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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Zündkerze gemäß des Anspruchs 1. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Zündkerze für die Anwendung bei einem mit Wasserstoff betriebenen Motor geeignet.
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Bisher werden die meisten Fahrzeuge, wie z.B. PKW oder LKW, mit einem Verbrennungsmotor angetrieben, der Benzin oder Diesel als Treibstoff verwenden. Zunehmend gibt es mobile und stationäre Verbrennungsmotoren, die Erdgas oder Wasserstoff als Treibstoff benutzten. Dabei muss wie beim Benzin-betriebenen Verbrennungsmotor auch beim Wasserstoff-betriebenen Verbrennungsmotor das Luft-Kraftstoff-Gemisch fremdgezündet werden. Hierzu wird typischerweise eine Zündkerze eingesetzt.
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Offenbarung der Erfindung
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Bei Wasserstoff-betriebenen Verbrennungsmotoren wird in der Regel ein sehr mageres Luft-Kraftstoff-Gemisch (Lambda > 1,8) eingestellt, um die gesetzliche Emission-Vorgaben zu erfüllen. Gemeinsam mit dem niedrigen Gemisch-Heizwert von Wasserstoff ergeben sich dadurch höhere Ladungsdichten und entsprechend auch höhere Drücke zum Zündzeitpunkt. Weitere Besonderheiten bei der Wasserstoffverbrennung in einem Verbrennungsmotor ist das Zusammenspiel zwischen Selbstzündungstemperatur und minimal benötigter Zündenergie. Daraus ergibt sich, dass für die Anwendung bei einem Wasserstoff betriebenen Verbrennungsmotor eine „kalte Zündkerze“ benötigt wird, d.h. man benötigt eine Zündkerze mit einem sehr niedrigen Wärmewert.
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Bisher bekannte Zündkerzen sind in der Regel auf den Betrieb in einem Benzin-betriebenen Verbrennungsmotor optimiert und sind somit nicht geeignet für die Anwendung bzw. liefern eine schlechte Performanz bei der Anwendung in Wasserstoff-betriebenen Verbrennungsmotoren.
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Entsprechend ist es Aufgabe der Erfindung eine Zündkerze bereit zu stellen, die die Anforderungen an eine Zündkerze bei einer Anwendung in einem Wasserstoff-betriebenen Verbrennungsmotor erfüllt.
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Diese Aufgabe wird bei der erfindungsgemäßen Zündkerze der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass eine als Zündflächen dienende Oberfläche des ersten Zündelementes der Mittelelektrode und eine als Zündflächen dienende Oberfläche des zweiten Zündelementes der Masseelektrode plane Oberflächen sind, sowie dass eine Breite des Zündspalts durch einen Abstand der sich gegenüberliegenden Zündflächen der Mittelelektrode und der Masseelektrode gegeben ist, wobei die Breite des Zündspalts nicht größer als 0,3 mm ist, und der Zündspalt innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist.
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Die erfindungsgemäße Zündkerze mit einer Längsachse weist ein Gehäuse mit einer Bohrung entlang der Zündkerzen-Längsachse X und einer brennraumseitigen Stirnseite, einen mindestens teilweise innerhalb des Gehäuses angeordneten Isolator, eine mindestens teilweise innerhalb des Isolators angeordnete Mittelelektrode, die einen Grundkörper und ein erstes Zündelement aufweist, und mindestens einer Masseelektrode, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und einen Grundkörper und ein zweites Zündelement aufweist, auf. Die mindestens eine Masseelektrode und die Mittelelektrode sind so angeordnet, dass das zweite Zündelement der mindestens einer Masseelektrode mit dem ersten Zündelement der Mittelelektrode einen Zündspalt ausbildet, der sich radial zur Zündkerzen-Längsachse X erstreckt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine als Zündflächen dienende Oberfläche des ersten Zündelementes der Mittelelektrode und eine als Zündflächen dienende Oberfläche des zweiten Zündelementes der Masseelektrode plane Oberflächen sind. Dies hat den Vorteil, dass sich das elektrische Feld zwischen den Zündflächen gleichmäßig ausbildet und so die Zündelemente sich gleichmäßig abnutzen. Mit planer Oberfläche ist gemeint, dass die Zündfläche eine ebene Oberfläche ist. Das Weitern ist erfindungsgemäß, dass eine Breite des Zündspalts durch einen Abstand der sich gegenüberliegenden Zündflächen der Mittelelektrode und der Masseelektrode gegeben ist, wobei die Breite des Zündspalts nicht größer als 0,3 mm ist, und der Zündspalt innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass weniger Spannung für eine Zündung benötigt wird und der Zündspaltzuwachs über die Laufzeit der Zündkerze kleiner ausfällt. Da der Bauraum innerhalb des Gehäuses naturgemäß begrenzt ist, ergibt sich durch den kleinen Zündspalt des Weiteren vorteilhaft die Möglichkeit die Elektroden und damit auch den Zündspalt innerhalb des Gehäuses anzuordnen. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Elektroden nicht soweit in den Brennraum hineinragen und somit weniger Wärme aus dem Brennraum aufnehmen. Damit ergibt sich, dass die Zündkerze insgesamt weniger Wärme aufnimmt und eine kalte Zündkerze ist, so dass unerwünschte Selbstzündung vermieden wird. Die Kombination der erfindungsgemäßen Merkmale ist somit besonders vorteilhaft.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei einer Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Zündkerze weist der Grundkörper der Mittelelektrode an seinem brennraumzugewandten Ende mindestens eine Ausnehmung auf, in der das erste Zündelement direkt oder indirekt angeordnet ist. Dies Ausnehmung ist beispielsweise radial am Grundkörper der Mittelelektrode ausgebildet. Die Ausnehmung kann ein Sackloch oder eine plane Fläche sein.
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Bei einer anderen Weiterentwicklung kann die Mittelelektrode ein Zwischenstück aufweisen, das zusätzlich oder alternativ zu der Ausnehmung am Grundkörper angeordnet ist und an dem das erste Zündelement angeordnet ist, wobei insbesondere das Zwischenstück in der Ausnehmung der Mittelelektrode oder an der brennraumseitigen Stirnseite der Mittelelektrode oder am brennraumseitigen Ende der seitlichen Oberfläche der Mittelelektrode angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass das Zwischenstück mittels Widerstandsschweißen mit dem Mittelelektroden-Grundkörper verbindbar ist. Dieser Vorteil ergibt sich besonders gut, wenn der Grundkörper und das Zwischenstück aus dem gleichen Material gefertigt sind. Das Zwischenstück ist beispielsweise aus einer Ni-Legierung und kann eine beliebige geometrische Form haben. Wenn das Zwischenstück in der Ausnehmung des Grundkörpers angeordnet ist und das erste Zündelement am Zwischenstück angeordnet ist, dann ist bei dieser Konstellation das erste Zündelement indirekt, und zwar mittels des Zwischenstücks, in der Ausnehmung des Grundkörpers angeordnet.
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Bei einer Weiterentwicklung ist das Zwischenstück ein Ring, der auf den Grundkörper der Mittelelektrode aufgesteckt und/oder mit dem Grundkörper der Mittelelektrode stoffschlüssig verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass das Zwischenstück durch Rotation und/oder axialer Verschiebung positioniert werden kann, so dass das auf dem Zwischenstück angeordnete erste Zündelement exakt zum auf der Masseelektrode angeordnete zweiten Zündelement ausgerichtet werden kann. Die Fixierung des Zwischenstücks auf dem Mittelelektroden-Grundkörper kann beispielsweise mittels einer Presspassung oder eines Schweißverfahrens erfolgen. Beispielsweise kann der Grundkörper einen Absatz aufweisen, auf dem der Ring aufliegt nach dem Aufstecken auf den Grundkörper.
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Bei einer alternativen Weiterentwicklung ist das erste Zündelement der Mittelelektrode an der brennraumseitigen Stirnseite des Grundkörpers angeordnet und bildet zusammen mit dem zweiten Zündelement der mindestens einen Masseelektrode einen radialen Zündspalt aus. Dies hat den Vorteil, dass als erstes Zündelement ein Stift verwendet werden kann, der leichter an schweißbar als beispielsweise eine Scheibe ist. Der Stift kann entweder nach der Schweißung an den Mittelelektroden-Grundkörper planiert werden, so dass entsprechend der Ausrichtung zur mindestens einen Masseelektrode das erste Zündelement mindestens eine plane Oberfläche aufweist. Alternative kann das erste Zündelement auch bereits vor der Befestigung an dem Grundkörper vorgeformt sein. Bei mehreren Masseelektroden weist das erste Zündelement dann mehrere plane Zündflächen auf. Es ergibt sich hierbei der Vorteil, dass nur ein erstes Zündelement benötigt wird.
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Vorteilhafterweise ist beispielsweise die Breite des Zündspalts nicht größer als 0,2 mm, insbesondere nicht größer als 0,15 mm. Je kleiner der Zündspalt umso geringer ist der Spannungsbedarf für die Erzeugung eines Zündfunkens.
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Es ist auch vorteilhaft, dass die Breite des Zündspalts mindestens 0,05 mm ist, insbesondere nicht kleiner als 0,1 mm ist. Damit ergibt sich, dass der Zündspalt nicht zu klein ist. Ein sehr kleiner Zündspalt stellt besondere Herausforderungen an die Genauigkeit bei der Zündkerzen-Produktion. Eine Abweichung von der möglichst parallelen Ausrichtung der Elektroden-Zündflächen hat bei einem kleinen Zündspalt größere Auswirkung, wie beispielsweise einen ungleichmäßigen Verschleiß der Zündfläche, als bei einem größeren Zündspalt. Die Untergrenze für den Zündspalt ist somit ein guter Kompromiss für einerseits einen kleinen Zündspalt zur Reduzierung des Zündspannungsbedarfes und des Verschleißes und anderseits einen vertretbaren Aufwand für eine gleichmäßige gute Qualität der Ausrichtung der Zündflächen zueinander bei der Zündkerzen-Produktion.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Zündkerze hat der Zündspalt einen Abstand zur brennraumseitigen Stirnseite des Gehäuses von mindestens 0 mm und maximal -15 mm, insbesondere von nicht kleiner als -1 mm und/oder nicht größer als -4 mm. Bevorzugt liegt der Abstand in einem Bereich von mindestens 0 mm und maximal -15 mm, besonders bevorzugt in einem Bereich von -1 mm und -4 mm. Dabei ist eine von der brennraumseitigen Stirnseite des Gehäuses aufgespannte Ebene senkrecht zur Längsachse der Zündkerze eine Referenzebene mit dem Wert 0 mm. Der Abstand von der Referenzebene nimmt in Richtung des brennraumabgewandten Endes der Zündkerze einen zunehmend negativen Wert und in Richtung Brennraum einen zunehmenden positiven Wert an.
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Das Merkmal, dass der Abstand des Zündspalts zur brennraumseitigen Stirnseite des Gehäuses mindestens 0 mm ist, bedeutet, dass der Zündspalt vollständig innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, sprich die Zündkerze hat eine negative Funkenlage. Dies hat den Vorteil, dass die Elektroden möglichst weit aus dem Brennraum herausgezogen sind und somit möglichst wenig Wärme aus den im Brennraum stattfindenden Verbrennungsprozessen aufnehmen. Damit ist es möglich eine möglichst kalte Zündkerze zu erhalten.
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Bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zündkerze mehrere Masseelektroden mit jeweils einem zweiten Zündelement aufweist und die Mittelelektrode für jede Masseelektrode ein erstes Zündelement aufweist, wobei jeweils einen Zündspalt zwischen einer Masseelektrode mit zweiten Zündelement und einem ersten Zündelement der Mittelelektrode ausbildet wird. Dadurch, dass die Zündkerze mehrere Masseelektroden hat, kann der Verschleiß der Zündelemente auf mehrere Masseelektroden verteilt werden und die Zündelemente der einzelnen Masseelektrode benötigt nicht so viel Volumen aus einem verschleißresistenten Material wie bei einer einzigen Masseelektrode. Die Lebensdauer der Zündkerze wird erhöht.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die mehreren Masseelektroden symmetrisch an der Innenseite des Gehäuses angeordnet. Dabei ist die Längsachse der Zündkerze die Symmetrieachse bei der Anordnung der Masseelektroden. Aufgrund der symmetrischen Anordnung der Masseelektroden ergibt sich der technische Effekt, dass die Strömung des Kraftstoff-Luft-Gemisches innerhalb des Atmungsraum sehr gleichmäßig erfolgt, wodurch eine gute Entflammung und eine gute Entflammungsstabilität des Kraftstoff-Luft-Gemisches in der Zündkerze weiter begünstigt wird.
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Bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Zündkerze bestehen das erste Zündelement der Mittelelektrode und das zweite Zündelement der mindestens einen Masseelektrode aus einem Edelmetall oder einer Edelmetalllegierung, insbesondere aus Pt, Ir, Rh, Pd, Re, Au oder einer Legierung daraus. Besonders vorteilhaft ist hier eine Legierung mit einem hohen Ir-Anteil, sprich Ir ist das Element mit dem höchsten Einzelanteil in der Legierung. Diese Elemente bzw. Legierung mit diesen Elementen sind besonders verschleißresistent.
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Vorteilhafterweise sind die Zündelemente der Mittelelektrode und der mindestens einen Masseelektrode mit ihren Zündflächen so zueinander ausgerichtet, dass sich die Projektion der Zündflächen aufeinander sich in axialer oder radialer Richtung, am besten in beiden Richtungen vollständig überdecken.
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Die erfindungsgemäße Zündkerze und ihre Weiterentwicklung sind eine Wasserstoff-Zündkerze, die dazu eingerichtet ist in einem mit Wasserstoff betriebenen Motor eingesetzt zu werden und das zündfähige Wasserstoff enthaltende Kraftstoff-Luft-Gemisch zu zünden. Der Kraftstoff kann bis zu 100% Wasserstoff enthalten, sprich der Kraftstoff kann Wasserstoff oder ein Wasserstoff-Brenngas-Gemisch sein.
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Allerdings ist die erfindungsgemäße Zündkerze nicht auf den Betrieb mit Wasserstoff beschränkt. Die erfindungsgemäße Zündkerze kann auch für Erdgas- oder Benzin-Verbrennungsmotoren verwendet werden. Allerdings ist die erfindungsgemäße Zündkerze auf den Betrieb mit Wasserstoff optimiert.
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Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Zündkerze auch eine Kappe an der brennraumseitigen Stirnseite des Gehäuses aufweisen, wodurch sie zu einer Vorkammer-Zündkerze wird.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Zündkerze im Ganzen
- 2 zeigt ein zweites Beispiel für eine erfindungsgemäße Zündkerze mit einem in einer Ausnehmung im Mittelelektroden-Grundkörper angeordneten ersten Zündelement
- 3 zeigt ein drittes Beispiel für eine erfindungsgemäße Zündkerze mit einem in einer Ausnehmung im Mittelelektroden-Grundkörper angeordneten Zwischenstück, auf dem das ersten Zündelement angeordnet ist
- 4 zeigt ein viertes Beispiel für eine erfindungsgemäße Zündkerze mit einem an der Stirnseite des Mittelelektroden-Grundkörpers angeordneten Zwischenstück, auf dem das ersten Zündelement angeordnet ist.
- 5 zeigt ein fünftes Beispiel für eine erfindungsgemäße Zündkerze mit einem Ring als Zwischenstück
- 6 zeigt ein sechstes Beispiel für eine erfindungsgemäße Zündkerze mit einem ersten Zündelement, das an der Stirnseite des Mittelelektroden-Grundkörpers angeordnet ist.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt in einer halb geschnittenen Ansicht eine Zündkerze 1. Die Zündkerze 1 umfasst ein Gehäuse 2. In das Gehäuse 2 ist ein Isolator 3 eingesetzt. Das Gehäuse 2 und der Isolator 3 weisen jeweils entlang ihrer Längsachse eine Bohrung auf. Das Gehäuse 2 hat eine Außenseite 24 und eine Innenseite 23. Die Längsachse des Gehäuses 2, die Längsachse des Isolators 3 und die Längsachse X der Zündkerze 1 fallen zusammen. In den Isolator 3 ist eine Mittelelektrode 4 eingesetzt. Des Weiteren erstreckt sich in den Isolator 3 ein Anschlussbolzen 8 zur elektrischen Kontaktierung der Zündkerze, über diese wird die Zündkerze 1 mit einer Spannungsquelle elektrisch kontaktiert. Die elektrische Kontaktierung bildet das Brennraum-abgewandte Ende der Zündkerze 1. Die elektrische Kontaktierung kann einstückig, wie in diesem Beispiel, oder auch aus mehreren Komponenten ausgebildet sein.
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Das Gehäuse 2 weist an seiner Innenseite einen Sitz auf. Der Isolator liegt mit seiner Schulter bzw. Isolatorsitz auf dem Gehäuse-Sitz auf. Zwischen dem Isolatorsitz und dem Gehäuse-Sitz ist eine Innendichtung 10 angeordnet.
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Zwischen der Mittelelektrode 4 und dem Anschlussbolzen 8 zur elektrischen Kontaktierung der Zündkerze befindet sich im Isolator 3 ein Widerstandselement 7. Das Widerstandselement 7 verbindet die Mittelelektrode 4 elektrisch leitend mit dem Anschlussbolzen 8. Das Widerstandselement 7 ist beispielsweise als Schichtsystem aus einer ersten Kontaktschicht 7a, einer Widerstandsschicht 7b und einer zweiten Kontaktschicht 7a aufgebaut. Die Schichten des Widerstandselements unterscheiden sich durch ihre Materialzusammensetzung und dem daraus resultierenden elektrischen Widerstand. Die erste Kontaktschicht 7a und die zweite Kontaktschicht 7a können einen unterschiedlichen oder einen gleichen elektrischen Widerstand aufweisen.
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An der Innenseite 23 des Gehäuses 2 sind in diesem Beispiel zwei Masseelektroden 5 in jeweils einer Bohrung 52 angeordnet, so dass die Masseelektroden 5 radial von der Gehäuse-Innenseite 23 in die Bohrung entlang der Längsachse X des Gehäuses 2 hineinragen. Die Masseelektroden 5 und die Mittelelektrode 4 bilden zusammen jeweils einen Zündspalt 54 aus. Der jeweilige Zündspalt 54 zwischen der Mittelelektrode 4 und der jeweiligen Masseelektrode 5 erstreckt sich radial zur Längsachse x. Die Breite des jeweiligen Zündspalts 54 ist der Zündspalt und liegt im Bereich von 0,05 mm bis 0,3 mm. Die Bohrungen 52 erstrecken sich von der Außenseite 24 durch die Gehäusewand bis zur Innenseite 23 des Gehäuses 2.
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Die Mittelelektrode 4 hat einen Grundkörper 4a und ein erstens Zündelement 14. Das erste Zündelement 14 hat eine Oberfläche, die als Zündfläche 114 dient. Diese Zündfläche 114 ist eine plane Oberfläche und einer Masseelektrode 5 zu gewandt. Das erste Zündelement 14 ist entweder direkt an dem Grundkörper 4a de Mittelelektrode 4 angeordnet oder indirekt mittels eins Zwischenstücks, das am Grundkörper 4a der Mittelelektrode 4 angeordnet ist und an dem das erste Zündelement 14 angeordnet ist.
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Jede Masseelektrode 5 hat einen Grundkörper 5a und ein zweites Zündelement 15. Das zweite Zündelement 15 hat eine Oberfläche, die als Zündfläche 115 dient. Diese Zündfläche 115 ist eine plane Oberfläche und der Mittelelektrode 4 zu gewandt.
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Alternativ kann die Zündkerze 1 auch nur eine oder mehr als zwei Masseelektroden 5 aufweisen.
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Es gibt in diesem Beispiel gemäß 1 jeweils einen Zündspalt 54 zwischen der Mittelelektrode 4 und den zwei Masseelektroden 5. Dabei überdecken sich in diesem Beispiel die Projektionen der ersten Zündfläche 114 der Mittelelektrode 4 und der jeweils zweiten Zündfläche 115 der Masseelektroden 5 nicht vollständig. Idealerweise überdecken sich die Projektionen, wie es auch in den nachfolgenden Figuren gezeigt ist. Das brennraumseitige Ende des Zündspalts liegt in einer Ebene senkrecht zur Längsachse X mit der brennraumseitigen Stirnfläche der Mittelelektrode 4. Der Abstand 81 des Zündspalts zur von der brennraumseitigen Stirnseite 27 des Gehäuses 2 senkrecht zur Längsachse X aufgespannte Ebene ist hier mindestens 0 mm und gleich oder kleiner als -15 mm.
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Das Gehäuse 2 weist einen Schaft auf. An diesem Schaft sind ein Mehrkant 21, ein Schrumpfeinstich und ein Gewinde 22 ausgebildet. Das Gewinde 22 dient zum Einschrauben der Zündkerze 1 in einen Motor.
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Die Bohrungen 52 in der Gehäusewand sind im Bereich des Gewindes 22 ausgebildet. Dabei kann die Bohrung 52 für die Masseelektroden 5 und damit auch die Masseelektroden 5 auf jeder beliebigen Höhe im Bereich des Gewindes 22 angeordnet sein. Je nach der Position der Masseelektroden 5 im Bereich des Gewindes 22 ragt entsprechend die Mittelelektrode 4 und mit ihr auch der Isolatorfuß mehr oder weniger weit in den Atmungsraum hinein. Je nach gewünschtem Verwendungszweck der Zündkerze 1 kann die Position der Bohrungen im Bereich des Gewindes 22 und der Masseelektroden 5 auf der Innenseite 23 des Gehäuses 2 gewählt werden.
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Wenn das Gewinde 22 an der Gehäuse-Außenseite 24 nicht bis zum brennraumseitigen Ende des Gehäuses 2 ausgebildet ist, so dass an der Außenseite 24 des brennraumseitigen Endes des Gehäuses 2 ein gewindefreier Bereich ausgebildet ist, kann die Bohrung 52 für die Masseelektrode 5 in der Gehäusewand auch im Bereich des gewindefreien Bereichs ausgebildet sein.
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Die Bohrungen 52 sind beispielsweise in jeweils einer Vertiefung 51, wie beispielsweise eine konische oder eine runde Nut, angeordnet. Dabei ist der Außendurchmesser des Gehäuses 2 in den Vertiefungen kleiner als der Kerndurchmesser des Gewindes 22.
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Die Vertiefungen 51 können beispielsweise durch ein Stanzen des Gehäuses 2 bei der Herstellung der Zündkerze 1 entstehen. Dabei wird nicht nur der Außendurchmesser des Gehäuses 2 im Bereich der Vertiefungen 51 reduziert, sondern auch der Innendurchmesser des Gehäuses 2 im Bereich der Vertiefungen 51, so dass innerhalb des Gehäuses ein Vorsprung je Vertiefung 51 entsteht.
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Das Gehäuse 2 oder die Bohrungen 52 für die Masseelektroden 5 können von der Herstellung Rillen oder Riefen aufweisen, wodurch sich eine Oberflächenrauigkeit ergibt. Die Rillen und Riefen entstehen beispielsweise, wenn die Bohrung am bzw. im Gehäuse 2 durch einen Drehprozess bearbeitet wird, bei dem Material vom Gehäuse 2 abgetragen wird.
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In den nachfolgenden Bildern sind verschiedene Ausführungen der Mittelelektrode gemäß der Erfindung dargestellt. Der Übersichtshalber sind nicht immer alle Bauteile in einer Figur mit Bezugszeichen gekennzeichnet. Aber gleiche bzw. ähnliche Bauteile zwischen zwei Figuren haben das gleiche Bezugszeichen. In den nachfolgenden Figuren wird auf die jeweiligen Unterschiede zu den vorherigen Figuren eingegangen.
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2 zeigt ein zweites Beispiel der erfindungsgemäßen Zündkerze 1, wobei der Fokus auf die Anordnung und Ausgestaltung der Elektroden gelegt ist. Die Mittelelektrode 4 hat einen Grundkörper 4a, der an seinem brennraumseitigen Ende eine bzw. mehrere Ausnehmungen 41 aufweist. In jeder Ausnehmung 41 ist ein erstes Zündelement 14 angeordnet. Das erste Zündelement ist radial in der Ausnehmung 41 eingeschweißt. Die Ausnehmung 41 kann beispielsweise ein Sackloch oder eine Planfläche oder eine Nut sein. Das erste Zündelement 14 kann entweder in der Ausnehmung 41 an den Grundkörper 4a der Mittelelektrode 4 angeschweißt sein oder in der Ausnehmung 41 aufgeschmolzen und mit dem Material des Grundkörpers 4a legiert sein. Das erste Zündelement 14 weist auf jeden Fall eine plane Oberfläche auf, die der Masseelektrode 5 zugewandt ist und als Zündfläche 114 dient.
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Die Masseelektrode 5 weist einen Grundkörper 5a und ein zweites Zündelement 15 auf. Das zweite Zündelement 15 ist an den Grundkörper 5a der Masseelektrode beispielsweise angeschweißt. Das zweite Zündelement 15 weist eine plane Oberfläche auf, die der Mittelelektrode 4 zugewandt ist und als Zündfläche 115 dient.
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Die Zündflächen 114, 115 der Mittelelektrode und der Masseelektrode bilden zusammen einen radialen Zündspalt 54 aus, der einen Abstand von mindestens 0,05 mm und maximal 0,3 mm hat. Der Zündspalt 54 hat einen Abstand 81 von der brennraumseitigen Stirnseite des Gehäuses von mindestens 0 mm und maximal 15 mm.
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In diesem Beispiel hat die Zündkerze 1 zwei Masseelektroden 5 und eine Mittelelektrode 4 mit zwei ersten Zündelementen 14, so dass sich zwei radiale Zündspalte 54 ergeben. Alternativ kann die Zündkerze auch nur eine Masseelektrode 5 und nur einen Zündspalt 54 oder auch mehr als zwei Masseelektroden 5 und Zündspalte 54 haben.
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Das in 3 gezeigt dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Mittelelektrode zusätzlich zu dem Grundkörper 4a und dem ersten Zündelement 14 noch ein Zwischenelement 14a aufweist. Das erste Zündelement 14 ist an dem Zwischenelement 14a angeordnet und beispielsweise angeschweißt. Das Zwischenstück 14a ist in der Ausnehmung 41 des Grundkörpers 4a der Mittelelektrode angeordnet. Das Zwischenelement 14a ist beispielsweise aus dem gleichen Material wie der Grundkörper 4a, wodurch es einfach möglich ist das Zwischenstück 14a mittels Widerstandsschweißen mit dem Grundkörper 4a zu verbinden.
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In 4 ist ein viertes Ausführungsbeispiel gezeigt. Dies unterscheidet sich von den vorherigen Beispielen dadurch, dass das Zwischenstück 14a an der brennraumseitigen Stirnseite des Grundkörpers 4a der Mittelelektrode 4 angeordnet ist. Auf dem Zwischenstück 14a können nun mehr als ein erstes Zündelement 14 angeordnet werden. Es reduziert sich die Anzahl der Montage- und Schweißschritte.
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In 5 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel gezeigt. Dies unterscheidet sich von den vorherigen Beispielen dadurch, dass das Zwischenstück 14a ein Ring ist, der auf den Grundkörper 4a der Mittelelektrode 4 aufgesteckt ist. Der Ring kann für die Positionierung entlang der Längsachse der Mittelelektrode 4a verschoben bzw. um die Längsachse rotiert werden. Nach der Positionierung wird der Ring in seiner Position mittels einer Presspassung oder einer Verschweißung fixiert.
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In der unteren Hälfte der 5 ist eine Draufsicht auf das Zwischenstück 14a mit den darauf angeordneten ersten Zündelementen 14 dargestellt.
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In 6 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel gezeigt. Dies unterscheidet sich von den vorherigen Beispielen dadurch, dass das erste Zündelement 14 direkt an der brennraumseitigen Stirnseite des Grundköpers 4a der Mittelelektrode 4 angeordnet ist. In der oberen Hälfte der 6 ist die Elektrodenanordnung nochmals als Draufsicht dargestellt.
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Das erste Zündelement 14 hat in diesem Beispiel mit zwei Masseelektroden 5 entsprechend zwei plane Zündflächen 114, die jeweils einer Masseelektrode 5 mit ihrem zweiten Zündelement 15 und einer planen Zündfläche 115 gegenübersteht.
