CN116075994A - 成本有利的预燃室火花塞 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预燃室火花塞，其包括：具有第一贵金属体(20)的中间电极(2)，所述第一贵金属体具有第一端侧火花表面(21)；具有第二贵金属体(21)的接地电极(3)，所述第二贵金属体具有第二端侧火花表面(31)；壳体(4)，其中，所述接地电极(3)固定在所述壳体(4)中；绝缘器(5)，其将所述中间电极(2)相对于所述接地电极(3)电绝缘；和翻盖(6)，其与所述壳体(4)的一部分一起限定出预燃室(7)，其中，所述第一端侧火花表面(21)和所述第二端侧火花表面(31)以一距离彼此相对置。

Description

成本有利的预燃室火花塞

技术领域

本发明涉及一种预燃室火花塞，尤其是用于汽车应用的预燃室火花塞，所述预燃室火花塞具有两个贵金属体，它们以端侧的方式彼此相对置。

背景技术

用于燃气内燃机的预燃室火花塞通常用于大型固定式设施中。在这些火花塞中，预燃室火花塞的使用寿命是决定性的经济和技术参数。然而，用于移动式内燃机的火花塞必须尤其尽可能是成本有利的并且尤其是也适合于大规模生产。为了满足所需的使用寿命，通常在中间电极上使用贵金属磨损表面，然而这些贵金属磨损表面使得这种预燃室火花塞明显变贵。

发明内容

与此相对，根据本发明的具有权利要求1特征的预燃室火花塞具有以下优点，能够实现简单且成本有利的大规模制造。由此，根据本发明的预燃室火花塞除了使用在固定式内燃机中也适用于包括移动式内燃机的汽车应用中。根据本发明的预燃室火花塞在此具有两个贵金属体，即位于中间电极上的第一贵金属体和位于接地电极上的第二贵金属体。接地电极固定在壳体中，绝缘器将中间电极相对于接地电极电绝缘。此外，还设置翻盖，该翻盖与壳体的一部分一起限定出预燃室火花塞的预燃室。两个贵金属体分别具有端侧的火花表面，它们彼此平行并且在预燃室中以预先确定的距离彼此相对置，以便在运行中在它们之间产生点燃火花。

从属权利要求示出了本发明的优选扩展方案。

特别优选地，所述第一贵金属体侧向地布置在所述中间电极上。由此能够将第一贵金属体容易地固定在中间电极上。尤其是，第一端侧火花表面平行于预燃室火花塞的中心轴线。此外，第二贵金属体优选布置成与预燃室火花塞的中心轴线成直角。由此，第二贵金属体的第二火花表面布置成垂直于预燃室火花塞的中心轴线。

根据本发明的一个替代构型，所述第一贵金属体布置在中间电极中的侧向盲孔中。替代地，所述第一贵金属体布置在中间电极的指向所述接地电极的削平部(Abflachung)上。

优选地，所述中间电极具有侧向削平部，保持元件固定在所述侧向削平部上。然后，所述第一贵金属体侧向地布置在所述保持元件上。削平部优选布置在所述中间电极的自由端上。

根据本发明的另一优选替代构型，所述第二贵金属体布置在所述接地电极的削平部上，并且所述第一贵金属体布置在所述中间电极的端侧上。削平部优选布置在所述接地电极的自由端上。

这些贵金属体优选借助钎焊或熔焊或借助压接连接与相应的电极连接。

根据本发明的另一优选构型，所述中间电极在其端侧上具有倾斜部，所述第一贵金属体布置在所述倾斜部上。然后，在其端侧上布置有所述第二贵金属体的所述接地电极优选布置成与预燃室火花塞的中心轴线成一角度，使得所述中间电极和所述接地电极的两个贵金属体的火花表面彼此相对置。该角度优选在30°至60°的范围内选择，并且特别优选为45°。由此，能够实现特别简单且成本有利的制造。

优选地，所述第一贵金属体布置在保持元件上，所述保持元件固定在所述中间电极上。进一步优选地，所述保持元件侧向地固定在所述中间电极上。所述保持元件优选由含镍材料制成。

替代地，所述保持元件布置在所述中间电极的端侧上，并且所述第一贵金属体然后侧向地固定在所述保持元件上。

根据本发明的一个特别优选的构型，所述保持元件是具有中心开口的环，所述中间电极上的所述保持元件固定在所述中心开口上。所述第一贵金属体在此侧向地布置在所述环上。

特别优选地，所述环具有侧向削平部，所述第一贵金属体固定在所述削平部上。进一步优选地，所述中间电极具有凸肩，所述环形的保持元件布置在所述凸肩上。由此，能够实现对保持元件的预先限定的可靠固定。进一步替代地或附加地，所述环形的保持元件在开口处具有凸肩，利用该凸肩可以实现可靠的安置用于将保持元件固定在中间电极上。

根据本发明的进一步优选的构型，所述保持元件构造成弓形，尤其是具有90°弓形部，其中，所述第一贵金属体布置在弓形部的端侧上。优选地，所述弓形的保持元件朝着自由端的方向收窄，例如阶梯式地或者连续地收窄。由此能够实现简单的弯曲。

进一步优选地，所述第一贵金属体和第二贵金属体相同地构造，尤其是构造为柱销(pin)。

根据本发明的进一步优选的构型，贵金属体本身构造成弓形并且固定在中间电极的端侧上，该端侧垂直于预燃室火花塞的中心轴线。所述第一贵金属体优选是90°弓形部。优选地，所述第一贵金属体在此由直径为0.5mm至2mm范围内的电线制成。

优选地，所述中间电极的第一端侧火花表面和所述接地电极的第二端侧火花表面布置成相对于所述预燃室火花塞的中心轴线X-X倾斜。因此，火花表面布置成相对于中心轴线的倾斜部。优选地，所述接地电极在此布置成垂直于X-X中心轴线。通过该构型，尤其可以减小预燃室火花塞的轴向长度。

特别优选地，所述倾斜部在此构造在所述中间电极的第一贵金属体上，在所述接地电极的第二贵金属体上构造有第二倾斜部。替代地，所述中间电极和所述接地电极的第一贵金属体和第二贵金属体是柱体形的，并且所述倾斜部分别布置在所述中间电极和所述接地电极上。

此外，本发明涉及一种具有根据本发明的预燃室火花塞的内燃机，尤其是用于汽车应用。

附图说明

在下文中，参照附图详细描述本发明的优选实施例。在图中：

图1示出了根据本发明第一优选实施例的预燃室火花塞的示意性截面图；

图2示出了根据本发明第二优选实施例的预燃室火花塞的示意性截面图；

图3示出了图2的预燃室火花塞的示意性部分截面透视图；

图4示出了根据本发明第三优选实施例的预燃室火花塞的示意性截面图；

图5示出了图4的示意性部分截面透视图；

图6示出了根据本发明第四优选实施例的预燃室火花塞的示意性截面图；

图7示出了根据本发明第五优选实施例的预燃室火花塞的示意性截面图；

图8示出了根据本发明第六优选实施例的预燃室火花塞的示意性截面透视图；

图9示出了图8的预燃室火花塞的示意性截面图；

图10示出了根据本发明第七优选实施例的预燃室火花塞的示意性截面图；

图11示出了图10的中间电极的俯视图；

图12示出了根据本发明第八优选实施例的预燃室火花塞的示意性截面图；

图13示出了根据本发明第九优选实施例的预燃室火花塞的示意性截面图；

图14示出了根据本发明第十优选实施例的预燃室火花塞的示意性截面图；并且

图15示出了根据本发明第十一优选实施例的预燃室火花塞的示意性截面图。

具体实施方式

接下来，参照图1详细描述根据本发明第一优选实施例的预燃室火花塞1。

从图1可以看出，预燃室火花塞1包括中间电极2和接地电极3。中间电极2位于预燃室火花塞1的中心轴线X-X上。

中间电极2包括第一贵金属体20，其例如是柱体。第一贵金属体20具有第一端侧火花表面21。第一贵金属体20布置在中间电极基体2a中的盲孔22中。第一贵金属体20例如可以通过焊接或压配合固定在中间电极基体2a上。

接地电极3具有第二贵金属体30。从图1可以看出，第二贵金属体30固定在接地电极3的端侧上，优选也借助焊接来固定。第二贵金属体30的第一端侧火花表面31在此平行于第一贵金属体20的第一端侧火花表面21。

从图1可以看出，两个火花表面21、31布置成平行于预燃室火花塞1的中心轴线X-X。

所述预燃室火花塞1还包括壳体4、绝缘器5和翻盖6。从图1可以看出，壳体4的一部分和翻盖6限定了预燃室火花塞的预燃室7，中间电极2和接地电极3布置在所述预燃室中用于产生火花。

在翻盖6中设置了多个翻盖孔60，以便将点燃的气体混合物通过所述翻盖孔供应到内燃机的燃烧室中，并且在那里触发位于燃烧室中的气体混合物的主点燃。

壳体4具有贯通开口40，接地电极3例如借助于压配合41固定在所述贯通开口中。替代地，接地电极也可以借助焊接与壳体4连接。

现在从图1可以看出，两个端侧火花表面21、31平行于中心轴线X-X以预先确定的距离彼此相对置。在此，第一贵金属体20侧向地布置在中间电极2上。所述第二贵金属体30在端侧上布置在接地电极3上。接地电极3在壳体4中以与中心轴线X-X成90°角地固定。

第一贵金属体20径向地焊接到盲孔22中。然而应注意的是，第一贵金属体20也可以完全熔融并且与中间电极2的基材在两种材料的过渡区域处合金化，由此在中间电极2上存在贵金属含量高的区域，其朝着接地电极3的方向指向。

然而在该实施例中，第一第二贵金属体和第二贵金属体20、30是柱体(销)，它们优选具有相同尺寸。由此可以进一步降低大批量制造的成本。

因此，可以提供一种预燃室火花塞1，其通过使用两个贵金属体20、30而具有减少的磨损，其中，必要的贵金属体积却被最小化，并且由此能非常成本有利地提供预燃室火花塞。

图2和图3示出了根据本发明第二优选实施例的预燃室火花塞1。相同或功能相同的部分设有与第一实施例中相同的附图标记。

从图2和图3可以看出，与第一实施例不同，第二实施例的中间电极2在中间电极的自由端的外周上具有侧向削平部23。从图2和图3可以看出，削平部23在此设置在中间电极2的指向接地电极3的方向的位置上。第一贵金属体20布置在削平部23上。这例如可以借助将在本实施例中同样柱形的第一贵金属体23焊接在削平部23上来实现。由此，第一贵金属体20侧向地布置在中间电极2上。中间电极和接地电极的两个端侧火花表面21、31在此以预先确定的距离彼此相对置并且平行于中心轴线X-X。削平部23在此设置在中间电极2的自由端2b上。在削平部23上，中间电极材料的直径的大约三分之一被去除。第一贵金属体在此仍然位于原来的柱形中间电极的包络线内。

由此，可以制造出特别紧凑的预燃室火花塞1，其尤其可具有减小的外径，因为第一贵金属体20布置在中间电极2的优选为柱形的包络线内。

图4和图5示出了根据本发明第三实施例的预燃室火花塞1。相同或功能相同的部分设有与第一实施例中相同的附图标记。

与第二实施例不同，在第三实施例中在接地电极3的自由端上设置有侧向削平部33，第二贵金属体30固定在该削平部上(见图4)。第一贵金属体20固定在中间电极2的端侧上。由此，第一贵金属体20的第一端侧火花表面21和第二贵金属体30的第二端侧火花表面31布置成垂直于预燃室火花塞1的中心轴线X-X。同样由于这种布置，端侧火花表面21、31彼此平行地相对置并且提供了预燃室火花塞1的非常紧凑和节省安装空间的构造。在这里，同样去除了用于削平部33的接地电极材料的大约三分之一，并且第二贵金属体位于接地电极的原始包络线内。

图6示出了根据本发明第四实施例的预燃室火花塞1。相同或功能相同的部分设有与第一实施例中相同的附图标记。

从图6可以看出，在第四实施例中，第一贵金属体20固定在保持元件24上。保持元件24本身侧向地固定在中间电极2上。为此，可以在中间电极2上设置类似于第二实施例中的侧向削平部，或者如图6所示，保持元件24布置在中间电极2上的、呈盲孔等形式的凹槽中。尤其，该构型具有以下优点，第一贵金属体20可以在第一步骤中在火花塞外精确地被施加到保持元件24上。然后在下一步骤中，保持元件24例如借助焊接与中间电极2连接。因此，同样在第四实施例中，第一贵金属体20侧向地布置在中间电极2上，然而其中，保持元件24位于第一贵金属体与中间电极之间。在此，保持元件24布置在中间电极2的自由端2b上或附近。

图7示出了根据本发明第五实施例的预燃室火花塞1。相同或功能相同的部分设有与第一实施例中相同的附图标记。

从图7可以看出，第五实施例基本上相应于第四实施例，其中，第一贵金属体20再次固定在保持元件24上。然而，在第五实施例中，保持元件24布置在中间电极2的自由端2b的端侧上。同样以这种方式可以再次实现第一贵金属体20朝着接地电极3的方向的侧向布置。

对于第四和第五实施例应当注意的是，保持元件24的材料优选与用于中间电极基体2a的材料相同。保持元件24的几何形状可以自由选择，但优选为柱体。如果用于保持元件24和中间电极2的材料相同地选择，则保持元件24优选借助电阻焊接固定在中间电极2上。

图8和图9示出了根据本发明第六实施例的预燃室火花塞1。相同或功能相同的部分设有与第一实施例中相同的附图标记。

从图8和图9可以看出，预燃室火花塞的第一贵金属体20和第二贵金属体30这样布置在中间电极2上或接地电极3上，使得端侧火花表面21、31布置成与预燃室火花塞的中心轴线X-X成一角度α。本实施例角度α在此为45°。但是应注意的是，角度α可以选择成不同的，但该角度始终是锐角。

从图9可以看出，中间电极2的端侧端由倾斜部25限定，第一贵金属体20固定在该倾斜部上。倾斜部25也布置成与中心轴线X-X成45°的角度。在本实施例中，接地电极3也布置成与中心轴线X-X成一角度，该角度相应于倾斜部25相对于中心轴线X-X的角度。尤其，通过这种布置可以减小预燃室火花塞1的轴向长度。同样，预燃室7的尺寸由此可以增大或者翻盖6可以做得更小。否则，本实施例相应于前面的实施例，从而可以参考在那里给出的描述。

图10和图11示出了根据本发明第七实施例的预燃室火花塞1。相同或功能相同的部分设有与第一实施例中相同的附图标记。

第七实施例再次具有保持元件24，其在本实施例中构造为具有开口24a的环。图11在此示出了中间电极2的俯视图。优选地，开口24a的直径相应于中间电极基础区域2a的外径。由此，保持元件24的轴向布置，如图10中由双箭头A所示，可以改变。因此，尤其可以补偿公差，从而中间电极2和接地电极3的两个端侧火花表面21、31以希望的方式彼此相对置。在保持元件24成功定向之后，保持元件24随后例如可以借助于焊接过程固定在中间电极基体上。

保持元件24的材料优选与中间电极基体的材料相同，使得例如可以使用电阻焊接来进行固定。

从图11进一步可以看出，在环形的保持元件24上在外周边上设置有削平部24b，第一贵金属体20固定在所述削平部上。应注意的是，优选在中间电极2上存在凸肩，环形的保持元件24套装到该凸肩上。由此尤其也简化了在周向方向上的定向，因为环形的保持元件24可以简单地旋转到凸肩上并且随后可以被固定。同时，凸肩还能够实现沿中心轴线X-X的方向(轴向方向)被引导的运动。除了焊接连接之外，保持元件24例如还可以通过压配合固定在中间电极基体2a上。

图12示出了根据本发明第八实施例的预燃室火花塞1。相同或功能相同的部分设有与第一实施例中相同的附图标记。从图12可以看出，在第八实施例中，弓形的保持元件24被焊接到中间电极2的端侧上。在此，保持元件24具有90°弓形部的几何形状。在此，第一贵金属体20固定在90°弓形部的自由端侧上，优选借助于焊接连接来固定。由此，贵金属体20、30的两个火花表面21、31再次彼此相对置，以便在两个火花表面之间产生点燃火花。应注意的是，中间电极基体2a也可以弯曲。

图13示出了根据本发明第九实施例的预燃室火花塞1。相同或功能相同的部分设有与第一实施例中相同的附图标记。第九实施例与第八实施例类似地实施，但代替保持元件24，第一贵金属体20直接实施为为90°弓形部。第一贵金属体20在此被焊接到中间电极2的端侧上。同样通过该构型，两个贵金属体20、30的火花表面21、31彼此相对置。

图14示出了根据本发明第十实施例的预燃室火花塞1。相同或功能相同的部分设有与第一实施例中相同的附图标记。第十实施例类似于第六实施例地在第一贵金属体20的第一端侧火花表面21上并在第二贵金属体30的第一端侧火花表面31上设置有倾斜部。第一端侧火花表面和第二端侧火花表面21、31在此布置成与预燃室火花塞的中心轴线X-X成一锐角，优选成45°角。在此，从图14可以看出，接地电极3布置成垂直于中间电极2。通过该构型，尤其可以减小预燃室火花塞的轴向长度。

图15示出了根据本发明第十一实施例的预燃室火花塞1。相同或功能相同的部分设有与第一实施例中相同的附图标记。第十一实施例与第十实施例类似，其中，与第十实施例不同，第一贵金属体20和第二贵金属体30构造成柱体形。然而在此，第一倾斜部25设置在中间电极2上，第二倾斜部35设置在接地电极3上。由此与第十实施例类似地再次得到两个贵金属体20、30的火花表面21、31相对于中心轴线X-X的倾斜布置。否则，本实施例相应于前面的实施例，从而可以参考在那里给出的描述。

对于所示的所有实施例应注意的是，激光焊接或电子束焊接或电阻焊接优选地作为贵金属体20、30到中间电极2或接地电极3上的优选连接方法。可以使用具有Pt、Ir、Rh、Re元素的合金作为贵金属体20、30的贵金属。贵金属体20、30可以采用任何几何形状，但优选采用柱销或垫。贵金属体20、30的相应直径根据所使用的电极的直径来选择或者尽可能节省材料来选择。

此外应注意的是，实施例中所示的预燃室火花塞1优选设置用于汽车应用，尤其是具有M8、M10或M12的壳体外径的汽车应用。但是，所示的预燃室火花塞也可以用于具有外螺纹直径、例如M18的固定式内燃机中。

Claims (20)

1.一种预燃室火花塞，包括：

-具有第一贵金属体(20)的中间电极(2)，所述第一贵金属体具有第一端侧火花表面(21)；

-具有第二贵金属体(21)的接地电极(3)，所述第二贵金属体具有第二端侧火花表面(31)；

-壳体(4)，其中，所述接地电极(3)固定在所述壳体(4)中；

-绝缘器(5)，其将所述中间电极(2)相对于所述接地电极(3)电绝缘；和

-翻盖(6)，其与所述壳体(4)的一部分一起限定出预燃室(7)，

-其中，所述第一端侧火花表面(21)和所述第二端侧火花表面(31)以一距离彼此相对置。

2.根据权利要求1所述的预燃室火花塞，其中，所述第一贵金属体(20)侧向地布置在所述中间电极(2)上，并且其中，尤其所述第一端侧火花表面(21)平行于所述预燃室火花塞的中心轴线(X-X)。

3.根据权利要求2所述的预燃室火花塞，其中，所述第一贵金属体(20)布置在所述中间电极(2)中的侧向盲孔(22)中。

4.根据权利要求2所述的预燃室火花塞，其中，所述第一贵金属体(20)布置在所述中间电极(2)上的、指向所述接地电极(3)的侧向削平部(23)上。

5.根据权利要求1所述的预燃室火花塞，其中，所述第二贵金属体(30)布置在所述接地电极(3)的侧向削平部(33)上，并且所述第一贵金属体(20)布置在所述中间电极(2)的端侧上。

6.根据权利要求1所述的预燃室火花塞，其中，所述中间电极在其端侧上具有倾斜部(25)，所述第一贵金属体(20)布置在所述倾斜部上，其中，所述倾斜部(25)布置成与所述预燃室火花塞(1)的中心轴线(X-X)成一角度(α)，并且其中，所述接地电极(3)布置成与所述中心轴线(X-X)成一角度，其中，所述第二贵金属体(30)布置在所述接地电极(3)的端侧上。

7.根据权利要求6所述的预燃室火花塞，其中，所述角度(α)在30°至60°的范围内并且尤其为45°。

8.根据权利要求1或2所述的预燃室火花塞，其中，所述第一贵金属体(20)布置在保持元件(24)上，所述保持元件与所述中间电极(2)连接。

9.根据权利要求8所述的预燃室火花塞，其中，所述保持元件(24)布置在所述中间电极(2)的端侧上，并且其中，所述第一贵金属体(20)侧向地固定在所述保持元件(24)上。

10.根据权利要求8所述的预燃室火花塞，其中，所述保持元件(24)侧向地布置在所述中间电极(2)上，并且其中，所述第一贵金属体(20)侧向地布置在所述保持元件(24)上。

11.根据权利要求10所述的预燃室火花塞，其中，所述保持元件(24)布置在所述中间电极(2)的侧向削平部上。

12.根据权利要求8所述的预燃室火花塞，其中，所述保持元件(24)是环，所述环具有中心开口(24a)，所述中间电极(2)布置在所述中心开口中。

13.根据权利要求12所述的预燃室火花塞，其中，构造为环的所述保持元件(24)在外周边上具有侧向削平部(24b)，所述第一贵金属体(20)固定在所述侧向削平部上。

14.根据权利要求12或13所述的预燃室火花塞，其中，所述中间电极(2)和/或所述保持元件(24)具有凸肩，所述保持元件(24)和所述中间电极(2)在所述凸肩上定向并且尤其彼此贴靠。

15.根据权利要求1所述的预燃室火花塞，其中，所述保持元件(24)是弓形部，尤其是90°弓形部，并且所述第一贵金属体(20)布置在所述弓形部的端侧上。

16.根据权利要求1所述的预燃室火花塞，其中，所述第一贵金属体(20)构造为弓形部并且尤其是构造为90°弓形部并且布置在所述第一贵金属体(20)的端侧上。

17.根据上述权利要求中任一项所述的预燃室火花塞，其中，所述第一贵金属体(20)和所述第二贵金属体(30)是相同的。

18.根据上述权利要求中任一项所述的预燃室火花塞，其中，所述第一贵金属体(20)和/或所述第二贵金属体(30)是柱销。

19.根据权利要求1所述的预燃室火花塞，其中，所述第一端侧火花表面(21)和所述第二端侧火花表面(31)布置成与所述预燃室火花塞的中心轴线(X-X)成一锐角，优选成45°角。

20.根据权利要求19所述的预燃室火花塞，

-其中，在所述第一贵金属体(20)上构造有第一倾斜部，并且在所述第二贵金属体(30)上构造有第二倾斜部；或者

-其中，所述第一贵金属体(20)和所述第二贵金属体(30)分别是柱体形的，在所述中间电极(2)上构造有第一倾斜部(25)并且在所述接地电极(3)上构造有第二倾斜部(35)。

Images