CN103718399A - 火花塞 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种火花塞（1），包括：壳体（2）作为与内燃机的地面接触，在壳体（2）中沿着火花塞（1）的中轴线（8）布置的中央电极（3），在中央电极（3）和壳体（2）之间的绝缘体（4），以及双侧边的接地电极（5），其侧边（9、10）在位于中央电极（3）的燃烧室侧的垂直于中轴线（8）的侧边平面（E）中相互弯边，其中，接地电极（5）的两个端部以各一个连接部位（11、12）与壳体（2）连接，其中，在壳体（2）的燃烧室侧的端部和侧边平面（E）之间的第一间距（6）小于或等于在连接部位（11、12）之一和中轴线（8）之间的第二间距（7），和/或接地电极（5）构造成朝中轴线（8）逐渐变小。

Description

火花塞

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于内燃机的火花塞。

背景技术

出版物US 2010/0244651 A1描述了一种已知的火花塞，其中，接地电极以桥的形式两侧地焊接到壳体的端面上。基于两个相互对置的焊接点，该接地电极承受较大的热应力，所述热应力尤其是通过电极材料和壳体材料的不同的热膨胀系数而引起的。此外，在桥形的接地电极的情况下无法实现通过所述接地电极的弯曲在中央电极和接地电极之间的间隙的后续调节。

出版物DE 101 55 404 A1示出了根据权利要求1的前序部分所述的火花塞。这里壳体利用螺纹相对于中央电极的燃烧室侧的端部后退得很远。因此，接地电极包括一特别长的、平行于火花塞中轴线延伸的分部。该已知的结构形式具有两个关键性的缺点：比较大的以及长的接地电极展示出用于吸收燃烧室中的热的比较大的表面。相对于这种特别大的、吸收热的表面，已知的接地电极仅具有在接地电极和壳体之间的连接点处的特别小的横截面。仅这种特别小的横截面积可以用于从接地电极到壳体中的热导出。在吸收热的表面和输出热的横截面之间的不利的比例关系导致了该已知的接地电极的很大的热负载且因此导致了增强的氧化和更短的使用寿命。此外，该已知的结构形式具有在调节中央电极和接地电极之间的间隙中的很大的缺点。为了调节该间隙，必须将接地电极在与壳体连接之后朝中央电极弯曲。该已知的接地电极具有一平行于火花塞中轴线的特别长的组成部分。在弯曲所述接地电极的与中央电极对置的分部时，一不利的弯曲力矩作用到接地电极的与中轴线平行的分部上。因此，在已知的布置方式中无法最佳地调节间隙。

发明内容

具有权利要求1的特征的本发明描述了一种火花塞，具有一接地电极，其在其表面上吸收尽可能少的热且因此具有很小的氧化和延长的使用寿命。此外，根据本发明的火花塞具有很小的长度、较高的刚性以及如下的可能性，即容易地调节中央电极和接地电极之间的电极间距。根据本发明的火花塞建议用于在具有预燃室的固定式燃气马达中使用，所述预燃室具有高的燃烧室压力和温度。但此外，也适宜其它的应用，例如在机动车中。所述优点借助于一火花塞实现，其包括一壳体作为与内燃机的地面接触，一在所述壳体中沿着所述火花塞的中轴线布置的中央电极，一在所述中央电极和所述壳体之间的绝缘体，以及一双侧边的接地电极，其侧边在一位于所述中央电极的燃烧室侧的垂直于所述中轴线的侧边平面中相互弯边，其中，所述接地电极的两个端部在各一个连接部位处与所述壳体连接，其中，在所述壳体的燃烧室侧的端部和所述侧边平面之间的第一间距小于或等于在所述连接部位之一和所述中轴线之间的第二间距，和/或所述接地电极构造成朝所述中轴线逐渐变细。针对所述接地电极的表面起决定作用的是所述接地电极的周长。由此也定义，所述接地电极的周长朝所述中轴线逐渐变小。在所述接地电极和所述壳体之间的连接部位优选构造成焊接连接。所述侧边平面与所述中央电极或者说所述中央电极的燃烧室侧的端部对置。在所述侧边平面中的所述接地电极和所述中央电极之间形成根据本发明的火花塞的火花。本发明的任务，即减小从所述燃烧室到所述接地电极上的热传递，根据本发明以两种不同的可能性来解决。根据第一种解决方案，所述壳体的燃烧室侧的端部直至所述侧边平面的间距保持得尽可能小。由此减小了所述接地电极的总表面且因此减小了所述接地电极的热吸收。在第二种解决变型方案中考虑，所述接地电极在所述侧边平面中经受所述燃烧室中的最高温度。由此将所述接地电极朝所述中轴线逐渐变小地构造。因此，两种解决变型方案是共通的，它们都描述了所述接地电极的尽可能小的表面。但同时，在两种解决方案变型中所述接地电极实施成两侧边的。这两个侧边在此相互弯边，从而在所述接地电极和所述壳体之间的两个连接部位不对置。由此可以通过将两个侧边朝向所述接地电极简单的弯曲而准确地调节出所述中央电极和所述接地电极之间的间隙。在本申请的范围中所述的间距和角度尤其是在所述接地电极为了精调所述火花塞间隙而被弯曲之前测量的，或者说涉及针对两个侧边到垂直于所述中轴线的侧边平面上的投影的间距和角度的数据。所述第一间距是在所述壳体的燃烧室侧的端部和所述侧边平面之间测量的。所述接地电极在所述侧边平面中具有一定的厚度，该厚度相应地是在所述接地电极的中心测量的。所述第二间距是从所述中轴线至所述连接部位测量的。所述连接部位也具有一定的厚度并且为了确定所述第二间距而在所述连接部位的中心进行测量。

从属权利要求示出了本发明的优选的改进方案。

尤其优选规定，在所述侧边平面中所述接地电极的周长构造成朝所述中轴线逐渐变小。尤其是在所述侧边平面中所述接地电极的温度负载是最大的。因此，通过在该区域中的逐渐变小实现了所述接地电极的温度吸收的特别高效的减小。

优选规定，所述接地电极构造成金属线，其直径构造成朝所述纵轴线逐渐变小。尤其是所述金属线在最薄部位处的直径位于1mm和5mm之间，尤其是位于1mm和3mm之间。特别优选使用一种具有2mm厚度的金属线。替选地规定，所述接地电极构造成金属板，其垂直于所述中轴线所测量的宽度构造成朝所述纵轴线逐渐变小。所述金属板在最窄部位处的宽度位于1mm和6mm之间、尤其是位于2mm和5mm之间，尤其是位于2.5mm和3.5mm之间。特别优选使用一种具有2.8 mm厚度的金属板。

此外，也可以使用具有恒定的宽度的金属板或具有恒定的厚度的金属线。在此情况下，所述恒定的厚度或所述恒定的宽度优选位于上述的值范围中。

此外优选规定，所述接地电极的周长构造成朝所述中轴线以至少3%、尤其是至少5%、尤其是至少7%逐渐变小。例如，以5%的逐渐变小意味着所述接地电极在一个部位处具有5mm的宽度和1mm的厚度（其周长因此处于12mm）并且在一靠近所述中轴线的部位处具有在相同厚度下的4.7mm的宽度。在所述两侧边的接地电极的两个侧边之间的弯曲部位处，所述宽度又可以略微增大，其中，所述弯曲部位优选直接布置在所述接地电极上方。

在特别优选的实施方式中规定，所述两个侧边在所述侧边平面中彼此具有20°至179°、尤其是30°至179°、尤其是30°至170°、尤其是60°至150°、且优选大约90°的角。通过该角度范围确保了，在所述接地电极和所述壳体之间的两个连接部位不是直接对置且因此始终实现了所述接地电极朝向所述中央电极的弯曲，用以调节所述火花塞间隙。

附加地，可以在所述接地电极中设置任意形状的单个的或多个穿通部，用以尤其是能够影响在火花塞壳体呼吸室中或从中出来的气流。

此外优选规定，所述接地电极的两个侧边相互一件式地制成。

此外，所述接地电极优选包括一在所述壳体和所述侧边平面之间沿着所述中轴线的方法延伸的突起部。该突起部在一个端部处焊接在所述壳体上并且在所述突起部的另一端部处具有与所述接地电极的侧边的另一焊接连接。替选于所述突起部，也可以使所述接地电极的两个端部朝所述壳体弯曲。

特别优选地，将所述接地电极的两个侧边在制造过程中相互弯曲并且将所述两个端部焊接到所述壳体的端面上。所述接地电极的特别短的实施方式导致了热输入的减小。相对于一标准接地电极，在根据本发明的电极中温度峰值以大约17%减小。所述两侧边的实施方式以及在所述壳体端面上的双重紧固提高了根据本发明的接地电极的刚性。由此很大程度地抑制了在运行时通过气流和温度应力造成的所述接地电极的弯曲。这样，相对于一标准接地电极以大约300%提高了刚性。

作为接地电极材料优选使用一种低合金的镍合金。这样，在所述中央电极和所述接地电极之间的电极间距可以通过所述电极的塑性变形而简单地制造出来。所使用的低合金的镍合金可以由于其延展性而在室温下无撕裂地塑性变形。优选将一贵金属焊接面涂覆到所述接地电极上。原则上高合金的镍合金（铬含量>10%）也适合于根据本发明的接地电极。当然，这样以更高的耗费进行所述电极间距的调节，因为该高合金的镍合金具有一较小的延展性。

为了调节在所述接地电极上的贵金属焊接面和所述中央电极之间的电极间距，利用一冲头再压紧到所述接地电极的侧边上。为此有利地在将所述接地电极焊接到所述壳体上时选择一更大的电极间距，其之后通过再压紧而减小到所希望的间距上。

根据本发明的两侧边的接地电极优选通过弯曲金属线或通过从一金属板带中冲裁出来而制成。所述接地电极可以在焊接之前是平整的或者通过一任意的形状朝向或逆向于火花塞对称轴线进行预变形。所述接地电极的两个端部被焊接到火花塞壳体的端面上，其中，使用电阻焊接工艺或激光焊接工艺。在所述侧边上有利地相对于所述中央电极涂覆一任意形状的贵金属焊接面，用于提高寿命。所述贵金属焊接面的紧固可以优选借助于电阻焊接或激光焊接来进行。

附图说明

下面优选参照附图详细描述本发明的五个实施例。在附图中示出：

图1 示出了根据第一实施例的根据本发明的火花塞的侧视图，

图2 示出了根据第一实施例的根据本发明的火花塞的俯视图，

图3 示出了根据第二实施例的根据本发明的火花塞的俯视图，

图4 示出了根据第三实施例的根据本发明的火花塞的俯视图，

图5 示出了根据第四实施例的根据本发明的火花塞的侧视图，

图6 示出了根据第五实施例的根据本发明的火花塞的侧视图。

具体实施方式

参照图1和2描述了根据本发明的火花塞1的第一实施例。

该火花塞1包括一壳体2作为与一内燃机的地面接触。所述壳体2具有一用于将所述火花塞1旋入到所述内燃机中的螺纹。在所述壳体2中沿着所述火花塞1的中轴线8布置一中央电极3。在所述中央电极3和所述壳体2之间具有一绝缘体4。

在所述壳体2上布置一接地电极5。该接地电极5包括一突起部14，其平行于所述中轴线8延伸。从所述突起部14，所述接地电极5在所谓的侧边平面E中相对于所述中央电极3并且垂直于所述中轴线8延伸。所述接地电极5在两个连接部位11、12（参见图2）处与所述壳体2连接。

在所述壳体2的燃烧室侧的端部和所述侧边平面E之间测量一第一间距6。如图1所示，所述接地电极5在所述侧边平面E中具有一定的厚度，该厚度相应地在所述接地电极5的中心进行测量。从所述中轴线8至所述连接部位11、12或者直至所述突起部14测量一第二间距7。所述突起部14同样具有一定的厚度并且为了确定所述第二间距7在所述突起部14的中心进行测量。

所述火花塞是如此构造的，即所述第一间距6小于所述第二间距7。尤其是所述第一间距6以至少10%、尤其是以至少20%小于所述第二间距7。由此确保了，所述接地电极5的长度且因此所述接地电极5的表面被减小到尽可能小，从而发生从所述燃烧室到所述接地电极5上的尽可能小的热传递。

图2示出了根据第一实施例的火花塞1的燃烧室侧的俯视图。如这里可见，所述接地电极5在所述侧边平面E中包括一第一侧边9和一第二侧边10。所述接地电极5从一冲裁的板件中制成。所述两个侧边9、10相互具有一90°的角α。所述第一侧边1或在所述第一侧边1上的突起部14借助于第一焊接连接（连接部位）11与所述壳体2连接。所述第二侧边10或在所述第二侧边10上的突起部14借助于第二焊接连接12（连接部位）与所述壳体2连接。

优选地，所述两个侧边9、10直接地经由所述中央电极3或者说在所述中轴线8上汇聚到一起。所述两个侧边9、10在第一实施例中具有一垂直于所述中轴线8测量的统一的宽度b。

参照图3描述所述火花塞1的第二实施例。相同的或功能上相同的部件在所有实施例中以相同的附图标记表示。

如在图3中所示，所述两个侧边9、10的宽度朝所述中轴线7或者说朝所述中央电极3减小。所示出的是最小的宽度b。

参照两个第一实施例可较好地阐释本发明的两个重要思想。本发明的重要思想在于，所述接地电极的尽可能小的表面导致所述接地电极5的尽可能小的温度吸收，由此避免了所述接地电极5的氧化且因此延长了运行时间。在第一实施例中所述第一间距6相对于所述第二间距7构造得相对较小。在第二实施例中，所述接地电极5、尤其是在最热的区域中，即在所述中轴线8处变窄，由此同样减小了所述中央电极5的表面。但同时，根据本发明的火花塞1必须能够实现所述电机间隙的调节。因此在两个实施例中使用一弯边的、两个侧边的接地电极5。该弯边的接地电极5可以特别好地沿着所述中轴线8的方向弯曲。

图4示出了根据本发明的火花塞1的第三实施例。相同的或功能上相同的部件在所有实施例中以相同的附图标记表示。根据图4，在第三实施例中两个侧边9、10之间的角度α为大约115°。此外，在所述侧边9、10中的每一个中分别构造一以圆柱形凹部为形式的穿通部13。该穿通部13在此用于影响到火花塞壳体呼吸室中的气流。

图5示出了火花塞1的第四实施例。相同的或功能上相同的部件在所有实施例中以相同的附图标记表示。在第四实施例中，所述接地电极1完全一件式地实施，从而不必再采用如在第一实施例中的突起部14。为此，所述接地电极5的端部在一弯曲部位15处以90°弯曲。这样，所述端部与所述壳体2在所述焊接连接部位11、12处焊接。所述第一间距6在此又选择得小于所述第二间距7，如在第一实施例中那样。

图6示出了火花塞1的第五实施例。相同的或功能上相同的部件在所有实施例中以相同的附图标记表示。

在图6中放大示出了火花塞1的燃烧室侧的端部。在图6中所述壳体2在燃烧室侧从所述中央电极3伸出去。所述壳体2的燃烧室侧的端部在图6中拆开地示出，从而可见所述中央电极3。所述接地电极5在第五实施例中构造成一平面的构件。为了使所述壳体2在燃烧室侧从所述中央电极3伸出去，可以将所述平面的接地电极5直接焊接到所述壳体2的端部上。所示的是在所述壳体2和所述接地电极5之间的第二连接部位12。所述第一连接部位11为了概览起见隐藏起来。所述第一间距6在该实施例中减小到平行于所述中轴线8所测量的所述接地电极5的一半厚度。

在所有的实施例中，可以使用根据图2至4的接地电极5的不同的形状。

Claims (10)

1.火花塞（1），包括：

一壳体（2）作为与一内燃机的地面接触，

一在所述壳体（2）中沿着所述火花塞（1）的中轴线（8）布置的中央电极（3），

一在所述中央电极（3）和所述壳体（2）之间的绝缘体（4），以及

一双侧边的接地电极（5），其侧边（9、10）在一位于所述中央电极（3）的燃烧室侧的垂直于所述中轴线（8）的侧边平面（E）中相互弯边，

其中，所述接地电极（5）的两个端部以各一个连接部位（11、12）与所述壳体（2）连接，其特征在于，

在所述壳体（2）的燃烧室侧的端部和所述侧边平面（E）之间的第一间距（6）小于或等于在所述连接部位（11、12）之一和所述中轴线（8）之间的第二间距（7），和/或

所述接地电极（5）构造成朝所述中轴线（8）逐渐变小。

2.按照权利要求1所述的火花塞，其特征在于，在所述侧边平面（E）中所述接地电极（5）的周长朝所述中轴线（8）逐渐变小。

3.按照权利要求2所述的火花塞，其特征在于，所述接地电极（5）构造成金属线，其直径构造成朝所述中轴线（8）逐渐变小，或者所述接地电极（5）构造成金属板，其垂直于所述中轴线（8）测量的宽度（b）构造成朝所述中轴线（8）逐渐变小。

4.按照权利要求3所述的火花塞，其特征在于，所述金属线在最薄部位处的直径位于1mm和5mm之间、尤其是位于1mm和3mm之间，或者所述金属板在最窄部位处的宽度（b）位于1mm和6mm之间，尤其是位于2mm和5mm之间。

5.按照前述权利要求中任一项所述的火花塞，其特征在于，所述接地电极（5）的周长构造成朝所述中轴线（8）以至少3%、尤其是至少5%、尤其是至少7%逐渐变小。

6.按照前述权利要求中任一项所述的火花塞，其特征在于，所述两个侧边（9、10）在所述侧边平面（E）中彼此具有从20°至179°、尤其是30°至179°、尤其是30°至170°、尤其是60°至150°的角（α）。

7.按照前述权利要求中任一项所述的火花塞，其特征在于在所述侧边平面（E）中的接地电极（5）中的至少一个穿通部（13）。

8.按照前述权利要求中任一项所述的火花塞，其特征在于，所述接地电极的两个侧边（9、10）一件式地制成。

9.按照权利要求1至7中任一项所述的火花塞，其特征在于在所述壳体（2）和所述侧边（9、10）之间的至少一个沿着所述中轴线（8）的方向延伸的突起部（14）。

10.按照前述权利要求中任一项所述的火花塞，其特征在于，所述接地电极（5）的两个端部朝所述壳体（2）弯曲。

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