CN1943087A - 火花塞 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于点燃内燃机燃烧室(29)中的空气燃油混合物的火花塞(10)。火花塞(10)包括至少一个固定到壳体(21)上的接地电极和布置在壳体(21)内的绝缘体(22)，并且该绝缘体设有沿着火花塞(10)的纵轴线(25)延伸的纵向孔(23)，在该纵向孔中布置了包括电极基体(42)和贵金属部分(43)的中央电极(41)。贵金属部分(43)固定在电极基体(42)的在燃烧室侧的端面(42a)上。贵金属部分(43)是环形的并且沿着火花塞(10)的纵轴线(25)在燃烧室(29)的方向上突出于电极基体(42)。
Description
现有技术
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的火花塞以及用于制造按照权利要求1所述的火花塞的方法。
这种火花塞对于专业人员来说一般都是已知的，其用于点燃内燃机燃烧室中的空气燃油混合物。火花塞包括固定在火花塞壳体上的一个或多个接地电极。在壳体内部设置有绝缘体，该绝缘体具有沿着火花塞的纵轴线延伸的纵向孔。在该纵向孔中设置有中间导体，其具有在接线侧的连接螺栓和在燃烧室侧的中央电极。连接螺栓和中央电极通过同样设置在绝缘体的纵向孔中的电流限制电阻电连接起来。通过施加高电压在接地电极和中央电极之间形成火花隙。
中央电极包括例如由镍合金制成的电极基体和例如含有铂或铱的贵金属部分。接地电极和中央电极的贵金属部分这样相互相对地设置，使得在接地电极和中央电极之间形成的火花隙终止于贵金属部分。由于贵金属部分具有很高的抗电火花侵蚀性和抗腐蚀性，这种火花塞具有特别长的寿命。
已知这种贵金属部分作为圆柱形的套筒设置在电极基体的燃烧室侧的端面上。此外还已知将该贵金属部分设置到环绕电极基体的周面的环形槽中。其缺陷是这样设置贵金属部分的制造工艺成本高同时材料花费高，并且为了产生火花隙需要相对高的点火电压。
本发明的优点
本发明的火花塞具有的优点在于，贵金属部分在一种对点火电压的要求特别小的结构中以制造工艺简单的方式设置在中央电极的电极基体上。
为此规定，环形的贵金属部分固定在电极基体的燃烧室侧的端面上，其中该贵金属部分沿着火花塞的纵轴线在朝着燃烧室的方向上突出于电极基体。依据贵金属部分的构造，在加上高电压时可在接地电极和中央电极之间形成场位形，在该场位形下，中央电极的贵金属部分的区域中的场强特别高。在这些高场强的区域中，为了产生火花隙需要相对很低的点火电压。
此外，相对于圆柱形的贵金属顶端，在贵金属部分的一些区域中节省了材料，在这些区域中，接地电极和圆柱形的中央电极之间形成的火花隙不会或者很少终止。
本发明的用于制造火花塞的方法在制造工艺上特别简单并且成本低。
通过采用从属权利要求中所述的措施可以获得对在独立权利要求中给出的火花塞和在独立权利要求中给出的用于制造火花塞的方法的一些有利的改进方案。
特别有利地，火花塞具有从侧面安装的接地电极，即相对于火花塞的纵轴线设置在中央电极的高度上的接地电极。接地电极的面对燃烧室的端部优选与贵金属部分的面对燃烧室的端部一起齐平地布置或在燃烧室的方向上超出贵金属部分在燃烧室侧的端部最多0.5mm。在这种电极结构中，在接地电极和中央电极之间形成火花隙，该火花隙或者从接地电极经绝缘体的表面延伸到中央电极的贵金属部分(表面放电火花)，或者直接地分布在接地电极和中央电极之间(空气放电火花)。
在中央电极的电极基体的端面上设置贵金属部分，该端面有利地是一个平的、垂直于火花塞的纵轴线的表面。同样有利地，电极基体的周面齐平地过渡到贵金属部分的外周面。通过这种措施实现贵金属部分能够(例如通过焊接)可靠地与电极基体连接，并且这种连接也能够经受住火花塞在内燃机内工作期间出现的电火花侵蚀和腐蚀。
有利地，电极基体的燃烧室侧的端面相对于绝缘体的燃烧室侧的端面设置成下缩最多0.2mm和突出最多0.5mm。特别有利地，电极基体突出于绝缘体的在燃烧室侧的端面的范围为0mm(齐平地)至0.2mm。由此保证，使电极基体设置得可防腐蚀和电火花侵蚀，并且，尤其是在火花塞具有从侧面安装的接地电极时，表面放电火花隙终止于中央电极的贵金属部分上。
优选地，贵金属部分具有范围为0.15mm至1.0mm，尤其是0.4mm至0.8mm的高度h，即在火花塞的纵轴线方向上的延伸，范围为1mm至3mm，尤其是1.2mm至1.8mm的外径b，和范围为0.5mm至2.5mm，尤其是0.6mm至1.0mm的内径a，其中有利地，贵金属部分的壁厚，即外径b和内径a之差的一半，其范围为0.25mm至0.75mm，尤其是0.35mm至0.45mm。
有利地，通过将环形的贵金属部分置于电极基体的端面上和通过焊接工艺，例如通过激光焊接或电阻焊接，与电极基体相连接，而将例如由铂合金或铱合金制成的贵金属部分设置在电极基体上。或者将圆柱形的贵金属部分与电极基体的端面焊接起来，然后，例如通过钻孔，在贵金属部分的中央部设置凹槽，使得贵金属部分在钻孔之后成形为环形。由钻孔钻出来的贵金属被有利地收集起来和进一步加工。
附图
附图中示出了本发明的实施例并在以下的说明书中详细说明。附图中，图1示出了本发明的火花塞的一个第一实施例在燃烧室侧的端部部分，其中半边为俯视图，半边为截面视图，图2a和2b示出了通过本发明的中央电极的燃烧室侧的端部部分的截面图，图3a至3d示出了本发明的中央电极的燃烧室侧的端部部分的各种不同的实施形式。
实施例的说明
作为本发明的实施例，图1示出了火花塞10在燃烧室侧的端部部分11。火花塞10包括带有螺纹26的壳体21。在壳体21中固定有绝缘体22，其在燃烧室侧的端部从壳体21中突出来。在绝缘体22中设有纵向孔23，在其中设置中央电极41。在火花塞的接线侧的端部部分还有设置在纵向孔23中的接线螺栓(未示出)，其通过同样设置在纵向孔23中的电流限制电阻与中央电极41电连接。壳体21具有与绝缘体22的纵向孔23的纵轴线重合的纵轴线25。
在壳体21的燃烧室侧的端部上固定至少一个接地电极31，其从壳体21开始平行于壳体21的纵轴线25延伸并且在中央电极41的方向上具有弯折部分，从而接地电极31的端面31a在中央电极41从绝缘体22突出的部分的高度上位于面对中央电极41的周面43b的位置。接地电极31的端面31a的背离燃烧室29的缘边相对于壳体21的纵轴线25位于绝缘体22的对着燃烧室29的端面22a的高度上(亦即，接地电极31的端面31a的背离燃烧室29的缘边和绝缘体22的端面22a位于一个与壳体21的纵轴线25垂直的共同平面中)。
中央电极41具有主要设置在绝缘体22的纵向孔23内部的电极基体42。电极基体42由镍合金制成。在电极基体42中加工有用于改善散热的铜芯44。在电极基体42的对着燃烧室29的端面42a上固定有贵金属部分43。贵金属部分43成形为环形并具有外周面43b和端面43a。贵金属部分43在其中部具有凹槽46，其底部通过电极基体42的端面42构成。贵金属部分43的外周面43b齐平地过渡到电极基体42的周面上。
通过施加高电压在接地电极31的端面31a和贵金属部分43的外周面43b之间形成按区域分布在绝缘体22的端面22a上的火花隙(表面放电火花)。
贵金属部分43具有外径b、内径a和高度h(参见图2a和2b)。高度h是指贵金属部分43在火花塞10的纵轴线25方向上的延伸距离。外径b表示贵金属部分43的最大直径。内径a由贵金属部分43在凹槽46的一半高度处(参见图2b)的内径来确定，该凹槽位于通过贵金属部分43形成的环内。在图示的实施例中，高度h为0.6mm，内径a为0.6mm，外径b为1.4mm。贵金属部分43的壁厚，即(b-a)/2，为0.4mm。一般地，以下的尺寸证明是合适的：高度h范围为0.15mm至1.0mm，外径b范围为1mm至3mm，和内径a范围为0.5mm至2.5mm。贵金属部分43的高度h等于壁厚或者与壁厚最多偏差50％已经证明是特别有利的。
图3a至3f示出了本发明的中央电极41的各种不同的实施形式，其中贵金属部分43通过不同的制造方法与电极基体42相连接。这些各种不同的实施形式的共同的地方是贵金属部分43通过焊接法与电极基体42相连接。通过焊接过程使贵金属部分43的材料和电极基体42的材料熔化。熔化的材料在连接区域45中混合和形成含有贵金属部分43的材料和电极基体42的材料的合金。或者，贵金属部分43通过钎焊法安置到电极基体42上。
在图3a和3b所示的实施形式中，环形的贵金属部分43在其外周面通过激光焊接或通过电子束焊接与电极基体相连接。形成的连接区域45构成环形地环绕中央电极41周面的区域。在图3a所示的实施形式中，连接区域延伸至贵金属部分43的内周面并且一直延伸至由电极基体42构成的贵金属部分43的凹槽46的底部。在图3b所示的实施形式中，连接区域45在中央电极41的外侧上只构成相对很薄的层。因此连接区域45的壁厚小于贵金属部分43的壁厚，并且贵金属部分43在内部直接地位于电极基体42上。
在图3c所示的实施形式中，贵金属部分43在其凹槽46的区域中与电极基体42相连接。为此，将激光束对准贵金属部分43的凹槽46和凹槽46的底部，使得连接区域45在中央电极41的中央部形成。
在图3e和3f所示的实施形式中，贵金属部分43通过电阻焊接与电极基体42相连接。由此在贵金属部分43和电极基体42之间的表面中形成均匀的层状的连接区域45。在图3f所示的实施形式中，环形的贵金属部分43设置在电极基体42上并且通过电阻焊接焊接起来。在图3e所示的实施形式中，圆柱形的贵金属部分43通过电阻焊接焊接到电极基体上，从而形成在电极基体42的整个端面上延伸的连接区域45。接下来，通过钻孔在贵金属部分43中设置凹槽46。钻出来的材料可以收集起来和进一步加工。
一般地，圆柱形的贵金属部分可以通过焊接连接(例如也按照图3a和3b所示)设置到电极基体的端面上，接着通过钻孔将凹槽设置到贵金属部分中。
图3d所示的实施形式与图3b所示的实施形式的区别在于贵金属部分具有倒圆的缘边。这种实施形式也可以应用到按照图1，3a，3c，3e和3f所示的其它实施形式上。
Claims (21)
1.火花塞(10)，尤其是用于点燃内燃机燃烧室(29)中的空气燃油混合物，该火花塞包括至少一个固定在壳体(21)上的接地电极(31)和设置在壳体(21)中的绝缘体(22)，该绝缘体具有在火花塞(10)的纵轴线(25)方向上延伸的纵向孔(23)，在该纵向孔中设置有中央电极(41)，该中央电极包括电极基体(42)和贵金属部分(43)，其中贵金属部分(43)固定在电极基体(42)的在燃烧室侧的端面(42a)上，其特征在于，该贵金属部分(43)是环形的并且沿着火花塞(10)的纵轴线(25)在燃烧室(29)的方向上突出于电极基体(42)。
2.按照权利要求1的火花塞，其特征在于，贵金属部分(43)设置在电极基体(42)的端面(42a)上，该端面至少在很大程度上是平的。
3.按照权利要求1或2的火花塞，其特征在于，电极基体(42)的周面齐平地过渡到贵金属部分(43)的外周面(43b)。
4.按照前述权利要求中之一的火花塞，其特征在于，接地电极(31)以其端面(31a)从侧面设置在中央电极(41)旁边，即相对于火花塞(10)的纵轴线(25)位于中央电极(41)的高度上。
5.按照前述权利要求中之一的火花塞，其特征在于，接地电极(31)的对着燃烧室(29)的端部与中央电极(41)的贵金属部分(43)的对着燃烧室(29)的端部相互齐平地设置或者中央电极(41)的贵金属部分(43)在燃烧室侧的端部在燃烧室(29)的方向上最多突出0.5mm。
6.按照前述权利要求中之一的火花塞，其特征在于，贵金属部分(43)具有外径b、内径a和在火花塞(10)的纵轴线(25)方向上的高度h。
7.按照权利要求6的火花塞，其特征在于，高度h的范围为0.15mm至1.0mm。
8.按照权利要求6或7的火花塞，其特征在于，外径b的范围为1mm至3mm。
9.按照权利要求6至8中之一的火花塞，其特征在于，内径a的范围为0.5mm至2.5mm。
10.按照权利要求6至9中之一的火花塞，其特征在于，贵金属部分(43)的壁厚即(b-a)/2的范围为0.25mm至0.5mm。
11.按照权利要求6至10中之一的火花塞，其特征在于，贵金属部分(43)的壁厚，即(b-a)/2，与贵金属部分(43)的高度h最多偏差50％。
12.按照前述权利要求中之一的火花塞，其特征在于，电极基体(42)的燃烧室侧的的端面(42a)相对于绝缘体(22)的燃烧室侧的端面(22a)设置得最多下缩0.2mm和最多突出0.5mm。
13.按照权利要求12的火花塞，其特征在于，电极基体(42)的燃烧室侧的端面(42a)与绝缘体(22)的燃烧室侧的端面(22a)齐平地设置或者最多突出0.2mm。
14.按照前述权利要求中之一的火花塞，其特征在于，贵金属部分(43)含有铂和/或铱。
15.按照前述权利要求中之一的火花塞，其特征在于，贵金属部分(43)通过焊接连接(45)和/或钎焊连接与电极基体(42)相连接。
16.用于制造按照前述权利要求中之一的火花塞的方法，其特征在于，将环形的或中空圆柱形的贵金属部分(43)设置在电极基体(42)的端面上并且与电极基体(42)相焊接。
17.按照权利要求16的方法，其特征在于，贵金属部分(43)通过电阻焊接和/或激光焊接和/或电子束焊接和/或通过钎焊法与电极基体(42)相连接。
18.按照权利要求17的方法，其特征在于，激光焊接和/或电子束焊接是沿着中央电极(41)的周面进行的。
19.按照权利要求16的方法，其特征在于，将贵金属部分(43)通过激光焊接与电极基体(42)相连接，其中沿着火花塞(10)的纵轴线分布的激光束对准贵金属部分(43)的中央部。
20.用于制造按照权利要求1至15中之一的火花塞的方法，其特征在于，将圆柱形的贵金属部分(43)设置在电极基体(42)的端面上并且与电极基体(42)相焊接，接着尤其是通过钻孔在贵金属部分(43)的中央部设置凹槽(46)。
21.按照权利要求20的方法，其特征在于，贵金属部分(43)通过电阻焊接和/或激光焊接和/或电子束焊接与电极基体(42)相连接。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20070404 |