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Title:
SPARK PLUG
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/095624
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a spark plug which comprises an insulator which is arranged in a spark plug housing and has a longitudinal axis and an opening along the longitudinal axis. Furthermore, a central electrode is arranged in the opening of the insulator. Furthermore, at least one ground electrode is provided on the spark plug housing. The insulator has a first insulator section and a second insulator section, wherein the first insulator section extends in the direction of the longitudinal axis over a first length with a first inside diameter. The second insulator section extends in the direction of the longitudinal axis over a second length with a second inside diameter. The first inside diameter is smaller here than the second inside diameter, wherein the first insulator section merges directly into the second insulator section. The central electrode has a section which extends in the direction of the longitudinal axis over a length with an outside diameter at least over the entire length of the first insulator section and the second insulator section.

Inventors:
KERSTING HERMANN (DE)
KASJANOW HELENE (DE)
SCHIMMEL CHRIS (DE)
YILMAZ UGUR (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/075148
Publication Date:
May 31, 2018
Filing Date:
October 04, 2017
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
H01T13/16; H01T13/14; H01T13/34
Domestic Patent References:
WO2009039478A22009-03-26
Foreign References:
JP2013165016A2013-08-22
JP2010062160A2010-03-18
US5239225A1993-08-24
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Claims:
Ansprüche

1. Zündkerze (10), umfassend einen in einem Zündkerzengehäuse

(21) angeordneten Isolator (11), der eine Längsachse (12) und eine Öffnung (13) entlang der Längsachse (12) aufweist, eine

Mittelelektrode (14), die in der Öffnung (13) des Isolators (11)

angeordnet ist, und mindestens eine am Zündkerzengehäuse (21) vorgesehene Masselelektrode (15),

wobei der Isolator (11) einen ersten Isolatorabschnitt (31) und einen zweiten Isolatorabschnitt (32) aufweist, wobei sich der erste

Isolatorabschnitt (31) in Richtung der Längsachse (12) über eine erste Isolatorabschnittslänge (61) mit einem ersten Innendurchmesser (51) erstreckt, und wobei sich der zweite Isolatorabschnitt (32) in Richtung der Längsachse (12) über eine zweite Isolatorabschnittslänge (62) mit einem zweiten Innendurchmesser (52) erstreckt,

wobei der erste Innendurchmesser (51) kleiner als der zweite

Innendurchmesser (52) ist, wobei der erste Isolatorabschnitt (31) in einem Übergang (25) unmittelbar in den zweiten Isolatorabschnitt (32) übergeht, und wobei die Mittelelektrode (14) einen

Mittelelektrodenabschnitt (44) aufweist, der sich in Richtung der

Längsachse (12) über eine Mittelelektrodenabschnittslänge (64) mit einem Mittelelektrodenaußendurchmesser (54) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Mittelelektrodenabschnitt (44)

mindestens über die gesamte Isolatorabschnittslänge des ersten

Isolatorabschnitts (31) und des zweiten Isolatorabschnitts (32)

erstreckt.

2. Zündkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die

Mittelelektrode (14) im ersten Isolatorabschnitt (31) einen radialen Abstand zum Isolator (11) von mindestens 40 μηι und/oder höchstens 120 μηι aufweist.

3. Zündkerze (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelelektrode (14) im ersten Isolatorabschnitt (31) zumindest

bereichsweise durch eine Glasschmelze (17) mit dem Isolator verbunden ist.

4. Zündkerze (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelelektrode (14) im zweiten

Isolatorabschnitt (32) einen radialen Abstand zum Isolator (11) von mindestens 100 μηι und/oder höchstens 500 μηι aufweist.

5. Zündkerze (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Isolatorabschnittslänge (62) des zweiten Isolatorabschnitts (32) mindestens 0,5 mm und/oder höchstens 10 mm beträgt.

6. Zündkerze (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Isolatorabschnitt (31) auf der einem Brennraum (23) abgewandten Seite des zweiten Isolatorabschnitts (32) angeordnet ist.

7. Zündkerze (10) nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch

gekennzeichnet, dass der zweite Isolatorabschnitt (32) zumindest bereichsweise einen zweiten Außendurchmesser (53) aufweist, der größer ist als ein erster Außendurchmesser (55) des ersten Isolatorabschnitts (31).

8. Zündkerze (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Mittelelektrodenabschnitt (44) brennraumseitig (18) über den zweiten Isolatorabschnitt (32) hinaus erstreckt.

9. Zündkerze (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelelektrode (14) zumindest bereichsweise entlang ihrer Längserstreckung einen Mittelelektrodenkern (16) aufweist, der von einem Mittelelektrodenmantel (24) umgeben ist, wobei das Material des Mittelelektrodenkerns (16) eine höhere

Wärmeleitfähigkeit aufweist als das Material des Mittelelektrodenmantels (24) und wobei der Mittelelektrodenkern (16) auf Höhe des Übergangs (25) von dem ersten Isolatorabschnitt (31) zu dem zweiten Isolatorabschnitt (32) einen Anteil an der Querschnittsfläche der Mittelelektrode (14) von bis zu 60 % aufweist.

10. Zündkerze (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der

Mittelelektrodenkern (16) in einem Abstand von 5 mm von dem dem

Brennraum (23) zugewandten Ende des Mittelelektrodenabschnitts (44) einen Anteil am Querschnitt der Mittelelektrode (14) von bis zu 70 % aufweist.

11. Zündkerze (10) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Mittelelektrodenkerns (16) zu dem dem Brennraum zugewandten Ende des Mittelelektrodenabschnitts (44) höchstens 2,25 mm beträgt.

12. Zündkerze (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass der Isolator (11) brennraumseitig (18) eine Stirnseite (20) aufweist, und dass der zweite Isolatorabschnitt (32) sich bis zu der Stirnseite (20) des Isolators (11) erstreckt.

13. Zündkerze (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Isolatorabschnitt (32) brennraumseitig (18) in einen dritten Isolatorabschnitt (33) übergeht, wobei die Öffnung (13) des Isolators (11) im dritten Isolatorabschnitt (33) zumindest bereichsweise konisch ausgeführt ist.

14. Zündkerze (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Isolatorabschnitt (33) sich in Richtung der Längsachse (12) über eine dritte Isolatorabschnittslänge (63) erstreckt.

15. Zündkerze (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Mittelelektrodenabschnitt (44) der Mittelelektrode (14) mindestens über die gesamte erste Isolatorabschnittslänge (61) des ersten Isolatorabschnitts (31) und die gesamte zweite Isolatorabschnittslänge (62) des zweiten Isolatorabschnitts (32) und die gesamte dritte Isolatorabschnittslänge (63) des dritten Isolatorabschnitts (33) erstreckt.

16. Zündkerze (10) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Mittelelektrodenabschnitt (44) brennraumseitig (18) über den dritten Isolatorabschnitt (33) hinaus erstreckt.

17. Zündkerze (10) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet dass sich der dritte Isolatorabschnitt (33) bis zur Stirnseite des Isolators (11) erstreckt.

18. Zündkerze (10) nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des dritten Isolatorabschnitts (33) weitgehend konstant ist, wobei die Wandstärke die radiale Wanddicke des dritten Isolatorabschnitts in einer Ebene senkrecht zur Längsachse (12) der Zündkerze (10) ist.

Description:
Beschreibung

Titel

Zündkerze

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze mit reduzierter Wärmeaufnahme an der Mittelelektrode.

Stand der Technik

Zündkerzen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlicher Ausgestaltung bekannt. Eine bekannte Zündkerze weist eine Mittelelektrode und eine

Masseelektrode auf. Die Mittelelektrode ist in einem Isolator angeordnet, wobei der Isolator kraftschlüssig mit einem Zündkerzengehäuse verbunden ist. Ein elektrisch leitfähiges Material stellt eine elektrische Verbindung zwischen der Mittelelektrode und einem elektrischen Anschlussbereich der Zündkerze her. Zündkerzen werden dazu verwendet, entflammbare Luft- Brennstoff gemische in einem Brennraum (z.B. Verbrennungsmotor) zu entzünden.

Beim Betrieb der Zündkerze in einem Motor treten hohe Temperaturen an der Mittelelektrode auf, die den Verschleiß der Mittelelektrode beschleunigen. Der Wärmeeintrag in die Mittelelektrode erfolgt über zwei Wege. Einerseits wird nach Zündung des Gemisches die hohe Temperatur des heißen Restgases auf die Mittelelektrode übertragen. Andererseits erfolgt eine Wärmeübertragung von dem in den Brennraum ragenden Teil des Isolators in die Mittelelektrode. Dieser hohe Wärmeeintrag in die in den Brennraum ragende Mittelelektrode führt zu einer erhöhten Erwärmung und dadurch zu einem unerwünscht hohen Verschleiß an einer Zündspitze der Mittelelektrode. Um diesen hohen Wärmeübertrag vom Isolator in die in den Brennraum ragende Mittelelektrode zu reduzieren, wird der Wärmetransport zwischen dem Isolator und der Mittelelektrode mit Hilfe eines Spaltes unterbunden. Damit kann die

Mittelelektroden-Temperatur und somit der Verschleiß der Zündspitze der

Mittelelektrode reduziert werden.

Beispielsweise zeigt die US 5,239,225 eine Zündkerze, bei der die Mittelelektrode mit einer Durchmesserstufe versehen ist. Die in der Mittelelektrode vorgesehene Stufe beinhaltet eine Reduktion des Durchmessers der Mittelelektrode. Der durch diese Stufe verkleinerte Durchmesser der Mittelelektrode trennt diese von der Öffnung des Isolators über einen Spalt. Bei dieser Ausführung ist nachteilig, dass die Durchmesserreduktion der Mittelelektrode fertigungstechnisch aufwendige Verfahren (beispielsweise spanlos durch Fließpressen oder spanend durch Drehen) erforderlich macht. Weiterhin wird durch die Abstufung der Mittelelektrode die mechanische Stabilität, insbesondere der Biegewiderstand, der

Mittelelektrode, reduziert. Außerdem hat die Reduzierung des Querschnitts der Mittelelektrode auch eine Verringerung der Querschnittsfläche des

wärmeleitenden Mittelelektrodenkerns zur Folge, wodurch die Entwärmung der Mittelelektrode verschlechtert wird.

Weiterhin führt die Durchmesserreduktion der Mittelelektrode zu einer

Verringerung des Querschnittsanteils des wärmeleitenden Mittelelektrodenkerns beziehungsweise zu einem größeren Abstand des Mittelelektrodenkerns zur Stirnseite der Mittelelektrode. Diese Einschränkungen der

Mittelelektrodenkernlänge und des Mittelelektrodenkernquerschnitts führen zu einer nachteiligen Einschränkung der Entwärmungsfähigkeit der Zündspitze entlang der Mittelelektrode.

Es besteht daher der Bedarf nach einer Zündkerze mit reduziertem Wärmeeintrag in die Mittelelektrode, die preiswerter in der Fertigung ist und deren Mittelelektrode eine erhöhte mechanische Stabilität und eine erhöhte Wärmeabfuhr entlang der Mittelelektrode aufweist. Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zündkerze mit dem Kennzeichen des Anspruchs 1 hat die Vorteile, dass sie aufgrund des verringerten Wärmeeintrags in die Mittelelektrode und der hohen Wärmeabfuhr entlang der Mittelelektrode verschleißarm ist, eine Mittelelektrode mit hoher mechanischer Stabilität aufweist und kostengünstig herstellbar ist.

Erfindungsgemäß ist dazu eine Zündkerze vorgesehen, die einen in einem

Zündkerzengehäuse angeordneten Isolator umfasst, der eine Längsachse und eine Öffnung entlang der Längsachse aufweist. Weiterhin ist eine Mittelelektrode in der Öffnung des Isolators angeordnet. Am Zündkerzengehäuse der Zündkerze ist mindestens eine Masseelektrode angeordnet. Der Isolator weist einen ersten Isolatorabschnitt und einen zweiten

Isolatorabschnitt auf. Die Öffnung des Isolators erstreckt sich mit einem ersten im Wesentlichen konstanten Innendurchmesser einer im Wesentlichen zylindrischen Öffnung über den ersten Isolatorabschnitt mit einer ersten Isolatorabschnittslänge in Richtung der Längsachse. Mit einem zweiten im Wesentlichen konstanten Innendurchmesser einer im Wesentlichen zylindrischen Öffnung erstreckt sich die Öffnung des Isolators über den zweiten Isolatorabschnitt mit einer zweiten

Isolatorabschnittslänge in Richtung der Längsachse. Ein im Wesentlichen konstanter Innendurchmesser ist dabei ein Innendurchmesser, der im genannten Bereich um höchstens 10 % variiert. Eine im Wesentlichen zylindrische Öffnung ist dabei eine zylindrische Öffnung, die im genannten Bereich um höchstens 10 % des Durchmessers von einem idealen Zylinder abweicht.

Dabei ist der erste Innendurchmesser der Öffnung des Isolators kleiner als der zweite Innendurchmesser der Öffnung des Isolators. Der erste Isolatorabschnitt geht in einem Übergang unmittelbar in den zweiten Isolatorabschnitt über. Die Ausdehnung des Übergangs in Längsrichtung des Isolators von dem ersten Isolatorabschnitt in den zweiten Isolatorabschnitt ist dabei sehr viel kleiner als die zweite Abschnittslänge des zweiten Isolatorabschnitts in Längsrichtung des Isolators. Der Übergang kann so gestaltet sein, dass der Innendurchmesser des Isolators im Bereich des Übergangs nicht kleiner ist als der erste

Innendurchmesser des ersten Isolatorabschnitts und nicht größer ist als der zweite Innendurchmesser des zweiten Isolatorabschnitts.

Weiterhin ist die Mittelelektrode in der Öffnung des Isolators angeordnet. Die Mittelelektrode weist einen Mittelelektrodenabschnitt mit einer Abschnittslänge in Richtung der Längsachse und einem Außendurchmesser der Mittelelektrode auf, wobei sich der Mittelelektrodenabschnitt mindestens über die gesamte

Abschnittslänge der ersten Isolatorabschnittslänge und der zweiten

Isolatorabschnittslänge erstreckt. Hierbei ist vorteilhaft, dass die Reduzierung der Wärmeaufnahme der Mittelelektrode aus dem Isolator aufgrund des vergrößerten zweiten Innendurchmessers entlang der zweiten Isolatorabschnittslänge erzielt wird. Dadurch besteht die Möglichkeit, die Mittelelektrode zumindest im Bereich der ersten Isolatorabschnittslänge und der zweiten Isolatorabschnittslänge mit im Wesentlichen konstantem Außendurchmesser auszuführen. Ein im Wesentlichen konstanter Außendurchmesser ist dabei ein Außendurchmesser, der im

genannten Bereich um höchstens 10 % variiert. Dies hat wiederum den Vorteil, dass die Mittelelektrode mit einem geringen Fertigungsaufwand herstellbar ist. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die mechanische Festigkeit, insbesondere der Biegewiderstand, der Mittelelektrode verbessert wird.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.

Vorteilhafterweise ist die Mittelelektrode in dem Bereich der ersten

Isolatorabschnittslänge in dem ersten Isolatorabschnitt mit einem Spalt gefügt, der im genannten Bereich zwischen mindestens 40 μηι und/oder höchstens 120 μηι variiert. Dieser Spalt hat den Vorteil, dass die Mittelelektrode mit einem geringen Fertigungsaufwand in den Isolator gefügt werden kann. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Mittelelektrode im ersten Isolatorabschnitt zumindest bereichsweise auf der ersten Isolatorabschnittslänge durch eine Glasschmelze mit dem Isolator verbunden werden kann. Durch diese Verbindung der Mittelelektrode mit dem Isolator wird neben der mechanischen Befestigung und dem gasdichten Abschluss mindestens in den durch die Glasschmelze verbundenen Teilbereichen des ersten Isolatorabschnitts eine thermische

Verbindung geschaffen. Dadurch ist es möglich, die Mittelelektrode mindestens in einem Teilbereich des ersten Isolatorabschnitts über den Isolator in das

Zündkerzengehäuse zu entwärmen.

Weiterhin ist vorteilhaft, dass der radiale Abstand zwischen Isolator und

Mittelelektrode in dem zweiten Isolatorabschnitt mindestens 100 μηι und höchstens 500 μηι beträgt. Ein derart ausgestalteter ringförmiger Spalt zwischen der Mittelelektrode und dem Isolator führt zu einer thermischen Entkopplung, durch die besonders zuverlässig vermieden wird, dass die Mittelelektrode durch den Isolator aufgeheizt wird. Der radiale Abstand kann mit Hilfe einer zusätzlichen Bohrung des Isolators in Längsrichtung des Isolators mit einem entsprechend größeren Durchmesser erzeugt werden. Besonders vorteilhaft ist, dass der zweite Isolatorabschnitt mit der vergrößerten Öffnung des Isolators zur Bildung des Spalts zwischen der Mittelelektrode und dem Isolator eine Isolatorabschnittslänge von mindestens 0,5 mm und/oder höchstens 10 mm aufweist. Durch eine derartige Isolatorabschnittslänge des zweiten Isolatorabschnitts wird eine wirkungsvolle thermische Entkopplung durch den Spalt sichergestellt.

Weiterhin ist vorteilhaft, dass der erste Isolatorabschnitt auf der dem Brennraum abgewandten Seite des zweiten Isolatorabschnitts angeordnet ist. Damit wird die Isolation der Mittelelektrode auf der dem Brennraum zugewandten Seite und die Entwärmung auf der dem Brennraum abgewandten Seite des

Mittelelektrodenabschnitts gewährleistet. Von besonderem Vorteil ist, dass die Erweiterung der innenliegenden Öffnung des Isolators mindestens bereichsweise im Bereich des zweiten Isolatorabschnitts durch eine Vergrößerung des außenliegenden Durchmessers ausgeglichen wird. Die thermischen und mechanischen Eigenschaften des Isolators können durch die Vergrößerung des Außendurchmessers ganz oder teilweise beibehalten werden.

Weiterhin ist vorteilhaft, dass sich der Mittelelektrodenabschnitt am

brennraumseitigen Ende der Zündkerze über den zweiten Isolatorabschnitt der Öffnung des Isolators hinaus erstreckt.

Vorteilhafterweise erstreckt sich zumindest entlang der Längserstreckung des Mittelelektrodenabschnitts der Mittelelektrode ein Mittelelektrodenkern, der von einem Mittelelektrodenmantel umgeben ist. Dabei weist das Material des

Mittelelektrodenkerns eine höhere Wärmeleitfähigkeit auf als das Material des Mittelelektrodenmantels. In Höhe des Übergangs von dem ersten Isolatorabschnitt zu dem zweiten Isolatorabschnitt weist der Mittelelektrodenkern einen Anteil an der Querschnittsfläche der Mittelelektrode von bis zu 60 % auf. Damit kann die Wärmeleitfähigkeit des Mittelelektrodenkerns und damit die Entwärmungsfähigkeit der Zündspitze entlang der Mittelelektrode in vorteilhafter Weise zusätzlich verbessert werden.

Von besonderem Vorteil ist, dass der Mittelelektrodenkern der Mittelelektrode in einem Abstand von 5 mm von dem dem Brennraum zugewandten Ende des Mittelelektrodenabschnitts einen Anteil an der Querschnittsfläche der

Mittelelektrode von bis zu 70 % aufweist.

Besonders vorteilhaft ist, dass der Abstand des Mittelelektrodenkerns zu dem dem Brennraum zugewandten Ende des Mittelelektrodenabschnitts höchstens 2,25 mm beträgt. Damit wird in vorteilhafter Weise eine sehr gute Entwärmung der

Mittelelektrode ermöglicht, die zu einer Standzeiterhöhung der Zündkerze führt. Von besonderem Vorteil ist, dass sich der zweite Isolatorabschnitt bis zu der einen Stirnseite des Isolators erstreckt. Damit wird eine robuste Herstellung in

vorteilhafter Weise ermöglicht. Vorteilhafterweise wird die Öffnung des Isolators am brennraumseitigen Ende des Isolators in einem unmittelbar an den zweiten Isolatorabschnitt anschließenden dritten Isolatorabschnitt mindestens teilweise konisch ausgeführt. Die zumindest teilweise konische Erweiterung der Öffnung des Isolators führt zu einem sich über eine dritte Abschnittslänge des dritten Isolatorabschnitts verändernden Spalt zwischen dem Isolator und der Mittelelektrode. Damit wird am besonders stark thermisch belasteten Ende des Isolators der Abstand zur Mittelelektrode nochmals vergrößert und eine weitere Reduktion der Temperatur an der Zündspitze der Mittelelektrode und eine Standzeiterhöhung der Zündkerze erreicht. Vorteilhaft ist, dass sich der dritte Isolatorabschnitt in Richtung der Längsachse über eine dritte Isolatorabschnittslänge erstreckt.

Weiterhin ist vorteilhaft, dass sich der Mittelelektrodenabschnitt mindestens über die gesamte Abschnittslänge umfassend die erste Isolatorabschnittslänge des ersten Isolatorabschnitts, die zweite Isolatorabschnittslänge des zweiten

Isolatorabschnitts und dritte Isolatorabschnittslänge des dritten Isolatorabschnitts erstreckt.

Weiterhin ist vorteilhaft, dass sich der Mittelelektrodenabschnitt am

brennraumseitigen Ende der Zündkerze über die dritte Isolatorabschnittslänge des dritten Isolatorabschnitts der Öffnung des Isolators hinaus erstreckt.

Von besonderem Vorteil ist, dass sich der dritte Isolatorabschnitt bis zur Stirnseite des Isolators erstreckt. Damit wird eine robuste Herstellung in vorteilhafter Weise ermöglicht.

Besonders vorteilhaft ist, dass entlang der mindestens teilweise konischen Erweiterung der innenliegenden Öffnung des Isolators im Bereich der dritten Isolatorabschnittslänge des dritten Isolatorabschnitts die radiale Wandstärke des Isolators weitestgehend konstant ist. Eine weitestgehend konstante Wandstärke ist dabei eine Wandstärke in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der

Zündkerze, die im genannten Bereich um höchstens 10 % variiert. Die

thermischen und mechanischen Eigenschaften des Isolators können durch die Vergrößerung des Außendurchmessers ganz oder teilweise beibehalten werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem

Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter

Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Es zeigen: eine schematische Darstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten Zündkerze. Fig. 2: eine schematische Darstellung der Brennraumseite einer Zündkerze gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung eine schematische Darstellung der Brennraumseite einer Zündkerze gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung eine schematische Darstellung der Brennraumseite einer Zündkerze gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung

Alle Figuren sind lediglich schematische Darstellungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen bzw. ihrer Bestandteile gemäß Ausführungsbeispielen der

Erfindung. Insbesondere Abstände und Größenrelationen sind in den Figuren nicht in jedem Fall maßstabsgetreu wiedergegeben. In den verschiedenen Figuren sind sich entsprechende Elemente mit den gleichen Referenznummern versehen. Bevorzugte Ausführungsformen

In Figur 1 ist eine schematisierte Darstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten Zündkerze 10 mit einem Isolator 11, einem Zündkerzengehäuse 21, einer Längsachse 12, einer Öffnung 13 des Isolators 11, einer Mittelelektrode 14 mit einem innenliegendem Mittelelektrodenkern 16 und einem außenliegenden Mittelelektrodenmantel 24 sowie mindestens einer Masseelektrode 15 gezeigt. Dabei ist der Isolator 11 im Zündkerzengehäuse 21 angeordnet. Im Isolator 11 ist entlang der Längsachse 12 die Öffnung 13 vorgesehen. Die Mittelelektrode 14 ist in der in Längsrichtung des Isolators 11 im Wesentlichen zylindrischen Öffnung 13 des Isolators 11 so angeordnet, dass die Mittelelektrode 14 gegen das

Zündkerzengehäuse 21 durch den Isolator 11 elektrisch isoliert ist und eine Wärmeleitung von der Mittelelektrode 14 in das Zündkerzengehäuse 21 über den Isolator 11 möglich ist. Die Mittelelektrode 14 weist innenliegend den

Mittelelektrodenkern 16 auf, wobei das Material des Mittelelektrodenkerns 16 eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das Material des Mittelelektrodenmantels 24, das den Mittelelektrodenkern 16 umgibt. Damit wird eine gute Wärmeleitung entlang der Mittel elektrode 14 ermöglicht.

Die Masseelektrode 15 ist an einem brennraumseitigen Ende 18 der Zündkerze 10 angeordnet und mit dem Zündkerzengehäuse 21 verbunden. Über die eine Anschlussseite 19 der Zündkerze 10 wird die Zündenergie in die Zündkerze 10 eingeleitet. Durch die angelegte Hochspannung entsteht am brennraumseitigen Ende 18 der Zündkerze 10 zwischen der Mittelelektrode 14 und der Masseelektrode 15 ein elektrischer Funke, der geeignet ist, das im

Brennraum vorhandene Luft-Brennstoff-Gemisch zu entflammen.

Daneben ist für eine hohe Standzeit der Zündkerze 10 eine gute Wärmeableitung von der Mittelelektrode 14 in den Isolator 11 und von der Masseelektrode 15 und vom Isolator 11 in das Zündkerzengehäuse 21 erforderlich. Die an der Mittelelektrode 14 und der Masseelektrode 15 erreichten Temperaturen

bestimmen maßgeblich die Standzeit der Zündkerze 10. Eine höhere Temperatur an der Mittelelektrode 14 und der Masseelektrode 15 führt zu einem erhöhten Verschleiß an der Mittelelektrode 14 und der Masseelektrode 15 und damit zu einer Standzeitverminderung der Zündkerze 10.

Die in Figur 2 gezeigte schematische Darstellung zeigt den brennraumseitigen Abschnitt 18 einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Gleiche Elemente in Bezug auf Figur 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht näher erläutert.

Erfindungsgemäß ist die Öffnung 13 in Längsrichtung des Isolators 11 in einem im Wesentlichen zylindrischen ersten Isolatorabschnitt 31 mit einer ersten

Isolatorabschnittslänge 61 mit einem ersten im Wesentlichen konstanten

Innendurchmesser 51 und in einem unmittelbar daran anschließenden im

Wesentlichen zylindrischen zweiten Isolatorabschnitt 32 mit einer zweiten

Isolatorabschnittslänge 62 mit einem im Wesentlichen konstanten zweiten

Innendurchmesser 52 ausgeführt. Der erste Innendurchmesser 51 der Öffnung 13 des Isolators 11 ist kleiner als der zweite Innendurchmesser 52 der Öffnung 13 des Isolators 11.

Der erste Isolatorabschnitt 31 geht unmittelbar in den zweiten Isolatorabschnitt 32 über. Die Ausdehnung des einen Übergangs 25 in Längsrichtung des Isolators von dem ersten Isolatorabschnitt 31 in den zweiten Isolatorabschnitt 32 ist dabei sehr viel kleiner als die zweite Isolatorabschnittslänge 62 des zweiten Isolatorabschnitts 32 in Längsrichtung des Isolators. Der Innendurchmesser des Isolators 11 im Bereich des Übergangs 25 ist nicht kleiner als der erste Innendurchmesser 51 des ersten Isolatorabschnitts 31 und nicht größer als der zweite Innendurchmesser 52 des zweiten Isolatorabschnitts 32. Der zweite Isolatorabschnitt 32 erstreckt sich auf der Brennraumseite 18 des Isolators 11 auf einer Isolatorabschnittslänge 62 bis zu einer Stirnseite 20 des Isolators 11. Weiterhin ist eine Mittelelektrode 14 in der Öffnung 13 des Isolators 11

angeordnet. Die Mittelelektrode 14 weist einen Mittelelektrodenabschnitt 44 mit einer Mittelelektrodenabschnittslänge 64 in Längsrichtung mit einem

Mittelelektrodenaußendurchmesser 54 der Mittelelektrode 14 auf, wobei sich der Mittelelektrodenabschnitt 44 mindestens über die gesamte Länge der ersten Isolatorabschnittslänge 61 des ersten Isolatorabschnitts 31 und der zweiten Isolatorabschnittslänge 62 des zweiten Isolatorabschnitts 32 erstreckt.

Der Mittelelektrodenkern 16 ist in einem Mittelelektrodenmantel 24 eingebettet. Der Mittelelektrodenkern 24 weist auf Höhe des Übergangs 25 vom ersten Isolatorabschnitt 31 zu dem zweiten Isolatorabschnitt 32 im vorliegenden

Ausführungsbeispiel einen Anteil an der Querschnittsfläche von 40% auf. Der Anteil des Mittelelektrodenkerns 24 an der Querschnittsfläche der Mittelelektrode 14 kann auf Höhe des Übergangs 25 vom ersten Isolatorabschnitt 31 zu dem zweiten Isolatorabschnitt 32 bei bis zu 60 % liegen. In einem Abstand von 5 mm von dem dem einen Brennraum 23 zugewandten Ende des

Mittelelektrodenabschnitts 44 weist der Mittelelektrodenkern 24 im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Anteil an der Querschnittsfläche von 20% auf. Der Anteil des Mittelelektrodenkerns 24 an der Querschnittsfläche der Mittelelektrode 14 kann in einem Abstand von 5 mm von dem dem Brennraum 23 zugewandten Ende des Mittelelektrodenabschnitts 44 bei bis zu 70 % liegen. Der Abstand des Mittelelektrodenkerns 16 zu dem dem Brennraum zugewandten Ende des Mittelelektrodenabschnitts 44 beträgt höchstens 2,25 mm. Die Mittelelektrode 14 ist im ersten Isolatorabschnitt 31 der Öffnung 13 des

Isolators 11 mit einem engen Spalt 22 gefügt und mindestens teilweise über eine Glasschmelze 17 verbunden. Die Breite dieses Spaltes 22 beträgt mindestens 40 [im und/oder höchstens 120 μηι. Diese Verbindung zwischen dem Isolator 11 und der Mittelelektrode 14 über die Glasschmelze 17 wird auch zur Entwärmung der Mittelelektrode 14 über den Isolator 11 in das Zündkerzengehäuse 21 genutzt.

Um die Wärmeaufnahme der Mittelelektrode 14 aus dem brennraumseitigen Teil des Isolators 11 zu reduzieren, wird die Öffnung 13 des Isolators 11 im Isolatorabschnitt 32 durch eine zusätzliche Bohrung erweitert. Damit ergibt sich im Isolatorabschnitt 32 zwischen dem Isolator 11 und der im Mittelelektrodenabschnitt 44 mit im Wesentlichen konstantem Durchmesser ausgeführten Mittelelektrode 14 ein Spalt. Die Breite dieses Spaltes beträgt mindestens 100 μηι und/oder höchstens 500 [im. Die Länge dieses Spaltes in Längsrichtung der Mittelelektrode beträgt mindestens 0,5 mm und/oder höchstens 10 mm.

Die Figur 3 zeigt in einer schematischen Darstellung den brennraumseitigen Abschnitt 18 einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die sich von der ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass die Erweiterung der Öffnung 13 im Isolatorabschnitt 32 durch einen vergrößerten

Isolatoraußendurchmesser 53 ganz oder teilweise ausgeglichen wird. Gleiche Elemente in Bezug auf die Figuren 1 und 2 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht näher erläutert. Erfindungsgemäß ist die Erweiterung des Isolatoraußendurchmessers 53 des Isolators 11 im Isolatorabschnitt 32 im Wesentlichen so ausgeführt, dass die Erweiterung der Öffnung 13 im Isolatorabschnitt 13 ausgeglichen wird.

Die in Figur 4 gezeigte schematische Darstellung der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt eine Erweiterung der Öffnung 13 des Isolators 11, die in einem an den zweiten Isolatorabschnitt unmittelbar anschließenden und sich bis zur

Stirnseite 20 des Isolators 11 erstreckenden dritten Isolatorabschnitt 33

mindestens teilweise kegelförmig ausgeführt ist. Gleiche Elemente in Bezug auf die Figuren 1, 2 und 3 sind mit gleichen

Bezugszeichen versehen und werden nicht näher erläutert.

Die zumindest teilweise kegelförmige Erweiterung der Öffnung 13 führt zu einem sich über die eine Abschnittslänge 63 verändernden Spalt zwischen Isolator 11 und Mittelelektrode 14. Damit wird am besonders heißen Ende des Isolators 11 der Abstand zur Mittelelektrode 14 nochmals vergrößert und eine weitere

Reduktion der Temperatur an der Zündspitze der Mittelelektrode 14 erreicht.