EP3378136A1 - Vorkammerzündkerze und ein verfahren zur herstellung einer vorkammerzündkerze - Google Patents

Vorkammerzündkerze und ein verfahren zur herstellung einer vorkammerzündkerze

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EP3378136A1
EP3378136A1 EP17840552.8A EP17840552A EP3378136A1 EP 3378136 A1 EP3378136 A1 EP 3378136A1 EP 17840552 A EP17840552 A EP 17840552A EP 3378136 A1 EP3378136 A1 EP 3378136A1
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EP
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cap
spark plug
chamber
passages
crossing
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EP17840552.8A
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EP3378136B1 (de
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Steffen Kuhnert
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DKT Verwaltungs GmbH
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DKT Verwaltungs GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/54—Sparking plugs having electrodes arranged in a partly-enclosed ignition chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T21/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
    • H01T21/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs of sparking plugs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/12—Engines characterised by precombustion chambers with positive ignition

Definitions

  • the present invention is based on a prechamber spark plug with a housing, a ground electrode, a cap that closes the antechamber, and a center electrode arranged inside the prechamber, wherein transfer passages are formed in the cap. Furthermore, the present invention relates to a method for producing such a prechamber spark plug.
  • a pre-chamber spark plug is known, for example, from WO 2007/092972 A1.
  • This spark plug comprises a pre-chamber provided with a pre-chamber wall and a cover surface.
  • the prechamber wall has a cylindrical part on which rectangular ground electrode electrodes are likewise fastened by means of rectangular ground electrode carriers.
  • the ground electrodes are associated with rectangular center electrodes, which are attached to a central center electrode carrier.
  • a plurality of Zünd vomclame are created, with which one should take place with respect to the pre-chamber as possible central ignition.
  • the pre-chamber wall comprises several crossing passages.
  • the crossing passages are designed in such a way that they extend parallel to the longitudinal axis of the pre-chamber or converge towards one another.
  • the present invention is therefore based on the object to design and develop a pre-chamber spark plug of the type mentioned in such a way and further, that an optimal ignition of the fuel-air mixture is achieved with structurally simple means and thus cost in the production. Furthermore, a method for producing such a pre-chamber spark plug is to be specified.
  • a Vorschzündkerze with a housing, a ground electrode, a pre-chamber cap and a arranged inside the prechamber ignition electrode, wherein in the cap passage passages are formed, characterized in that the center axes of the transfer passages seen in the direction of the main combustion chamber diverge.
  • the ignition shadows of a prechamber spark plug can be improved in a particularly simple manner by the center axes of the crossing passages diverge as seen in the direction of the end of the cap facing the main combustion chamber.
  • the center axes of the transfer passages do not run parallel to one another, so that the ignition torches entering from the transfer passages into the main combustion chamber diverge.
  • the prechamber spark plug according to the invention is suitable, for example, for use with a stationary gas engine.
  • the pre-chamber spark plug according to the invention is used in a non-stationary gasoline engine, namely due to the ignition properties achieved by the arrangement of the crossing passages.
  • a symmetrical transfer passage for example a cylindrical passage
  • the center axis of the transfer passage corresponds to the axis of symmetry of the transfer passage.
  • the center axis of the main propagation direction corresponds to the ignition torch passing through the crossing passage.
  • the crossing passages may be cylindrical. It should be noted that in the following for an area specification, the limit values that form the area are also explicitly part of the specified area. In an advantageous manner, in particular in the circumferential direction, 4 to 8 crossing passages may be formed.
  • a central transfer passage is formed, whose center axis is arranged on the longitudinal axis of the pre-chamber or runs at least substantially parallel to the longitudinal axis of the prechamber.
  • the center axes of the crossing passages can each extend at a distance x offset from the respective main axis of the prechamber.
  • the main axis is the axis that runs parallel to the center axis of the crossing passage and intersects the longitudinal axis of the prechamber.
  • the longitudinal axis of the prechamber corresponds to the symmetry axis of the prechamber in the case of a symmetrical prechamber.
  • the longitudinal axis of the center axis corresponds to the prechamber. Consequently, the crossing passages are tangent to the outer diameter of the cap, not radially.
  • the ratio ein between the distance x, the center axis of a crossing passage i from the main axis of the prechamber and the largest inner diameter D of the cap is in the range of 0.04 to 0.40, in particular 0.05 to 0.35 , preferably from 0.06 to 0.30.
  • the ratio of the total cross-sectional area A of all crossing passages to the largest inner diameter D of the cap can be in the range from 0.40 mm to 0.95 mm, preferably from 0.45 mm to 0.80 mm.
  • the opening angle ⁇ defined by the center axes of the crossing passages may be in the range of 100 ° to 160 °.
  • the material forming the cap can have a mass fraction of nickel of more than 99% or be made of a nickel alloy with proportions of iron, cobalt and chromium.
  • mass fraction refers to the value of the quotient of the mass of the nickel and the total mass of the cap.
  • the material forming the cap can be made to be compact on the inside of the cap, at least in the region of the transfer passages. As a result of this measure, crack formation is prevented in this region of the cap which is subjected to particularly high loads. It is also conceivable that the entire surface of the inside of the cap has a correspondingly compacted material.
  • the cap is produced by a forming process.
  • the cap is produced by the method according to the invention particularly material-saving.
  • the forming process may preferably be extrusion or deep drawing.
  • the cap thus produced can be connected to the housing of the prechamber spark plug, in particular welded.
  • the cap can be welded to the housing by a vacuum welding process. The welding is carried out in a vacuum environment with less than 50 mbar vacuum, in particular in a corresponding chamber.
  • the cap is connected to the housing by means of tungsten inert gas welding, plasma welding, laser welding or electron beam welding.
  • the crossing passages can be produced by a machining process, for example by drilling.
  • a machining process for example by drilling.
  • the center axes and diameter of the crossing passages can be produced in a particularly simple and precise manner.
  • the material forming the cap on the inside of the cap can be compressed, at least in the region of the particularly stressed crossing passages.
  • the material can be compacted by sandblasting or shot peening. This has the further advantage that at the same time the transfer passages are deburred by sandblasting or shot peening, which has a positive effect on the ignition properties and the longevity of the pre-chamber spark plug.
  • the material of the cap can be compressed accordingly on the entire inner side.
  • FIG. 1 is a schematic, partially sectioned view of an embodiment of a pre-chamber spark plug according to the invention
  • 2 is an enlarged view of a detail of FIG. 1
  • Fig. 3 is a schematic representation of a section through the cap of a pre-chamber spark plug according to the invention.
  • FIG. 4 shows a schematic, partially sectioned illustration of a part of a further pre-chamber spark plug according to the invention.
  • the prechamber spark plug has a housing 3 formed from a first housing part 1 and a second housing part 2.
  • the housing parts 1, 2 are connected to each other via a weld.
  • the housing 1 surrounds a portion of an insulator 4.
  • a supply line not shown, is arranged, which supplies the provided within the prechamber 5 center electrode 6 with electrical voltage.
  • the center electrode 6 comprises a total of four electrode arms 7. However, the center electrode 6 may also have a different geometry.
  • the first housing part 1 serves as a ground electrode and has an external thread 8 to screw the Vorschzündkerze in a housing cover of the main combustion chamber.
  • the pre-chamber 5 is closed by the cap 9 in the direction of the main combustion chamber.
  • the cap 9 is welded to the first housing part 1 in the embodiment shown here. It is conceivable that the cap 9 extends to the center electrode 6 and serves as a ground electrode.
  • the cap 9 has a plurality of crossing passages 10 circumferentially arranged around the cap 9. In Fig. 2 of two crossing passages 10, the central axes 1 1 are shown. The central axes 1 1 run apart in the direction of the main combustion chamber.
  • the opening angle ⁇ defined by the main axes of the crossing passages 10 is shown.
  • the opening angle ⁇ is preferably in the range of 100 ° to 160 °.
  • the largest inner diameter D of the pre-chamber 5 is shown.
  • FIG. 3 is a schematic representation of a section through the pre-chamber 5 of a pre-chamber spark plug according to the invention. It is clear from this that the center axes 1 1 of the crossing passages 10 are each arranged at a distance x offset from the respective main axis 12. The corresponding with a central axis 1 1 main axis 12 is defined by the straight line which is parallel to the central axis 1 1 of a crossing passage 10 and the longitudinal axis 13 of the pre-chamber intersects. Furthermore, the diameter di of a transfer passage 10 is shown in FIG. A further exemplary embodiment of a pre-chamber spark plug according to the invention is shown in FIG. 4. The prechamber spark plug according to FIG. 4 corresponds to the exemplary embodiment illustrated in FIGS.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Eine Vorkammerzündkerze mit einem Gehäuse (3), einer Masseelektrode, einer die Vorkammer (5) abschließende Kappe (9) und einer innerhalb der Vorkammer (5) angeordneten Mittelelektrode (6, 7), wobei in der Kappe (9) Übertrittsdurchgänge (10) ausgebildet sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen (11) der Übertrittsdurchgänge (10) in Richtung des Hauptbrennraums gesehen auseinander laufen. Des Weiteren ist ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorkammerzündkerze angegeben.

Description

VORKAMMERZÜNDKERZE UND EIN VERFAHREN ZUR
HERSTELLUNG EINER VORKAMMERZÜNDKERZE
Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Vorkammerzündkerze mit einem Gehäuse, einer Masseelektrode, einer die Vorkammer abschließenden Kappe und einer innerhalb der Vorkammer angeordneten Mittelelektrode, wobei in der Kappe Übertrittsdurchgänge ausgebildet sind. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorkammerzündkerze.
Eine Vorkammerzündkerze ist bspw. aus der WO 2007/092972 A1 bekannt. Diese Zündkerze umfasst eine mit einer Vorkammerwandung und einer Deckelfläche versehene Vorkammer. Die Vorkammerwandung weist einen zylinderförmigen Teil auf, an dem mittels rechteckförmigen Masseelektrodenträgern ebenfalls rechteck- förmige Masseelektroden befestigt sind. Den Masseelektroden sind rechteckförmige Mittelelektroden zugeordnet, die an einem zentralen Mittelelektrodenträger befestigt sind. Damit sind mehrere Zündflächenpaare geschaffen, mit denen eine bezüglich der Vorkammer möglichst zentrale Zündung erfolgen soll. Des Weiteren umfasst die Vorkammerwandung mehrere Übertrittsdurchgänge. Die Übertrittsdurchgänge sind dabei derart ausgebildet, dass sie sich parallel zu der Längsachse der Vorkammer erstrecken bzw. auf einander zulaufen. Dadurch soll erreicht werden, dass die sich durch die Übertrittsdurchgänge in den Hauptbrennraum erstreckenden Zündfackeln parallel zueinander verlaufen bzw. auf einander zulaufen. Bei der bekannten Vorkammerzündkerze ist problematisch, dass durch die Anordnung der Übertrittsdurchgänge und den dadurch erzielten Verlauf der Zündfackeln keine hinreichend gute Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches erzielt wird. Des Weiteren weist die bekannte Vorkammerzündkerze einen aufwändigen Aufbau auf. Insbesondere ist zunächst eine Vielzahl von Einzelteilen zu fertigen, die zur Bereitstellung einer entsprechenden Vorkammerzündkerze zudem miteinander zu fügen sind. Hinzu kommt, dass die Einzelteile der bekannten Vorkammerzündkerze eine hohe Fertigungskomplexität aufweisen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorkammer- Zündkerze der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass mit konstruktiv einfachen Mitteln und somit kostengünstig in der Herstellung eine optimale Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches erreicht wird. Des Weiteren soll ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorkammerzündkerze angegeben werden.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Danach ist eine Vorkammerzündkerze mit einem Gehäuse, einer Masseelektrode, einer die Vorkammer abschließenden Kappe und einer innerhalb der Vorkammer angeordneten Zündelektrode, wobei in der Kappe Über- trittsdurchgänge ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen der Übertrittsdurchgänge in Richtung des Hauptbrennraums gesehen auseinander laufen.
In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass die Zündeigen- schatten einer Vorkammerzündkerze auf besonders einfache Weise verbessert werden können, indem die Mittelachsen der Übertrittsdurchgänge in Richtung des dem Hauptbrennraum zugewandten Endes der Kappe gesehen auseinander laufen. Mit anderen Worten verlaufen die Mittelachsen der Übertrittsdurchgänge nicht parallel zueinander, so dass die aus den Übertrittsdurchgängen in den Haupt- brennraum eintretenden Zündfackeln auseinander verlaufen. Dadurch wird ein Strömungsprofil und Drallniveau erzeugt, dass zu einem verbesserten Gasaustausch und einer verbesserten Verbrennung in der Vorkammer, sowie zu einer verbesserten Zündung in dem Hauptbrennraum führt. Die erfindungsgemäße Vorkammerzündkerze eignet sich beispielsweise zur Verwendung mit einem stationären Gasmotor. Des Weiteren ist denkbar, dass die erfindungsgemäßen Vorkammerzündkerze in einem nicht-stationären Ottomotor verwendet wird, nämlich aufgrund der durch die Anordnung der Übertrittsdurchgänge erzielten Zündeigenschaften. Bei einem symmetrischen Übertrittsdurchgang, bspw. einem zylinderförmigen Durchgang, entspricht die Mittelachse des Übertrittsdurchgangs der Symmetrieachse des Übertrittsdurchgangs. Bei einer asymmetrischen Ausgestaltung des Übertrittsdurchgangs entspricht die Mittelachse der Hauptausbreitungsrichtung der durch den Übertrittsdurchgang verlaufenden Zündfackel. In vorteilhafter Weise können die Übertrittsdurchgänge zylinderförmig ausgebildet sein. Es wird darauf hingewiesen, dass im Folgenden bei einer Bereichsangabe ausdrücklich auch die den Bereich abschließenden Grenzwerte Teil des angegeben Bereichs sind. In vorteilhafter Weise können, insbesondere in Umfangsrichtung, 4 bis 8 Übertrittsdurchgänge ausgebildet sein. Es ist erkannt worden, dass bei einer solchen Anzahl von Übertrittsdurchgängen eine optimale Zündung durch die Vorkammerzündkerze erfolgt. Zusätzlich ist denkbar, dass ein zentraler Übertrittsdurchgang ausgebildet ist, dessen Mittelachse auf der Längsachse der Vorkammer angeordnet ist bzw. zu- mindest im Wesentlichen parallel zu der Längsachse der Vorkammer verläuft.
Um die Zündung weiter zu optimieren, können die Mittelachsen der Übertrittsdurchgänge jeweils in einem Abstand x versetzt von der jeweiligen Hauptachse der Vorkammer verlaufen. Die Hauptachse ist dabei die Achse, die parallel zur Mittel- achse des Übertrittsdurchgangs verläuft und die Längsachse der Vorkammer schneidet. Die Längsachse der Vorkammer entspricht bei einer symmetrischen Vorkammer der Symmetrieachse der Vorkammer. Bei einer asymmetrischen Vorkammer entspricht die Längsachse der Mittelachse der Vorkammer. Folglich verlaufen die Übertrittsdurchgänge tangential zum Außendurchmesser der Kappe, nicht radial. Durch diese konstruktive Maßnahme wird ein für die Zündung im Hauptbrennraum ideales Strömungsprofil bzw. Drallniveau erzeugt.
In besonders vorteilhafter Weise liegt das Verhältnis ^ zwischen dem Abstand x, der Mittelachse eines Übertrittsdurchgangs i von der Hauptachse der Vorkammer und dem größten Innendurchmesser D der Kappe jeweils im Bereich von 0,04 bis 0,40, insbesondere 0,05 bis 0,35, vorzugsweise von 0,06 bis 0,30.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Verhältnis - der Gesamtquerschnittsfläche A aller Übertrittsdurchgänge zum größten Innendurchmesser D der Kappe im Bereich von 0,40 mm bis 0,95 mm, vorzugsweise von 0,45 mm bis 0,80 mm, liegen. Für eine Anzahl von n kreiszylindrischen Übertrittsdurchgängen berechnet sich die Gesamtquerschnittsfläche gemäß A = ^^ - d . Bei einer entsprechend realisierten Vorkammerzündkerze wird ein für den Gasaustausch verbessertes Strömungsprofil erzeugt.
Um das Strömungsprofil und das Drallniveau weiter zu optimieren, kann der durch die Mittelachsen der Übertrittsdurchgänge definierte Öffnungswinkel α im Bereich von 100° bis 160° liegen.
In weiter vorteilhafter Weise kann das die Kappe bildende Material einen Massenanteil von Nickel von über 99% aufweisen oder aus einer Nickel-Legierung mit Anteilen von Eisen, Cobalt und Chrom hergestellt sein. Eine solche Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Kappe besonders hitze- und korrosionsbeständig ist und eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist. Der Begriff Massenanteil bezeichnet dabei den Wert des Quotienten aus der Masse des Nickels und der Gesamtmasse der Kappe.
In besonders vorteilhafter Weise kann das die Kappe bildende Material an der Innenseite der Kappe zumindest im Bereich der Übertrittsdurchgänge verdichtet ausgebildet sein. Durch diese Maßnahme wird in diesem besonders stark beanspruchten Bereich der Kappe eine Rissbildung verhindert. Dabei ist des Weiteren denkbar, dass die gesamte Oberfläche der Innenseite der Kappe ein entsprechend verdichtetes Material aufweist.
Die zugrunde liegende Aufgabe wird des Weiteren durch das Verfahren des nebengeordneten Anspruchs 9 gelöst. Danach ist ein Verfahren zur Herstellung einer Kappe für eine Vorkammerzündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 8 angegeben, wobei die Kappe aus einem Rohmaterialdraht oder aus einer Rohmaterialstange in einem Umformprozess hergestellt wird.
In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass eine besonders einfache und somit kostengünstige Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorkammerzündkerze möglich ist, indem die Kappe durch einen Umformprozess hergestellt wird. Des Weiteren ist erkannt worden, dass sich die Kappe durch das erfindungsgemäße Verfahren besonders materialsparend hergestellt wird. Bei dem Umformprozess kann es sich vorzugsweise um Fließpressen oder Tiefziehen handeln. Die derart hergestellte Kappe kann mit dem Gehäuse der Vorkammerzündkerze verbunden, insbesondere verschweißt werden. Beispielsweise kann die Kappe mit dem Gehäuse durch ein Vakuumschweißverfahren verschweißt werden. Dabei wird die Schweißung in einer Unterdruckumgebung mit weniger als 50 mbar Unterdruck, insbesondere in einer entsprechenden Kammer, durchgeführt. Alternativ ist denkbar, dass die Kappe mittels Wolfram-Inertgasschweißen, Plasmaschweißen, Laserschweißen oder Elektronenstrahlschweißen mit dem Gehäuse verbunden wird.
In vorteilhafter Weise können die Übertrittsdurchgänge durch ein spanendes Verfahren, beispielsweise durch Bohren, hergestellt werden. Insbesondere durch Bohren lassen sich die Mittelachsen und Durchmesser der Übertrittsdurchgänge auf besonders einfache und präzise Weise herstellen.
Um zu vermeiden, dass durch die hohe Beanspruchung Risse entstehen, kann das die Kappe bildende Material an der Innenseite der Kappe zumindest im Bereich der besonders beanspruchten Übertrittsdurchgänge verdichtet werden. In vorteilhafter Weise kann das Material durch Sandstrahlen oder Kugelstrahlen verdichtet werden. Dies hat den weiteren Vorteil, dass durch das Sandstrahlen bzw. Kugelstrahlen gleichzeitig die Übertrittsdurchgänge entgratet werden, was sich positiv auf die Zündeigenschaften und die Langlebigkeit der Vorkammerzündkerze auswirkt. In besonders einfacher und effektiver Weise kann das Material der Kappe an der gesamten Innenseite entsprechend verdichtet werden.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen be- vorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 in einer schematischen, teilweise geschnittenen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorkammerzündkerze, Fig. 2 in einer vergrößerten Darstellung einen Ausschnitt aus Fig. 1 ,
Fig. 3 einen in einer schematischen Darstellung einen Schnitt durch die Kappe einer erfindungsgemäßen Vorkammerzündkerze und
Fig. 4 in einer schematischen, teilweise geschnittenen Darstellung einen Teil einer weiteren erfindungsgemäßen Vorkammerzündkerze.
In den Figuren 1 und 2 ist in einer schematischen, teilweise geschnittenen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorkammerzündkerze gezeigt. Die Vorkammerzündkerze weist ein aus einem ersten Gehäuseteil 1 und einem zweiten Gehäuseteil 2 gebildetes Gehäuse 3 auf. Die Gehäuseteile 1 , 2 sind über eine Schweißnaht miteinander verbunden. Das Gehäuse 1 umgibt einen Teil eines Isolators 4. Innerhalb des Isolators 4 ist eine nicht dargestellte Versorgungsleitung angeordnet, welche die innerhalb der Vorkammer 5 vorgesehene Mittelelektrode 6 mit elektrischer Spannung versorgt. Die Mittelelektrode 6 umfasst insgesamt vier Elektrodenarme 7. Die Mittelelektrode 6 kann jedoch auch eine andere Geometrie aufweisen.
Im hier darstellten Ausführungsbeispiel dient der erste Gehäuseteil 1 als Masseelektrode und weist ein Außengewinde 8 auf, um die Vorkammerzündkerze in einen Gehäusedeckel des Hauptbrennraums einzuschrauben. Die Vorkammer 5 ist durch die Kappe 9 in Richtung des Hauptbrennraums abgeschlossen. Die Kappe 9 ist im hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem ersten Gehäuseteil 1 verschweißt. Dabei ist denkbar, dass sich die Kappe 9 bis hin zu der Mittelelektrode 6 erstreckt und als Masseelektrode dient. Die Kappe 9 weist mehrere Übertrittsdurchgänge 10 auf, die in Umfangsrichtung um die Kappe 9 herum angeordnet sind. In Fig. 2 sind von zwei Übertrittsdurchgängen 10 die Mittelachsen 1 1 dargestellt. Die Mittelachsen 1 1 laufen in Richtung des Hauptbrennraums gesehen auseinander. Durch diese tangentiale Anordnung der Übertrittsdurchgänge 10 wird ein für die Verbrennung in der Vorkammer 5 sowie die Zündung im Hauptbrennraum optimales Strömungsprofil und Drallniveau erzeugt. In Fig. 2 ist der durch die Hauptachsen der Übertrittsdurchgänge 10 definierte Öffnungswinkel α dargestellt. Der Öffnungswinkel α liegt vorzugsweise im Bereich von 100° bis 160°. Des Weiteren ist der größte Innendurchmesser D der Vorkammer 5 dargestellt.
In Fig. 3 in einer schematischen Darstellung ein Schnitt durch die Vorkammer 5 einer erfindungsgemäßen Vorkammerzündkerze dargestellt. Daraus geht deutlich hervor, dass die Mittelachsen 1 1 der Übertrittsdurchgänge 10 jeweils in einem Abstand x versetzt von der jeweiligen Hauptachse 12 angeordnet sind. Die mit einer Mittelachse 1 1 korrespondierende Hauptachse 12 ist dabei durch die Gerade definiert, die parallel zur Mittelachse 1 1 eines Übertrittsdurchgangs 10 verläuft und die Längsachse 13 der Vorkammer schneidet. Weiterhin ist in Fig. 3 der Durchmesser di eines Übertrittsdurchgangs 10 dargestellt. Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorkammerzündkerze ist in Fig. 4 dargestellt. Die Vorkammerzündkerze gemäß Fig. 4 entspricht dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, wobei zusätzlich ein zentraler Übertrittsdurchgang 14 ausgebildet ist. Die Mittelachse 15 des zentralen Übertrittsdurchgangs 12 verläuft auf der Längsachse 13 der Vorkammer 5. Durch den weiteren Übertrittsdurchgang 12 werden die Zündeigenschaften der Vorkammerzündkerze nochmals optimiert. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird des Weiteren auf die Ausführungen zu den Figuren 1 bis 3 verwiesen, die analog für das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel gelten. Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen. Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken. Bezugszeichenliste
1 erstes Gehäuseteil
2 zweites Gehäuseteil
3 Gehäuse
4 Isolator
5 Vorkammer
6 Mittelelektrode
7 Elektrodenarm
8 Außengewinde
9 Kappe
10 Übertrittsdurchgang
11 Mittelachse
12 Hauptachse
13 Längsachse
14 zentraler Übertrittsdurchgang
15 Mittelachse

Claims

A n s p r ü c h e
1. Vorkammerzündkerze mit einem Gehäuse (3), einer Masseelektrode, einer die Vorkammer (5) abschließende Kappe (9) und einer innerhalb der Vorkammer (5) angeordneten Mittelelektrode (6, 7), wobei in der Kappe (9) Übertrittsdurchgänge (10) ausgebildet sind,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Mittelachsen (1 1 ) der Übertrittsdurchgänge (10) in Richtung des Hauptbrennraums gesehen auseinander laufen.
2. Vorkammerzündkerze nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass 4 bis 8 Übertrittsdurchgänge (10) in der Kappe (9) ausgebildet sind.
3. Vorkammerzündkerze Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen (1 1 ) der Übertrittsdurchgänge (10) jeweils in einem Abstand x versetzt von der jeweiligen Hauptachse (12) der Vorkammer (5) verlaufen.
4. Vorkammerzündkerze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem Abstand x der Mittelachse (1 1) eines Übertrittsdurchgangs (10) von der Hauptachse (12) der Vorkammer (5) und dem größten Innendurchmesser D der Kappe (9) im Bereich von 0,04 bis 0,40, insbesondere von 0,05 bis 0,35, vorzugsweise von 0,06 bis 0,30, liegt.
5. Vorkammerzündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Gesamtquerschnittsfläche A aller Übertrittsdurchgänge (10) zum größten Innendurchmesser D der Kappe (9) im Bereich von 0,40 mm bis 0,95 mm, vorzugsweise von 0,45 mm bis 0,80 mm, liegt.
6. Vorkammerzündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Mittelachsen (1 1) der Übertrittsdurchgänge (10) definierte Öffnungswinkel α im Bereich von 100° bis 160° liegt.
7. Vorkammerzündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Kappe (9) aus einem Material mit einem Massenanteil von Nickel von über 99% oder aus einer Nickel-Legierung mit Anteilen von Eisen, Cobalt und Chrom hergestellt ist.
8. Vorkammerzündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, dass das die Kappe (9) bildende Material an der Innenseite der Kappe (9) zumindest im Bereich der Übertrittsdurchgänge (10) verdichtet ist.
9. Verfahren zur Herstellung einer Vorkammerzündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Kappe (9) aus einem Rohmaterialdraht oder einer Rohmaterialstangen in einem Umformprozess hergestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Umformprozess um Fließpressen oder Tiefziehen handelt.
1 1. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines spanenden Verfahrens, insbesondere mittels Bohren, mindestens ein Übertrittsdurchgang (10) in der Kappe (9) erzeugt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das die Kappe (9) bildende Material an der Innenseite der Kappe (9) zumindest im Bereich der Übertrittsdurchgänge (10) verdichtet wird, beispielsweise durch Sandstrahlen oder Kugelstrahlen.
EP17840552.8A 2017-02-08 2017-12-18 Vorkammerzündkerze und ein verfahren zur herstellung einer vorkammerzündkerze Active EP3378136B1 (de)

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