EP4158742B1 - Vorkammer-zündkerze mit profilierter masseelektrode - Google Patents

Vorkammer-zündkerze mit profilierter masseelektrode Download PDF

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EP4158742B1
EP4158742B1 EP21724608.1A EP21724608A EP4158742B1 EP 4158742 B1 EP4158742 B1 EP 4158742B1 EP 21724608 A EP21724608 A EP 21724608A EP 4158742 B1 EP4158742 B1 EP 4158742B1
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EP
European Patent Office
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chamber
housing
earth electrode
shape
insulator
Prior art date
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Active
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EP21724608.1A
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English (en)
French (fr)
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EP4158742A1 (de
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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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Publication date
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Publication of EP4158742A1 publication Critical patent/EP4158742A1/de
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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
    • H01T13/20—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. It has a housing and a cap that is arranged on the housing at the combustion chamber end of the housing. The cap and the housing together form a prechamber. Bores are provided in the cap to allow gas to enter and exit the prechamber. 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.
  • pre-chamber spark plugs made of DE 10 2011 006597 A1 , GB 737 117 A , DE 10 2013 221963 A1 , WO 2009/059339 A1 and EP 3 173 596 A1 known.
  • the pre-chamber spark plug is operated in the combustion chamber of an internal combustion engine, fresh mixture flows into the pre-chamber during the compression stroke. This fresh air must reach the ignition gap formed between the electrodes, where a spark is generated during ignition. Due to the strong increase in volume of compressed combustion gases, a sharp increase in pressure occurs after ignition in the pre-chamber, which in turn causes the hot combustion gases to escape from the pre-chamber bores in the form of flares at high speed. This allows large sections of the combustion chamber to be ignited almost simultaneously. By doing this at an optimal time, the efficiency of the internal combustion engine can be brought closer to its thermodynamic optimum.
  • a prerequisite for this is that a sufficient amount of ignitable fresh mixture flows into the prechamber and reaches the area of the ignition gap.
  • the present invention is based on the finding that the geometry of the ground electrode plays an important role for an efficient access of fresh gas to the ignition gap and for an efficient outflow of burnt fuel gases from the prechamber as well as for a homogenization of the gas in the prechamber with regard to its fuel-air ratio.
  • the invention is further based on the finding that the cylindrical ground electrode known from the prior art is merely suboptimal with regard to the aforementioned criteria 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 in order to specifically influence a gas flow within the prechamber.
  • cylinder and “cylindrical” generally refer only to a vertical circular cylinder.
  • a further development of the invention involves assuming a “cylinder” in a broad mathematical sense, i.e., as a body defined as the spatial area swept out by a linear displacement of a flat base surface.
  • the ground electrode has a longitudinal direction. This can be the direction along which the ground electrode is inserted into a mounting hole in the housing. It can also be the direction along which the main axis of the ground electrode points, in which it has its greatest extension.
  • the ground electrode is inserted into the mounting hole of the housing and is also screwed, pressed and/or welded into the mounting hole.
  • the ground electrode is perpendicular to the longitudinal direction Has cross-sections, of which at least one cross-section deviates from a circular shape, wherein the at least one cross-section has the shape of an ellipse or the shape of a longitudinal cross-section of a drop.
  • 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 prechamber through the overflow hole to be directed specifically to the ignition gap and/or flow resistances in the prechamber are reduced and/or gas flowing in through the overflow hole is deflected specifically in such a way that turbulence is created in the prechamber.
  • the ground electrode consists of a base body facing the housing and a precious metal pin facing away from the housing.
  • the precious metal consists predominantly of precious metal (e.g., platinum), while the base body consists predominantly of base metal.
  • the base body has a shape other than a cylinder and/or that the precious metal pin has a cylindrical shape.
  • the Figure 1 shows a pre-chamber spark plug which is already known.
  • Figure 1 shows a semi-sectional view of a pre-chamber spark plug 1.
  • the pre-chamber 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 pre-chamber spark plug 1 coincide.
  • a center electrode 4 is inserted into the insulator 3. Furthermore, an electrical contact extends into the insulator 3, via which the prechamber spark plug 1 is electrically connected to a voltage source. The electrical contact forms the end of the prechamber spark plug 1 facing away from the combustion chamber.
  • the electrical contact can be formed as a single piece or, as in this example, from multiple components, such as a connecting bolt 8 and a connecting nut 9.
  • the insulator 3 is typically divided into three sections: insulator base 31, insulator body 32, and insulator head 33.
  • the three sections differ, for example, in their diameters.
  • the insulator base 31 is the end of the insulator 3 facing the combustion chamber.
  • the center electrode 4 is arranged within the insulator base 31.
  • the insulator base 31 is usually arranged entirely within the housing 2.
  • the insulator base 31 generally has the smallest outer diameter on the insulator 3.
  • the insulator body 32 Adjacent to the insulator base 31 is the insulator body 32, which is generally completely enclosed by the housing 2.
  • 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 formed as a shoulder or groove. This transition is also referred to as the base groove 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, whereby the regions typically do not have a constant outer diameter over their length, but 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 electrically connects the center electrode 4 with the connecting bolt 8.
  • the resistance element 7 is constructed, for example, as a layered system consisting of a first contact layer/CCM, a resistance layer/CCM, and a second contact layer/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 housing inner side 23 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 outer side 24 through the housing wall to the inner side 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 serves 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 folded seal.
  • the bore 52 is arranged in a recess 51, such as a conical or 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 created, for example, by punching the housing 2 during the manufacture of the pre-chamber spark plug 1. This not only reduces the outer diameter of the housing 2 in the area of the recess 51, but also the inner diameter of the housing 2 in the area of the recess 51.
  • a cap 80 is arranged on the end face of the housing 2 facing the combustion chamber.
  • the housing 2 and the cap 80 together form a prechamber 81 with a prechamber volume.
  • the prechamber 81 extends from the cap into the housing 2 and within the housing 2 to the housing seat 25, against 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 internal 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 that runs perpendicular to the longitudinal axis X of the housing at the level of the ground electrode. Accordingly, the rear pre-chamber 81b extends from this plane to the housing seat 25, on which the insulator 3 and the inner seal 10 rest.
  • ground electrode 5 has a shape that deviates from a cylindrical shape in order to specifically influence a gas flow within the prechamber 81.
  • the prechamber spark plug 1 shown in detail and by way of example has a ground electrode 5 which has a longitudinal direction y and is preferably inserted along the longitudinal direction y into a fastening bore 52 of the housing 2.
  • the ground electrode 5 has a base body 5a facing the housing 2 and a precious metal pin 5b facing away from the housing 2.
  • the base body 5a has a shape other than a cylinder, while the precious metal pin 5b has a cylindrical shape.
  • the center electrode 5 Perpendicular 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.
  • a ground electrode 5 is designed as a drop-shaped profile.
  • the end of the drop which protrudes elongated 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 of the cap 80.
  • the ground electrode 5 is in the Figure 3 shown.
  • the drop-shaped ground electrode 5 can thus substantially improve the inflow or outflow of gas.
  • the center electrode 5 has cross sections that have the shape of an ellipse.
  • a ground electrode 5 profiled as an ellipsoid or semi-ellipsoid is thus formed.
  • One of the two ends of the ellipsoid, which protrude elongated 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 of the cap 80.
  • the ground electrode 5 profiled in this way can substantially improve the inflow or outflow of gas.
  • the center electrode 5 can also be shaped differently eccentrically or be formed with differently eccentric cross-sections.
  • the greatest eccentricity 5c occurring in this case is oriented in the direction toward the cap 80 or in the direction toward an overflow bore 82 of the cap 80.

Landscapes

  • Spark Plugs (AREA)

Description

    Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik, DE 10 2017 221 517 A1 , 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.
  • Des Weiteren sind Vorkammerzündkerzen aus DE 10 2011 006597 A1 , GB 737 117 A , DE 10 2013 221963 A1 , WO 2009/059339 A1 und EP 3 173 596 A1 bekannt.
  • 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 Erfindungj 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 weist eine Längsrichtung auf. 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 ist vorgesehen, dass die Masseelektrode senkrecht zur Längsrichtung Querschnitte aufweist, von denen zumindest ein Querschnitt von einer Kreisform abweicht, wobei der zumindest eine Querschnitt die Form einer Ellipse oder die Form eines Längsquerschnitts eines Tropfens 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 Kontaktpanat/-CCM, einem Widerstandspanat/- CCM und einem zweiten Kontaktpanat/-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 (8)

  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, und wobei die Masseelektrode (5) eine Form aufweist, die von einer zylindrischen Form abweicht, um eine Gasströmung innerhalb der Vorkammer (81) gezielt zu beeinflussen, wobei die Masseelektrode (5) eine Längsrichtung (y) aufweist und die Masseelektrode (5) senkrecht zur Längsrichtung (y) Querschnitte aufweist, von denen zumindest ein Querschnitt von einer Kreisform abweicht, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Querschnitt die Form einer Ellipse oder die Form eines Längsquerschnitts eines Tropfens hat.
  2. Vorkammer-Zündkerze nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (5) entlang der Längsrichtung (y) in eine Befestigungsbohrung (52) des Gehäuses (2) eingesteckt ist.
  3. 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.
  4. 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.
  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 derart umgelenkt wird, dass eine Turbulenz in der Vorkammer (81) entsteht.
  6. 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.
  7. 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).
  8. Vorkammer-Zündkerze nach Anspruch 7, 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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