EP3900128A1 - ZÜNDKERZE MIT VERRUNDETEM ISOLATORFUß-ABSCHNITT - Google Patents

ZÜNDKERZE MIT VERRUNDETEM ISOLATORFUß-ABSCHNITT

Info

Publication number
EP3900128A1
EP3900128A1 EP19824245.5A EP19824245A EP3900128A1 EP 3900128 A1 EP3900128 A1 EP 3900128A1 EP 19824245 A EP19824245 A EP 19824245A EP 3900128 A1 EP3900128 A1 EP 3900128A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
insulator
housing
rounding
combustion chamber
spark plug
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19824245.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Kaske
Sergej Subkow
Matthias Blankmeister
Felix TRAUB
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3900128A1 publication Critical patent/EP3900128A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • 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
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/36—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation characterised by the joint between insulation and body, e.g. using cement
    • 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
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/32—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation characterised by features of the earthed electrode
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a spark plug according to claim 1 and a prechamber spark plug according to claim 10.
  • Combustion chambers of the cylinders of the cylinders. These supercharged internal combustion engines achieve higher outputs.
  • the higher pressures and the higher temperatures in the combustion chamber also increase the demands on the individual components, such as the spark plug.
  • the spark plug is not only subject to the pressure, temperature and chemical conditions during normal operation of the internal combustion engine, but also to more extreme conditions during irregular events in the
  • the ignition of the air / fuel mixture is initiated by the spark plug at a specific operating cycle of the internal combustion engine.
  • the ignition creates a desired rise in pressure and temperature, which is used, for example, to drive the wheels in the motor vehicle or a generator to generate electricity.
  • Combustion chamber temperatures of a supercharged internal combustion engine are significantly higher than those of a low-supercharged internal combustion engine, which results in higher thermal stress on the spark plug and the challenge of designing the spark plug so that there are no irregular combustion events, e.g.
  • the pre-ignition the air / fuel mixture ignites in the combustion chamber, before the actual ignition point, at any other operating cycle of the cylinder at any other point which is too high Temperature than at the spark plug.
  • a flame front is created which spreads in the combustion chamber. This flame front is characterized by an increase in pressure and a corresponding one
  • spark plug An example of a spark plug is disclosed in patent application DE 10 2012 012 210 A1, in which the spark plug has a ring shoulder at the combustion chamber end of the housing, as a result of which the entrance to the breathing space is reduced and the pressure peaks from a mega-knock event do not enter the breathing space Spark plug can penetrate, which should protect the insulator.
  • EP 289 064 B1 discloses a spark plug in which the insulator seat geometry has been improved in such a way that a lower pretension is sufficient for gas-tight mounting of the insulator in the housing, so that overall a lower tensile stress acts on the insulator and the insulator has one improved flexural strength in mega-knock events.
  • the object of the invention is to provide a spark plug in which the tendency to undesired pre-ignition is minimized or eliminated and which is additionally protected from the mega-knockers resulting from the pre-ignition events.
  • the spark plug has a housing, an insulator partially arranged in the housing, a center electrode and a ground electrode.
  • the housing has a longitudinal axis that extends from the
  • the housing extends towards the end of the housing facing away from the combustion chamber, wherein the housing has a bore along its longitudinal axis, whereby the housing has an inside.
  • the housing has a shoulder on its inside.
  • the insulator which is partially arranged in the housing bore, has a longitudinal axis which extends from the end on the combustion chamber side to the end of the insulator facing away from the combustion chamber.
  • the insulator has an insulator collar, which is radially surrounded by the housing, an insulator foot, which is the combustion chamber end of the insulator and has a smaller diameter than the insulator collar, and a transition region, which connects the insulator collar and the insulator foot to one another and on the shoulder of the housing lies on.
  • the center electrode is arranged in the insulator. At one end of the housing on the combustion chamber side
  • the spark plug has a breathing space which is formed at the end of the spark plug on the combustion chamber side, the breathing space being delimited by a section of the housing and a section of the insulator foot and having an opening to the combustion chamber.
  • the portion of the insulator foot delimiting the breathing space has a rounding, the rounding viewed in cross section having a first leg length and a second angled to the first leg length
  • the contour of the insulator foot resulting from the rounding has the advantage that the breathing space between the housing and the insulator foot is flushed well under normal operating conditions, so that a good heat distribution and heat dissipation is established in the insulator foot. This prevents unwanted pre-ignition on the spark plug.
  • Leg length is at least 1.5 times, preferably at least 2 times, particularly preferably 5 times, the second leg length. This ensures that the rounding on the section of the insulator foot is large enough to allow the technical effects described above to occur.
  • the first leg length extends parallel to the longitudinal axis of the insulator and the second leg length extends perpendicular to the longitudinal axis of the insulator.
  • the rounding can be described by the two leg lengths LI and L2 and the two angles ai and a, 2 , the angle ai being between the tangent of the rounding in the second end point of the rounding and a first parallel parallel to the second end point of the rounding Longitudinal axis of the insulator spans, and wherein the angle ot2 between the tangent of the rounding in the first end point of the rounding and a second through the first end point of the rounding parallel parallels to the longitudinal axis of the insulator, the angle ai being greater than or equal to 0 ° and less than or equal to arctan (L2 / L1) and / or the angle ot2 having a value greater than or equal to arctan (L2 / L1) and less or has 90 ° and the second end point of the rounding is closer to the combustion chamber end of the spark plug than the first end point of the rounding.
  • the rounding is a concave rounding on the insulator foot. This means that the fillet curves towards the longitudinal axis of the isolator. This will make the
  • Flow is particularly well controlled and low turbulence in the breathing space. This effect effectively flushes the hot gases (residual gas) out of the breathing space, which results in good heat distribution and heat dissipation in the insulator base.
  • the rounding extends over the entire section of the insulator foot delimiting the breathing space. This can be particularly advantageous in the case of spark plugs with a small heat value and thus a short insulator base, and in prechamber spark plugs.
  • the insulator foot can also have a plurality of sections, a section in turn also having a number of segments.
  • the insulator foot has a section which delimits the breathing space, this section having at least one segment which has the fillet according to the invention.
  • the section of the insulator foot delimiting the breathing space can also have, in addition to the segment with the rounding, one or more segments which have a cylindrical and / or conical shape or rounding.
  • the segments with the different shapes merge continuously.
  • the other sections of the insulator foot can have a cylindrical and / or conical shape or also a rounding. The sections with the different shapes merge continuously into one another.
  • a layer can be applied at least partially on the section of the insulator foot delimiting the breathing space and / or on the inside of the housing which delimits the breathing space, said layer being set up for a second ignition in the event of irregular burns in the combustion chamber the spark plug.
  • the layer is, for example, a catalytic layer which undergoes an exothermic chemical reaction from a certain pressure and / or a certain temperature, as a result of which a second ignition of the air Fuel mixture is initiated, which in turn surrounds the protective cushion around the
  • a piezoelectric element can be arranged on the spark plug, which releases an electrical pulse above a certain pressure, which in turn initiates the second ignition and forms the protective cushion around the spark plug.
  • the second technical effect the creation of a protective cushion in the event of irregular combustion in the combustion chamber, can also be caused by another geometrical one
  • Design of the insulator base can be achieved.
  • the invention also relates to a prechamber spark plug.
  • the prechamber spark plug has a housing that has a longitudinal axis that extends from the
  • Combustion chamber end extends to the end of the housing facing away from the combustion chamber.
  • the housing has a bore along its longitudinal axis, as a result of which the housing has an inside.
  • the housing has a shoulder on the inside.
  • An insulator is partially arranged in the housing bore, the insulator having a longitudinal axis which extends from the end on the combustion chamber side to the end of the insulator facing away from the combustion chamber, and the insulator has an insulator collar which is radially provided by the housing, an insulator foot which does this is the combustion chamber end of the insulator and has a smaller diameter than the insulator collar, and has a transition region that the
  • Insulator collar and the insulator base connects together and rests on the shoulder of the housing. Furthermore, the spark plug also has one arranged in the insulator
  • Ground electrode wherein the ground electrode and the center electrode are arranged so that they together form an ignition gap, and a breathing space on the
  • the breathing space through a portion of the inside of the housing and a portion of the insulator is limited and has an opening to the combustion chamber volume enclosed by the cap.
  • Insulator base has a rounding, the rounding viewed in cross section having a first leg length and a second leg length angled to the first leg length, the first leg length being greater than the second leg length, the first leg length being between the intersection of the leg lengths with one another and a first end point of the Fillet and the second leg length between the intersection of the leg lengths with each other and a second end point of the fillet extend.
  • the prechamber spark plug according to the invention can also be further developed with the features of the developments of the spark plug according to the invention described above.
  • Figure 2 shows a section of the insulator with a fillet according to the invention on
  • Figure 3 is a schematic representation of the breathing space for two embodiments.
  • FIG. 4 shows a large number of designs of the rounding according to the invention on the insulator foot.
  • FIG. 1 shows a generally known spark plug 1 in a half-sectioned view.
  • FIGS. 2 to 4 for an insulator foot with a rounding according to the invention can be applied to a spark plug according to FIG. 1.
  • the spark plug 1 comprises a housing 2.
  • An insulator 3 is inserted into the housing 2.
  • the housing 2 and the insulator 3 each have a bore and each have one
  • a center electrode 4 is inserted into the insulator 3. Furthermore, a connecting pin 5 is inserted in the insulator 3. There is a connection between the center electrode 4 and the connecting pin 5
  • the resistance element 6 connects the
  • Center electrode 4 is electrically conductive with the connecting bolt 5.
  • a ground electrode 7 is electrically conductively connected to the housing 2 on the side facing the combustion chamber. The corresponding one is between the ground electrode 7 and the center electrode 4
  • the spark plug 1 extends around the central axis 8.
  • the housing 2 has a shaft 9.
  • a polygon 10, a shrink groove 11 and thread 12 are formed on this shaft 9.
  • the thread 12 is used to screw the spark plug 1 into an internal combustion engine.
  • the connecting bolt 5 comprises a bolt shank 14, which extends along the central axis 8, and a collar 13. With the collar 13, the connecting bolt 5 lies on the insulator 3.
  • the insulator 3 has an insulator head 31, an insulator collar 32 and an insulator foot 34.
  • the insulator head 31 is the end of the insulator 3 facing away from the combustion chamber and protrudes from the housing 2 on the side of the spark plug 1 facing away from the combustion chamber.
  • the insulator foot 34 is the end of the insulator 3 facing the combustion chamber.
  • the insulator collar 32 is arranged between the insulator head 31 and the insulator foot 34. The insulator collar 32 is radial from
  • the transitions 33a, 33b from the insulator collar 32 to the transition region 33 and from the transition region 33 to the insulator base 34 are identified.
  • the insulator foot 34 extends from the foot groove 33b, which is the transition from the transition region 33 to the insulator foot 34 and is typically formed as a rounding, to the insulator foot tip, which is the end of the insulator foot 34 on the combustion chamber side.
  • the insulator foot 34 of the spark plug 1 in FIG. 1 has a conical shape and can be divided into two sections 341, 348. The first section 341 of the insulator foot 34 borders directly on the foot groove 33b.
  • the first section 341 of the insulator foot 34 is radially surrounded by a projection 23 arranged on the inside of the housing 2.
  • the projection 23 is delimited on the side facing away from the combustion chamber by the shoulder 22 on which the insulator 3 rests, and delimited on its side facing the combustion chamber by a section 22b in which the inside diameter of the housing increases again.
  • the protrusion 23 itself has a substantially constant inside diameter.
  • the first section 341 forms a narrow gap 51, a so-called bottle neck.
  • This narrow gap 51 has a substantially smaller width and thus a significantly smaller volume than the breathing space 50 and does not belong to the breathing space 50 in the context of this application.
  • the breathing space 50 extends from the end of the gap 51 on the combustion chamber side to the front side of the housing 2 on the combustion chamber side. Furthermore, the breathing space 50 is delimited by a section 24 of the housing and a second section 348 of the insulator foot 34.
  • the housing 2 can also have only the shoulder 22, on which the insulator 2 rests, and have a constant or tapered internal diameter in the direction of the combustion chamber. In this case, there is no narrow gap 51 and the breathing space 50 begins directly at the end of the foot 33b facing the combustion chamber.
  • An inner seal is not shown in FIG. 1, which can be arranged, for example, between the shoulder 22 of the housing 2 and the transition region 33 of the insulator 3 and thus seals the intermediate space between the housing 2 and the insulator 3.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of the insulator foot 34.
  • This representation serves to clarify the different sections of the insulator base 34 and the representation of the leg lengths LI, L2 and the angles a1, a2.
  • the insulator foot 34 can be divided into two sections 341, 348.
  • the first section 341 has a cylindrical shape and could, for example, delimit the narrow gap 51 below the throat 33b.
  • the second section 348 has two segments 342, 343.
  • the first Segment 342 has the rounding 345 according to the invention.
  • the second segment 343 has a conical shape and a smaller outer diameter than the first section 341.
  • the fillet 345 has its first end point 346 at the transition point to the first
  • Section 341 of the insulator base 34 In this figure, the transition point is shown as a corner.
  • the rounding 345 has its second end point 347 at the transition point to the second segment 343.
  • This transition point results from the fact that the angle a1 is and remains or is minimal to a parallel of the longitudinal axis 8 of the insulator 3 that passes through the second end point 347 or changes the sign.
  • al 0 and remains at 0 since the second segment 343 is a
  • leg lengths LI, L2 extend parallel or perpendicular to the longitudinal axis 8 of the insulator 3. A leg length is always between the
  • the first leg length LI can be greater than or equal to 3 mm and less than or equal to 20 mm.
  • the second leg length L2 then has, for example, a value equal to or greater than 0.6 mm and less than or equal to 3 mm.
  • FIG. 3 shows two examples in which the portion 24 of the housing 2 delimiting the breathing space 50 and the portion 348 of the insulator foot 34 delimiting the breathing space 50 and thus also the resulting breathing space 50 are shown.
  • the projection 23 on the inside of the housing 2 and the first section 341 of the insulator foot 34, which together with the projection 23 form the narrow gap 51, are indicated.
  • the breathing space 50 adjoins the narrow gap 51 in the direction of the combustion chamber, that of a second section 348 of the insulator foot 34 and one
  • Housing section 24 is limited. It can be seen as an example that the edges and corners of housing 2 and insulator 3 are square, conical or rounded.
  • the second section of the insulator base 34 always has a second segment 343, which has a convex rounding.
  • the fillet 345 according to the invention has a concave shape.
  • the second end point 347 of the rounding 345 according to the invention results at the point when the angle al becomes minimal.
  • al 0 °
  • LI 4.2 mm
  • L2 is 1.2 mm.
  • a ratio of L1 / L2 of 3.5 results for the exemplary embodiment according to FIG. 3a.
  • al is minimal and is not equal to 0 °.
  • the second segment 343 which has a convex rounding.
  • the fillet 345 according to the invention has a concave shape.
  • the second end point 347 of the rounding 345 according to the invention results at the point when the angle al becomes minimal.
  • al 0 °
  • LI 4.2 mm
  • L2
  • Segment 343 increases the angle a1 again for a tangent along the surface of the second segment 343.
  • the radius of curvature of the rounding 345 of the first segment 342 has a different sign than the radius of curvature of the rounding of the second segment 343.
  • the point at which the radius of curvature changes its sign is the second end point 347 of the rounding 345 according to the invention.
  • the rounding 345 according to the invention doesn't have to end in a straight line.
  • FIG. 4 shows a number of different configurations of the insulator foot 34, the list not being exhaustive.
  • the insulator foot 34 has a first section 341 which is formed between the throat 33b and the section 348 of the insulator foot 34 with the fillet 345 according to the invention.
  • This first section 341 together with a projection 23 formed on the housing 2, can form the narrow gap 51 or, measured parallel to the longitudinal axis, can be so short that this section is virtually negligible.
  • the second section 348 of the insulator foot 34 which has a first segment 342 with the fillet 345 according to the invention and partially a second segment 343 without the fillet according to the invention.
  • the leg lengths LI and L2 and the approximate position of the first and second end points 346, 347 of the rounding 345 according to the invention are entered for all exemplary embodiments.
  • the first section 341 has a cylindrical shape.
  • FIG. 4b differs from FIG. 4a in that the first end point 346 of the rounding 345 according to the invention is radially further inward and does not lie directly on the edge and transition to the first section 341 of the insulator foot 34.
  • the rounding 345 at its first end point 346 also changes into a straight line.
  • Figure 4c differs from Figure 4a in that in the first end point 346
  • Tangent has an angle a2 of less than 90 ° and greater than 45 °.
  • FIG. 4d differs from FIG. 4a in that the first section 341 has a conical shape.
  • FIG. 4e differs from FIG. 4a in that the second section 348 of the insulator foot 34 has only the first segment 342 with the fillet 345 according to the invention.
  • FIG. 4f differs from FIG. 4a in that in the second end point 347 the angle a 1 is greater than 0 ° and less than 45 °.
  • Figure 4g differs from Figure 4a in that the second segment 343 has a conical shape.
  • FIG. 4h differs from FIG. 4d in that in the first end point 346 of the rounding 345 according to the invention, the angle a2 is smaller than 90 ° and larger than 45 °.
  • FIG. 4i differs from FIG. 4f in that the second segment 343 has a conical shape.
  • All edges shown can also be chamfered or have small convex fillets.

Landscapes

  • Spark Plugs (AREA)

Abstract

Eine Zündkerze weist ein Gehäuse (2), einen Isolator (3), eine Mittelelektrode (4) und eine an einem brennraumseitigen Ende des Gehäuses angeordnete Masseelektrode (7) auf. D er Isolator hat einen Isolatorbund (32), einen Isolatorfuß (34), und einen Übergangsbereich (33), der auf einem Absatz (22) des Gehäuses aufliegt. Ein Atmungsraum (50) ist am brennraumseitigen Ende der Zündkerze ausgebildet und wird durch einen Abschnitt (24) der Innenseite des Gehäuses und einen Abschnitt (348) des Isolatorfußes begrenzt. D er Abschnitt des Isolatorfußes hat eine (Verrundung 345) mit einer ersten Schenkellänge (L1) und einer zur ersten Schenkellänge abgewinkelten zweiten Schenkellänge (L2 < L1), wobei die erste Schenkellänge sich zwischen dem Schnittpunkt der Schenkellängen miteinander und einem ersten Endpunkt (346) der Verrundung und die zweite Schenkellänge sich zwischen dem Schnittpunkt und einem zweiten Endpunkt (347) der Verrundung erstrecken. Die Verrundung kann auch bei einer Vorkammer-Zündkerze verwendet werden.

Description

Beschreibung
Titel
Zündkerze mit verrundetem Isolatorfuß-Abschnitt
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Zündkerze gemäß Anspruch 1 und eine Vorkammer-Zündkerze gemäß Anspruch 10.
Bei heutigen Brennkraftmaschinen in der Automobil-Branche geht der Trend zu immer höheren Drücken und damit auch zu höheren Temperaturen in den jeweiligen
Brennkammern der Zylinder. Durch diese hochaufgeladenen Brennkraftmaschinen werden höhere Leistungen erzielt. Durch die höheren Drücke und die höheren Temperaturen in der Brennkammer steigen auch die Anforderungen an die einzelnen Komponenten, wie beispielsweise an die Zündkerze. So unterliegt die Zündkerze nicht nur den Druck-, Temperatur- und chemischen Bedingungen beim normalen Betrieb der Brennkraftmaschine, sondern auch extremeren Bedingungen bei irregulären Ereignissen in der
Brennkraftmaschine. Eines dieser irregulären Ereignisse ist die Vorentflammung.
Bei der regulären Entflammung im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine wird die Entflammung des Luft- Kraftstoffgemisches durch die Zündkerze bei einem bestimmten Betriebstakt der Brennkraftmaschine initiiert. Durch die Entflammung entsteht ein gewünschter Druck- und Temperaturanstieg, der beispielsweise zum Antrieb der Räder beim Kraftfahrzeug oder eines Generators zur Stromerzeugung genutzt wird. Die
Brennraumtemperaturen einer hochaufgeladenen Brennkraftmaschine ist deutlich höher als bei einer niedrigaufgeladenen Brennkraftmaschine, dadurch ergibt sich eine höhere thermische Beanspruchung auf die Zündkerze sowie die Herausforderung, die Zündkerze so auszulegen, dass es nicht zu irregulären Verbrennungsereignissen, wie z.B.
Glühzündungen, an der Zündkerze kommt.
Bei einem anderen irregulären Verbrennungsereignis, der Vorentflammung, entzündet sich in der Brennkammer, vor dem eigentlichen Zündzeitpunkt, bei einem beliebigen Betriebstakt des Zylinders das Luft- Kraftstoffgemisch an irgendeiner anderen Stelle, die eine zu hohe Temperatur hat, als an der Zündkerze. Als Folge dieser Vorentflammung des Luft- Kraftstoffgemisches entsteht eine Flammenfront, die sich in der Brennkammer ausbreitet. Diese Flammenfront wird von einem Druckanstieg und einem entsprechenden
Temperaturanstieg begleitet. Dieser Temperaturanstieg und der Druckanstieg können zum sogenannten Mega-Knocking oder Mega-Klopfen im Motor führen. Innerhalb eines Mega- Klopf- Ereignisses steigt der Druck in einer Druckspitze auf ein Vielfaches des maximalen Drucks bei einer regulären Verbrennung und belastet die Zündkerze und die anderen Komponenten in der Brennkammer. Durch diese Druckspitzen beim Mega- Klopf- Ereignis kann der Isolator der Zündkerze brechen und zu einem Ausfall des Zylinders in dem die beschädigte Zündkerze eingebaut ist führen.
Im Stand der Technik gibt es unterschiedliche Ansätze wie man die Zündkerze selbst robuster aufbauen kann, damit diese den Druckspitzen bei Mega- Klopfen standhält.
Ein Beispiel für eine Zündkerze offenbart die Patentanmeldung DE 10 2012 012 210 Al, bei der die Zündkerze am brennraumseitigen Ende des Gehäuses einen Ringabsatz aufweist, wodurch der Eingang des Atmungsraums verkleinert wird und die Druckspitzen von einem Mega- Klopf- Ereignis nicht in den Atmungsraum der Zündkerze eindringen können, wodurch der Isolator geschützt werden soll.
Die EP 289 064 Bl offenbart eine Zündkerze, bei der die Isolatorsitz-Geometrie dahin verbessert wurde, dass eine kleinere Vorspannung für eine gasdichte Montage des Isolators im Gehäuse ausreicht, somit wirkt insgesamt auf den Isolator eine geringere Zugspannung bei der Montage und der Isolator hat eine verbesserte Biegefestigkeit bei Mega-Klopf- Ereignissen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zündkerze bereit zu stellen, bei der die Neigung zu unerwünschter Vorentflammung minimiert bzw. eliminiert wird, und die zusätzlich vor den aus den Vorentflammungsereignissen resultierenden Mega- Klopfern geschützt ist.
Vorteil der Erfindung/ Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Zündkerze gelöst. Die Zündkerze weist ein Gehäuse, einen teilweise in dem Gehäuse angeordneten Isolator, eine Mittelelektrode und eine Masseelektrode auf. Das Gehäuse hat eine Längsachse, die sich vom
brennraumseitigen Ende bis zum brennraumabgewandten Ende des Gehäuses erstreckt, wobei das Gehäuse entlang seiner Längsachse eine Bohrung aufweist, wodurch das Gehäuse eine Innenseite hat. Auf seiner Innenseite weist das Gehäuse einen Absatz auf. Der teilweise in der Gehäuse-Bohrung angeordnete Isolator hat eine Längsachse, die sich vom brennraumseitigen Ende bis zum brennraumabgewandten Ende des Isolators erstreckt. Der Isolator hat einen Isolatorbund, der vom Gehäuse radial umgeben ist, einen Isolatorfuß, der das brennraumseitige Ende des Isolators ist und einen kleineren Durchmesser als der Isolatorbund hat, und einen Übergangsbereich, der den Isolatorbund und den Isolatorfuß miteinander verbindet und auf dem Absatz des Gehäuses aufliegt. Die Mittelelektrode ist im Isolator angeordnet. An einem brennraumseitigen Ende des Gehäuses ist die
Masseelektrode angeordnet, wobei die Masseelektrode und die Mittelelektrode so angeordnet sind, dass sie zusammen einen Zündspalt ausbilden. Des Weiteren weist die Zündkerze einen Atmungsraum auf, der am brennraumseitigen Ende der Zündkerze ausgebildet ist, wobei der Atmungsraum durch einen Abschnitt des Gehäuses und einen Abschnitt des Isolatorfußes begrenzt wird und eine Öffnung zum Brennraum hat.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der den Atmungsraum begrenzende Abschnitt des Isolatorfußes eine Verrundung aufweist, wobei die Verrundung im Querschnitt betrachtet eine erste Schenkellänge und eine zur ersten Schenkellänge abgewinkelte zweite
Schenkellänge aufweist, wobei die erste Schenkellänge größer ist als die zweite
Schenkellänge, wobei die erste Schenkellänge zwischen dem Schnittpunkt der
Schenkellängen miteinander und einem ersten Endpunkt der Verrundung und die zweite Schenkellänge zwischen dem Schnittpunkt der Schenkellängen miteinander und einem zweiten Endpunkt der Verrundung sich erstrecken. Durch die aus der Verrundung resultierende Kontur des Isolatorfußes ergibt sich der Vorteil, dass der Atmungsraum zwischen Gehäuse und Isolatorfuß bei normalen Betriebsbedingungen gut gespült wird, so dass sich eine gute Wärmeverteilung und Wärmeableitung im Isolatorfuß einstellt. Dadurch werden unerwünschte Vorentflammungen an der Zündkerze verhindert.
Untersuchungen der Anmelderin an Zündkerzen gemäß der Erfindung haben einen zweiten Effekt gezeigt. Bei Vorliegen einer Vorentflammung und den damit verbunden kritischen Druck- und Temperaturbedingungen, bei ca. 110 bar und ca. 850K, erhitzt sich das
Gasgemisch im Atmungsraum so stark, dass es im Bereich des Isolatorfußes zu einer weiteren (zweiten) Entflammung kommt. Die Zündkerze ist danach von einem verbrannten Luft- Kraftstoffgemisch umgeben und der Atmungsraum der Zündkerze damit gefüllt. Dieses verbrannte Luft- Kraftstoffgemisch wirkt für die Zündkerze wie ein Schutzpolster gegen die Druckspitzen des Mega- Klopf- Ereignisses. Die Druckspitzen unterliegen im verbrannten Luft- Kraftstoffgemisch einer größeren Dispersion und Dämpfung als im unverbrannten Luft- Kraftstoffgemisch, deshalb werden die Druckspitzen im Schutzpolster der Zündkerze stärker gedämpft und die Druckspitzen erreichen die Zündkerze in einer deutlich abgeschwächten Form oder werden sogar komplett gedämpft. Dadurch wird die Zündkerze, insbesondere der Isolator, weniger stark durch die Druckspitzen des Megs- Klopf- Ereignisses belastet. Die Druck- und Temperaturbedingungen, ab denen der zweite Effekt dominierend wird hängen im Einzelnen von der Kombination aus Zündkerze und Motor ab.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste
Schenkellänge mindestens das 1,5-fache, vorzugsweise mindestens das 2-fache, besonders vorzugsweise das 5-fache, der zweiten Schenkellänge beträgt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Verrundung am Abschnitt des Isolatorfußes groß genug ist, damit die oben beschriebenen technischen Effekte entstehen können.
Bei einer Weiterbildung ist zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste
Schenkellänge maximal das 10-fache, vorzugsweise das 7-fache, der zweiten
Schenkellänge beträgt.
Vorteilhafterweise erstreckt sich die erste Schenkellänge parallel zur Längsachse des Isolators und die zweite Schenkellänge senkrecht zur Längsachse des Isolators. Dadurch ergibt sich, insbesondere auch in Kombination mit der Obergrenze für die maximale erste Schenkellänge, dass der Atmungsraum eine ausreichend große Breite (Abstand zwischen Isolatorfuß und Gehäuse Innenseite senkrecht zur Längsachse an der Öffnung des
Atmungsraum zum Brennraum hin) im Verhältnis zu seiner Länge (gemessen parallel zur Längsachse) hat, so dass der Atmungsraum einerseits bei normalen Betriebsbedingen ausreichend gut gespült werden kann, damit der Isolatorfuß nicht zu heiß wird und andererseits auch die die Zündkerze schützende zweite Zündung stattfinden kann.
Vorteilhafterweise kann die Verrundung durch die beiden Schenkellängen LI und L2 sowie den beiden Winkel ai und a,2 beschrieben werden, wobei der Winkel ai sich zwischen der Tangente der Verrundung im zweiten Endpunkt der Verrundung und einer ersten durch den zweiten Endpunkt der Verrundung gehende Parallelen zur Längsachse des Isolators aufspannt, und wobei der Winkel ot2 sich zwischen der Tangente der Verrundung im ersten Endpunkt der Verrundung und einer zweiten durch den ersten Endpunkt der Verrundung gehende Parallelen zur Längsachse des Isolators aufspannt, wobei der Winkel ai einen Wert größer oder gleich 0° und kleiner oder gleich arctan (L2/L1) hat und/oder der Winkel ot2 einen Wert von größer oder gleich arctan (L2/L1) und kleiner oder gleich 90° hat und wobei der zweite Endpunkt der Verrundung näher am Brennraumseitigen Ende der Zündkerze ist als der erste Endpunkt der Verrundung.
Insbesondere ist die Verrundung eine konkave Verrundung am Isolatorfuß. Dies bedeutet, dass die Verrundung sich zur Längsachse des Isolators hin wölbt. Dadurch wird die
Strömung besonders gut und turbulenzarm im Atmungsraum gelenkt. Durch diesen Effekt werden die heißen Gase (Restgas) effektiv aus dem Atmungsraum gespült, wodurch sich eine gute Wärmeverteilung und Wärmeableitung im Isolatorfuß einstellt.
Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Zündkerze ist vorgesehen, dass die Verrundung sich über den gesamten den Atmungsraum begrenzenden Abschnitt des Isolatorfußes erstreckt. Dies kann insbesondere bei Zündkerzen mit kleinem Wärmewert und damit kurzem Isolatorfuß, sowie bei Vorkammer-Zündkerzen vorteilhaft sein.
Bei einer alternativen Ausgestaltung kann der Isolatorfuß auch mehrere Abschnitte aufweisen, wobei ein Abschnitt auch wiederrum mehrere Segmente aufweisen kann. Der Isolatorfuß hat einen Abschnitt, der den Atmungsraum begrenzt, wobei dieser Abschnitt mindestens ein Segment hat, das die erfindungsgemäße Verrundung aufweist. Der den Atmungsraum begrenzende Abschnitt des Isolatorfußes kann neben dem Segment mit der Verrundung auch ein oder mehrere Segmente aufweisen, die eine zylindrische und/oder konische Form oder Verrundung aufweisen. Die Segmente mit den unterschiedlichen Formen gehen stetig ineinander über. Die anderen Abschnitte des Isolatorfußes können eine zylindrische und/oder konische Form oder auch eine Verrundung aufweisen. Die Abschnitte mit den unterschiedlichen Formen gehen stetig ineinander über.
Alternativ oder zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Verrundung kann auf dem den Atmungsraum begrenzenden Abschnitt des Isolatorfußes und/oder auf der Gehäuse- Innenseite, die den Atmungsraum begrenzt, mindestens teilweise eine Schicht aufgetragen sein, die dazu eingerichtet ist bei irregulären Verbrennungen im Brennraum eine zweite Zündung an der Zündkerze auszulösen. Die Schicht ist beispielsweise eine katalytische Schicht, die ab einem bestimmten Druck und/oder ab einer bestimmten Temperatur eine exotherme chemische Reaktion durchläuft, wodurch eine zweite Zündung des Luft- Kraftstoffgemisches initiiert wird, wodurch sich wiederum das Schutzpolster um die
Zündkerze bildet.
Alternativ oder zusätzlich kann an der Zündkerze ein piezoelektrisches Element angeordnet sein, dass ab einem bestimmten Druck einen elektrischen Impuls freisetzt, wodurch wiederum die zweite Zündung initiiert wird und sich das Schutzpolster um die Zündkerze bildet.
Diese beiden Alternativen zum Isolatorfuß mit einem verrundeten Abschnitt können auch bei Zündkerzen angewendet werden, bei denen aus irgendeinem Grund der den Atmungsraum begrenzende Abschnitt des Isolatorfußes keine Verrundung mit zwei unterschiedlichen Schenkellängen aufweisen kann, so dass auch bei diesen Zündkerzen der vorteilhafte zweite technische Effekt realisiert werden kann.
Des Weiteren kann der zweite technische Effekt, die Erzeugung eines Schutzpolsters bei irregulären Verbrennungen im Brennraum, auch durch eine andere geometrische
Ausgestaltung des Isolatorfußes erzielt werden.
Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Vorkammer-Zündkerze. Die Vorkammer- Zündkerze weist ein Gehäuse auf, das eine Längsachse hat, die sich vom
brennraumseitigen Ende bis zum brennraumabgewandten Ende des Gehäuses erstreckt. Entlang seiner Längsachse weist das Gehäuse eine Bohrung auf, wodurch das Gehäuse eine Innenseite hat. Das Gehäuse hat auf seiner Innenseite einen Absatz. In der Gehäuse- Bohrung ist ein Isolator teilweise angeordnet, wobei der Isolator eine Längsachse hat, die sich vom brennraumseitigen Ende bis zum brennraumabgewandten Ende des Isolators erstreckt, und wobei der Isolator einen Isolatorbund, der vom Gehäuse radial gegeben ist, einen Isolatorfuß, der das brennraumseitige Ende des Isolators ist und einen kleineren Durchmesser als der Isolatorbund hat, und einen Übergangsbereich hat, der den
Isolatorbund und den Isolatorfuß miteinander verbindet und auf dem Absatz des Gehäuses aufliegt. Des Weiteren weist die Zündkerze auch eine im Isolator angeordnete
Mittelelektrode, eine an einem brennraumseitigen Ende des Gehäuses angeordnete Kappe, die eine Vorkammer ausbildet, eine am Gehäuse oder an der Kappe angeordnete
Masseelektrode, wobei die Masseelektrode und die Mittelelektrode so angeordnet sind, dass sie zusammen einen Zündspalt ausbilden, und einen Atmungsraum auf, der am
brennraumseitigen Ende der Zündkerze ausgebildet ist, wobei der Atmungsraum durch einen Abschnitt der Innenseite des Gehäuses und einen Abschnitt des Isolatorfußes begrenzt wird und eine Öffnung zum von der Kappe umschlossenen Brennraumvolumen hat. Erfindungsgemäß weist der den Atmungsraum begrenzende Abschnitt des
Isolatorfußes eine Verrundung auf, wobei die Verrundung im Querschnitt betrachtet eine erste Schenkellänge und eine zur ersten Schenkellänge abgewinkelte zweite Schenkellänge aufweist, wobei die erste Schenkellänge größer ist als die zweite Schenkellänge, wobei die erste Schenkellänge zwischen dem Schnittpunkt der Schenkellängen miteinander und einem ersten Endpunkt der Verrundung und die zweite Schenkellänge zwischen dem Schnittpunkt der Schenkellängen miteinander und einem zweiten Endpunkt der Verrundung sich erstrecken.
Daraus ergibt sich der Vorteil, dass der Atmungsraum zwischen Gehäuse und Isolatorfuß bei normalen Betriebsbedingungen gut gespült wird, so dass sich eine gute
Wärmeverteilung und Wärmeableitung im Isolatorfuß einstellt, wodurch erreicht wird, dass unerwünschte Vorentflammungen an der Zündkerze nicht auftreten.
Die erfindungsgemäße Vorkammer-Zündkerze kann mit den Merkmalen der oben beschriebenen Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Zündkerze auch weitergebildet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Dabei zeigen:
Figur leine bekannte Zündkerze,
Figur 2 einen Ausschnitt des Isolators mit einer erfindungsgemäßen Verrundung am
Isolatorfuß,
Figur 3 eine schematische Darstellung des Atmungsraums für zwei Ausführungsbeispiele, und
Figur 4zeigt eine Vielzahl von Ausführungen der erfindungsgemäßen Verrundung am Isolatorfuß. Ausführungsform der Erfindung
Figur 1 zeigt in einer halb geschnittenen Ansicht eine allgemein bekannte Zündkerze 1.
Diese Übersichtsfigur dient dazu die verschiedenen Komponenten und Abschnitte der Zündkerze einzuführen und gegeneinander abzugrenzen. Die in den Figur 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiele für einen Isolatorfuß mit einer erfindungsgemäßen Verrundung können bei einer Zündkerze gemäß Figur 1 angewendet werden.
Die Zündkerze 1 umfasst ein Gehäuse 2. In das Gehäuse 2 ist ein Isolator 3 eingesetzt. Das Gehäuse 2 und der Isolator 3 haben jeweils eine Bohrung und haben jeder eine
Längsachse, die mit der Mittelachse 8 der Zündkerze zusammenfallen. In den Isolator 3 ist eine Mittelelektrode 4 eingesetzt. Des Weiteren steckt in dem Isolator 3 ein Anschlussbolzen 5. Zwischen der Mittelelektrode 4 und dem Anschlussbolzen 5 befindet sich ein
Widerstandselement 6 im Isolator 3. Das Widerstandselement 6 verbindet die
Mittelelektrode 4 elektrisch leitend mit dem Anschlussbolzen 5. An das Gehäuse 2 ist auf der brennraumzugewandten Seite eine Masseelektrode 7 elektrisch leitend angebunden. Zwischen der Masseelektrode 7 und der Mittelelektrode 4 wird der entsprechende
Zündfunken erzeugt. Die Zündkerze 1 erstreckt sich um die Mittelachse 8.
Das Gehäuse 2 weist einen Schaft 9 auf. An diesem Schaft 9 sind ein Mehrkant 10, ein Schrumpfeinstich 11 und Gewinde 12 ausgebildet. Das Gewinde 12 dient zum Einschrauben der Zündkerze 1 in eine Brennkraftmaschine.
Der Anschlussbolzen 5 umfasst einen Bolzenschaft 14, der sich entlang der Mittelachse 8 erstreckt, und einen Bund 13. Mit dem Bund 13 liegt der Anschlussbolzen 5 auf dem Isolator 3 auf.
Der Isolator 3 weist einen Isolatorkopf 31, einen Isolatorbund 32 und einen Isolatorfuß 34 auf. Der Isolatorkopf 31 ist das brennraumabgewandte Ende des Isolators 3 und ragt auf der brennraumabgewandten Seite der Zündkerze 1 aus dem Gehäuse 2 heraus. Der Isolatorfuß 34 ist das brennraumzugewandte Ende des Isolators 3. Zwischen Isolatorkopf 31 und Isolatorfuß 34 ist der Isolatorbund 32 angeordnet. Der Isolatorbund 32 ist radial vom
Gehäuse 2 umgeben. Zwischen Isolatorbund 32 und Isolatorfuß 34 gibt es einen
Übergangsbereich 33, mit dem der Isolator 3 auf dem Absatz 22 des Gehäuses 2 aufliegt. In Figur 1 sind die Übergänge 33a, 33b vom Isolatorbund 32 zum Übergangsbereich 33 sowie vom Übergangsbereich 33 zum Isolatorfuß 34 gekennzeichnet. Der Isolatorfuß 34 erstreckt sich von der Fußkehle 33b, die der Übergang vom Übergangsbereich 33 zum Isolatorfuß 34 ist und typischerweise als Verrundung ausgeformt ist, bis zur Isolatorfußspitze, die das brennraumseitige Ende des Isolatorfußes 34 ist. Der Isolatorfuß 34 der Zündkerze 1 in Figur 1 hat eine konische Form und kann in zwei Abschnitt 341, 348 unterteilt werden. Direkt an die Fußkehle 33b grenzt der erste Abschnitt 341 des Isolatorfußes 34 an. Der erste Abschnitt 341 des Isolatorfußes 34 ist radial von einem auf der Innenseite des Gehäuses 2 angeordneten Vorsprungs 23 umgeben. Der Vorsprung 23 wird auf der brennraumabgewandten Seite durch den Absatz 22 begrenzt, auf dem der Isolator 3 aufliegt, und auf seiner brennraumzugewandten Seite durch einen Abschnitt 22b begrenzt, bei dem sich der Gehäuse-Innendurchmesser wieder vergrößert. Der Vorsprung 23 selbst hat einen im Wesentlichen konstanten Innendurchmesser. Zusammen mit diesem Vorsprung 23 bildet der erste Abschnitt 341 einen schmalen Spalt 51, einen sogenannten Flaschenhals. Dieser schmale Spalt 51 hat eine wesentlich kleinere Breite und somit ein wesentlich kleineres Volumen als der Atmungsraum 50 und gehört im Rahmen dieser Anmeldung nicht zum Atmungsraum 50. Der Atmungsraum 50 erstreckt sich von dem brennraumseitigen Ende des Spaltes 51 bis zur brennraumseitigen Stirnseite des Gehäuses 2. Des Weiteren wird der Atmungsraum 50 von einem Abschnitt 24 des Gehäuses und einem zweiten Abschnitt 348 des Isolatorfußes 34 begrenzt.
Alternative kann das Gehäuse 2 auch nur den Absatz 22 aufweisen, auf dem der Isolator 2 aufliegt, und in Richtung Brennraum einen konstanten oder sich konischen vergrößern Innendurchmesser aufweisen. In diesem Fall gibt es keinen schmalen Spalt 51 und der Atmungsraum 50 beginnt direkt an dem brennraumzugewandten Ende der Fußkehle 33b.
Nicht gezeigt in Figur 1 ist eine Innendichtung, die beispielsweise zwischen dem Absatz 22 des Gehäuses 2 und dem Übergangsbereich 33 des Isolators 3 angeordnet sein kann und so den Zwischenraum zwischen Gehäuse 2 und Isolator 3 abdichtet.
In Figur 2 ist eine schematische Darstellung des Isolatorfußes 34 gezeigt. Diese Darstellung dient zur Verdeutlichung der verschiedenen Abschnitte des Isolatorfußes 34 sowie der Darstellung der Schenkellängen LI, L2 sowie der Winkel al, a2. Der Isolatorfuß 34 kann in diesem Beispiel in zwei Abschnitte 341, 348 unterteilt werden. Der erste Abschnitt 341 hat eine zylindrische Form und könnte beispielsweise den schmalen Spalt 51 unterhalb der Fußkehle 33b begrenzen. Der zweite Abschnitt 348 hat zwei Segmente 342, 343. Das erste Segment 342 weist die erfindungsgemäße Verrundung 345 auf. Das zweite Segment 343 hat eine konische Form und einen kleineren Außendurchmesser als der erste Abschnitt 341.
Die Verrundung 345 hat ihren ersten Endpunkt 346 am Übergangspunkt zum ersten
Abschnitt 341 des Isolatorfußes 34. In dieser Figur ist der Übergangspunkt als Ecke dargestellt. Die Verrundung 345 hat ihren zweiten Endpunkt 347 am Übergangspunkt zum zweiten Segment 343. Dieser Übergangspunkt ergibt sich dadurch, dass der Winkel al zu einer Parallelen der Längsachse 8 des Isolators 3, die durch den zweiten Endpunkt 347 geht, minimal wird und bleibt oder minimal ist oder das Vorzeichen ändert. In dem hier gezeigten Beispiel wird al = 0 und bleibt bei 0, da das zweite Segment 343 eine
zylindrische Form hat. Die Schenkellängen LI, L2 erstecken sich parallel bzw. senkrecht zur Längsachse 8 des Isolators 3. Dabei wird eine Schenkellänge immer zwischen dem
Schnittpunkt der Schenkel miteinander und dem ersten bzw. zweiten Endpunkt 346, 347 der Verrundung 345 gemessen.
Beispielsweise kann die erste Schenkellänge LI größer oder gleich 3 mm und kleiner oder gleich 20 mm sein. Die zweite Schenkellänge L2 hat dann beispielsweise einen Wert von gleich oder größer 0,6 mm und kleiner oder gleich 3 mm.
In Figur 3 sind zwei Beispiele gezeigt, bei denen der den Atmungsraum 50 begrenzende Abschnitt 24 des Gehäuses 2 und der den Atmungsraum 50 begrenzende Abschnitt 348 des Isolatorfußes 34 und somit auch der resultierende Atmungsraum 50 gezeigt sind.
Angedeutet ist der Vorsprung 23 auf der Innenseite des Gehäuses 2 sowie der erste Abschnitt 341 des Isolatorfußes 34, der zusammen mit dem Vorsprung 23 den schmalen Spalt 51 bildet. In Richtung Brennraum grenzt an den schmalen Spalt 51 der Atmungsraum 50 an, der von einem zweiten Abschnitt 348 des Isolatorfußes 34 und einem
Gehäuseabschnitt 24 begrenzt wird. Beispielhaft ist zu sehen, dass beim Gehäuse 2 und beim Isolator 3 Kanten und Ecken eckig, konisch oder mit Verrundungen ausgebildet sind.
In Figur 3a und 3b hat der zweite Abschnitt des Isolatorfußes 34 immer ein zweites Segment 343, das eine konvexe Verrundung aufweist. Die erfindungsgemäße Verrundung 345 hat eine konkave Form. Der zweite Endpunkt 347 der erfindungsgemäßen Verrundung 345 ergibt sich an dem Punkt, wenn der Winkel al minimal wird. Bei Figur 3a wird al=0°, LI ist 4,2 mm und L2 ist 1,2 mm. Für das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3a ergibt sich ein Verhältnis von L1/L2 von 3,5. Bei Figur 3b wird al minimal und ist dabei ungleich 0°. Beispielsweise können LI = 2 mm und L2 = 1 mm sein, somit ergibt sich ein Verhältnis von LI zu L2 von 2. Im zweiten
Segment 343 nimmt der Winkel al für eine Tangente entlang der Oberfläche des zweiten Segments 343 wieder zu. Mit anderen Worten der Krümmungsradius der Verrundung 345 des ersten Segments 342 hat ein anderes Vorzeichen als der Krümmungsradius der Verrundung des zweiten Segments 343. Der Punkt, in dem der Krümmungsradius sein Vorzeichnen wechselt ist der zweite Endpunkt 347 der erfindungsgemäßen Verrundung 345. Die erfindungsgemäße Verrundung 345 muss nicht in einer Geraden enden.
Figur 4 zeigt eine Reihe von verschiedenen Ausgestaltungen des Isolatorfußes 34, dabei ist die Aufzählung nicht abschließend. Bei allen Ausgestaltungen hier hat der Isolatorfuß 34 einen ersten Abschnitt 341, der zwischen der Fußkehle 33b und dem Abschnitt 348 des Isolatorfußes 34 mit der erfindungsgemäßen Verrundung 345 ausgebildet ist. Dieser erste Abschnitt 341 kann zusammen mit einem am Gehäuse 2 ausgebildeten Vorsprung 23 den schmalen Spalt 51 bilden oder kann parallel zur Längsachse gemessen so kurz sein, dass dieser Abschnitt quasi vernachlässigbar ist. Des Weiteren zeigen alle Ausführungsformen den zweiten Abschnitt 348 des Isolatorfußes 34, der ein erstens Segment 342 mit der erfindungsgemäßen Verrundung 345 und teilweise ein zweites Segment 343 ohne erfindungsgemäße Verrundung hat. Für alle Ausführungsbeispiele sind die Schenkellängen LI und L2 sowie die ungefähre Position des ersten und des zweiten Endpunkts 346, 347 der erfindungsgemäßen Verrundung 345 eingetragen.
In Figur 4a hat der erste Abschnitt 341 eine zylindrische Form. Die erfindungsgemäße Verrundung 345 hat an ihrem ersten Endpunkt 346 a2= 90° und an ihrem zweiten Endpunkt 347 al=0°. Am zweiten Endpunkt 347 geht die Verrundung 345 in eine Gerade über, die in die zylindrische Form des zweiten Segments 343 übergeht.
Figur 4b unterscheidet sich von Figur 4a dadurch, dass der erste Endpunkt 346 der erfindungsgemäßen Verrundung 345 radial weiter innen ist und nicht direkt auf der Kante und Übergang zum ersten Abschnitt 341 des Isolatorfußes 34 liegt. In diesem Beispiel geht die Verrundung 345 in ihrem ersten Endpunkt 346 auch in eine Gerade über.
Figur 4c unterscheidet sich von Figur 4a dadurch, dass im ersten Endpunkt 346 die
Tangente einen Winkel a2 von kleiner 90° und größer 45° hat. Figur 4d unterscheidet sich von Figur 4a dadurch, dass der erste Abschnitt 341 eine konische Form hat.
Figur 4e unterscheidet sich von Figur 4a dadurch, dass der zweite Abschnitt 348 des Isolatorfuß 34 nur das erste Segment 342 mit der erfindungsgemäßen Verrundung 345 aufweist.
Figur 4f unterscheidet sich von der Figur 4a dadurch, dass im zweiten Endpunkt 347 der Winkel al größer als 0° und kleiner als 45 ° ist.
Figur 4g unterscheidet sich von Figur 4 a dadurch, dass das zweite Segment 343 eine konische Form hat.
Figur 4h unterscheidet sich von Figur 4d dadurch, dass im ersten Endpunkt 346 der erfindungsgemäßen Verrundung 345 der Winkel a2 kleiner ist als 90° und größer ist als 45°.
Figur 4i unterscheidet sich von Figur 4f dadurch, dass das zweite Segment 343 eine konische Form hat.
Alle gezeigten Kanten können auch abgeschrägt sein oder kleine konvexe Verrundungen haben.
Die hier gezeigten Ausführungsformen für einen Isolatorfuß mit einer erfindungsgemäßen Verrundung können auch bei einer Vorkammer-Zündkerze verwendet werden.

Claims

Ansprüche
1. Zündkerze (1), aufweisend
• ein Gehäuse (2), wobei das Gehäuse (2) eine Längsachse (8) hat, die sich vom brennraumseitigen Ende bis zum brennraumabgewandten Ende des Gehäuses (2) erstreckt, und wobei das Gehäuse (2) entlang seiner Längsachse (8) eine Bohrung aufweist, wodurch das Gehäuse (2) eine Innenseite hat, wobei das Gehäuse (2) auf seiner Innenseite einen Absatz (22) aufweist,
• einen teilweise in der Gehäuse-Bohrung angeordneten Isolator (3), wobei der Isolator (3) eine Längsachse (8) hat, die sich vom brennraumseitigen Ende bis zum brennraumabgewandten Ende des Isolators (3) erstreckt, und wobei der Isolator (3) einen Isolatorbund (32), der vom Gehäuse (2) radial gegeben ist, einen Isolatorfuß (34), der das brennraumseitige Ende des Isolators (3) ist und einen kleineren Durchmesser als der Isolatorbund (32) hat, und einen Übergangsbereich (33) hat, der den Isolatorbund (32) und den Isolatorfuß (34) miteinander verbindet und auf dem Absatz (22) des Gehäuses (2) aufliegt,
• eine im Isolator (3) angeordnete Mittelelektrode (4),
• eine an einem brennraumseitigen Ende des Gehäuses (2) angeordnete
Masseelektrode (7), wobei die Masseelektrode (7) und die Mittelelektrode (4) so angeordnet sind, dass sie zusammen einen Zündspalt ausbilden, und
• einen Atmungsraum (50), der am brennraumseitigen Ende der Zündkerze
ausgebildet ist, wobei der Atmungsraum (50) durch einen Abschnitt (24) des Gehäuses (2) und einen Abschnitt (348) des Isolatorfußes (34) begrenzt wird und eine Öffnung zum Brennraum hat,
dadurch gekennzeichnet, dass der den Atmungsraum (50) begrenzende Abschnitt (348) des Isolatorfußes (34) eine Verrundung (345) aufweist, wobei die Verrundung (345) im Querschnitt betrachtet eine erste Schenkellänge LI und eine zur ersten Schenkellänge LI abgewinkelte zweite Schenkellänge L2 aufweist, wobei die erste Schenkellänge LI größer ist als die zweite Schenkellänge L2, wobei die erste Schenkellänge LI zwischen dem Schnittpunkt der Schenkellängen miteinander und einem ersten Endpunkt (346) der Verrundung (345) und die zweite Schenkellänge L2 zwischen dem Schnittpunkt der Schenkellängen miteinander und einem zweiten Endpunkt (347) der Verrundung (345) sich erstrecken.
2. Zündkerze (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schenkellänge LI mindestens das 1,5-fache, vorzugsweise mindestens das 2-fache, besonders vorzugsweise das 5-fache, der zweiten Schenkellänge L2 beträgt.
3. Zündkerze (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schenkellänge LI maximal das 10-fache, vorzugsweise das 7-fache, der zweiten Schenkellänge L2 beträgt.
4. Zündkerze (1) nach einem der vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schenkellänge LI parallel zur Längsachse (8) des Isolators (3) und die zweite Schenkellänge L2 senkrecht zur Längsachse (8) des Isolators (3) sich erstrecken.
5. Zündkerze (1) nach einem der vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verrundung (345) durch die beiden Schenkellängen LI, L2 und den beiden Winkel ai und beschrieben wird, wobei der Winkel ai sich zwischen der Tangente der Verrundung im zweiten Endpunkt (347) der Verrundung und einer ersten durch den zweiten Endpunkt (347) der Verrundung gehende Parallelen zur Längsachse des Isolators aufspannt, und wobei der Winkel ot sich zwischen der Tangente der
Verrundung im ersten Endpunkt (346) der Verrundung und einer zweiten durch den zweiten Endpunkt (346) der Verrundung gehende Parallelen zur Längsachse (8) des Isolators aufspannt, wobei der Winkel ai einen Wert größer oder gleich 0° und kleiner oder gleich arctan (L2/L1) hat und/oder der Winkel ot einen Wert von größer oder gleich arctan (L2/L1) und kleiner oder gleich 90° hat und wobei der zweite Endpunkt (347) der Verrundung näher am brennraumseitigen Ende der Zündkerze (1) ist als der erste Endpunkt (346) der Verrundung.
6. Zündkerze (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verrundung (345) eine konkave Verrundung am Isolatorfuß (34) ist.
7. Zündkerze (1) nach einem der vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verrundung (345) sich über den gesamten den Atmungsraum begrenzenden Abschnitt (342) des Isolatorfußes erstreckt.
8. Zündkerze (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem den Atmungsraum (50) begrenzenden Abschnitt (348) des Isolatorfußes (34) mindestens teilweise eine Schicht aufgetragen ist, die dazu eingerichtet ist bei irregulären Verbrennungen im Brennraum eine Entflammung an der Zündkerze (1) auszulösen.
9. Vorkammer-Zündkerze, aufweisend
• ein Gehäuse, wobei das Gehäuse eine Längsachse hat, die sich vom
brennraumseitigen Ende bis zum brennraumabgewandten Ende des Gehäuses erstreckt, und wobei das Gehäuse entlang seiner Längsachse eine Bohrung aufweist, wodurch das Gehäuse eine Innenseite hat, wobei das Gehäuse auf seiner Innenseite einen Absatz aufweist,
• einen teilweise in der Gehäuse-Bohrung angeordneten Isolator, wobei der
Isolator eine Längsachse hat, die sich vom brennraumseitigen Ende bis zum brennraumabgewandten Ende des Isolators erstreckt, und wobei der Isolator einen Isolatorbund, der vom Gehäuse radial gegeben ist, einen Isolatorfuß, der das brennraumseitige End des Isolators ist und einen kleineren Durchmesser als der Isolatorbund hat, und einen Übergangsbereich hat, der den Isolatorbund und den Isolatorfuß miteinander verbindet und auf dem Absatz des Gehäuses aufliegt,
• eine im Isolator angeordnete Mittelelektrode,
• eine an einem brennraumseitigen Ende des Gehäuses angeordnete Kappe, die eine Vorkammer ausbildet,
• eine am Gehäuse oder an der Kappe angeordnete Masseelektrode, wobei die Masseelektrode und die Mittelelektrode so angeordnet sind, dass sie zusammen einen Zündspalt ausbilden, und
• einen Atmungsraum, der am brennraumseitigen Ende der Zündkerze ausgebildet ist, wobei der Atmungsraum durch einen Abschnitt des Gehäuses und einen Abschnitt des Isolatorfußes begrenzt wird und eine Öffnung zum von der Kappe umschlossenen Brennraumvolumen hat,
dadurch gekennzeichnet, dass der den Atmungsraum begrenzende Abschnitt des Isolatorfußes eine Verrundung aufweist, wobei die Verrundung im Querschnitt betrachtet eine erste Schenkellänge und eine zur ersten Schenkellänge
abgewinkelte zweite Schenkellänge aufweist, wobei die erste Schenkellänge größer ist als die zweite Schenkellänge, wobei die erste Schenkellänge zwischen dem Schnittpunkt der Schenkellängen miteinander und einem ersten Endpunkt der Verrundung und die zweite Schenkellänge zwischen dem Schnittpunkt der
Schenkellängen miteinander und einem zweiten Endpunkt der Verrundung sich erstrecken.
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