EP4068536A1 - Pre-chamber spark plug and method for manufacturing same - Google Patents

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EP4068536A1
EP4068536A1 EP22152364.0A EP22152364A EP4068536A1 EP 4068536 A1 EP4068536 A1 EP 4068536A1 EP 22152364 A EP22152364 A EP 22152364A EP 4068536 A1 EP4068536 A1 EP 4068536A1
Authority
EP
European Patent Office
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housing
insulator
spark plug
prechamber spark
extension
Prior art date
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Pending
Application number
EP22152364.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Steffen Kuhnert
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.)
DKT Verwaltungs GmbH
Original Assignee
DKT Verwaltungs 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 DKT Verwaltungs GmbH filed Critical DKT Verwaltungs GmbH
Publication of EP4068536A1 publication Critical patent/EP4068536A1/en
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/02—Details
    • H01T13/06—Covers forming a part of the plug and protecting it against adverse environment
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a prechamber spark plug with a housing, a center electrode and a ground electrode, wherein the center electrode can be charged with electrical voltage via a supply line running at least partially in an insulator.
  • the invention relates to a method for producing a prechamber spark plug.
  • Prechamber spark plugs of the type in question are well known from practice and are used in particular for internal combustion engines that work on the principle of lean combustion.
  • Prechamber spark plugs have a prechamber that interacts with the combustion chamber of an internal combustion engine through transfer openings.
  • the fuel-air mixture is ignited by means of ignition sparks in the pre-chamber, after which the combustion continues in the form of ignition flares through the transfer openings into the combustion chamber of the combustion engine, where the lean mixture, which tends to be reluctant to ignite, is ignited.
  • the housing of the prechamber spark plugs in several parts, in particular in two parts, with the individual housing parts being welded to one another.
  • the housing parts can also be pressed during welding, so that after cooling, the insulator is arranged under prestress in the housing.
  • the production of such multi-part housing is quite complex and therefore expensive.
  • the present invention is based on the object of designing and developing a prechamber spark plug of the type mentioned at the outset in such a way that a stable and gas-tight prechamber spark plug is realized with structurally simple means. Furthermore, a production method for a simple and cost-effective production of a prechamber spark plug is to be specified.
  • a prechamber spark plug has a housing, a center electrode and a ground electrode, wherein the center electrode can be subjected to electrical voltage via a supply line running at least partially in a preferably ceramic insulator, the housing is formed in one piece, with a housing extension being arranged on the housing and with an ignition line connected to the supply line being arranged in the housing extension.
  • a stable and gas-tight prechamber spark plug can be created in a particularly simple manner by using a one-piece construction of the housing. It is thus possible to dispense with the time-consuming assembly of individual housing parts, so that the manufacturing process is considerably simplified and can be carried out more cost-effectively. Furthermore, with a one-piece housing, it is ensured that the prechamber spark plug can be manufactured to be sufficiently gas-tight, so that leaks are avoided.
  • the arrangement of a housing extension protects the prechamber spark plug from damage in an ideal manner. Furthermore, the advantages are achieved that the housing extension serves as an assembly aid and the mass and surface area of the entire device is increased, which leads to improved heat dissipation.
  • a deformation region running in the circumferential direction can advantageously be formed on the housing in order to brace the insulator within the housing.
  • the deformation area can be produced by heating the housing in this area and pressing the housing and the insulator together in the axial direction. As the housing cools down, the housing clamps onto the insulator so that it is securely fastened. Furthermore, it is achieved that the insulator is held in the housing with constant pressure or tension, viewed in the circumferential direction.
  • the housing can have a smaller thickness in the deformation area than in the adjoining areas of the housing. This achieves the advantage that the heated deformation area is particularly easy to deform.
  • a groove running in the circumferential direction can be formed on the housing, which groove defines the deformation area forms.
  • the housing extension is tubular.
  • Such a construction is easy to manufacture and handle.
  • a prechamber spark plug that meets the highest quality requirements can be produced in a particularly simple and cost-effective manner by using a one-piece housing into which the insulator is inserted, possibly together with a sealing ring.
  • the insulator is then fixed within the housing by reshaping an end of the housing facing away from the combustion chamber so that it rests against a shoulder of the insulator or engages behind it.
  • a housing extension is also arranged on the housing, so that overall a gas-tight and stable prechamber spark plug is realized. The heat dissipation is improved due to the increased mass and surface area due to the housing extension.
  • the housing extension also serves as an assembly aid.
  • a deformation area of the housing running in the circumferential direction of the housing can be heated and the housing and the insulator can be pressed together.
  • the deformation area is heated conductively or inductively, as a result of which heating is achieved in a short time and with little use of energy.
  • the deformation area serves to ensure that the insulator is held under prestress within the one-piece housing, so that a gas-tight connection is created.
  • a force can be applied in the axial direction of the housing.
  • the housing is compressed or upset in the axial direction and the deformation area is thus generated.
  • an additional strain occurs in relation to the insulator arranged in the one-piece housing. This step can take place at the same time as the forming of the end of the housing facing away from the combustion chamber.
  • the sealing ring, the insulator and the housing can be at ambient temperature when the insulator and, if applicable, the sealing ring are inserted into the housing.
  • the individual elements can be handled easily, so that the manufacturing process can be carried out easily.
  • the housing is heated, in particular to over 100°C, preferably to over 200°C.
  • a warming or heating of the housing has the advantage that the housing is properly shrunk onto the insulator by the cooling, so that a permanent connection can already be realized in this way. Due to the one-piece design of the housing, the insulator is kept under a largely constant prestress.
  • An ignition line can advantageously be connected to the supply line before, during or after the attachment of the housing extension.
  • the ignition cable runs inside the housing extension and is therefore protected from external influences.
  • insulation material in particular with a dielectric strength, can be used according to a further advantageous embodiment of the method of at least 5 kV/mm, for example silicone gel, are introduced into the housing extension.
  • an electrode in particular a center electrode, and/or an antechamber cap and/or other components can be arranged after the housing and insulator have been pressed together. These elements or components are thus arranged when the insulator is already securely held in the housing.
  • the method according to the invention can have the features and advantages described in relation to the prechamber spark plug according to the invention.
  • the prechamber spark plug according to the invention can have the features and advantages described in relation to the method according to the invention.
  • the 1 and 2 show an exemplary embodiment of a prechamber spark plug according to the invention.
  • This comprises a one-piece housing 1 which accommodates part of an insulator 2 and has a thread 20 for screwing into the motor.
  • a supply line (not shown) runs inside the insulator 2 and is used to apply electrical voltage to the center electrode 3 .
  • the center electrode 3 is realized in the form of two strips, each with ends that are curved in an arc shape. The ends of the strips each act as an ignition surface.
  • the end 4 of the housing 1 facing the combustion chamber serves as a ground electrode 5 in the exemplary embodiment shown.
  • the prechamber 6 is closed off by a prechamber cap 7 which has transfer openings 8 through which the ignition flares can extend into the combustion chamber.
  • the antechamber cap 7 is connected to the housing 1 via a weld seam 9 .
  • the end 10 facing away from the combustion chamber is shaped so that it rests against a shoulder 11 of the insulator 2 and fixes the insulator 2 in place.
  • a sealing ring 12 is arranged between the housing 1 and the insulator 2 .
  • a deformation area 13 is formed on the one-piece housing.
  • this area of the housing 1 is preferably heated in a ring-shaped, homogeneous manner.
  • the housing 1 is pressed.
  • the deformation region 13 shrinks as a result of the cooling, so that the insulator 2 is strained in the housing 1, as is shown in the figures.
  • the deformation area 13 rests directly or indirectly on the insulator 2 .
  • the deformation area 13 has a smaller thickness than the areas of the housing 1 adjoining the deformation area 13 .
  • a groove 4 running in the circumferential direction is formed on the housing 1 and forms the deformation area 13 .
  • a housing extension 15 is also connected to the housing 1 via a weld seam 16 .
  • An ignition lead 17 runs within the housing extension 15.
  • the area between the ignition lead 17 and the tubular housing extension 15 is covered with an electrical insulating material 18, for example filled with a silicone gel.
  • a passage for the ignition line 17 is formed on the end of the housing extension facing away from the combustion chamber.
  • a means of engagement 19 for a tool is formed on the housing extension 15 so that it can serve as an assembly aid.
  • the engaging means 19 can be a hexagon, for example, so that the prechamber spark plug can be screwed into the ignition chamber with a tool that fits it.
  • FIGs 3a to 3b is part of the manufacture of the in the 1 and 2 shown prechamber spark plug shown.
  • the housing 1, the sealing ring 12 and the insulator 2 can have ambient temperature.
  • the housing 1 is preferably heated, for example to over 100.degree. C., in particular to over 200.degree.
  • Figure 3b it is shown that after the deformation region 13 has been heated, for example conductively or inductively, the housing 1 is subjected to a force F in the axial direction along the arrows and is thus pressed. As a result, the deformation area 13 formed by the groove 14 is pressed in.
  • the end 10 of the housing 1 facing away from the combustion chamber is advantageously reshaped so that it bears against the shoulder 11 of the insulator 2 .
  • this transformation can also take place beforehand.
  • the housing extension 15 is fastened to the housing 1, for example via a weld seam 16.
  • an insulating material 18 is introduced into the housing extension 15 and the ignition line 17 is connected to the supply line (not shown), which runs inside the insulator 2 .
  • the center electrode 3, the antechamber cap 7 and, if necessary, further components are arranged.

Abstract

Eine Vorkammerzündkerze mit einem Gehäuse (1), einer Mittelelektrode (3) und einer Masseelektrode (5), wobei die Mittelelektrode (3) über eine zumindest teilweise in einem Isolator (2) verlaufende Versorgungsleitung mit elektrischer Spannung beaufschlagbar ist, wobei das Gehäuse (1) einteilig ausgebildet ist, wobei an dem Gehäuse (1) eine Gehäuseverlängerung (15) angeordnet ist und wobei in der Gehäuseverlängerung (15) eine mit der Versorgungsleitung verbundene Zündleitung (17) angeordnet ist. Des Weiteren ist ein Verfahren zur Herstellung einer Vorkammerzündkerze angegeben.A prechamber spark plug with a housing (1), a center electrode (3) and a ground electrode (5), wherein the center electrode (3) can be charged with electrical voltage via a supply line running at least partially in an insulator (2), the housing (1 ) is formed in one piece, with a housing extension (15) being arranged on the housing (1) and with an ignition line (17) connected to the supply line being arranged in the housing extension (15). Furthermore, a method for producing a prechamber spark plug is specified.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorkammerzündkerze, mit einem Gehäuse, einer Mittelelektrode und einer Masseelektrode, wobei die Mittelelektrode über eine zumindest teilweise in einem Isolator verlaufende Versorgungsleitung mit elektrischer Spannung beaufschlagbar ist.The invention relates to a prechamber spark plug with a housing, a center electrode and a ground electrode, wherein the center electrode can be charged with electrical voltage via a supply line running at least partially in an insulator.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Vorkammerzündkerze.Furthermore, the invention relates to a method for producing a prechamber spark plug.

Vorkammerzündkerzen der in Rede stehenden Art sind hinlänglich aus der Praxis bekannt, und werden insbesondere für Verbrennungsmotoren eingesetzt, die nach dem Prinzip der Magerverbrennung arbeiten. Vorkammerzündkerzen weisen eine Vorkammer auf, die durch Übertrittsöffnungen mit dem Brennraum eines Verbrennungsmotors zusammenwirkt. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird mittels Zündfunken in der Vorkammer gezündet, wonach sich die Verbrennung in Form von Zündfackeln durch die Übertrittsöffnungen in den Brennraum des Verbrennungsmotors fortsetzt und dort das tendenziell zündunwillige, magere Gemisch entzündet.Prechamber spark plugs of the type in question are well known from practice and are used in particular for internal combustion engines that work on the principle of lean combustion. Prechamber spark plugs have a prechamber that interacts with the combustion chamber of an internal combustion engine through transfer openings. The fuel-air mixture is ignited by means of ignition sparks in the pre-chamber, after which the combustion continues in the form of ignition flares through the transfer openings into the combustion chamber of the combustion engine, where the lean mixture, which tends to be reluctant to ignite, is ignited.

Des Weiteren ist es bekannt, die Gehäuse der Vorkammerzündkerzen mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszugestalten, wobei die einzelnen Gehäuseteile miteinander verschweißt werden. Die Gehäuseteile können beim Verschweißen zusätzlich verpresst werden, so dass nach dem Abkühlen der Isolator unter Vorspannung in dem Gehäuse angeordnet ist. Die Herstellung solcher mehrteiligen Gehäuse ist recht aufwendig und somit kostenintensiv.Furthermore, it is known to design the housing of the prechamber spark plugs in several parts, in particular in two parts, with the individual housing parts being welded to one another. The housing parts can also be pressed during welding, so that after cooling, the insulator is arranged under prestress in the housing. The production of such multi-part housing is quite complex and therefore expensive.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorkammerzündkerze der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass mit konstruktiv einfachen Mitteln eine stabile und gasdichte Vorkammerzündkerze realisiert ist. Des Weiteren soll ein Herstellungsverfahren für eine einfache und kostengünstige Herstellung einer Vorkammerzündkerze angegeben werden.The present invention is based on the object of designing and developing a prechamber spark plug of the type mentioned at the outset in such a way that a stable and gas-tight prechamber spark plug is realized with structurally simple means. Furthermore, a production method for a simple and cost-effective production of a prechamber spark plug is to be specified.

Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Danach weist eine Vorkammerzündkerze, ein Gehäuse, eine Mittelelektrode und eine Masseelektrode auf, wobei die Mittelelektrode über eine zumindest teilweise in einem, vorzugsweise keramischen, Isolator verlaufende Versorgungsleitung mit elektrischer Spannung beaufschlagbar ist, wobei das Gehäuse einteilig ausgebildet ist, wobei an dem Gehäuse eine Gehäuseverlängerung angeordnet ist und wobei in der Gehäuseverlängerung eine mit der Versorgungsleitung verbundene Zündleitung angeordnet ist.According to the invention, the above object is achieved by the features of claim 1. According to this, a prechamber spark plug has a housing, a center electrode and a ground electrode, wherein the center electrode can be subjected to electrical voltage via a supply line running at least partially in a preferably ceramic insulator, the housing is formed in one piece, with a housing extension being arranged on the housing and with an ignition line connected to the supply line being arranged in the housing extension.

In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass eine stabile und gasdichte Vorkammerzündkerze auf besonders einfache Weise geschaffen werden kann, indem eine einteilige Konstruktion des Gehäuses genutzt wird. Somit kann auf ein aufwändiges Zusammenfügen einzelner Gehäuseteile verzichtet werden, so dass der Herstellungsprozess erheblich vereinfacht wird und kostengünstiger durchzuführen ist. Des Weiteren ist bei einem einteilig ausgebildeten Gehäuse sichergestellt, dass die Vorkammerzündkerze ausreichend gasdicht gefertigt werden kann, so dass Undichtigkeiten vermieden werden. In weiter erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass durch die Anordnung einer Gehäuseverlängerung die Vorkammerzündkerze in idealer Weise vor Beschädigungen geschützt ist. Des Weiteren werden die Vorteile erzielt, dass die Gehäuseverlängerung als Montagehilfe dient sowie die Masse und Oberfläche der gesamten Vorrichtung vergrößert wird, was zu einer verbesserten Wärmeabgabe führt.In a manner according to the invention, it was initially recognized that a stable and gas-tight prechamber spark plug can be created in a particularly simple manner by using a one-piece construction of the housing. It is thus possible to dispense with the time-consuming assembly of individual housing parts, so that the manufacturing process is considerably simplified and can be carried out more cost-effectively. Furthermore, with a one-piece housing, it is ensured that the prechamber spark plug can be manufactured to be sufficiently gas-tight, so that leaks are avoided. In a further inventive way, it has been recognized that the arrangement of a housing extension protects the prechamber spark plug from damage in an ideal manner. Furthermore, the advantages are achieved that the housing extension serves as an assembly aid and the mass and surface area of the entire device is increased, which leads to improved heat dissipation.

In vorteilhafter Weise kann an dem Gehäuse ein in Umfangsrichtung verlaufender Deformationsbereich ausgebildet sein, um den Isolator innerhalb des Gehäuses zu verspannen. Der Deformationsbereich kann erzeugt sein, indem das Gehäuse in diesem Bereich erhitzt und das Gehäuse und der Isolator in axialer Richtung miteinander verpresst sind. Durch das Abkühlen des Gehäuses verspannt sich das Gehäuse mit dem Isolator, so dass dieser sicher befestigt ist. Des Weiteren wird erreicht, dass der Isolator in Umfangsrichtung gesehen mit konstantem Druck bzw. Spannung in dem Gehäuse gehalten ist.A deformation region running in the circumferential direction can advantageously be formed on the housing in order to brace the insulator within the housing. The deformation area can be produced by heating the housing in this area and pressing the housing and the insulator together in the axial direction. As the housing cools down, the housing clamps onto the insulator so that it is securely fastened. Furthermore, it is achieved that the insulator is held in the housing with constant pressure or tension, viewed in the circumferential direction.

In weiter vorteilhafter Weise kann das Gehäuse an dem Deformationsbereich eine geringere Dicke aufweisen als an den sich daran anschließenden Bereichen des Gehäuses. Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass der erhitzte Deformationsbereich besonders leicht zu verformen ist.In a further advantageous manner, the housing can have a smaller thickness in the deformation area than in the adjoining areas of the housing. This achieves the advantage that the heated deformation area is particularly easy to deform.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann an dem Gehäuse eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut ausgebildet sein, welche den Deformationsbereich bildet. Eine solche Konstruktion hat den Vorteil, dass auf einfache Weise der Deformationsbereich realisiert werden kann.According to a further advantageous embodiment, a groove running in the circumferential direction can be formed on the housing, which groove defines the deformation area forms. Such a construction has the advantage that the deformation area can be realized in a simple manner.

In besonders vorteilhafter Weise ist die Gehäuseverlängerung rohrförmig ausgebildet. Eine solche Konstruktion ist einfach herzustellen und zu handhaben. Insbesondere ist es somit möglich ein Isolationsmaterial zwischen der Zündleitung und der Gehäuseverlängerung vorzusehen, so dass eine sichere Verwendung der Vorkammerzündkerze gegeben ist.In a particularly advantageous manner, the housing extension is tubular. Such a construction is easy to manufacture and handle. In particular, it is thus possible to provide an insulating material between the ignition line and the housing extension, so that the prechamber spark plug can be used safely.

In Bezug auf das Verfahren wird die zugrundeliegende Aufgabe durch die Merkmale von Anspruch 6 gelöst. Danach weist ein Verfahren zur Herstellung einer Vorkammerzündkerze, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 5, folgende Verfahrensschritte auf:

  • Einsetzen eines Isolators und ggf. eines Dichtrings in ein einteiliges Gehäuse,
  • Umformen des einem Brennraum abgewandten Endes des Gehäuses, so dass dieses an einer Schulter des Isolators anliegt,
  • Anbringen, vorzugsweise mittels Schweißen, einer Gehäuseverlängerung an dem Gehäuse.
With regard to the method, the underlying object is achieved by the features of claim 6. Accordingly, a method for producing a prechamber spark plug, preferably according to one of Claims 1 to 5, has the following method steps:
  • Insertion of an insulator and, if necessary, a sealing ring in a one-piece housing,
  • reshaping the end of the housing facing away from a combustion chamber so that it rests against a shoulder of the insulator,
  • Attaching, preferably by welding, a housing extension to the housing.

In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass sich auf besonders einfache und kostengünstige Weise eine Vorkammerzündkerze herstellen lässt, die höchsten Qualitätsanforderungen genügt, indem ein einteiliges Gehäuse verwendet wird, in das der Isolator eingesetzt wird, ggf. gemeinsam mit einem Dichtring. Der Isolator wird sodann innerhalb des Gehäuses fixiert, indem ein dem Brennraum abgewandtes Ende des Gehäuses umgeformt wird, so dass dieses an einer Schulter des Isolators anliegt bzw. an dieser hintergreift. Um die Vorkammerzündkerze zu schützen wird des Weiteren eine Gehäuseverlängerung an dem Gehäuse angeordnet, so dass insgesamt eine gasdichte und stabile Vorkammerzündkerze realisiert ist. Durch die vergrößerte Masse und Oberfläche aufgrund der Gehäuseverlängerung ist die Wärmeabgabe verbessert. Des Weiteren dient die Gehäuseverlängerung als Montagehilfe.According to the invention, it has been recognized that a prechamber spark plug that meets the highest quality requirements can be produced in a particularly simple and cost-effective manner by using a one-piece housing into which the insulator is inserted, possibly together with a sealing ring. The insulator is then fixed within the housing by reshaping an end of the housing facing away from the combustion chamber so that it rests against a shoulder of the insulator or engages behind it. In order to protect the prechamber spark plug, a housing extension is also arranged on the housing, so that overall a gas-tight and stable prechamber spark plug is realized. The heat dissipation is improved due to the increased mass and surface area due to the housing extension. The housing extension also serves as an assembly aid.

In vorteilhafter Weise kann ein in Umfangsrichtung des Gehäuses verlaufender Deformationsbereich des Gehäuses erhitzt und können das Gehäuse und der Isolator miteinander verpresst werden. Im Konkreten ist es dabei denkbar, dass der Deformationsbereich konduktiv oder induktiv erwärmt wird, wodurch eine erzielte Erhitzung in kurzer Zeit und mit geringem Energieeinsatz erreicht wird. Der Deformationsbereich dient dazu, dass der Isolator unter Vorspannung innerhalb des einteiligen Gehäuses gehalten wird, so dass eine gasdichte Verbindung geschaffen ist.Advantageously, a deformation area of the housing running in the circumferential direction of the housing can be heated and the housing and the insulator can be pressed together. In concrete terms, it is conceivable that the deformation area is heated conductively or inductively, as a result of which heating is achieved in a short time and with little use of energy. The deformation area serves to ensure that the insulator is held under prestress within the one-piece housing, so that a gas-tight connection is created.

In besonders vorteilhafter Weise kann bei dem Verpressen von Gehäuse und Isolator eine Kraft in axialer Richtung des Gehäuses aufgebracht werden. Mit anderen Worten wird das Gehäuse in axialer Richtung zusammengedrückt bzw. gestaucht und somit der Deformationsbereich erzeugt. Durch das Abkühlen des Deformationsbereichs stellt sich eine zusätzliche Verspannung gegenüber dem in dem einteiligen Gehäuse angeordneten Isolator ein. Dieser Schritt kann gleichzeitig mit der Umformung des dem Brennraum abgewandten Endes des Gehäuses erfolgen.In a particularly advantageous manner, when the housing and insulator are pressed together, a force can be applied in the axial direction of the housing. In other words, the housing is compressed or upset in the axial direction and the deformation area is thus generated. As a result of the cooling of the deformation area, an additional strain occurs in relation to the insulator arranged in the one-piece housing. This step can take place at the same time as the forming of the end of the housing facing away from the combustion chamber.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können beim Einsetzen des Isolators und ggf. des Dichtrings in das Gehäuse der Dichtring, der Isolator und das Gehäuse Umgebungstemperatur aufweisen. Dadurch lassen sich die einzelnen Elemente gut handhaben, so dass das Herstellungsverfahren einfach durchzuführen ist. Alternativ ist es denkbar, dass beim Einsetzen des Isolators und ggf. des Dichtrings in das Gehäuse das Gehäuse erwärmt ist, insbesondere auf über 100°C, vorzugsweise auf über 200°C. Eine Erwärmung bzw. Erhitzung des Gehäuses hat den Vorteil, dass das Gehäuse durch das Abkühlen auf den Isolator richtiggehend aufgeschrumpft wird, so dass bereits hierdurch eine feste Verbindung realisierbar ist. Aufgrund der einteiligen Ausgestaltung des Gehäuses wird erreicht, dass der Isolator unter einer weitestgehend konstanten Vorspannung gehalten ist.According to an advantageous embodiment, the sealing ring, the insulator and the housing can be at ambient temperature when the insulator and, if applicable, the sealing ring are inserted into the housing. As a result, the individual elements can be handled easily, so that the manufacturing process can be carried out easily. Alternatively, it is conceivable that when the insulator and possibly the sealing ring are inserted into the housing, the housing is heated, in particular to over 100°C, preferably to over 200°C. A warming or heating of the housing has the advantage that the housing is properly shrunk onto the insulator by the cooling, so that a permanent connection can already be realized in this way. Due to the one-piece design of the housing, the insulator is kept under a largely constant prestress.

In vorteilhafter Weise kann vor, während oder nach dem Anbringen der Gehäuseverlängerung eine Zündleitung mit der Versorgungsleitung verbunden werden. Die Zündleitung verläuft innerhalb der Gehäuseverlängerung und ist somit durch dieses vor äußeren Einflüssen geschützt. Um eine sichere Verwendung der Vorkammerzündkerze zu gewährleisten, kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens Isolationsmaterial, insbesondere mit einer Durchschlagsfestigkeit von mindestens 5 kV/mm, beispielsweise Silikongel, in die Gehäuseverlängerung eingebracht werden.An ignition line can advantageously be connected to the supply line before, during or after the attachment of the housing extension. The ignition cable runs inside the housing extension and is therefore protected from external influences. In order to ensure safe use of the prechamber spark plug, insulation material, in particular with a dielectric strength, can be used according to a further advantageous embodiment of the method of at least 5 kV/mm, for example silicone gel, are introduced into the housing extension.

In weiter vorteilhafter Weise können nach dem Verpressen von Gehäuse und Isolator eine Elektrode, insbesondere eine Mittelelektrode, und/oder eine Vorkammerkappe und/oder weitere Komponenten angeordnet werden. Die Anordnung dieser Elemente bzw. Komponenten erfolgt somit, wenn der Isolator bereits sicher in dem Gehäuse gehalten ist.In a further advantageous manner, an electrode, in particular a center electrode, and/or an antechamber cap and/or other components can be arranged after the housing and insulator have been pressed together. These elements or components are thus arranged when the insulator is already securely held in the housing.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren die in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorkammerzündkerze beschriebenen Merkmale und Vorteile aufweisen kann. Ebenso kann die erfindungsgemäße Vorkammerzündkerze die in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Merkmale und Vorteile aufweisen.It is expressly pointed out that the method according to the invention can have the features and advantages described in relation to the prechamber spark plug according to the invention. Likewise, the prechamber spark plug according to the invention can have the features and advantages described in relation to the method according to the invention.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die den Ansprüchen 1 und 6 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
eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts von Fig.1, und
Fig. 3a-3b
in schematischen Darstellungen ein Ausführungsbeispiel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
There are now various possibilities for embodying and developing the teaching of the present invention in an advantageous manner. For this purpose, on the one hand, reference is made to the claims subordinate to claims 1 and 6 and, on the other hand, to the following explanation of preferred exemplary embodiments of the invention with reference to the drawing. In connection with the explanation of the preferred exemplary embodiments of the invention based on the drawing, preferred configurations and developments of the teaching are also explained in general. Show in the drawing
1
in a schematic, partially sectioned representation, an exemplary embodiment of a prechamber spark plug according to the invention,
2
an enlarged view of a section of Fig.1 , and
Figures 3a-3b
in schematic representations an embodiment for carrying out the method according to the invention.

Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit sind nicht in jeder Figur sämtliche Elemente mit einem Bezugszeichen versehen.To improve clarity, not all elements are provided with a reference number in each figure.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorkammerzündkerze. Diese umfasst ein einteiliges Gehäuse 1, das einen Teil eines Isolators 2 in sich aufnimmt und ein Gewinde 20 zum Eindrehen in den Motor aufweist. Innerhalb des Isolators 2 verläuft eine nicht dargestellte Versorgungsleitung, die zur Beaufschlagung der Mittelektrode 3 mit elektrischer Spannung dient.the 1 and 2 show an exemplary embodiment of a prechamber spark plug according to the invention. This comprises a one-piece housing 1 which accommodates part of an insulator 2 and has a thread 20 for screwing into the motor. A supply line (not shown) runs inside the insulator 2 and is used to apply electrical voltage to the center electrode 3 .

Die Mittelelektrode 3 ist im hier darstellten Ausführungsbeispiel in Form von zwei Streifen mit jeweils bogenförmig gekrümmten Enden realisiert. Die Enden der Streifen wirken dabei jeweils als Zündfläche. Das dem Brennraum zugewandte Ende 4 des Gehäuses 1 dient in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Masseelektrode 5. Die Vorkammer 6 ist von einer Vorkammerkappe 7 abgeschlossen, die Übertrittsöffnungen 8 aufweist, durch welche sich die Zündfackeln in den Brennraum erstrecken können. Die Vorkammerkappe 7 ist über eine Schweißnaht 9 mit dem Gehäuse 1 verbunden. Das dem Brennraum abgewandte Ende 10 ist umgeformt, so dass dieses an einer Schulter 11 des Isolators 2 anliegt und den Isolator 2 fixiert. Weiterhin ist zwischen dem Gehäuse 1 und dem Isolator 2 ein Dichtring 12 angeordnet.In the exemplary embodiment shown here, the center electrode 3 is realized in the form of two strips, each with ends that are curved in an arc shape. The ends of the strips each act as an ignition surface. The end 4 of the housing 1 facing the combustion chamber serves as a ground electrode 5 in the exemplary embodiment shown. The prechamber 6 is closed off by a prechamber cap 7 which has transfer openings 8 through which the ignition flares can extend into the combustion chamber. The antechamber cap 7 is connected to the housing 1 via a weld seam 9 . The end 10 facing away from the combustion chamber is shaped so that it rests against a shoulder 11 of the insulator 2 and fixes the insulator 2 in place. Furthermore, a sealing ring 12 is arranged between the housing 1 and the insulator 2 .

Des Weiteren ist zu erkennen, dass ein Deformationsbereich 13 an dem einteiligen Gehäuse ausgebildet ist. Zur Erzeugung des Deformationsbereichs 13 wird dieser Bereich des Gehäuses 1 vorzugsweise ringförmig, homogen erwärmt. Sobald der Deformationsbereich 13 eine entsprechende Temperatur - vorzugsweise von über 600°C - aufweist, wird das Gehäuse 1 verpresst. Durch das Abkühlen schrumpft der Deformationsbereich 13, so dass sich eine Verspannung des Isolators 2 im Gehäuse 1 einstellt, wie dies in den Figuren dargestellt ist. Insbesondere ist denkbar, dass der Deformationsbereich 13 mittelbar oder unmittelbar an dem Isolator 2 anliegt. Insbesondere aus Fig. 2 geht deutlich hervor, dass der Deformationsbereich 13 eine geringere Dicke aufweist als die sich an den Deformationsbereich 13 anschließenden Bereiche des Gehäuses 1. An dem Gehäuse 1 ist eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 4 ausgebildet, welche den Deformationsbereich 13 bildet.It can also be seen that a deformation area 13 is formed on the one-piece housing. To produce the deformation area 13, this area of the housing 1 is preferably heated in a ring-shaped, homogeneous manner. As soon as the deformation area 13 has a corresponding temperature—preferably above 600° C.—the housing 1 is pressed. The deformation region 13 shrinks as a result of the cooling, so that the insulator 2 is strained in the housing 1, as is shown in the figures. In particular, it is conceivable that the deformation area 13 rests directly or indirectly on the insulator 2 . In particular from 2 it is clear that the deformation area 13 has a smaller thickness than the areas of the housing 1 adjoining the deformation area 13 . A groove 4 running in the circumferential direction is formed on the housing 1 and forms the deformation area 13 .

Mit dem Gehäuse 1 ist außerdem eine Gehäuseverlängerung 15 über eine Schweißnaht 16 verbunden. Innerhalb der Gehäuseverlängerung 15 verläuft eine Zündleitung 17. Der Bereich zwischen der Zündleitung 17 und der rohrförmigen Gehäuseverlängerung 15 ist mit einem elektrischen Isolationsmaterial 18, beispielsweise einem Silikongel, aufgefüllt. An dem dem Brennraum abgewandten Ende der Gehäuseverlängerung ist eine Durchführung für die Zündleitung 17 ausgebildet. Des Weiteren ist an der Gehäuseverlängerung 15 ein Angriffsmittel 19 für ein Werkzeug ausgebildet, so dass diese als Montagehilfe dienen kann. Bei dem Angriffsmittel 19 kann es sich beispielsweise um einen Sechskant handeln, so dass die Vorkammerzündkerze mit einem damit passenden Werkzeug in den Zündraum einschraubbar ist.A housing extension 15 is also connected to the housing 1 via a weld seam 16 . An ignition lead 17 runs within the housing extension 15. The area between the ignition lead 17 and the tubular housing extension 15 is covered with an electrical insulating material 18, for example filled with a silicone gel. A passage for the ignition line 17 is formed on the end of the housing extension facing away from the combustion chamber. Furthermore, a means of engagement 19 for a tool is formed on the housing extension 15 so that it can serve as an assembly aid. The engaging means 19 can be a hexagon, for example, so that the prechamber spark plug can be screwed into the ignition chamber with a tool that fits it.

In den Fig. 3a bis 3b ist ein Teil der Herstellung der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Vorkammerzündkerze dargestellt. In Fig. 3a ist gezeigt, dass zunächst der Isolator 2 und der Dichtring 12 in das einteilige Gehäuse 1 eingesetzt werden. Dabei können des Gehäuse 1, der Dichtring 12 und der Isolator 2 Umgebungstemperatur aufweisen. Vorzugsweise ist das Gehäuse 1 erwärmt, beispielsweise auf über 100°C, insbesondere auf über 200 °C. In Fig. 3b ist dargestellt, dass nachdem der Deformationsbereich 13 erwärmt worden ist, beispielsweise konduktiv oder induktiv, das Gehäuse 1 entlang der Pfeile mit einer Kraft F in Axialrichtung beaufschlagt und somit verpresst wird. Dadurch wird der durch die Nut 14 gebildete Deformationsbereich 13 eingedrückt. In vorteilhafter Weise wird dabei gleichzeitig das dem Brennraum abgewandte Ende 10 des Gehäuses 1 umgeformt, so dass dieses an der Schulter 11 des Isolators 2 anliegt. Diese Umformung kann jedoch auch bereits zuvor erfolgen.In the Figures 3a to 3b is part of the manufacture of the in the 1 and 2 shown prechamber spark plug shown. In Figure 3a it is shown that first the insulator 2 and the sealing ring 12 are inserted into the one-piece housing 1 . The housing 1, the sealing ring 12 and the insulator 2 can have ambient temperature. The housing 1 is preferably heated, for example to over 100.degree. C., in particular to over 200.degree. In Figure 3b it is shown that after the deformation region 13 has been heated, for example conductively or inductively, the housing 1 is subjected to a force F in the axial direction along the arrows and is thus pressed. As a result, the deformation area 13 formed by the groove 14 is pressed in. At the same time, the end 10 of the housing 1 facing away from the combustion chamber is advantageously reshaped so that it bears against the shoulder 11 of the insulator 2 . However, this transformation can also take place beforehand.

In Fig. 3c ist dargestellt, dass die Gehäuseverlängerung 15, beispielsweise über eine Schweißnaht 16, an dem Gehäuse 1 befestigt wird. Des Weiteren ist in die Gehäuseverlängerung 15 ein Isolationsmaterial 18 eingebracht und wird die Zündleitung 17 mit der nicht dargestellten Versorgungsleitung verbunden, die Innerhalb des Isolators 2 verläuft. Des Weiteren werden nach dem Verpressen von Gehäuse 1 und Isolator 2 die Mittelelektrode 3, die Vorkammerkappe 7 und ggf. weitere Komponenten angeordnet.In 3c it is shown that the housing extension 15 is fastened to the housing 1, for example via a weld seam 16. In addition, an insulating material 18 is introduced into the housing extension 15 and the ignition line 17 is connected to the supply line (not shown), which runs inside the insulator 2 . Furthermore, after the pressing of the housing 1 and the insulator 2, the center electrode 3, the antechamber cap 7 and, if necessary, further components are arranged.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.With regard to further advantageous configurations of the device according to the invention and the method according to the invention, to avoid repetition, reference is made to the general part of the description and to the appended claims.

Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.Finally, it should be expressly pointed out that the above-described exemplary embodiments of the device according to the invention and the method according to the invention only serve to explain the claimed teaching, but do not restrict it to the exemplary embodiments.

BezugszeichenlisteReference List

11
GehäuseHousing
22
Isolatorinsulator
33
Mittelelektrodecenter electrode
44
Gehäuseende (zugewandt)housing end (facing)
55
Masseelektrodeground electrode
66
Vorkammerantechamber
77
Vorkammerkappeantechamber cap
88th
Übertrittsöffnungtransition opening
99
SchweißnahtWeld
1010
Gehäuseende (abgewandt)housing end (opposite)
1111
Schultershoulder
1212
Dichtringsealing ring
1313
Deformationsbereichdeformation area
1414
Nutgroove
1515
Gehäuseverlängerunghousing extension
1616
SchweißnahtWeld
1717
Zündleitungignition wire
1818
Isolationsmaterialinsulation material
1919
Angriffsmittelmeans of attack
2020
Gewindethread

Claims (14)

Vorkammerzündkerze mit einem Gehäuse (1), einer Mittelelektrode (3) und einer Masseelektrode (5), wobei die Mittelelektrode (3) über eine zumindest teilweise in einem Isolator (2) verlaufende Versorgungsleitung mit elektrischer Spannung beaufschlagbar ist, wobei das Gehäuse (1) einteilig ausgebildet ist, wobei an dem Gehäuse (1) eine Gehäuseverlängerung (15) angeordnet ist und wobei in der Gehäuseverlängerung (15) eine mit der Versorgungsleitung verbundene Zündleitung (17) angeordnet ist.Prechamber spark plug with a housing (1), a center electrode (3) and a ground electrode (5), wherein the center electrode (3) can be charged with electrical voltage via a supply line running at least partially in an insulator (2), the housing (1) is constructed in one piece, with a housing extension (15) being arranged on the housing (1) and with an ignition line (17) connected to the supply line being arranged in the housing extension (15). Vorkammerzündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (1) ein Deformationsbereich (13) ausgebildet ist, um den Isolator (2) innerhalb des Gehäuses (1) zu verspannen.Prechamber spark plug according to Claim 1, characterized in that a deformation region (13) is formed on the housing (1) in order to brace the insulator (2) within the housing (1). Vorkammerzündkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) an dem Deformationsbereich (13) eine geringere Dicke aufweist als an den sich daran anschließenden Bereichen des Gehäuses (1).Prechamber spark plug according to Claim 1 or 2, characterized in that the housing (1) has a smaller thickness in the deformation area (13) than in the adjoining areas of the housing (1). Vorkammerzündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (1) eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut (14) ausgebildet ist, welche den Deformationsbereich (13) bildet.Prechamber spark plug according to one of Claims 1 to 3, characterized in that a groove (14) which runs in the circumferential direction and forms the deformation region (13) is formed on the housing (1). Vorkammerzündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseverlängerung (15) rohrförmig ausgebildet ist.Prechamber spark plug according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the housing extension (15) is of tubular design. Verfahren zur Herstellung einer Vorkammerzündkerze, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit folgenden Verfahrensschritten: - Einsetzen eines Isolators (2) und ggf. eines Dichtrings (12) in ein einteiliges Gehäuse (1), - Umformen des einem Brennraum abgewandten Endes (10) des Gehäuses (1), so dass dieses an einer Schulter (11) des Isolators (2) anliegt, - Anbringen, vorzugsweise mittels Schweißen, einer Gehäuseverlängerung (15) an dem Gehäuse (1). Method for producing a prechamber spark plug, preferably according to one of Claims 1 to 5, with the following method steps: - Insertion of an insulator (2) and, if necessary, a sealing ring (12) in a one-piece housing (1), - shaping of the end (10) of the housing (1) facing away from a combustion chamber so that it rests against a shoulder (11) of the insulator (2), - Attaching, preferably by means of welding, a housing extension (15) to the housing (1). Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein in Umfangsrichtung des Gehäuses (1) verlaufender Deformationsbereich (13) des Gehäuses (1) erhitzt und das Gehäuse (1) und der Isolator (2) miteinander verpresst werden.Method according to Claim 6, characterized in that a deformation region (13) of the housing (1) running in the circumferential direction of the housing (1) is heated and the housing (1) and the insulator (2) are pressed together. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationsbereich (13) konduktiv oder induktiv erwärmt wird.Method according to Claim 7, characterized in that the deformation area (13) is heated conductively or inductively. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verpressen von Gehäuse (1) und Isolator (2) eine Kraft in axialer Richtung des Gehäuses (1) aufgebracht wird.Method according to Claim 7 or 8, characterized in that when the housing (1) and insulator (2) are pressed together, a force is applied in the axial direction of the housing (1). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einsetzen des Dichtrings (12) und des Isolators (2) in das Gehäuse (1) der Dichtring (12), der Isolator (2) und das Gehäuse (1) Umgebungstemperatur aufweisen.Method according to one of Claims 1 to 9, characterized in that when the sealing ring (12) and the insulator (2) are inserted into the housing (1), the sealing ring (12), the insulator (2) and the housing (1) are at ambient temperature exhibit. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einsetzen des Dichtrings (12) und des Isolators (2) in das Gehäuse (1) das Gehäuse (1) erwärmt ist, insbesondere auf über 100°C, vorzugsweise auf über 200°C.Method according to one of Claims 1 to 9, characterized in that when the sealing ring (12) and the insulator (2) are inserted into the housing (1), the housing (1) is heated, in particular to over 100°C, preferably to over 200°C. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor, während oder nach dem Anbringen der Gehäuseverlängerung (15) eine Zündleitung (17) mit der Versorgungsleitung verbunden wird.Method according to one of Claims 6 to 11, characterized in that an ignition line (17) is connected to the supply line before, during or after the attachment of the housing extension (15). Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Isolationsmaterial (18), insbesondere mit einer Durchschlagsfestigkeit von mindestens 5 kV/mm, beispielsweise Silikongel, in die Gehäuseverlängerung (15) eingebracht wird.Method according to one of Claims 6 to 12, characterized in that insulating material (18), in particular with a dielectric strength of at least 5 kV/mm, for example silicone gel, is introduced into the housing extension (15). Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verpressen von Gehäuse (1) und Isolator (2) eine Elektrode, insbesondere eine Mittelelektrode (3), und/oder eine Vorkammerkappe (7) und/oder weitere Komponenten angeordnet werden.The method according to any one of claims 6 to 13, characterized in that after the pressing of housing (1) and insulator (2) an electrode, in particular a center electrode (3) and/or an antechamber cap (7) and/or other components are arranged.
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