DE202021004416U1

DE202021004416U1 - Zündkerzenisolator

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Publication number: DE202021004416U1
Application number: DE202021004416.7U
Authority: DE
Original assignee: Federal Mogul Ignition LLC
Current assignee: Federal Mogul Ignition LLC
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2021-10-04
Publication date: 2024-05-07
Anticipated expiration: 2031-10-05
Also published as: US20220140575A1; DE102021125618A1

Abstract

Zündkerzenisolator mit einem Keramikkörper, wobei der Keramikkörper Folgendes umfasst:
eine axiale Bohrung; und
eine photopolymerisierte und gesinterte Mikrostruktur, die die axiale Bohrung umgibt.

Description

GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich allgemein auf Zündkerzenisolatoren und insbesondere auf Zündkerzenisolatoren mit einem Keramikkörper, der eine photopolymerisierte und gesinterte Mikrostruktur aufweist.
HINTERGRUND
Der Isolator einer Zündkerze weist eine Reihe von Merkmalen auf, die verschiedene Leistungsmerkmale erleichtern. In einigen Ausführungsformen enthält beispielsweise der Kern-Nasenabschnitt des Isolators eine oder mehrere Vertiefungen, um die Leistung („performance“) der Zündkerze zu verbessern, wenn es zu Kohlenstoffablagerungen kommt. In einem anderen Beispiel kann der Isolator zwei Innenbohrungen aufweisen, um zwei Mittelelektroden aufzunehmen und eine Zündkerze mit zwei unterschiedlichen Funkenstrecken zu bilden. In noch einem weiteren Beispiel weist der Zündkerzenisolator Nuten oder Kanäle auf, um die Drähte eines Thermoelements zur Messung einer Verbrennungstemperatur auf zunehmen. Die Messung verschiedener Motorbedingungen bei laufendem Motor kann ein wichtiges Hilfsmittel sein, um die Motorleistung zu verstehen, Motorprobleme zu erkennen und die geeigneten Zündkerzen und Zündkerzen-Zündbedingungen für einen bestimmten Motor zu entwickeln. Üblicherweise wird die Temperatur in einem Verbrennungsmotor mit einer Thermoelement-Zündkerze gemessen, die teilweise oder vollständig in den Keramikisolator der Zündkerze eingebettete Thermoelementdrähte enthält. Die Werkzeuge für die Herstellung dieser beispielhaften Isolatoren, wie z. B. gerippte oder andere spezielle Formgebungsdorne, können teuer sein, und der Isolatorkörper wird aufgrund der engen Toleranzen, die erforderlich sind, während des Herstellungsprozesses oft gebrochen oder beschädigt.
ÜBERBLICK
Gemäß einer Ausführungsform gibt es einen Zündkerzenisolator, der einen Keramikkörper umfasst. Der Keramikkörper umfasst eine axiale Bohrung und eine photopolymerisierte und gesinterte Mikrostruktur, die die axiale Bohrung umgibt.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Keramikkörper einen Nasenabschnitt, einen Zwischenabschnitt und einen Terminal-Abschnitt, wobei sich die axiale Bohrung von einem distalen Ende an dem Nasenabschnitt zu einem Terminal-Ende erstreckt. Der Keramikkörper umfasst ferner eine innere Vertiefung („well“) in dem Nasenabschnitt der axialen Bohrung. Die innere Vertiefung hat ein Terminal-Ende, eine Basis und einen keramischen Begrenzungsring. Der keramische Begrenzungsring ist im Verhältnis zu einem Durchmesser an der Basis der inneren Vertiefung diametral reduziert, und der keramische Begrenzungsring befindet sich zwischen dem Terminal-Ende der inneren Vertiefung und dem distalen Ende an dem Nasenabschnitt.
In einigen Ausführungsformen hat die innere Vertiefung eine kugelförmige Geometrie.
In einigen Ausführungsformen hat die Basis der inneren Vertiefung eine kreiszylindrische Geometrie.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Keramikkörper einen Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitt, der an die innere Vertiefung angrenzt, wobei ein Durchmesser des Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitts kleiner oder gleich dem Durchmesser an der Basis der inneren Vertiefung ist.
In einigen Ausführungsformen enthält der Keramikkörper einen inneren Stufenabschnitt, der an den Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitt angrenzt, wobei der innere Stufenabschnitt den Nasenabschnitt von dem Zwischenabschnitt des Körpers trennt und wobei der Durchmesser des Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitts kleiner oder gleich dem Durchmesser an dem Zwischenabschnitt ist.
In einigen Ausführungsformen ist der keramische Begrenzungsring eine vorstehende Rippe mit einer abschirmenden Oberfläche.
In einigen Ausführungsformen gibt es eine oder mehrere zusätzliche innere Vertiefungen, die mit der inneren Vertiefung ein wellenförmiges Muster bilden.
In einigen Ausführungsformen weist der Keramikkörper eine Porosität von weniger als 2 Volumenprozent (2% by volume porosity") auf.
In einigen Ausführungsformen weist die photopolymerisierte und gesinterte Mikrostruktur eine Vielzahl von Schichten auf, die im Wesentlichen in Längsrichtung oder im Wesentlichen in Querrichtung aufgebaut sind.
In einigen Ausführungsformen weist die photopolymerisierte und gesinterte Mikrostruktur eine Vielzahl von Schichten auf, die in einer Richtung aufgebaut sind, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Achse A des Zündkerzenisolators verläuft.
In einigen Ausführungsformen hat der Keramikkörper eine zweite axiale Bohrung, wobei jede axiale Bohrung für die Aufnahme einer Mittelelektrode konfiguriert ist.
In einigen Ausführungsformen hat der Keramikkörper einen oder mehrere Kanäle, die so konfiguriert sind, dass sie einen oder mehrere Drähte aufnehmen können.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist ein Zündkerzenisolator vorgesehen, der einen Körper mit einem Nasenabschnitt, einem Zwischenabschnitt und einem Terminal-Abschnitt aufweist. Der Körper hat eine axiale Bohrung, die sich durch den Körper von einem distalen Ende an dem Nasenabschnitt zu einem Terminal-Ende an dem Terminal-Abschnitt erstreckt. Die axiale Bohrung umfasst einen Öffnungsabschnitt angrenzend („adjacent“) an das distale Ende und eine innere Vertiefung angrenzend an den Öffnungsabschnitt. Die innere Vertiefung hat einen keramischen Begrenzungsring, ein Terminal-Ende und eine Basis, wobei der keramische Begrenzungsring in Bezug auf einen Durchmesser an der Basis der inneren Vertiefung diametral reduziert ist. Der keramische Begrenzungsring befindet sich zwischen dem Terminal-Ende der inneren Vertiefung und dem Öffnungsabschnitt. Die axiale Bohrung umfasst ferner einen Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitt, der an die innere Vertiefung angrenzt. Der Durchmesser des Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitts ist kleiner als oder gleich dem Durchmesser der Basis der inneren Vertiefung. Die axiale Bohrung umfasst ferner einen inneren Stufenabschnitt, der an den Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitt angrenzt. Der innere Stufenabschnitt trennt den Nasenabschnitt von dem Zwischenabschnitt des Körpers.
In einigen Ausführungsformen ist der Körper ein Keramikkörper mit einer photopolymerisierten und gesinterten Mikrostruktur.
In einigen Ausführungsformen ist der Durchmesser des Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitts kleiner oder gleich einem Durchmesser an dem Öffnungsabschnitt, und wobei der Durchmesser des Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitts kleiner oder gleich einem Durchmesser an dem Zwischenabschnitt ist.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Herstellung eines Isolators für eine Zündkerze bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Richten von Licht aus einer Lichtquelle auf eine keramische Vorprodukt-Aufschlämmung („precursor ceramic slurry“) und das Erzeugen einer Isolatorschicht. Die Isolatorschicht umfasst einen Abschnitt eines photopolymerisierten Keramikkörpers, der einen Abschnitt einer axialen Bohrung umgibt.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren das Bewegen eines Podests, um eine zusätzliche keramische Vorprodukt-Aufschlämmung der Lichtquelle auszusetzen, um zusätzliche Isolatorschichten zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen ist die Lichtquelle ein Laser, und die Isolierschicht enthält einen seitlichen kugelförmigen Volumenaufbau, um einen Überhang zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet ein Zündkerzenisolator einen Keramikkörper mit einer photopolymerisierten und gesinterten Mikrostruktur. Der Zündkerzenisolator kann eine oder mehrere komplexe Geometrien aufweisen, wie z. B. doppelte axiale Bohrungen, Kanäle oder Nuten für eine Verdrahtung oder Ähnliches, oder interne Vertiefungen. In einer Ausführungsform befindet sich eine innere Vertiefung in dem Nasenabschnitt der axialen Bohrung. Die innere Vertiefung hat ein Terminal-Ende, eine Basis und einen keramischen Begrenzungsring, der im Verhältnis zu einem Durchmesser an der Basis der inneren Vertiefung diametral reduziert ist. In einigen Ausführungsformen gibt es einen Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitt, der an die innere Vertiefung angrenzt, wobei ein Durchmesser des Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitts im Vergleich zu einem Durchmesser an der Basis der inneren Vertiefung diametral reduziert bzw. verringert ist.
Verschiedene Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele, Schritte, Merkmale und Alternativen, die in den vorhergehenden Absätzen, in den Ansprüchen und/oder in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen dargelegt sind, können unabhängig voneinander oder in jeder beliebigen Kombination davon betrachtet werden. Beispielsweise sind Merkmale oder Schritte, die im Zusammenhang mit einer Ausführungsform offenbart werden, auf alle Ausführungsformen anwendbar, sofern keine Inkompatibilität von Merkmalen besteht.
ZEICHNUNGEN
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden im Folgenden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezeichnungen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:

1 eine Querschnittsansicht einer zustands-erkennenden Zündkerze gemäß einer Ausführungsform ist;
2 eine Querschnittsansicht eines beispielhaften Isolators für eine zustands-erkennende Zündkerze ist;
3 eine Teilquerschnittsansicht des Isolators von 2 entlang der Linie 3-3 in 2 ist;
4 ein Flussdiagramm ist, das die Schritte zur Herstellung eines Zündkerzenisolators, wie der in 1-3 gezeigte Isolator, veranschaulicht;
5 schematisch eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Isolators zeigt;
6 schematisch eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Isolators zeigt;
7 eine perspektivische Ansicht eines Abschnittes eines Isolators ist;
8 eine weitere perspektivische Ansicht eines anderen Abschnittes eines Isolators ist, der auf dem in 7 gezeigten Abschnitt aufgebaut ist;
9 eine weitere perspektivische Ansicht eines Isolators ist, der auf den in 7 und 8 gezeigten Isolatorabschnitten aufgebaut ist;
10 die Mikrostruktur eines Zündkerzenisolators zeigt, der durch ein isostatisches Pressverfahren hergestellt wurde;
11 die Mikrostruktur eines Zündkerzenisolators zeigt, der nach den hier beschriebenen Verfahren hergestellt wurde;
12 eine weitere Ausführungsform eines Isolators mit einer vergrößerten schematischen Ansicht seiner Mikrostruktur zeigt;
13 ein Zündende („firing end“) eines Isolators mit einer Vertiefung gemäß einer Ausführungsform zeigt;
14 ein Zündende eines Isolators mit einer Vertiefung gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt;
15 ein Zündende eines Isolators mit einer Vertiefung gemäß noch einer weiteren Ausführungsform zeigt; und
16 ein Zündende eines Isolators mit einer Vielzahl von Vertiefungen gemäß einer Ausführungsform zeigt.

BESCHREIBUNG
Die hier beschriebenen Verfahren können zur Herstellung eines Isolators für eine Zündkerze verwendet werden und werden im Zusammenhang mit einer zustands-erkennenden Zündkerze, wie z. B. einer Thermoelement-Zündkerze, sowie im Zusammenhang mit einer Zündkerze mit zwei Zylindern („dual barrel spark plug“) und einer Zündkerze mit einer oder mehreren inneren Vertiefungen an dem distalen Ende oder an einem Zündende beschrieben. Der Zündkerzenisolator hat einen Keramikkörper, der im Gegensatz zu gepressten Isolatoren oder dergleichen eine sehr feine, photopolymerisierte und gesinterte Mikrostruktur aufweist. Zur Herstellung des Keramikkörpers wird Licht von einer Lichtquelle auf eine keramische Aufschlämmung mit polymerisierbaren organischen Harzen gerichtet. Bei diesem Stereolithografieverfahren wird aus der keramischen Aufschlämmung ein grüner Keramikisolator geformt, der präzise nach unterschiedlichen Geometrien gestaltet werden kann. Insbesondere können detaillierte Merkmale wie innere Vertiefungen und Thermoelement-Drahtkanäle präziser und effizienter geformt werden.
Obwohl sich die Offenbarung in erster Linie auf eine auf einem Thermoelement basierende, zustands-erkennende Zündkerze bezieht, zusammen mit einer Doppelzylinderkerze und einer Kerze mit inneren Vertiefungen in der axialen Bohrung des Isolators, sind viele Aspekte auch auf andere Zündkerzentypen und -konfigurationen anwendbar. Bei vielen zustands-erkennenden Zündkerzen befindet sich ein Thermoelement oder ein anderer Sensor an der Außenfläche einer Isolatornase, so dass er einer Verbrennungskammer ausgesetzt ist und dort Messwerte aufnehmen kann. Die Messwerte oder andere Daten werden über einen oder mehrere Drähte, die in Kanäle in dem Isolator eingebettet sind, an eine Art Mess-, Anzeige- oder Verarbeitungsgerät zurückgesendet. Bei einigen herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Isolatoren mit diesen Drahtaufnahmekanälen wird ein ungebrannter Isolatorkörper um einen speziellen Formgebungsdorn herum geformt. Insbesondere bei der Verwendung von stark bzw. hoch Aluminiumoxid-basierten keramischen Zusammensetzungen kann das Entfernen des Formgebungsdorns jedoch zu Rissen oder anderen Beschädigungen des Isolators führen, und zwar aufgrund von sehr dünnen Rippen bzw. Finnen, die zur Bildung von Kanälen zur Aufnahme der Sensordrähte verwendet werden.. Die Herstellung dieser Formgebungsdorne kann schwierig und aufgrund der erforderlichen engen Toleranzen auch teuer sein.
Die Möglichkeit, einen Isolator mit komplexen Geometrien anzupassen, ohne spezielle Formgebungsdorne zu verwenden, kann viel Zeit und Kosten sparen. Insbesondere zustands-erkennende Zündkerzen, wie z. B. Thermoelement-Zündkerzen für Kraftfahrzeuge, können wichtige Hilfsmittel zum Verständnis der Motorleistung, zur Diagnose von Motorproblemen und zur Entwicklung einer geeigneten Zündkerze und von Zündkerzen-Zündbedingungen für bestimmte Motortypen sein. Es sollte klar sein, dass die hier beschriebenen Methoden zur Herstellung von Isolatoren für jede Art von zustands-erkennenden Zündkerzen verwendet werden können, die Drähte, Leitungen oder andere Sensorkomponenten benötigen, die in den Isolator eingebettet sind oder sich darin erstrecken. Zustands-erkennende Zündkerzen beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf druck-erkennende Zündkerzen, gaszusammensetzungs-erkennende Zündkerzen oder temperatur-erkennende Zündkerzen wie Thermoelement-Zündkerzen, um nur einige Beispiele zu nennen. Obwohl die folgende Beschreibung im Zusammenhang mit einer Thermoelement-Zündkerze für Kraftfahrzeuge gegeben wird, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass der hier beschriebene Isolator und die Methode mit jeder Art von Zündkerze oder Zündvorrichtung verwendet werden können, einschließlich Glühkerzen, Industriekerzen, Flugzeugzündern und/oder jeder anderen Vorrichtung, die zur Zündung eines Luft-/Kraftstoff-Gemisches in einem Motor verwendet wird. Die hierin enthaltenen Lehren beziehen sich nicht ausschließlich auf Isolatoren, die in zustands-erkennenden Zündkerzen verwendet werden. Darüber hinaus gelten die hierin enthaltenen Lehren nicht ausschließlich für die anderen hierin beschriebenen Isolatorkonfigurationen, wie z. B. solche mit einem doppelten Zylinder bzw. Gehäuse und, und solche mit einer oder mehreren inneren Vertiefungen in Richtung des Zündendes und/oder in Richtung des Terminal-Endes.
Ein Beispiel für eine zustands-erkennende Zündkerze ist in 1 dargestellt, wobei die Zündkerze eine Erfassungsvorrichtung zur Messung verschiedener Motorzustände enthält. Die Zündkerze 10 umfasst eine Mittelelektrode 12, einen Isolator 14, ein Metallgehäuse 16 und eine Masseelektrode 18. Der Isolator 14 wird gemäß den hier beschriebenen Verfahren so hergestellt, dass er Kanäle zur Aufnahme einer Verdrahtung 15, 17 für eine Erfassungs-, Anzeige- oder Verarbeitungsvorrichtung 19 aufweist. Die Mittelelektrode 12, bei der es sich um eine einzige einheitliche bzw. einstückige Komponente handeln kann oder die eine Reihe von separaten Komponenten umfassen kann, ist zumindest teilweise in einer axialen Bohrung 22 angeordnet bzw. aufgenommen, die sich entlang der axialen Länge des Isolators 14 erstreckt. Wie dargestellt, umfasst die axiale Bohrung 22 einen oder mehrere innere Stufenabschnitte 24, die sich in Umfangsrichtung um die Innenseite der Bohrung erstrecken und zur Aufnahme komplementärer äußerer Stufenabschnitte 20 der Mittelelektrode 12 vorgesehen sind. In der Ausführungsform von 1 enthält die axiale Bohrung 22 nur einen einzigen inneren Stufen- oder Schulterabschnitt 24; es ist jedoch möglich, dass die axiale Bohrung zusätzliche innere Stufenabschnitte an verschiedenen axialen Positionen entlang der Länge der Bohrung enthält. Der Isolator 14 ist zumindest teilweise in einer Innenbohrung 26 des Metallgehäuses 16 angeordnet, und die Innenbohrung 26 erstreckt sich entlang der Länge des Metallgehäuses und ist im Allgemeinen koaxial mit der axialen Bohrung 22 angeordnet. In der gezeigten besonderen Ausführungsform erstreckt sich ein Spitzenende des Isolators 14 über das Ende der Innenbohrung 26 des Metallgehäuses hinaus, und ein Spitzenende der Mittelelektrode 12 erstreckt sich über die axiale Bohrung 22 des Isolators hinaus und ragt aus dieser heraus. Das Spitzenende der Mittelelektrode 12 bildet eine Funkenstrecke G mit einem entsprechenden Abschnitt der Masseelektrode 18; dies kann Ausführungsformen mit oder ohne Edelmetallzündelemente an der Mittelelektrode und/oder der Masseelektrode umfassen. In der Ausführungsform von 1 sind sowohl an der Mittelals auch an der Masseelektrode 12, 18 Edelmetallzündelemente angebracht, aber die offenbarte Zündkerzenanordnung dient lediglich als Beispiel und ist nicht erforderlich.
Der Isolator 14 ist ein längliches und im Allgemeinen zylindrisches Bauteil bzw. Komponente, das aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist, und ist dazu ausgelegt, die Mittelelektrode 12 von dem Metallgehäuse 16 zu isolieren, so dass Hochspannungszündimpulse in der Mittelelektrode zu der Funkenstrecke G geleitet werden. Der Isolator 14 umfasst eine axiale Bohrung 22 und eine Außenfläche 23. Entlang seiner Länge umfasst der Isolator 14 einen Nasenabschnitt 30, einen Zwischenabschnitt 32 und einen Terminal-Abschnitt 34. Der Isolator 14 beinhaltet einen Keramikkörper 35, der eine sehr feine Mikrostruktur und eine geringe Porosität aufweist, die geringer ist als bei Isolatoren, die auf andere Weise hergestellt werden, z. B. durch Trockenpressen, um ein Beispiel zu nennen. Die Mikrostruktur bzw. das Mikrogefüge wird photopolymerisiert und gesintert, um diese geringe Porosität zu erreichen. Andere Konfigurationen oder Ausführungsformen sind sicherlich über die in den Figuren dargestellten hinaus möglich, und werden wahrscheinlich zumindest teilweise durch die gewünschte Anwendung für die Zündkerze 10 diktiert werden.
Der Nasenabschnitt 30 erstreckt sich in axialer oder Längsrichtung zwischen einer äu-ßeren Stufe 36 an der Außenfläche 23 des Isolators und einem distalen Ende 38, das sich an einer Spitze des Isolators 14 an dem Zündende der Kerze 10 befindet. Die Außenfläche 23 kann weitere, in 1 nicht dargestellte Strukturmerkmale aufweisen, wie z. B. eine ringförmige Rippe zur Begrenzung oder Verhinderung von Kohlenstoffablagerungen („carbon fouling“) und anderen Ablagerungen. Der Nasenabschnitt 30 kann eine kontinuierliche und gleichmäßige Verjüngung entlang seiner axialen Erstreckung aufweisen, oder er kann Abschnitte mit unterschiedlicher Verjüngung oder überhaupt keine Verjüngung aufweisen (d.h. gerade Abschnitte, in denen die Außenflächen parallel zueinander sind). Darüber hinaus kann das Ausmaß, in dem sich der Nasenabschnitt 30 axial über das Ende des Metallgehäuses 16 erstreckt oder darüber hinausragt (manchmal als der „Vorsprung“ bezeichnet), größer oder kleiner sein als in 1 dargestellt. In einigen Fällen ist es sogar möglich, dass das distale Ende oder die Spitze 38 des Nasenabschnitts in die Isolatorbohrung 22 zurückgezogen ist, so dass es überhaupt nicht über die Metallhülle hinausragt (d.h. eine negative Reichweite).
Der Zwischenabschnitt 32 des Isolators erstreckt sich in axialer Richtung zwischen einem äußeren Verriegelungsmerkmal 40 und der oben beschriebenen äußeren Stufe 36. In der in 1 dargestellten besonderen Ausführungsform ist der größte Teil des Zwischenabschnitts 32 in der Innenbohrung 26 des Metallgehäuses 16 angeordnet und gehalten. Das äußere Verriegelungsmerkmal 40 kann eine diametral vergrößerte Form haben, so dass während eines Zusammenbaus der Zündkerze ein offenes Ende oder ein Flansch 42 des Metallgehäuses umgeschlagen bzw. umgeklappt oder anderweitig mechanisch verformt werden kann, um den Isolator 14 sicher in seiner Position zu halten. Der umgeschlagene bzw. umgeklappte Flansch 42 schließt auch eine ringförmige Dichtung („seal or gasket“) 44 zwischen einer Außenfläche des Isolators 14 und einer Innenfläche des Metallgehäuses 16 ein, so dass ein gewisses Maß an Abdichtung erreicht wird. In einer anderen Ausführungsform kann die ringförmige Dichtung 44 weggelassen werden, so dass der umgeschlagene bzw. umgeklappte Flansch 42 in direktem Kontakt mit dem äußeren Verriegelungsmerkmal 40 steht. Andere Zwischenabschnitte sind natürlich auch möglich.
Der Terminal-Abschnitt 34 befindet sich an dem entgegengesetzten Ende des Isolators wie der Nasenabschnitt 30 und erstreckt sich in axialer Richtung zwischen dem äußeren Verriegelungsmerkmal 40 und einem zweiten distalen Ende oder Terminal-Ende 50. In der dargestellten Ausführungsform ist der Terminal-Abschnitt 34 recht lang, er kann jedoch auch kürzer sein und/oder eine beliebige Anzahl anderer Merkmale, wie z. B. ringförmige Rippen, aufweisen. Während des Betriebs befindet sich der Terminal-Abschnitt 34 im Allgemeinen außerhalb der Verbrennungskammer des Motors.
Drähte 15, 17 erstrecken sich zumindest teilweise entlang der Länge der axialen Bohrung 22 des Isolators 14, und zwar ausgehend von dem Terminal-Abschnitt 34, so dass sie an dem oder in der Nähe des distalen Endes 38 des Nasenabschnitts 30 enden und dementsprechend verschiedene Motorbedingungen wie die Temperatur erfassen können. Es ist zu beachten, dass der Isolatorkanal für den Draht 17 in 1 nicht dargestellt ist, da er sich hinter anderen Zündkerzenkomponenten befindet. In der dargestellten Ausführungsform treffen die Drähte 15, 17 an einer Füge- bzw. Verbindungsregion 21 an der Außenfläche 23 des Nasenabschnitts 30 des Zündkerzenisolators zusammen, aber eine solche Anordnung ist lediglich ein Beispiel. Die Drähte 15, 17 sind als Teil einer beispielhaften Thermoelement-Zündkerze 10 dargestellt und mit einer Erfassungs- bzw. Sensoreinrichtung 19 verbunden; es ist jedoch davon auszugehen, dass sich nur ein Draht, eine Leitung oder eine andere Sensorkomponente in der axialen Bohrung des angepassten Isolators befinden kann, oder dass mehr als zwei Drähte, Leitungen oder andere Sensorkomponenten vorhanden sind. Darüber hinaus kann der Sensor und/oder die Sensorvorrichtung ein Drucksensor, ein Gaszusammensetzungssensor oder ein anderer Sensor oder eine andere Vorrichtung sein, der/die für die Erfassung von Motorbedingungen von Vorteil sein kann. Fachleuten wird klar sein, dass es eine beliebige Anzahl und/oder Kombination von Drähten, Leitungen oder anderen Sensorkomponenten geben kann, die mit zahlreichen Sensortypen kompatibel sein können. Außerdem kann der jeweilige Endpunkt der Drähte, Leitungen oder Sensorkomponenten variieren. So können beispielsweise Kanäle entlang eines beliebigen Abschnitts des Isolators gebildet werden oder sich über die gesamte axiale Länge des Isolators erstrecken, wie im Folgenden näher beschrieben wird, und fallen dennoch in den Anwendungsbereich der beschriebenen Verfahren. In anderen Ausführungsformen kann die Zündkerze überhaupt keine zustands-erkennende Zündkerze sein, so dass in dem Isolator keine Drähte oder Kanäle zur Aufnahme von Drähten vorhanden sein können.
2 zeigt einen Querschnitt des Isolators 14 in einem Winkel, der die Kanäle für die Drähte 15, 17 erkennen lässt, die um die axiale Bohrung herum in einem Winkel von 60° zueinander angeordnet sind. Die Drähte 15, 17 erstrecken sich über eine axiale Länge ℓ der axialen Bohrung 22 des Isolators 14. Es versteht sich, dass die axiale Länge ℓ variabel ist, und dementsprechend können die Drähte an unterschiedlichen Stellen entlang der axialen Bohrung des Isolators enden. Außerdem können die Drähte ganz oder teilweise in den Isolator eingebettet sein. Zum Beispiel kann eine Vergussmasse verwendet werden, um die Drähte von der Mittelelektrode elektrisch zu isolieren. In einem anderen Beispiel können die Kanäle als Ergebnis der hier beschriebenen Herstellungsverfahren vollständig eingebettet werden, um eine oder mehrere zusätzliche, sich axial erstreckende Bohrungen in dem Keramikkörper 35 zu schaffen.
Aus 3, einer Teilquerschnittsansicht des in 2 gezeigten Isolators 14 entlang einer Linie 3-3, geht hervor, dass die Drähte 15, 17 durch einen Winkel α getrennt sind. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Winkel α gleich 60°; andere Winkelausrichtungen sind jedoch durchaus möglich. Die Drähte 15, 17 sind in Kanälen 52 bzw. 54 untergebracht. Die Kanäle 52, 54 können eine Tiefe d haben, die sich radial von der axialen Bohrung 22 in Richtung der Außenfläche 23 des Isolators 14 erstreckt. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Tiefe d etwa 0,5 mm. Die Kanäle 52, 54 können ferner eine Breite w aufweisen, die sich entlang des Umfangs der axialen Bohrung 22 erstreckt. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Breite w etwa 0,5 mm. Die Kanäle 52, 54 können jedoch auch anders dimensioniert und geformt sein, um eine beliebige Anzahl verschiedener Drähte aufnehmen zu können.
Die Kanäle 52, 54 erstrecken sich im Allgemeinen in den Körper 35 hinein, und zwar entlang der Innenfläche der axialen Bohrung 22 des Isolators 14 ausgehend von dem zweiten distalen Ende 50 des Terminal-Abschnittes 34 zum ersten distalen Ende 38 des Nasenabschnitts 30. Die Kanäle können je nach Größe des Drahtes, der Leitung oder einer anderen Sensorkomponente oder je nach dem gewünschten Grad der radialen Einbettung unterschiedliche Tiefen oder Breiten haben. Ebenso kann die Tiefe der Kanäle 52, 54 zwischen den Abschnitten auf beiden Seiten der Schulter 24 unterschiedlich sein, oder sie kann zwischen den Abschnitten auf beiden Seiten der Schulter 24 gleich sein. Es versteht sich, dass es einen Kanal, zwei Kanäle, wie in den Figuren dargestellt, oder mehr als zwei Kanäle geben kann. Das im Folgenden beschriebene Verfahren ist nicht auf eine bestimmte Anzahl, Konfiguration oder Art von Isolatormerkmal beschränkt, und in manchen Ausführungsformen ist sicherlich jede Kanalausrichtung, -lage oder -struktur möglich.
Die Kanäle 52, 54 erstrecken sich teilweise entlang der Länge der axialen Bohrung 22 bis zu einer Stelle in der Nähe des distalen Endes 38 des Nasenabschnitts 30. Radiale Durchgänge 60, 62 an beiden Enden der Fügeregion 21 sind in dem Isolator 14 ausgebildet, um das Fügen bzw. die Verbindung der Drähte an der Außenfläche 23 des Isolators zu ermöglichen (siehe z. B. 9 für die Lage der beiden radialen Durchgänge 60, 62 in Bezug auf die Außenfläche 23 des Isolators 14). In einer bevorzugten Ausführungsform befinden sich die radialen Durchgänge 1 bis 2 mm von dem distalen Ende 38 des Nasenabschnitts 30 entfernt, dies kann jedoch variieren. Die radialen Durchgänge 60, 62 definieren im Allgemeinen die Fügeregion 21 für die Drähte der zustands-erkennenden Zündkerze. Eine Rille bzw. Nut 64 in der Außenfläche 23 des Isolators bildet die Fügeregion 21. Die Rille 64 ist optional und kann verwendet werden, um die Drähte, Leitungen oder andere Sensorkomponenten vor den rauen Bedingungen des Brennraums abzuschirmen.
Die radialen Durchgänge 60, 62 sind optional. Wenn sich die Kanäle beispielsweise über die gesamte Länge der axialen Bohrung des Isolators erstrecken, ist es unter Umständen nicht erforderlich, radiale Durchgänge vorzusehen, da die Drähte sich einfach von der axialen Bohrungsöffnung an dem distalen Ende 38 erstrecken würden. Wenn sich die Erfassungsdrähte, Leitungen oder anderen Komponenten nur in der Nähe der Verbrennungskammer befinden müssen, sind radiale Durchführungen ggf. nicht erforderlich. Das Vorhandensein, das Fehlen, die Struktur und/oder die Größe der radialen Durchgänge hängt von der Art des Sensors und seinen verschiedenen Komponenten ab. Das hier beschriebene Verfahren kann an jeden Zündkerzenisolator angepasst werden und eignet sich besonders gut für Zündkerzenisolatoren mit detaillierten Merkmalen, wie den hier beschriebenen Kanälen und radialen Durchgängen, um nur einige Beispiele zu nennen.
Bei bestimmten Thermoelement-Zündkerzen für Kraftfahrzeuge, wie der in 1 dargestellten Zündkerze 10, erstrecken sich die Drähte 15, 17 von dem zweiten distalen Ende 50 des Terminal-Abschnitts 34 zu dem ersten distalen Ende 38 des Nasenabschnitts 30 und treffen sich in der Fügeregion 21 an der Außenfläche 23 des angepassten Isolators 14. Sobald die Drähte und der Thermoelementwulst oder -verbindung an der Fügeregion 21 angeordnet sind, kann eine Vergussmasse verwendet werden, um die Rille 64 zu füllen, um die Drähte von der Motorumgebung zu isolieren. Dazu kann mittels einer Vergussmasse auf Aluminiumoxidbasis erreicht werden, die so aufgetragen wird, dass nur der Wulst oder die Fügestelle des Thermoelements freiliegt.
Es sei darauf hingewiesen, dass die in den Figuren gezeigten und oben beschriebenen beispielhafte Ausführungsformen nur als Beispiele für Isolatoren dienen sollen, die nach dem hierin gelehrten Verfahren hergestellt werden, da das Verfahren zur Herstellung anderer Isolator-Ausführungsformen verwendet werden kann, einschließlich solcher, die sich erheblich von dem Isolator 14 oder den anderen in den Figuren dargestellten Ausführungsformen des Isolators unterscheiden. Darüber hinaus ist die Zündkerze 10 nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt und kann jede beliebige Kombination anderer bekannter Zündkerzenkomponenten verwenden, wie z. B. Terminal-Bolzen, interne Widerstände, interne Dichtungen („seals“), verschiedene Dichtungspakete („gaskets“), Edelmetallelemente usw., um nur einige der Möglichkeiten zu nennen. Die Zündkerze 10 kann in ähnlicher Weise eine beliebige Kombination anderer Sensorkomponenten oder -vorrichtungen oder überhaupt keine Sensorkomponenten enthalten und ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Darüber hinaus kann der Isolator unterschiedliche Konfigurationen haben und andere isolierende Komponenten enthalten (z. B. eine zusätzliche Keramikkammer oder Komponentenstück).
4 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren 100 zur Herstellung eines Zündkerzenisolators, wie des Isolators 14 für die zustands-erkennende Zündkerze 10 oder der anderen in den Figuren gezeigten Isolator-Ausführungsformen, veranschaulicht. Schritt 102 des Verfahrens umfasst die Herstellung einer keramischen Vorprodukt-Aufschlämmung. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die keramische Vorprodukt-Aufschlämmung keramische Partikel auf Aluminiumoxidbasis, einschließlich, aber nicht beschränkt auf ein irgendeines der Beispiele, die in dem US-Patent Nr. 7,169,723 aufgeführt sind, das hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit einbezogen wird. Andere keramische Zusammensetzungen sind natürlich auch möglich. Keramikpulver wird mit organischen Harzen gemischt, und in einer besonderen Ausführungsform mit photopolymerisierbaren organischen Harzen. Die keramische Vorprodukt-Aufschlämmung kann das keramische Pulver, organische Harze, ein organisches oder anderes Lösungsmittel und einen Photoinitiator wie einen UV-Photoinitiator enthalten, obwohl auch andere Arten von Photoinitiatoren möglich sind und von der Art der später im Verfahren verwendeten Lichtquelle abhängen. Weitere Bestandteile sind in der keramischen Vorprodukt-Aufschlämmung natürlich möglich.
In Schritt 104 des Verfahrens 100 wird Licht von einer Lichtquelle auf die keramische Vorprodukt-Aufschlämmung gerichtet. Zwei mögliche Ausführungsformen dieses Verfahrensschritts sind in den schematisch dargestellt. Bezugnehmend auf 5 wird die keramische Vorprodukt-Aufschlämmung 70 aus Schritt 102 in einem Behälter 72 gehalten. Licht 74 von einer Lichtquelle 76, bei der es sich in einigen Ausführungsformen vorteilhafterweise um eine Laserlichtquelle handelt, wird auf eine transparente oder lichtdurchlässige („translucent“) Platte 78 gerichtet, die sich unterhalb der keramischen Aufschlämmung 70 befindet. Die Platte 78 ermöglicht die Übertragung von Licht 74 durch sie hindurch, so dass es auf die keramische Vorprodukt-Aufschlämmung 70 trifft. In 6 wird Licht 74 von der Lichtquelle 76 direkt auf die keramische Vorprodukt-Aufschlämmung 70 gestrahlt. In dieser Ausführungsform befindet sich die Lichtquelle 76 oberhalb der Aufschlämmung 70 in dem Behälter 72. Andere Anordnungen der Lichtquelle 76 und des Behälters 72 sind natürlich möglich.
In Schritt 106 des Verfahrens 100 wird eine Isolatorschicht durch Photopolymerisation der keramischen Vorprodukt-Aufschlämmung 70 erzeugt. In einer Ausführungsform wird eine computergesteuerte 3D-Druckmaschine mit dem Aufschlämmungsbehälter 72, der Laserlichtquelle 76 und einem beweglichen Podest 80 verwendet. Dieser Schritt kann mittels Stereolithographie, selektivem Lasersintern oder einer anderen Drucktechnik erfolgen. Vorteilhafterweise wird ein stereolithographisches Verfahren zur Herstellung jeder Isolatorschicht verwendet. In dieser Ausführungsform steuert die Computersoftware das bewegliche Podest 80 und den Laser 76 so, dass das Laserlicht 74 eine schichtweise Polymerisation des Harzes durch Rastern („rastering“) über die Oberfläche der Aufschlämmung 70 bewirkt, wenn das Podest 80 schrittweise bewegt wird. In einer anderen Ausführungsform wird das Licht 74 als Bild auf die Oberfläche der Aufschlämmung 70 projiziert, anstatt einen einzelnen Lichtpunkt zu rastern.
Eine Isolatorschicht 82 ist in 7 schematisch dargestellt. In 7 ist der Isolator 14 nur zu 40 % fertiggestellt; in 8 ist der Isolator zu 70 % fertiggestellt; und in 9 ist der Isolator zu 100 % fertiggestellt und enthält alle Isolatorschichten, einschließlich einer weiteren schematisch dargestellten Isolatorschicht 84. In jeder der Isolatorschichten umgibt der Keramikkörper 35 mit photopolymerisiertem und gesintertem Gefüge bzw. Mikrostruktur eine axiale Bohrung 22. In der Isolatorschicht 82 befinden sich z. B. zwei Kanäle 52, 54, die zur Aufnahme der Drähte 15, 17 der zustands-erfassenden Zündkerze 10 dienen. In der Isolatorschicht 84 befinden sich zwei radiale Durchgänge 60, 62, die die Kanäle 52, 54 und die Außenfläche 23 verbinden. Gemäß den üblichen Herstellungsverfahren werden die Kanäle 52, 54 mit speziellen Pressdornen geformt, eine Methode, die Kosten und Herstellungszeit erhöhen kann, und die radialen Durchgänge 60, 62 werden gebohrt oder auf andere Weise in den Isolator eingearbeitet. Diese Methoden können zu unerwünschten Brüchen führen, wohingegen bei dem vorliegenden Verfahren diese detaillierten Merkmale 52, 54, 60, 62 in situ während der Bildung jeder Isolatorschicht 82, 84 des grünen Keramikkörpers 35 gebildet werden. Mit dem vorliegenden Verfahren 100 ist ein größerer geometrischer Bereich für die verschiedenen Merkmale möglich, da die Geometrie beispielsweise nicht durch Anforderungen wie das Entfernen eines Pressdorns aus dem ungebrannten Isolator begrenzt ist. Die Größe der einzelnen Schichten 82, 84 ist in den Abbildungen nicht unbedingt maßstabsgetreu dargestellt und hängt wahrscheinlich vom Aufbau des Behälters 72, dem Laser 76 und der Zusammensetzung der Aufschlämmung 70 ab.
Zurück zu den 5 und 6: In Schritt 108 wird das Podest 80 bewegt, um eine zusätzliche keramische Vorprodukt-Aufschlämmung 70 dem Licht 74 auszusetzen, um zusätzliche Isolatorschichten zu erzeugen. In 5 umfasst der Aufschlämmungsbehälter 72 einen optisch transparenten Boden 78, ein bewegliches Podest 80 und eine Lichtquelle 76. Die Lichtquelle 76 projiziert Licht 74 durch den transparenten Boden 78 des Behälters 72. Das Licht 74 polymerisiert das Harz in der keramischen Vorprodukt-Aufschlämmung 70, wodurch sich die Aufschlämmung verfestigt. Das Podest 80 wird angehoben und die Aufschlämmung 70 bildet eine dünne Schicht zwischen dem teilweise geformten Teil und dem transparenten Boden 78 des Aufschlämmungsbehälters 72. Anschließend wird Licht 74 auf diese dünne Schlammschicht projiziert, um eine neue Isolierschicht, wie die Schichten 82, 84, zu bilden. In 6 wird das Podest 80 abgesenkt, und die Aufschlämmung 70 bildet eine dünne Schicht auf der Oberseite des erstarrten Teils und nicht auf der Unterseite wie in 5 gezeigt. Wie in 5 wird jedoch das Licht 74 auf die Oberfläche projiziert, wodurch eine weitere Isolatorschicht verfestigt wird. Der Vorgang wird in beiden Ausführungsformen wiederholt, bis der grüne Isolator 14 entstanden ist, wie in 9 dargestellt.
In Schritt 110 wird ein grüner oder ungebrannter Isolator 14 aus den Isolatorschichten, z. B. den Isolatorschichten 82, 84, geformt, wie beispielsweise in 9 dargestellt. Die Form des grünen Isolators 14 wird im Allgemeinen durch die Form eines 3D-Modells vorgegeben, das in die 3D-Druckvorrichtung eingegeben wird, wobei auch eine weitere Verdichtung berücksichtigt wird, die während eines Sinter-/Bindemittelentfernungsprozesses auftritt. Ein Vorteil des vorliegenden Verfahrens ist die Möglichkeit, Merkmale in der Au-ßenfläche 23 wie die äußere Stufe 36 und/oder das äußere Verriegelungsmerkmal 40 präziser zu formen. Ein weiterer Vorteil des vorliegenden Verfahrens ist die Möglichkeit, Merkmale in der axialen Bohrung 22 genauer zu formen bzw. auszubilden, die weiter unten näher erläutert werden. Wenn das Licht 74 des Lasers 76 die Aufschlämmung 70 polymerisiert, wird das Licht gestreut und ein kugelförmiges Volumen kann sich seitlich aufbauen, um dazu beizutragen, die Struktur der Überhänge wie die äußere Stufe 36 und/oder das äu-ßere Verriegelungsmerkmal 40 zu erreichen. Sobald der grüne Isolator 14 geformt ist, einschließlich der oben beschriebenen Merkmale in der axialen Bohrung 22 sowie der Merkmale in der Außenfläche 23, muss der grüne Isolator von der unpolymerisierten Aufschlämmung 70 getrennt werden. Außerdem kann in diesem Schritt der grüne Isolator 14 gereinigt werden, um überschüssige Aufschlämmung 70 zu entfernen.
In Schritt 112 werden Bindemittel aus dem grünen Isolator 14 entfernt. In einer Ausführungsform wird der grüne Isolator 14 einer Wärmebehandlung unterzogen, um organisches Harz zu entfernen; es sind jedoch auch andere Entfernungsmethoden möglich, z. B. die chemische Entfernung der Bindemittel. Ein Wärmebehandlungsverfahren wie das Sintern kann vorteilhaft eingesetzt werden, um sowohl die photopolymerisierten Bindemittel zu entfernen als auch den grünen Isolator 14 während des Wärmebehandlungsverfahrens auf seine endgültige Dichte („final density“) zu sintern. In einigen Ausführungsformen werden separate Wärmebehandlungen durchgeführt, um zunächst alle Harze oder Bindemittel zu entfernen und dann den Isolator vollständig zu verdichten. In anderen Ausführungsformen wird ein einziges Hochtemperatursinterverfahren eingesetzt, um sowohl Harze und Bindemittel zu entfernen als auch den photopolymerisierten Keramikkörper 35 ausreichend zu verdichten. Vorteilhafterweise wird der Isolator 14 gesintert, um einen monolithischen Keramikkörper 35 zu erzeugen. Um die photopolymerisierte und gesinterte Mikrostruktur zu erzeugen, sollte die gesinterte Keramik weniger als 5 % Porosität, vorzugsweise weniger als 3 % Porosität und besonders bevorzugt weniger als 2 % Porosität enthalten.
Die meisten additiven Fertigungsverfahren für Keramik waren bislang nicht in der Lage, einen Keramikkörper 35 mit ausreichender Dichte und ausreichend porenfrei herzustellen, um den hohen Spannungen standzuhalten, die für eine Zündkerze wie die Zündkerze 10 erforderlich sind. Da die Isolatoren 14 direkt aus der keramischen Aufschlämmung 70 hergestellt werden, ohne die Zwischenschritte einer Sprühtrocknung und eines Pressens, die typischerweise für Thermoelement-Isolatoren verwendet werden, sind prozessbedingte Defekte wie Presshohlräume und Reste von sprühgetrockneten Partikeln in den nach dem Verfahren 100 hergestellten Isolatoren 14 nicht vorhanden. 10 zeigt schematisch die Pressreste 90, die in der Mikrostruktur bzw. dem Gefüge 92 von Isolatoren vorhanden sind, die durch ein Pressverfahren, wie z. B. ein isostatisches Trockenpressen („dry-bag isostatic pressing“), hergestellt wurden, bei dem die pulverförmigen keramischen Werkstoffe unter hohem Druck geformt werden. Diese Reste 90 sind in der Mikrostruktur des Isolators 14 nicht vorhanden, wie die photopolymerisierte und gesinterte Mikrostruktur 94 eines nach dem Verfahren 100 hergestellten Isolators zeigt. Die Reste 90 sind typischerweise etwa 3-4 mal größer (oder noch größer) als die durchschnittliche Größe der Lücken zwischen den Körnern in der Mikrostruktur 92.
Schritt 114 ist optional und umfasst eine Nachbearbeitung des Zündkerzenisolators 14. Vorteilhafterweise ist der Isolator 14 nach der Wärmebehandlung in Schritt 112 vollständig geformt bzw. hat seine vollständige Formgebung und erfordert keine weitere Bearbeitung, Verarbeitung usw. In einigen Ausführungsformen ist es jedoch möglich, während des Schritts 114 weitere Formgebungs-, Schleif-, Läpp-, Polier-, Markierungs-, Glasur- oder andere keramikbezogene Formgebungsprozesse durchzuführen. Einige dieser zusätzlichen Schritte können vor und/oder nach dem Sintern in Schritt 112 erfolgen. Der Isolator 14 kann dann in eine Zündkerze wie die zustands-erkennende Zündkerze 10 eingebaut werden.
12 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Isolators 214, der gemäß dem hier beschriebenen Verfahren 100 hergestellt werden kann (gleiche Bezugsziffern bezeichnen gleiche Strukturen in Bezug auf die in 12-16 dargestellten Ausführungsformen). Der Isolator 214 umfasst eine erste axiale Bohrung 222 und eine zweite axiale Bohrung 222'. Die Doppelgehäuse- bzw. Doppelzylinder-Konfiguration („dual barrel configuration“) des Isolators 214 mit den beiden axialen Bohrungen 222, 222' kann vorteilhaft in einer Zündkerze mit zwei Terminal-Anschlüssen und zwei Zündelektrodenanordnungen verwendet werden. Typischerweise sind Zündkerzenisolatoren aufgrund von Einschränkungen bei der Herstellung auf eine achsensymmetrische Geometrie beschränkt. Die Verwendung eines Strangpressverfahrens oder eines isostatischen Trockenpressverfahrens kann einen Pressdorn erfordern, um einen Isolator mit einer komplexen Geometrie zu formen. Auch das Spritzgie-ßen kann verwendet werden, aber derartige Werkzeuge können kostspielig sein und eine lange Vorlaufzeit für die Entwicklung erfordern. Stattdessen kann die komplexe, nicht achsensymmetrische Geometrie des Keramikkörpers 235 in dem Isolator 214 gemäß dem Verfahren 100 in 3D gedruckt werden.
Der in 12 dargestellte Zündkerzenisolator 214 hat zwei axiale Bohrungen 222, 222', und die Außenfläche 223 kann insbesondere so konfiguriert sein, dass sie andere Abschnitte einer Doppelzündkerze strukturell aufnehmen kann. Der Isolator 214 hat zum Beispiel einen ersten und einen zweiten Nasenabschnitt 230, 230', einen gemeinsamen Zwischenabschnitt 232 und einen ersten und einen zweiten Terminal-Abschnitt 234, 234'. Ein strukturell gemeinsamer Zwischenabschnitt 232 kann für eine bessere Einpassung („nesting“) in die Innenbohrung des Zündkerzengehäuses sorgen, während die strukturell unterschiedlichen Nasenabschnitte 230, 230' vorteilhafte strukturelle Anpassungen ermöglichen können. So kann beispielsweise ein Nasenabschnitt so hergestellt werden, dass er länger ist als der andere Nasenabschnitt. Dies kann bei Ausführungsformen von Vorteil sein, bei denen ein Zündende von einer Vorkammerkappe umschlossen ist und ein Zündende mehr einen Standardspalt ohne Vorkammerkappe bildet. Andere strukturelle Anpassungen sind natürlich möglich. Bei zwei strukturell unterschiedlichen und getrennten Nasenabschnitten 230, 230' und Terminal-Abschnitten 234, 234' ist der Spalt zwischen den jeweiligen Abschnitten vorzugsweise größer als 0,26 mm, um eine Überbrückung zu vermeiden, und nicht größer als der Raum, der erforderlich ist, damit sich jeder Abschnitt vollständig innerhalb des Durchmessers des gemeinsamen Zwischenabschnitts 232 befindet.
12 enthält auch eine schematische Ansicht der anisotropen Natur der Mikrostruktur 294, die eine Vielzahl von Schichten 281 umfasst. Die anisotrope Mikrostruktur 294 und die Schichten 281 sind in 12 nur schematisch und nicht unbedingt maßstabsgetreu dargestellt. Die Schichten 281 können in verschiedenen Ausrichtungen oder Richtungen aufgebaut werden, um die strukturellen Eigenschaften des Isolators 214 zu beeinflussen oder um beispielsweise die Herstellung zu verbessern. Es sollte jedoch beachtet werden, dass das Sintern nach der Photopolymerisation den geschichteten Charakter („stratified nature“) der Mikrostruktur 294 beeinträchtigen oder abschwächen kann und dadurch die entsprechenden anisotropen Struktureigenschaften beeinflusst. In einem Beispiel für die Ausnutzung der anisotropen Struktureigenschaften werden die Schichten 281 so gedruckt, dass sie im Wesentlichen senkrecht zur Achse A des Isolators 214 verlaufen (die Achse A ist die Längsachse, die sich in der Mitte des Isolators befindet und sich zwischen den beiden Enden 238, 250 erstreckt). Dies kann einfacher herzustellen sein. Die Schichten 281 können so aufgebaut sein, dass sie die Festigkeit in einer bestimmten Kraftrichtung erhöhen. Beispielsweise können mit der anisotropen Mikrostruktur 294 Eigenschaften wie die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung in Bezug auf eine Kraftrichtung, die senkrecht zu der Richtung verläuft, in der die mehreren Schichten 281 aufgebaut sind, vergleichsweise besser sein. Daher kann es in einigen Ausführungsformen wünschenswert sein, dass die mehreren Lagen 281 im Wesentlichen in einer Längsrichtung oder im Wesentlichen in einer Querrichtung aufgebaut werden, um die Festigkeit in einer bestimmten Kraftrichtung zu erhöhen. In der Ausführungsform von 12 sind die mehreren Schichten 281 in einer Richtung aufgebaut, so dass die Schichten im Wesentlichen parallel zu der Achse A verlaufen. „Im Wesentlichen“, wie hier verwendet, um den Richtungsaufbau der Mikrostruktur 294 in diesem Beispiel anzugeben, und bedeutet eine Abweichung von der Richtung in dem angegebenen Koordinatensystem (Oben/Unten („T/D“), Links/Rechts („L/R“), Hinein/Hinaus („I/O“, wobei Hinein/Hinaus (I/O) in die Zeichnungsseite hinein und aus ihr heraus bedeutet), die kleiner oder gleich 20° in jeder Richtung beträgt. In Bezug auf 12 sind die mehreren Lagen 281 im Wesentlichen in einer Längsrichtung aufgebaut, die parallel zur Achse A verläuft, was dazu beitragen kann, die Festigkeit der Kern-Nasenabschnitte 230, 230' gegenüber einer ankommenden Seitenkraft in der Brennkammer zu verbessern. Wie in Bezug auf den Isolator 14 weiter ausgeführt, kann in anderen Ausführungsformen die Mehrzahl der Schichten 281 in einer anderen Richtung, beispielsweise in einer im Wesentlichen quer verlaufenden Richtung, aufgebaut werden, wodurch die Festigkeit des Isolators in der T/D-Richtung verbessert werden kann. In beiden Richtungen kann die dielektrische Festigkeit des Isolators 14, 214 als Ganzes im Vergleich zu Isolatoren, die mit herkömmlichen Verfahren hergestellt werden, verbessert werden.
Die 13-16 zeigen Isolator-Ausführungsformen mit einer oder mehreren inneren Vertiefungen, die sich in dem Nasenabschnitt der axialen Bohrung in der Nähe des Zünd- oder distalen Endes befindet(n). In anderen Ausführungsformen ist es ebenfalls möglich, eine oder mehrere innere Vertiefungen in der Nähe des Terminal-Endes oder an anderen Stellen entlang der axialen Bohrung anzuordnen. Die hier beschriebenen komplexen Geometrien schließen nicht axialsymmetrische Formschlussgeometrien ein (z. B. ein Gewinde oder eine andere Form, die sich nur schwer aus einer Standardgussform o.Ä. entfernen lässt). 13 enthält eine innere Vertiefung 341, die sich innerhalb der axialen Bohrung 322 nahe dem distalen Ende 338 befindet. Während sich die Diskussion hier in erster Linie auf die innere Vertiefung 341 konzentriert, können Merkmale der inneren Vertiefung 341 auch auf die anderen Ausführungsformen von inneren Vertiefungen 441, 541, 641 anwendbar sein, sofern sie nicht anderweitig inkompatibel sind, und umgekehrt, und es können andere strukturelle Anpassungen als die hier ausdrücklich gezeigten und beschriebenen vorgenommen werden (z. B. eine konische Verjüngung an der Außenfläche 323). Die innere Vertiefung 341 trägt dazu bei, den Überschlagsabstand („flashover distance“) von dem Gehäuse zu der Mittelelektrode zu vergrößern. Kohlenstoffablagerungen können auftreten, wenn sich Verbrennungsrückstände auf der Oberfläche des Isolators 314 bilden (z. B. auf der Außenfläche 323 und/oder der Innenfläche 343 der axialen Bohrung 322). Diese Ablagerungen können dazu führen, dass die Oberfläche elektrisch leitfähiger wird und der Funke dann an der Oberfläche entlang statt über die Funkenstrecke wandert bzw. fließt.
Die komplexe Geometrie der inneren Vertiefung 341 wird vorteilhafterweise durch das Verfahren 100 gebildet, da herkömmliche Verfahren typischerweise nur solche Vertiefungen bilden können, bei denen der Durchmesser an dem Öffnungsabschnitt 345 in der axialen Bohrung 322 an dem distalen Ende 338 größer oder gleich ist wie jeder andere Punkt in der Vertiefung oder in der axialen Bohrung zwischen dem distalen Ende und dem inneren Stufenabschnitt 324 (dem Nasenabschnitt 330). Solche Verfahren umfassen das maschinelle Bearbeiten der Vertiefung, das Pressen um einen Dorn zur Bildung der Vertiefung oder das Spritzgießen des Isolators mit der Vertiefung. Es kann jedoch wünschenswert sein, der axialen Bohrung 322 eine oder mehrere komplexe geometrische Formen zu geben, um die Reaktion der Kerze auf Kohlenstoffablagerungen zumindest teilweise auf eine strategischere Weise zu steuern. Beispielsweise können die hier offengelegten Vertiefungskonfigurationen die Überschlagslänge in strategischen Bereichen der axialen Bohrung im Vergleich zu einer Vertiefung erhöhen, bei der es sich um einen geraden Zylinder oder einem Zylinder mit leichter Verjüngung handelt..
Die axiale Bohrung 322 an dem Kern-Nasenabschnitt 330 beginnt mit einem Öffnungsabschnitt 345 an der Innenfläche 343 der axialen Bohrung 322, der direkt an das distale Ende 338 des Isolators 314 angrenzt (und in einigen Ausführungsformen im Wesentlichen orthogonal zu diesem verläuft). Zwei Merkmale, die direkt bzw. unmittelbar aneinander angrenzen, haben keine weitere funktionale Struktur zwischen sich (z. B. liegen sie direkt nebeneinander), während Merkmale, die als aneinander angrenzend beschrieben werden, eine oder mehrere funktionale Strukturen zwischen sich haben können. Der Öffnungsabschnitt 345 ist in den dargestellten Ausführungsformen eine gerade, kreiszylindrische Wand, es sind jedoch auch andere Konfigurationen möglich, wie z. B. eine sich verjüngende oder abgewinkelte Wand.
Der Öffnungsabschnitt 345 grenzt unmittelbar an die innere Vertiefung 341. Die innere Vertiefung 341 wird im Allgemeinen durch einen keramischen Begrenzungsring 347 und ein Terminal-Ende 349 mit einer dazwischen liegenden Vertiefungsbasis 351 definiert. Der keramische Begrenzungsring 347 ist so angeordnet, dass er den Anfang oder die Spitze der inneren Vertiefung 341 an dem Öffnungsabschnitt 345 bildet. Dementsprechend kann der keramische Begrenzungsring 347 eine winklige, spitze oder abgerundete Eckform haben. Der keramische Begrenzungsring 347 hat einen Durchmesser D_CBR, der diametral kleiner oder geringer ist als ein Durchmesser D_WB der Vertiefungsbasis 351. In der Ausführungsform von 13 ist der Durchmesser D_CBR des keramischen Begrenzungsrings gleich dem Durchmesser D_OP des Öffnungsabschnitts. Es ist jedoch möglich, dass der Durchmesser D_CBR des keramischen Begrenzungsrings kleiner ist als der Durchmesser D_OP des Öffnungsabschnitts (siehe z. B. 15). Der kleinere Durchmesser D_CBR des keramischen Begrenzungsrings 347 trägt dazu bei, die Vertiefungsbasis 351 vor einer Sichtlinien-Ablagerung („line-of-sight deposition“) von Verbrennungsablagerungen abzuschirmen. Dies kann auch dazu beitragen, die Leistung der Kerze im Laufe der Zeit zu verbessern.
Die Vertiefungsbasis 351 und der Durchmesser D_WB der Vertiefungsbasis werden durch den breitesten Abschnitt der inneren Vertiefung 341 definiert (d. h. den Punkt zwischen dem keramischen Begrenzungsring 347 und dem Terminal-Ende 349, an dem der größte radiale Abstand von der Achse A zu der Innenfläche 343 der Bohrung 322 besteht). Der Durchmesser D_WB der Vertiefungsbasis 351 befindet sich vorteilhafterweise an einem Abschnitt entlang der Innenfläche 343, an dem sich Kohlenstoff am ehesten ablagert, was zumindest teilweise von der Position der Mittelelektrode in der Bohrung 322 abhängen kann.
In 13 hat die innere Vertiefung 341 eine kugelförmige Geometrie. Dementsprechend gibt es einen kontinuierlich variablen Radius oder Abstand zwischen der Innenfläche 343 und der Achse A zwischen dem keramischen Begrenzungsring 347 und dem Terminal-Ende 349 der Vertiefung. Dies führt zu einer Konfiguration der Vertiefung 341, bei der sich die Vertiefungsbasis 351 an einer spezifischeren oder konzentrierteren Stelle befindet als bei Vertiefungen wie der Vertiefung 441 in 14, bei der die Vertiefungsbasis 451 ein längerer Abschnitt der Innenfläche 443 ist. Die Tatsache, dass sich die Vertiefungsbasis 351 an einer spezifischeren oder konzentrierteren Stelle befindet, wie in 13 gezeigt, kann dazu beitragen, die Menge der Sichtlinien-Ablagerungen auf einem Abschnitt der inneren Vertiefung 341 zu verringern, der sich näher an dem distalen Ende 338 befindet.
Das Terminal-Ende 349 der inneren Vertiefung 341 grenzt direkt an einen diametral reduzierten Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitt 353. Das Terminal-Ende 349 ist so angeordnet, dass es das Ende oder die Spitze der inneren Vertiefung 341 an dem Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitt 353 ist. Dementsprechend kann das Terminal-Ende 349 eine abgewinkelte, spitze oder abgerundete Eckform haben. Der Durchmesser D_CEP an dem Terminal-Ende 349 oder an dem Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitt 353 ist kleiner als jeder der Durchmesser D_WB, D_CBR und D_OP. Dieser kleinere Durchmesser D_CEP kann dazu beitragen, die Mittelelektrode besser unterzubringen oder einzupassen. Der Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitt 353 ist ein länglicher, kreiszylindrischer Abschnitt der Innenfläche 343 der axialen Bohrung 322. Dieser Abschnitt hat einen im Allgemeinen konstanten Radius zwischen der Innenfläche 343 und der Achse A. Der Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitt 353 grenzt direkt an den inneren Stufenabschnitt 324, der die Mittelelektrode aufnimmt („seats“) (siehe z. B. 1 zur Veranschaulichung, wie der innere Stufenabschnitt die Mittelelektrode aufnimmt). Der innere Stufenabschnitt 324 ist jener Abschnitt der axialen Bohrung 322, der den Nasenabschnitt 330 von dem Zwischenabschnitt 332 trennt. Der innere Stufenabschnitt 324 erstreckt sich in einem Winkel von dem Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitt 353 zu dem Zwischenabschnitt 332. Dieser Winkel kann im Wesentlichen gleich dem Winkel sein, in dem sich die Innenwand 341 von dem Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitt 353 radial nach außen erstreckt. Der Durchmesser D_CEP ist somit kleiner als der Durchmesser D_IP des Zwischenabschnitts, um den inneren Stufenabschnitt 324 zu bilden.
Die 14 bis 16 zeigen beispielhafte Konfigurationsvarianten für die jeweilige innere Vertiefung 441, 541 bzw. 641a-c. In 14 hat die Vertiefungsbasis 451 eine ebenen Sektion 455, in der der Abstand oder Radius zwischen der Innenfläche 443 und der Achse A im Allgemeinen für einen Großteil der Fläche der Vertiefung 441 konsistent bzw. gleich ist. Somit hat diese Vertiefung 441 eher eine kreiszylindrische komplexe Geometrie. Diese einheitliche Form kann in manchen Fällen einfacher herzustellen sein, z. B. wenn eine bestimmte Art von Aluminiumoxid oder Keramikzusammensetzung unterschiedliche Dickentoleranzen vorschreibt.
In 15 ist der Durchmesser D_CBR des keramischen Begrenzungsrings 547 der Bohrung 541 kleiner als der Durchmesser D_OP des Öffnungsabschnitts 545. Dadurch entsteht ein keramischer Begrenzungsring 547, der entlang der Innenfläche 543 der Bohrung 522 eine Rippenstruktur aufweist. Dieser vorstehende rippenartige keramische Begrenzungsring 547 hat eine zusätzliche Abschirmungsfläche 557, die sich aus der besonderen Durchmesserveränderung der Bohrung 522 ergibt. Diese zusätzliche Abschirmungsfläche 557 kann die Vertiefung 541 weiter gegenüber Sichtlinien-Ablagerungen abschirmen.
16 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Nasenabschnitt 630 zwischen dem Öffnungsabschnitt 645 und dem Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitt 653 eine Vielzahl von inneren Vertiefungen 641a, 641b, 641c aufweist. Eine Vielzahl von inneren Vertiefungen 641a-c erzeugt ein wellenförmiges Muster auf der Innenfläche 643 der axialen Bohrung 622. Dieses wellenförmige Muster erzeugt somit eine Vielzahl von Erhebungen und Mulden, wobei jeder keramische Begrenzungsring 647 eine Erhebung und jeder Vertiefungsbasis 651 eine Mulde darstellt (die Unterkomponenten der inneren Vertiefung 641 sind in 16 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur einmal beschriftet). Darüber hinaus schafft diese Anordnung zwei oder mehr Abschirmflächen 657 über die Multi-Rippen-Konfiguration, um dazu beizutragen, Kohlenstoffablagerungen weitergehend zu steuern und mehrere, strategische Ablagerungsziele zu schaffen. Die Anzahl der Vertiefungen 641a-c kann, wie dargestellt, drei betragen, oder in Ausführungsformen mit mehreren Vertiefungen zwei oder mehr als drei. Angesichts der Größenbeschränkungen kann es vorteilhaft sein, wie in der Abbildung dargestellt, ein im Wesentlichen orthogonales Terminal-Ende 649 an der Vertiefung 641c zu haben, die direkt an den Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitt 653 angrenzt. Dadurch kann mehr Platz für jede einzelne Vertiefung 641a-c geschaffen werden. Andere Abmessungs- und Konfigurationsvarianten sind natürlich möglich. Zum Beispiel kann die in 16 dargestellte Anordnung der Vertiefungen vorteilhaft an einem vertieften Terminal-Ende eines Isolators angeordnet sein, da die gerippte Geometrie der axialen Bohrung einen verbesserten Halt für eine Gummimanschette („rubber boot“) bieten kann.
Es versteht sich, dass das Vorstehende eine Beschreibung eines oder mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele ist. Die Erfindung ist nicht auf die hierin offengelegte(n) besondere(n) Ausführungsform(en) beschränkt, sondern wird ausschließlich durch die nachfolgenden Ansprüche definiert. Darüber hinaus beziehen sich die in der vorstehenden Beschreibung enthaltenen Aussagen auf bestimmte Ausführungsformen und sind nicht als Einschränkungen des Umfangs der Erfindung oder der Definition der in den Ansprüchen verwendeten Begriffe zu verstehen, es sei denn, ein Begriff oder eine Formulierung ist oben ausdrücklich definiert. Verschiedene andere Ausführungsformen und verschiedene Änderungen und Modifikationen an der (den) offengelegten Ausführungsform(en) werden für den Fachmann offensichtlich. Alle diese anderen Ausführungsformen, Änderungen und Modifikationen sollen in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallen.
Wie in dieser Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, sind die Begriffe „zum Beispiel“, „z. B.“, „beispielsweise“, „wie beispielsweise“ und „wie“ sowie die Verben „umfassend“, „habend“, „einschließend“ und ihre anderen Verbformen, wenn sie in Verbindung mit einer Aufzählung von einem oder mehreren Bestandteilen oder anderen Gegenständen verwendet werden, jeweils als offen zu verstehen, was bedeutet, dass die Aufzählung nicht als Ausschluss anderer, zusätzlicher Bestandteile oder Gegenstände zu betrachten ist. Andere Begriffe sind so weit wie möglich auszulegen, es sei denn, sie werden in einem Zusammenhang verwendet, der eine andere Auslegung erfordert. Darüber hinaus ist der Begriff „und/oder“ als ein einschließendes ODER auszulegen. Daher ist z. B. die Formulierung „A, B und/oder C“ so auszulegen, dass sie alle folgenden Punkte umfasst: „A“; „B“; „C“; „A und B“; „A und C“; „B und C“; und „A, B und C“.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7169723 [0041]

Claims

Zündkerzenisolator mit einem Keramikkörper, wobei der Keramikkörper Folgendes umfasst: eine axiale Bohrung; und eine photopolymerisierte und gesinterte Mikrostruktur, die die axiale Bohrung umgibt.
Zündkerzenisolator nach Anspruch 1, wobei der Keramikkörper Folgendes umfasst: einen Nasenabschnitt, einen Zwischenabschnitt, einen Terminal-Abschnitt, wobei sich die axiale Bohrung von einem distalen Ende an dem Nasenabschnitt zu einem Terminal-Ende erstreckt; und eine innere Vertiefung in dem Nasenabschnitt der axialen Bohrung, wobei die innere Vertiefung ein Terminal-Ende, eine Basis und einen keramischen Begrenzungsring aufweist, wobei der keramische Begrenzungsring in Bezug auf einen Durchmesser an der Basis der inneren Vertiefung diametral reduziert ist und wobei der keramische Begrenzungsring zwischen dem Terminal-Ende der inneren Vertiefung und dem distalen Ende an dem Nasenabschnitt angeordnet ist.
Zündkerzenisolator nach Anspruch 2, wobei die innere Vertiefung eine kugelförmige Geometrie aufweist.
Zündkerzenisolator nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Basis der inneren Vertiefung eine kreiszylindrische Geometrie aufweist.
Zündkerzenisolator nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Keramikkörper einen Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitt angrenzend an die innere Vertiefung aufweist, wobei ein Durchmesser des Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitts kleiner oder gleich dem Durchmesser an der Basis der inneren Vertiefung ist.
Zündkerzenisolator nach Anspruch 5, wobei der Keramikkörper einen inneren Stufenabschnitt angrenzend an den Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitt aufweist, wobei der innere Stufenabschnitt den Nasenabschnitt von dem Zwischenabschnitt des Körpers trennt und der Durchmesser des Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitts kleiner oder gleich einem Durchmesser an dem Zwischenabschnitt ist.
Zündkerzenisolator nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der keramische Begrenzungsring eine vorstehende Rippe mit einer abschirmenden Oberfläche ist.
Zündkerzenisolator nach einem der Ansprüche 2 bis 7, der außerdem eine oder mehrere zusätzliche innere Vertiefungen aufweist, die mit der inneren Vertiefung ein wellenförmiges Muster bilden.
Zündkerzenisolator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Keramikkörper eine Porosität von weniger als 2 Volumenprozent aufweist.
Zündkerzenisolator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die photopolymerisierte und gesinterte Mikrostruktur eine Vielzahl von Schichten aufweist, die im Wesentlichen in Längsrichtung oder im Wesentlichen in Querrichtung aufgebaut sind.
Zündkerzenisolator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die photopolymerisierte und gesinterte Mikrostruktur eine Vielzahl von Schichten aufweist, die in einer Richtung aufgebaut sind, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Achse A des Zündkerzenisolators verläuft.
Zündkerzenisolator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Keramikkörper eine zweite axiale Bohrung aufweist, wobei jede axiale Bohrung so konfiguriert ist, dass sie eine Mittelelektrode aufnehmen kann.
Zündkerzenisolator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Keramikkörper einen oder mehrere Kanäle aufweist, die so konfiguriert sind, dass sie einen oder mehrere Drähte aufnehmen können.
Zündkerzenisolator, der Folgendes umfasst: einen Körper mit einem Nasenabschnitt, einem Zwischenabschnitt und einem Terminal-Abschnitt; eine axiale Bohrung, die sich durch den Körper von einem distalen Ende an dem Nasenabschnitt zu einem Terminal-Ende an dem Terminal-Abschnitt erstreckt, wobei die axiale Bohrung aufweist: einen Öffnungsabschnitt angrenzend an das distale Ende; eine innere Vertiefung, die an den Öffnungsabschnitt angrenzt, wobei die innere Vertiefung einen keramischen Begrenzungsring, ein Terminal-Ende und eine Basis aufweist, und wobei der keramische Begrenzungsring in Bezug auf einen Durchmesser an der Basis der inneren Vertiefung diametral reduziert ist, und wobei der keramische Begrenzungsring zwischen dem Terminal-Ende der inneren Vertiefung und dem Öffnungsabschnitt angeordnet ist, einen Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitt angrenzend an die innere Vertiefung, wobei ein Durchmesser des Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitts kleiner oder gleich einem Durchmesser der Basis der inneren Vertiefung ist, und einen inneren Stufenabschnitt angrenzend an den Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitt, wobei der innere Stufenabschnitt den Nasenabschnitt von dem Zwischenabschnitt des Körpers trennt.
Zündkerzenisolator nach Anspruch 14, wobei der Körper ein Keramikkörper mit einer photopolymerisierten und gesinterten Mikrostruktur ist.
Zündkerzenisolator nach Anspruch 14 oder 15, wobei der Durchmesser des Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitts kleiner oder gleich einem Durchmesser an dem Öffnungsabschnitt ist und wobei der Durchmesser des Mittelelektroden-Abschirmungsabschnitts kleiner oder gleich einem Durchmesser an dem Zwischenabschnitt ist.