Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zündkerze, insbesondere Vorkammerzündkerze, mit einem Gehäuse, einer Zündelektrode und einer Masseelektrode, wobei die Zündelektrode über eine Versorgungsleitung mit einer elektrischen Spannung beaufschlagbar ist und wobei die Versorgungsleitung zumindest teilweise innerhalb eines Isolators verläuft.

Zündkerzen der in Rede stehenden Art sind seit Jahren aus der Praxis bekannt. Diese dienen bei einem Verbrennungsmotor der Entflammung des verdichteten Kraftstoff-Luft-Gemisches im Brennraum des Zylinders. Dabei zündet ein Hochspannungsfunken an der Zündkerze das verdichtete Kraftstoff-Luft-Gemisch.

Beispielsweise ist aus der WO 2008/031482 A1 eine Zündkerze umfassend eine Zündelektrode und eine Masseelektrode beschrieben. Die Zündkerze weißt ein aus einem Gehäusekopf und einer Halterung ausgebildetes Gehäuse auf, das einen Teil eines Isolators in sich aufnimmt. Der Isolator umschließt eine Versorgungsleitung, welche zur Beaufschlagung der Zündelektrode mit elektrischer Spannung dient. Der Gehäusekopf ist aus Stahl hergestellt und mit der aus einer Nickel-Eisen-Legierung bestehenden Halterung über eine Schweißnaht verbunden. Die Nickel-Eisen-Legierung weißt einen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, der geringer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Isolators, so dass die Vorspannung, mit welcher der Isolator in dem Gehäuse angeordnet ist, mit steigender Temperatur ebenfalls ansteigt.

Bei der bekannten Zündkerze ist problematisch, dass sich diese im Betrieb zu stark aufheizt, was sich negativ auf die für die Lebensdauer der Zündkerze relevanten Bereiche, wie zum Beispiel die Elektroden und einen ggf. vorhandenen Entstörwiderstand auswirkt. Im Extremfall kann es zu Glühzündungen oder klopfenden Verbrennungen im Bereich der Zündkerze kommen, so dass die Funktion des Motors stark beeinträchtigt ist. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zündkerze der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass mit konstruktiv einfachen Mitteln eine Überhitzung der Zündkerze vermieden wird. Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist die in Rede stehende Zündkerze dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Ableitungsbereich des Gehäuses aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von über 150 W/mK hergestellt ist. In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass die zugrundeliegende Aufgabe durch die Anordnung eines Ableitungsbereichs an dem Gehäuse in verblüffend einfacher Weise gelöst werden kann. Der Ableitungsbereich dient dabei zur Ableitung der in die Zündkerze eingetragenen Verbrennungswärme an die Umgebung. Der Ableitungsbereich ist aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von über 150 W/mK hergestellt, so dass eine ausreichend hohe Wärmeableitung gewährleistet ist und kann sich in vorteilhafter Weise unmittelbar an die Masseelektrode anschließen. Durch diese einfache konstruktive Maßnahme wird eine Überhitzung der Zündkerze, insbesondere der für die Lebensdauer der Zündkerze relevanten Bereiche, zuverlässig verhindert. Dadurch kann das Auftreten von Glühzündungen oder klopfenden Verbrennungen im Bereich der Zündkerze erheblich reduziert werden. Wesentlich für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist, dass der Ableitungsbereich eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die über der Wärmeleitfähigkeit von Stahl liegt, was das aus dem Stand der Technik bekannte Material zur Fertigung des Gehäuses ist. Entgegen eines Vorurteils der Fachwelt hat sich gezeigt, dass sich Materialien mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit trotz des damit meist einhergehenden höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten zur Fertigung zumindest eines Bereichs des Gehäuses einer Zündkerze eignen. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass sich die angegebene Wärmeleitfähigkeit insbesondere auf den für eine Zündkerze relevanten Temperaturbereich bezieht. Die Angabe der Wärmeleitfähigkeit erfolgt in den Einheiten Watt pro Meter und Kelvin. In vorteilhafter Weise kann der Ableitungsbereich eine Wärmeleitfähigkeit von über 200 W/mK aufweisen. Bei einer solch hohen Wärmeleitfähigkeit ist eine Überhitzung der Zündkerze nahezu ausgeschlossen, so dass die durch die Überhitzung bedingten Probleme effektiv vermieden werden.

Zur Realisierung eines Ableitungsbereiches mit einer entsprechend hohen Wärmeleitfähigkeit kann der Ableitungsbereich aus Kupfer, einer Kupferlegierung oder einer Kupferbasislegierung umfassend Anteile von Nickel und/oder Beryllium hergestellt sein.

In vorteilhafter Weise kann das Gehäuse einteilig ausgebildet sein. Dadurch wird eine besonders einfache Konstruktion der Zündkerze realisiert, so dass diese kostengünstig in der Herstellung ist. Dabei kann das gesamte Gehäuse als Ableitungsbereich ausgebildet sein.

Alternativ ist denkbar, dass das Gehäuse einen vorderen Gehäuseteil und einen hinteren Gehäuseteil aufweist, somit zweiteilig aufgebaut ist. In vorteilhafter Weise kann der vordere Gehäuseteil mit dem hinteren Gehäuseteil über eine Schweißnaht verbunden ist. Die Schweißnaht kann beispielsweise über Wolfram- Inertgas-Schweißen (WIG), Plasmaschweißen, Elektronenschweißen oder Laserschweißen hergestellt sein.

In weiter vorteilhafter Weise kann der Ableitungsbereich durch den vorderen Gehäuseteil realisiert sein, dieser somit insgesamt aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von über 150 W/mK hergestellt sein. Dadurch ist die Ableitung der Prozesswärme nochmals verbessert und die Konstruktion der Zündkerze vereinfacht. Ein weiterer Vorteil einer solchen Ausgestaltung besteht darin, dass sich der vordere Gehäuseteil aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit für eines der voranstehenden Schweißverfahren besonders eignet. Alternativ oder zusätzlich kann der Ableitungsbereich durch den hinteren Gehäuseteil gebildet sein.

Um eine ausreichend stabile Konstruktion zu gewährleisten kann der hintere Gehäuseteil einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, der kleiner oder gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Isolators ist. Im Konkreten kann der hintere Gehäuseteil aus einer Nickel-Eisen-Legierung bestehen, beispielsweise Ni Co 29/18 mit einem Wärmeausdehnungskoeffizient α von 5·10- ⁶ 1/K bis 8·10" ⁶ 1/K), wobei der Isolator aus einer Keramik, insbesondere Aluminiumoxid (Wärmeausdehnungskoeffizient α von ca. 8,5·10" ⁶ 1/K) oder Aluminiumnitrid hergestellt sein kann.

In vorteilhafter Weise kann die Außenseite des Gehäuses zumindest bereichsweise konisch ausgebildet sein und/oder ein Gewinde aufweisen. Dabei kann es sich in besonders vorteilhafter Weise um einen entsprechend ausgebildeten vorderen Gehäuseteil handeln. Dadurch ist eine sichere Verbindung und Abdichtung zwischen Zündkerze und Zylinder gewährleistet.

Eine besonders sichere Verbindung zwischen Gehäuse und Isolator kann realisiert sein, indem das Gehäuse den Isolator hintergreift und unter Vorspannung in dem Gehäuse hält, vorzugsweise an einen Dichtring, insbesondere aus Kupfer, presst. In besonders vorteilhafter Weise kann der hintere Gehäuseteil den Isolator hintergreifen und unter Vorspannung in dem Gehäuse halten. Ein besondere kombinatorischer Effekt ist erzielbar, indem der vordere Gehäuseteil insgesamt als Ableitungsbereich ausgebildet ist und mit dem hinteren Gehäuseteil über eine Schweißnaht verbunden ist, wobei der hintere Gehäuseteil einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der kleiner oder gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Isolationskörpers ist. Bei einer solchen Ausgestaltung ist die Ableitung der Wärme von der Zündkerze durch den vorderen Gehäuseteil ermöglicht, wobei der hintere Gehäuseteil aufgrund seines geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten den Isolator mit einer höheren Vorspannung in dem Gehäuse hält, je höher die Temperatur ansteigt. Dadurch wird ein höherer Wärmeausdehnungskoeffizient des vorderen Gehäuseteils, welches eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, kompensiert und der Zylinder zuverlässig durch die Zündkerze verschlossen.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt die einzige Fig. in einer schematischen, geschnittenen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündkerze.

Die einzige Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündkerze. Dabei handelt es sich um eine Vorkammerzündkerze, wobei ausdrücklich darauf hingewiesen wird, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung als eine beliebige Zündkerzenart ausgebildet sein kann.

Die Zündkerze umfasst eine als Masseelektrode 1 dienende Kappe 2, die beispielsweise aus Nickel oder einer Nickellegierung besteht. Innerhalb des von der Kappe 2 gebildeten Vorraums 3 ist eine Zündelektrode 4 angeordnet. Die Kappe 2 ist über eine Schweißnaht 5 mit dem Gehäuse 6 verbunden. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 6 durch einen vorderen Gehäuseteil 7 und einen hinteren Gehäuseteil 8 gebildet.

Der vordere Gehäuseteil 7 schließt sich unmittelbar an die Masseelektrode 1 an und dient als Ableitungsbereich 9, um nämlich die in die Zündkerze eingetragene Verbrennungswärme abzuleiten. Dazu ist der Ableitungsbereich 9, d.h. der vordere Gehäuseteil 7, aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit von über 150 W/mK bzw. von über 200 W/mK hergestellt. Im Konkreten kann der Ableitungsbereich aus Kupfer bzw. einer Kupferbasislegierung mit geringen Anteilen von Nickel und/oder Beryllium hergestellt sein.

An dem vorderen Gehäuseteil 7 ist ein Gewinde 10 ausgebildet, über das die Zündkerze in den Zylinder einschraubbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann der vordere Gehäuseteil 7 zumindest bereichsweise konisch verlaufen, um eine Klemmung mit dem Zylinder zu erreichen.

Die Zündelektrode 4 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in Form von zwei Streifen mit jeweils bogenförmig gekrümmten Enden realisiert. Die Streifen weisen jeweils zwei Enden auf, die als Zündflächen wirken. Dabei ist denkbar, dass die Streifen aus einer Iridiumlegierung oder einer Platinlegierung bestehen.

Um die Zündelektrode 4 mit elektrischer Spannung zu versorgen, ist eine nicht dargestellte Versorgungsleitung vorgesehen, die innerhalb des Isolators 1 1 verläuft. Der Isolator 1 1 besteht beispielsweise aus einer Keramik, insbesondere Aluminiumoxid (Wärmeausdehnungskoeffizient α von ca. 8,5·10- ⁶ 1/K) oder Aluminiumnitrid. In der einzigen Figur ist des Weiteren gezeigt, dass der vordere Gehäuseteil 7 mit dem hinteren Gehäuseteil 8 über eine Schweißnaht 12 verbunden ist. Der hintere Gehäuseteil 8 hintergreift einen Vorsprung 13 des Isolators 1 1 , so dass der Isolator 1 1 mit Vorspannung innerhalb des Gehäuses 6 gehalten ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der hintere Gehäuseteil 8 aus einem Material hergestellt, das - zumindest in dem für eine Zündkerze relevanten Temperaturbereich - einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, als das Material des Isolators 1 1. Hierbei kann es sich insbesondere eine Nickel- Eisen-Legierung (Ni Co 29/18 mit Wärmeausdehnungskoeffizient α von 5·10" ⁶ 1/K bis 8·10" ⁶ 1/K) handeln. Bei der im Betrieb erfolgenden Erwärmung der Zündkerze erhöht sich somit die Vorspannung, unter welcher der Isolator 1 1 in dem Gehäuse 6 gehalten ist, so dass eine zuverlässige Abdichtung der Zündkerze gegenüber dem Brennraum erzielt wird. Zur Abdichtung zwischen Isolator 1 1 und vorderem Gehäuseteil 7 ist ein Dichtring 14 angeordnet, der beispielsweise aus Kupfer besteht.

Des Weiteren weist der hintere Gehäuseteil 8 eine Angriffstelle 15, beispielsweise ein Sechskant, für ein Handhabungsmittel auf, so dass die Zündkerze mit einem korrespondierenden Werkzeug in den Zündraum einschraubbar ist. Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen. Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.

Bezugszeichenliste

1 Masseelektrode

2 Kappe

3 Vorkammer

4 Zündelektrode

5 Schweißnaht

6 Gehäuse

7 vorderer Gehäuseteil

8 hinterer Gehäuseteil

9 Ableitungsbereich

10 Gewinde

11 Isolator

12 Schweißnaht

13 Vorsprung

14 Dichtring

15 Angriffstelle