WO2023110320A1 - Spark plug with an element for current directing on a combustion-chamber-side housing end side - Google Patents

Spark plug with an element for current directing on a combustion-chamber-side housing end side Download PDF

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WO2023110320A1
WO2023110320A1 PCT/EP2022/082763 EP2022082763W WO2023110320A1 WO 2023110320 A1 WO2023110320 A1 WO 2023110320A1 EP 2022082763 W EP2022082763 W EP 2022082763W WO 2023110320 A1 WO2023110320 A1 WO 2023110320A1
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WO
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combustion chamber
spark plug
section
housing
face
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/082763
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German (de)
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Inventor
Ulrich Stockmeier
Sergej Subkow
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/12—Engines characterised by precombustion chambers with positive ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B43/00—Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
    • F02B43/10—Engines or plants characterised by use of other specific gases, e.g. acetylene, oxyhydrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
    • H01T13/32—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation characterised by features of the earthed electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T13/00—Sparking plugs
    • H01T13/02—Details
    • H01T13/16—Means for dissipating heat

Definitions

  • the invention relates to a spark plug according to claim 1.
  • the spark plug according to the invention is suitable for use in engines that are subjected to high thermal loads, for example an engine operated with hydrogen.
  • the invention also relates to an internal combustion engine according to claim 12 with a spark plug according to the invention.
  • Spark plugs are subject to specific thermal loads during engine operation. Traditionally, the spark gap formed by the ground electrode and center electrode is located outside of the spark plug boot. There are many different ground electrode concepts for these spark plugs, in which, for example, the ground electrode is designed as a roof electrode or side electrode. However, due to the necessary length of the ground electrode, these spark plugs are subject to a high thermal load, which sets the limits for the use of such spark plugs in engines subject to high thermal loads.
  • the object of the invention is to provide a spark plug that meets cold spark plug component temperatures and thus the requirements for a spark plug for use in thermally highly stressed engines, for example a hydrogen-powered engine, and at the same time has good ignitability.
  • the ignition gap is within the housing and that the end face on the combustion chamber side has a first section whose end on the combustion chamber side lies in a first plane that extends perpendicularly to the longitudinal axis X, and that the front face on the combustion chamber side has a second section, the end of which on the combustion chamber side lies in a second plane that extends perpendicularly to the longitudinal axis X, with a contour of the front face on the combustion chamber side extending through the first section and the second section as well as transitions between the first section and the second section of the housing, through which a flow-directing element is formed on the combustion chamber-side end face of the housing.
  • the spark plug according to the invention with a longitudinal axis X has a housing with a bore along the longitudinal axis X of the spark plug and an end face on the combustion chamber side, an insulator arranged inside the housing, a center electrode arranged inside the insulator, and a ground electrode which is arranged on the housing, the Ground electrode and the center electrode are arranged so that an ignition gap is formed within the housing.
  • the combustion chamber end has a first section, the combustion chamber end of which lies in a first plane that extends perpendicular to the longitudinal axis X, and the combustion chamber end has a second section, the combustion chamber end of which lies in a second plane, which extends perpendicularly to the longitudinal axis X.
  • the first section and the second section and transitions between the first section and the second section result in a contour of the combustion chamber end face of the housing, through which a flow-directing element is formed on the combustion chamber end face of the housing.
  • This has the advantage that the fuel-air mixture is directed in a targeted manner into the breathing space of the housing by the flow-directing element on the combustion chamber-side end face of the housing.
  • the ignition gap is formed within the housing and within the breathing space.
  • the ability of the spark plug to ignite is improved by the targeted steering of the fuel/air mixture flow into the breathing chamber of the housing and into the ignition gap.
  • the formation of the ignition gap within the housing ie within the breathing space of the housing, results in the advantage that the ground electrode and the ignition gap do not protrude into the combustion chamber.
  • the ground electrode and the center electrode can be made shorter, which means that they do not protrude as far or as far into the combustion chamber and, on the one hand, absorb less heat from the combustion chamber and, on the other hand, the shorter electrodes allow heat dissipation from the electrodes via the housing into a cylinder head which the spark plug according to the invention is mounted is more effective.
  • the shorter electrodes allow heat dissipation from the electrodes via the housing into a cylinder head which the spark plug according to the invention is mounted is more effective.
  • an ignition gap arranged within the housing cannot be flown to as easily by the fuel-air mixture, since the housing somewhat shields the ignition gap.
  • the distance H for the first and second planes also describes the difference in height between the first section and the second section of the end face of the housing on the combustion chamber side.
  • H 0.1mm or greater a lower limit for the distance. This ensures that the flow-directing element is sufficiently high to have a sufficient directing effect on the flow of the fuel-air mixture.
  • the first plane is closer to the end of the spark plug on the combustion chamber side than the second plane, and that the spark plug is designed in such a way that when the spark plug is installed in a cylinder head, the second section of the end face on the combustion chamber side is flush a combustion chamber roof of the cylinder head and the first plane and the first section as well as the flow directing element protrude into the combustion chamber.
  • threads formed on the outside of the housing only extend to the second level, i.e. no threads are formed on the outside of the flow directing element.
  • the distance H is therefore also a measure of how far the flow-directing element protrudes into the combustion chamber.
  • the end face on the combustion chamber side has at least a third section, the end of which on the combustion chamber side lies in a third plane, which extends perpendicularly to the longitudinal axis X and is at a greater distance from the end of the spark plug on the combustion chamber side than the second plane.
  • the at least third section is formed in the area of the second section and is in particular a recess.
  • the ground electrode can be arranged at the level of the third plane and in particular the ground electrode can be arranged in the third section.
  • the ground electrode can be arranged in a third section, which is designed as a recess.
  • the second section and the third section have a height difference of distance T.
  • the distance T in also approximately corresponds to the distance between the ignition gap formed by the ground electrode and the center electrode and the second section of the front side of the housing on the combustion chamber side.
  • the distance T results in the electrodes and the ignition gap being formed within the housing, so that the electrodes absorb less heat from the combustion chamber.
  • the spark plug has a negative spark position.
  • the first section of the combustion chamber end face has a length along the circumference of the combustion chamber end face that is less than 40% of the total circumferential length of the combustion chamber end face. This means that the total length of the transitions and the second section and one or more third sections, if there is this third section, is greater than 50% of the total length of the circumference of the combustion chamber-side end face of the housing.
  • the contour of the end face on the combustion chamber side is a wave contour, in which an apex of a wave crest lies in the first plane and this wave crest is the flow-guiding element.
  • the transition or transitions from the first to the second section of the front side of the housing on the combustion chamber side is a step, a bevel, arc-shaped or curved.
  • the width of the ignition gap is not greater than 0.5 mm, in particular not greater than 0.2 mm, and is at least 0.05 mm, in particular not smaller than 0.1 mm.
  • the width of the ignition gap is at least 0.05 mm, in particular not less than 0.1 mm. This means that the ignition gap is not too small.
  • a very small spark gap poses particular challenges to accuracy in spark plug production. A deviation from the alignment of the electrode ignition surfaces that is as parallel as possible has a greater effect with a small ignition gap, such as uneven wear of the ignition surface, than with a larger ignition gap.
  • the lower limit for the width of the ignition gap is therefore a good compromise for, on the one hand, a small ignition gap to reduce the ignition voltage requirement and wear and, on the other hand, a reasonable effort for a consistently good quality of alignment of the ignition surfaces to each other during spark plug production.
  • the spark plug according to the invention and its further development are hydrogen spark plugs that are designed to be used in a hydrogen-powered engine and to ignite the ignitable hydrogen-containing fuel-air mixture.
  • the fuel can contain up to 100% hydrogen, i.e. the fuel can be hydrogen or a hydrogen-gas mixture.
  • spark plug according to the invention is not limited to operation with hydrogen.
  • the spark plug according to the invention can also be used for natural gas or gasoline internal combustion engines.
  • the spark plug according to the invention is optimized for operation with hydrogen.
  • the invention also relates to an internal combustion engine with a cylinder and a spark plug according to the invention.
  • the cylinder has a cylinder head and a combustion chamber, with the spark plug being mounted in the cylinder head.
  • the spark plug is mounted in such a way that the flow-directing element protrudes into the combustion chamber on the front side of the housing on the combustion chamber side.
  • the ignition gap of the spark plug is arranged outside of the combustion chamber.
  • the spark plug is mounted in the cylinder head in such a way that the ignition gap formed within the housing is arranged in the cylinder head.
  • the spark plug is mounted in the cylinder head in such a way that the second section of the front face of the housing on the combustion chamber side is flush with a combustion chamber roof of the cylinder head.
  • FIG. 1 shows a first example of the contour of the combustion chamber end of a spark plug according to the invention from three perspectives
  • FIG. 2 shows a second example of the contour of the combustion chamber end of the spark plug according to the invention from two perspectives
  • FIG. 3 shows a third and a fourth example of the contour of the end of the spark plug according to the invention on the combustion chamber side
  • FIG. 4 shows further examples of different contours of the end of the spark plug according to the invention on the combustion chamber side.
  • FIG. 1 shows the combustion chamber end of the spark plug according to the invention with a first possible contour from three perspectives: a) simplified 3D view, b) 2D side view, c) 2D top view.
  • the spark plug has a housing 2 , a ground electrode 5 and a center electrode 4 .
  • the housing 2 has an end face 20 on the combustion chamber side, which has a first section 21, a second section 22 and an optional third section 23 as well as transitions 212 between the sections.
  • the end of the first section 21 on the combustion chamber side lies in a first plane 21E, which extends perpendicularly to the longitudinal axis X of the spark plug.
  • the end of the second section 22 on the combustion chamber side lies in a second plane 22 E, which extends perpendicularly to the longitudinal axis X of the spark plug.
  • the combustion chamber end of the optional third section 23 lies in a third plane 23E, which extends perpendicularly to the longitudinal axis X of the spark plug.
  • the third Section 23 arranged in the region of the second section 22 and divides the second section 22 into sections.
  • the first level 21E and the second level 22E and the optional third level 23E are spaced from each other.
  • the first level 21 E and the second level 22 E have the distance H from each other.
  • the second level 22 E and the third level 23 E have the distance T from each other.
  • the first plane 21E is closer to the combustion chamber than the second plane 22E.
  • the second plane 22E is closer to the combustion chamber than the third plane 23E.
  • the first section 21, the second section 22 and the optional third section 23 of the combustion chamber-side end face 20 of the housing 2 are spaced apart in height according to the distances between the planes 21E, 22E, 23E.
  • the axial distance between the first section 21 and the second section 22 is the distance H as in the first plane 21 E and the second plane 22 E.
  • the distance H corresponds to the difference in height between the combustion chamber end of the first section 21 and the combustion chamber end of the second Section 22.
  • the combustion chamber-side end face 20 Due to the first section 21 and the second section 22 of the combustion chamber-side end face 20 of the housing 2, the combustion chamber-side end face 20 has a contour that deviates from the normal annular contour lying in one plane.
  • the height difference between the first section 21 and the second section 22 creates a flow-directing element 25 on the combustion chamber-side end face 20 of the housing 2.
  • This flow-directing element 25 directs the fuel-air mixture into the breathing chamber of the housing 2 and into the breathing chamber and Housing 2 directed spark gap arranged, so that despite the negative spark position, the spark plug has a good ignitability.
  • first section 21 and the second section 22 of the combustion chamber end face 20 of the housing 2 have a stepped transition 212.
  • the transition 212 or the transitions are the surfaces of the combustion chamber end face 20 of the housing 2 between the first section 21 and the second Section 22, which are not in a plane with the first section 21 or the second section 22.
  • a recess 28 or two recesses is shown on the combustion chamber-side end face 20 of the housing 2 .
  • the recesses 28 are third portions 23 of the combustion chamber side end face 20 of the housing 2, in a third Level 23E are arranged.
  • the recesses 28 have a depth T which corresponds to the distance from the second plane 22E to the third plane 23E.
  • the ground electrode 5 can be arranged in a recess 28, for example pressed in or welded on. As a result, the ignition gap that the ground electrode 5 forms together with the center electrode 4 is formed inside the housing 2, thereby reducing the thermal load on the spark plug.
  • the recess 28 extends from the combustion chamber-side end face 20 of the housing 2 in the direction of the housing end facing away from the combustion chamber.
  • the recess has a depth T, which is measured parallel to the longitudinal axis X of the spark plug, starting from the housing end face 20 on the combustion chamber side to the deepest point of the recess 28, the third section 23.
  • the ground electrode 5 rests on the deepest point of the recess 28 .
  • the depth T of the recess 28 also influences how far the ignition gap is within the housing 2 .
  • the ground electrode can also be arranged in a bore, the bore being formed in the housing wall.
  • the bore is then preferably also at a distance T from the second section 22 of the front side 20 of the housing 2 on the combustion chamber side and from the second plane 22 E.
  • an axis of symmetry of the flow-directing element 25 and the ground electrode 5 arranged laterally on the housing 2 are arranged at an angle greater than 45° to one another along the circumference of the front side 20 of the housing 2 on the combustion chamber side .
  • the flow directing element 25 can direct the fuel-air mixture into the ignition gap unhindered.
  • the angle is, for example, 45° to 135°, in particular approximately 90°.
  • the angle is 90°-180°, for example.
  • a thread 27 is formed on the outside of the housing, with which the spark plug can be screwed into a cylinder head.
  • the thread 27 is preferably formed only up to the second level 22 E on the outside of the housing 2 and not on the part of the outside of the housing 2 which protrudes beyond the second level 22 E to the first level 21 E and forms the flow-guiding element 25 .
  • the thread 27 can also be formed only up to the optional third level 23E.
  • the thread 27 is advantageously formed on the outside of the housing 2 in such a way that the spark plug mounted in the cylinder head can only be connected to the flow-guiding element 25 into the combustion chamber.
  • the spark plug is mounted in such a way that the second section 22 of the front face 20 of the housing 2 on the combustion chamber side is flush with the combustion chamber roof.
  • the first portion 21 has a length along the circumference of about 25-35% of the total length of the circumference.
  • the length of the second section 22, the optional third section 23 and the transitions 212 between the sections is significantly greater than 50% of the total length of the circumference.
  • FIG. 2 shows schematically the end of the spark plug according to the invention on the combustion chamber side with a second possible contour from two perspectives: a) simplified 3D view, b) 2D side view.
  • the spark plug has an end face 20 of the housing 2 on the combustion chamber side, which has a corrugated contour. There is one wave crest that is higher than the other wave crest. The higher wave crest has the function of the flow-directing element 25.
  • the arrows symbolize the flow of the fuel-air mixture, which is directed through the flow-directing element 25 into the breathing space of the housing 2.
  • the transition 212 from the first section 21 to the third section 23 or to the second section 22 has a curved contour due to the corrugated contour.
  • the ground electrode 5 is arranged in a trough 28, for example.
  • FIG. 3 schematically shows the end of the spark plug according to the invention on the combustion chamber side with a) a third possible contour and b) a fourth possible contour, each as a 2D side view.
  • the first section of the front face 20 of the housing 2 on the combustion chamber side is designed to be narrower in the radial direction.
  • the transition 212 from the first section 21 to the second section 22 has the contour of a straight slope.
  • the optional third Section 23 is formed in the area of the second section 22 and divides the second section 22 into sections.
  • the first section 21 of the front face 20 of the housing 2 on the combustion chamber side is narrower in the radial direction.
  • the transition 212 from the first section 21 to the second section 22 has the contour of a curved slope.
  • the optional third section 23 is formed in the area of the second section 22 and divides the second section 22 into partial sections.
  • FIG. 4 shows various possible contours for the front side 20 of the housing 2 on the combustion chamber side. All contours for the front side 20 of the housing 2 on the combustion chamber side, including those from the above exemplary embodiments, in which a flow-guiding element is formed according to the invention, fit into a frame that is defined by the distance H between the first plane 21 E and the second plane 22 E and the distance T of the second plane 22E to the optional third plane 23E and the outer diameter D of the housing.
  • the outer diameter D results from the common plug types, such as M8, MIO, M12, M14, M16, M18.
  • the distance H is not less than 0.1 mm and not more than 10 mm.
  • the distance T is not less than 0.1 mm and not more than 15 mm.
  • a first further possible contour is shown with a bold line and has a first section 21 and a second section 22 of the combustion chamber-side end face 20 of the housing 2, which are shown here with a narrow radial width.
  • the transition 212 from the first section 21 to the second section 22 extends almost over half the circumferential length of the housing 2 and is a slope.
  • the optional third section 23 of the front side 20 of the housing 2 on the combustion chamber side is formed in the region of this long transition 212 .
  • the ground electrode 5 is arranged in the recess 28 created by the third section 23 .
  • the recess 28 has a greater depth than the distance T between the second plane 22 E and the third plane 23 E.
  • a second further possible contour is shown with a dotted line and has a first section 21 and a second section 22 of the combustion chamber-side end face 20 of the housing 2, which are shown here with a narrow radial width.
  • a first transition from the first level 21 E to the intermediate level 232 E is designed as a slope.
  • a second transition from the intermediate level 232 E to the second level 22 E is also designed as a slope.
  • a third further possible contour is shown with a dashed line and has a first section 21 and a second section 22 of the front side 20 of the housing 2 on the combustion chamber side, which are shown here with a narrow radial width.
  • a fourth further possible contour is shown with a dash-dot line and has a first section 21 and a second section 22 of the front face 20 of the housing 2 on the combustion chamber side, which are shown here with a narrow radial width. There is a transition from the first section 21 to the third section 23 and a transition from the third section 23 to the second section 22. Both transitions have a curved contour, resulting in a trough contour between the first section 21 and the second section 22 .

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Abstract

The invention relates to a spark plug (1) with a longitudinal axis, comprising: a housing (2) with a hole along the spark plug longitudinal axis and a combustion-chamber-side end side (20); an isolator (3) arranged inside the housing (2); a central electrode (4) arranged inside the isolator (3); and a ground electrode (5) arranged on the housing; wherein the ground electrode (5) and the central electrode (4) are arranged such that an ignition gap is formed within the housing (2), wherein the combustion-chamber-side end side (20) has a first section (21), wherein the combustion-chamber-side end thereof lies in a first plane (21E) running perpendicular to the longitudinal axis, and the combustion-chamber-side end side (20) has a second section (22), wherein the combustion-chamber-side end thereof lies in a second plane (22E) running perpendicular to the longitudinal axis, wherein a contour of the combustion-chamber-side end side (20) of the housing (2) is formed by the first section (21) and the second section (22) and transitions (212) between the first and the second section (21, 22), via which a current-directing element (25) is formed on the combustion-chamber-side end side (20) of the housing (2).

Description

Beschreibung Description
Titel title
Zündkerze mit Element zur Strömungslenkung an brennraumseitiger Gehäusestirnseite Spark plug with element for directing the flow on the front side of the housing on the combustion chamber side
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft eine Zündkerze gemäß des Anspruchs 1. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Zündkerze für die Anwendung bei thermisch hoch belasteten Motoren, beispielsweise einem mit Wasserstoff betriebenen Motor, geeignet. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch einen Verbrennungsmotor gemäß des Anspruchs 12 mit einer erfindungsgemäßen Zündkerze. The invention relates to a spark plug according to claim 1. In particular, the spark plug according to the invention is suitable for use in engines that are subjected to high thermal loads, for example an engine operated with hydrogen. Furthermore, the invention also relates to an internal combustion engine according to claim 12 with a spark plug according to the invention.
Zündkerzen unterliegen im motorischen Betrieb spezifischen thermischen Belastungen. Traditionell ist der von der Masseelektrode und der Mittelelektrode gebildete Zündspalt außerhalb des Zündkerzengehäuses angeordnet. Für diese Zündkerzen gibt es viele verschiedene Masseelektrodenkonzepte, bei denen beispielsweise die Masseelektrode als Dachelektrode oder Seitenelektrode ausgeführt ist. Allerdings unterliegen diese Zündkerzen aufgrund der notwendigen Länge der Masseelektrode einer hohen thermischen Belastung, die die Grenzen für den Einsatz solcher Zündkerzen in thermisch hochbelasteten Motoren setzen. Spark plugs are subject to specific thermal loads during engine operation. Traditionally, the spark gap formed by the ground electrode and center electrode is located outside of the spark plug boot. There are many different ground electrode concepts for these spark plugs, in which, for example, the ground electrode is designed as a roof electrode or side electrode. However, due to the necessary length of the ground electrode, these spark plugs are subject to a high thermal load, which sets the limits for the use of such spark plugs in engines subject to high thermal loads.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of Invention
Bei der geplanten Verwendung von Wasserstoff als Kraftstoff im Verbrennungsmotor entsteht die Notwendigkeit die Zündkerze thermisch belastbarer auszulegen. Wasserstoffbetriebene Verbrennungsmotoren werden in der Regel mit einem sehr mageren Luft- Kraftstoff-Gemisch (Lambda > 1,8) betrieben, um die gesetzliche Emission-Vorgaben zu erfüllen. Um den niedrigen Gemisch-Heizwert von Wasserstoff zu kompensieren, werden höhere Ladungsdichten realisiert, daraus resultieren entsprechend auch höhere Drücke zum Zündzeitpunkt. Weitere Besonderheiten bei der Wasserstoffverbrennung in einem Verbrennungsmotor ist das Zusammenspiel zwischen Selbstzündungstemperatur und minimal benötigter Zündenergie. Daraus ergibt sich, dass für die Anwendung bei einem Wasserstoff betriebenen Verbrennungsmotor eine „kalte Zündkerze“ benötigt wird, d.h. man benötigt eine Zündkerze mit einem sehr niedrigen Wärmewert, bzw. niedrigen Bauteiltemperaturen. Eine Möglichkeit zur Realisierung einer kalten Zündkerze ist es, die Zündkerze und ihre Komponenten soweit wie möglich aus dem Brennraum zurück zu ziehen. With the planned use of hydrogen as a fuel in the internal combustion engine, there is a need to design the spark plug to be more thermally resilient. Hydrogen-powered internal combustion engines are usually operated with a very lean air-fuel mixture (lambda > 1.8) in order to meet the legal emission requirements fulfill. In order to compensate for the low calorific value of the mixture, higher charge densities are implemented, resulting in correspondingly higher pressures at the time of ignition. Another special feature of hydrogen combustion in an internal combustion engine is the interaction between self-ignition temperature and the minimum required ignition energy. This means that a "cold spark plug" is required for use in a hydrogen-powered internal combustion engine, ie a spark plug with a very low thermal range or low component temperatures is required. One way to achieve a cold spark plug is to pull the spark plug and its components as far back as possible from the combustion chamber.
Allerdings ergeben sich für kalte Zündkerzen neue Herausforderungen bei der Zündfähigkeit der Zündkerze. However, cold spark plugs pose new challenges in terms of spark plug ignitability.
Entsprechend ist es Aufgabe der Erfindung eine Zündkerze bereit zu stellen, die kalte Zündkerzen-Bauteiltemperaturen und somit die Anforderungen an eine Zündkerze für die Anwendung bei thermisch hoch belasteten Motoren, beispielsweise einem mit Wasserstoff betriebenen Motor, erfüllt und die gleichzeitig eine gute Zündfähigkeit aufweist. Accordingly, the object of the invention is to provide a spark plug that meets cold spark plug component temperatures and thus the requirements for a spark plug for use in thermally highly stressed engines, for example a hydrogen-powered engine, and at the same time has good ignitability.
Diese Aufgabe wird bei der erfindungsgemäßen Zündkerze der eingangs genannter Art dadurch gelöst, dass der Zündspalt innerhalb des Gehäuses ist und dass die brennraumseitige Stirnseite einen ersten Abschnitt aufweist, dessen brennraumseitiges Ende in einer ersten Ebene liegt, die sich senkrecht zur Längsachse X aufspannt, und das die brennraumseitige Stirnseite einen zweiten Abschnitt aufweist, dessen brennraumseitiges Ende in einer zweiten Ebene liegt, die sich senkrecht zur Längsachse X aufspannt, wobei sich durch den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt sowie Übergänge zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt eine Kontur der brennraumseitigen Stirnseite des Gehäuses ergibt, durch die sich ein strömungslenkendes Element an der brennraumseitigen Stirnseite des Gehäuses ausbildet. This object is achieved with the spark plug according to the invention of the type mentioned at the outset in that the ignition gap is within the housing and that the end face on the combustion chamber side has a first section whose end on the combustion chamber side lies in a first plane that extends perpendicularly to the longitudinal axis X, and that the front face on the combustion chamber side has a second section, the end of which on the combustion chamber side lies in a second plane that extends perpendicularly to the longitudinal axis X, with a contour of the front face on the combustion chamber side extending through the first section and the second section as well as transitions between the first section and the second section of the housing, through which a flow-directing element is formed on the combustion chamber-side end face of the housing.
Die erfindungsgemäße Zündkerze mit einer Längsachse X weist ein Gehäuse mit einer Bohrung entlang der Zündkerzen-Längsachse X und einer brennraumseitigen Stirnseite, einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Isolator, eine innerhalb des Isolators angeordnete Mittelelektrode, und eine Masseelektrode, die am Gehäuse angeordnet ist, wobei die Masseelektrode und die Mittelelektrode so angeordnet sind, dass ein Zündspalt innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die brennraumseitige Stirnseite einen ersten Abschnitt aufweist, dessen brennraumseitiges Ende in einer ersten Ebene liegt, die sich senkrecht zur Längsachse X aufspannt, und das die brennraumseitige Stirnseite einen zweiten Abschnitt aufweist, dessen brennraumseitiges Ende in einer zweiten Ebene liegt, die sich senkrecht zur Längsachse X aufspannt. Dabei ergibt sich durch den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt sowie Übergänge zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt eine Kontur der brennraumseitigen Stirnseite des Gehäuses, durch die sich ein strömungslenkendes Element an der brennraumseitigen Stirnseite des Gehäuses ausbildet. Dies hat den Vorteil, dass durch das strömungslenkende Element an der brennraumseitigen Stirnseite des Gehäuses das Kraftstoff-Luft-Gemisch gezielt in den Atmungsraum des Gehäuses gelenkt wird. Innerhalb des Gehäuses und innerhalb des Atmungsraums ist der Zündspalt ausgebildet. Durch die gezielte Lenkung der Kraftstoff-Luft- Gemisch-Strömung in den Atmungsraum des Gehäuses und in den Zündspalt wird die Zündfähigkeit der Zündkerze verbessert. Durch die Ausbildung des Zündspalts innerhalb des Gehäuses, sprich innerhalb des Atmungsraum des Gehäuses, ergibt sich der Vorteil, dass die Masseelektrode und der Zündspalt nicht in den Brennraum hineinragen. Des Weiteren können die Masseelektrode und die Mittelelektrode kürzer ausgebildet werden, wodurch diese weniger weit bzw. nicht in den Brennraum hineinragen und einerseits weniger Wärme aus dem Brennraum aufnehmen und andererseits durch die kürzeren Elektroden die Wärmeabfuhr aus den Elektroden über das Gehäuse in einen Zylinderkopf, in den die erfindungsgemäß Zündkerze montiert ist, effektiver ist. Allerdings ergibt sich auch die Herausforderung, dass ein innerhalb des Gehäuses angeordneter Zündspalt vom Kraftstoff-Luft-Gemisch schlechter angeströmt werden kann, da das Gehäuse den Zündspalt etwas abschirmt. Diese Herausforderung wird durch das erfindungsgemäße strömungslenkende Element an der brennraumseitigen Stirnseite des Gehäuses gelöst, da das strömungslenkende Element so ausgebildet ist, dass es das Kraftstoff-Luft-Gemisch gezielt in den Atmungsraum des Gehäuses und in den Zündspalt lenkt. Durch die Kombination der Merkmale kann eine kalte Zündkerze mit guter Zündfähigkeit realisiert werden. The spark plug according to the invention with a longitudinal axis X has a housing with a bore along the longitudinal axis X of the spark plug and an end face on the combustion chamber side, an insulator arranged inside the housing, a center electrode arranged inside the insulator, and a ground electrode which is arranged on the housing, the Ground electrode and the center electrode are arranged so that an ignition gap is formed within the housing. According to the invention, the combustion chamber end has a first section, the combustion chamber end of which lies in a first plane that extends perpendicular to the longitudinal axis X, and the combustion chamber end has a second section, the combustion chamber end of which lies in a second plane, which extends perpendicularly to the longitudinal axis X. The first section and the second section and transitions between the first section and the second section result in a contour of the combustion chamber end face of the housing, through which a flow-directing element is formed on the combustion chamber end face of the housing. This has the advantage that the fuel-air mixture is directed in a targeted manner into the breathing space of the housing by the flow-directing element on the combustion chamber-side end face of the housing. The ignition gap is formed within the housing and within the breathing space. The ability of the spark plug to ignite is improved by the targeted steering of the fuel/air mixture flow into the breathing chamber of the housing and into the ignition gap. The formation of the ignition gap within the housing, ie within the breathing space of the housing, results in the advantage that the ground electrode and the ignition gap do not protrude into the combustion chamber. Furthermore, the ground electrode and the center electrode can be made shorter, which means that they do not protrude as far or as far into the combustion chamber and, on the one hand, absorb less heat from the combustion chamber and, on the other hand, the shorter electrodes allow heat dissipation from the electrodes via the housing into a cylinder head which the spark plug according to the invention is mounted is more effective. However, there is also the challenge that an ignition gap arranged within the housing cannot be flown to as easily by the fuel-air mixture, since the housing somewhat shields the ignition gap. This challenge is solved by the flow-guiding element according to the invention on the combustion chamber-side end face of the housing, since the flow-guiding element is designed in such a way that it directs the fuel-air mixture specifically into the breathing chamber of the housing and into the ignition gap. By combining the features, a cold spark plug with good ignitability can be realized.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Further advantageous configurations of the invention are the subject matter of the dependent claims.
Bei einer Weiterentwicklung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Ebene und die zweite Ebene einen Abstand H voneinander haben und H = 0,1 mm oder größer und/oder H = 10 mm oder kleiner ist. Mit dem Abstand H für die erste und zweite Ebene ist auch der Höhenunterschied zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt der brennraumseitigen Stirnseite des Gehäuses beschrieben. Mit H = 0,1 mm oder größer ergibt sich eine untere Grenze für den Abstand. Damit ist sichergestellt, dass das strömungslenkende Element ausreichend hoch ist, um einen ausreichenden Lenkungseffekt auf die Strömung des Kraftstoff-Luft-Gemisch zu haben. Mit der oberen Grenze von H = 10 mm oder kleiner ist sichergestellt, dass das strömungslenkende Element nicht zu weit in den Brennraum hineinragt und dadurch wieder mehr Wärme aus dem Brennraum in die Zündkerze einbringt, wodurch das Ziel einer kalten Zündkerze unterlaufen würde. A further development of the invention provides that the first plane and the second plane have a distance H from one another and H=0.1 mm or greater and/or H=10 mm or less. The distance H for the first and second planes also describes the difference in height between the first section and the second section of the end face of the housing on the combustion chamber side. With H = 0.1mm or greater a lower limit for the distance. This ensures that the flow-directing element is sufficiently high to have a sufficient directing effect on the flow of the fuel-air mixture. The upper limit of H = 10 mm or less ensures that the flow-directing element does not protrude too far into the combustion chamber and thus again introduces more heat from the combustion chamber into the spark plug, which would undermine the goal of a cold spark plug.
Bei einer zusätzlichen oder alternativen Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass die erste Ebene näher am brennraumseitigen Ende der Zündkerze ist als die zweite Ebene, und dass die Zündkerze so ausgelegt ist, dass bei einer Montage der Zündkerze in einen Zylinderkopf der zweite Abschnitt der brennraumseitigen Stirnseite bündig mit einem Brennraumdach des Zylinderkopfes ist und die erste Ebene und der erste Abschnitt sowie das strömungslenkende Element in den Brennraum hineinragen. Dadurch ergibt sich, dass die Zündkerze nur mit dem ersten Abschnitt der brennraumseitigen Stirnseite des Gehäuses und den Übergängen zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt in den Brennraum hineinragen, so dass die restlichen Komponenten der Zündkerze innerhalb des kühleren Zylinderkopfes angeordnet sind. Beispielsweise reicht ein an der Außenseite des Gehäuses ausgebildetes Gewinde nur bis zur zweiten Ebene, d.h. dass an der Außenseite des strömungslenkenden Elements kein Gewinde ausgebildet ist. Der Abstand H ist damit auch ein Maß dafür wie weit das strömungslenkende Element in den Brennraum hineinragt. In an additional or alternative further development, it is provided that the first plane is closer to the end of the spark plug on the combustion chamber side than the second plane, and that the spark plug is designed in such a way that when the spark plug is installed in a cylinder head, the second section of the end face on the combustion chamber side is flush a combustion chamber roof of the cylinder head and the first plane and the first section as well as the flow directing element protrude into the combustion chamber. This results in the spark plug protruding into the combustion chamber only with the first section of the front side of the housing on the combustion chamber side and the transitions between the first section and the second section, so that the remaining components of the spark plug are arranged inside the cooler cylinder head. For example, threads formed on the outside of the housing only extend to the second level, i.e. no threads are formed on the outside of the flow directing element. The distance H is therefore also a measure of how far the flow-directing element protrudes into the combustion chamber.
Bei einer Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Zündkerze ist vorgesehen, dass die brennraumseitige Stirnseite mindestens einen dritten Abschnitt aufweist, dessen brennraumseitiges Ende in einer dritten Ebene liegt, die sich senkrecht zur Längsachse X aufspannt und einen größeren Abstand zum brennraumseitigen Ende der Zündkerze als die zweite Ebene hat, insbesondere dass der mindestens dritte Abschnitt im Bereich des zweiten Abschnitts ausgebildet ist und insbesondere eine Ausnehmung ist. Beispielsweise kann die Masseelektrode auf Höhe der dritten Ebene angeordnet sein und insbesondere kann die Masseelektrode im dritten Abschnitt angeordnet sein. Beispielsweise kann die Masseelektrode in einem dritten Abschnitt, der als Ausnehmung ausgebildet ist, angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass die Masseelektrode einfach am Gehäuse montierbar ist und so auf einfache Weise der Zündspalt innerhalb des Gehäuses ausbildbar ist. Beispielsweise kann das an der Außenseite des Gehäuses ausgebildete Gewinde nur bis zur dritten Ebene reichen. In a further development of the spark plug according to the invention, it is provided that the end face on the combustion chamber side has at least a third section, the end of which on the combustion chamber side lies in a third plane, which extends perpendicularly to the longitudinal axis X and is at a greater distance from the end of the spark plug on the combustion chamber side than the second plane. in particular that the at least third section is formed in the area of the second section and is in particular a recess. For example, the ground electrode can be arranged at the level of the third plane and in particular the ground electrode can be arranged in the third section. For example, the ground electrode can be arranged in a third section, which is designed as a recess. This has the advantage that the ground electrode can be mounted easily on the housing and the ignition gap can thus be formed within the housing in a simple manner. For example, the thread formed on the outside of the housing can only reach as far as the third level.
Bei einer Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass die zweite und dritte Ebene einen Abstand T haben und der Abstand T = 0,1 mm oder größer und/oder T = 15 mm oder kleiner ist. Dies bedeutet, dass der zweite Abschnitt und der dritte Abschnitt einen Höhenunterschied vom Abstand T haben. Insbesondere wenn die Masseelektrode im dritten Abschnitt angeordnet ist, entspricht der Abstand T in auch ungefähr dem Abstand des durch die Masseelektrode und Mittelelektrode ausgebildeten Zündspalt zum zweiten Abschnitt der brennraumseitigen Stirnseite des Gehäuses. Durch den Abstand T ergibt sich, dass die Elektroden und der Zündspalt innerhalb des Gehäuses ausgebildet sind, so dass die Elektroden weniger Wärme aus dem Brennraum aufnehmen. Die Zündkerze hat eine negative Funkenlage. A further development provides that the second and third planes have a distance T and the distance T=0.1 mm or larger and/or T=15 mm or smaller. This means that the second section and the third section have a height difference of distance T. In particular, if the ground electrode is arranged in the third section, the distance T in also approximately corresponds to the distance between the ignition gap formed by the ground electrode and the center electrode and the second section of the front side of the housing on the combustion chamber side. The distance T results in the electrodes and the ignition gap being formed within the housing, so that the electrodes absorb less heat from the combustion chamber. The spark plug has a negative spark position.
Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Zündkerze ist vorgesehen, dass der erste Abschnitt der brennraumseitigen Stirnseite entlang des Umfangs der brennraumseitigen Stirnseite eine Länge hat, die kleiner als 40% der Gesamtumfangslänge der brennraumseitigen Stirnseite ist. Dies bedeutet, dass in Summe die Länge der Übergänge und des zweiten Abschnitts und eines oder mehrerer dritten Abschnittes, wenn es diesen dritten Abschnitt gibt, größer als 50% der Gesamtlänge des Umfangs der brennraumseitigen Stirnseite des Gehäuses ist. Dadurch wird sichergestellt, dass das strömungslenkende Element eine nicht zu große Länge entlang des Umfangs hat, damit es zum einen nicht zu viel Wärme aus dem Brennraum aufnimmt und zum anderen der nicht vom zweiten Abschnitt eingenommene Raumwinkel an der brennraumseitigen Stirnseite des Gehäuses ausreichend groß ist, damit die Strömung des Kraftstoff-Luft-Gemisches das strömungslenkende Element gut anströmen kann und durch dieses in den Atmungsraum des Gehäuses gelenkt werden kann. In one configuration of the spark plug according to the invention, it is provided that the first section of the combustion chamber end face has a length along the circumference of the combustion chamber end face that is less than 40% of the total circumferential length of the combustion chamber end face. This means that the total length of the transitions and the second section and one or more third sections, if there is this third section, is greater than 50% of the total length of the circumference of the combustion chamber-side end face of the housing. This ensures that the length of the flow-guiding element along the circumference is not too great, so that on the one hand it does not absorb too much heat from the combustion chamber and on the other hand the solid angle not occupied by the second section on the front side of the housing on the combustion chamber side is sufficiently large, so that the flow of the fuel-air mixture can flow well against the flow-directing element and can be directed through this into the breathing space of the housing.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Zündkerze ist die Kontur der brennraumseitigen Stirnseite eine Wellenkontur, bei der ein Scheitelpunkt eines Wellenbergs in der ersten Ebene liegt und dieser Wellenberg das strömungslenkende Element ist. Dies hat den Vorteil, dass es keine scharfen Kanten in der Kontur der brennraumseitigen Stirnseite gibt. In an advantageous embodiment of the spark plug according to the invention, the contour of the end face on the combustion chamber side is a wave contour, in which an apex of a wave crest lies in the first plane and this wave crest is the flow-guiding element. This has the advantage that there are no sharp edges in the contour of the front face on the combustion chamber side.
Bei einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Zündkerze ist vorgesehen, dass der Übergang bzw. die Übergänge vom ersten zum zweiten Abschnitt der brennraumseitigen Stirnseite des Gehäuses eine Stufe, eine Schräge, bogenförmig oder gekrümmt ist. In an alternative advantageous embodiment of the spark plug according to the invention, it is provided that the transition or transitions from the first to the second section of the front side of the housing on the combustion chamber side is a step, a bevel, arc-shaped or curved.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Breite des Zündspalts nicht größer als 0,5 mm, insbesondere nicht größer als 0,2 mm ist, und mindestens 0,05 mm ist, insbesondere nicht kleiner als 0,1 mm ist. Je kleiner der Zündspalt umso geringer ist der Spannungsbedarf für die Erzeugung eines Zündfunkens. Es ist auch vorteilhaft, dass die Breite des Zündspalts mindestens 0,05 mm ist, insbesondere nicht kleiner als 0,1 mm ist. Damit ergibt sich, dass der Zündspalt nicht zu klein ist. Ein sehr kleiner Zündspalt stellt besondere Herausforderungen an die Genauigkeit bei der Zündkerzen-Produktion. Eine Abweichung von der möglichst parallelen Ausrichtung der Elektroden-Zündflächen hat bei einem kleinen Zündspalt größere Auswirkung, wie beispielsweise einen ungleichmäßigen Verschleiß der Zündfläche, als bei einem größeren Zündspalt. Die Untergrenze für die Breite des Zündspalts ist somit ein guter Kompromiss für einerseits einen kleinen Zündspalt zur Reduzierung des Zündspannungsbedarfes und des Verschleißes und anderseits einen vertretbaren Aufwand für eine gleichmäßige gute Qualität der Ausrichtung der Zündflächen zueinander bei der Zündkerzen-Produktion. In a development of the invention, it is provided that the width of the ignition gap is not greater than 0.5 mm, in particular not greater than 0.2 mm, and is at least 0.05 mm, in particular not smaller than 0.1 mm. The smaller the ignition gap, the lower the voltage requirement for generating an ignition spark. It is also advantageous that the width of the ignition gap is at least 0.05 mm, in particular not less than 0.1 mm. This means that the ignition gap is not too small. A very small spark gap poses particular challenges to accuracy in spark plug production. A deviation from the alignment of the electrode ignition surfaces that is as parallel as possible has a greater effect with a small ignition gap, such as uneven wear of the ignition surface, than with a larger ignition gap. The lower limit for the width of the ignition gap is therefore a good compromise for, on the one hand, a small ignition gap to reduce the ignition voltage requirement and wear and, on the other hand, a reasonable effort for a consistently good quality of alignment of the ignition surfaces to each other during spark plug production.
Die erfindungsgemäße Zündkerze und ihre Weiterentwicklung sind Wasserstoff-Zündkerze, die dazu eingerichtet sind in einem mit Wasserstoff betriebenen Motor eingesetzt zu werden und das zündfähige Wasserstoff enthaltende Kraftstoff-Luft-Gemisch zu zünden. Der Kraftstoff kann bis zu 100% Wasserstoff enthalten, sprich der Kraftstoff kann Wasserstoff oder eine Wasserstoff-Gas-Gemisch sein. The spark plug according to the invention and its further development are hydrogen spark plugs that are designed to be used in a hydrogen-powered engine and to ignite the ignitable hydrogen-containing fuel-air mixture. The fuel can contain up to 100% hydrogen, i.e. the fuel can be hydrogen or a hydrogen-gas mixture.
Allerdings ist die erfindungsgemäße Zündkerze nicht auf den Betrieb mit Wasserstoff beschränkt. Die erfindungsgemäße Zündkerze kann auch für Erdgas- oder Benzin- Verbrennungsmotoren verwendet werden. Allerdings ist die erfindungsgemäße Zündkerze auf den Betrieb mit Wasserstoff optimiert. However, the spark plug according to the invention is not limited to operation with hydrogen. The spark plug according to the invention can also be used for natural gas or gasoline internal combustion engines. However, the spark plug according to the invention is optimized for operation with hydrogen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verbrennungsmotor mit einem Zylinder und einer erfindungsgemäßen Zündkerze. Der Zylinder weist einen Zylinderkopf und einem Brennraum auf, wobei die Zündkerze im Zylinderkopf montiert ist. Dabei ist die Zündkerze so montiert, dass das strömungslenkende Element an der brennraumseitigen Stirnseite des Gehäuses in den Brennraum hineinragt. The invention also relates to an internal combustion engine with a cylinder and a spark plug according to the invention. The cylinder has a cylinder head and a combustion chamber, with the spark plug being mounted in the cylinder head. The spark plug is mounted in such a way that the flow-directing element protrudes into the combustion chamber on the front side of the housing on the combustion chamber side.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Zündspalt der Zündkerze außerhalb vom Brennraum angeordnet ist. Beispielsweise ist die Zündkerze so im Zylinderkopf montiert, dass der innerhalb des Gehäuses ausgebildeten Zündspalt im Zylinderkopf angeordnet ist. Furthermore, it is provided that the ignition gap of the spark plug is arranged outside of the combustion chamber. For example, the spark plug is mounted in the cylinder head in such a way that the ignition gap formed within the housing is arranged in the cylinder head.
Zusätzlich oder alternativ ist vorgesehen, dass die Zündkerze so im Zylinderkopf montiert ist, dass der zweite Abschnitt der brennraumseitigen Stirnseite des Gehäuses bündig mit einem Brennraumdach des Zylinderkopfes ist. Zeichnung Additionally or alternatively, it is provided that the spark plug is mounted in the cylinder head in such a way that the second section of the front face of the housing on the combustion chamber side is flush with a combustion chamber roof of the cylinder head. drawing
Figur 1 zeigt ein erstes Beispiel für die Kontur des brennraumseitigen Endes einer erfindungsgemäßen Zündkerze aus drei Perspektiven FIG. 1 shows a first example of the contour of the combustion chamber end of a spark plug according to the invention from three perspectives
Figur 2 zeigt ein zweites Beispiel für die Kontur des brennraumseitigen Endes der erfindungsgemäßen Zündkerze aus zwei Perspektiven FIG. 2 shows a second example of the contour of the combustion chamber end of the spark plug according to the invention from two perspectives
Figur 3 zeigt ein drittes und ein viertes Beispiel für die Kontur des brennraumseitigen Endes der erfindungsgemäßen Zündkerze FIG. 3 shows a third and a fourth example of the contour of the end of the spark plug according to the invention on the combustion chamber side
Figur 4 zeigt weitere Beispiele für verschiedene Konturen des brennraumseitigen Endes der erfindungsgemäßen Zündkerze. FIG. 4 shows further examples of different contours of the end of the spark plug according to the invention on the combustion chamber side.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels Description of the embodiment
Für die Übersichtlichkeit werden nicht alle Komponenten einer Zündkerze, wie beispielsweise Mittelelektrode 4 oder Isolator, in allen Figuren dargestellt. Gleiche und funktional gleiche Komponenten haben in allen Figuren das gleiche Bezugszeichen. For the sake of clarity, not all components of a spark plug, such as center electrode 4 or insulator, are shown in all figures. Identical and functionally identical components have the same reference symbols in all figures.
In Figur 1 ist schematisch das brennraumseitige Ende der erfindungsgemäßen Zündkerze mit einer ersten möglichen Kontur aus drei Perspektiven dargestellt: a) vereinfachte 3D- Ansicht, b) 2D Seitenansicht, c) 2D Draufsicht. FIG. 1 shows the combustion chamber end of the spark plug according to the invention with a first possible contour from three perspectives: a) simplified 3D view, b) 2D side view, c) 2D top view.
Die Zündkerze weist ein Gehäuse 2, eine Masseelektrode 5 und eine Mittelelektrode 4 auf. Das Gehäuse 2 hat eine brennraumseitige Stirnseite 20, die einen ersten Abschnitt 21, einen zweiten Abschnitt 22 und einen optionalen dritten Abschnitt 23 sowie Übergängen 212 zwischen den Abschnitten aufweist. Das brennraumseitige Ende des ersten Abschnitts 21 liegt in einer ersten Ebene 21 E, die senkrecht zur Längsachse X der Zündkerze sich erstreckt. Das brennraumseitige Ende des zweiten Abschnitts 22 liegt in einer zweiten Ebene 22 E, die senkrecht zur Längsachse X der Zündkerze sich erstreckt. Das brennraumseitige Ende des optional dritten Abschnitts 23 liegt in einer dritten Ebene 23 E, die senkrecht zur Längsachse X der Zündkerze sich erstreckt. Beispielsweise ist der dritte Abschnitt 23 im Bereich des zweiten Abschnitts 22 angeordnet und unterteilt den zweiten Abschnitt 22 in Teilabschnitte. The spark plug has a housing 2 , a ground electrode 5 and a center electrode 4 . The housing 2 has an end face 20 on the combustion chamber side, which has a first section 21, a second section 22 and an optional third section 23 as well as transitions 212 between the sections. The end of the first section 21 on the combustion chamber side lies in a first plane 21E, which extends perpendicularly to the longitudinal axis X of the spark plug. The end of the second section 22 on the combustion chamber side lies in a second plane 22 E, which extends perpendicularly to the longitudinal axis X of the spark plug. The combustion chamber end of the optional third section 23 lies in a third plane 23E, which extends perpendicularly to the longitudinal axis X of the spark plug. For example, the third Section 23 arranged in the region of the second section 22 and divides the second section 22 into sections.
Die erste Ebene 21E und die zweite Ebene 22E und die optionale dritte Ebene 23E sind voneinander beabstandet. Die erste Ebene 21 E und die zweite Ebene 22 E haben den Abstand H zueinander. Die zweite Ebene 22 E und die dritte Ebene 23 E haben den Abstand T zueinander. Die ersten Ebene 21 E liegt näher am Brennraum als die zweite Ebene 22 E. Die zweite Ebene 22E liegt näher am Brennraum als die dritte Ebene 23E. Der erste Abschnitt 21, der zweite Abschnitt 22 und der optionale dritte Abschnitt 23 der brennraumseitigen Stirnseite 20 des Gehäuses 2 sind entsprechend der Abstände der Ebenen 21E, 22E, 23E zueinander in der Höhe beabstandet. Der axiale Abstand des ersten Abschnitts 21 und des zweiten Abschnitts 22 ist der Abstand H wie bei der ersten Ebene 21 E und der zweiten Ebene 22 E. Der Abstand H entspricht dem Höhenunterschied zwischen dem brennraumseitigen Ende des ersten Abschnitts 21 und dem brennraumseitigen Ende des zweiten Abschnitts 22. Entsprechendes gilt auch für den Abstand T der zweiten Ebene 22 E und der optional dritten Ebene 23 E sowie dem zweiten Abschnitt 22 und dem optional dritten Abschnitt 23. The first level 21E and the second level 22E and the optional third level 23E are spaced from each other. The first level 21 E and the second level 22 E have the distance H from each other. The second level 22 E and the third level 23 E have the distance T from each other. The first plane 21E is closer to the combustion chamber than the second plane 22E. The second plane 22E is closer to the combustion chamber than the third plane 23E. The first section 21, the second section 22 and the optional third section 23 of the combustion chamber-side end face 20 of the housing 2 are spaced apart in height according to the distances between the planes 21E, 22E, 23E. The axial distance between the first section 21 and the second section 22 is the distance H as in the first plane 21 E and the second plane 22 E. The distance H corresponds to the difference in height between the combustion chamber end of the first section 21 and the combustion chamber end of the second Section 22. The same applies to the distance T of the second level 22 E and the optional third level 23 E and the second section 22 and the optional third section 23.
Durch den ersten Abschnitt 21 und den zweiten Abschnitt 22 der brennraumseitigen Stirnseite 20 des Gehäuses 2 hat die brennraumseitige Stirnseite 20 eine Kontur, die von der normalen in einer Ebene liegenden ringförmigen Kontur abweicht. Durch den Höhenunterschied zwischen dem ersten Abschnitt 21 und dem zweiten Abschnitt 22 entsteht ein strömungslenkendes Element 25 an der brennraumseitigen Stirnseite 20 des Gehäuses 2. Durch dieses strömungslenkende Element 25 wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Atmungsraum des Gehäuses 2 und dem im Atmungsraum und Gehäuse 2 angeordneten Zündspalt gelenkt, so dass trotz der negativen Funkenlage die Zündkerze eine gute Zündfähigkeit aufweist. Due to the first section 21 and the second section 22 of the combustion chamber-side end face 20 of the housing 2, the combustion chamber-side end face 20 has a contour that deviates from the normal annular contour lying in one plane. The height difference between the first section 21 and the second section 22 creates a flow-directing element 25 on the combustion chamber-side end face 20 of the housing 2. This flow-directing element 25 directs the fuel-air mixture into the breathing chamber of the housing 2 and into the breathing chamber and Housing 2 directed spark gap arranged, so that despite the negative spark position, the spark plug has a good ignitability.
In diesem Beispiel haben der erste Abschnitt 21 und der zweite Abschnitt 22 der brennraumseitigen Stirnseite 20 des Gehäuses 2 einen stufenförmigen Übergang 212. Der Übergang 212 bzw. die Übergänge sind die Oberflächen der brennraumseitigen Stirnseite 20 des Gehäuses 2 zwischen dem ersten Abschnitt 21 und dem zweiten Abschnitt 22, die nicht in einer Ebene mit dem ersten Abschnitt 21 oder dem zweiten Abschnitt 22 liegen. In this example, the first section 21 and the second section 22 of the combustion chamber end face 20 of the housing 2 have a stepped transition 212. The transition 212 or the transitions are the surfaces of the combustion chamber end face 20 of the housing 2 between the first section 21 and the second Section 22, which are not in a plane with the first section 21 or the second section 22.
Des Weiteren ist in diesem Beispiel eine Ausnehmung 28 bzw. zwei Ausnehmungen an der brennraumseitigen Stirnseite 20 des Gehäuses 2 dargestellt. Die Ausnehmungen 28 sind dritte Abschnitte 23 der brennraumseitigen Stirnseite 20 des Gehäuses 2, die in einer dritten Ebene 23E angeordnet sind. Die Ausnehmungen 28 haben eine Tiefe T, die dem Abstand von der zweiten Ebenen 22 E zu der dritten Ebene 23 E entspricht. In einer Ausnehmung 28 kann die Masseelektrode 5 angeordnet sein, beispielsweise eingepresst oder angeschweißt sein. Dadurch ergibt sich, dass der Zündspalt, den die Masseelektrode 5 zusammen mit der Mittelelektrode 4 ausbildet, innerhalb des Gehäuses 2 ausgebildet ist, wodurch die thermische Belastung für die Zündkerze reduziert wird. Furthermore, in this example, a recess 28 or two recesses is shown on the combustion chamber-side end face 20 of the housing 2 . The recesses 28 are third portions 23 of the combustion chamber side end face 20 of the housing 2, in a third Level 23E are arranged. The recesses 28 have a depth T which corresponds to the distance from the second plane 22E to the third plane 23E. The ground electrode 5 can be arranged in a recess 28, for example pressed in or welded on. As a result, the ignition gap that the ground electrode 5 forms together with the center electrode 4 is formed inside the housing 2, thereby reducing the thermal load on the spark plug.
Die Ausnehmung 28 erstreckt sich von der brennraumseitigen Stirnseite 20 des Gehäuses 2 in Richtung des brennraumabgewandte Gehäuse-Endes. Die Ausnehmung hat eine Tiefe T, die parallel zu Längsachse X der Zündkerze ausgehend von der brennraumseitigen Gehäuse-Stirnseite 20 bis zum tiefsten Punkt der Ausnehmung 28, dem dritten Abschnitt 23, gemessen wird. Die Masseelektrode 5 liegt am tiefsten Punkt der Ausnehmung 28 auf. Die Tiefe T der Ausnehmung 28 beeinflusst auch wie weit der Zündspalt sich innerhalb des Gehäuses 2 befindet. The recess 28 extends from the combustion chamber-side end face 20 of the housing 2 in the direction of the housing end facing away from the combustion chamber. The recess has a depth T, which is measured parallel to the longitudinal axis X of the spark plug, starting from the housing end face 20 on the combustion chamber side to the deepest point of the recess 28, the third section 23. The ground electrode 5 rests on the deepest point of the recess 28 . The depth T of the recess 28 also influences how far the ignition gap is within the housing 2 .
Alternative zu der Anordnung in der Ausnehmung 28 kann die Masseelektrode auch in einer Bohrung angeordnet sein, wobei die Bohrung in der Gehäusewand ausgebildet ist. Die Bohrung hat dann vorzugsweise auch den Abstand T zum zweiten Abschnitt 22 der brennraumseitigen Stirnseite 20 des Gehäuses 2 und zur zweiten Ebene 22 E. As an alternative to the arrangement in the recess 28, the ground electrode can also be arranged in a bore, the bore being formed in the housing wall. The bore is then preferably also at a distance T from the second section 22 of the front side 20 of the housing 2 on the combustion chamber side and from the second plane 22 E.
Für ein gutes Zusammenspiel des strömungslenkenden Elements 25 und des Zündspalts ist es vorteilhaft, wenn eine Symmetrieachse des strömungslenkenden Elements 25 und der seitlichen am Gehäuse 2 angeordneten Masseelektrode 5 entlang des Umfangs der brennraumseitigen Stirnseite 20 des Gehäuses 2 in einem Winkel größer 45° zueinander angeordnet sind. Dadurch kann das strömungslenkende Element 25 das Kraftstoff-Luft- Gemisch ungehindert in den Zündspalt lenken. Bei einem radialen Zündspalt beträgt der Winkel beispielsweise 45° bis 135°, insbesondere ca. 90°. Bei einem axialen Zündspalt beträgt der Winkel beispielsweise 90°-180°. For a good interaction of the flow-directing element 25 and the ignition gap, it is advantageous if an axis of symmetry of the flow-directing element 25 and the ground electrode 5 arranged laterally on the housing 2 are arranged at an angle greater than 45° to one another along the circumference of the front side 20 of the housing 2 on the combustion chamber side . As a result, the flow directing element 25 can direct the fuel-air mixture into the ignition gap unhindered. In the case of a radial ignition gap, the angle is, for example, 45° to 135°, in particular approximately 90°. In the case of an axial ignition gap, the angle is 90°-180°, for example.
Auf der Gehäuse-Außenseite ist ein Gewinde 27 ausgebildet, mit dem die Zündkerze einschraubbar in einen Zylinderkopf ist. Vorzugsweise ist das Gewinde 27 nur bis zur zweiten Ebene 22 E an der Außenseite des Gehäuses 2 ausgebildet und nicht auf der über die zweite Ebene 22 E hinaus bis zur ersten Ebene 21 E ragenden Teil der Außenseite des Gehäuses 2, der das strömungslenkende Element 25 bildet. Beispielsweise kann das Gewinde 27 auch nur bis zur optionalen dritten Ebene 23E ausgebildet sein. A thread 27 is formed on the outside of the housing, with which the spark plug can be screwed into a cylinder head. The thread 27 is preferably formed only up to the second level 22 E on the outside of the housing 2 and not on the part of the outside of the housing 2 which protrudes beyond the second level 22 E to the first level 21 E and forms the flow-guiding element 25 . For example, the thread 27 can also be formed only up to the optional third level 23E.
Vorteilhafterweise ist das Gewinde 27 so an der Außenseite des Gehäuses 2 ausgebildet, dass die im Zylinderkopf montierte Zündkerze nur mit dem strömungslenkenden Element 25 in den Brennraum hineinragt. Idealerweise ist die Zündkerze so montiert, dass der zweite Abschnitt 22 der brennraumseitigen Stirnseite 20 des Gehäuses 2 bündig mit dem Brennraumdach ist. The thread 27 is advantageously formed on the outside of the housing 2 in such a way that the spark plug mounted in the cylinder head can only be connected to the flow-guiding element 25 into the combustion chamber. Ideally, the spark plug is mounted in such a way that the second section 22 of the front face 20 of the housing 2 on the combustion chamber side is flush with the combustion chamber roof.
In Figur 1 c) kann man gut die Längen der einzelnen Abschnitte der brennraumseitigen Stirnseite 20 des Gehäuses 2 entlang des Umfangs sehen. Der erste Abschnitt 21 hat eine Länge entlang des Umfangs von ca. 25-35% der Gesamtlänge des Umfangs. Die Länge des zweiten Abschnitts 22, des optionalen dritten Abschnitts 23 sowie der Übergänge 212 zwischen den Abschnitten ist deutlich größer als 50% der Gesamtlänge des Umfangs. In FIG. 1 c) one can clearly see the lengths of the individual sections of the front side 20 of the housing 2 on the combustion chamber side along the circumference. The first portion 21 has a length along the circumference of about 25-35% of the total length of the circumference. The length of the second section 22, the optional third section 23 and the transitions 212 between the sections is significantly greater than 50% of the total length of the circumference.
In den nachfolgenden Figuren werden die Unterschiede der Ausführungsformen beschrieben. Merkmale, die gleich zu vorherigen Beispielen sind, werden nicht immer erneut erwähnt, um Wiederholungen zu vermeiden. Zur Erläuterung von in den Figuren gezeigten Merkmalen, die bei der einzelnen Figur nicht beschrieben sind, wird hiermit auf die Erläuterungen der anderen Figuren verwiesen. The differences between the embodiments are described in the following figures. Features common to previous examples are not always mentioned again to avoid repetition. For an explanation of features shown in the figures that are not described in the individual figure, reference is hereby made to the explanations of the other figures.
In Figur 2 ist schematisch das brennraumseitige Ende der erfindungsgemäßen Zündkerze mit einer zweiten möglichen Kontur aus zwei Perspektiven dargestellt: a) vereinfachte 3D- Ansicht, b) 2D Seitenansicht. FIG. 2 shows schematically the end of the spark plug according to the invention on the combustion chamber side with a second possible contour from two perspectives: a) simplified 3D view, b) 2D side view.
In diesem Beispiel hat die Zündkerze eine brennraumseitige Stirnseite 20 des Gehäuses 2, die eine Wellenkontur aufweist. Dabei gibt es einen Wellenberg, der höher ist als der andere Wellenberg. Der höhere Wellenberg hat die Funktion des strömungslenkenden Elements 25. Die Pfeile symbolisiert die Strömung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, die durch das strömungslenkende Element 25 in den Atmungsraum des Gehäuses 2 geleitet wird. In this example, the spark plug has an end face 20 of the housing 2 on the combustion chamber side, which has a corrugated contour. There is one wave crest that is higher than the other wave crest. The higher wave crest has the function of the flow-directing element 25. The arrows symbolize the flow of the fuel-air mixture, which is directed through the flow-directing element 25 into the breathing space of the housing 2.
Der Übergang 212 von dem ersten Abschnitt 21 zum dritten Abschnitt 23 bzw. zum zweiten Abschnitt 22 hat in diesem Fall aufgrund der Wellenkontur eine gebogene Kontur. Die Masseelektrode 5 ist beispielsweise in einem Wellental 28 angeordnet. In this case, the transition 212 from the first section 21 to the third section 23 or to the second section 22 has a curved contour due to the corrugated contour. The ground electrode 5 is arranged in a trough 28, for example.
In Figur 3 ist schematisch das brennraumseitige Ende der erfindungsgemäßen Zündkerze mit a) einer dritten möglichen Kontur und b) einer vierten möglichen Kontur jeweils als 2D Seitenansicht dargestellt. FIG. 3 schematically shows the end of the spark plug according to the invention on the combustion chamber side with a) a third possible contour and b) a fourth possible contour, each as a 2D side view.
In Figur 3 a) ist der erste Abschnitt der brennraumseitigen Stirnseite 20 des Gehäuses 2 in radialer Richtung schmaler ausgebildet. Der Übergang 212 von dem ersten Abschnitt 21 zum zweiten Abschnitt 22 hat die Kontur einer geraden Schräge. Der optionale dritte Abschnitt 23 ist im Bereich des zweiten Abschnitts 22 ausgebildet und unterteilt den zweiten Abschnitt 22 ist Teilabschnitte. In FIG. 3a), the first section of the front face 20 of the housing 2 on the combustion chamber side is designed to be narrower in the radial direction. The transition 212 from the first section 21 to the second section 22 has the contour of a straight slope. The optional third Section 23 is formed in the area of the second section 22 and divides the second section 22 into sections.
In Figur 3 b) ist der erste Abschnitt 21 der brennraumseitigen Stirnseite 20 des Gehäuses 2 in radialer Richtung schmaler ausgebildet. Der Übergang 212 von dem ersten Abschnitt 21 zum zweiten Abschnitt 22 hat die Kontur einer gekrümmten Schräge. Der optionale dritte Abschnitt 23 ist im Bereich des zweiten Abschnitts 22 ausgebildet und unterteilt den zweiten Abschnitt 22 ist Teilabschnitte. In FIG. 3b), the first section 21 of the front face 20 of the housing 2 on the combustion chamber side is narrower in the radial direction. The transition 212 from the first section 21 to the second section 22 has the contour of a curved slope. The optional third section 23 is formed in the area of the second section 22 and divides the second section 22 into partial sections.
In Figur 4 sind verschiedene mögliche Konturen für die brennraumseitige Stirnseite 20 des Gehäuses 2 dargestellt. Alle Konturen für die brennraumseitige Stirnseite 20 des Gehäuses 2, auch die aus den obigen Ausführungsbeispielen, bei denen sich gemäß der Erfindung ein strömungslenkendes Element ausbildet, passen in einen Rahmen, der durch den Abstand H der ersten Ebene 21 E zu der zweiten Ebene 22 E und dem Abstand T der zweiten Ebene 22E zu der optionalen dritten Ebene 23E und dem Außendurchmesser D des Gehäuses, aufgespannt wird. Der Außendurchmesser D ergibt sich durch die gängigen Kerzentypen, wie M8, MIO, M12, M14, M16, M18. Der Abstand H ist nicht kleiner als 0,1 mm und nicht größer als 10 mm. Der Abstand T ist nicht kleiner als 0,1 mm und nicht größer als 15 mm. FIG. 4 shows various possible contours for the front side 20 of the housing 2 on the combustion chamber side. All contours for the front side 20 of the housing 2 on the combustion chamber side, including those from the above exemplary embodiments, in which a flow-guiding element is formed according to the invention, fit into a frame that is defined by the distance H between the first plane 21 E and the second plane 22 E and the distance T of the second plane 22E to the optional third plane 23E and the outer diameter D of the housing. The outer diameter D results from the common plug types, such as M8, MIO, M12, M14, M16, M18. The distance H is not less than 0.1 mm and not more than 10 mm. The distance T is not less than 0.1 mm and not more than 15 mm.
Eine erste weitere mögliche Kontur ist mit einer fetten Linie dargestellt und hat einen ersten Abschnitt 21 und einen zweiten Abschnitt 22 der brennraumseitigen Stirnseite 20 des Gehäuses 2, die hier mit schmaler radialer Breite dargestellt sind. Der Übergang 212 von dem ersten Abschnitt 21 zum zweiten Abschnitt 22 erstreckt sich fast über die halbe Umfangslänge des Gehäuses 2 und ist eine Schräge. Der optional dritte Abschnitt 23 der brennraumseitigen Stirnseite 20 des Gehäuses 2 ist im Bereich dieses langen Übergangs 212 ausgebildet. In der durch den dritten Abschnitt 23 entstehende Ausnehmung 28 ist die Masseelektrode 5 angeordnet. Die Ausnehmung 28 hat eine größere Tiefe als den Abstand T zwischen der zweiten Ebene 22 E und der dritten Ebene 23 E. A first further possible contour is shown with a bold line and has a first section 21 and a second section 22 of the combustion chamber-side end face 20 of the housing 2, which are shown here with a narrow radial width. The transition 212 from the first section 21 to the second section 22 extends almost over half the circumferential length of the housing 2 and is a slope. The optional third section 23 of the front side 20 of the housing 2 on the combustion chamber side is formed in the region of this long transition 212 . The ground electrode 5 is arranged in the recess 28 created by the third section 23 . The recess 28 has a greater depth than the distance T between the second plane 22 E and the third plane 23 E.
Eine zweite weitere mögliche Kontur ist mit einer gepunkteten Linie dargestellt und hat einen ersten Abschnitt 21 und einen zweiten Abschnitt 22 der brennraumseitigen Stirnseite 20 des Gehäuses 2, die hier mit schmaler radialer Breite dargestellt sind. Es gibt hier eine Zwischenebene 232 E zwischen der zweiten Ebene 22 E und der dritten Ebene 23 E. Ein erster Übergang von der ersten Ebene 21 E zu der Zwischenebene 232 E ist als Schräge ausgebildet. Ein zweiter Übergang von der Zwischenebene 232 E zu der zweiten Ebene 22 E ist ebenfalls als Schräge ausgebildet. Eine dritte weitere mögliche Kontur ist mit einer gestrichelten Linie dargestellt und hat ersten Abschnitt 21 und einen zweiten Abschnitt 22 der brennraumseitigen Stirnseite 20 des Gehäuses 2, die hier mit schmaler radialer Breite dargestellt sind. Es gibt einen Übergang vom ersten Abschnitt 21 zum dritten Abschnitt 23 und einen Übergang vom dritten Abschnitt 23 zum zweiten Abschnitt 22. Beide Übergänge haben eine gebogene Kontur, so dass sich eine Wellenkontur ergibt. A second further possible contour is shown with a dotted line and has a first section 21 and a second section 22 of the combustion chamber-side end face 20 of the housing 2, which are shown here with a narrow radial width. There is an intermediate level 232 E here between the second level 22 E and the third level 23 E. A first transition from the first level 21 E to the intermediate level 232 E is designed as a slope. A second transition from the intermediate level 232 E to the second level 22 E is also designed as a slope. A third further possible contour is shown with a dashed line and has a first section 21 and a second section 22 of the front side 20 of the housing 2 on the combustion chamber side, which are shown here with a narrow radial width. There is a transition from the first section 21 to the third section 23 and a transition from the third section 23 to the second section 22. Both transitions have a curved contour, resulting in a wave contour.
Eine vierte weitere mögliche Kontur ist mit einer Strich-Punkt-Linie dargestellt und hat ersten Abschnitt 21 und einen zweiten Abschnitt 22 der brennraumseitigen Stirnseite 20 des Gehäuses 2, die hier mit schmaler radialer Breite dargestellt sind. Es gibt einen Übergang vom ersten Abschnitt 21 zum dritten Abschnitt 23 und einen Übergang vom dritten Abschnitt 23 zum zweiten Abschnitt 22. Beide Übergänge haben eine gekrümmte Kontur, so dass es sich zwischen dem ersten Abschnitt 21 und dem zweiten Abschnitt 22 einen Wannen-Kontur ergibt. A fourth further possible contour is shown with a dash-dot line and has a first section 21 and a second section 22 of the front face 20 of the housing 2 on the combustion chamber side, which are shown here with a narrow radial width. There is a transition from the first section 21 to the third section 23 and a transition from the third section 23 to the second section 22. Both transitions have a curved contour, resulting in a trough contour between the first section 21 and the second section 22 .

Claims

Ansprüche Expectations
1. Zündkerze mit einer Längsachse X aufweisend 1. Having a spark plug with a longitudinal axis X
• ein Gehäuse (2) mit einer Bohrung entlang der Zündkerzen-Längsachse X und einer brennraumseitigen Stirnseite (20), • a housing (2) with a bore along the longitudinal axis X of the spark plug and an end face (20) on the combustion chamber side,
• einen innerhalb des Gehäuses (2) angeordneten Isolator (3), • an insulator (3) arranged within the housing (2),
• eine innerhalb des Isolators (3) angeordnete Mittelelektrode (4), und • a center electrode (4) arranged within the insulator (3), and
• einer Masseelektrode (5), die am Gehäuse angeordnet ist, • a ground electrode (5), which is arranged on the housing,
• wobei die Masseelektrode (5) und die Mittelelektrode (4) so angeordnet sind, dass ein Zündspalt innerhalb des Gehäuses (2) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die brennraumseitige Stirnseite (20) einen ersten Abschnitt (21) aufweist, dessen brennraumseitiges Ende in einer ersten Ebene (21 E) liegt, die sich senkrecht zur Längsachse X aufspannt, und das die brennraumseitige Stirnseite (20) einen zweiten Abschnitt (22) aufweist, dessen brennraumseitiges Ende in einer zweiten Ebene (22 E) liegt, die sich senkrecht zur Längsachse X aufspannt, wobei sich durch den ersten Abschnitt (21) und den zweiten Abschnitt (22) sowie Übergänge (212) zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt (21, 22) eine Kontur der brennraumseitigen Stirnseite (20) des Gehäuses (2) ergibt, durch die sich ein strömungslenkendes Element (25) an der brennraumseitigen Stirnseite (20) des Gehäuses (2) ausbildet. • wherein the ground electrode (5) and the center electrode (4) are arranged in such a way that an ignition gap is formed within the housing (2), characterized in that the end face (20) on the combustion chamber side has a first section (21), whose end on the combustion chamber side lies in a first plane (21 E) which extends perpendicularly to the longitudinal axis X, and that the end face (20) on the combustion chamber side has a second section (22), the end of which on the combustion chamber side lies in a second plane (22 E) which extends perpendicularly to the longitudinal axis X, with a contour of the front side (20) of the housing (2 ) results, through which a flow-directing element (25) is formed on the combustion chamber-side end face (20) of the housing (2).
2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ebene (21E) und die zweite Ebene (22E) einen Abstand H voneinander haben und H=0,l mm oder größer und/oder H=10 mm oder kleiner ist. 2. Spark plug according to Claim 1, characterized in that the first plane (21E) and the second plane (22E) are at a distance H from one another and H=0.1 mm or greater and/or H=10 mm or less.
3. Zündkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ebene (21E) näher am brennraumseitigen Ende der Zündkerze ist als die zweite Ebene (22E), und dass die Zündkerze so ausgelegt ist, dass bei einer Montage der Zündkerze in einen Zylinderkopf der zweite Abschnitt (22) der brennraumseitigen Stirnseite (20) bündig mit einem Brennraumdach des Zylinderkopfes ist und die erste Ebene (21E) und der erste Abschnitt (21) sowie das strömungslenkende Element (25) in Brennraum rein ragen. 3. Spark plug according to claim 1 or 2, characterized in that the first plane (21E) is closer to the combustion chamber end of the spark plug than the second plane (22E), and that the spark plug is designed such that when the spark plug is installed in a Cylinder head, the second section (22) of the end face (20) on the combustion chamber side is flush with a combustion chamber roof of the cylinder head and the first plane (21E) and the first section (21) and the flow-guiding element (25) protrude into the combustion chamber.
4. Zündkerze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die brennraumseitige Stirnseite (20) mindestens einen dritten Abschnitt (23) aufweist, dessen brennraumseitiges Ende in einer dritten Ebene (23 E) liegt, die sich senkrecht zur Längsachse X aufspannt und einen größeren Abstand zum brennraumseitigen Ende der Zündkerze als die zweite Ebene (22 E) hat, insbesondere dass der mindestens dritte Abschnitt (23) im Bereich des zweiten Abschnitts (22) ausgebildet ist und insbesondere eine Ausnehmung (28) ist. Zündkerze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und dritte Ebene (21E, 22E) einen Abstand T haben und der Abstand T=0,l mm oder größer und/oder T=15 mm oder kleiner ist. Zündkerze nach einem der vorherigen Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseelektrode (5) auf Höhe der dritten Ebene (23E) angeordnet ist, insbesondere, dass die Masseelektrode (5) im dritten Abschnitt (23) angeordnet ist. (die brennraumseitige Stirnseite (27) des Gehäuses (2) zwei oder mehr Ausnehmungen (28) aufweist, wobei in einer Ausnehmung (28) die Masseelektrode (2) angeordnet ist Zündspalt in der dritten Ebene, dritte Ebene innerhalb des Gehäuses). Zündkerze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (21) der brennraumseitigen Stirnseite (20) entlang des Umfangs der brennraumseitigen Stirnseite (20) eine Länge hat, die kleiner als 40% der Gesamtumfangslänge der brennraumseitigen Stirnseite (20) ist. Zündkerze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der brennraumseitigen Stirnseite (20) eine Wellenkontur ist, bei der ein Scheitelpunkt eines Wellenbergs in der ersten Ebene (21 E) liegt und dieser Wellenberg das strömungslenkende Element (25) ist. Zündkerze nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang bzw. die Übergänge (212) vom ersten zum zweiten Abschnitt (21, 22) der brennraumseitigen Stirnseite (20) des Gehäuses (2) eine Stufe, eine Schräge, bogenförmig oder gekrümmt ist. Zündkerze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Zündspalts nicht größer als 0,5 mm, insbesondere nicht größer als 0,2 mm ist, und mindestens 0,05 mm ist, insbesondere nicht kleiner als 0,1 mm ist. Zündkerze nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkerze eine Wasserstoff-Zündkerze ist, die dazu eingerichtet ist in einem mit Wasserstoff betriebenen Motor eingesetzt zu werden und das zündfähige Wasserstoff enthaltende Kraftstoff-Luft-Gemisch zu zünden. 4. Spark plug according to one of the preceding claims, characterized in that the end face (20) on the combustion chamber side has at least one third section (23), the end of which on the combustion chamber side lies in a third plane (23 E) which extends perpendicularly to the longitudinal axis X and has a greater distance from the combustion chamber end of the spark plug than the second level (22 E), in particular that the at least third Section (23) is formed in the region of the second section (22) and is in particular a recess (28). Spark plug according to Claim 4, characterized in that the second and third planes (21E, 22E) have a distance T and the distance is T=0.1 mm or larger and/or T=15 mm or smaller. Spark plug according to one of the preceding claims 4 or 5, characterized in that the ground electrode (5) is arranged at the level of the third plane (23E), in particular that the ground electrode (5) is arranged in the third section (23). (The front side (27) of the housing (2) on the combustion chamber side has two or more recesses (28), the ground electrode (2) being arranged in one recess (28) ignition gap in the third level, third level within the housing). Spark plug according to one of the preceding claims, characterized in that the first section (21) of the combustion chamber end face (20) along the circumference of the combustion chamber end face (20) has a length which is less than 40% of the total circumferential length of the combustion chamber end face (20). . Spark plug according to one of the preceding claims, characterized in that the contour of the front face (20) on the combustion chamber side is a wave contour in which an apex of a wave crest lies in the first plane (21 E) and this wave crest is the flow-guiding element (25). Spark plug according to one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that the transition or the transitions (212) from the first to the second section (21, 22) of the combustion chamber-side end face (20) of the housing (2) has a step, a slope, is arcuate or curved. Spark plug according to one of the preceding claims, characterized in that the width of the ignition gap is no greater than 0.5 mm, in particular no greater than 0.2 mm, and is at least 0.05 mm, in particular no less than 0.1 mm . Spark plug according to one of the preceding claims, characterized in that the spark plug is a hydrogen spark plug which is set up to be used in a hydrogen-operated engine and to ignite the ignitable hydrogen-containing fuel-air mixture.
12. Verbrennungsmotor mit einem Zylinder und einer Zündkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Zylinder einen Zylinderkopf und einem Brennraum aufweist und die Zündkerze im Zylinderkopf montiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das strömungslenkende Element (25) an der brennraumseitigen Stirnseite (20) des Gehäuses (2) in den Brennraum hineinragt. 12. Internal combustion engine with a cylinder and a spark plug according to one of claims 1 to 11, wherein the cylinder has a cylinder head and a combustion chamber and the spark plug is mounted in the cylinder head, characterized in that the flow-directing element (25) on the combustion chamber-side end face (20 ) of the housing (2) protrudes into the combustion chamber.
13. Verbrennungsmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündspalt der Zündkerze außerhalb vom Brennraum angeordnet ist. 14. Verbrennungsmotor nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkerze so im Zylinderkopf montiert ist, dass der zweite Abschnitt (22) der brennraumseitigen Stirnseite (20) des Gehäuses (2) bündig mit einem Brennraumdach des Zylinderkopfes ist. 13. Internal combustion engine according to claim 12, characterized in that the ignition gap of the spark plug is arranged outside of the combustion chamber. 14. Internal combustion engine according to claim 12 or claim 13, characterized in that the spark plug is mounted in the cylinder head in such a way that the second section (22) of the end face (20) of the housing (2) on the combustion chamber side is flush with a combustion chamber roof of the cylinder head.
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