EP-4331067-B1 - PRECHAMBER SPARK PLUG HAVING AN ACCURATELY ADJUSTABLE ELECTRODE GAP, AND ASSOCIATED METHOD

Inventors

• KASKE, STEPHAN
• STEIDTEN, THOMAS
• BORMANN, AXEL
• ROECKELEIN, MANFRED

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20220328

Claims (13)

1. Pre-chamber spark plug, comprising: - a centre electrode (2) and an earth electrode (3), which are arranged in a pre-chamber (7), and - a housing (4) having a lateral hole (40), - wherein the earth electrode (3) is arranged in the lateral hole (40) in such a way that there is a gap region (8) and a fixing region (9) between the earth electrode (3) and the housing (4), characterized in that the gap region (8) is a clearance fit (S) between the earth electrode (3) and the lateral hole (40).
2. Pre-chamber spark plug according to one of the preceding claims, wherein the fixing region (9) is a welded connection.
3. Pre-chamber spark plug according to one of the preceding claims, wherein the fixing region (9) is arranged radially further to the outside than the gap region (8).
4. Pre-chamber spark plug according to one of the preceding claims, wherein the centre electrode (2) is arranged perpendicular to the earth electrode (3).
5. Pre-chamber spark plug according to one of the preceding claims, wherein the earth electrode (3) is cylindrical or is a polygon.
6. Pre-chamber spark plug according to one of the preceding claims, wherein the housing has, on an outer side (41), a defined maximum roughness depth R max of R max ≤ 10 µm, which is designed to be sealed off with a pressure generating unit (10).
7. Pre-chamber spark plug according to one of the preceding claims, wherein a cap (6) and the housing (4) are formed in one piece.
8. Method for adjusting an electrode spacing (14) between a centre electrode (2) and an earth electrode (3) during production of a pre-chamber spark plug, comprising the steps of: - arranging the earth electrode (3) in a lateral hole (40) in a housing (4) in such a way that the earth electrode (3) is arranged in a freely movable manner in the lateral hole (40), wherein a clearance fit S is provided in order to ensure the movability of the earth electrode (3) in the lateral hole (40), - positioning the earth electrode (3) relative to the stationary centre electrode (2) with a predetermined electrode gap (14) by moving the earth electrode (3) in the lateral hole, - measuring the electrode gap between the centre electrode (2) and the earth electrode (3), and - after adjusting the predetermined electrode gap (14), fixing the earth electrode (3) in the lateral hole (40), so that the predetermined electrode gap (14) is maintained.
9. Method according to Claim 8, wherein the earth electrode (3) is fixed to the housing (4) by means of a welding process, in particular to an outer side of the housing (4), in such a way that there is a fixing region (9) and a gap region (8) between the earth electrode (3) and the lateral hole (4).
10. Method according to one of Claims 8 and 9, wherein the earth electrode (3) is arranged in the lateral hole (40) in such a way that first there is contact between the earth electrode (3) and the centre electrode (2) and the earth electrode (3) is moved radially to the outside starting from this contact state between the centre electrode (2) and the earth electrode (3).
11. Method according to one of Claims 8 to 10, wherein the earth electrode (3) is moved in the lateral hole (40) by means of pneumatic pressure.
12. Method according to one of Claims 8 to 11, wherein the electrode gap (14) is determined by measuring a distance between a rear side (31) of the earth electrode (3) and an outer side (41) of the housing (4).
13. Method according to one of Claims 8 to 12, - wherein, before adjusting the electrode gap, a cap (6) is fixed to the housing (4), in particular by means of a welded connection (15), or - wherein the cap (6) and the housing (4) are formed in one piece.

Description

Stand der Technik Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorkammerzündkerze mit einem exakt eingestellten Elektrodenabstand zwischen einer Mittelelektrode und einer Masseelektrode sowie ein Verfahren zur Einstellung eines exakten Elektrodenabstandes zwischen einer Masseelektrode und einer Mittelelektrode der Vorkammerzündkerze. Vorkammerzündkerzen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Im Stand der Technik werden Vorkammerzündkerzen bisher hauptsächlich bei stationären Gasmotoren eingesetzt, welche in der Regel nur in einem einzigen Betriebspunkt mit einer relativen hohen Last laufen. Für diesen Betriebspunkt werden dann die jeweiligen Vorkammerzündkerzen ausgelegt. Bei mobilen Brennkraftmaschinen, beispielsweise für Fahrzeuge, muss eine Zündung jedoch auch bei unterschiedlichsten Lastbereichen, insbesondere auch in Teillastbereichen, sichergestellt werden. Dabei ist eine exakte Einhaltung eines Elektrodenabstandes zwischen einer Mittelelektrode und einer Masseelektrode notwendig. Ferner muss beachtet werden, dass bei Vorkammerzündkerzen für Fahrzeuge diese als Massenbauteile herstellbar sind. Die bisher für stationäre Gasmotoren hergestellten Vorkammerzündkerzen werden in Kleinserien gefertigt, was jedoch sehr hohe Kosten nach sich zieht. Von daher besteht Bedarf, Vorkammerzündkerzen hinsichtlich einer Massenfertigung zur Verwendung in mobilen Brennkraftmaschinen für Fahrzeuge fertigen zu können. DE 10 2019 207399 A1 offenbart eine Vorkammerzündkerze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Offenbarung der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorkammerzündkerze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass ein Elektrodenabstand zwischen einer Mittelelektrode und einer Masseelektrode exakt eingestellt werden kann. Dabei ist der Einstellvorgang für den Elektrodenabstand auch bei einer Massenfertigung der Vorkammerzündkerze geeignet. Dadurch können die Herstellkosten für erfindungsgemäße Vorkammerzündkerze signifikant reduziert werden, so dass insbesondere eine Eignung der Vorkammerzündkerze bei Brennkraftmaschinen für Fahrzeuge vorhanden ist. Insbesondere können Kappe und Gehäuse der Vorkammerzündkerze als ein Bauteil ohne Schweißnaht ausgeführt werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Vorkammerzündkerze eine Mittelelektrode und eine Masseelektrode umfasst, welche in einer Vorkammer angeordnet sind. Die Masseelektrode ist dabei in einer seitlichen Bohrung in einem Gehäuse angeordnet. Dabei ist zwischen der seitlichen Bohrung und der Masseelektrode ein Spaltbereich und ein abdichtender Fixierbereich vorhanden. Erfindungsgemäß ist der Spaltbereich zwischen der Masseelektrode und der seitlichen Bohrung eine Spielpassung. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Der Fixierbereich zwischen der Masseelektrode und der seitlichen Bohrung ist vorzugsweise eine Schweißverbindung. Der Fixierbereich ist weiter bevorzugt radial weiter außen als der Spaltbereich angeordnet und bevorzugt an einer Außenseite der Vorkammerzündkerze zwischen der Außenwand des Gehäuses und der Rückseite der Masseelektrode ausgebildet. Weiter bevorzugt ist die Masseelektrode relativ zur Mittelelektrode in einem Winkel von 90° angeordnet. Die Masseelektrode ist vorzugsweise zylindrisch. Besonders bevorzugt ist die Masseelektrode ein Vielkant, insbesondere ein Dreikant oder ein Vierkant oder ein Fünfkant oder ein Sechskant. Wenn die Masseelektrode als Vielkant ausgebildet ist, kann insbesondere ein Verdrehen der Masseelektrode bei der Einstellung des Elektrodenabstands vermieden werden. Dadurch kann eine besonders genaue Einstellung des Elektrodenabstands zwischen Mittelelektrode und Masseelektrode erreicht werden. Weiter bevorzugt weist das Gehäuse eine Oberfläche, insbesondere an einer Außenseite des Gehäuses mit einer sehr kleinen maximalen Rautiefe Rmax auf. Die Rautiefe Rmax ist dabei ≤ 10 µm. Hierdurch kann insbesondere während des Verfahrens zur Einstellung des Elektrodenabstands eine Glocke oder ein anderes Abdichtungsbauteil sicher und in abdichtender Weise an der Außenseite des Gehäuses angelegt werden. Vorzugsweise sind eine Kappe und das Gehäuse einteilig ausgebildet. D.h., die Kappe muss nicht mehr separat am Gehäuse fixiert werden, sondern die Kappe und das Gehäuse bilden ein gemeinsames Bauteil. Dadurch kann auf eine Schweißverbindung oder eine andersartige Verbindung zwischen Kappe und Gehäuse verzichtet werden. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Einstellung eines Elektrodenabstandes zwischen einer Mittelelektrode und einer Masseelektrode während einer Herstellung der Vorkammerzündkerze. Das Verfahren umfasst dabei die Schritte des Anordnens der Masseelektrode in einer seitlichen Bohrung in einem Gehäuse der Vorkammerzündkerze, so dass die Masseelektrode frei beweglich in der seitlichen Bohrung angeordnet ist, wobei zur Sicherstellung der Bewegbarkeit der Masseelektrode in der seitlichen Bohrung eine Spielpassung