WO2019126838A1 - Zündkerze - Google Patents

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WO2019126838A1
WO2019126838A1 PCT/AT2018/060319 AT2018060319W WO2019126838A1 WO 2019126838 A1 WO2019126838 A1 WO 2019126838A1 AT 2018060319 W AT2018060319 W AT 2018060319W WO 2019126838 A1 WO2019126838 A1 WO 2019126838A1
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WO
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spark plug
seat surface
seat
outer part
vorkammerhülle
Prior art date
Application number
PCT/AT2018/060319
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas SCHICKER
Original Assignee
Avl List Gmbh
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/02—Details
    • H01T13/08—Mounting, fixing or sealing of sparking plugs, e.g. in combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/242—Arrangement of spark plugs or injectors
    • 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
    • H01T13/54—Sparking plugs having electrodes arranged in a partly-enclosed ignition chamber

Definitions

  • the invention relates to a spark plug, which can be arranged in a cylinder head of an internal combustion engine, the spark plug having an outer part and an inner part.
  • the inner part comprises the center electrode and ground electrode of the spark plug and in itself constitutes a separately functional part of the spark plug.
  • the inner part and the outer part can be connected to one another via a thread.
  • Spark plugs serve to ignite the mixture in internal combustion engines. They are typically screwed directly into the cylinder head. For this purpose, a thread is provided on the spark plug. This thread transfers the heat from the spark plug to the cylinder head. The conditions for the heat transmission through the thread are not ideal in the rule.
  • Such spark plugs are known, for example, from EP 0 554 852 B1, DE 39 13 665 A1, EP 2 690 726 A1 and the US Pat.
  • the ground electrode is arranged separated from the center electrode and the ground electrode is arranged directly without an outer part in the cylinder head. Due to this separation of ground electrode and center electrode, deviations from the planned and ideal arrangement of the ground electrode to the center electrode can occur, above all through installation and removal. This can lead to the loss of functionality.
  • the spark plug shown has no outer part.
  • DE 736 742 C shows an inner part of a spark plug, which is arranged in a resilient and thin-walled sleeve, wherein the sleeve in a lower region has a close-fitting or a wave-like portion which rests only partially on the inner part of the spark plug and in a upper area, away from the combustion chamber has a larger cavity to the spark plug.
  • the sleeve forms an outer part of the spark plug.
  • the outer part of the spark plug is screwed in the cylinder head to the combustion chamber.
  • the inner part is screwed into the outer part in the same area.
  • the thread section is used here, as already described above, the conditions for heat transmission via a thread are not ideal.
  • DE 1 020 489 B is constructed, which likewise unfavorably has a thread in the lower region. Especially in thermally highly loaded areas, for example, towards the combustion chamber in the lower region of the spark plug, a good heat transfer is of great importance.
  • the object of the invention is to provide a spark plug with improved heat transfer capability.
  • a first seating surface is provided which is designed for power transmission and for heat transmission.
  • This first seating surface can now be optimally optimized for heat transfer, regardless of the mounting problem.
  • a seat surface is a coherent and smooth surface which is suitable for forming a contact surface that is as large as possible with a corresponding surface, so that as much heat as possible can be transmitted over this surface.
  • a thread does not constitute a seat in the sense of the invention.
  • a next element is understood to mean the cylinder head or, in particular, a next element of the spark plug, such as, for example, an antechamber shell.
  • This advantage can be used ideally for the cylinder head, if a receiving surface is arranged to a seat surface of the spark plug, which is shaped correspondingly for receiving the seat surfaces on the outer part and / or on the Vorschggle.
  • the spark plug without consideration of an antechamber, has a length in the direction of an axis of the spark plug. Below the lower area, here is an area on the spark plug which is located in the third of the length of the spark plug which is closest to the combustion chamber.
  • the first seat surface is arranged on the outer part on a surface facing away from the inner part.
  • a particularly favorable embodiment is obtained when the spark plug has a pre-chamber shell, in which the pre-chamber is arranged and to the Outer part connects, wherein the first seat is arranged in the region of the transition between the outer part and the Vorschggle.
  • the prechamber envelope limits the prechamber and separates it from the combustion chamber. It is firmly connected to the outer part in the embodiments shown.
  • the first seat surface at least over a portion of the first seat surface, in particular over the entire first seat surface, has a diameter which decreases towards the combustion chamber.
  • the first seat is at least partially conically shaped, wherein the outer part tapers toward the prechamber shell and / or the combustion chamber.
  • a particularly simple production of the spark plug can be realized if the first seat surface is at least partially a cylindrical jacket surface.
  • a precisely defined interference fit is easier to realize.
  • the inner part to the outer part has a second seat. This is particularly advantageous with regard to the heat conduction if the second seating surface is arranged in a lower region-preferably at a lower end-of the spark plug.
  • a favorable embodiment provides that the second seat over a portion of the second seat, in particular over the entire second seat, has a diameter which decreases towards the combustion chamber.
  • the second seat is at least partially conically shaped, wherein the inner part tapers in the direction of the combustion chamber, if the second seat is at least partially convex or if the second seat is at least partially concave.
  • a simple production is in turn achievable if the second seat is at least partially a cylindrical outer surface and the inner part is pressed into the outer part.
  • a particularly favorable cylinder head with the same advantage results when the spark plug is pressed into the cylinder head on at least one seat.
  • a good connection between outer part and Vorttinghülle, as well as high tightness can be achieved if the Vorttinghülle is firmly connected to the outer part and if the Vorttinghülle is preferably integrally connected with the outer part.
  • the prechamber shell has a third seat surface, which has a diameter over a portion of the third seat surface, in particular over the entire third seat surface, which decreases towards the combustion chamber.
  • the prechamber shell has a third seat surface and this third seat surface preferably has a conical section and / or a concave section, and / or a cylindrical section.
  • this third seat surface preferably has a conical section and / or a concave section, and / or a cylindrical section.
  • a particularly advantageous embodiment has a channel for a medium in the outer part and has a check valve and / or a control valve in the channel. As a result, flushing of the antechamber is easily possible. Under medium understood here, for example, the flammable air-fuel mixture, fuel or air.
  • the spark plug has a fastening means on the side facing away from the prechamber shell, preferably a thread for screwing. As a result, a secure attachment detached from the heat transfer is possible.
  • the first seat can do the job of positioning and the third seat can do the job of heat transfer and vice versa.
  • the heat transfer is favored.
  • the third seat is conical and the first seat is cylindrical.
  • the first seating surface and the second seating surface are tapered.
  • the cones each have different pitches and different heights along the axis.
  • the pitch and the height of these two seats may be equal or the pitch of the cone of the second seat larger and the height of the second seat smaller. It has proven to be particularly advantageous if the pitch of the cone of the second seat is smaller than that of the cone of the first seat and in particular if the height of the second seat is greater than that of the first seat.
  • a conical third seating surface can either assume the task of sealing or of fitting.
  • the prechamber is rinsed, with the spark plug having a channel in the outer part for this purpose.
  • This channel can be formed for example by a bore.
  • the third seat can extend over the entire lateral surface of the Vorschggle.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a spark plug according to the invention with a pre chamber.
  • FIG. 2 shows an embodiment of a spark plug according to the invention with a cone-shaped seat surface
  • FIG. 3 shows an embodiment of a spark plug according to the invention with a press fit
  • Fig. 4 shows an embodiment of a spark plug according to the invention with convex
  • Fig. 5 shows an embodiment of a spark plug according to the invention with concave
  • FIG. 6 shows an embodiment of a spark plug according to the invention with a pre-chamber
  • FIG. 7 shows a further embodiment of a spark plug according to the invention with an antechamber
  • FIG. 8 shows an embodiment of a spark plug according to the invention with a cone-shaped seat surface
  • FIG. 9 shows an embodiment of a spark plug according to the invention with a conical seating surface and an antechamber; 10 shows an embodiment of a spark plug according to the invention with a purged prechamber;
  • FIG. 11 shows a further embodiment of a spark plug according to the invention with a purged prechamber
  • FIG. 12 shows a third embodiment of a spark plug according to the invention with a purged prechamber
  • FIG. 13 shows a fourth embodiment of a spark plug according to the invention with a purged prechamber.
  • spark plugs 1 according to the invention are described in detail only in their differences. Parts having the same function have the same reference numerals in the various embodiments and figures and will be described in detail only once in the following. And the function and appearance apply analogously to the other versions.
  • the spark plug 1 is shown, which is arranged in a cylinder head 2.
  • This spark plug 1 has an outer part 3 and an inner part 4.
  • the inner part 4 is arranged along an axis A of the spark plug 1.
  • the outer part 3 is arranged around the inner part 4 as viewed from the axis A outside.
  • a Vorschgle 5 is fixedly connected in the embodiment shown, which limits an antechamber 6 substantially.
  • the spark plug 1 has on the outer part 3 outwardly toward the cylinder head 1 in a region of the transition from the outer part 3 to the Vorschgle 5, a first seat surface 7.
  • this first seat surface 7 is conical.
  • the outer part 3 has on the first seat surface 7 has a diameter Dl, which decreases towards the antechamber and a combustion chamber.
  • the spark plug 1 has on the inner part 4 to the outer part 3 in a lower region to the pre-chamber 6 through a second seat 8.
  • This second seat 8 is formed in this embodiment shown by a cylindrical outer surface.
  • the outer part 3 and the inner part 4 are connected to the second seat 8 via a press fit together.
  • the inner part 4 is screwed into the outer part 3 via a thread G.
  • the inner part 4 has the electrode of the spark plug 1 and the insulator.
  • the outer part 3 has a connection 10 to the prechamber 6 toward this.
  • a third seat 11 is attached outside of the Vorschhülle 5. This is arranged in the region of an upper surface 12 of a combustion chamber 13. It is a cylindrical outer surface and the Vorschhülle 5 is attached via a press fit to this third seat 11 in the cylinder head 2.
  • flow connections 14 are provided in the prechamber shell 5 to the combustion chamber 13. Partially there is a gap S between the spark plug 1 and the cylinder head 2. About this gap S, the heat transfer is difficult.
  • the spark plug 1 without antechamber 6 has a length L which extends parallel to the axis A. Toward the combustion chamber, a lower end U of the spark plug 1 is oriented.
  • FIG. 1 An embodiment of the spark plug 1 without antechamber 6 with a conical first seat surface 7 and a conical second seat surface 8 is shown in FIG. In this case, the second seat over the entire second seat 8, a diameter D2, which decreases toward the combustion chamber.
  • the second seat surface has at least one section which has the diameter D2, which decreases towards the combustion chamber.
  • FIG. 1 An embodiment without antechamber 6 with a conical first seat surface 7 and a cylindrical lateral surface as a second seat surface 8 is shown in FIG.
  • the spark plug 1 has on the outer part 3 outwardly toward the cylinder head 1 in a lower region toward a combustion chamber (not shown) the first seat surface.
  • FIGS. 4 and 5 embodiments of spark plugs 1 without antechamber 6 having round second seating surfaces 8 are shown.
  • a convex, convex seating surface 8, FIG. 4 and on the other hand an inwardly curved, concave seating surface 8, FIG. 5, are shown.
  • FIG. 6 shows a further embodiment with pre-chamber 6, wherein the pre-chamber casing 5 has a conical third seating surface 11 towards the surface 12 of the combustion chamber 13, which has a diameter D3 which decreases towards the combustion chamber 13.
  • the seat 7 takes over the task of positioning and the seat 11, the task of heat transfer.
  • the seat 11 is cylindrical (pressed in).
  • the third seat 11 conical and the first seat 7 is cylindrical, this is possible.
  • the arrangement of two spaced surfaces that perform the positioning task is not possible.
  • Fig. 7 shows a Vorhunthülle 5 with a third seat 11, which is formed by a cylindrical outer surface. The Vorschgle 5 is pressed into the cylinder head 2.
  • FIG. 8 shows an embodiment in which the first seat surface 7 and the second seat surface 8 are cone-shaped and the cones each have different pitch and different height along the axis A.
  • the slope of the cone of the second seat surface 8 is less than that of the cone of the first seat 7 and the height of the second seat 8 is greater than that of the first seat 7. It is provided in other embodiments, that the slope and the height these two seats 7, 8 are equal or the slope of the cone 8 larger and the height of the seat 8 is smaller.
  • a conical third seat 11 has the embodiment of the spark plug 1 in Fig. 9. In turn, this takes over either the task of the seat 7 for sealing and fitting or vice versa (Fig. 6). Furthermore, the outer diameter of the prechamber shell 5 widens toward the center and ground electrode 9.
  • FIGS. 10 to 13 show rinsed prechambers 6.
  • the spark plug 1 has a channel 15 in the outer part. This channel 15 may be formed for example by a bore.
  • valve 16 in the flow connection, which constitutes the channel 15.
  • this valve 16 is a non-return valve which opens in the direction of the pre-chamber 6 from the opening 17 for a medium .
  • Fig. 11 and Fig. 12 embodiments are shown, in which the valve 16 is a switchable valve.
  • the third seat 11 is disposed along the entire surface of the pre-chamber shell 5 and this is conical.
  • the embodiment in FIG. 13 does not have a third seating surface 11, and the cylinder head 2 and the prechamber shell 5 are spaced from each other by the gap S.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zündkerze (1), die in einem Zylinderkopf (2) einer Brennkraftmaschine anordenbar ist, wobei die Zündkerze (1) ein Außenteil (3) und ein Innenteil (4) aufweist. Aufgabe der Erfindung ist es eine Zündkerze mit verbessertem Wärmeübergang anzugeben. Das wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im Bereich des Übergangs von dem Außenteil (3) zu einem nächsten Element in Richtung einer Brennkammer (13) eine erste Sitzfläche (7) vorgesehen ist, die zur Kraftübertragung sowie zur Wärmeübertragung ausgebildet ist.

Description

Zündkerze
Die Erfindung betrifft eine Zündkerze, die in einem Zylinderkopf einer Brennkraft - maschine anordenbar ist, wobei die Zündkerze ein Außenteil und ein Innenteil auf- weist.
Das Innenteil umfasst Mittelelektrode und Masseelektrode der Zündkerze und stellt an sich einen separat funktionsfähigen Teil der Zündkerze dar. Innenteil und Außenteil können über ein Gewinde miteinander verbunden sein.
Zündkerzen dienen der Zündung des Gemisches in Brennkraftmaschinen. Sie wer- den typischerweise direkt in den Zylinderkopf eingeschraubt. Dafür ist an der Zündkerze ein Gewinde vorgesehen. Über dieses Gewinde erfolgt die Wärmeüber- tragung von der Zündkerze in den Zylinderkopf. Die Verhältnisse für die Wärme- Übertragung über das Gewinde sind in der Regel nicht ideal. Derartige Zündkerzen sind beispielsweise aus der EP 0 554 852 Bl, der DE 39 13 665 Al, der EP 2 690 726 Al und der bekannt, die jeweils an einem Außenteil ein Gewinde zum Zylinderkopf aufweisen.
In der US 1,962,079 A ist die Masseelektrode separiert von der Mittelelektrode angeordnet und die Masseelektrode ist direkt ohne ein Außenteil im Zylinderkopf angeordnet. Durch diese Trennung von Masseelektrode und Mittelelektrode kann es vor allem durch Ein- und Ausbau zu Abweichungen von der geplanten und idea- len Anordnung von der Masseelektrode zur Mittelelektrode kommen. Dies kann zum Verlust der Funktionsfähigkeit führen. Die gezeigte Zündkerze weist kein Außenteil auf.
DE 736 742 C zeigt einen Innenteil einer Zündkerze, der in einer nachgiebigen und dünnwandigen Büchse angeordnet ist, wobei die Büchse in einem unteren Bereich einen eng anliegenden oder einen wellenartigen Abschnitt aufweist, der nur teil- weise an dem Innenteil der Zündkerze anliegt und in einem oberen, von der Brenn- kammer entfernten Bereich einen größeren Hohlraum zur Zündkerze aufweist. Die Büchse bildet dabei ein Außenteil der Zündkerze. Das Außenteil der Zündkerze ist im Zylinderkopf zur Brennkammer hin eingeschraubt. Das Innenteil ist im gleichen Bereich in das Außenteil eingeschraubt. Zur Wärmeübertragung dient hier der Ge- windeabschnitt, wie bereits oben beschrieben sind die Verhältnisse für die Wärme- Übertragung über ein Gewinde nicht ideal. Ähnlich dazu ist die DE 1 020 489 B aufgebaut, die ebenfalls ungünstigerweise im unteren Bereich ein Gewinde auf- weist. Gerade in thermisch hoch belasteten Bereichen, beispielsweise zur Brennkammer hin im unteren Bereich der Zündkerze, ist eine gute Wärmeübertragung von großer Bedeutung.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Zündkerze mit verbesserter Fähigkeit zur Wär- meübertragung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im Bereich des Über- gangs von dem Außenteil zu einem nächsten Element in Richtung einer Brennkam- mer eine erste Sitzfläche vorgesehen ist, die zur Kraftübertragung sowie zur Wär- meübertragung ausgebildet ist. Diese erste Sitzfläche kann nun losgelöst vom Pro- blem der Befestigung ideal für die Wärmeübertragung optimiert werden.
Eine Sitzfläche ist eine zusammenhängende und glatte Fläche, die geeignet ist, mit einer korrespondierenden Fläche eine möglichst große Kontaktfläche auszubilden, sodass über diese Fläche möglichst viel Wärme übertragen werden kann. Ein Ge- winde stellt keine Sitzfläche im Sinne der Erfindung dar.
Unter einem nächsten Element versteht sich hierbei der Zylinderkopf oder insbe- sondere ein nächstes Element der Zündkerze, wie beispielsweise eine Vorkammer- hülle.
Dieser Vorteil kann für den Zylinderkopf ideal genutzt werden, wenn zu einer Sitz- fläche der Zündkerze eine Aufnahmefläche angeordnet ist, die entsprechend zur Aufnahme der Sitzflächen an dem Außenteil und/oder an der Vorkammerhülle ge- formt ist.
Besonders günstig ist dies für die Wärmeleitung, wenn die erste Sitzfläche in einem unteren Bereich - vorzugsweise an einem unteren Ende - der Zündkerze angeord- net ist, da besonders in diesem der Brennkammer nahen Bereich hohe Tempera- turen herrschen.
Die Zündkerze weist ohne Berücksichtigung einer Vorkammer eine Länge in Rich- tung einer Achse der Zündkerze auf. Unter dem unteren Bereich versteht sich hier ein Bereich an der Zündkerze, der in dem Drittel der Länge der Zündkerze verortet ist, welches der Brennkammer am nächsten ist.
Es ist für die Wärmeleitung von der Zündkerze in den Zylinderkopf vorteilhaft, wenn die erste Sitzfläche am Außenteil an einer vom Innenteil abgewandten Ober- fläche angeordnet ist.
Eine besonders günstige Ausführung ergibt sich, wenn die Zündkerze eine Vor- kammerhülle aufweist, in der die Vorkammer angeordnet ist und die an das Außenteil anschließt, wobei die erste Sitzfläche im Bereich des Übergangs zwischen dem Außenteil und der Vorkammerhülle angeordnet ist.
Die Vorkammerhülle begrenzt die Vorkammer und trennt sie von der Brennkam- mer. Sie ist in den gezeigten Ausführungen fest mit dem Außenteil verbunden.
Um den Einbau der Zündkerze zu vereinfachen, ist es vorteilhaft, wenn die erste Sitzfläche zumindest über einen Abschnitt der ersten Sitzfläche, insbesondere über die gesamte erste Sitzfläche, einen Durchmesser aufweist, der zur Brennkammer hin abnimmt.
Um die Oberfläche für die Wärmeübertragung zu erhöhen, ist es günstig, wenn die erste Sitzfläche zumindest teilweise kegelförmig geformt ist, wobei sich das Außenteil zur Vorkammerhülle und/oder zur Brennkammer hin verjüngt.
Der gleiche Vorteil entsteht, wenn die erste Sitzfläche zumindest teilweise konvex ist oder wenn die erste Sitzfläche zumindest teilweise konkav ist.
Eine besonders einfache Fertigung der Zündkerze lässt sich realisieren, wenn die erste Sitzfläche zumindest teilweise eine zylindrische Mantelfläche darstellt. Da- rüber hinaus ist ein genau definierter Presssitz einfacher realisierbar.
Um auch die Wärmeübertragung vom Innenteil zum Außenteil getrennt von der Befestigung zu optimieren, ist es günstig, wenn das Innenteil zu dem Außenteil eine zweite Sitzfläche aufweist. Besonders vorteilhaft hinsichtlich der Wärmelei- tung ist dies, wenn die zweite Sitzfläche in einem unteren Bereich - vorzugsweise an einem unteren Ende - der Zündkerze angeordnet ist.
Eine günstige Ausführung sieht vor, dass die zweite Sitzfläche über einen Abschnitt der zweiten Sitzfläche, insbesondere über die gesamte zweite Sitzfläche, einen Durchmesser aufweist, der zur Brennkammer hin abnimmt.
Besonders günstig ist, wenn die zweite Sitzfläche zumindest teilweise kegelförmig geformt ist, wobei sich das Innenteil in Richtung der Brennkammer verjüngt, wenn die zweite Sitzfläche zumindest teilweise konvex ist oder wenn die zweite Sitzflä- che zumindest teilweise konkav ist.
Eine einfache Fertigung ist wiederum erreichbar, wenn die zweite Sitzfläche zu- mindest teilweise eine zylindrische Mantelfläche darstellt und das Innenteil in das Außenteil eingepresst ist.
Ein besonders günstiger Zylinderkopf mit dem gleichen Vorteil ergibt sich, wenn die Zündkerze in den Zylinderkopf an zumindest einer Sitzfläche eingepresst ist. Eine gute Verbindung zwischen Außenteil und Vorkammerhülle, sowie hohe Dicht- heit sind erreichbar, wenn die Vorkammerhülle mit dem Außenteil fest verbunden ist und wenn die Vorkammerhülle vorzugsweise einstückig mit dem Außenteil ver- bunden ist.
Es ist besonders günstig, wenn die Vorkammerhülle eine dritte Sitzfläche aufweist, die über einen Abschnitt der dritten Sitzfläche, insbesondere über die gesamte dritte Sitzfläche, einen Durchmesser aufweist, der zur Brennkammer hin abnimmt.
Um die Fläche zur Wärmeübertragung weiter zu erhöhen, ist es vorteilhaft, wenn die Vorkammerhülle eine dritte Sitzfläche aufweist und diese dritte Sitzfläche vor- zugsweise einen kegelförmigen Abschnitt und/oder einen konkaven Abschnitt, und/oder einen zylindrischen Abschnitt aufweist. Dabei übernimmt, wenn eine erste und eine dritte Sitzfläche vorhanden ist, entweder die erste Sitzfläche oder die dritte Sitzfläche Dichtungs- und Positionieraufgaben.
Eine besonders vorteilhafte Ausführung weist im Außenteil einen Kanal für ein Me- dium auf und weist im Kanal ein Rückschlagventil und/oder ein Steuerventil auf. Dadurch ist eine Spülung der Vorkammer leicht möglich. Unter Medium versteht sich hier beispielsweise das zündfähige Luft-Brennstoff-Gemisch, Kraftstoff oder Luft.
Es ist günstig, wenn die Zündkerze an der von der Vorkammerhülle abgewandten Seite ein Befestigungsmittel - vorzugsweise ein Gewinde zur Verschraubung - auf- weist. Dadurch ist eine sichere Befestigung losgelöst von der Wärmeübertragung möglich.
Ein dazugehöriger Zylinderkopf mit den gleichen Vorteilen ergibt sich, wenn die zumindest eine Zündkerze mit dem Befestigungsmittel an dem Zylinderkopf be- festigt ist, wobei die zumindest eine Zündkerze vorzugsweise mit dem Zylinderkopf verschraubt ist.
Die erste Sitzfläche kann die Aufgabe der Positionierung und die dritte Sitzfläche kann die Aufgabe der Wärmeübertragung übernehmen und umgekehrt.
Wenn die dritte Sitzfläche zylindrisch und eingepresst ist, ist beispielsweise die Wärmeübertragung begünstigt.
In einer Alternative dazu ist die dritte Sitzfläche kegelförmig und die erste Sitzflä- che ist zylindrisch.
In einer besonderen Ausführung sind die erste Sitzfläche und die zweite Sitzfläche kegelförmig. Dabei weisen die Konen jeweils unterschiedliche Steigungen und unterschiedliche Höhen entlang der Achse auf. Hierbei kann die Steigung und die Höhe dieser beiden Sitzflächen gleich sein oder die Steigung des Konus der zweiten Sitzfläche größer und die Höhe der zweiten Sitzfläche kleiner sein. Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn die Steigung des Konus der zweiten Sitzfläche geringer ist als die des Konus der ersten Sitzfläche und insbesondere, wenn die Höhe der zweiten Sitzfläche größer ist als die der ersten Sitzfläche.
Eine kegelförmige dritte Sitzfläche kann in einer weiteren Ausführungsform ent- weder die Aufgabe zur Dichtung oder zur Einpassung übernehmen.
In einer besonderen Ausführung ist die Vorkammer gespült, wobei die Zündkerze dazu in dem Außenteil einen Kanal aufweist. Dieser Kanal kann beispielsweise durch eine Bohrung gebildet sein.
Die dritte Sitzfläche kann sich über die gesamte Mantelfläche der Vorkammerhülle erstrecken.
In der Folge wird die Erfindung anhand der nicht einschränkenden Figuren näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Zündkerze mit einer Vor- kammer;
Fig. 2 eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Zündkerze mit kegelför- miger Sitzfläche;
Fig. 3 eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Zündkerze mit Presssitz;
Fig. 4 eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Zündkerze mit konvexer
Sitzfläche;
Fig. 5 eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Zündkerze mit konkaver
Sitzfläche;
Fig. 6 eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Zündkerze mit einer Vor- kammer;
Fig. 7 eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen Zündkerze mit einer Vorkammer;
Fig. 8 eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Zündkerze mit kegelför- miger Sitzfläche;
Fig. 9 eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Zündkerze mit kegelför- miger Sitzfläche und einer Vorkammer; Fig. 10 eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Zündkerze mit einer ge- spülten Vorkammer;
Fig. 11 eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen Zündkerze mit einer gespülten Vorkammer;
Fig. 12 eine dritte Ausführung einer erfindungsgemäßen Zündkerze mit einer gespülten Vorkammer; und
Fig. 13 eine vierte Ausführung einer erfindungsgemäßen Zündkerze mit ge- spülter Vorkammer.
Die verschiedenen Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Zündkerzen 1 werden nur in ihren Unterschieden im Detail beschrieben. Teile mit gleicher Funk- tion haben in den verschiedenen Ausführungen und Figuren gleiche Bezugszeichen und werden in der Folge nur einmal ausführlich beschrieben. Und die Funktion und das Aussehen gelten für die weiteren Ausführungen analog.
In Fig. 1 ist die Zündkerze 1 gezeigt, die in einem Zylinderkopf 2 angeordnet ist. Diese Zündkerze 1 weist ein Außenteil 3 und ein Innenteil 4 auf. Das Innenteil 4 ist entlang einer Achse A der Zündkerze 1 angeordnet. Das Außenteil 3 ist um das Innenteil 4 herum von der Achse A gesehen außen angeordnet. Mit dem Außenteil 3 ist in der gezeigten Ausführung eine Vorkammerhülle 5 fest verbunden, die eine Vorkammer 6 im Wesentlichen begrenzt.
Die Zündkerze 1 weist am Außenteil 3 nach außen zum Zylinderkopf 1 hin in einem Bereich des Übergangs von dem Außenteil 3 zur Vorkammerhülle 5 einen erste Sitzfläche 7 auf. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführung ist diese erste Sitzfläche 7 kegelförmig.
Das Außenteil 3 weist an der ersten Sitzfläche 7 einen Durchmesser Dl auf, der zur Vorkammer und einer Brennkammer hin abnimmt.
Die Zündkerze 1 weist am Innenteil 4 zum Außenteil 3 in einem unteren Bereich zu der Vorkammer 6 hin eine zweite Sitzfläche 8 auf. Diese zweite Sitzfläche 8 ist in dieser gezeigten Ausführung durch eine zylindrische Mantelfläche gebildet. Das Außenteil 3 und das Innenteil 4 sind an der zweiten Sitzfläche 8 über einen Press- sitz miteinander verbunden. Das Innenteil 4 ist über ein Gewinde G in das Außen- teil 3 eingeschraubt.
Das Innenteil 4 weist die Elektrode der Zündkerze 1 und den Isolator auf. Eine Mittel- und Masseelektrode 9, die ebenfalls Teil des Innenteils 4 ist, ragt in die Vorkammer 6. Das Außenteil 3 weist zur Vorkammer 6 hin eine Verbindung 10 zu dieser auf. Außen an der Vorkammerhülle 5 ist eine dritte Sitzfläche 11 angebracht. Diese ist im Bereich einer oberen Oberfläche 12 einer Brennkammer 13 angeordnet. Sie ist eine zylindrische Mantelfläche und die Vorkammerhülle 5 ist über einen Presssitz an dieser dritten Sitzfläche 11 in dem Zylinderkopf 2 befestigt. Um ein Überströ- men von der Vorkammer 6 in die Brennkammer 13 zu ermöglichen, sind Strö- mungsverbindungen 14 in der Vorkammerhülle 5 zur Brennkammer 13 vorgese- hen. Zwischen Zündkerze 1 und dem Zylinderkopf 2 ist teilweise ein Spalt S vor- handen. Über diesen Spalt S ist die Wärmeübertragung erschwert.
In der gezeigten Ausführung weist die Zündkerze 1 ohne Vorkammer 6 eine Länge L auf, die sich parallel zur Achse A erstreckt. Zur Brennkammer hin ist ein unteres Ende U der Zündkerze 1 orientiert.
Eine Ausführung der Zündkerze 1 ohne Vorkammer 6 mit einer kegelförmigen ersten Sitzfläche 7 und einer kegelförmigen zweiten Sitzfläche 8 ist in Fig. 2 ge- zeigt. Dabei weist die zweite Sitzfläche über die gesamte zweite Sitzfläche 8, einen Durchmesser D2 aufweist, der zur Brennkammer hin abnimmt.
In einer alternativen Ausführung hat die zweite Sitzfläche zumindest einen Ab- schnitt der den Durchmesser D2 aufweist, der zur Brennkammer hin abnimmt.
Eine Ausführung ohne Vorkammer 6 mit einer kegelförmigen ersten Sitzfläche 7 und einer zylindrischen Mantelfläche als zweite Sitzfläche 8 ist in Fig. 3 gezeigt.
Die Zündkerze 1 weist dabei am Außenteil 3 nach außen zum Zylinderkopf 1 hin in einem unteren Bereich zu einer nicht gezeigten Brennkammer hin die erste Sitz- fläche auf.
In Fig. 4 und Fig. 5 sind Ausführungen von Zündkerzen 1 ohne Vorkammer 6 mit runden zweiten Sitzflächen 8 gezeigt. Dabei ist einerseits eine ballige, konvexe Sitzfläche 8, Fig. 4 und andererseits eine nach innen gekrümmte, konkave Sitzflä- che 8, Fig. 5, dargestellt.
In Fig. 6 ist eine weitere Ausführung mit Vorkammer 6 gezeigt, wobei die Vorkam- merhülle 5 zu der Oberfläche 12 der Brennkammer 13 hin eine kegelförmige dritte Sitzfläche 11 besitzt, welche einen Durchmesser D3 aufweist, der zur Brennkam- mer 13 hin abnimmt. Dabei übernimmt diese entweder die Aufgabe der Sitzfläche 7 zur Dichtung und Einpassung oder vice versa. Günstigerweise übernimmt die Sitzfläche 7 die Aufgabe der Positionierung und die Sitzfläche 11 die Aufgabe der Wärmeübertragung. Machbar ist das, wenn die Sitzfläche 11 zylindrisch (einge- presst) ist. Dann übernimmt die erste Sitzfläche 7 die Positionierung und Sitzfläche 11 die Wärmeübertragung. Auch wenn die dritte Sitzfläche 11 kegelförmig und die erste Sitzfläche 7 zylindrisch ist, ist das möglich. Die Anordnung von zwei beab- standeten Flächen, die die Positionierungsaufgabe übernehmen ist nicht möglich.
Fig. 7 zeigt eine Vorkammerhülle 5 mit einer dritten Sitzfläche 11, die durch eine zylindrische Mantelfläche gebildet ist. Die Vorkammerhülle 5 ist in den Zylinderkopf 2 eingepresst.
Fig. 8 zeigt eine Ausführung, bei der die erste Sitzfläche 7 und die zweite Sitzfläche 8 kegelförmig sind und die Konen jeweils unterschiedliche Steigung und unter- schiedliche Höhe entlang der Achse A aufweisen. Die Steigung des Konus der zwei- ten Sitzfläche 8 ist dabei geringer als die des Konus der ersten Sitzfläche 7 und die Höhe der zweiten Sitzfläche 8 ist größer als die der ersten Sitzfläche 7. Dabei ist in anderen Ausführungen vorgesehen, dass die Steigung und die Höhe dieser beiden Sitzflächen 7, 8 gleich sind oder die Steigung des Konus 8 größer und die Höhe der Sitzfläche 8 kleiner ist.
Eine kegelförmige dritte Sitzfläche 11 weist die Ausführung der Zündkerze 1 in Fig. 9 auf. Dabei übernimmt diese wiederum entweder die Aufgabe der Sitzfläche 7 zur Dichtung und Einpassung oder umgekehrt (Fig. 6). Weiters erweitert sich der äußere Durchmesser des Vorkammerhülle 5 zur Mittel- und Masseelektrode 9 hin.
Die Fig. 10 bis Fig. 13 zeigen gespülte Vorkammern 6. Dabei weist die Zündkerze 1 einen Kanal 15 in dem Außenteil auf. Dieser Kanal 15 kann beispielsweise durch eine Bohrung gebildet sein.
Diese Ausführungen besitzen je in der Strömungsverbindung, die der Kanal 15 darstellt, ein Ventil 16. In Fig. 10 und Fig. 13 ist dieses Ventil 16 ein Rückschlag- ventil, das in Richtung der Vorkammer 6 von der Öffnung 17 her für ein Medium öffnet. In Fig. 11 und Fig. 12 sind Ausführungen gezeigt, bei denen das Ventil 16 ein schaltbares Ventil darstellt.
In Fig. 12 ist die dritte Sitzfläche 11 entlang der gesamten Mantelfläche der Vor- kammerhülle 5 angeordnet und diese ist kegelförmig.
Die Ausführung in Fig. 13 weist keine dritte Sitzfläche 11 auf und Zylinderkopf 2 und Vorkammerhülle 5 sind voneinander durch den Spalt S beabstandet.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Zündkerze (1), die in einem Zylinderkopf (2) einer Brennkraftmaschine anordenbar ist, wobei die Zündkerze (1) ein Außenteil (3) und ein Innenteil
(4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Übergangs von dem Außenteil (3) zu einem nächsten Element in Richtung einer Brennkam- mer (13) eine erste Sitzfläche (7) vorgesehen ist, die zur Kraftübertragung sowie zur Wärmeübertragung ausgebildet ist.
2. Zündkerze (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sitzfläche (7) in einem unteren Bereich - vorzugsweise an einem unteren Ende (U) - der Zündkerze (1) angeordnet ist.
3. Zündkerze (1) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sitzfläche (7) am Außenteil (3) an einer vom Innenteil (4) abgewandten Oberfläche angeordnet ist.
4. Zündkerze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkerze (1) eine Vorkammerhülle (5) aufweist, in der die Vorkammer (6) angeordnet ist und die an das Außenteil (3) anschließt, wobei die erste Sitzfläche (7) im Bereich des Übergangs zwischen dem Außenteil (3) und der Vorkammerhülle (5) angeordnet ist.
5. Zündkerze (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sitzfläche (7) zumindest teilweise eine zylin- drische Mantelfläche darstellt.
6. Zündkerze (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sitzfläche (7) zumindest über einen Abschnitt der ersten Sitzfläche (7), insbesondere über die gesamte erste Sitzfläche (7), einen Durchmesser (Dl) aufweist, der zur Brennkammer hin abnimmt.
7. Zündkerze (1) nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sitzfläche (7) zumindest teilweise kegelig geformt ist, wobei sich das Außenteil (3) zu einer Vorkammerhülle
(5) und/oder zur Brennkammer (13) hin verjüngt.
8. Zündkerze (1) nach einem der Ansprüche einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sitzfläche (7) zumindest teil- weise konvex ist.
9. Zündkerze (1) nach einem der Ansprüche einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sitzfläche (7) zumindest teil- weise konkav ist.
10. Zündkerze (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil (4) zu dem Außenteil (3) eine zweite Sitz- fläche (8) aufweist.
11. Zündkerze (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Sitzfläche (8) in einem unteren Bereich - vorzugsweise an einem un- teren Ende (U) - der Zündkerze (1) angeordnet ist.
12. Zündkerze (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Sitzfläche (8) zumindest teilweise eine zylindrische Mantelfläche darstellt und das Innenteil (4) in das Außenteil (3) eingepresst ist.
13. Zündkerze (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Sitzfläche (8) über einen Abschnitt der zweiten Sitzfläche (8), insbesondere über die gesamte zweite Sitzfläche (8), einen Durchmesser (D2) aufweist, der zur Brennkammer hin abnimmt.
14. Zündkerze (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Sitzfläche (8) zumindest teilweise kegelig geformt ist, wobei sich das Innenteil (4) in Richtung der Brennkammer (13) verjüngt.
15. Zündkerze (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Sitzfläche (8) zumindest teilweise konvex ist.
16. Zündkerze (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Sitzfläche (8) zumindest teilweise konkav ist.
17. Zündkerze (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammerhülle (5) mit dem Außenteil (3) fest verbunden ist und dass die Vorkammerhülle (5) vorzugsweise einstückig mit dem Außenteil (3) verbunden ist.
18. Zündkerze (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammerhülle (5) eine dritte Sitzfläche (11) aufweist, die über einen Abschnitt der dritten Sitzfläche (11), insbesondere über die ge- samte dritte Sitzfläche (11), einen Durchmesser (D3) aufweist, der zur Brennkammer hin abnimmt.
19. Zündkerze (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammerhülle (5) eine dritte Sitzfläche (11) aufweist und diese dritte Sitzfläche (11) vorzugsweise einen kegelförmigen Abschnitt und/oder einen konkaven Abschnitt, und/oder einen zylindrischen Abschnitt aufweist.
20. Zündkerze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (3) einen Kanal (15) für ein Medium aufweist.
21. Zündkerze (1) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass im Kanal (15) ein Rückschlagventil und/oder ein Steuerventil angeordnet ist.
22. Zündkerze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkerze (1) an der von der Vorkammerhülle (5) abgewand- ten Seite ein Befestigungsmittel - vorzugsweise ein Gewinde (G) zur Ver- schraubung - aufweist.
23. Zylinderkopf (2) mit zumindest einer Zündkerze (1) nach einem der Ansprü- che 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zu einer Sitzfläche (7, 8, 11) der Zündkerze (1) eine Aufnahmefläche angeordnet ist, die entsprechend zur Aufnahme der Sitzflächen (7, 8, 11) an dem Außenteil (3) und/oder an der Vorkammerhülle (5) geformt ist.
24. Zylinderkopf (2) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkerze (1) in den Zylinderkopf (2) an zumindest einer Sitzfläche (7, 8, 11) eingepresst ist.
25. Zylinderkopf (2) nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Zündkerze (1) mit dem Befestigungsmittel an dem Zylin- derkopf (2) befestigt ist, wobei die zumindest eine Zündkerze (1) vorzugsweis mit dem Zylinderkopf (2) verschraubt ist.
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