EP3378136B1 - Vorkammerzündkerze und ein verfahren zur herstellung einer vorkammerzündkerze - Google Patents

Vorkammerzündkerze und ein verfahren zur herstellung einer vorkammerzündkerze Download PDF

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EP3378136B1
EP3378136B1 EP17840552.8A EP17840552A EP3378136B1 EP 3378136 B1 EP3378136 B1 EP 3378136B1 EP 17840552 A EP17840552 A EP 17840552A EP 3378136 B1 EP3378136 B1 EP 3378136B1
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EP
European Patent Office
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cap
spark plug
prechamber
passage openings
prechamber spark
Prior art date
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EP17840552.8A
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English (en)
French (fr)
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EP3378136A1 (de
Inventor
Steffen Kuhnert
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DKT Verwaltungs GmbH
Original Assignee
DKT Verwaltungs GmbH
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Publication date
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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 closing the prechamber and a center electrode arranged within the prechamber, with transfer passages being formed in the cap.
  • the present invention further relates to a method for producing such a prechamber spark plug.
  • a prechamber spark plug is, for example, made from the WO 2007/092972 A1 known.
  • This spark plug comprises a prechamber provided with a prechamber wall and a cover surface.
  • the antechamber wall has a cylindrical part to which rectangular ground electrodes are also attached by means of rectangular ground electrode carriers.
  • the ground electrodes are assigned rectangular center electrodes which are attached to a central center electrode carrier. This creates several pairs of ignition surfaces with which ignition is to take place as centrally as possible with respect to the antechamber.
  • the antechamber wall includes several transfer passages.
  • the transfer passages are designed in such a way that they extend parallel to the longitudinal axis of the antechamber or converge towards one another. This is intended to ensure that the ignition flares extending through the transfer passages into the main combustion chamber run parallel to one another or converge towards one another.
  • US 2014/102404 A1 discloses a prechamber spark plug according to the preamble of claim 1.
  • the problem with the known prechamber spark plug is that the arrangement of the transfer passages and the resulting path of the ignition flares do not achieve sufficiently good ignition of the fuel-air mixture. Furthermore, the known prechamber spark plug has a complex structure. In particular, a large number of individual parts must first be manufactured, which must also be joined together to provide a corresponding prechamber spark plug. In addition, the individual parts of the known prechamber spark plug have a high level of manufacturing complexity.
  • the present invention is therefore based on the object of designing and developing a prechamber spark plug of the type mentioned in such a way that that optimal ignition of the fuel-air mixture is achieved with structurally simple means and therefore inexpensive to produce. Furthermore, a method for producing such a prechamber spark plug should be specified.
  • a prechamber spark plug with a housing, a ground electrode, a cap closing the prechamber and an ignition electrode arranged within the prechamber, with transfer passages being formed in the cap, is characterized in that the central axes of the transfer passages diverge when viewed in the direction of the main combustion chamber.
  • the ignition properties of a prechamber spark plug can be improved in a particularly simple manner by the central axes of the transfer passages diverging as seen in the direction of the end of the cap facing the main combustion chamber.
  • the central axes of the transfer passages do not run parallel to one another, so that the ignition flares entering the main combustion chamber from the transfer passages extend apart. This creates a flow profile and swirl level that leads to improved gas exchange and combustion in the antechamber, as well as improved ignition in the main combustion chamber.
  • the prechamber spark plug according to the invention is suitable, for example, for use with a stationary gas engine.
  • the prechamber 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 transfer passages.
  • the central axis of the transfer passage corresponds to the axis of symmetry of the transfer passage.
  • the central axis corresponds to the main direction of propagation of the ignition flare running through the transfer passage.
  • the transfer passages can be cylindrical.
  • 4 to 8 transfer passages can be formed, particularly in the circumferential direction. It has been recognized that with such a number of transfer passes, optimal ignition occurs through the prechamber spark plug.
  • a central transfer passage is formed, the central axis of which is arranged on the longitudinal axis of the antechamber or runs at least essentially parallel to the longitudinal axis of the antechamber.
  • the central axes of the transfer passages can each be offset at a distance x from the respective main axis of the antechamber.
  • the main axis is the axis that runs parallel to the central axis of the transfer passage and intersects the longitudinal axis of the antechamber.
  • the longitudinal axis of the antechamber corresponds to the axis of symmetry of the antechamber.
  • the longitudinal axis corresponds to the central axis of the antechamber. Consequently, the transfer passages are tangential to the outer diameter of the cap, not radial. This design measure creates an ideal flow profile or swirl level for ignition in the main combustion chamber.
  • the relationship is particularly advantageous x i D between the distance x i of the central axis of a transfer passage i from the main axis of the antechamber and the largest inner diameter D of the cap in the range from 0.04 to 0.40, in particular 0.05 to 0.35, preferably from 0.06 to 0 ,30.
  • the ratio is A D the total cross-sectional area A of all transfer passages to the largest inner diameter D of the cap in the range from 0.40 mm to 0.95 mm, preferably from 0.45 mm to 0.80 mm.
  • spark plug creates an improved flow profile for gas exchange.
  • the opening angle ⁇ defined by the central axes of the transfer passages can be in the range of 100° to 160°.
  • the material forming the cap can have a mass proportion of nickel of over 99% or can be made from a nickel alloy with proportions of iron, cobalt and chromium.
  • a mass proportion of nickel of over 99% or can be made from a nickel alloy with proportions of iron, cobalt and chromium.
  • the material forming the cap can be designed to be compacted on the inside of the cap, at least in the area of the transfer passages. This measure prevents cracks from forming in this particularly heavily stressed area of the cap. It is also conceivable that the entire surface of the inside of the cap has a correspondingly compacted material.
  • the cap can be produced using the method according to the invention in a particularly material-saving manner.
  • the forming process can preferably involve extrusion or deep drawing.
  • the cap produced in this way can be connected to the housing of the prechamber spark plug, in particular welded.
  • the cap can be welded to the housing using a vacuum welding process. The welding is carried out in a negative pressure environment with less than 50 mbar negative pressure, in particular in a corresponding chamber.
  • the cap is connected to the housing using tungsten inert gas welding, plasma welding, laser welding or electron beam welding.
  • the transfer passages can advantageously be produced by a machining process, for example by drilling.
  • the central axes and diameters of the transfer passages can be produced in a particularly simple and precise manner, particularly by drilling.
  • the material forming the cap can be compacted on the inside of the cap, at least in the area of the particularly stressed transfer passages.
  • the material can advantageously be compacted by sandblasting or shot blasting. This has the further advantage that sandblasting or shot blasting simultaneously deburrs the transition passages, which has a positive effect on the ignition properties and longevity of the prechamber spark plug.
  • the material of the cap can be correspondingly compressed on the entire inside in a particularly simple and effective manner.
  • FIG. 1 and 2 An exemplary embodiment of an antechamber spark plug according to the invention is shown in a schematic, partially sectioned representation.
  • 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 one another via a weld seam.
  • the housing 1 surrounds part of an insulator 4.
  • a supply line, not shown, is arranged within the insulator 4 and supplies the center electrode 6 provided within the antechamber 5 with electrical voltage.
  • the center electrode 6 comprises a total of four electrode arms 7. However, the center electrode 6 can also have a different geometry.
  • the first housing part 1 serves as a ground electrode and has an external thread 8 in order to screw the prechamber spark plug into a housing cover of the main combustion chamber.
  • the antechamber 5 is closed off 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 exemplary embodiment shown here. It is conceivable that the cap 9 extends all the way to the center electrode 6 and serves as a ground electrode.
  • the cap 9 has a plurality of transfer passages 10 which are arranged around the cap 9 in the circumferential direction. In Fig. 2 the central axes 11 of two transfer passages 10 are shown. The central axes 11 diverge in the direction of the main combustion chamber. This tangential arrangement of the transfer passages 10 creates an optimal flow profile and swirl level for the combustion in the antechamber 5 and the ignition in the main combustion chamber.
  • Fig. 2 the opening angle ⁇ defined by the main axes of the transfer passages 10 is shown.
  • the opening angle ⁇ is preferably in the range from 100° to 160°.
  • the largest inner diameter D of the antechamber 5 is shown.
  • FIG. 3 A schematic representation shows a section through the antechamber 5 of an antechamber spark plug according to the invention. It is clear from this that the central axes 11 of the transfer passages 10 are each arranged at a distance x offset from the respective main axis 12.
  • the main axis 12 corresponding to a central axis 11 is defined by the straight line which runs parallel to the central axis 11 of a transfer passage 10 and intersects the longitudinal axis 13 of the antechamber.
  • the diameter d i of a transfer passage 10 is shown.
  • FIG. 4 A further exemplary embodiment of a prechamber spark plug according to the invention is shown in Fig. 4 shown.
  • the prechamber spark plug according to Fig. 4 corresponds to that in the Figures 1 and 2 illustrated embodiment, wherein a central transfer passage 14 is additionally formed.
  • the central axis 15 of the central transfer passage 12 runs on the longitudinal axis 13 of the antechamber 5.
  • the further transfer passage 12 further optimizes the ignition properties of the prechamber spark plug.
  • Figures 1 to 3 which is analogous for the in Fig. 4 illustrated embodiment apply.

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Description

  • 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 rechteckförmige 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.
  • US 2014/102404 A1 offenbart eine Vorkammerzündkerze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • 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 Vorkammerzündkerze 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 Übertrittsdurchgänge 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 Zündeigenschaften 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 Hauptbrennraum 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. zumindest 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 Mittelachse 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 x i D
    Figure imgb0001
     zwischen dem Abstand xi 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 der Erfindung liegt das Verhältnis A D
    Figure imgb0002
     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.
  • Für eine Anzahl von n kreiszylindrischen Übertrittsdurchgängen berechnet sich die Gesamtquerschnittsfläche gemäß A = ∑ i = 1 n π 4 d i 2
    Figure imgb0003
    . 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 bevorzugte 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 11 dargestellt. Die Mittelachsen 11 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 11 der Übertrittsdurchgänge 10 jeweils in einem Abstand x versetzt von der jeweiligen Hauptachse 12 angeordnet sind. Die mit einer Mittelachse 11 korrespondierende Hauptachse 12 ist dabei durch die Gerade definiert, die parallel zur Mittelachse 11 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 (12)

  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, und wobei die Mittelachsen (11) der Übertrittsdurchgänge (10) in Richtung des Hauptbrennraums gesehen auseinander laufen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Gesamtquerschnittsfläche A aller Übertrittsöffnungen (10) zum größten Innendurchmesser D der Kappe (9) im Bereich von 0,40 mm bis 0,95 mm liegt.
  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 (11) der Übertrittsdurchgänge (10) jeweils in einem Abstand x versetzt von der jeweiligen Hauptachse (12) der Vorkammer (5) verlaufen, wobei die Hauptachse (12) parallel zur Mittelachse (11) des Übertrittsdurchgangs (9) verläuft und die Längsachse (13) der Vorkammer (5) schneidet.
  4. Vorkammerzündkerze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem Abstand x der Mittelachse (11) 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 0,45 mm bis 0,80 mm liegt.
  6. Vorkammerzündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Mittelachsen (11) der Übertrittsdurchgänge (10) definierte Öffnungswinkel α im Bereich von 100° bis 160° liegt.
  7. Vorkammerzündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, 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 gekennzeichnet, 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.
  11. 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 11, 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.
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