CN117581435A - 具有改进的点火性能的预燃室火花塞 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预燃室火花塞，其包括：带外螺纹(70)的壳体(4)，所述外螺纹带有螺纹起始部(70a)；中心电极(2)和接地电极(3)，其中，所述中心电极(2)和所述接地电极(3)布置在预燃室(2)中；和帽(3)，所述帽沿着燃烧室(5)的方向封闭所述预燃室(2)，其中，在所述壳体(4)中构造用于在所述预燃室(2)和所述预燃室火花塞的外侧之间的连接的贯通开口(58)。

Description

具有改进的点火性能的预燃室火花塞

技术领域

本发明涉及一种具有改进的点火性能的预燃室火花塞和特别是一种具有压扁的帽的预燃室火花塞。此外，本发明还涉及到一种用于制造预燃室火花塞的方法。

背景技术

预燃室火花塞由现有技术在不同的设计方案中公知。预燃室火花塞的预燃室通常由壳体区域和帽限定。在帽中设有贯通开口，贯通开口实现了在预燃室和预燃室火花塞的外侧、通常到内燃机的燃烧室的外侧之间的气体交换。在内燃机的压缩期间，新鲜的空燃混合物流入到预燃室中并且在那里必然进入电极的区域，在那里在点火期间产生了火花。由于燃烧气体在预燃室中在燃烧后的强烈的体积扩大，出现了强烈的压力上升，压力上升又可以使形式为火焰的热气体以高速从贯通开口出来。由此可以同时点燃燃烧室的另一些部分。为了确保燃烧室中的这种点火，在拧入预燃室火花塞时必须使贯通开口在帽中正确地对准。这就是说，在帽固定在壳体处之前，帽必须相对预燃室火花塞的外螺纹的螺纹起始部对准。但这与涉及到正确定位的高度的不确定性相关联，这在预燃室火花塞的之后的运行中可能导致内燃机的燃烧室中的变糟糕的燃烧特性。

发明内容

与此相对，带有权利要求1的特征的按本发明的预燃室火花塞具有的优点是，能使预燃室火花塞的贯通开口相对外螺纹高度精确地对准。因此预燃室火花塞的贯通开口在内燃机中的安装状态下具有到燃烧室的准确的定向。由此获得了限定的出口几何形状和穿过贯通开口的火焰束的对准和因此空燃混合物在内燃机的燃烧室中的出众的、实际上完全的点燃。按照本发明，可以在此在一个紧固结构中加工用于预燃室火花塞的外螺纹和贯通开口。由此特别是也获得了大规模工业化制造预燃室火花塞的资格，因为在未来力争将预燃室火花塞更多地使用在汽车内燃机中。此外，也实现了围绕贯通开口的承受高热负荷区域的良好的散热。按照本发明，由此达到这一点，即，预燃室火花塞具有带有有螺纹起始部的外螺纹的壳体、中心电极和接地电极，它们布置在预燃室中。此外，预燃室火花塞还包括帽，该帽沿着燃烧室方向封闭预燃室。在壳体中在此除了外螺纹外还构造有用于在预燃室和预燃室火花塞的朝着燃烧室方向的外侧之间的连接的贯通开口。因此可以在壳体的紧固结构中制造外螺纹以及贯通开口。贯通开口不必再设置在帽中，因此可以消除在现有技术中存在的在带有贯通开口的帽和外螺纹的螺纹起始部之间的对准问题。因为贯通开口设置在壳体中，此外也还能通过直接连接到经冷却的壳体上而实现围绕贯通开口的承受高热负荷的区域的特别良好的散热。

从属权利要求表明了本发明的优选的扩展设计方案。

预燃室火花塞的帽优选构造成扁帽，其中，扁帽的对准燃烧室的外侧构造成扁平的。这就是说，帽的外侧处在由外侧限定的平面中。

壳体特别优选构造带有螺纹区域和无螺纹区域。无螺纹区域连接到螺纹区域上并且沿燃烧室的方向构造成壳体的最后的分区。将预燃室与燃烧室连接起来的贯通开口在此构造在无螺纹的区域中。由此可以特别简单和利于成本地制造按本发明的预燃室火花塞。

无螺纹区域优选具有比螺纹区域更小的厚度。由此可以特别是朝着较厚的螺纹区域的方向进行更好的散热，因而可以防止特别是在贯通开口附近的热问题。尤其可以减小预燃室火花塞的竖立到燃烧室中的那一部分的热惰性，这又抵消了不期望的炽热点火或自燃。

无螺纹区域备选也可以具有与螺纹区域相同的或比之更大的厚度。通过使壳体的无螺纹区域变厚，一方面可以影响预燃室体积，这是预燃室火花塞布设到内燃机上时的一个中心参量。此外，这种变厚还可以用于改善在预燃室内的流动转向。

贯通开口特别优选地与预燃室火花塞的中轴线成钝角布置。钝角的选择在此尤其决定了火焰束从贯通开口出来的方向。也可以通过选择钝角改进点火后在预燃室中燃烧的气体混合物与新鲜气体(新鲜的燃烧和空气)的交换的气体交换意愿。为了能使预燃室火花塞个性化地与内燃机的不同制造商的不同的燃烧室相匹配，优选每个贯通开口在壳体中均相对预燃室火花塞的中轴线成不同角度地构造。所述角度优选处在70°至140°、特别是95°至120°的范围内。

为了特别简单和利于成本的可制造性，帽构造成扁平的盘。可以极为利于成本地提供盘并且在帽和壳体之间的连接可以通过简单的措施、例如环绕的焊接连接提供。为了更好地固定构造成盘的帽，盘在外圆周处优选具有环形的凸肩，盘用该凸肩贴靠到壳体上。

按照本发明的另一种优选的设计方案，壳体在螺纹区域中具有用于固定接地电极的容纳开口。由此使接地电极固定到壳体的螺纹区域的区域中。因此无螺纹的区域保持没有用于接地电极的容纳开口，因而实现了贯通开口在壳体的无螺纹区域中的无限制的定位。

帽特别优选构造成没有任何贯通开口。因此帽可以优选作为圆盘被特别简单和利于成本地提供。因此所有的贯通开口均布置在壳体中。

帽备选具有正好一个中央的贯通开口，该贯通开口的中心处在预燃室火花塞的中轴线中。由此总是能将帽简单地固定在壳体处，因为中央的贯通开口总是被正确地定位，即定位在预燃室火花塞的中轴线中。因此在将帽固定在壳体处时不必注意到帽相对壳体的精确的对准，而是可以将帽以任意定向套装到壳体上并且固定在壳体处。

按照本发明的另一种优选的设计方案，将接地电极固定在帽处。接地电极在此优选这样布置在帽处，使得接地电极的中轴线与预燃室火花塞的中轴线重合。由此也可以确保，将配设有接地电极的帽在没有对准步骤的情况下简单地定位并且紧接着固定在壳体上。因此即使在接地电极设置在帽上时也排除了关于帽相对壳体的几何形状对准的误安装。

进一步优选的是，帽在外侧处被扁平地构造并且帽在内侧处具有用于影响在预燃室中的内部流动的型面。所述型面优选是锥形的型面，尤其是对称的锥体。因此，通过帽的内侧的型面，可以既在气体交换步骤中也在点燃的气体混合物作为火焰从贯通开口出来时影响气体在预燃室中的内部流动。

此外，本发明还涉及一种用于制造预燃室火花塞的方法。所述方法在此包括提供预燃室火花塞的壳体的步骤，其中，在壳体的紧固结构中在壳体处制造外螺纹并且在同一紧固结构中引入用于在预燃室火花塞的预燃室和预燃室火花塞的外侧之间的连接的至少一个贯通开口。帽在此可以在外螺纹和贯通开口制造之前或之后例如借助焊接连接固定在壳体处。帽在此可以制造成没有任何贯通孔或者帽具有中央的贯通孔，该中央的贯通孔处在预燃室火花塞的中轴线中并且因此使帽无法错误定位。通过在壳体中在紧固结构中制造带有螺纹起始部的外螺纹和至少一个贯通开口，可以省去帽相对壳体的昂贵的对准。贯通开口在此始终正确地相对外螺纹的螺纹起始部定位，因而能在没有对准过程的情况下实现帽在壳体处的固定。

由此可以简单地、以最高的准确度并且利于成本地制造特别是作为接地构件使用在汽车的内燃机中的预燃室火花塞。

附图说明

接下来参考附图详细说明本发明的优选的实施例。

图1是按照本发明的第一种优选的实施例的预燃室火花塞的示意性的简化的局部横剖面视图；

图2是按照本发明的第二种优选的实施例的预燃室火花塞的示意性的简化的局部横剖面视图；

图3是按照本发明的第三种优选的实施例的预燃室火花塞的示意性的简化的局部横剖面视图；

图4是按照本发明的第四种优选的实施例的预燃室火花塞的示意性的简化的局部横剖面视图；并且

图5是按照本发明的第五种优选的实施例的预燃室火花塞的示意性的简化的局部横剖面视图。

具体实施方式

接下来参考图1详细说明按照本发明的第一种优选的实施例的预燃室火花塞1。

如由图1可知的那样，预燃室火花塞1包括预燃室2和帽3。预燃室2由帽3和壳体4限定。

壳体4具有螺纹区域41和无螺纹区域42，无螺纹区域沿着燃烧室5的方向直接连接到螺纹区域41上。在螺纹区域41处设有外螺纹70。外螺纹70具有螺纹起始部70a。

预燃室火花塞1借助外螺纹70拧入到内燃机的相应的螺纹开口中，因而帽3相对于内燃机的燃烧室5定向。

预燃室火花塞1还包括借助绝缘部6电绝缘的中心电极12以及至少一个接地电极20。

如由图1可知的那样，接地电极20沿侧向在壳体4中布置在容纳开口40中。接地电极2在此布置成与中间电极12间隔限定的间距。接地电极20在壳体4中的固定可以例如借助压配合或焊接连接或两者完成。

如进一步由图1可知的那样，帽3构造成扁平的、圆形的盘并且具有扁平的外侧31和扁平的内侧32。帽3在此构造成没有任何贯通开口。

贯通开口58如由图1可知的那样构造在壳体4的无螺纹区域42中。在所示示例中设有两个贯通开口58，其中，两个贯通开口58中的其中一个贯通开口相对预燃室火花塞的中轴线X-X成钝角α布置并且第二贯通开口58相对中轴线X-X成第二钝角β布置。第一钝角α在此不同于第二钝角β。在此可能的是，也还设有另外的贯通开口。

壳体4中的贯通开口58的直径优选分别相同。

贯通开口的直径备选优选是不同的。

在帽3处在外圆周处设有缩进的凸肩33，所述帽3用该凸肩贴靠到壳体的端侧上。在帽3和壳体4之间的连接优选借助焊接连接设置。

因此预燃室火花塞1的贯通开口58没有如在现有技术中那样构造在帽中，而是仅设置在壳体4中。壳体4在此与螺纹区域41和无螺纹区域42一体地构造。螺纹区域41在此具有大于无螺纹区域42的壁厚W2的壁厚W1。螺纹区域41的壁厚W1在此是在没有引入外螺纹的情况下限定的。第一壁厚W1在此至少是第二壁厚W2的双倍那么大。

通过在壳体4中设置带有限定的螺纹起始部70a的外螺纹70以及贯通开口58，使外螺纹70和贯通开口58可以构造在壳体处的紧固结构中。由此省去了帽相对外螺纹的螺纹起始部的昂贵的对准，这在现有技术中是必需的，以便使其内通常设有贯通开口的帽正确地相对外螺纹对准。

在第一种实施例中，帽3完全没有贯通开口等并且构造成扁圆形的盘。

为了制造外螺纹和贯通开口58，是先制造外螺纹70并且紧接着制造贯通开口58还是反过来，在此并不重要。

因此贯通开口58可以定位在相对外螺纹的正确的位置处，因而在预燃室火花塞的拧入的状态下，存在贯通开口58的精准的定位。由此获得了贯通开口58相对燃烧室5的正确的定向，因而尤其可以使用燃烧室5中的所谓的马达内部流动，以便将未燃烧的空燃混合物引入到预燃室2中并且将来自预燃室2的剩余气体在完成点火后从预燃室火花塞2冲出。通过贯通开口58的正确的定位，也相应地将在点火后产生的从预燃室2经由贯通开口58出来进入燃烧室5的火焰束导到燃烧室5中的期望的位置，以便实现在燃烧室5中的尽可能完全的、同时的燃烧。

就按本发明的方法而言，还要注意的是，帽3在此也可以在引入外螺纹70和贯通开口58之前被已经被套上。但帽3优选作为下一个步骤中的其中一个步骤被套装和固定到壳体4上。由此也可以在预燃室火花塞打开时(没有帽)实现侧向的接地电极20相对中心电极12的简单的对准。

接下来参考图2详细说明按照本发明的第二种实施例的预燃室火花塞1。相同的或功能相同的部分配设有和在第一种实施方式中相同的附图标记。

如由图2可知的那样，在第二种实施例中，接地电极20布置在帽3的内侧32处。在此，接地电极20的中轴线和预燃室火花塞1的中轴线X-X重合。如进一步由图2可知的那样，中心电极12的中轴线也处在预燃室火花塞的中轴线X-X上。因此接地电极20可以单独地并且以简单的方式毫无对准问题地居中固定在帽30的内侧处。在图2中还示出了壳体中的侧向的容纳开口40。在此可以要么固定另一个接地电极2，要么备选将容纳开口40仅用于检查在接地电极20和中心电极2之间的电极间距并且可以紧接着用盲塞或类似物封闭。如在第一种实施例中那样，帽3被扁平地构造并且没有任何贯通开口。所有的贯通开口均伴随在贯通开口58相对外螺纹70的螺纹起始部70a的对准方面的相应的优点地设置在壳体4中。否则的话，这种实施例对应第一种实施例，因而可以参考在那里给出的说明。

图3示出了按照本发明的第三种实施例的预燃室火花塞1。相同的或功能相同的部分又配设有如在之前的实施例中那样的附图标记。

第三种实施例基本上对应第一种实施例，其中，与第一种实施例的区别在于，帽3在第三种实施例中被不同地构造。在第三种实施例中，帽3在内侧32处具有型面。在这种实施例中，在帽3的内侧32处设有对称的锥体34。通过柱筒形的锥体34可以在预燃室2的区域中影响气体的内部流动。尤其可以通过锥体方便气体交换或者使火焰束通过贯通开口58更有针对性地从预燃室2出来进入燃烧室5。在这种实施例中，对称的锥体的锥面以钝角α平行于贯通开口58中的其中一个贯通开口的中线。否则的话，这种实施例就对应第一种实施例，因而可以参考在那里给出的说明。

图4示出了按照本发明的第四种实施例的预燃室火花塞1。相同的或功能相同的部分又配设有如在之前的实施例中那样的附图标记。

第四种实施例基本上对应第一种实施例，其中，与第一种实施例的区别在于，在帽3中构造有中央的贯通开口71。中央的贯通开口71的中轴线在此与预燃室火花塞1的中轴线X-X重合。因此设置在帽3中的贯通开口71的位置与帽在壳体4处的安装位置无关。通过设置中央的贯通开口71，可以特别是改进在燃烧室5和预燃室2之间的气体交换并且此外还产生了从预燃室2进入燃烧室5的中央的火焰束。否则的话，这种实施例就对应之前的实施例，因而可以参考在那里给出的说明。

图5示出了按照本发明的第五种实施例的预燃室火花塞1。相同的或功能相同的部分又配设有如在之前的实施例中那样的附图标记。

第五种实施例基本上对应第一种实施例，其中，与第一种实施例的区别在于，无螺纹区域42具有等于螺纹区域41的壁厚W1的壁厚W3。在此要注意的是，无螺纹区域42也可以具有优选大于螺纹区域41的壁厚W1的壁厚W3。通过扩大无螺纹区域42的壁厚W3得到了更长的贯通开口58。由此达到了气体交换时在预燃室2内的更好的流动转向。此外，由此也可以影响预燃室2的预燃室体积，因为预燃室体积在预燃室火花塞设计用于特定的内燃机时是中心参量。在当前情况下，无螺纹区域42沿着中轴线X-X的方向收窄。第三壁厚W3在此等于螺纹区域41的第一壁厚W1。

否则的话这种实施例就对应之前的实施例，因而可以参考在那里给出的说明。

Claims (14)

1.预燃室火花塞，包括：

-带外螺纹(70)的壳体(4)，所述外螺纹带有螺纹起始部(70a)，

-中心电极(2)和接地电极(3)，其中，所述中心电极(2)和所述接地电极(3)布置在预燃室(2)中，和

-帽(3)，所述帽沿着燃烧室(5)的方向封闭所述预燃室(2)，

-其中，在所述壳体(4)中构造用于在所述预燃室(2)和所述预燃室火花塞的外侧之间的连接的贯通开口(58)。

2.根据权利要求1所述的预燃室火花塞，其中，所述帽(3)构造成扁帽并且相对所述预燃室火花塞的外侧扁平地构造。

3.根据前述权利要求中任一项所述的预燃室火花塞，其中，所述壳体(4)与螺纹区域(41)和无螺纹区域(42)一体地构造，所述螺纹区域带有外螺纹(70)，其中，所述无螺纹区域(42)沿所述燃烧室的方向连接到所述螺纹区域(41)上，并且其中，所述贯通开口(58)构造在所述无螺纹区域(42)中。

4.根据权利要求3所述的预燃室火花塞，

-其中，所述无螺纹区域(42)具有比所述螺纹区域(41)的壁厚(W1)更小的壁厚(W2)，或者

-其中，所述无螺纹区域(42)具有和所述螺纹区域(41)的壁厚(W1)相同的或更大的壁厚(W3)。

5.根据权利要求3或4所述的预燃室火花塞，其中，所述贯通开口(58)相对所述预燃室火花塞的中轴线(X-X)成角度(α、β)、特别是成钝角地布置。

6.根据权利要求5所述的预燃室火花塞，其中，每个贯通开口(58)相对所述中轴线(X-X)成不同的角度(α、β)布置。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的预燃室火花塞，其中，所述帽构造成扁平的盘。

8.根据前述权利要求中任一项所述的预燃室火花塞，其中，所述帽(3)在外圆周处具有用于固定在所述壳体(4)处的环形的凸肩(33)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的预燃室火花塞，其中，所述帽(3)构造成没有贯通开口并且所有的贯通开口(58)均设置在所述壳体(4)中。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的预燃室火花塞，其中，所述帽(3)具有正好一个中央的贯通开口(71)，所述中央的贯通开口的中线处在所述预燃室火花塞的中轴线(X-X)中。

11.根据前述权利要求中任一项所述的预燃室火花塞，其中，所述接地电极(20)固定在所述帽(3)处，特别是这样布置，使得所述接地电极的中线处在所述预燃室火花塞的中轴线(X-X)中。

12.根据前述权利要求中任一项所述的预燃室火花塞，其中，所述帽(3)在外侧(31)处扁平地构造并且在内侧(32)处具有用于影响在所述预燃室(2)中的内部流动的型面、特别是锥形的型面。

13.用于制造预燃室火花塞的方法，包括提供壳体(4)的步骤，其中，在紧固结构中在壳体处制造带有螺纹起始部(70a)的外螺纹(70)，并且在相同的紧固结构中在壳体(4)中构造有用于在预燃室(2)和所述预燃室火花塞的外侧之间的连接的至少一个贯通开口(58)。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述壳体(4)中制造所述外螺纹(70)和所述至少一个贯通开口(58)之前，将所述帽(3)固定在所述壳体处，或者其中，制造所述外螺纹和所述至少一个贯通开口(58)之后，将所述帽(3)固定在所述壳体处。