JP2019194981A - 内燃機関のための点火プラグ - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関のための新しいタイプの点火プラグを作り出すこと。【解決手段】本発明は内燃機関のための点火プラグ１０に関し、電極基材からなる第１の本体１４と貴金属からなる第２の本体１５とを備える中心電極１１と、半径方向において中心電極周りに配置された接地電極１２と、中心・接地電極間に形成される着火スパークを用いて燃料混合物に着火するため中心・接地電極間に形成された環状着火ギャップ１３と、を有し、第２の本体１５は、中心凹部１７を備える環状要素として形成され、第１の本体は、主要本体１４aと、第２の本体の凹部内に延在する突出部１４ｂとを備え、第１の溶接シーム１８が、第１の本体の突出部の半径方向外側表面と、第２の本体の凹部１７を画定する第２の本体の半径方向内側表面２１との間に形成され、第２の溶接シーム１９が、第１の本体の主要本体の軸線方向表面２４と、第２の本体の軸線方向表面２５との間に形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに基づく内燃機関のための点火プラグに関するものである。

点火プラグは、内燃機関内で燃焼される燃料混合物に電気的に着火するのに役立つ。点火プラグのいわゆる中心電極といわゆる接地電極との間に着火ギャップが形成されており、当該着火ギャップ内に、燃料混合物に着火するための電気着火スパークが形成され得る。

点火プラグは、基本的に、フック型接地電極を有する点火プラグと、環状接地電極を有する点火プラグとに区別される。そのため特許文献１は、接地電極がフック状に形成された点火プラグを開示しており、着火ギャップは、中心電極の軸線方向に見て、中心電極の端部とフック状接地電極の端部との間で軸線方向に延在している。特許文献２から環状接地電極を有する点火プラグは公知となっており、その着火ギャップは、中心電極と接地電極との間で中心電極の周囲に延在している。本発明は、ここでは、環状接地電極つまり半径方向において中心電極の周囲に延在する着火ギャップを有する点火プラグに関するものである。

実際には、接地電極は２つの本体、つまり基本的な電極材料から製造される第１の本体と、貴金属から製造される第２の本体とから構成されており、これら２つの本体が互いに溶接されることが公知となっている。

実際に公知の点火プラグには、中心電極の２つの本体が互いから分離され、かつ貴金属から製造された第２の本体が、点火プラグを備えるシリンダの燃焼室に入り、特定の条件下では内燃機関の燃焼室から排気システムへ出てしまうリスクがある。これは、内燃機関を損傷する可能性がある。

独国特許出願公開第１０ ２０１１ ０２７７ ２７９号明細書 独国特許出願公開第１０ ２０１２ ２０８ ０６９号明細書

そのため、中心電極の本体同士が分離するリスクが低減された点火プラグが必要とされている。

これを起点として、本発明は、内燃機関のための新しいタイプの点火プラグを作り出すという目的に基づいている。この目的は、請求項１に基づく点火プラグによって達成される。本発明によれば、中心電極の第２の本体は、中心凹部を備える環状要素として設計されている。中心電極の第１の本体は、主要本体と、第２の本体の凹部内に延在する突出部とを備える。第１の溶接シームが、第１の本体の突出部の半径方向外側表面と、第２の本体の凹部を画定する第２の本体の半径方向内側表面との間に形成される。第２の溶接シームが、第１の本体の主要本体の軸線方向表面と、第２の本体の軸線方向表面との間に形成される。

本発明に基づく突出部を備える第１の本体と環状要素として形成された第２の本体とから点火プラグの中心電極を構成することで、かつ２つの溶接シームを用いてこれら２つの本体を結合することで、第２の本体が第１の本体から分離して内燃機関を破損するリスクが著しく低減される。２つの溶接シームは、溶接領域を増大させ、かつ簡単な溶接によって確実に形成できる。

本発明の有利なさらなる展開例によれば、第１の溶接シームは、軸線方向に見て、中心電極の端面から生じて中心電極内に延在している。第２の溶接シームは、半径方向に見て、中心電極の円周方向表面から生じて中心電極内へ延在している。２つの溶接シームのこうした配向が、特に有利なことに、利用できかつ２つの溶接シームの確実な形成を可能とする溶接領域を増大する。

好ましくは、突出部の直径ｄと突出部の軸線方向延長部ｈとは以下の式：
ｄ≦８ｈ
が適用されるよう寸法決めされている。この特徴は、利用可能な溶接領域の拡大に役立つ。

好ましくは、第１の本体の突出部の端面に材料凹部が導入される。当該材料凹部によって、溶接ゾーンにおける応力を低減させることが可能となり、その結果、異なる材料から製造されかつそのため異なる熱膨張係数を有する中央電極の２つの本体同士の間の溶接接続が損なわれるリスクが低減される。

本発明の好ましいさらなる展開例は、従属請求項および以下の説明から得られる。本発明の例示的な実施形態が、図面を用いてより詳細に説明するが、これに限定されない。

本発明に基づく点火プラグを概略的に示す図である。

本発明は、内燃機関のための点火プラグ、特に内燃機関内で燃焼される燃料混合物への着火に役立つスパーク着火ガスエンジンのための点火プラグに関するものである。

図１は、中心電極１１と、半径方向において中心電極１１の周囲に配置された接地電極１２との領域における点火プラグ１０の図式的な抜粋を示す。中心電極１１と接地電極１２との間には、環状ギャップの形態または分割された環状ギャップの形態の環状着火ギャップ１３が形成されており、当該着火ギャップ１３は、中心電極１１と接地電極１２との間に形成される電極着火スパークを用いて燃料混合物に着火するために設けられている。

中心電極１１は、第１の本体１４と第２の本体１５とからなり、これら本体１４，１５は、溶接によって結合されている。第１の本体１４は、電極基材から構成される。第２の本体１５は貴金属から構成される。

中心電極１１の２つの本体１４，１５の間の良好な接合 を確実なものとするため、かつ貴金属から構成される第２の本体１５が電極基材から構成される第１の本体１４から分離されるリスクを低減するため、本発明に基づいて、中心電極１１の第１の本体１４は、主要本体１４ａと、主要本体１４ａに対して軸線方向Ａに突出する突出部１４ｂとを有するよう提供される。第２の本体１５は、中心凹部１７を備える環状要素として形成されており、当該中心凹部１７内に第１の本体１４の突出部１４ｂが延在する。

第２の本体１５と第１の本体１４とを結合するために、２つの溶接シーム１８，１９が形成されている。第１の溶接シーム１８は、第１の本体１４の突出部１４ｂの半径方向外側表面２０と、第２の本体１５の凹部１７を画定する第２の本体１５の半径方向内側表面２１との間に形成されている。この第１の溶接シーム１８は、軸線方向に見て、中心電極１１の端面２２から生じて中心電極１１内へ延在しており、中心電極１１内への第１の溶接シーム１８の浸透深さは、第１の本体１４の突出部１４ｂの軸線方向長さｈにおおむね対応する。

第２の溶接シーム１９は、第１の本体１４の主要本体１４ａの軸線方向表面２４と、第２の本体１５の隣接する軸線方向表面２５との間に形成されている。この第２の溶接シーム１９は、中心電極１１の円周方向表面２３から生じて中心電極１１内へ延在しており、第 ２の溶接シーム１９の浸透深さは、中心電極１１の円周方向表面２３と第１の本体１４の突出部１４ｂとの間の半径方向距離に対応する。

軸線方向においては中心電極１１内へ延在しかつ円周方向においては表面２０，２１周りに広がる第１の溶接シーム１８は、軸線方向表面２４および２５の間に形成されかつ半径方向において中心電極１１内へ延在する第２の溶接シーム１９に対して約９０°または９０°オフセットされている。

優先的に、第１の本体１４の突出部１４ｂひいては第２の本体１５の凹部１７は、突出部１４ｂの直径ｄと突出部１４ｂの軸線方向長さｈとに対して、以下の関係：
ｄ≦８ｈ
が適用される様式で形状付けられている。

特に好ましくは、中心電極１１の端面２２の平面上に延在する突出部１４ｂの端面は、優先的には放物線状に形状付けられた材料凹部１６が導入されるよう設けられている。

本発明に基づく点火プラグ１０の中心電極１１に関して、中心電極１１のうち貴金属から製造される第２の本体１５が、意図せずに、中心電極１１のうち電極基材から製造される第１の本体１４から分離することに関するリスクが低減される。

溶接シーム１７，１８の各々は、相対的に低い浸透深さを有しているが、組み合わせることで、利用可能でありかつ確実に形成できる高度の溶接領域を提供する。

任意の材料凹部１６を用いて溶接ゾーンにおける応力を低減でき、その結果として、溶接接続部に不具合が生じるリスクを低減できる。

点火プラグ１０のさらなる利点として、中心電極１１の第２の本体１５における凹部１７のおかげでより少ない貴金属しか必要とされなくなることが挙げられる。これによって、点火プラグ１０の製造コストが低減される。

１０ 点火プラグ
１１ 中心電極
１２ 接地電極
１３ 着火ギャップ
１４ 第１の本体
１４ａ 主要本体
１４ｂ 突出部
１５ 第２の本体
１６ 材料凹部
１７ 凹部
１８ 第１の溶接シーム
１９ 第２の溶接シーム
２０ 半径方向外側表面
２１ 半径方向内側表面
２２ 端面
２３ 円周方向表面
２４ 軸線方向表面
２５ 軸線方向表面

Claims (9)

1. 内燃機関のための点火プラグ（１０）であって、
   電極基材から構成される第１の本体（１４）と、前記第１の本体（１４）に対して溶接される貴金属から構成される第２の本体（１５）と、を備える中心電極（１１）と 、
   半径方向において前記中心電極（１１）の周囲に配置された接地電極（１２）と、
   前記中心電極（１１）と前記接地電極（１２）との間に形成される電気着火スパークを用いて燃料混合物に着火するために前記中心電極（１１）と前記接地電極（１２）との間に形成された環状着火ギャップ（１３）と、
   を有しており、
   前記中心電極（１１）の前記第２の本体（１５）は、中心凹部（１７）を備える環状要素として形成されており、
   前記中心電極（１１）の前記第１の本体（１４）は、主要本体（１４ａ）と、前記第２の本体（１５）の前記中心凹部（１７）内に延在する突出部（１４ｂ）とを備えており、
   第１の溶接シーム（１８）が、前記第１の本体（１４）の前記突出部（１４ｂ）の半径方向外側表面（２０）と、前記第２の本体（１５）の前記中心凹部（１７）を画定する前記第２の本体（１５）の半径方向内側表面（２１）との間に形成されており、
   第２の溶接シーム（１９）が、前記第１の本体（１４）の前記主要本体（１４ａ）の軸線方向表面（２４）と、前記第２の本体（１５）の軸線方向表面（２５）との間に形成されていることを特徴とする点火プラグ。
2. 前記第１の溶接シーム（１８）および前記第２の溶接シーム（１９）は、互いに対して９０°オフセットされていることを特徴とする請求項１に記載の点火プラグ。
3. 前記第１の溶接シーム（１８）は、軸線方向に見て、前記中心電極（１１）の端面（２２）から生じて前記中心電極（１１）内へ延在していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の点火プラグ。
4. 前記第１の溶接シーム（１８）の浸透深さは、前記第１の本体（１４）の前記突出部（１４ｂ）の軸線方向長さ（ｈ）に対応することを特徴とする請求項２に記載の点火プラグ。
5. 前記第２の溶接シーム（１９）は、半径方向に見て、前記中心電極（１１）の円周方向表面（２３）から生じて前記中心電極（１１）内へ延在していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の点火プラグ。
6. 前記第２の溶接シーム（１９）の浸透深さは、前記中心電極（１１）の前記円周方向表面（２３）と前記第１の本体（１４）の前記突出部（１４ｂ）との間の半径方向距離に対応することを特徴とする請求項５に記載の点火プラグ。
7. 前記第１の本体（１４）の前記突出部（１４ｂ）の端面に材料凹部（１６）が導入されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の点火プラグ。
8. 前記材料凹部（１６）は放物線状に形状付けられていることを特徴とする請求項７に記載の点火プラグ。
9. 前記突出部（１４ｂ）の直径（ｄ）と前記突出部（１４ｂ）の軸線方向長さ（ｈ）とは、ｄ≦８ｈが適用されるよう寸法決めされていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の点火プラグ。

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