(57)【要約】【課題】内燃機関の燃焼室内に噴射される燃料の燃焼プロセスを改善することができるシリンダヘッドを提供する。【解決手段】内燃機関のシリンダヘッド１であって、点火プラグ２の中心電極９が取付け位置において内燃機関の燃焼室１４に進入するように、点火プラグ２を配置及び固定する受容装置６が設けられている形式のものにおいて、受容装置６が、燃焼室１４における所定の取付け位置に点火プラグ２用の接地電極１０を配置するために、方向付け装置１８を備えて形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダヘッド（１）であって、点火プラグ（２）の中心電極（９）が取付け位置において内燃機関の燃焼室（１４）に進入するように、点火プラグ（２）を配置及び固定する受容装置（６）が設けられている形式のものにおいて、受容装置（６）が、燃焼室（１４）における所定の取付け位置に点火プラグ（２）用の接地電極（１０）を配置するために、方向付け装置（１８）を備えて形成されていることを特徴とする、内燃機関用のシリンダヘッド。
【請求項２】
接地電極（１０）が１つの円形リングエレメント（１０Ａ）と、該円形リングエレメント（１０Ａ）に結合されていて少なくともほぼヨーク状に形成された電極エレメント（１０Ｂ）とを備えて形成されており、円形リングエレメント（１０Ａ）が取付け位置において燃焼室（１４）に向けられた側で、受容装置（６）のストッパ（１５）に接触している、請求項１記載のシリンダヘッド。
【請求項３】
円形リングエレメント及び／又はヨーク状の電極エレメントが切欠きを備えて形成されており、該切欠き内に接地電極の取付け位置において、接地電極の回動が防止されるように、方向付け装置の突出部が係合している、請求項２記載のシリンダヘッド。
【請求項４】
円形リングエレメント（１０Ａ）及び／又はヨーク状の電極エレメント（１０Ｂ）が係合エレメントを有しており、該係合エレメントが接地電極の取付け位置において、接地電極が所定の取付け位置において固定されるように、方向付け装置の切欠き（１７；１７Ａ，１７Ｂ）に係合している、請求項２又は３記載のシリンダヘッド。
【請求項５】
電極エレメント（１０Ｂ）が係合エレメントとして形成されていて、方向付け装置（１８）の切欠き（１７；１７Ａ，１７Ｂ）がストッパ（１５）における貫通孔として形成されている、請求項４記載のシリンダヘッド。
【請求項６】
接地電極（１０）が、受容装置（６）の環状溝（２２）に配置されたリテーナ（２１）と、接地電極（１０）のリテーナ（２１）とは反対の側に形成された受容装置（６）のストッパ（１５）との間において、点火プラグ（２）の軸方向で固定されて配置されている、請求項２から５までのいずれか１項記載のシリンダヘッド。
【請求項７】
接地電極（１０）が取付け位置において、点火プラグ（２）のハウジング（３）と接地電極（１０）との間に配置されたばね装置（１６）を介して、受容装置（６）のストッパ（１５）に押し付けられている、請求項２から５までのいずれか１項記載のシリンダヘッド。
【請求項８】
少なくとも１つの中心電極（９）とハウジング（３）と接地電極（１０）とを備えた点火プラグ（２）であって、接地電極（１０）がハウジング（３）に次のように、すなわち内燃機関のシリンダヘッド（１）における接地電極（１０）の取付け位置がハウジング（３）の方向付けとは無関係に調節可能であるように、配属もしくは対応配置されていることを特徴とする点火プラグ。
【請求項９】
接地電極（１０）が少なくとも１つの円形リングエレメント（１０Ａ）と、該円形リングエレメント（１０Ａ）に結合されていて少なくともほぼヨーク状に形成された電極エレメント（１０Ｂ）とを有している、請求項８記載の点火プラグ。
【請求項１０】
接地電極（１０）が別体の構成部材として形成されていて、シリンダヘッド（１）に点火プラグ（２）のハウジング（３）をねじ込む前に所定の取付け位置に挿入可能である、請求項８又は９記載の点火プラグ。
【請求項１１】
接地電極が、ハウジングに回転可能に取り付けられていて、ハウジングと一緒に組込み可能である、請求項８又は９記載の点火プラグ。
【請求項１２】
請求項１から７までのいずれか１項記載のシリンダヘッドと、請求項８から１１までのいずれか１項記載の点火プラグとの組合せ。
【請求項１３】
点火プラグ（２）用の接地電極（１０）であって、１つの円形リングエレメント（１０Ａ）と該円形リングエレメント（１０Ａ）に結合された少なくとも１つの電極エレメント（１０Ｂ）とを備えていることを特徴とする接地電極。
【請求項１４】
電極エレメント（１０Ｂ）が、少なくともほぼ方形の横断面を備えて形成されている、請求項１３記載の接地電極。
【請求項１５】
電極エレメント（１０Ｂ）が円形リングエレメント（１０Ａ）と溶接されている、請求項１３又は１４記載の接地電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のシリンダヘッドであって、点火プラグの中心電極が取付け位置において内燃機関の燃焼室に進入するように、点火プラグを配置及び固定する受容装置が設けられている形式のものと、請求項８の上位概念部に詳しく規定された形式の点火プラグと、点火プラグ用の接地電極とに関する。
【背景技術】
【０００２】
実地において公知の外部点火式の内燃機関、つまりガソリンエンジン（Ottomotor）のような内燃機関では、燃料に含まれているエネルギが運動エネルギへと変換される。そのために燃料は内燃機関の燃焼室内にもたらされ、圧縮され、次いで外部点火によって点火されて燃焼される。そして燃焼時に解放されたエネルギは公知の形式で、ピストンを駆動するために使用される。燃焼室にもたらされた燃料は混合気調整装置を用いて、ガソリン又はガスをベースとした空気・燃料混合物として準備される。
【０００３】
機関によって制御される点火装置を介して、定期的に高電圧が生ぜしめられ、この高電圧は、点火プラグの中心電極と接地電極との間で燃焼室内において火花を発生させる。火花に含まれているエネルギは、圧縮された空気・燃料混合物を点火する。
【０００４】
層状給気コンセプト及びリーン運転のための直接噴射式ガソリンエンジンでは、燃焼室において燃料を間接的に点火プラグに搬送する形式で、壁及び空気によって案内される燃焼方法が使用される。さらにいわゆる噴流案内される燃焼方法が開発されており、この燃焼方法では、燃料は上から中央に配置されたインジェクタによって内燃機関の燃焼室内に噴射される。後者の方法では、最適化されたスプレジオメトリが生ぜしめられ、壁及び空気によって案内される燃焼方法において必要なピストンヘッドにおける大きな成形が、不要になる。
【０００５】
噴流案内される燃焼方法によって、壁及び空気によって案内される燃焼方法に比べて、燃料消費を減じることができ、この燃料消費の減少は、サーモダイナミック的に有利な燃焼と低い壁熱損失とに基づいて生ぜしめられる。さらに炭化水素の放出は、噴流案内される燃焼方法では著しくコンパクトな混合気雲によって、３０％よりも多く減じることができる。
【０００６】
燃焼室内にもたらされる燃料の点火のために設けられた点火プラグは、汎用の形式で内燃機関のシリンダヘッドにねじ込まれ、規定されたトルクで引き締められる。この場合、接地電極の位置もしくは方向付けは、インジェクタを介して燃焼室内に直接噴射される燃料の単数又は複数の噴射噴流に対して、考慮されないままである。すなわち噴射噴流に対する接地電極の位置は程度の差こそあれ偶然に任せられていて、点火プラグ又はシリンダヘッドの製造時に対応するねじ山がどのように切られたかに応じており、従って接地電極は取付け位置においてしばしば方法付けされることなくシリンダヘッドに配置されている。
【０００７】
これによってその結果次のような不都合が発生する。すなわちこの場合、噴射される燃料スプレの拡散方向が、場合によっては不都合な方向付けで燃焼室内に配置された接地電極によって邪魔されることになる。さらに別の欠点としては、噴流案内される燃焼方法において噴流状に燃焼室内に噴射される燃料スプレが点火プラグの電極によって変向され、絶縁セラミックが燃料によって濡れてしまう、ということが挙げられる。このように絶縁セラミックが濡れてしまうと、不都合な火花のバイパス（Funkennebenschluss）を生ぜしめる可能性のあるカーボンが付着することになる。
【０００８】
絶縁体基部の領域に汚れが増すことによって、場合によっては、点火エネルギの大きな部分がバイパス流として排出されてしまい、その結果点火火花がもはや得られず、いわゆるミスファイアが起こり、噴射された燃料は燃焼されずに排ガス管に達することになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ゆえに本発明の課題は、内燃機関の燃焼室内に噴射される燃料の燃焼プロセスを改善することができるシリンダヘッド及び点火プラグを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題を解決するために請求項１記載の本発明のシリンダヘッドでは、内燃機関のシリンダヘッドであって、点火プラグの中心電極が取付け位置において内燃機関の燃焼室に進入するように、点火プラグを配置及び固定する受容装置が設けられている形式のものにおいて、受容装置が、燃焼室における所定の取付け位置に点火プラグ用の接地電極を配置するために、方向付け装置を備えて形成されている。
【００１１】
また前記課題を解決するために請求項８記載の本発明の点火プラグでは、少なくとも１つの中心電極とハウジングと接地電極とを備えた点火プラグにおいて、接地電極がハウジングに次のように、すなわち内燃機関のシリンダヘッドにおける接地電極の取付け位置がハウジングの方向付けとは無関係に調節可能であるように、配属もしくは対応配置されている。
【発明の効果】
【００１２】
内燃機関のシリンダヘッドであって、点火プラグの中心電極が取付け位置において内燃機関の燃焼室に進入するように、点火プラグを配置及び固定する受容装置が設けられている本発明によるシリンダヘッドによって、内燃機関の燃焼室内に噴射される燃料・空気混合物の燃焼性は、特に層状給気運転におけるガソリン・直接噴射による噴流を案内された燃焼方法の場合に、実地において公知の内燃機関に比べて、改善されている。
【００１３】
このことは、受容装置が方向付け装置を備えて形成されていて、該方向付け装置を用いて、燃焼室における所定の取付け位置に点火プラグ用の接地電極が配置可能である構成によって、達成される。このような本発明の構成によって、点火プラグの接地電極は取付け位置において簡単な形式で、次のように方向付けられて、すなわち燃焼室内における燃焼の最適な燃焼のために必要なようにもしくは望まれるように方向付けられて、燃焼室に配置されることができ、しかもこの場合、シリンダヘッドにおけるねじ山や、点火プラグのハウジングのねじ山に、複雑に方向付けられたねじ山区分を製造する必要がない。
【００１４】
本発明のように構成されたシリンダヘッドによって、接地電極を燃焼室内において、該燃焼室に噴射される燃料の最適な拡散運動を可能な限り僅かしか邪魔しない所定のポジションに配置することができる。すなわち方向付け装置を備えた受容装置の構成によって、接地電極もしくは接地電極の設置ヨークが、燃焼室内に噴射される燃料の拡散領域において偶然に、噴射スプレの拡散方向に対して横方向又は抵触するような方向に配置されるのではなく、半径方向及び放射線状に噴射噴流の拡散方向において減じられた端面をもって燃焼室内に位置決めされることが、保証されている。これにより接地電極は、燃焼室において拡がる燃料に対して可能な限り僅かな作用面しか提供せず、最適な燃焼動作のために生ぜしめられる燃焼室内における燃料流を、可能な限り僅かしか損なわない。
【００１５】
さらに接地電極を次のように規定して、すなわち中心電極と接地電極との間における火花ギャップが風隠れに、噴流拡散方向に対して横方向にではなく、つまり噴射インジェクタを起点としてほぼ噴射される燃料の拡散方向に、配置されるように規定して燃焼室内に配置することができる。すなわちこの場合燃焼室内に噴射された燃料スプレは、火花ギャップの領域において接地電極から逸らされ、燃料スプレは確かに点火火花と接触して点火されるが、しかしながら勢いよく点火火花に衝突して、点火火花を裂くようなことはない。これによって点火プラグの疲れ限度が高められ、燃焼の確実性が高められる。
【００１６】
少なくとも１つの中心電極とハウジングと接地電極とを有する本発明による点火プラグによって、点火プラグの自体公知の取付け形式を変化させる必要なしに、接地電極を所定の取付け位置において内燃機関の燃焼室内に有利に配置することができる。
【００１７】
このことは、接地電極が点火プラグのハウジングに次のように、すなわち内燃機関のシリンダヘッドにおける接地電極の取付け位置がハウジングの方向付けとは無関係に調節可能であるように、配属もしくは対応配置されていることによって、達成される。
【００１８】
汎用の点火プラグに本発明による原理を使用すると、点火プラグは依然として自体公知の形式でシリンダヘッドにねじ込まれ、接地電極は、ハウジングの規定された方向付けに配慮することなく、燃焼室における燃料の最適な燃料のために必要なポジションを占めることができる。
【００１９】
本発明による対象の有利な構成では、接地電極が別体の部材として構成されていて、シリンダヘッドへの点火プラグの取付け前に所定の取付け位置において取り付けられる。
【００２０】
本発明による点火プラグの別の択一的な構成では、接地電極が点火プラグのハウジングに回転可能に取り付けられていて、従来のように点火プラグのハウジングと一緒にシリンダヘッドにねじ込まれる。このような構成では、接地電極はシリンダヘッドにおいてハウジングのねじ込み動作中に、その規定された取付け位置において保持され、かつハウジングは自体公知の形式でシリンダヘッドにねじ込まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１には、シリンダヘッド１に配置された点火プラグ２が部分的に破断されて示されており、この点火プラグ２は、ハウジング３に形成された雄ねじ山４で、シリンダヘッド１の受容装置６の雌ねじ山５にねじ込まれている。
【００２３】
点火プラグ２は図示の実施例では金属、セラミック及びガラスから成っている。これらの材料は、点火プラグの材料に適した構造によって利用される種々異なった特性を有している。点火プラグ２の最も重要な構成部材は、高圧コネクタである接続ピン７と絶縁体８とシェルハウジング（いわゆるシェル）３と中心電極９と接地電極１０であり、絶縁体８内に配置された導電性のキャストガラス（図示せず）は、中心電極９を接続ピン７と接続している。
【００２４】
接続ピン７は鋼から成っており、絶縁体８内において導電性のキャストガラス内に気密につまりガスシール作用をもって埋め込まれている。さらに接続ピン７は、絶縁体８から突出している端部にねじ山１１を有しており、このねじ山１１には接続コネクタつまり点火導線のプラグコネクタが係合する。
【００２５】
絶縁体８は特殊セラミックから成っており、中心電極９とその接続ピン７とをハウジング２から絶縁するという働きを担っている。特殊セラミックの密な構造は、電気的な破壊に対する高い安全性のために役立つ。絶縁体の接続側の表面は、施釉加工されている。滑らかな施釉加工された面には水分や汚れが付着しにくく、これによって漏電を十分に回避することができる。
【００２６】
高い電気絶縁能力と共に良好な熱伝導性に対する要求は、多くの絶縁材料の特性とはまったく逆である。図示の実施例において絶縁体８のために使用される材料は、酸化アルミニウムから成っており、この酸化アルミニウムには僅かに他の物質が添加されている。このような特殊セラミックは焼成されて施釉加工された後で、点火プラグ絶縁体に課せられた要求、つまり高い絶縁能力と良好な熱伝導性並びに機械的及び化学的な強度に対する要求を満たす。
【００２７】
ハウジング３は同様に鋼から製造されており、シリンダヘッド１に点火プラグ２を固定するために働く。ハウジング２の上側部分には、点火プラグ用スパナを装着するための六角形部１２が設けられており、下側部分には雄ねじ山４が設けられている。ハウジング３の表面にはニッケル層が電気めっきにより被着されており、これによって腐食の回避し、ねじ山の滑り特性を維持し、かつ特にアルミニウムシリンダヘッドにおける固着を回避することができる。点火プラグ２はハウジングの構成に応じて、シールリング又はフランジリングを備えていることができる。点火プラグ２のハウジング３への絶縁体８の挿入後に、縁曲げ及び収縮が高圧下で誘導加熱によって１回の作業工程において行われる。
【００２８】
中心電極９と接地電極１０とは内燃機関の運転中に高い摩耗にさらされ、この摩耗は焼食（Erosion）及び腐食（Korrosion）に基づいて惹起される。両方の要因は、摩耗に対する影響に関して別個に処理することはできない。摩耗は点火電圧を上昇させる。さらに、電極からの良好な熱排出能力が望まれている。これらの要求は、運転条件や使用例に応じて、種々様々な電極形状及び電極材料を必要とすることがある。
【００２９】
接地電極１０は図示の実施例では円形リングエレメント１０Ａと、この円形リングエレメント１０Ａに結合されていて少なくともほぼヨーク状に形成された電極エレメント１０Ｂとを備えて構成されており、電極エレメント１０Ｂは方形の横断面を有していて、中心電極９に対するその配置形式に基づいて、いわゆるサイド電極（Seitenelektrode）として形成されている。もちろん、電極エレメントをその都度の使用例に応じた他の任意の横断面で構成することは、当業者の判断に任せられる。
【００３０】
シリンダヘッド１の受容装置６は図示の実施例では孔１３を備えて形成されており、この孔１３内には内燃機関の燃焼室１４とは反対の側に、受容装置６の雌ねじ山５が形成されている。さらに孔１３は燃焼室１４に向けられた領域において、円形リング状に構成されたストッパ１５を備えて形成されており、このストッパ１５には、取付け位置において接地電極１０の円形リングエレメント１０Ａが載置されている。
【００３１】
図示のようにハウジング３とは別個の接地電極１０は、シリンダヘッド１への点火プラグ２のねじ込み前に、所定の取付け位置において受容装置６の孔１３内に配置される。次いで点火プラグ２がシリンダヘッド１にねじ込まれ、この場合点火プラグ２の取付け前にばね装置１６が孔１３内に挿入される。接地電極１０はその円形リングエレメント１０Ａの領域において、点火プラグ２の取付け時にハウジング３によって予負荷されるばね装置１６によって、ストッパ１５に押し付けられ、これによってハウジング３と点火プラグ２とばね装置１６と接地電極１０の円形リングエレメント１０Ａとの間における堅固な結合が達成される。
【００３２】
ばね装置１６のばね強さは、燃焼室１４における最大の燃焼圧の影響下で円形リングエレメント１０Ａがストッパ１５から持ち上がらないような値に設定されている。またばね装置１６のばねはコイルばねであっても、皿ばねであっても、又はその他の適宜なばねとして形成されていてもよい。
【００３３】
図２には、図１に示されたシリンダヘッド１が平面図で示されている。受容装置６のストッパ１５は受容装置６の方向付け装置１８を備えて形成されており、この方向付け装置１８よって、接地電極１０のヨーク状の電極エレメント１０Ｂはシリンダヘッド１における接地電極１０の取付け位置において、内燃機関の燃焼室１４内に案内される。すなわち、挿入体（Inlay）としてシリンダヘッド１内に配置される接地電極１０は、受容装置６内につまり孔１３内に導入され、その電極エレメント１０Ｂは、方向付け装置１８に貫通部として形成された切欠き１７を通して燃焼室１４に導入される。なおこの導入動作は、円形リングエレメント１０Ａがストッパ１５の、燃焼室１４とは反対の側に接触するまで続けられる。次いでばね装置１６及び点火プラグ２のハウジング３が、シリンダヘッド１内にもたらされる。
【００３４】
シリンダヘッド１内へのハウジング３のねじ込み動作中に、電極エレメント１０Ｂを介して切欠き１７内に回動不能に保持されている接地電極１０は、方向付け装置１８によってその所定の取付け位置に保持される。
【００３５】
ストッパ１５の内径は、図示のようにハウジング３の、燃焼室に向けられた端部の領域において、ハウジング３の内径に相当している。点火プラグ２の取り付けられた状態においては、中心電極９及び該中心電極９を取り囲む絶縁体８だけが、ストッパ１５を貫通して、燃焼室１４内に突入している。ストッパ１５として働く段部の高さＨは、このストッパ１５が該ストッパ１５に作用するばね装置１６のばね力を確実に支持できるように、寸法設定されており、この場合ばね力は、ばね装置１６のばね圧縮を考慮して、ねじ込まれた点火プラグ２の引き付け力に基づいて生じる。
【００３６】
ストッパ１５の幅Ｂは、ハウジング３の、燃焼室１４に向けられた端部における、点火プラグ２のハウジング３の壁厚に相当しており、これによって一方では、電極エレメント１０Ｂが円形リングエレメント１０Ａと溶接されている接地電極１０のための十分な接触面を得ることができ、かつ他方では、絶縁体８及び該絶縁体を取り囲む構成部材の種々異なった熱膨張特性を考慮することができる。
【００３７】
図３には、本発明による対象の別の実施例が示されており、この実施例は基本的には、図１に示された実施例に相当しており、ゆえに以下においては単に相違点についてだけ述べる。図面を分かり易くするために、図３についての以下の記載においては、構造及び機能の点で同じ部材に対しては、図１及び図２におけると同じ符号が使用される。
【００３８】
図３には、円形リングエレメント１０Ａを備えたいわゆるルーフ型電極として形成された接地電極１０が示されており、円形リングエレメント１０Ａには、横断面を半円形に形成された電極エレメント１０Ｂが溶接されている。中心電極９及び接地電極１０は、電極間隔の領域にそれぞれ小さなプラチナプレート１９；２０を備えて構成されており、その結果中心電極９及び接地電極１０は、良好な非腐食性及び非酸化性並びに高い燃焼強度を有している。
【００３９】
図３に示された実施例の接地電極１０は、図１に示されたシリンダヘッド１の実施例におけるように、ストッパ１５に載置されており、方向付け装置１８の２つの切欠き１７Ａ，１７Ｂを通って内燃機関の燃焼室１４に突入している。接地電極１０を運転中に軸方向でストッパ１５に対して固定するために、接地電極１０の、燃焼室１４とは反対の側には、リテーナ（Seegering）２１が設けられており、このリテーナ２１は、シリンダヘッド１に成形された環状溝２２に挿入されている。環状溝２２とストッパ１５との間の軸方向間隔は、接地電極１０の円形リングエレメント１０Ａの高さに相当している。
【００４０】
点火プラグ２の軸方向においてリテーナ２１を介して接地電極１０を固定する実施例は、図１に示されたばね装置１６を介して接地電極１０を固定する実施例に比べて、次のような利点、すなわち、シリンダヘッド側のストッパ１５に対して小さな軸方向力しかもたらされないという利点を、有している。
【００４１】
燃焼室における回動及び、シリンダヘッドの受容装置の軸方向におけるずれを防止するために、接地電極をその他の適宜な装置を用いて固定することは、もちろん当業者の判断に任せられている。この場合接地電極の円形リングエレメント及び／又はヨーク状の電極エレメントは係合エレメントを備えて構成されていてもよく、この係合エレメントは接地電極の取付け位置において方向付け装置の切欠きに係合する。さらに、択一的に又は付加的に、接地電極の円形リングエレメント及び／又はヨーク状の電極エレメントが、接地電極の取付け位置において突出部によって係合される係合エレメントを備えて構成されていてもよく、この場合これによって接地電極はシリンダヘッドに対する回動を防止されるようになっている。
【００４２】
図１及び図３にそれぞれ示されたシリンダヘッド１の受容装置６は、簡単かつ安価に製造可能である。まず初めにシリンダヘッド１には第１の孔が形成され、このシリンダヘッド１の内径は、燃焼室１４に向けられた端部における点火プラグ２のハウジング３の内径に相当している。次いで接地電極１０用の切欠き１７；１７Ａ，１７Ｂがフライス加工又は打抜きによって加工される。次にシリンダヘッド１の、燃焼室１４とは反対の側を起点として、第１の孔が穿孔され、この第１の孔はこの領域において、ハウジング３の雄ねじ山４のねじ山コア直径に相当する内径を備えて構成されている。第１の孔はこの場合軸方向において次のような深さ、すなわちストッパ１５の小さな直径が高さＨをもって留まるような深さにわたって、穿孔される。次いで、今や最終形状を備えている孔１３に雌ねじ山５が、点火プラグ支持面及びシール面を考慮して、コネクタ側の六角形部１２の下に切削され、この場合図示の実施例では付加的にさらにリテーナ２１用の環状溝２２がシリンダヘッド１に形成される。
【００４３】
本発明によって、点火プラグの接地電極を内燃機関の燃焼室における所定の取付け位置において位置決めすること、並びに点火プラグを汎用の形式で、実地において公知の点火プラグと相応に比較可能なシール効果及び比較可能な熱伝達をもってシリンダヘッドにねじ込むことが、有利な形式で可能である。点火プラグの接地電極は、点火プラグ２のハウジング３に関連してシリンダヘッド１内に回動不能に取り付けられている。比較可能な熱伝達は依然として、ハウジングの領域においてねじ山を介して行われ、燃焼室の周囲に対する燃焼室の気密性は、実地において公知の点火プラグのように行われ、この場合、燃焼室における接地電極の所望の方向付けを得るために必要になるような、高い製造コストを伴う複雑なねじ山区分を考慮する必要はない。
【００４４】
さらに本発明は、運転時に強く負荷される接地電極の交換を有利な形式で可能にし、これによって最適な燃焼を保証することができる。この場合特に有利なことは、点火プラグの取付け及び取外しが自体公知の簡単な形式で実施可能ある、ということである。さらに接地電極はその円形リングエレメントでシリンダヘッド１に直接結合されているので、燃焼中に接地電極にもたらされるエネルギは良好にシリンダヘッドに排出可能である。
【００４５】
僅かな製造コストで製作することができる本発明によるシリンダヘッド・点火プラグ系の構造上簡単な構成に基づいて、本発明による対象は、点火プラグ電極ジオメトリのさらに幅広い構成可能性を備えた安価な交換を可能にする。
【００４６】
本発明によるシリンダヘッド・点火プラグ系は基本的には、有利には噴流を案内された燃料・もしくはガソリン・直接噴射式に運転される内燃機関のシリンダヘッドへの取付けのために使用されるが、しかしながら本発明によるシリンダヘッド・点火プラグ系は、外部点火式もしくは火花点火式に運転される他のすべてのエンジンもしくは内燃機関においても使用することができる。
【００４７】
この場合、ハウジング３の雄ねじ山及び受容装置６の雌ねじ山５が軸方向において短縮されて形成されると、特に有利である。それというのはこの場合、燃焼室１４内に進入する中心電極９によって貫通されているストッパ１５の領域において、図５〜図７に示されたインジェクタ２３を点火プラグ２もしくはその電極９，１０に対して、実地において公知のシリンダヘッド・点火プラグ系の場合に比べて小さな間隔をもって位置決めすることができるからである。
【００４８】
次に図５〜図７を参照しながら、点火プラグ２の接地電極１０の配置形式及び燃焼室１４内における電極エレメント１０Ｂの方向付けについて詳説する。
【００４９】
接地電極１０もしくはヨーク状の電極エレメント１０Ｂは、インジェクタ２３を介して燃焼室１４内にほぼ放射状に噴射される燃料に関して次のように、すなわち燃料に対して強いられる燃焼室１４内における拡散運動が接地電極１０によって可能な限り僅かしか影響されないように、もしくは邪魔されないように、配置されている。他方において接地電極１０は、燃焼室１４内に噴射される燃料に関して次のように、すなわち図６及び図７においてそれぞれ隣り合って位置している燃料噴流が、中心電極９と接地電極１０との間において生じる火花と確実に接触するように、かつ空気・燃料混合物が燃焼室１４内において点火されるように、燃焼室１４内に位置決めされている。
【００５０】
ガソリン・直接噴射による噴流を案内された燃焼方法における層状給気運転における混合気燃焼は、特に次のような場合に、すなわち接地電極１０のヨーク状の電極エレメントが噴射噴流の拡散方向において半径方向で流線形に方向付けられていて、燃料と空気とから成るスプレに可能な限り小さな作用面しか提供しないような場合に、特に最適化されている。多孔弁、円錐噴流弁又は渦流弁として構成されたインジェクタから燃焼室内に噴射される噴流は、点火プラグの接地電極、つまり複数のヨーク状の電極エレメント又はその他の形態で構成された電極エレメントを有することができる点火プラグの接地電極によって、最適な燃焼のために有利な拡散運動を、僅かしか邪魔もしくは阻止されない。
【００５１】
実地において公知のインジェクタは、燃料を有利には６〜１２の個別噴流を介して内燃機関の燃焼室内に導入し、これらの個別噴流は、インジェクタ先端の全周にわたって分配配置されていて、インジェクタ先端を介して、図６及び図７において点火プラグ２に隣接配置された両個別噴流は点火され、この場合図６に示された噴射された燃料の噴流は、真っ直ぐな噴流ジオメトリを有しており、これに対して図７に示された噴射噴流は渦流を形成しながら燃焼室１４に導入される。
【００５２】
本発明による対象の図示されていない別の構成では、接地電極の円形リングエレメントが点火プラグのハウジングに回転可能に取り付けられていて、該接地電極の所定の取付け位置において、内燃機関のシリンダヘッドにねじ込まれるハウジングと一緒に、取付け可能であるようになっている。点火プラグのハウジングの取付け中に、接地電極はシリンダヘッドの受容装置の方向付け装置を介して、所定の取付け位置において回動不能に保持され、これに対してハウジングは自体公知の形式でシリンダヘッドにねじ込まれる。
【００５３】
直ぐ上に述べた本発明による対象の構成とは択一的に、接地電極が別体の部材として形成されていて、方向付け装置を備えて形成されたシリンダヘッドの受容装置に懸吊されていて、次いで行われるシリンダヘッドへの点火プラグのハウジングのねじ込みによって受容装置に押し込まれ、そしてシリンダヘッドにおいて所定の取付け位置において固定されるようになっていてもよい。この場合接地電極はそのリング体の領域において、燃焼室に向けられた側にシール座、有利には円錐シール座を備えて形成されており、このようなシール座は、点火プラグのハウジングのねじ込みによって、シリンダヘッドの対応するシール座に押し付けられ、これによって燃焼室は気密にシールされる。
【００５４】
付加的に、接地電極は点火プラグのハウジングに向けられた側において、かつ点火プラグのハウジングは接地電極に向けられた側においてそれぞれ次のように、すなわち燃焼室が点火プラグのハウジングと接地電極との間における領域においても周囲に対して気密に閉鎖されているように、構成されている。
【００５５】
そのためにハウジング及び接地電極は例えば、有利には切削加工法又はこれに類した加工法を用いて、平面仕上げされて形成されている。さらにまたもちろん、点火プラグのハウジング、燃焼室に向けられた端面と、接地電極との間に、シール作用を高めるために付加的なシールエレメント、例えば銅プレートを設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】シリンダヘッドに配置された点火プラグを部分的に縦断面して示す図である。
【図２】図１に示されたシリンダヘッドを示す平面図である。
【図３】シリンダヘッドとその中に配置された点火プラグとを、図１に相当する形で示す図である。
【図４】図３に示されたシリンダヘッドを示す平面図である。
【図５】シリンダヘッドにおけるインジェクタと点火プラグとの配置形式を示す側面図である。
【図６】図５に示されたインジェクタ及び点火プラグを下から見た図である。
【図７】シリンダヘッドに配置されたインジェクタと点火プラグとを下から見た図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  シリンダヘッド、  ２  点火プラグ、  ３  ハウジング、  ４  雄ねじ山、  ５  雌ねじ山、  ６  受容装置、  ７  接続ピン７、  ８  絶縁体、  ９  中心電極、  １０  接地電極、  １０Ａ  円形リングエレメント、  １０Ｂ  電極エレメント、  １１  ねじ山、  １２  六角形部、  １３  孔、  １４  燃焼室、  １５  ストッパ、  １６  ばね装置、  １７，１７Ａ，１７Ｂ  切欠き、  １８  方向付け装置、  １９，２０  プラチナプレート、  ２１  リテーナ、  ２２  環状溝、  ２３  インジェクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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