EP4158742A1 - Vorkammer-zündkerze mit profilierter masseelektrode - Google Patents

Vorkammer-zündkerze mit profilierter masseelektrode

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EP4158742A1
EP4158742A1 EP21724608.1A EP21724608A EP4158742A1 EP 4158742 A1 EP4158742 A1 EP 4158742A1 EP 21724608 A EP21724608 A EP 21724608A EP 4158742 A1 EP4158742 A1 EP 4158742A1
Authority
EP
European Patent Office
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ground electrode
housing
spark plug
shape
plug according
Prior art date
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Application number
EP21724608.1A
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English (en)
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EP4158742B1 (de
Inventor
Stephan Kaske
Thomas Steidten
Ronald Ritter
Philipp Rottmann
Ulrich Stockmeier
Matthias Blankmeister
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4158742A1 publication Critical patent/EP4158742A1/de
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Publication of EP4158742B1 publication Critical patent/EP4158742B1/de
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    • 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
    • H01T13/20—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
    • H01T13/46—Sparking plugs having two or more spark gaps
    • H01T13/467—Sparking plugs having two or more spark gaps in parallel connection

Definitions

  • a prechamber spark plug is already known from the prior art, DE 10 2017 221 517 A1. It has a housing and a cap which is arranged on the housing at the end of the housing on the combustion chamber side. The cap and the housing together form an antechamber. Bores are provided in the cap in order to enable gas to enter the antechamber and to allow gas to exit the antechamber.
  • An insulator in which a center electrode is arranged, is arranged within the housing.
  • a ground electrode is also provided which, together with the center electrode, forms an ignition gap.
  • the prechamber spark plug is operated in the combustion chamber of an internal combustion engine, fresh mixture flows into the prechamber during the compression stroke. It is necessary that the fresh air gets into the ignition gap formed between the electrodes, in which a spark occurs during ignition. Due to the large increase in volume of compressed combustion gases, there is a strong pressure increase in the antechamber after ignition, which in turn allows the hot combustion gases to escape from the bores of the antechamber in the form of torches at high speed. This means that large parts of the combustion chamber can be ignited at the same time. By doing this at an optimal point in time, the efficiency of the internal combustion engine can be approximated to its thermodynamic optimum.
  • a prerequisite for this is that a sufficient amount of ignitable fresh mixture flows into the antechamber and reaches the area of the ignition gap.
  • the present invention is based initially on the knowledge that for an efficient access of fresh gas to the ignition gap and for an efficient outflow of burned fuel gases from the prechamber and for a homogenization of the gas in the prechamber with regard to its fuel-air ratio, the geometry of the Ground electrode plays an important role.
  • the invention is further based on the knowledge that the cylindrical ground electrode known from the prior art is only suboptimal with regard to the criteria mentioned and can be improved by a geometry according to the invention in that the ground electrode has a shape that deviates from a cylindrical shape, to specifically influence a gas flow within the antechamber.
  • cylinder and “cylindrical” only refer to a vertical circular cylinder.
  • a further development of the invention consists in starting from a “cylinder” in a broad mathematical sense, that is to say as a body which is defined as the spatial area swept over when a flat base surface is moved in a straight line.
  • the ground electrode can have a longitudinal direction.
  • the longitudinal direction can be the direction along which the ground electrode is inserted into a mounting hole in the housing.
  • the longitudinal direction can also be the direction in which that main axis of the ground electrode points in which it has its greatest extent.
  • the ground electrode is inserted into the fastening bore of the housing and, moreover, is also screwed, pressed and / or welded into the fastening bore.
  • the ground electrode is perpendicular to the longitudinal direction Has cross-sections, of which at least one cross-section deviates from a circular shape, for example the shape of an ellipse, a longitudinal cross-section of a drop, a guide vane of a turbo-compressor or a NACA profile.
  • the shape and orientation of the ground electrode or the shape and orientation of the cross-sections deviating from the circular shape can cause gas flowing into the antechamber to be directed to the ignition gap through the overflow hole and / or that flow resistances in the antechamber are reduced and / or that gas flowing in through the overflow hole is specifically deflected in such a way that turbulence arises in the antechamber.
  • the ground electrode consists of a base body facing the housing and a noble metal pin facing away from the housing.
  • the precious metal consists predominantly of precious metal (e.g. platinum), while the base body, for example, predominantly consists of base metal.
  • the base body has a shape deviating from a cylinder and / or that the noble metal pin has a cylindrical shape.
  • FIG. 1 shows a prechamber spark plug which is already known per se.
  • Figures 2 and 3 show an embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a prechamber spark plug 1 in a half-sectioned view.
  • the prechamber 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 along their longitudinal axis.
  • the housing has an outer side 24 and an inner side 23.
  • the longitudinal axis of the housing 2, the longitudinal axis X of the insulator 3 and the longitudinal axis of the prechamber spark plug 1 coincide.
  • a center electrode 4 is inserted into the insulator 3.
  • an electrical contact extends into the insulator 3, via which the prechamber spark plug 1 is electrically contacted with a voltage source.
  • the electrical contacting forms the end of the prechamber spark plug 1 facing away from the combustion chamber.
  • the electrical contacting can be formed in one piece or, as in this example, from several components, such as a connecting bolt 8 and a connecting nut 9.
  • the insulator 3 is typically divided into three areas: the insulator base 31, the insulator body 32 and the insulator head 33.
  • the three areas differ, for example, in that they have different diameters.
  • the insulator foot 31 is the end of the insulator 3 facing the combustion chamber.
  • the center electrode 4 is arranged within the insulator foot 31.
  • the insulator foot 31 is generally arranged completely within the housing 2. As a rule, the insulator foot 31 has the smallest outer diameter on the insulator 3.
  • the insulator body 32 which as a rule is completely enclosed by the housing 2, is arranged adjacent to the insulator base 31.
  • the insulator body 32 has a larger outer diameter than the insulator base 31.
  • the transition between the insulator base 31 and the insulator body 32 is designed as a shoulder or throat.
  • This transition is also referred to as a fillet or insulator seat 35.
  • the insulator head 33 adjoins the end of the insulator body 32 facing away from the combustion chamber and forms the end of the insulator 3 facing away from the combustion chamber.
  • the insulator head 33 protrudes from the housing 2.
  • the outer diameter of the insulator head 33 lies between the outer diameters of the insulator base 31 and the insulator body 32, the areas typically not having a constant outer diameter over their length, but rather the outer diameter can vary.
  • the housing 2 has a seat 25 on its inside.
  • the insulator rests with its shoulder or insulator seat 35 on the housing seat 25.
  • An inner seal 10 is arranged between the insulator seat 35 and the housing seat 25.
  • the resistance element 7 connects the center electrode 4 in an electrically conductive manner the connecting bolt 8.
  • the resistance element 7 is constructed, for example, as a layer system from a first contact panel / CCM, a resistance channel / CCM and a second contact panel / CCM.
  • the layers of the resistance element differ in their material composition and the resulting electrical resistance.
  • the ground electrode 5 is arranged in a bore 52, so that the ground electrode 5 protrudes radially from the inside 23 of the housing into the bore along the longitudinal axis X of the housing 2.
  • the ground electrode 5 and the center electrode 4 together form an ignition gap.
  • the bore 52 extends from the outside 24 through the housing wall to the inside 23 of the housing 2.
  • the housing 2 has a shaft.
  • a polygon 21, a shrink recess and a thread 22 are formed on this shaft.
  • the thread 22 is used to screw the prechamber spark plug 1 into an internal combustion engine.
  • An outer sealing element 6 is arranged between the thread 22 and the polygon 21.
  • the outer sealing element 6 is designed as a folding seal in this exemplary embodiment.
  • the bore 52 in the housing wall is formed in the area of the thread 22.
  • the bore 52 for the ground electrode 5 and thus also the ground electrode 5 can be arranged at any desired height in the area of the thread 22.
  • the center electrode 4 and with it also the insulator foot 31 protrude more or less far into the prechamber 81.
  • the position of the bore 52 in the area of the thread 22 and the ground electrode 5 on the inside 23 of the housing 2 can be selected.
  • the bore 52 is arranged in a recess 51, such as, for example, a conical or a round groove.
  • the outer diameter of the housing 2 in the recess is smaller than the core diameter of the thread 22.
  • the recess 51 can be produced, for example, by punching the housing 2 during the manufacture of the prechamber spark plug 1. Not only is the outer diameter of the housing 2 reduced in the area of the recess 51, but also the inside diameter of the housing 2 in the area of the recess 51.
  • a cap 80 is arranged on the housing 2 on its end face on the combustion chamber side.
  • the housing 2 and the cap 80 together form an antechamber 81 with an antechamber volume.
  • the prechamber 81 extends from the cap into the housing 2 and inside the housing 2 up to the housing seat 25 on which the insulator 3 rests with its shoulder 35.
  • the space between the housing 2 and the insulator 3 is sealed gas-tight at this point by means of an inner seal 10.
  • the prechamber 81 and its volume can be divided into a front prechamber 81a and a rear prechamber 81b.
  • the boundary between the front prechamber 81a and the rear prechamber 81b is determined by the position of the ground electrode, i.e.
  • the front prechamber 81a extends from the cap to a plane which, at the level of the ground electrode, is perpendicular to the longitudinal axis X of the housing.
  • the rear prechamber 81b extends from this plane to the housing seat 25, on which the insulator 3 and the inner seal 10 rest.
  • the ground electrode 5 has a base body 5a facing the housing 2 and a noble metal pin 5b facing away from the housing 2.
  • the base body 5a has a shape different from a cylinder, while the noble metal pin 5b has a cylindrical shape.
  • the center electrode 5 At right angles to the longitudinal direction y of the ground electrode 5, in the region of the base body 5a, the center electrode 5 has cross-sections which correspond to the cross-sectional area along the longitudinal direction of a drop. Overall, a ground electrode 5 profiled as a drop is thus formed.
  • the end of the droplet protruding from an imaginary cylindrical shape can point in the direction of the cap 80, for example, or in the direction of an overflow bore 82 in the cap 80.
  • the ground electrode 5 is shown in FIG. 3, enlarged and in a top view, along its longitudinal axis y looking out of the antechamber 81.
  • the ground electrode 5 which is profiled as a drop, can in this way substantially improve the inflow or outflow of gas.
  • the center electrode 5 has cross-sections which have the shape of an ellipse.
  • a ground electrode 5 profiled as an ellipsoid or semi-ellipsoid is formed.
  • One of the two ends of the ellipsoid protruding from an imaginary cylindrical shape can point, for example, in the direction of the cap 80 or in the direction of an overflow bore 82 in the cap 80.
  • the ground electrode 5 profiled in this way can in this way substantially improve the inflow or outflow of gas.
  • the center electrode 5 can also have a different eccentric shape or be designed with different eccentric cross sections.
  • the greatest eccentricity 5c that occurs is preferably oriented in the direction of the cap 80 or in the direction of an overflow bore 82 of the cap 80.

Landscapes

  • Spark Plugs (AREA)

Abstract

Vorkammer-Zündkerze mit einem Gehäuse (2) und mit einer Kappe (80), die am brennraumseitigen Ende des Gehäuses (2) angeordnet ist und die zusammen mit dem Gehäuse (2) eine Vorkammer (81) ausbildet und in der zumindest eine Überströmbohrung (82) vorgesehen ist, um einen Gaseintritt in die Vorkammer (81) und einen Gasaustritt aus der Vorkammer (81) zu ermöglichen, mit einem innerhalb des Gehäuses (2) angeordneten Isolator (3), mit einer innerhalb des Isolators (3) angeordneten Mittelelektrode (4) und mit einer Masseelektrode (5), wobei die Masseelektrode (5) und die Mittelelektrode (4) so angeordnet sind, dass die beiden Elektroden (4, 5) einen Zündspalt ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (5) eine Form aufweist, die von einer zylindrischen Form abweicht, um eine Gasströmung innerhalb der Vorkammer (81) gezielt zu beeinflussen.

Description

Beschreibung
Vorkammer-Zündkerze mit profilierter Masseelektrode
Stand der Technik
Aus den Stand der Technik, DE 10 2017 221 517 Al, ist bereits eine Vorkammer- Zündkerze bekannt. Sie weist ein Gehäuse auf sowie eine Kappe, die am brennraumseitigen Ende des Gehäuses am Gehäuse angeordnet ist. Die Kappe und das Gehäuse bilden zusammen eine Vorkammer aus. In der Kappe sind Bohrungen vorgesehen, um einen Gaseintritt in die Vorkammer und einen Gasaustritt aus der Vorkammer zu ermöglichen. Innerhalb des Gehäuses ist ein Isolator angeordnet, in dem eine Mittelelektrode angeordnet ist. Es ist ferner eine Masseelektrode vorgesehen, die zusammen mit der Mittelelektrode einen Zündspalt ausbildet.
Wird die Vorkammer-Zündkerze im Brennraum einer Brennkraftmaschine betrieben, so strömt während dem Verdichtungstakt Frischgemisch in die Vorkammer hinein. Es ist erforderlich, dass die Frischluft in den zwischen den Elektroden ausgebildeten Zündspalt gelangt, in dem während der Zündung ein Funke entsteht. Durch die starke Volumenvergrößerung verdichteter Brenngase kommt es nach der Entflammung in der Vorkammer zu einem starken Druckanstieg, der wiederum die heißen Brenngase in Form von Fackeln mit hoher Geschwindigkeit aus den Bohrungen der Vorkammer austreten lässt. Hierdurch können weite Teile des Brennraums quasi zeitgleich gezündet werden. Indem dies zu einem optimalen Zeitpunkt erfolgt, kann der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine seinem thermodynamischen Optimum angenähert werden.
Eine Voraussetzung dafür ist, dass in ausreichendem Maße zündfähiges Frischgemisch in die Vorkammer einströmt und in den Bereich des Zündspalts gelangt.
Ferner ist es erforderlich, dass während des Ladungswechsels der Brennkraftmaschine die in der Vorkammer verbliebenen verbrannten Brenngase aus der Vorkammer ausströmen, um Volumen für Frischgemisch freizugeben.
Vorteil der Erfindung/ Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung beruht zunächst auf der Erkenntnis, dass für einen effizienten Zutritt von Frischgas zu dem Zündspalt und für ein effizientes Ausströmen von verbrannten Brenngasen aus der Vorkammer sowie für eine Homogenisierung des in der Vorkammer befindlichen Gases hinsichtlich seines Kraftstoff-Luft-Verhältnisses die Geometrie der Masseelektrode eine wichtige Rolle spielt.
Die Erfindung basiert weiterhin auf der Erkenntnis, dass die aus dem Stand der Technik bekannte zylindrische Masseelektrode mit Hinblick auf die genannten Kriterien lediglich suboptimal ist und durch eine erfindungsgemäße Geometrie verbessert werden kann, indem die Masseelektrode eine Form aufweist, die von einer zylindrischen Form abweicht, um eine Gasströmung innerhalb der Vorkammer gezielt zu beeinflussen.
Mit „Zylinder“ und „zylindrisch“ wird im Rahmen der Anmeldung grundsätzlich lediglich auf einen senkrechten Kreiszylinder Bezug genommen. Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, von einem „Zylinder“ in einem weiten mathematischen Sinn auszugehen, also als einem Körper, der als das bei gradliniger Verschiebung einer ebenen Grundfläche überstrichene Raumgebiet definiert ist.
Die Masseelektrode kann eine Längsrichtung aufweisen. Es kann sich bei der Längsrichtung um die Richtung handeln, entlang der die Masseelektrode in eine Befestigungsbohrung des Gehäuses eingesteckt ist. Es kann sich bei der Längsrichtung auch um die Richtung handeln, in die diejenige Hauptachse der Masseelektrode weist, in der sie ihre größte Erstreckung aufweist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Masseelektrode in die Befestigungsbohrung des Gehäuses eingesteckt und überdies in der Befestigungsbohrung auch verschraubt, verpresst und/oder verschweißt ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Masseelektrode senkrecht zur Längsrichtung Querschnitte aufweist, von denen zumindest ein Querschnitt von einer Kreisform abweicht, beispielsweise die Form einer Ellipse, eines Längsquerschnitts eines Tropfens, einer Leitschaufel eines Turboverdichters oder ein NACA-Profil hat.
Die Form und die Orientierung der Masseelektrode bzw. die Form und die Orientierung der von der Kreisform abweichenden Querschnitte, beispielsweise die Form und die Orientierung der Ellipse oder des Tropfens können bewirken, dass durch die Überströmbohrung in die Vorkammer einströmendes Gas gezielt zum Zündspalt geleitet wird und/oder dass Strömungswiderstände in der Vorkammer verringert werden und/oder dass durch die Überströmbohrung einströmendes Gas gezielt derart umgelenkt wird, dass eine Turbulenz in der Vorkammer entsteht.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Masseelektrode aus einem dem Gehäuse zugewandten Grundkörper und einem vom Gehäuse abgewandten Edelmetallpin besteht. Der Edelmetall besteht beispielsweise überwiegend aus Edelmetall (z.B. Platin), während der Grundkörper beispielsweise überwiegend aus unedlem Metall besteht.
In Weiterbildung dazu kann vorgesehen sein, dass lediglich der Grundkörper eine von einem Zylinder abweichende Form aufweist und/oder dass der Edelmetallpin eine zylindrische Form aufweist.
Zeichnung
Die Figur 1 zeigt eine an sich bereits bekannte Vorkammer-Zündkerze. Die Figuren 2 und 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Figur 1 zeigt in einer halb geschnittenen Ansicht eine Vorkammer-Zündkerze 1. Die Vorkammer-Zündkerze 1 umfasst ein Gehäuse 2. In das Gehäuse 2 ist ein Isolator 3 eingesetzt. Das Gehäuse 2 und der Isolator 3 weisen jeweils entlang ihrer Längsachse eine Bohrung auf. Das Gehäuse hat eine Außenseite 24 und eine Innenseite 23. Die Längsachse des Gehäuses 2, die Längsachse X des Isolators 3 und die Längsachse der Vorkammer-Zündkerze 1 fallen zusammen. In den Isolator 3 ist eine Mittelelektrode 4 eingesetzt. Des Weiteren erstreckt sich in den Isolator 3 eine elektrische Kontaktierung, über diese wird die Vorkammer- Zündkerze 1 mit einer Spannungsquelle elektrisch kontaktiert. Die elektrische Kontaktierung bildet das Brennraum-abgewandte Ende der Vorkammer- Zündkerze 1. Die elektrische Kontaktierung kann einstückig oder auch wie in diesem Beispiel aus mehreren Komponenten, wie beispielsweise einem Anschlussbolzen 8 und einer Anschlussmutter 9, ausgebildet sein.
Der Isolator 3 wird typischerweise in drei Bereiche unterteilt: Isolatorfuß 31, Isolatorkörper 32 und Isolatorkopf 33. Die drei Bereiche unterscheiden sich beispielsweise durch unterschiedliche Durchmesser. Der Isolatorfuß 31 ist das dem Brennraum zugewandte Ende des Isolators 3. Innerhalb des Isolatorfußes 31 ist die Mittelelektrode 4 angeordnet. Der Isolatorfuß 31 ist in der Regel vollständig innerhalb des Gehäuses 2 angeordnet. In der Regel hat der Isolatorfuß 31 den kleinsten Außendurchmesser am Isolator 3.
Angrenzend an den Isolatorfuß 31 ist der Isolatorkörper 32 angeordnet, der in der Regel vollständig vom Gehäuse 2 umfasst ist. Der Isolatorkörper 32 hat einen größeren Außendurchmesser als der Isolatorfuß 31. Der Übergang zwischen Isolatorfuß 31 und Isolatorkörper 32 ist als Schulter oder Kehle ausgebildet.
Dieser Übergang wird auch als Fußkehle oder Isolatorsitz 35 bezeichnet.
Der Isolatorkopf 33 grenzt am dem Brennraum abgewandten Ende des Isolatorkörpers 32 an diesem an und bildet das dem Brennraum abgewandte Ende des Isolators 3. Der Isolatorkopf 33 ragt aus dem Gehäuse 2 heraus. Der Außendurchmesser des Isolatorkopfs 33 liegt zwischen den Außendurchmessern von Isolatorfuß 31 und Isolatorkörper 32, wobei die Bereiche typischerweise über ihre Länge keinen konstanten Außendurchmesser haben, sondern der Außendurchmesser variieren kann.
Das Gehäuse 2 weist an seiner Innenseite einen Sitz 25 auf. Der Isolator liegt mit seiner Schulter bzw. Isolatorsitz 35 auf dem Gehäuse-Sitz 25 auf. Zwischen dem Isolatorsitz 35 und dem Gehäuse-Sitz 25 ist eine Innendichtung 10 angeordnet.
Zwischen der Mittelelektrode 4 und dem Anschlussbolzen 8 befindet sich im Isolator 3 ein Widerstandselement 7, das auch Panat oder CCM genannt wird.
Das Widerstandselement 7 verbindet die Mittelelektrode 4 elektrisch leitend mit dem Anschlussbolzen 8. Das Widerstandselement 7 ist beispielsweise als Schichtsystem aus einem ersten Kontaktpana1/-CCM, einem Widerstandspanal/- CCM und einem zweiten Kontaktpana1/-CCM aufgebaut. Die Schichten des Widerstandselements unterscheiden sich durch ihre Materialzusammensetzung und dem daraus resultierenden elektrischen Widerstand.
An der Innenseite 23 des Gehäuses 2 ist die Masseelektrode 5 in einer Bohrung 52 angeordnet, so dass die Masseelektrode 5 radial von der Gehäuse-Innenseite 23 in die Bohrung entlang der Längsachse X des Gehäuses 2 hineinragt. Die Masseelektrode 5 und die Mittelelektrode 4 bilden zusammen einen Zündspalt aus. Die Bohrung 52 erstreckt sich von der Außenseite 24 durch die Gehäusewand bis zur Innenseite 23 des Gehäuses 2.
Das Gehäuse 2 weist einen Schaft auf. An diesem Schaft sind ein Mehrkant 21, ein Schrumpfeinstich und ein Gewinde 22 ausgebildet. Das Gewinde 22 dient zum Einschrauben der Vorkammer-Zündkerze 1 in eine Brennkraftmaschine. Zwischen dem Gewinde 22 und dem Mehrkant 21 ist ein äußeres Dichtelement 6 angeordnet. Das äußere Dichtelement 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Faltdichtung ausgestaltet.
Die Bohrung 52 in der Gehäusewand ist im Bereich des Gewindes 22 ausgebildet. Dabei kann die Bohrung 52 für die Masseelektrode 5 und damit auch die Masseelektrode 5 auf jeder beliebigen Höhe im Bereich des Gewindes 22 angeordnet sein. Je nach der Position der Masseelektrode 5 im Bereich des Gewindes 22 ragt entsprechend die Mittelelektrode 4 und mit ihr auch der Isolatorfuß 31 mehr oder weniger weit in die Vorkammer 81 hinein. Je nach gewünschten Verwendungszweck der Vorkammer-Zündkerze kann die Position der Bohrung 52 im Bereich des Gewindes 22 und der Masseelektrode 5 auf der Innenseite 23 des Gehäuses 2 gewählt werden.
Die Bohrung 52 ist in einer Vertiefung 51, wie beispielsweise einer konischen oder einer runden Nut, angeordnet. Dabei ist der Außendurchmesser des Gehäuses 2 in der Vertiefung kleiner als der Kerndurchmesser des Gewindes 22.
Die Vertiefung 51 kann beispielsweise durch ein Stanzen des Gehäuses 2 bei der Herstellung der Vorkammer-Zündkerze 1 entstehen. Dabei wird nicht nur der Außendurchmesser des Gehäuses 2 im Bereich der Vertiefung 51 reduziert, sondern auch der Innendurchmesser des Gehäuses 2 im Bereich der Vertiefung 51.
Am Gehäuse 2 ist auf dessen brennraumseitigen Stirnfläche eine Kappe 80 angeordnet. Das Gehäuse 2 und die Kappe 80 bilden zusammen eine Vorkammer 81 mit einem Vorkammervolumen. Die Vorkammer 81 erstreckt sich von der Kappe bis ins Gehäuse 2 hinein und innerhalb des Gehäuses 2 bis zum Gehäuse-Sitz 25, an dem der Isolator 3 mit seiner Schulter 35 aufliegt. Der Zwischenraum zwischen Gehäuse 2 und Isolator 3 ist an dieser Stelle mittels einer Innendichtung 10 gasdicht abgedichtet. Die Vorkammer 81 und ihr Volumen lassen sich in eine vordere Vorkammer 81a und eine hintere Vorkammer 81b unterteilen. Die Grenze zwischen der vorderen Vorkammer 81a und hinteren Vorkammer 81b wird durch die Position der Masseelektrode bestimmt, d.h. die vordere Vorkammer 81a erstreckt sich von der Kappe bis zu einer Ebene, die auf Höhe der Masseelektrode senkrecht zur der Längsachse X des Gehäuses verläuft. Entsprechend erstreckt sich die hintere Vorkammer 81b von dieser Ebene bis zum Gehäuse-Sitz 25, auf dem der Isolator 3 und die Innendichtung 10 aufliegen.
Von der bekannten Vorkammer-Zündkerze 1 unterscheiden sich die nachfolgend mit Bezug auf die Figur 2 beschriebenen Ausführbeispiele der Erfindung dadurch, dass die Masseelektrode 5 eine Form aufweist, die von einer zylindrischen Form abweicht, um eine Gasströmung innerhalb der Vorkammer 81 gezielt zu beeinflussen.
Die in der Figur 2 ausschnittsweise und beispielhaft gezeigte Vorkammer- Zündkerze 1 weist insofern eine Masseelektrode 5 auf, die eine Längsrichtung y aufweist und vorzugsweise entlang der Längsrichtung y in eine Befestigungsbohrung 52 des Gehäuses 2 eingesteckt ist. Dabei weist die Masseelektrode 5 einen dem Gehäuse 2 zugewandten Grundkörper 5a und einen vom Gehäuse 2 abgewandten Edelmetallpin 5b auf. Der Grundkörper 5a weist eine von einem Zylinder abweichende Form auf, während der Edelmetallpin 5b eine zylindrische Form aufweist.
Senkrecht zu der Längsrichtung y der Masseelektrode 5, im Bereich des Grundkörpers 5a, weist die Mittelelektrode 5 Querschnitte auf, die der Querschnittsfläche entlang der Längsrichtung eines Tropfens entsprechen. Insgesamt ist so eine als eine als Tropfen profilierte Masseelektrode 5 ausgebildet. Das von einer gedachten zylindrischen Form länglich abstehende Ende des Tropfens kann dabei beispielsweise in die Richtung zur Kappe 80 zeigen oder in die Richtung einer Überströmbohrung 82 der Kappe 80 zeigen.
Vergrößert und in Aufsicht, entlang ihrer Längsachse y mit Blickrichtung aus der Vorkammer 81 heraus ist die Masseelektrode 5 in der Figur 3 gezeigt.
Als eine aerodynamische Form mit besonders geringem Umströmungswiderstand kann die als Tropfen profilierte Masseelektrode 5 auf diese Weise das Einströmen oder das Ausströmen von Gas substantiell verbessern.
Alternativ (nicht gezeichnet) kann auch vorgesehen sein, dass die Mittelelektrode 5 Querschnitte aufweist, die die Form einer Ellipse aufweisen. Insgesamt ist so beispielsweise eine als Ellipsoid oder Halbellipsoid profilierte Masseelektrode 5 ausgebildet. Eines der beiden von einer gedachten zylindrischen Form länglich abstehende Enden des Ellipsoids kann dabei beispielsweise in die Richtung zur Kappe 80 zeigen oder in die Richtung einer Überströmbohrung 82 der Kappe 80 zeigen. Als eine aerodynamische Form mit besonders geringem Umströmungswiderstand kann die so profilierte Masseelektrode 5 auf diese Weise das Einströmen oder das Ausströmen von Gas substantiell verbessern.
Wiederum alternativ (nicht gezeichnet) kann die Mittelelektrode 5 auch andersartig exzentrisch geformt sein oder mit andersartig exzentrischen Querschnitten ausgebildet sein. Bevorzugt ist die größte dabei auftretende Exzentrizität 5c in die Richtung zur Kappe 80 oder in die Richtung zu einer Überströmbohrung 82 der Kappe 80 orientiert.

Claims

Ansprüche
1. Vorkammer-Zündkerze mit einem Gehäuse (2) und mit einer Kappe
(80), die am brennraumseitigen Ende des Gehäuses (2) angeordnet ist und die zusammen mit dem Gehäuse (2) eine Vorkammer (81) ausbildet und in der zumindest eine Überströmbohrung (82) vorgesehen ist, um einen Gaseintritt in die Vorkammer (81) und einen Gasaustritt aus der Vorkammer (81) zu ermöglichen, mit einem innerhalb des Gehäuses (2) angeordneten Isolator (3), mit einer innerhalb des Isolators (3) angeordneten Mittelelektrode (4) und mit einer Masseelektrode (5), wobei die Masseelektrode (5) und die Mittelelektrode (4) so angeordnet sind, dass sie miteinander einen Zündspalt ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (5) eine Form aufweist, die von einer zylindrischen Form abweicht, um eine Gasströmung innerhalb der Vorkammer
(81) gezielt zu beeinflussen.
2. Vorkammer-Zündkerze nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (5) eine Längsrichtung (y) aufweist und vorzugsweise entlang der Längsrichtung (y) in eine Befestigungsbohrung (52) des Gehäuses (2) eingesteckt ist.
3. Vorkammer-Zündkerze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (5) senkrecht zur Längsrichtung (y) Querschnitte aufweist, von denen zumindest ein Querschnitt von einer Kreisform abweicht.
4. Vorkammer-Zündkerze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Querschnitt die Form einer Ellipse oder die Form eines Längsquerschnitts eines Tropfens hat.
5. Vorkammer-Zündkerze nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung von einer zylindrischen Form und/oder die Abweichung von einer Kreisform bewirkt, dass durch die Überströmbohrung (82) einströmendes Gas gezielt zum Zündspalt geleitet wird.
6. Vorkammer-Zündkerze nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung von einer zylindrischen Form und/oder die Abweichung von einer Kreisform bewirkt, dass Strömungswiderstände in der Vorkammer (81) verringert werden.
7. Vorkammer-Zündkerze nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung von einer zylindrischen Form und/oder die Abweichung von einer Kreisform bewirkt, dass durch die Überströmbohrung (82) einströmendes Gas gezielt derart umgelenkt wird, dass eine Turbulenz in der Vorkammer (81) entsteht.
8. Vorkammer-Zündkerze nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (5) aus einem dem Gehäuse (2) zugewandten Grundkörper (5a) und einem vom Gehäuse (2) abgewandten Edelmetallpin (5b) besteht, wobei der Grundkörper (5a) eine von einem Zylinder abweichende Form aufweist und der Edelmetallpin (5b) eine zylindrische Form aufweist.
9. Vorkammer-Zündkerze nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Masseelektrode der Masseelektrode (5) im Gehäuse (2) gegenüberliegend verbaut ist, wobei die weitere Masseelektrode die gleiche oder eine andere Form aufweist als die Masseelektrode (5).
10. Vorkammer-Zündkerze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (5) einen Drall bzw. die Leitung der Strömung in den Zündspalt bewirkt und die weitere Masseelektrode eine Verbesserung des Ausspülens bewirkt.
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