EP4448939A1 - Zündkerze mit masseelektrode in aussparung an gehäusestirnseite - Google Patents

Zündkerze mit masseelektrode in aussparung an gehäusestirnseite

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Publication number
EP4448939A1
EP4448939A1 EP22822148.7A EP22822148A EP4448939A1 EP 4448939 A1 EP4448939 A1 EP 4448939A1 EP 22822148 A EP22822148 A EP 22822148A EP 4448939 A1 EP4448939 A1 EP 4448939A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spark plug
housing
recess
ground electrode
electrode
Prior art date
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Pending
Application number
EP22822148.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Stockmeier
Sergej Subkow
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4448939A1 publication Critical patent/EP4448939A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B43/00—Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
    • F02B43/10—Engines or plants characterised by use of other specific gases, e.g. acetylene, oxyhydrogen
    • 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
    • H01T13/02—Details
    • H01T13/16—Means for dissipating heat
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a spark plug according to claim 1.
  • the spark plug according to the invention is suitable for use in engines that are subjected to high thermal loads, for example an engine operated with hydrogen.
  • Spark plugs are subject to specific thermal loads during engine operation. Traditionally, the spark gap formed by the ground electrode and center electrode is located outside of the spark plug boot. There are many different ground electrode concepts for these spark plugs, in which, for example, the ground electrode is designed as a roof electrode or as a longer side electrode. However, due to the necessary length of the ground electrode, these spark plugs are subject to a high thermal load, which sets the limits for the use of such spark plugs in engines subject to high thermal loads.
  • the object of the invention is to provide a spark plug that meets the requirements for a spark plug for use in engines that are subject to high thermal loads, for example an engine operated with hydrogen.
  • the housing has a recess on its end face and the ground electrode is arranged in this recess, and that the ground electrode and the center electrode are arranged in such a way that an ignition gap is formed within the housing is.
  • the spark plug according to the invention with a longitudinal axis has a housing with a bore along the longitudinal axis of the spark plug and an end face on the combustion chamber side, the housing having a recess on its end face, an insulator arranged inside the housing, a center electrode arranged inside the insulator, and a ground electrode which is arranged in the recess formed on the front side of the housing, the ground electrode and the center electrode being arranged in such a way that an ignition gap is formed within the housing.
  • the housing has a recess on its end face and the ground electrode is arranged in this recess and that the ground electrode and the center electrode are arranged such that an ignition gap is formed within the housing.
  • This has the advantage that the ground electrode and the ignition gap do not protrude into the combustion chamber.
  • the ground electrode and the center electrode can be made shorter, which means that they protrude less far into the combustion chamber and, on the one hand, absorb less heat from the combustion chamber and, on the other hand, the shorter electrodes allow heat to be dissipated from the electrodes via the housing into a cylinder head, in which the spark plug mounted is more effective than a spark plug with longer electrodes.
  • the dissipation of heat from the ground electrode into the housing is further improved by the arrangement of the ground electrode in the recess in the front side of the housing.
  • the recess is a notch, in particular a rectangular notch. Notches can easily be formed in the combustion chamber end face, for example by stamping or milling.
  • the end face of the housing has a wavy contour, with a trough being the recess in which the ground electrode is arranged. Because of the corrugated contour, there are no sharp edges at the transition from the front side of the housing on the combustion chamber side to the recess. These sharp edges could adversely affect the flow of the fuel mixture.
  • the depth T extends from a first plane, which is spanned by the combustion chamber-side end of the combustion chamber-side end face of the housing, to a second plane, which is spanned by the deepest point of the recess.
  • the first plane and the second plane always extend perpendicular to the longitudinal axis of the spark plug.
  • the ground electrode lies at the lowest point of the recess, in the second level. This results in the ignition gap being arranged inside the housing.
  • This negative spark position makes it possible to make the center electrode and the insulator shorter than usual, so that the center electrode and the insulator do not protrude so far into the combustion chamber and the path for heat dissipation is shorter and heat dissipation is therefore more effective.
  • the end face of the housing on the combustion chamber side has two or more recesses, with the ground electrode being arranged in one recess.
  • two recesses can be arranged opposite one another on the front face of the housing on the combustion chamber side.
  • the ground electrode is in the form of a roof electrode, which makes it possible to control the distance between the electrodes and adjust them if necessary.
  • two recesses are arranged at an angle, preferably at an angle of 80°-100°, in particular of 90°, to one another on the front face on the combustion chamber side. This is particularly advantageous if the ground electrode is designed as a side electrode, this makes it possible to control the distance between the electrodes and adjust them if necessary.
  • the spark plug can also have a plurality of ground electrodes, with each ground electrode being arranged in a recess.
  • each ground electrode being arranged in a recess.
  • the ground electrode is embodied on the one hand as a top electrode and forms an axial ignition gap with the center electrode and on the other hand as a side electrode and forms a radial ignition gap with the center electrode.
  • the width of the ignition gap is no greater than 0.5 mm, in particular no greater than 0.15 mm.
  • the width of the ignition gap is at least 0.05 mm, in particular not less than 0.1 mm. This means that the ignition gap is not too small.
  • a very small spark gap poses particular challenges to accuracy in spark plug production.
  • a deviation from the alignment of the electrode ignition surfaces that is as parallel as possible has a greater effect with a small ignition gap, such as uneven wear of the ignition surface, than with a larger ignition gap.
  • the lower limit for the width of the ignition gap is therefore a good compromise for, on the one hand, a small ignition gap to reduce the ignition voltage requirement and wear and, on the other hand, a reasonable effort for a consistently good quality of alignment of the ignition surfaces to each other during spark plug production.
  • the spark plug according to the invention and its further development are a hydrogen spark plug that is set up to be used in a hydrogen-powered engine and to ignite the ignitable hydrogen-containing fuel-air mixture.
  • the fuel can contain up to 100% hydrogen, i.e. the fuel can be hydrogen or a hydrogen-gas mixture.
  • spark plug according to the invention is not limited to operation with hydrogen.
  • the spark plug according to the invention can also be used for natural gas or gasoline internal combustion engines.
  • the spark plug according to the invention is optimized for operation with hydrogen. drawing
  • FIG. 1 shows the combustion chamber end of a spark plug according to the invention
  • FIG. 2 shows the end face of the housing on the combustion chamber side with a first example of the first recess
  • FIG. 3 shows a top view of the front side of the housing on the combustion chamber side with at least two recesses, which are arranged differently in three examples
  • FIG. 4 shows the end face of the housing on the combustion chamber side with a corrugated contour and two opposite recesses as a further example.
  • the end of the spark plug 1 according to the invention on the combustion chamber side is shown schematically in FIG.
  • the spark plug 1 has a housing 2 , an insulator 3 , a center electrode 4 arranged in the insulator 3 , of which only the end on the combustion chamber side can be seen in FIG. 1 , and a ground electrode 5 .
  • the ground electrode 5 is arranged in a recess 28 in the combustion chamber-side end face 27 of the housing 2 .
  • the ground electrode 5 is designed as a top electrode for the center electrode.
  • An axial ignition gap 54 results.
  • the ground electrode 5 could also be designed as a side electrode for the center electrode 4, in which case a radial ignition gap 54 results.
  • the recess 28 extends from the combustion chamber-side end face 27 of the housing 2 in the direction of the housing end facing away from the combustion chamber.
  • the recess has a depth T, which is measured parallel to the longitudinal axis of the spark plug 1 starting from the housing end face 27 on the combustion chamber side to the deepest point of the recess 28 .
  • the ground electrode 5 rests on the deepest point of the recess 28 .
  • the depth T of the recess 28 also influences how far the ignition gap 54 is within the housing 2 .
  • further components such as, for example, the center electrode or insulator, are not shown in the further figures. Identical and functionally identical components have the same reference symbols.
  • the housing 2 with two recesses 28 and a ground electrode 5 arranged in a recess 28 is shown schematically in FIG.
  • the recesses 28 are arranged opposite one another. This makes it possible, for example, to control and set the electrode spacing that forms the ignition gap 54 .
  • the two recesses 28 preferably have the same depth T.
  • FIG. 3 shows three examples of the arrangement and number of recesses 28 on the front side 27 of the housing 2 on the combustion chamber side as a plan view.
  • the housing 2 can be seen with its front side 27 on the combustion chamber side, two or three recesses 28, a ground electrode 5 and a center electrode 4.
  • the ground electrode 5 is shown as a side electrode, but can also be designed as a roof electrode.
  • the recesses 28a, 28b are arranged opposite one another, as in FIG.
  • the angle between the recesses 28a, 28b is approximately 180°.
  • two recesses 28a, 28c are formed on the front side 27 of the housing 2 on the combustion chamber side.
  • the recesses 28a, 28c are arranged at an angle to one another.
  • the angle a enclosed by the recesses 28a, 28c is approximately 90°.
  • the ground electrode 5 is arranged in a recess 28a.
  • FIG. 3c Three recesses 28a, 28b, 28c are shown in FIG. 3c). Two recesses 28a, 28b are arranged opposite one another and one recess 28c is arranged at an angle to the other two recesses 28a, 28b.
  • the ground electrode 5 is arranged in a recess 28a. The electrode gap can be checked and adjusted from two perspectives.
  • a second ground electrode can also be arranged in the recess 28b opposite the first ground electrode 5 .
  • the electrode spacing for both ground electrodes 5 can be controlled and adjusted by the angled recess 28c.
  • the end face 27 on the combustion chamber side has a corrugated contour.
  • the wave has two troughs corresponding to the recess 28 .
  • the ground electrode 5 is arranged in a trough.
  • the wave trough opposite can be used to control and adjust the electrode spacing between the center electrode 4 and the ground electrode 5 .
  • the depth T of the recess 28 results from the difference in height between the wave crest and the wave trough.
  • More than two recesses 28 can be correspondingly realized in that the corrugation contour has more than two, for example four, corrugation troughs.
  • the number of possible wave troughs depends proportionally on the diameter of the housing 2. The larger the diameter, the more wave troughs and recesses 28 can be formed on the front side 27 of the housing 2 on the combustion chamber side.
  • the ground electrode 5 is pressed or welded into the recess 28 .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

R. 396291 - 10 - Zusammenfassung Zündkerze (1) mit einer Längsachse aufweisend  ein Gehäuse (2) mit einer Bohrung entlang der Zündkerzen-Längsachse und einer brennraumseitigen Stirnseite (27), wobei das Gehäuse an seiner Stirnseite eine 5 Ausnehmung aufweist,  einen innerhalb des Gehäuses (2) angeordneten Isolator (3),  eine innerhalb des Isolators (3) angeordnete Mittelelektrode (4), und  einer Masseelektrode (5), die in einer der an der Gehäuse-Stirnseite ausgebildeten Ausnehmung angeordnet ist, 10 wobei die Masseelektrode (5) und die Mittelelektrode (4) so angeordnet sind, dass ein Zündspalt (54) innerhalb des Gehäuses (2) ausgebildet ist. (Figur 2)

Description

Beschreibung
Titel
Zündkerze mit Masseelektrode in Aussparung an Gehäusestirnseite
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Zündkerze gemäß des Anspruchs 1. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Zündkerze für die Anwendung bei thermisch hoch belasteten Motoren, beispielsweise einem mit Wasserstoff betriebenen Motor, geeignet.
Zündkerzen unterliegen im motorischen Betrieb spezifischen thermischen Belastungen. Traditionell ist der von der Masseelektrode und der Mittelelektrode gebildete Zündspalt außerhalb des Zündkerzengehäuses angeordnet. Für diese Zündkerzen gibt es viele verschiedene Masseelektrodenkonzepte, bei denen beispielsweise die Masseelektrode als Dachelektrode oder längere Seitenelektrode ausgeführt ist. Allerdings unterliegen diese Zündkerzen aufgrund der notwendigen Länge der Masseelektrode einer hohen thermischen Belastung, die die Grenzen für den Einsatz solcher Zündkerzen in thermisch hochbelasteten Motoren setzen.
Offenbarung der Erfindung
Bei der zunehmenden geplanten Verwendung von Wasserstoff als Kraftstoff im Verbrennungsmotor entsteht die Notwendigkeit die Zündkerze thermisch belastbarer auszulegen. Wasserstoff-betriebene Verbrennungsmotoren werden in der Regel mit einem sehr mageres Luft- Kraftstoff-Gemisch (Lambda > 1,8) betrieben, um die gesetzliche Emission-Vorgaben zu erfüllen. Um den niedrigen Gemisch-Heizwert von Wasserstoff zu kompensieren, werden höhere Ladungsdichten realisiert und entsprechend auch höhere Drücke zum Zündzeitpunkt. Weitere Besonderheiten bei der Wasserstoffverbrennung in einem Verbrennungsmotor ist das Zusammenspiel zwischen Selbstzündungstemperatur und minimal benötigter Zündenergie. Daraus ergibt sich, dass für die Anwendung bei einem Wasserstoff betriebenen Verbrennungsmotor eine „kalte Zündkerze“ benötigt wird, d.h. man benötigt eine Zündkerze mit einem sehr niedrigen Wärmewert, bzw. niedrigen Bauteiltemperaturen.
Entsprechend ist es Aufgabe der Erfindung eine Zündkerze bereit zu stellen, die die Anforderungen an eine Zündkerze für die Anwendung bei thermisch hoch belasteten Motoren, beispielsweise einem mit Wasserstoff betriebenen Motor, erfüllt.
Diese Aufgabe wird bei der erfindungsgemäßen Zündkerze der eingangs genannter Art dadurch gelöst, dass das Gehäuse an seiner Stirnseite eine Ausnehmung aufweist und die Masseelektrode in dieser Ausnehmung angeordnet ist, sowie dass die Masseelektrode und die Mittelelektrode so angeordnet sind, dass ein Zündspalt innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Zündkerze mit einer Längsachse weist ein Gehäuse mit einer Bohrung entlang der Zündkerzen-Längsachse und einer brennraumseitigen Stirnseite, -wobei das Gehäuse an seiner Stirnseite eine Ausnehmung aufweist, einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Isolator, eine innerhalb des Isolators angeordnete Mittelelektrode, und eine Masseelektrode auf, die in der an der Gehäuse-Stirnseite ausgebildeten Ausnehmung angeordnet ist, wobei die Masseelektrode und die Mittelelektrode so angeordnet sind, dass ein Zündspalt innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Gehäuse an seiner Stirnseite eine Ausnehmung aufweist und die Masseelektrode in dieser Ausnehmung angeordnet ist sowie dass die Masseelektrode und die Mittelelektrode so angeordnet sind, dass ein Zündspalt innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Masseelektrode und der Zündspalt nicht in den Brennraum hineinragen. Des Weiteren können die Masseelektrode und die Mittelelektrode kürzer ausgebildet werden, wodurch diese weniger weit in den Brennraum hineinragen und einerseits weniger Wärme aus dem Brennraum aufnehmen und andererseits durch die kürzeren Elektroden die Wärmeabfuhr aus den Elektroden über das Gehäuse in einen Zylinderkopf, in den die erfindungsgemäß Zündkerze montiert ist, effektiver ist als bei einer Zündkerze mit längeren Elektroden. Durch die Anordnung der Masseelektrode in der Ausnehmung der Gehäuse-Stirnseite verbessert weiter die Wärmeabfuhr aus der Masseelektrode ins Gehäuse. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Zündkerze ist die Ausnehmung eine Kerbe ist, insbesondere eine rechteckige Kerbe ist. Kerben können sich leicht in die brennraumseitige Stirnseite ausgebildet werden, beispielsweise durch Stanzen oder Fräsen.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Zündkerze hat die Stirnseite des Gehäuses eine Wellenkontur hat, wobei ein Wellental die Ausnehmung ist, in der die Masseelektrode angeordnet ist. Aufgrund der Wellenkontur gibt es keine scharfen Kanten am Übergang von der brennraumseitigen Gehäuse-Stirnseite zu der Ausnehmung. Diese scharfen Kanten könnten die Strömung des Kraftstoff-Gemisches ungünstig beeinflussen.
Bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Zündkerze hat die Ausnehmung eine Tiefe T mit T= 0,1 mm oder größer und/oder T=15 mm oder kleiner. Die Tiefe T erstreckt sich von einer ersten Ebene, die durch das brennraumseitige Ende der brennraumseitigen Stirnfläche des Gehäuses aufgespannt wird, bis zu einer zweiten Ebene, die durch den tiefsten Punkt der Ausnehmung aufgespannt wird. Die erste Ebene und die zweite Ebene erstrecken sich immer senkrecht zu der Längsachse der Zündkerze. Die Masseelektrode liegt am tiefsten Punkt der Ausnehmung, in der zweiten Ebene, auf. Dadurch ergibt sich, dass der Zündspalt innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Durch diese negative Funkenlage ergibt sich die Möglichkeit die Mittelelektrode und den Isolator kürzer als üblich auszugestalten, so dass die Mittelelektrode und der Isolator einerseits nicht so weit in den Brennraum hineinragen und der Weg für die Wärmeabfuhr kürzer und somit die Wärmeabfuhr effektiver ist.
Bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Zündkerze ist vorgesehen, dass die brennraumseitige Stirnseite des Gehäuses zwei oder mehr Ausnehmungen aufweist, wobei in einer Ausnehmung die Masseelektrode angeordnet ist.
Beispielsweise können zwei Ausnehmungen an der brennraumseitigen Stirnseite des Gehäuses sich gegenüberliegend angeordnet sein. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Masseelektrode als Dachelektrode ausgebildet ist, dadurch ist es möglich den Abstand der Elektroden zu kontrollieren und bei Bedarf einzustellen. Bei einer alternativen Ausgestaltung sind zwei Ausnehmungen in einem Winkel, vorzugsweise in einem Winkel von 80°-100°, insbesondere von 90°, zueinander an der brennraumseitigen Stirnseite angeordnet. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Masseelektrode als Seitenelektrode ausgebildet ist, dadurch ist es möglich den Abstand der Elektroden zu kontrollieren und bei Bedarf einzustellen.
Beispielsweise kann die Zündkerze auch mehrere Masseelektroden aufweisen, wobei jede Masseelektrode in einer Ausnehmung angeordnet ist. Vorteilhafterweise gibt es mindestens eine Ausnehmung mehr als Masseelektroden, damit die oben beschriebenen Vorteile sich ergeben.
Bei einer Weiterentwicklung ist die Masseelektrode einmal als Dachelektrode ausgebildet und bildet mit der Mittelelektrode einen axialen Zündspalt aus und ein anderes Mal als Seitenelektrode ausgebildet und bildet mit der Mittelelektrode einen radialen Zündspalt aus.
Vorteilhafterweise ist beispielsweise die Breite des Zündspalts nicht größer als 0,5 mm, insbesondere nicht größer als 0,15 mm. Je kleiner der Zündspalt umso geringer ist der Spannungsbedarf für die Erzeugung eines Zündfunkens.
Es ist auch vorteilhaft, dass die Breite des Zündspalts mindestens 0,05 mm ist, insbesondere nicht kleiner als 0,1 mm ist. Damit ergibt sich, dass der Zündspalt nicht zu klein ist. Ein sehr kleiner Zündspalt stellt besondere Herausforderungen an die Genauigkeit bei der Zündkerzen-Produktion. Eine Abweichung von der möglichst parallelen Ausrichtung der Elektroden-Zündflächen hat bei einem kleinen Zündspalt größere Auswirkung, wie beispielsweise einen ungleichmäßigen Verschleiß der Zündfläche, als bei einem größeren Zündspalt. Die Untergrenze für die Breite des Zündspalts ist somit ein guter Kompromiss für einerseits einen kleinen Zündspalt zur Reduzierung des Zündspannungsbedarfes und des Verschleißes und anderseits einen vertretbaren Aufwand für eine gleichmäßige gute Qualität der Ausrichtung der Zündflächen zueinander bei der Zündkerzen-Produktion.
Die erfindungsgemäße Zündkerze und ihre Weiterentwicklung sind eine Wasserstoff- Zündkerze, die dazu eingerichtet ist in einem mit Wasserstoff betriebenen Motor eingesetzt zu werden und das zündfähige Wasserstoff enthaltende Kraftstoff-Luft-Gemisch zu zünden. Der Kraftstoff kann bis zu 100% Wasserstoff enthalten, sprich der Kraftstoff kann Wasserstoff oder eine Wasserstoff-Gas-Gemisch sein.
Allerdings ist die erfindungsgemäße Zündkerze nicht auf den Betrieb mit Wasserstoff beschränkt. Die erfindungsgemäße Zündkerze kann auch für Erdgas- oder Benzin- Verbrennungsmotoren verwendet werden. Allerdings ist die erfindungsgemäße Zündkerze auf den Betrieb mit Wasserstoff optimiert. Zeichnung
Figur 1 zeigt das brennraumseitige Ende einer erfindungsgemäßen Zündkerze
Figur 2 zeigt die brennraumseitige Stirnseite des Gehäuses mit einem ersten Beispiel für die erste Ausnehmung
Figur 3 zeigt als Draufsicht die brennraumseitige Stirnseite des Gehäuses mit mindestens zwei Ausnehmungen, die in drei Beispielen unterschiedlich angeordnet sind
Figur 4 zeigt die brennraumseitige Stirnseite des Gehäuses mit einer Wellenkontur und zwei sich gegenüberliegenden Ausnehmungen als weiteres Beispiel.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In Figur 1 ist schematisch das brennraumseitige Ende der erfindungsgemäße Zündkerze 1 dargestellt. Die Zündkerze 1 weist ein Gehäuse 2, einen Isolator 3, eine im Isolator 3 angeordnete Mittelelektrode 4, von der in der Figur 1 nur das brennraumseitige Ende zu sehen ist, und eine Masseelektrode 5 auf. Die Masseelektrode 5 ist in einer Ausnehmung 28 der brennraumseitigen Stirnseite 27 des Gehäuses 2 angeordnet ist. Die Masseelektrode 5 ist in diesem Beispiel als Dachelektrode für die Mittelelektrode ausgebildet. Es ergibt sich ein axialer Zündspalt 54. Alternative könnte die Masseelektrode 5 auch als Seitenelektrode für die Mittelelektrode 4 ausgebildet sein, dann ergibt sich ein radialer Zündspalt 54.
Die Ausnehmung 28 erstreckt sich von der brennraumseitigen Stirnseite 27 des Gehäuses 2 in Richtung des brennraumabgewandte Gehäuse-Endes. Die Ausnehmung hat eine Tiefe T, die parallel zu Längsachse der Zündkerze 1 ausgehend von der brennraumseitigen Gehäuse-Stirnseite 27 bis zum tiefsten Punkt der Ausnehmung 28 gemessen wird. Die Masseelektrode 5 liegt am tiefsten Punkt der Ausnehmung 28 auf. Die Tiefe T der Ausnehmung 28 beeinflusst auch wie weit der Zündspalt 54 sich innerhalb des Gehäuses 2 befindet. Für die Übersichtlichkeit wird auf die Darstellung von weiteren Komponenten, wie beispielsweise Mittelelektrode oder Isolator, in den weiteren Figuren verzichtet. Gleiche und funktional gleiche Komponenten haben das gleiche Bezugszeichen.
In Figur 2 ist das Gehäuse 2 mit zwei Ausnehmungen 28 und einer in einer Ausnehmung 28 angeordneten Masseelektrode 5 schematisch dargestellt. Die Ausnehmungen 28 sind sich gegenüberliegend angeordnet. Dadurch ist es beispielsweise möglich den Elektrodenabstand, der den Zündspalt 54 bildet, zu kontrollieren und einzustellen. Vorzugsweise haben die beiden Ausnehmungen 28 die gleiche Tiefe T.
In Figur 3 sind als Draufsicht drei Beispiele für die Anordnung und Anzahl der Ausnehmungen 28 an der brennraumseitigen Stirnseite 27 des Gehäuses 2 dargestellt. Zu sehen ist jeweils das Gehäuse 2 mit seiner brennraumseitigen Stirnseite 27, zwei oder drei Ausnehmungen 28, eine Masseelektrode 5 und eine Mittelelektrode 4. Die Masseelektrode 5 ist jeweils als Seitenelektrode dargestellt, kann aber auch als Dachelektrode ausgebildet sein.
In Figur 3 a) sind die Ausnehmungen 28a, 28b wie in Figur 2 sich gegenüberliegend angeordnet. Der Winkel zwischen den Ausnehmungen 28a, 28b beträgt ca. 180°.
In Figur 3 b) sind zwei Ausnehmungen 28a, 28c an der brennraumseitigen Stirnseite 27, des Gehäuses 2 ausgebildet. Die Ausnehmungen 28a, 28c sind gewinkelt zueinander angeordnet. Der von den Ausnehmungen 28a, 28c eingeschlossenen Winkel a beträgt ca. 90°. In einer Ausnehmung 28a ist die Masselelektrode 5 angeordnet.
In Figur 3 c) sind drei Ausnehmungen 28a, 28b, 28c eingezeichnet. Zwei Ausnehmungen 28a, 28b sind sich gegenüberliegend angeordnet und eine Ausnehmung 28c ist im Winkel zu den anderen beiden Ausnehmungen 28a, 28b angeordnet. In einer Ausnehmung 28a ist die Masseelektrode 5 angeordnet. Der Elektrodenabstand kann aus zwei Perspektiven kontrolliert und eingestellt werden.
Beispielsweise kann auch in der zur ersten Masseelektrode 5 gegenüberliegenden Ausnehmung 28b eine zweite Masseelektrode angeordnet sein. Durch die gewinkelte angeordnete Ausnehmung 28c kann der Elektrodenabstand für beide Masseelektroden 5 kontrolliert und eingestellt werden. In Figur 4 kann die brennraumseitige Stirnseite 27 eine Wellenkontur. In diesem Beispiel hat die Welle zwei Wellentäler, die der Ausnehmung 28 entsprechen. In einem Wellental ist die Masseelektrode 5 angeordnet. Das gegenüberliegende Wellental kann zu Kontrolle und Einstellung des Elektrodenabstandes zwischen der Mittelelektrode 4 und der Masseelektrode 5 genutzt werden. Die Tiefe T der Ausnehmung 28 ergibt sich durch den Höhenunterschied zwischen dem Wellenberg und dem Wellental.
Mehr als zwei Ausnehmungen 28 sind entsprechend realisierbar, indem die Wellenkontur mehr als zwei, beispielsweise vier Wellentäler, hat. Die Anzahl der möglichen Wellentäler hängt proportional vom Durchmesser des Gehäuses 2 ab. Je größer der Durchmesser ist umso mehr Wellentäler und Ausnehmungen 28 können an der brennraumseitigen Stirnseite 27 des Gehäuses 2 ausgebildet werden.
Für alle Beispiele gilt, dass die Masseelektrode 5 in der Ausnehmung 28 eingepresst oder eingeschweißt ist.

Claims

Ansprüche
1. Zündkerze (1) mit einer Längsachse aufweisend
• ein Gehäuse (2) mit einer Bohrung entlang der Zündkerzen-Längsachse und einer brennraumseitigen Stirnseite (27), wobei das Gehäuse (2) an seiner brennraumseitigen Stirnseite (27) eine Ausnehmung (28) aufweist,
• einen innerhalb des Gehäuses (2) angeordneten Isolator (3),
• eine innerhalb des Isolators (3) angeordnete Mittelelektrode (4), und
• einer Masseelektrode (5), die in der an der Gehäuse-Stirnseite ausgebildeten Ausnehmung (28) angeordnet ist,
• wobei die Masseelektrode (5) und die Mittelelektrode (4) so angeordnet sind, dass ein Zündspalt (54) innerhalb des Gehäuses (2) ausgebildet ist.
2. Zündkerze (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (28) eine Kerbe ist, insbesondere eine rechteckige Kerbe ist.
3. Zündkerze (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die brennraumseitige Stirnseite (28) des Gehäuses (2) eine Wellenkontur hat, wobei ein Wellental die Ausnehmung (28) ist, in der die Masseelektrode (5) angeordnet ist.
4. Zündkerze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (28) eine Tiefe T mit T= 0,1 mm oder größer und/oder T=15 mm oder kleiner.
5. Zündkerze (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die brennraumseitige Stirnseite (27) des Gehäuses (2) zwei oder mehr Ausnehmungen (28) aufweist, wobei in einer Ausnehmung (28) die Masseelektrode (2) angeordnet ist.
6. Zündkerze (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Ausnehmungen (28) sich gegenüberliegen oder in einem Winkel, vorzugsweise in einem Winkel a von 100°- 80° zueinander, angeordnet sind.
7. Zündkerze (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (5) als Dachelektrode ausgebildet ist und mit der Mittelelektrode (4) einen axialen Zündspalt (54) ausbildet, oder dass die Masseelektrode (5) als Seitenelektrode ausgebildet ist und mit der Mittelelektrode (4) einen radialen Zündspalt (54) ausbildet.
8. Zündkerze (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Zündspalts (54) nicht größer als 0,5 mm, insbesondere nicht größer als 0,15 mm ist, und mindestens 0,05 mm ist, insbesondere nicht kleiner als 0,1 mm ist.
9. Zündkerze (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkerze (1) eine Wasserstoff-Zündkerze ist, die dazu eingerichtet ist in einem mit Wasserstoff betriebenen Motor eingesetzt zu werden und das zündfähige Wasserstoff enthaltende Kraftstoff-Luft-Gemisch zu zünden.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006228522A (ja) * 2005-02-16 2006-08-31 Denso Corp 内燃機関用のスパークプラグ
KR100990206B1 (ko) * 2009-10-14 2010-10-29 정인태 내연기관의 점화플러그
WO2011086651A1 (ja) * 2010-01-15 2011-07-21 日本特殊陶業株式会社 点火プラグ及びその点火プラグの製造方法
US9172217B2 (en) * 2010-11-23 2015-10-27 Woodward, Inc. Pre-chamber spark plug with tubular electrode and method of manufacturing same
DE102017107728A1 (de) * 2017-04-10 2018-10-11 Federal-Mogul Ignition Gmbh Vorkammerzündkerze und Verfahren zu deren Herstellung
DE102018209970A1 (de) * 2018-06-20 2019-12-24 Robert Bosch Gmbh Vorkammer-Zündkerze mit symmetrisch angeordneten Masseelektroden an der Gehäuseinnenseite
JP6986042B2 (ja) * 2019-04-16 2021-12-22 日本特殊陶業株式会社 点火プラグ
DE102021214150A1 (de) * 2021-12-10 2023-06-15 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Zündkerze mit kleinem Zündspalt und planen Zündelementflächen

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