitt 564 enthalten sein. Der freiliegende Abschnitt 550 beinhaltet eine erste äußere Fläche 566, die unter dem ersten Winkel A₁ abgeschrägt ist (auch als ein freiliegender Nasenwinkel in dieser Ausführungsform bezeichnet).
Der nicht freiliegende Abschnitt 548 beinhaltet einen nicht freiliegenden Körperabschnitt 558 und einen Nasenstammabschnitt 556. Der nicht freiliegende Körperabschnitt 558 beinhaltet eine zweite äußere Fläche (oder erste nicht freiliegende Fläche) 568 und eine dritte äußere Fläche (oder zweite nicht freiliegende Fläche) 572. Die zweite äußere Fläche 568 bildet an einer Schnittstelle 554 zwischen freiliegend und nicht freiliegend mit der ersten äußeren Fläche 566 einen ersten Nasenflächenübergang 570. Ferner bildet die zweite äußere Fläche 568 mit der dritten äußeren Fläche 572 einen zweiten Nasenflächenübergang 574. Folglich liegt der zweite Nasenflächenübergang 574 entlang einer Ebene D, die orthogonal ist zur zentralen Achse C und die sich innerhalb des nicht freiliegenden Abschnittes 548 des Isolators 514 befindet. Die zweite äußere Fläche 568 kann eine Fläche des nicht freiliegenden Abschnittes 548 sein, die zwischen der Schnittstelle 554 zwischen freiliegend und nicht freiliegend (oder dem ersten Nasenflächenübergang 570) und dem zweiten Nasenflächenübergang 574 liegt. Die dritte äußere Fläche 572 kann eine Fläche des nicht freiliegenden Abschnittes 548 sein, die zwischen dem zweiten Nasenflächenübergang 574 und einem Nasenstammabschnitt 556 liegt. In anderen Ausführungsformen kann der erste Nasenflächenübergang 570 innerhalb des freiliegenden Abschnittes 550 liegen, derart dass eine Fläche (unter einem zweiten Winkel A₂ (auch als ein erster freiliegender Nasenwinkel in dieser Ausführungsform bezeichnet)) zwischen dem ersten und zweiten Nasenflächenübergang 570, 574 wenigstens einen Teil des nicht freiliegenden Abschnittes 548 und wenigstens einen Teil des freiliegenden Abschnittes 550 beinhaltet.
Die zweite äußere Fläche 568 kann unter dem zweiten Winkel A₂ abgewinkelt oder geneigt sein, und die dritte äußere Fläche 572 kann unter einem dritten Winkel A₃ (auch als ein zweiter nicht freilegender Nasenwinkel in dieser Ausführungsform bezeichnet) abgewinkelt oder abgeschrägt bzw. geneigt sein. In einer Ausführungsform, wie jene, die in der dargestellten Ausführungsform der 8 dargestellt ist, können die Winkel des Isolators gemäß folgender Formel konstruiert sein: A₁ > A₂ > A₃ . Und in einer besonderen Konfiguration kann der dritte Winkel A₃ null sein oder kann parallel liegen zu der zentralen Achse C. In einer weiteren Ausführungsform können die Winkel des Isolators folgendermaßen konstruiert werden: A₁ > A₃ > A₂. Der erste Nasenflächenübergang 570 und/oder der zweite Nasenflächenübergang 574 können einen umfänglichen Scheitelpunkt (oder eine scharfe Kante) beinhalten, oder kann bzw. können eine abgerundete oder mit einem Radius versehene Kante, ein Hohlkehle, eine Fase, mehrfache scharfe Kanten oder dergleichen beinhalten.
Unter Bezugnahme auf 8 ist ein Isolator 614 gezeigt, der mit der Zündkerze 10 verwendet werden kann. Der Isolator 614 beinhaltet einen nicht freiliegenden Abschnitt 648 und einen freiliegenden Abschnitt 650. Der freiliegende Abschnitt 650 des Isolators 614 beinhaltet eine Nasenspitze 646, einen Spitzenübergangsabschnitt 662 und einen freiliegenden Körperabschnitt 664. Der Spitzenübergangsabschnitt 662 beinhaltet eine abgerundete oder mit einem Radius versehene Fläche, die einen Übergang bildet zwischen der Nasenspitze 646 und dem freiliegenden Körperabschnitt 664. Der nicht freiliegende Abschnitt 648 beinhaltet einen nicht freiliegenden Körperabschnitt 658, der parallel in Bezug auf die zentrale Achse C verläuft. Darüber hinaus geht der nicht freiliegende Körperabschnitt 658 graduell über in den Nasenstammabschnitt 656, der dann in die externe Stufe 636 übergeht.
Der Nasenabschnitt 30 beinhaltet eine Schnittstelle 654 zwischen freiliegend und nicht freiliegend, bei der ein Nasenflächenübergang 670 zwischen einer ersten äußeren Fläche 666 und einer zweiten äußeren Fläche 668 seinen Platz einnimmt. Die erste äußere Fläche 666 kann abgewinkelt oder geneigt sein, und zwar unter einem ersten Winkel A₁ , und die zweite äußere Fläche 668 kann abgewinkelt oder geneigt sein, und zwar unter einem zweiten Winkel A₂ . Es ist zu anzumerken, dass zumindest in der dargestellten Ausführungsform die erste äußere Fläche 666 mit dem freiliegenden Körperabschnitt 664 zusammenfällt (und diesen folglich wenigstens teilweise beinhaltet), und dass die zweite äußere Fläche 668 mit dem freiliegenden Körperabschnitt 658 zusammenfällt (und diesen folglich wenigstens teilweise beinhaltet). Demzufolge ist bei dieser Ausführungsform die zweite äußere Fläche 668 parallel zu der zentralen Achse C. In anderen Ausführungsformen kann der Nasenflächenübergang 670 jedoch innerhalb entweder des nicht freiliegenden Abschnittes 648 oder des freiliegenden Abschnittes 650 angeordnet sein. In solchen Fällen kann die erste äußere Fläche 666 oder die zweite äußere Fläche 668 die Schnittstelle 654 zwischen freiliegend und nicht freiliegend beinhalten. In der Ausführungsform der 8 ist die zweite äußere Fläche 668 ein kontinuierlich gekrümmter Abschnitt, derart dass der Radius entlang dieses Abschnittes des Isolators kontinuierlich variiert. Demzufolge kann der zweite Winkel A2 entlang der zweiten äußeren Fläche 668 kontinuierlich von dem Nasenflächenübergang 670 über den verbleibenden Teil des Kernnasenabschnittes hoch an dem Dichtungspaket 60 vorbei variieren.
Es versteht sich, dass die vorstehende Beschreibung keine Definition der Erfindung ist, sondern eine Beschreibung einer oder mehrerer bevorzugter beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung. Die Erfindung ist nicht auf die hierin offenbarte(n) Ausführungsform(en) beschränkt, sondern wird ausschließlich durch die folgenden Ansprüche definiert. Ferner beziehen sich die in der vorstehenden Beschreibung enthaltenen Aussagen auf bestimmte Ausführungsformen und sind nicht als Einschränkung des Schutzbereichs der Erfindung oder der Definition von in den Ansprüchen verwendeten Begriffen auszulegen, es sei denn, ein Begriff oder eine Formulierung ist vorstehend ausdrücklich definiert. Verschiedene andere Ausführungsformen und verschiedene Änderungen und Modifikationen der offenbarten Ausführungsform(en) ergeben sich für den Fachmann. Alle derartigen anderen Ausführungsformen, Änderungen und Modifikationen sollen in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallen.
Wie in dieser Spezifikation und den Ansprüchen verwendet, sind die Begriffe „zum Beispiel“, „z.B.“, „beispielsweise“, „wie“, und „gleich“ sowie die Verben „aufweisen“, „enthaltend“ und deren andere Verbformen, wenn sie in Verbindung mit einer Auflistung von einer oder mehreren Komponenten oder anderen Elementen verwendet werden, jeweils als offen bzw. nicht abschließend auszulegen, was bedeutet, dass die Auflistung nicht als Ausschluss anderer, zusätzlicher Komponenten oder Elemente zu betrachten ist. Andere Begriffe sind mit ihrer weitesten vernünftigen Bedeutung auszulegen, es sei denn, sie werden in einem Kontext verwendet, der eine andere Auslegung erfordert. Darüber hinaus ist der Begriff „und/oder“ als inklusive ODER zu verstehen. Daher ist beispielsweise der Satz „A, B und/oder C“ so zu verstehen, dass er alle folgenden Alternativen abdeckt: „A“; „B“; „C“; „A und B“; „A und C“; „B und C“; und „A, B und C“.

Claims

Zündkerze, mit: einer Metallhülle; einem Isolator, der wenigstens teilweise von der Metallhülle umgeben ist; einer Mittelelektrode, die innerhalb einer Bohrung des Isolators angeordnet ist; und einer Masseelektrode, die an der Metallhülle angebracht ist; wobei der Isolator eine erste äußere Fläche aufweist, und zwar zumindest teilweise entlang eines freiliegenden Abschnittes, und eine zweite äußere Fläche aufweist, und zwar zumindest teilweise entlang eines nicht freiliegenden Abschnittes, wobei der freiliegende Abschnitt einen Abschnitt des Isolators beinhaltet, der sich von einer Schnittstelle zwischen freiliegend und nicht freiliegend hin zu einer Spitze des Isolators erstreckt, wobei die erste äußere Fläche sich zwischen der Schnittstelle zwischen freiliegend und nicht freiliegend hin zu einem Spitzenübergangsabschnitt benachbart zu einem distalen Ende des Isolators erstreckt, wobei die erste äußere Fläche und die zweite äußere Fläche an einem Nasenflächenübergang zusammentreffen, wobei an dem Nasenflächenübergang die erste äußere Fläche unter einem ersten Winkel in Bezug auf eine zentrale Achse der Zündkerze angeordnet ist, und die zweite äußere Fläche unter einem zweiten Winkel in Bezug auf die zentrale Achse der Zündkerze angeordnet ist, wobei der erste Winkel größer ist als der zweite Winkel, und wobei der Nasenflächenübergang innerhalb des nicht freiliegenden Abschnittes oder an der Schnittstelle zwischen freiliegend und nicht freiliegend angeordnet ist.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei der zweite Winkel Null ist, derart, dass die zweite äußere Fläche parallel ist zu der zentralen Achse der Zündkerze.
Zündkerze nach Anspruch 2, wobei die zweite äußere Fläche sich für einen Großteil des nicht freiliegenden Abschnittes auf parallele Art und Weise erstreckt.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei der zweite bzw. der erste Winkel nicht Null ist, derart, dass die erste Fläche eine erste kegelförmige Region bildet, und zwar innerhalb des freiliegenden Abschnittes des Isolators, und wobei der zweite Winkel eine zweite kegelförmige Region bildet, und zwar innerhalb des nicht freiliegenden Abschnittes des Isolators.
Zündkerze nach Anspruch 4, wobei die zweite äußere Fläche eine gekrümmte Fläche mit variablem Radius ist.
Zündkerze nach Anspruch 4, wobei die Isolator eine dritte äußere Fläche entlang des nicht freiliegenden Abschnittes beinhaltet, die unter einem dritten Winkel in Bezug auf die zentrale Achse der Zündkerze winklig ausgerichtet ist, wobei der dritte Winkel nicht gleich dem zweiten Winkel ist.
Zündkerze nach Anspruch 6, wobei der dritte Winkel kleiner ist als der zweite Winkel.
Zündkerze nach Anspruch 6, wobei der zweite Winkel kleiner ist als der dritte Winkel und der dritte Winkel kleiner ist als der erste Winkel.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei eine radiale Distanz zwischen der Metallhülle und dem Isolator größer gleich 1mm ist und größer ist als eine Funkenstrecke, die zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode gebildet ist, wobei die radiale Distanz entlang einer Linie gemessen wird, die durch den Nasenflächenübergang hindurchgeht, wobei die Linie orthogonal ist zu der zentralen Achse der Zündkerze.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei eine radiale Distanz zwischen der Metallhülle und dem Isolator sich auf einem Maximum befindet, und zwar wenn verglichen mit anderen radialen Distanzen zwischen der Metallhülle und dem Isolator, und zwar an dem nicht freiliegenden Abschnitt, wobei die radiale Distanz gemessen wird entlang einer Linie, die durch den Nasenflächenübergang verläuft und die orthogonal ist zu der zentralen Achse der Zündkerze, und wobei die anderen radialen Distanzen entlang anderer Linien gemessen werden, von denen jede parallel ist zu jener Linie, die durch den Nasenflächenübergang hindurch verläuft und die orthogonal ist zu der zentralen Achse der Zündkerze.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei ein Durchmesser des Isolators mit seiner Erstreckung von dem nicht freiliegenden Abschnitt hin zu dem freiliegenden Abschnitt abnimmt.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei zwischen einer inneren Fläche der Metallhülle und dem Isolator an dem nicht freiliegenden Abschnitt ein Spalt vorhanden ist.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei der Nasenflächenübergang an der Schnittstelle zwischen freiliegend und nicht freiliegend angeordnet ist.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei der Nasenflächenübergang einen umfänglichen Scheitel aufweist.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei die erste äußere Fläche zwischen dem Nasenflächenübergang und dem distalen Ende des Isolators konisch ist.
Zündkerze nach Anspruch 1, wobei der erste Winkel zwischen 1° und 30° liegt, jeweils einschließlich.
Zündkerze nach Anspruch 1 wobei der zweite Winkel zwischen 0° und 15° liegt, jeweils einschließlich.
Zündkerze, mit: einer Metallhülle; einem Isolator, der wenigstens teilweise von der Metallhülle umgeben ist; einer Mittelelektrode, die innerhalb einer Bohrung des Isolators angeordnet ist; und einer Masseelektrode, die an der Metallhülle angebracht ist; wobei der Isolator eine erste äußere Fläche aufweist, und zwar wenigstens teilweise entlang eines freiliegendes Abschnittes, und eine zweite äußere Fläche aufweist, und zwar wenigstens teilweise entlang eines nicht freiliegenden Abschnittes, wobei der freiliegende Abschnitt einen Abschnitt des Isolators beinhaltet, der sich von einer Schnittstelle zwischen freiliegend und nicht freiliegend hin zu einer Spitze des Isolators erstreckt, wobei die erste äußere Fläche und die zweite äußere Fläche an einem Nasenflächenübergang zusammentreffen, wobei die erste äußere Fläche zwischen dem Nasenflächenübergang und einem distalen Ende des Isolators konisch ist, wobei an dem Nasenflächenübergang die erste äußere Fläche unter einem ersten Winkel in Bezug auf eine zentrale Achse der Zündkerze angeordnet ist, und die zweite äußere Fläche unter einem zweiten Winkel in Bezug auf die zentrale Achse der Zündkerze angeordnet ist, und wobei der erste Winkel größer ist als der zweite Winkel und wobei eine Differenz zwischen dem ersten Winkel und dem zweiten Winkel zwischen 1° und 20° liegt, jeweils einschließlich.
Zündkerze nach Anspruch 18, wobei die Differenz zwischen dem ersten Winkel und dem zweiten Winkel zwischen 1° und 10° liegt, jeweils einschließlich.
Zündkerze, mit: einer Metallhülle; einem Isolator, der wenigstens teilweise von der Metallhülle umgeben ist; einer Mittelelektrode, die innerhalb einer Bohrung des Isolators angeordnet ist; und einer Masseelektrode, die an der Metallhülle angebracht ist; wobei der Isolator eine erste äußere Fläche aufweist, und zwar wenigstens teilweise entlang eines freiliegenden Abschnittes, und eine zweite äußere Fläche aufweist, und zwar wenigstens teilweise entlang eines nicht freiliegenden Abschnittes, und eine dritte äußere Fläche aufweist, und zwar wenigstens teilweise entlang des nicht freiliegenden Abschnittes, wobei der freiliegende Abschnitt einen Abschnitt des Isolators beinhaltet, der sich von einer Schnittstelle zwischen freiliegend und nicht freiliegend hin zu einer Spitze des Isolators erstreckt, wobei die erste äußere Fläche und die zweite äußere Fläche an einem ersten Nasenflächenübergang zusammentreffen, und wobei die zweite äußere Fläche und die dritte äußere Fläche an einem zweiten Nasenflächenübergang zusammentreffen, wobei an dem ersten Nasenflächenübergang die erste äußere Fläche unter einem ersten Winkel in Bezug auf eine zentrale Achse der Zündkerze angeordnet ist und die zweite äußere Fläche unter einem zweiten Winkel in Bezug auf die zentrale Achse der Zündkerze angeordnet ist, und wobei der erste Winkel größer ist als der zweite Winkel und wobei der zweite Nasenflächenübergang innerhalb des nicht freiliegenden Abschnittes angeordnet ist.