EP4670239A1 - Zündkerze mit vorsprung an einer brennraumseitigen ebenen gehäusestirnfläche - Google Patents

Zündkerze mit vorsprung an einer brennraumseitigen ebenen gehäusestirnfläche

Info

Publication number
EP4670239A1
EP4670239A1 EP24703306.1A EP24703306A EP4670239A1 EP 4670239 A1 EP4670239 A1 EP 4670239A1 EP 24703306 A EP24703306 A EP 24703306A EP 4670239 A1 EP4670239 A1 EP 4670239A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
combustion chamber
spark plug
projection
housing
plane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24703306.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Anatolij Odegov
Jens Ebel-Vonau
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 EP4670239A1 publication Critical patent/EP4670239A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • 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
    • H01T13/08—Mounting, fixing or sealing of sparking plugs, e.g. in combustion 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
    • H01T13/46—Sparking plugs having two or more spark gaps
    • H01T13/467—Sparking plugs having two or more spark gaps in parallel connection

Definitions

  • the invention relates to a spark plug.
  • Spark plugs have been around for over 100 years and provide an ignition spark in combustion engines to ignite a fuel-air mixture at the right time. Over time, spark plugs have been used for various fuels such as gasoline, ethanol, methanol, CNG (compressed natural gas), hydrogen or mixtures thereof.
  • fuels such as gasoline, ethanol, methanol, CNG (compressed natural gas), hydrogen or mixtures thereof.
  • Conventional spark plugs have a housing with a flat front surface on the combustion chamber side. One or more ground electrodes are arranged or welded onto this flat front surface and are then bent into the correct position in order to set a defined axial or radial electrode distance to a centrally positioned center electrode. This ground electrode is called a hook electrode.
  • the front surface of the housing is approximately flush with the combustion chamber roof, so that the ground electrode always protrudes into the combustion chamber and absorbs a lot of heat from the combustion chamber.
  • Conventional spark plugs have a positive spark position because the ignition gap where the sparks are generated is located outside the spark plug housing and typically inside the combustion chamber. There are also spark plug concepts in which the ignition gap is formed within the housing.
  • the ground electrode is inserted, for example, into a through-hole formed in the housing wall. If the front surface of the housing is again approximately flush with the combustion chamber roof, the ignition gap is arranged outside the combustion chamber. These spark plugs then have a negative spark position. Furthermore, these spark plugs have a relatively large breathing space volume, since in addition to the insulator and the center electrode, the ground electrode and the ignition gap are also arranged in the breathing space of the housing. Large breathing spaces have the challenge that they cannot be flushed sufficiently well, so that hot gases accumulate in the breathing space, which leads to additional heat input both to the spark plug components and to the fresh, combustible fuel-air mixture.
  • spark plugs are mounted so that the front surface of the housing on the combustion chamber side is in the plane of the combustion chamber roof, spark plugs in which the ignition gap intersects the plane spanned by the front surface on the combustion chamber side are considered to be spark plugs with a neutral spark position.
  • the axial or radial ignition gap is the volume between the center electrode and the ground electrode, whereby the volume of the ignition gap is limited by the ignition surfaces of the respective electrode and by the overlap of the projections of the ignition surfaces on each other.
  • spark plug development has focused on the development and optimization of spark plugs for a hydrogen engine. Very low ignition energies are sufficient for hydrogen ignition. Even hot components can be sufficient to ignite the hydrogen-air mixture. All ignitions that are not triggered by the ignition spark are undesirable and should be avoided if possible.
  • H2 spark plugs which are specially developed for operation in a hydrogen engine, include that the spark plugs must be as cold as possible and need a well-rinsed breathing space in the housing.
  • One of the characteristics of cold spark plugs is that they have very good heat dissipation from the electrodes via the cooler housing into the cylinder head as a heat sink.
  • This goal can be achieved, for example, with a short insulator base, a short center electrode, a small seat offset (this means the axial distance from the contact surface of the center electrode in the insulator to the inner sealing ring), a small ground electrode protrusion and a low spark position.
  • the spark position is measured in relation to the combustion chamber roof.
  • a low spark position means that the ignition gap where the sparks are generated is as close as possible to the combustion chamber roof.
  • a spark plug whose combustion chamber-side front side of the housing lies in the plane of the combustion chamber roof, this means that with a spark plug with a low spark position, the ignition gap is as close as possible to the combustion chamber-side front side.
  • the spark plug according to the invention has a longitudinal axis X and has a housing with a flat end face on the combustion chamber side, which spans a plane E, and a thread formed on its outside, whereby a threaded area is formed on the outside of the housing. Furthermore, the spark plug has an insulator, a center electrode, a ground electrode, an ignition gap, which is formed by the ground electrode and the center electrode. On the flat end face on the combustion chamber side, the spark plug has a projection which extends parallel to the longitudinal axis X of the spark plug from the flat end face in the direction of a combustion chamber, wherein a bore with the diameter DB, in which the Ground electrode is arranged, at least partially formed in the projection.
  • the spark plug can have a neutral or slightly positive spark position and at the same time a small breathing space.
  • the breathing space inside the housing can be made very small because the ground electrode is located close to the end of the spark plug on the combustion chamber side and not necessarily completely inside the housing. This improves the purging behavior of the breathing space and prevents hot gas from accumulating in the breathing space and undesirably heating the insulator, the inner wall of the housing or the center electrode too much.
  • the result is a spark plug with a ground electrode on the side that has a good thermal connection to the housing and a small and easily purged breathing space.
  • the distance from the edge of the hole on the combustion chamber side to the end of the projection on the combustion chamber side is at least 0.5 mm.
  • the spark plug can also have a slightly negative spark position. In this case, for example, the hole would be formed in the housing wall.
  • Another advantage is that the hole is sufficiently far away from the end of the projection on the combustion chamber side so that there is enough material for the ground electrode to be placed and secured safely and reliably in the hole. If the ground electrode is welded in place, there is enough material from the projection available for the weld seam. Furthermore, there must be a certain amount of material around the hole and around the ground electrode so that the projection can transfer the heat absorbed by the ground electrode to the housing and a cylinder head sufficiently quickly.
  • the neutral or slightly positive or slightly negative spark position is achieved by arranging the ground electrode close to the end of the spark plug on the combustion chamber side.
  • Another advantage is that the ground electrode does not extend as far into the combustion chamber as with a conventional spark plug with a hook electrode as the ground electrode, and therefore absorbs less heat from the combustion chamber. If the ground electrode is short and rod-shaped, another advantage is that the heat paths from the ground electrode to the cooled housing are short, thus optimizing the heat transport from the ground electrode via the housing into a cylinder head.
  • the projection has a wall thickness h around the bore.
  • the wall thickness h can vary along the circumference of the bore.
  • the wall thickness h is measured radially to the longitudinal extent of the bore.
  • the wall thickness h is at least 0.5 mm thick. This ensures that the projection has sufficient wall volume so that the ground electrode can be placed and fastened safely and reliably in the bore.
  • the ground electrode is welded in place, sufficient material from the projection is available for the weld seam.
  • there must be a certain amount of material around the bore and around the ground electrode so that the projection can transfer the heat absorbed by the ground electrode to the housing and a cylinder head sufficiently quickly.
  • the projection has a height L in relation to the flat front surface on the combustion chamber side, where L > 0.
  • the height L is a measure of how far the projection protrudes from the plane E spanned by the flat front surface on the combustion chamber side.
  • L ⁇ 5 mm.
  • L ⁇ 2.5 mm.
  • L must be greater than 0 so that the ignition gap is on or in the plane E and a slightly negative, neutral or slightly positive spark position is obtained in relation to the front surface on the combustion chamber side.
  • L must not be too large so that the projection and the ground electrode are not too far away from the plane E and, in the case of a spark plug installed in a cylinder head, protrude too far into the combustion chamber and thus negatively affect the heat balance of the spark plug.
  • L > 5 mm can result in spark positions that can also be achieved with a conventional spark plug with a hook electrode.
  • the larger L is, the further the projection extends beyond the plane E of the flat front surface on the combustion chamber side and into a possible combustion chamber, whereby the advantages described above with regard to reduced heat absorption are reduced.
  • the projection can, for example, have a round, square, cylindrical, elliptical, trapezoidal or oval shape.
  • the ignition gap is partially formed within the housing.
  • the volume of the ignition gap intersects the plane E of the flat end face on the combustion chamber side.
  • approximately half of the ignition gap volume is located inside the housing, i.e. on the side of plane E facing away from the combustion chamber. This ensures that the spark plug has a neutral spark position.
  • the ignition gap is formed within the housing and does not intersect the plane E, wherein a distance from a boundary of the ignition gap facing the plane E to the plane E is 0 mm or greater and in particular less than 0.5 mm. This results in a slightly negative spark position in the spark plug.
  • the ignition gap is formed outside the housing and the plane E does not intersect the ignition gap, so that a boundary of the ignition gap facing the plane E has a distance from the plane E in the axial direction of 0 mm or greater and (L - h - DB) or less, where L ⁇ 5 mm and h > 0.5 mm. This results in a slightly positive spark position in the spark plug.
  • Spark plugs typically have a breathing chamber formed within the housing and extending from the combustion chamber end of the insulator to a plane E of the combustion chamber end face of the housing.
  • the spark plug according to the invention has a breathing space whose volume is less than 200 mm 3 .
  • the volume is less than 120 mm 3 , especially in the case of spark plugs with a thread smaller than M14. This ensures that the breathing space is not too large and can be rinsed out well Good flushing is important so that the burnt hot gases do not collect in the breathing space and thereby introduce heat into the insulator, center electrode or inner housing wall, which can lead to unwanted ignition of the components.
  • the hole in which the ground electrode is inserted is advantageously formed on the combustion chamber side of the threaded area in the housing. As a result, the hole is not arranged in the threaded area. This makes it possible to achieve a neutral or slightly positive or slightly negative spark position in the spark plug.
  • the hole in the projection is typically a through hole that extends radially to the longitudinal axis X of the spark plug from the inside to the outside of the projection.
  • the ground electrode is, for example, pressed, screwed and/or welded into the hole. This ensures that the ground electrode is securely fastened in the hole.
  • the ignition gap for example, has a width of less than or equal to 0.3 mm. This distance is sufficient for the ignition of hydrogen, since less energy is required for hydrogen ignition than, for example, for the ignition of a gasoline-air mixture.
  • the spark plug has a second projection on the flat end face on the combustion chamber side.
  • the second projection like the projection, extends parallel to the longitudinal axis X of the spark plug from the flat end face on the combustion chamber side in the direction of a combustion chamber, wherein a further bore in which a second ground electrode is arranged is at least partially formed in the second projection, or wherein a distance from the edge of the bore on the combustion chamber side to the end of the projection on the combustion chamber side is at least 0.5 mm.
  • the first and second projections with the first and second ground electrodes are arranged symmetrically about the longitudinal axis of the spark plug on the flat end face on the combustion chamber side.
  • the spark plug can also have a plurality of projections, in each of which a bore for a ground electrode is at least partially formed, and a ground electrode is arranged.
  • the combustion chamber-side flat end face has three or four projections which, like the first and second projections, extend parallel to the longitudinal axis X of the spark plug from the flat end face in the direction of a combustion chamber, wherein in the third and fourth projections respectively a bore is formed at least partially in which a further ground electrode is arranged or wherein a distance from the combustion chamber-side edge of the bore to the combustion chamber-side end of the projection is at least 0.5 mm
  • the projections can have different heights, which allows a spark plug with different spark positions to be realized.
  • a spark plug can have a neutral, a slightly positive and a slightly negative spark position.
  • the invention also relates to a hydrogen engine that is operated with a hydrogen-containing fuel.
  • the hydrogen engine has at least one cylinder and a combustion chamber belonging to this cylinder with a combustion chamber roof.
  • the spark plug according to the invention is mounted in the cylinder in such a way that the spark plug has a neutral or a slightly positive or a slightly negative spark position.
  • Figure 1 shows two examples of a spark plug according to the state of the art
  • FIG. 2 shows a cross-section of three examples of the spark plug according to the invention
  • Figure 3 shows the external view of an example of the spark plug according to the invention from two perspectives
  • the spark plug 100 has a longitudinal axis X that extends from the combustion chamber-side end to the end of the spark plug 100 facing away from the combustion chamber.
  • the spark plug 100 has a housing 200 that has a longitudinal bore parallel to the longitudinal axis X of the spark plug 100.
  • the housing 200 has a combustion chamber-side flat end face 210 on the combustion chamber side at its end.
  • the housing 200 typically has a thread 220 with which the spark plug 100 can be screwed into a cylinder head.
  • the thread area typically extends from the combustion chamber-side thread start 222 to the thread end facing away from the combustion chamber.
  • the insulator 300 is arranged and secured within the housing 200.
  • the center electrode 400 typically protrudes from the end of the insulator 300 on the combustion chamber side.
  • the ground electrode 400 projects into the breathing space 310 of the housing 200.
  • the ground electrodes 500 are inserted into holes that are formed in the housing wall and arranged in the threaded area.
  • the holes are through holes that extend from the outside to the inside of the housing 200.
  • the radial ignition gap 450 is the volume between the mutually facing ignition surfaces of the electrodes 400, 500. In the axial direction, the ignition gap 450 is limited by the axial overlap of the projections of the ignition surfaces on one another.
  • this spark plug 100 since the spark plug 100 is typically mounted in a cylinder head such that the combustion chamber-side front side 210 of the housing 200 lies in the same plane as the combustion chamber roof, or alternatively that the thread start 222 lies in the plane of the combustion chamber roof, this spark plug 100 according to Figure 1a) clearly has a negative spark position. In the example shown in Figure 1 b), the center electrode 400 protrudes from the breathing space 310.
  • the ground electrode 500 is arranged as a hook electrode on the combustion chamber-side front side of the housing 200.
  • the axial ignition gap 450 is the volume between the mutually facing ignition surfaces of the electrodes 400, 500. In the radial direction, the ignition gap 450 is limited by the radial overlap of the projections of the ignition surfaces on one another.
  • this spark plug 100 is typically mounted in a cylinder head such that the combustion chamber-side front side 210 of the housing 200 lies in the same plane as the combustion chamber roof, or alternatively that the thread start 222 lies in the plane of the combustion chamber roof, this spark plug 100 according to Figure 1 b) clearly has a positive spark position.
  • Figure 2 shows a schematic sectional view of the combustion chamber-side half of the spark plug 1 according to the invention for several embodiments.
  • the spark plug 1 has a longitudinal axis X and a housing 2 with a flat end face 21 on the combustion chamber side.
  • the flat end face 21 on the combustion chamber side spans a plane E that is perpendicular to the longitudinal axis X of the spark plug 1.
  • a projection 25 extends from this plane E from the flat end face 21 on the combustion chamber side.
  • a bore 20, into which a ground electrode 5 is inserted, is at least partially formed in this projection 25.
  • the bore 20, into which the ground electrode 5 is inserted is partially formed in the projection 25 and with its remaining part in the housing wall.
  • the bore 20 extends in the projection 25 and in the housing 2 radially to the longitudinal axis X of the spark plug 1.
  • the projection 25 has a height of L, where L is approximately the sum of the wall thickness h of the projection 25 and half the diameter DB of the bore 20.
  • the projection 25 has a wall thickness h which is radial to the longitudinal axis of the Bore 20 is measured.
  • the longitudinal axis of the bore 20 extends perpendicular to the longitudinal axis X of the spark plug 1.
  • the wall thickness h can vary along the circumference of the bore 20, as shown in Figure 3 c).
  • a thread 22 is formed on the outside of the housing 2, with which the spark plug 1 can be screwed into a cylinder head.
  • the beginning of the thread 22a on the combustion chamber side is located away from the plane E of the flat end face 21 facing the combustion chamber and the ground electrode 5.
  • the bore 20 for the ground electrode 5 is arranged in a thread-free section of the housing 2 and the projection 25.
  • the breathing chamber 31 of the housing 2 extends from the combustion chamber-side end of the insulator 3 to the plane E of the combustion chamber-side flat front face 21.
  • the radial ignition gap 45 which is formed between the ground electrode 5 and the center electrode 4, is partially arranged in the breathing chamber 31.
  • the center electrode 4 protrudes beyond the plane E of the combustion chamber-side flat front face 21 of the housing 2. Accordingly, the ignition gap 45 also partially protrudes beyond the plane E.
  • the spark plug 1 has a neutral spark position in relation to the combustion chamber-side flat front face 21.
  • the spark plug 1 has a neutral or a slightly positive spark position with respect to the combustion chamber roof if the flat end face 21 on the combustion chamber side or the thread start 22a on the combustion chamber side is in a plane with the combustion chamber roof.
  • the second embodiment according to Figure 2 b) differs from the first embodiment according to Figure 2 a) in that in the second embodiment the spark plug 1 has two projections 25, each with an inserted ground electrode 5.
  • the projections 25 and ground electrodes 5 are arranged symmetrically along the circumference of the flat end face 21 on the combustion chamber side.
  • the ground electrodes 5 each form an ignition gap 45 with the center electrode 4.
  • the ignition gap 45 lies partly within the housing 2 and thus in the breathing space 31 of the housing 2 and partly outside the housing 2.
  • the spark plug 1 In relation to the plane E spanned by the flat end face 21 on the combustion chamber side, the spark plug 1 has a neutral spark position.
  • the third embodiment according to Figure 2 c) differs from the second embodiment according to Figure 2 b) in that in the third embodiment the spark plug 1 has two projections 25a, 25b, each with an inserted ground electrode 5a, 5b, wherein the two projections 25a, 25b have different heights L1, L2.
  • the first projection 25a with the height L1 is higher than the second projection 25b with the height L2. This results in two ignition gaps 45a, 45b with different distances from the plane E.
  • the first ignition gap 45a is formed between the first ground electrode 5a and the center electrode 4.
  • the first ground electrode 5a is arranged in the first projection 25a, which has a height L1.
  • the first ignition gap 45a does not intersect the plane E and has a distance from the plane E of a maximum of (L- h - DB), as a result of which the spark plug 1 has a first ignition gap 45a with a slightly positive spark position.
  • the second ignition gap 45b is formed between the second ground electrode 5b and the center electrode 4.
  • the second ground electrode 5b is arranged in the second projection 25b, which has a height L2.
  • the second ignition gap 45a intersects the plane E, whereby the spark plug 1 has a second ignition gap 45b with a neutral spark position.
  • the spark plug can have a projection with L ⁇ 0.5mm, whereby the hole is not formed in the projection but in the housing wall.
  • the edge of the hole on the combustion chamber side has a distance to plane E of less than 0.5mm.
  • the projection is arranged in such a way that the distance from the edge of the hole on the combustion chamber side to the end of the spark plug on the combustion chamber side is at least 0.5mm.
  • the end of the projection and the spark plug on the combustion chamber side are identical in this case. Due to the projection, there is enough material on the combustion chamber side of the hole so that a ground electrode can be placed and fastened firmly enough in the hole.
  • Figure 3 the embodiments according to Figure 2 of the spark plug 1 according to the invention are shown in an external view.
  • the same components have the same reference numerals as in Figure 2.
  • Figure 3 a) corresponds to the second embodiment.
  • Figure 3 b) corresponds to a 90° angle around the Longitudinal axis rotated view of the view according to Figure 3 a).
  • the view shown in Figure 3 b) can also show the first embodiment according to Figure 2 a).
  • Figure 3 c) shows an enlargement of the view according to Figure 3 b) so that the combustion chamber end of the housing 2 with the projection 25 can be seen better.
  • the wall thickness h of the projection 25 can be clearly seen again along the circumference of the bore 20.
  • the wall thickness h varies.
  • h1 the wall thickness of the projection 25 parallel to the longitudinal axis X of the spark plug 1
  • h2 the wall thickness at an angle of approximately 50° to the wall section of the projection 25 with the wall thickness h1.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Spark Plugs (AREA)

Abstract

Zündkerze (1) mit einer Längsachse X, aufweisend: - Ein Gehäuse (2) mit einer brennraumseitigen ebenen Stirnfläche (21), die einen Ebene E aufspannt, und einem auf seiner Außenseite ausgebildeten Gewinde (22), wodurch auf der Außenseite des Gehäuses (2) ein Gewindebereich ausgebildet ist, - Einen Isolator (3), - Eine Mittelelektrode (4), - Eine Masseelektrode (5), - Einen Zündspalt (45), der durch die Masseelektrode (5) und die Mittelelektrode (4) ausgebildet wird, wobei die brennraumseitige ebene Stirnfläche (21) einen Vorsprung (25) aufweist, der sich parallel zur Längsachse X der Zündkerze (1) von der ebenen Stirnfläche (21) aus in Richtung eines Brennraums erstreckt, wobei eine Bohrung (20) mit dem Durchmesser DB, in der die Masseelektrode (5) angeordnet ist, mindestens teilweise im Vorsprung (25) ausgebildet ist und/oder wobei ein Abstand vom brennraumseitigen Rand der Bohrung (20) bis zum brennraumseitigen Ende des Vorsprungs (25) mindestens 0,5 mm ist.

Description

Beschreibung
Titel
Zündkerze mit Vorsprung an einer brennraumseitigen ebenen
Gehäusestirnfläche
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Zündkerze.
Seit über 100 Jahren sind Zündkerzen bekannt, die in Verbrennungsmotoren einen Zündfunken bereitstellen, um ein Kraftstoff- Luft Gemisch zum richtigen Zeitpunkt zu zünden. Über die Zeit ergab sich der Einsatz von Zündkerzen für verschiedene Kraftstoffe wie beispielsweise Benzin, Ethanol, Methanol, CNG (Compressed natural gas = komprimiertes Erdgas), Wasserstoff oder Mischungen daraus.
Herkömmliche Zündkerzen haben ein Gehäuse mit einer ebenen brennraumseitigen Stirnfläche. Auf dieser ebenen Stirnfläche sind eine oder mehrere Masseelektroden angeordnet bzw. angeschweißt und werden anschließend in die richtige Position gebogen, um einen definierten axialen oder radialen Elektrodenabstand zu einer zentral positionierten Mittelelektrode einzustellen. Diese Masseelektrode nennt man Hakenelektrode. Die Stirnfläche des Gehäuses schließt abhängig von der Applikation in etwa mit dem Brennraumdach ab, so dass die Masseelektrode stets in den Brennraum hineinragt und viel Wärme aus dem Brennraum aufnimmt. Herkömmliche Zündkerzen haben eine positive Funkenlage, da der Zündspalt, an dem die Funken entstehen, außerhalb des Zündkerzengehäuses und typischerweise innerhalb des Brennraums angeordnet ist. Des Weiteren gibt es Zündkerzen-Konzepte, bei denen der Zündspalt innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist. Bei diesen Konzepten ist die Masseelektrode beispielsweise in einer in der Gehäusewand ausgebildeten Durchgangsbohrung eingesteckt. Wenn die Stirnfläche des Gehäuses wieder in etwa mit dem Brennraumdach abschließt, ergibt sich, dass der Zündspalt außerhalb vom Brennraum angeordnet ist. Diese Zündkerzen haben dann eine negative Funkenlage. Des Weiteren haben diese Zündkerzen ein relativ großes Atmungsraumvolumen, da neben dem Isolator und der Mittelelektrode auch die Masseelektrode und der Zündspalt im Atmungsraum des Gehäuses angeordnet sind. Große Atmungsräume haben die Herausforderung, dass sich diese nicht ausreichend gut spülen lassen, so dass sich im Atmungsraum heiße Gase ansammeln, die zu einem zusätzlichen Wärmeeintrag sowohl an den Zündkerzenkomponenten als auch in das frische brennbare Kraftstoff-Luft- Gemisch führt.
Wenn der Zündspalt die Fläche vom Brennraumdach schneidet, die in der Nähe der Zündkerzenposition als Ebene angenähert werden kann, dann spricht man von einer neutralen Funkenlage. Bei der Montage der Zündkerzen so, dass die brennraumseitige Stirnfläche des Gehäuses in der Ebene vom Brennraumdach liegt, gelten Zündkerzen, bei denen der Zündspalt die von der brennraumseitigen Stirnfläche aufgespannte Ebene schneidet, als Zündkerzen mit neutraler Funkenlage.
Der axiale oder der radiale Zündspalt ist jeweils das Volumen zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode, wobei das Volumen des Zündspalts durch die Zündflächen der jeweiligen Elektrode sowie durch die Überdeckung der Projektionen der Zündflächen aufeinander begrenzt ist.
In letzter Zeit hat sich die Zündkerzenentwicklung auf die Entwicklung und Optimierung der Zündkerzen für einen Wasserstoff- Motor fokussiert. Für die Wasserstoffentflammung sind sehr niedrige Zündenergien ausreichend. Bereits heiße Bauteile können ausreichend sein, um das Wasserstoff-Luft-Gemisch zu entflammen. Sämtliche Entflammungen, die nicht durch den Zündfunken ausgelöst werden, sind unerwünscht und sollten möglichst vermieden werden.
Es ist somit die Aufgabe dieser Erfindung eine Wasserstoff-Zündkerze bereitzustellen, bei der unerwünschte Entflammungen vermieden werden. Offenbarung der Erfindung
Zu den aktuellen Erkenntnissen in der Entwicklung von Wasserstoff-Zündkerzen (H2-Zündkerze), die extra für den Betrieb in einem Wasserstoff- Motor entwickelt werden, gehört, dass die Zündkerzen möglichst kalt sein müssen und einen gut ausgespülten Atmungsraum im Gehäuse brauchen.
Kalte Zündkerzen zeichnen sich unter anderem dadurch aus, dass diese eine sehr gute Wärmeableitung aus den Elektroden über das kühlere Gehäuse in den Zylinderkopf als Wärmesenke haben. Dieses Ziel kann erreicht werden beispielsweise mit einem kurzen Isolatorfuß, einer kurzen Mittelelektrode, einem kleinen Sitzversatzmaß (damit ist der axiale Abstand von der Auflagefläche der Mittelelektrode im Isolator zum inneren Dichtring gemeint), einem geringen Masseelektrodenvorstehmaß und einer niedrigen Funkenlage. Die Funkenlage wird in Bezug zum Brennraumdach gemessen. Eine niedrige Funkenlage bedeutet, dass der Zündspalt, an dem die Funken entstehen, möglichst nahe am Brennraumdach ist. Übertragen auf eine Zündkerze, deren brennraumseitige Stirnseite des Gehäuses in der Ebene des Brennraumdaches liegt, bedeutet dies, dass bei einer Zündkerze mit niedriger Funkenlage, der Zündspalt möglichst nahe an der brennraumseitigen Stirnseite ist.
Vorteil der Erfindung
Diese Aufgabe wird von der erfindungsgemäßen Zündkerze gelöst.
Die erfindungsgemäße Zündkerze hat eine Längsachse X und weist ein Gehäuse mit einer brennraumseitigen ebenen Stirnfläche, die einen Ebene E aufspannt, und einem auf seiner Außenseite ausgebildeten Gewinde auf, wodurch auf der Außenseite des Gehäuses ein Gewindebereich ausgebildet ist. Des Weiteren weist die Zündkerze einen Isolator, eine Mittelelektrode, eine Masseelektrode, einen Zündspalt auf, der durch die Masseelektrode und die Mittelelektrode ausgebildet wird. An der brennraumseitigen ebenen Stirnfläche weist die Zündkerze einen Vorsprung auf, der sich parallel zur Längsachse X der Zündkerze von der ebenen Stirnfläche aus in Richtung eines Brennraums erstreckt, wobei eine Bohrung mit dem Durchmesser DB, in der die Masseelektrode angeordnet ist, mindestens teilweise im Vorsprung ausgebildet ist.
Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Zündkerze eine neutrale oder eine leicht positive Funkenlage und gleichzeitig einen kleinen Atmungsraum haben kann. Der Atmungsraum innerhalb des Gehäuses kann sehr klein ausgebildet werden, da die Masseelektrode nahe am brennraumseitigen Ende der Zündkerze und nicht unbedingt vollständig innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Dadurch verbessert sich das Spülverhalten des Atmungsraum und es wird verhindert, dass sich heißes Gas im Atmungsraum ansammelt und unerwünschter Weise den Isolator, die Gehäuseinnenwand oder die Mittelelektrode zu stark erwärmen. Insgesamt ergibt sich eine Zündkerze mit einer seitlich angeordneten Masseelektrode, die eine gute thermische Anbindung ans Gehäuse und einen kleinen und gut ausspülbaren Atmungsraum hat.
Alternativ zu der mindestens teilweisen Anordnung der Bohrung im Vorsprung ist ein Abstand vom brennraumseitigen Rand der Bohrung bis zum brennraumseitigen Ende des Vorsprungs mindestens 0,5 mm. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Zündkerze auch eine leicht negative Funkenlage haben kann. In diesem Fall wäre beispielsweise die Bohrung in der Gehäusewand ausgebildet. Des Weiteren ergibt sich der Vorteil, dass die Bohrung einen genügt großen Abstand vom brennraumseitigen Ende des Vorsprungs hat, damit genügt Material vorhanden ist, damit die Masseelektrode sicher und zuverlässig in der Bohrung platziert und befestigt werden kann. Wenn die Masseelektrode festgeschweißt wird, steht genügend Material vom Vorsprung für die Schweißnaht zur Verfügung. Des Weiteren muss um die Bohrung und um die Masseelektrode eine gewisse Menge an Material sein, damit der Vorsprung die von der Masseelektrode aufgenommene Wärme ausreichend schnell an das Gehäuse und einen Zylinderkopf weiterleiten kann
Die Kombination der Merkmale, dass die Bohrung, in der die Masseelektrode angeordnet ist, mindestens teilweise im Vorsprung ausgebildet ist und ein Abstand vom brennraumseitigen Rand der Bohrung bis zum brennraumseitigen Ende des Vorsprungs mindestens 0,5 mm ist, ergeben sich die oben genannten Vorteile. Für alle drei Varianten ergibt sich die neutrale oder leicht positive oder leicht negative Funkenlage durch die Anordnung der Masseelektrode nahe am brennraumseitigen Ende der Zündkerze. Des Weiteren ergibt sich der Vorteil, dass die Masseelektrode nicht so weit in den Brennraum rein ragt, wie bei einer herkömmlichen Zündkerze mit einer Hakenelektrode als Masseelektrode, und entsprechend weniger Wärme aus dem Brennraum aufnimmt. Wenn die Masseelektrode kurz und stabförmig ist, ergibt sich als weiterer Vorteil, dass die Wärmewege von der Masseelektrode zum gekühlten Gehäuse kurz sind und somit der Wärmetransport aus der Masseelektrode übers Gehäuse in einen Zylinderkopf optimiert ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einer Weiterbildung hat der Vorsprung eine Wanddicke h um die Bohrung herum. Beispielsweise kann die Wanddicke h entlang des Umfangs der Bohrung variieren. Die Wanddicke h wird radial zur Längserstreckung der Bohrung gemessen. Vorteilhafterweise ist die Wanddicke h mindestens 0,5 mm dick. Damit wird sichergestellt, dass der Vorsprung genügend Wandvolumen hat, damit die Masseelektrode sicher und zuverlässig in der Bohrung platziert und befestigt werden kann. Wenn die Masseelektrode festgeschweißt wird, steht genügend Material vom Vorsprung für die Schweißnaht zur Verfügung. Des Weiteren muss um die Bohrung und um die Masseelektrode eine gewisse Menge an Material sein, damit der Vorsprung die von der Masseelektrode aufgenommene Wärme ausreichend schnell an das Gehäuse und einen Zylinderkopf weiterleiten kann.
Bei einer weiteren Ausgestaltung hat der Vorsprung eine Höhe L in Bezug zur brennraumseitigen ebenen Stirnfläche, wobei L > 0 ist. Die Höhe L ist ein Maß dafür, wie weit der Vorsprung aus der von der brennraumseitigen ebenen Stirnfläche aufgespannten Ebene E vorsteht. Insbesondere ist L < 5 mm. Weiter insbesondere ist L < 2,5 mm. Dabei muss L größer als 0 sein, damit der Zündspalt an oder in der Ebene E liegt und sich eine leicht negative, neutrale oder leicht positive Funkenlage in Bezug auf die brennraumseitige Stirnfläche ergibt. Gleichzeitig darf L nicht zu groß sein, damit der Vorsprung und die Masseelektrode nicht zu weit von der Ebene E entfernt sind und bei einer in einen Zylinderkopf eingebauten Zündkerze zu weit in den Brennraum hineinragen und damit den Wärmehaushalt der Zündkerze negativ beeinflussen. Für L > 5 mm können sich Funkenlagen ergeben, die auch mit einer herkömmlichen Zündkerze mit Hakenelektrode realisierbar sind. Des Weiteren je größer L ist umso mehr ragt der Vorsprung über die Ebene E der brennraumseitigen ebenen Stirnfläche hinaus und in einen möglichen Brennraum hinein, wobei die oben beschriebenen Vorteilen bzgl. der reduzierten Wärmeaufnahme sich reduzieren.
Der Vorsprung kann beispielsweise eine runde, eckige, zylindrische, elliptische, trapezförmige oder ovale Form haben.
Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn der Zündspalt teilweise innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist. Dabei schneidet das Volumen des Zündspalts die Ebene E der brennraumseitigen ebenen Stirnfläche.
Beispielsweise ist ungefähr die Hälfte des Zündspaltsvolumens innerhalb des Gehäuses, also auf der brennraumabgewandten Seite der Ebene E angeordnet. Dadurch wird sichergestellt, dass die Zündkerze einen neutrale Funkenlage hat.
Alternativ ist der Zündspalt innerhalb des Gehäuses ausgebildet und schneidet die Ebene E nicht, wobei ein Abstand von einer der Ebene E zugewandten Grenze des Zündspalts zur Ebene E 0 mm oder größer und insbesondere kleiner als 0,5 mm ist. Dadurch ergibt sich eine leicht negative Funkelenlage bei der Zündkerze.
Alternativ ist es auch vorteilhaft, wenn der Zündspalt außerhalb des Gehäuses ausgebildet ist und die Ebene E den Zündspalt nicht schneidet, dass dann eine Grenze des Zündspalts, die der Ebene E zugewandt ist, in axialer Richtung einen Abstand zur Ebene E von 0 mm oder größer und (L - h - DB) oder kleiner hat, wobei L < 5mm und h > 0,5 mm sind. Dadurch ergibt sich eine leicht positive Funkenlage bei der Zündkerze.
Zündkerzen haben typischerweise einen Atmungsraum, der innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist und sich vom brennraumseitigen Ende des Isolators bis zu einer Ebene E der brennraumseitigen Stirnfläche des Gehäuses erstreckt.
Bei einer weiteren Ausgestaltung hat die erfindungsgemäße Zündkerze einen Atmungsraum, dessen Volumen kleiner als 200 mm3 ist. Insbesondere ist das Volumen kleiner als 120 mm3 insbesondere bei Zündkerzen mit einem Gewinde kleiner als M14. Damit wird sichergestellt, dass der Atmungsraum nicht zu groß ist und sich gut ausspülen lässt Die gute Ausspülung ist wichtig, damit sich die verbrannten heißen Gase nicht im Atmungsraum sammeln und dadurch Wärme in den Isolator, Mittelelektrode oder Gehäuse-Innenwand eintragen, wodurch es zu unerwünschten Entflammungen an den Bauteilen kommen kann.
Vorteilhafterweise ist bei einer Ausgestaltung die Bohrung, in der die Masseelektrode eingesteckt ist, brennraumseitig vom Gewindebereich im Gehäuse ausgebildet. Dadurch ist die Bohrung nicht im Gewindebereich angeordnet. Dadurch ist es möglich eine neutrale oder leicht positive oder leicht negative Funkenlage bei der Zündkerze zu erreichen.
Die Bohrung im Vorsprung ist typischerweise eine Durchgangsbohrung, die sich radial zur Längsachse X der Zündkerze von der Innenseite bis zu Außenseite des Vorsprungs erstreckt.
Die Masseelektrode ist beispielsweise in der Bohrung eingepresst, eingeschraubt und/oder verschweißt. Dadurch ist die Masseelektrode sicher in der Bohrung befestigt.
Der Zündspalt hat beispielsweise eine Breite von kleiner oder gleich 0,3 mm. Dieser Abstand ist für die Zündung von Wasserstoff ausreichend, da für die Wasserstoffzündung weniger Energie als beispielsweiße für die Zündung eines Benzin-Luft-Gemisches benötigt wird.
Bei einer Ausgestaltung der Zündkerze weist diese einen zweiten Vorsprung an der brennraumseitigen ebenen Stirnfläche auf. Der zweite Vorsprung erstreckt sich wie der Vorsprung parallel zur Längsachse X der Zündkerze von der brennraumseitigen ebenen Stirnfläche aus in Richtung eines Brennraums, wobei eine weitere Bohrung, in der eine zweite Masseelektrode angeordnet ist, mindestens teilweise im zweiten Vorsprung ausgebildet ist, oder wobei einen Abstand vom brennraumseitigen Rand der Bohrung bis zum brennraumseitigen Ende des Vorsprungs mindestens 0,5 mm ist. Der erste und zweite Vorsprung mit der ersten und zweiten Masseelektrode sind symmetrisch um die Längsachse der Zündkerze auf der brennraumseitigen ebenen Stirnfläche angeordnet. Beispielsweise kann die Zündkerze auch mehrere Vorsprünge aufweisen, in denen jeweils mindestens teilweise eine Bohrung für eine Masseelektrode ausgebildet sind, sowie eine Masseelektrode angeordnet ist.
Bei einer Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass die brennraumseitige ebene Stirnfläche drei oder vier Vorsprünge aufweist, die sich wie der erste und der zweite Vorsprung parallel zur Längsachse X der Zündkerze von der ebenen Stirnfläche aus in Richtung eines Brennraums erstrecken, wobei im dritten bzw. im vierten Vorsprung jeweils mindestens teilweise eine Bohrung ausgebildet ist, in der eine weitere Masseelektrode angeordnet ist oder wobei einen Abstand vom brennraumseitigen Rand der Bohrung bis zum brennraumseitigen Ende des Vorsprungs mindestens 0,5 mm ist
Insbesondere können die Vorsprünge unterschiedliche Höhen haben, wodurch sich eine Zündkerze mit unterschiedlichen Funkenlagen realisieren lässt Beispielsweise kann eine Zündkerze einen neutrale, eine leicht positive und eine leicht negative Funkenlage aufweisen.
Des Weiteren betrifft die Erfindung auch einen Wasserstoff- Motor, der mit einem Wasserstoff-haltigen Kraftstoff betrieben wird. Der Wasserstoff- Motor hat mindestens einen Zylinder und einen zu diesem Zylinder gehörenden Brennraum mit einem Brennraumdach. Die erfindungsgemäße Zündkerze ist in dem Zylinder montiert, und zwar so, dass die Zündkerze eine neutrale oder eine leicht positive oder eine leicht negative Funkenlage hat.
Zeichnung
Figur 1 zeigt zwei Beispiele für eine Zündkerze gemäß dem Stand der Technik
Figur 2 zeigt im Schnitt drei Beispiele für die erfindungsgemäße Zündkerze
Figur 3 zeigt die Außenansicht eines Beispiels für die erfindungsgemäße Zündkerze aus zwei Perspektiven
Beschreibung des Ausführungsbeispiels Figur 1 zeigt für zwei Beispiele jeweils die brennraumseitige Hälfte einer Zündkerze 100 gemäß dem Stand der Technik in einer geschnittenen Darstellung. Die Zündkerze 100 hat einen Längsachse X, die sich vom brennraumseitigen Ende bis zum brennraumabgewandten Ende der Zündkerze 100 erstreckt Die Zündkerze 100 hat ein Gehäuse 200, das eine Längsbohrung parallel zur Längsachse X der Zündkerze 100 aufweist Das Gehäuse 200 hat an seinem brennraumseitigen Ende eine brennraumseitige ebene Stirnfläche 210. An seiner Außenseite weist das Gehäuse 200 typischerweise ein Gewinde 220 auf, mit dem die Zündkerze 100 in einen Zylinderkopf einschraubbar ist. Der Gewindebereich reicht typischerweise von brennraumseitigen Gewindeanfang 222 bis zum brennraumabgewandten Gewindeende.
Innerhalb des Gehäuses 200 ist der Isolator 300 angeordnet und befestigt. Die Mittelelektrode 400 ragt typischerweise am brennraumseitigen Ende des Isolators 300 aus diesem heraus.
Bei dem in Figur 1 a) gezeigtem Beispiel ragt die Masseelektrode 400 in den Atmungsraum 310 des Gehäuses 200 hinein.
In diesem Beispiel sind die Masseelektroden 500 in Bohrungen eingesteckt, die in der Gehäusewand ausgebildet und im Gewindebereich angeordnet. Die Bohrungen sind Durchgangsbohrungen, die von der Außenseite bis zur Innenseite des Gehäuses 200 reichen. Die Masseelektroden 500 bilden zusammen mit der Mittelelektrode 400 jeweils einen radialen Zündspalt 450 aus. Der radialen Zündspalt 450 ist das Volumen zwischen den sich gegenseitig zugewandten Zündfläche der Elektroden 400, 500. In axialer Richtung wird der Zündspalt 450 durch die axiale Überdeckung der Projektionen der Zündflächen aufeinander begrenzt.
Da typischerweise die Zündkerze 100 in einen Zylinderkopf so montiert ist, dass die brennraumseitige Stirnseite 210 des Gehäuses 200 mit dem Brennraumdach in einer Ebene liegt, oder alternativ, dass der Gewindeanfang 222 in der Ebene vom Brennraumdach liegt, hat diese Zündkerze 100 gemäß Figur 1a) eindeutig eine negative Funkenlage. Bei dem in Figur 1 b) gezeigtem Beispiel ragt die Mittelelektrode 400 aus den Atmungsraum 310 heraus.
In diesem Beispiel ist die Masseelektrode 500 als Hakenelektrode an der brennraumseitigen Stirnseite des Gehäuses 200 angeordnet Die Masseelektroden 500 bilden zusammen mit der Mittelelektrode 400 jeweils einen axialen Zündspalt 450 aus. Der axiale Zündspalt 450 ist das Volumen zwischen den sich gegenseitig zugewandten Zündfläche der Elektroden 400, 500. In radialer Richtung wird der Zündspalt 450 durch die radiale Überdeckung der Projektionen der Zündflächen aufeinander begrenzt.
Da typischerweise die Zündkerze 100 in einen Zylinderkopf so montiert ist, dass die brennraumseitige Stirnseite 210 des Gehäuses 200 mit dem Brennraumdach in einer Ebene liegt, oder alternativ, dass der Gewindeanfang 222 in der Ebene vom Brennraumdach liegt, hat diese Zündkerze 100 gemäß Figur 1 b) eindeutig eine positive Funkenlage.
In Figur 2 sind in geschnittener Darstellung schematisch jeweils die brennraumseitige Hälfte der erfindungsgemäßen Zündkerze 1 für mehrere Ausführungsbeispiele dargestellt.
In allen dargestellten Ausführungsbeispielen hat die Zündkerze 1 eine Längsachse X und ein Gehäuse 2 mit einer brennraumseitigen ebenen Stirnfläche 21 . Die brennraumseitige ebene Stirnfläche 21 spannt eine Ebene E auf, die senkrecht zu Längsachse X der Zündkerze 1 ist. Brennraumseitig von dieser Ebene E erstreckt sich von der brennraumseitigen ebenen Stirnfläche 21 ein Vorsprung 25. In diesem Vorsprung 25 ist mindestens teilweise eine Bohrung 20 ausgebildet, in der eine Masseelektrode 5 eingesteckt ist. Die Bohrung 20, in der die Masseelektrode 5 eingesteckt ist, ist teilweise im Vorsprung 25 und mit ihrem restlichen Teil in der Gehäusewand ausgebildet. Die Bohrung 20 erstreckt sich im Vorsprung 25 und im Gehäuse 2 radial zur Längsachse X der Zündkerze 1 . In diesem Beispiel hat der Vorsprung 25 eine Höhe von L, wobei L ungefähr die Summe aus der Wanddicke h des Vorsprungs 25 und dem halben Durchmesser DB der Bohrung 20 ist.
Entlang des Umfangs der Bohrung 20, in der die Masseelektrode 5 eingesteckt ist, hat der Vorsprung 25 eine Wanddicke h, die radial zur Längsachse der Bohrung 20 gemessen wird. Die Längsachse der Bohrung 20 erstreckt sich senkrecht zur Längsachse X der Zündkerze 1. Entlang des Umfangs der Bohrung 20 kann die Wanddicke h variieren, wie in Figur 3 c) gezeigt ist.
Auf der Außenseite des Gehäuses 2 ist ein Gewinde 22 ausgebildet, mit dem die Zündkerze 1 in einen Zylinderkopf eingeschraubt werden kann. Der brennraumseitige Gewindeanfang 22a des Gewindes 22 liegt brennraumabgewandten von der Ebene E der brennraumzugewandten ebenen Stirnfläche 21 und der Masseelektrode 5. Die Bohrung 20 für die Masseelektrode 5 ist in einem gewindefreien Abschnitt des Gehäuses 2 und des Vorsprungs 25 angeordnet.
Der Atmungsraum 31 des Gehäuses 2 erstreckt sich vom brennraumseitigen Ende des Isolators 3 bis zur Ebene E der brennraumseitigen ebenen Stirnfläche 21 . In diesem Beispiel ist der radiale Zündspalt 45, der zwischen der Masseelektrode 5 und der Mittelelektrode 4 ausgebildet ist, teilweise im Atmungsraum 31 angeordnet. Die Mittelelektrode 4 ragt über die Ebene E der brennraumseitigen ebene Stirnfläche 21 des Gehäuses 2 hinaus. Entsprecht ist ragt der Zündspalt 45 auch teilweise über die Ebene E hinaus. Die Zündkerze 1 hat eine neutrale Funkenlage bezogen auf die brennraumseitige ebene Stirnfläche 21 . Je nachdem wie die Zündkerze 1 gemäß diesem Beispiel in einem Zylinder montiert wird, hat die Zündkerze 1 in Bezug auf das Brennraumdach eine neutrale oder eine leicht positive Funkenlage, wenn die brennraumseitige ebene Stirnfläche 21 oder der brennraumseitige Gewindeanfang 22a in einer Ebene mit dem Brennraumdach liegt.
Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 b) unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 a) dadurch, dass im zweiten Ausführungsbeispiel die Zündkerze 1 zwei Vorsprünge 25 mit jeweils einer eingesteckten Masseelektrode 5 aufweist. Die Vorsprünge 25 und Masseelektroden 5 sind symmetrisch entlang des Umfangs der brennraumseitigen ebenen Stirnfläche 21 angeordnet. Die Masseelektroden 5 bilden mit der Mittelelektrode 4 jeweils einen Zündspalt 45 aus. In diesem Ausführungsbeispiel liegt der Zündspalt 45 teilweise innerhalb des Gehäuses 2 und damit im Atmungsraum 31 des Gehäuses 2 und teilweise außerhalb des Gehäuses 2. Bezogen auf die durch die brennraumseitige ebene Stirnfläche 21 aufgespannte Ebene E hat die Zündkerze 1 eine neutrale Funkenlage. Das dritte Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 c) unterscheidet sich vom zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 b) dadurch, dass im dritten Ausführungsbeispiel die Zündkerze 1 zwei Vorsprünge 25a, 25b mit jeweils einer eingesteckten Masseelektrode 5a, 5b aufweist, wobei die zwei Vorsprünge 25a, 25b unterschiedliche Höhen L1 , L2 haben. Der erste Vorsprung 25a mit der Höhe L1 ist höher als der zweite Vorsprung 25b mit der Höhe L2. Dadurch ergeben sich zwei Zündspalte 45a, 45b mit unterschiedlichen Abständen zur Ebene E.
Der erste Zündspalt 45a ist zwischen der ersten Masseelektrode 5a und der Mittelelektrode 4 ausgebildet Die erster Masseelektrode 5a ist im ersten Vorsprung 25a angeordnet, der eine Höhe L1 hat Der erste Zündspalt 45a schneidet nicht die Ebene E und hat einen Abstand zur Ebene E von maximal (L- h - DB), dadurch hat die Zündkerze 1 einen ersten Zündspalt 45a mit leicht positiver Funkenlage.
Der zweite Zündspalt 45b ist zwischen der zweiten Masseelektrode 5b und der Mittelelektrode 4 ausgebildet. Die zweite Masseelektrode 5b ist im zweiten Vorsprung 25b angeordnet, der eine Höhe L2 hat. Der zweite Zündspalt 45a schneidet die Ebene E, dadurch hat die Zündkerze 1 einen zweiten Zündspalt 45b mit neutraler Funkenlage.
Bei einer hier nicht gezeigten Ausführung kann die Zündkerze einen Vorsprung mit L < 0,5mm haben, wobei die Bohrung nicht im Vorsprung sondern in der Gehäusewand ausgebildet ist. Der brennraumseitige Rand der Bohrung hat einen Abstand zur Ebene E von kleiner 0,5 mm. Der Vorsprung ist so angeordnet, dass ein Abstand vom brennraumseitigen Rand der Bohrung bis zum brennraumseitigen Ende der Zündkerze mindestens 0,5mm ist. Das brennraumseitige Ende des Vorsprungs und der Zündkerze sind in diesem Fall identisch. Aufgrund des Vorsprungs gibt es brennraumseitig von der Bohrung genügend Material, damit eine Masseelektrode ausreicht fest in der Bohrung platziert und befestigt werden kann.
In Figur 3 sind die Ausführungsbeispiele gemäß Figur 2 der erfindungsgemäßen Zündkerze 1 in einer Außenansicht dargestellt. Gleiche Komponenten haben das gleiche Bezugszeichen wie in Figur 2. Figur 3 a) entspricht dabei dem zweiten Ausführungsbeispiel. Figur 3 b) entspricht dabei einer um 90° um die Längsachse gedrehte Ansicht der Ansicht gemäß Figur 3 a). Die in Figur 3 b) gezeigte Ansicht kann auch das erste Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 a) darstellen. In Figur 3 c) ist eine Vergrößerung der Ansicht gemäß Figur 3 b) dargestellt, damit das brennraumseitige Ende des Gehäuses 2 mit dem Vorsprung 25 besser zu sehen ist
In Figur 3 c) ist deutlich zu sehen, dass die Bohrung 20, in der die Masseelektrode 5 eingesteckt ist, teilweise im Vorsprung 25 und teilweise im Gehäuse 2 angeordnet ist. Des Weiteren ist zu sehen, dass das Gewinde 22 brennraumabgewandt zu der Bohrung 20 und deutlich beabstandet zu dem
Vorsprung 25 ausgebildet ist.
In Figur 3 c) ist nochmal deutlich die Wanddicke h des Vorsprungs 25 entlang des Umfangs der Bohrung 20 zu sehen. Die Wanddicke h variiert. So ist h1 , die Wanddicke des Vorsprungs 25 parallel zur Längsachse X der Zündkerze 1 , kleiner als eine Wanddicke h2, die die Wanddicke in einem Winkel von ungefähr 50° zu dem Wandabschnitt des Vorsprungs 25 mit der Wanddicke h1 ist.

Claims

Ansprüche
1 . Zündkerze (1) mit einer Längsachse X, aufweisend:
- Ein Gehäuse (2) mit einer brennraumseitigen ebenen Stirnfläche (21), die einen Ebene E aufspannt, und einem auf seiner Außenseite ausgebildeten Gewinde (22), wodurch auf der Außenseite des Gehäuses (2) ein Gewindebereich ausgebildet ist,
- Einen Isolator (3),
- Eine Mittelelektrode (4),
- Eine Masseelektrode (5),
- Einen Zündspalt (45), der durch die Masseelektrode (5) und die Mittelelektrode (4) ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die brennraumseitige ebene Stirnfläche (21) einen Vorsprung (25) aufweist, der sich parallel zur Längsachse X der Zündkerze (1) von der ebenen Stirnfläche (21) aus in Richtung eines Brennraums erstreckt, wobei eine Bohrung (20) mit dem Durchmesser DB, in der die Masseelektrode (5) angeordnet ist, mindestens teilweise im Vorsprung (25) ausgebildet ist und/oder wobei ein Abstand vom brennraumseitigen Rand der Bohrung (20) bis zum brennraumseitigen Ende des Vorsprungs (25) mindestens 0,5 mm ist
2. Zündkerze (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, -dass der Vorsprung (25) eine Wanddicke h um die Bohrung (20) hat, insbesondere dass die Wanddicke h entlang des Umfangs der Bohrung (20) variiert.
3. Zündkerze (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das die Wanddicke h mindestens 0,5mm ist.
4. Zündkerze (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (25) eine Höhe L in Bezug zur brennraumseitigen ebenen Stirnfläche (21) hat, wobei L > 0 und insbesondere L < 5 mm ist.
5. Zündkerze (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündspalt (45) teilweise innerhalb des Gehäuses (2) ausgebildet ist und die Ebene E der brennraumseitigen ebenen Stirnfläche (21) schneidet.
6. Zündkerze (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 -5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündspalt (45) innerhalb des Gehäuses (2) ausgebildet ist und die Ebene E nicht schneidet, wobei ein Abstand von einer der Ebene E zugewandten Grenze des Zündspalts (45) zur Ebene E 0 mm oder größer, und insbesondere kleiner als 0,5 mm ist
7. Zündkerze (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündspalt (45) außerhalb des Gehäuses (2) ausgebildet ist und die Ebene E nicht schneidet, wobei eine Grenze des Zündspalts (45), die der Ebene E zugewandt ist, in axialer Richtung einen Abstand zur Ebene E von 0 mm oder größer und (L -h - DB) oder kleiner hat.
8. Zündkerze (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Atmungsraum (31), der innerhalb des Gehäuses (2) ausgebildet ist und sich vom brennraumseitigen Ende (30) des Isolators (3) bis zu Ebene E der brennraumseitigen ebenen Stirnfläche (21) des Gehäuses (2) erstreckt, ein Volumen von kleiner als 200 mm3, insbesondere kleiner als 120 mm3 hat.
9. Zündkerze (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (20), in der die Masseelektrode (5) eingesteckt ist, brennraumseitige vom Gewindebereich im Gehäuse (2) ausgebildet ist.
10. Zündkerze (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die brennraumseitige ebene Stirnfläche (21) einen zweiten Vorsprung (25a) aufweist, der sich wie der erste Vorsprung (25) parallel zur Längsachse X der Zündkerze (1) von der ebenen Stirnfläche (21) aus in Richtung eines Brennraums erstreckt, wobei eine weitere Bohrung (20b), in der eine zweite Masseelektrode (5b) angeordnet ist, mindestens teilweise im zweiten Vorsprung (25b) ausgebildet ist und/oder wobei ein Abstand vom brennraumseitigen Rand der jeweiligen Bohrung (20) bis zum brennraumseitigen Ende des jeweiligen Vorsprungs (25) mindestens 0,5 mm ist
11 . Zündkerze (1) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die brennraumseitige ebene Stirnfläche (21) drei oder vier Vorsprünge (25) aufweist, die sich wie der erste und der zweite Vorsprung (25a, 25b) parallel zur Längsachse X der Zündkerze (1) von der ebenen Stirnfläche (21) aus in Richtung eines Brennraums erstrecken, wobei im dritten bzw. im vierten Vorsprung (25) jeweils mindestens teilweise eine Bohrung (20) ausgebildet ist, in der eine weitere Masseelektrode (5) angeordnet ist und/oder wobei ein Abstand vom brennraumseitigen Rand der jeweiligen Bohrung (20) bis zum brennraumseitigen Ende des jeweiligen Vorsprungs (25) mindestens 0,5 mm ist.
12. Zündkerze (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (25a, 25b) unterschiedliche Höhen L haben.
13. Wasserstoff- Motor mit einem Zylinder und einem zum Zylinder gehörenden Brennraum mit Brennraumdach, dadurch gekennzeichnet, dass Zündkerze (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, in dem Zylinder montiert ist und so montiert ist, dass die Zündkerze (1) eine neutrale oder eine leicht positive oder eine leicht negative Funkenlage hat.
EP24703306.1A 2023-02-21 2024-01-31 Zündkerze mit vorsprung an einer brennraumseitigen ebenen gehäusestirnfläche Pending EP4670239A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023201527.7A DE102023201527A1 (de) 2023-02-21 2023-02-21 Zündkerze mit Vorsprung an einer brennraumseitigen ebenen Gehäusestirnfläche
PCT/EP2024/052318 WO2024175315A1 (de) 2023-02-21 2024-01-31 Zündkerze mit vorsprung an einer brennraumseitigen ebenen gehäusestirnfläche

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4670239A1 true EP4670239A1 (de) 2025-12-31

Family

ID=89843701

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP24703306.1A Pending EP4670239A1 (de) 2023-02-21 2024-01-31 Zündkerze mit vorsprung an einer brennraumseitigen ebenen gehäusestirnfläche

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP4670239A1 (de)
JP (1) JP2026504514A (de)
KR (1) KR20250153827A (de)
CN (1) CN120731546A (de)
DE (1) DE102023201527A1 (de)
WO (1) WO2024175315A1 (de)

Family Cites Families (3)

* 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
JP6270802B2 (ja) * 2015-12-16 2018-01-31 日本特殊陶業株式会社 点火プラグ
DE102021204744A1 (de) 2021-05-11 2022-11-17 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Zündkerze mit kleinem Elektrodenabstand und mindestens teilweiser negativer Funkenlage

Also Published As

Publication number Publication date
JP2026504514A (ja) 2026-02-05
WO2024175315A1 (de) 2024-08-29
KR20250153827A (ko) 2025-10-27
DE102023201527A1 (de) 2024-08-22
CN120731546A (zh) 2025-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3811474B1 (de) Vorkammer-zündkerze mit symmetrisch angeordneten masseelektroden an der gehäuseinnenseite
DE102019122976A1 (de) Zündkerze
DE102006000151B4 (de) Zündkerze mit Masseelektrodenvorsprungelement mit inneren und äusseren Rändern
DE102020206663A1 (de) Vorkammer-Zündkerze mit profilierter Masseelektrode
EP4338244B1 (de) Zündkerze mit kleinem elektrodenabstand und mindestens teilweiser negativer funkenlage
DE102006000070A1 (de) Zündkerze mit einem Schild für eine Erdungselektrode
EP4179189B1 (de) Vorkammerzündkerze mit optimierter kappe sowie brennkraftmaschine
DE112020006700T5 (de) Zündkerze
DE69711488T2 (de) Zündkerze für Verbrennungsmotor
EP4639695A1 (de) Zündkerze mit in die gehäusewand eingesteckter masseelektrode und verbessertem wärmehaushalt
DE102005036971B4 (de) Zündkerze mit hohem Zündvermögen
DE69700257T2 (de) Zündkerze zur Anwendung in einem Verbrennungsmotor
WO2024175315A1 (de) Zündkerze mit vorsprung an einer brennraumseitigen ebenen gehäusestirnfläche
DE102012213939B4 (de) Zündkerze
DE102007047893A1 (de) Zündkerze zum Sicherstellen erhöhter Zündfähigkeit von Treibstoff
DE102005043859A1 (de) Zündkerze für Verbrennungsmotor
DE102020108435B4 (de) Zündkerze
DE102021214150A1 (de) Zündkerze mit kleinem Zündspalt und planen Zündelementflächen
EP3642917B1 (de) Zündkerze mit mehrstufigem isolatorsitz
DE102022214387A1 (de) Vorkammer-Zündkerze mit mindestens einer Durchgangsöffnung in der Gehäusewand
WO2023110374A1 (de) Zündkerze mit Masseelektrode in Aussparung an Gehäusestirnseite
DE102021214629A1 (de) Zündkerze mit Element zur Strömungslenkung an brennraumseitiger Gehäusestirnseite
DE102022214388A1 (de) Zündkerze mit mindestens einer Durchgangsöffnung in der Gehäusewand
DE102021213216A1 (de) Verbrennungskraftmaschine mit Zündkerze und negativer Funkenlagen
DE102006000152A1 (de) Zündkerze mit niedriger Entladungsspannung und starker Selbstreinigungsfähigkeit

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250922

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR