Titel

Zündkerze mit reduzierten Einbaumaßen Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze für eine Brennkraftmaschine mit reduzierten Einbaumaßen. Zündkerzen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen

Ausgestaltungen bekannt. Bisher werden Zündkerzen mittels eines an einem Gehäuse vorgesehenen Gewindes in einen Zylinderkopf eingeschraubt. Die moderne Mehrventiltechnik mit vergrößerten Ein- und Auslasskanälen sowie die bei Direkteinspritzung geforderte nahe Einbaulage am Einspritzventil erfordern jedoch eine stetige Bauraumreduzierung der Zündkerzen. Dies bezieht sich insbesondere auf verkleinerte Durchmesser der Zündkerze. Die Isolation der Hochspannung in der Zündkerze erfordert jedoch minimale Wandstärken, die einer Durchmesserreduzierung der Zündkerze entgegenstehen. Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zündkerze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass ein reduzierter Durchmesser an der Zündkerze möglich ist. Hierdurch kann ein Bauraum für die Zündkerze reduziert werden. Trotzdem weist die erfindungsgemäße Zündkerze keine Nachteile hinsichtlich der Abdichtungsfunktion zwischen dem Brennraum und der Außenseite der Brennkraftmaschine auf. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Zündkerze einen Isolator zur Isolierung einer Mittelelektrode und einen Sitzträger umfasst, welcher an einem Teilbereich des Isolators angeordnet ist. Der Sitzträger weist eine rohrförmige Grundform auf und umgibt den Isolator vollständig in Umfangsrichtung an einem Teilbereich des Isolators, welcher näher an einem brennraumseitigen Ende der Zündkerze als an einem anschlussseitigen Ende der Zündkerze angeordnet ist. Der Isolator weist dabei eine erste, umlaufende, ringförmige Schulter mit einem ersten Durchmesser D1 auf. An der brennraumseitigen Seite der Schulter ist ein Fußbereich mit einem zweiten Durchmesser D2 vorgesehen. Der Sitzträger weist dabei einen maximalen äußeren Sitzträger-Durchmesser S1 auf, wobei der zweite

Durchmesser D2 und der maximale äußere Sitzträger-Durchmesser S1 die nachfolgende Gleichung erfüllen:

D2 = t * S1 , wobei 0,8 > t > 0,5 ist.

Durch die Einhaltung dieser Gleichung kann eine Wandstärke des Isolators optimiert werden und ein Gesamtdurchmesser der Zündkerze, welcher am brennraumseitigen Ende der Zündkerze durch den maximalen äußeren

Sitzträger-Durchmesser bestimmt wird, minimiert werden.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Der Sitzkörper ist vorzugsweise am brennraumseitigen Ende der Zündkerze angeordnet. Eine axiale Länge des Sitzkörpers beträgt dabei 1/4 oder weniger einer axialen Gesamtlänge der Zündkerze.

Weiter bevorzugt ist die Konstante t in einem Bereich von 0,6 > t > 0,55 und ist besonders bevorzugt 0,56.

Weiter bevorzugt weist der Isolator an einem anschlussseitigen Ende der Schulter eine ringförmige Vertiefung mit einem minimalen dritten Durchmesser D3 auf, wobei der dritte Durchmesser D3 größer als der zweite Durchmesser D2 am brennraumseitigen Ende der Schulter ist.

Besonders bevorzugt erfüllen der dritte Durchmesser D3 und der erste

Durchmesser D1 die folgende Gleichung 2:

D3 = k * D1 , wobei 0,9 > k > 0,8 ist, insbesondere 0,83 > k > 0,81 ist und k besonders bevorzugt gleich 0,82 ist. Besonders bevorzugt ist die erfindungsgemäße Zündkerze gewindefrei, d.h., an der Zündkerze ist kein Gewinde vorgesehen. Dies führt zu einer weiteren Bauraumreduzierung der Zündkerze. Die Fixierung der Zündkerze im

Zündkerzenschacht erfolgt dann beispielsweise durch Verspannen.

Vorzugsweise umfasst die Zündkerze ferner eine separate Spannmutter oder ein separates Bajonettelement, um die Zündkerze im Zündkerzenschacht zu fixieren. Alternativ weist die Zündkerze bevorzugt eine Spannpratze auf, welche die

Zündkerze im Zündkerzenschacht einspannt. Die Spannpratze stützt sich an einer Schulter der Zündkerze ab und wird mittels Schrauben im Zylinderkopf fixiert. Dadurch wird die Schraubenkraft über die Spannpratze auf die

Kerzenschulter übertragen. Die Spannpratze umfasst dabei vorzugsweise wenigstens zwei Arme, welche einander um 180° gegenüberliegen. Alternativ kann die Spannpratze auch drei oder vier Arme aufweisen oder auch ringförmig ausgebildet sein.

Besonders bevorzugt weist der Isolator ferner eine Abflachung auf, welche eingerichtet ist, um mit einer an den Zündkerzenschacht vorgesehenen entsprechenden Abflachung in Kontakt zu kommen, um eine Verdrehsicherung für die Zündkerze bereitzustellen.

Vorzugsweise verspannt die Spannpratze dabei mehrere Zündkerzen

gleichzeitig.

Weiter bevorzugt ist der Sitzkörper mittels eines Bördelkragens in der am anschlussseitigen Ende der Schulter vorgesehenen ringförmigen Vertiefung befestigt.

Zeichnung

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist: Figur 1 eine schematische, teilweise geschnittene Zündkerze gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 2 eine vergrößerte Teilausschnittsansicht von Figur 1 , und

Figur 3 eine schematische, teilweise geschnittene Zündkerze gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 eine

bauraumoptimierte Zündkerze 1 mit einem teilweise in einem Brennraum 60 angeordneten brennraumseitigen Ende gemäß einem ersten

Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.

Die Zündkerze 1 umfasst eine Mittelelektrode 5, eine Masseelektrode 6 und einen Isolator 7. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet eine Anschlussmutter.

Weiterhin umfasst die Zündkerze 1 einen Sitzträger 4, welcher an einem brennraumseitigen Ende der Zündkerze 1 angeordnet ist. Der Sitzträger 4 ist mittels einer Umbördelung 40 in einer ringförmigen Vertiefung 12 am Isolator 7 fixiert. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, weist der Sitzträger 4 eine Länge L1 in axialer Richtung X-X der Zündkerze auf, welche ungefähr 1/4 einer Gesamtlänge L der Zündkerze beträgt. Ferner ist eine Spannmutter 3 vorgesehen, welche die Zündkerze 1 an einem

Zylinderkopf 2 in einem Zündkerzenschacht 20 befestigt.

Der Isolator 7 umfasst eine ringförmig vorstehende, erste Schulter 10, welche vom Sitzträger 4 überdeckt wird (vgl. Figur 2). An einer brennraumseitigen Seite der Schulter 10 ist ein brennraumseitiger Fußbereich 1 1 am Isolator 7 gebildet.

An der anschlussseitigen Seite der Schulter 10 ist die ringförmige Vertiefung 12 gebildet.

Wie insbesondere aus Figur 1 ersichtlich ist, ist an dem Isolator 7 ferner eine zweite Schulter 21 gebildet, an welcher die Spannmutter 3 die Zündkerze 1 am Zylinderkopf 2 verspannt. Die Spannmutter 3 weist ferner einen Bördelkragen 22 auf, mit welchem die Spannmutter an der zweiten Schulter 21 manschettenartig angeordnet ist. Zwischen einem Mutternkopf 25 der Spannmutter 3 und dem Bördelkragen 22 entsteht ein Freiraum 23, wodurch die Spannmutter in gewissem Bereich in Axialrichtung auf dem Isolator 7 verschiebbar ist. Zur Montage weist die Spannmutter 3 ein Außengewinde 24 auf, welches mit einem im Zündkerzenschacht 20 gebildeten Innengewinde 26 bringbar ist.

Wie weiter aus Figur 2 ersichtlich ist, weist der Isolator 7 einen ersten

Durchmesser D1 an der Schulter 10 auf, wobei die Schulter 10 in diesem Bereich zylindrisch gebildet ist. Der brennraumseitige Fußbereich 1 1 weist am Isolator 7 einen zweiten Durchmesser D2 auf. Die ringförmige Vertiefung 12 ist im Schnitt bogenförmig gebildet und weist einen minimalen dritten Durchmesser D3 auf. Der Sitzträger 4 weist einen maximalen ersten Sitzträger-Durchmesser S1 auf. Mit S2 ist ein minimaler innerer zweiter Sitzträger-Durchmesser bezeichnet. Am Sitzträger 4 ist ferner ein innerer Absatz 41 vorgesehen, welcher radial nach außen gerichtet ist und einen inneren Durchmesser des Sitzträgers 4 vom zweiten Sitzträger-Durchmesser S2 auf einen dritten Sitzträger-Durchmesser S3 vergrößert. Ferner ist mit S4 ein äußerer Durchmesser des Sitzträgers 4 im Bereich der Schulter 10 vorgesehen, welcher etwas kleiner als der maximale erste Sitzträger-Durchmesser S1 des Sitzträgers 4 ist.

Damit die Zündkerze 1 einen möglichst geringen maximalen Außendurchmesser aufweist, ist ein Verhältnis vom zweiten Durchmesser D2 am brennraumseitigen Fußbereich 11 der Schulter 10 zum maximalen ersten Sitzträger-Durchmesser S1 des Sitzträgers 4 wie folgt definiert:

D2 = t * S1 (Gleichung 1), wobei 0,8 > t > 0,5 ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist t = 0,56.

Ferner ist ein Verhältnis des dritten Durchmessers D3 der ringförmigen

Vertiefung 12 zum ersten Durchmesser D1 an der Schulter 10 des Isolators 7 wie folgt:

D3 = k * D1 (Gleichung 2), wobei k > 0,8 ist und in diesem Ausführungsbeispiel ist k = 0,82.

Weiterhin ist der Sitzträger 4 derart aufgebaut, dass der zweite Sitzträger- Durchmesser S2 am Sitzträger 4 kleiner oder gleich ist wie der dritte Sitzträger- Durchmesser S3 am Atmungsraum 13 und der dritte Durchmesser D3 kleiner als der dritte Sitzträger-Durchmesser S3 des Sitzträgers 4 an der bauraumseitigen Seite der Schulter 10 des Isolators 7.

Somit kann erfindungsgemäß der maximale Außendurchmesser der Zündkerze nahe dem Brennraum unter Gewährleistung einer ausreichenden Isolierung des elektrischen Potentials zwischen der Mittelelektrode 5 und dem Sitz des

Sitzträgers 4 im Zylinderkopf 2 sichergestellt werden. Zur Abdichtung zwischen dem Isolator 7 und dem Sitzträger 4 ist ferner eine Dichtscheibe 9 vorgesehen.

Wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich ist, befindet sich die Dichtscheibe in axialer Richtung zwischen dem brennraumseitigen Fußbereich 1 1 und der

Schulter 10 in einem sich verjüngenden Bereich 14 zwischen Schulter 10 und brennraumseitigen Fußbereich 11.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 3 eine Zündkerze 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind.

Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist die Zündkerze des zweiten Ausführungsbeispiels statt der Spannmutter eine Spannpratze 50 auf. Die

Spannpratze 50 weist einen ersten und einen zweiten in axialer Richtung X-X vorstehenden Arm 51 und 52 auf, welche entlang des Umfangs der Zündkerze 1 um 180° einander gegenüberliegen. Die Arme 51 , 52 stützen sich an einer Schulter 56 der Zündkerze ab und pressen die Zündkerze in den

Zündkerzenschacht 20. Mittels Schrauben 53, 54 ist die Spannpratze 50 im

Zylinderkopf 2 verschraubt. Somit kann die Zündkerze 1 im Zündkerzenschacht 20 ohne Gewinde geklemmt werden. Hierbei sei angemerkt, dass die

Spannpratze 50 manschettenartig gebildet sein kann, oder auch zweiteilig ausgeführt sein kann. Ferner können auch mehr als zwei vorstehende Bereiche, vorzugsweise gleich verteilt am Umfang der Spannpratze, vorgesehen sein.

Weiterhin sei angemerkt, dass auch mehrere Zündkerzen einer Zylinderbank mittels einer entsprechend ausgeführten einstückigen Spannpratze geklemmt werden können. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene

Beschreibung verwiesen werden kann.