预燃室火花塞和具有预燃室火花塞的燃烧室的制作方法

预燃室火花塞和具有预燃室火花塞的燃烧室


背景技术：

1.本发明基于一种根据权利要求1的前序部分所述的预燃室火花塞，如其原则上例如由de102017221517 a1已知的那样。


技术实现要素：

2.本发明基于下述认识，即这样的预燃室火花塞的盖帽在按照规定使用时在燃烧室中与燃料空气混合物及其流动强烈地相互作用。尤其已经认识到，盖帽的外部几何形状对发动机内部的燃烧进行反作用或者在使用预燃室火花塞时发动机内部的燃烧能够通过设计盖帽的外部几何形状来优化。
3.与此相关的作用关系能够基于下述事实，即盖帽的设计旨在使气体的通过钻孔朝向预燃室中的流入和/或气体的通过钻孔从预燃室的流出变得容易。因此，在所述预燃室中以及随后还有在燃烧室中的空气燃料混合物的点燃能够通过从所述预燃室中喷出的点火射束在动态和效率方面得到改进。
4.因此，本发明按照第一方案提出，火花塞的盖帽具有无旋转对称性的外部几何形状。因此不存在旋转轴线并且不存在来自{2、3、4等}的n，使得盖帽包括被引入到其中的钻孔在围绕这个轴线旋转360
°
/n时转变为其自身。
5.通过这种突破所有旋转对称性来提供自由度，以便对所述盖帽的外部几何形状在燃烧室中的、通常也不是旋转对称的动态的流动情况方面进行优化。
6.此外，本发明按照第二方案提出新颖的结构元素，通过所述结构元素在盖帽的外侧面上的布置能够实现所描述的优点。
7.这些结构元素尤其是在钻孔的区域中的导流器(英语：“spoiler”)。在本发明的范围内，所述钻孔的区域能够理解为下述区域，所述区域通过围绕钻孔的、具有圆周半径的圆周来给定，所述圆周的圆周半径等于所述钻孔的在盖帽的外表面上的孔口的半径的四倍。在改型方案中，能够例如通过钻孔的在盖帽的外表面上的孔口的半径的三倍或两倍将所述区域选择得甚至更小。
8.所述结构元素尤其是下述结构元素或者导流器或者是这些结构元素或者导流器的共同作用的组合：冲击面、分流棱边、凹形区域、凸形区域。
9.冲击面的特点能够在于，它们布置在钻孔的区域中并且以相对于钻孔轴线的角度来布置，所述角度小于90
°
，尤其甚至小于75
°
。
10.冲击面能够直接与钻孔邻接。
11.在燃烧室的背景下，在该燃烧室中，例如在压缩冲程中，在盖帽的区域中一种流动方向占主导，冲击面能够布置在钻孔的下游，使得其生成动压，该动压使流动朝向钻孔里转向。
12.分流棱边能够是锋利的棱边，其例如具有小于150μm、尤其甚至小于100μm的棱边半径。分流棱边能够限定冲击面和/或凹形区域的边界，尤其在所述冲击面和/或凹形区域的背离在必要时所配属的钻孔的一侧上限定边界。
13.凸形区域和凹形区域的特点能够在于，它们的面曲率半径不大于所述钻孔的在盖帽的外表面上的孔口的半径的两倍。
14.凸形区域和凹形区域能够直接与钻孔邻接。
15.在燃烧室的背景下，在该燃烧室中，例如在压缩冲程中，在盖帽的区域中一种流动方向占主导，凹形区域能够布置在钻孔的下游，使得其生成动压，该动压使流动朝向钻孔里转向。
16.在燃烧室的背景下，在该燃烧室中，例如在压缩冲程中，在盖帽的区域中一种流动方向占主导，凸形区域能够布置在钻孔的上游。在凸形区域的背风面(windschatten)中形成的负压同样能够有利于使流动朝向钻孔里转向。
附图说明
17.图1示出了本身已知的预燃室火花塞的示意性的剖视图；
18.图2示出了燃烧室中的根据本发明的预燃室火花塞的盖帽的横截面的示意图。
具体实施方式
19.图1示出了本身已知的预燃室火花塞1，本发明例如以该预燃室火花塞为出发点。该预燃室火花塞包括壳体2。将绝缘体3装入到所述壳体2中。所述壳体2具有外侧面24和内侧面23。所述壳体2的纵轴线、所述绝缘体3的纵轴线x和火花塞1的纵轴线重合。将中心电极4装入到所述绝缘体3中。此外，电接触部延伸到所述绝缘体3中，所述火花塞1通过这个电接触部与电压源电接触。所述电接触部构成火花塞1的背离燃烧室的端部。所述电接触部例如通过连接螺栓8和连接螺母9来构造。
20.所述绝缘体3典型地被分成三个区域：绝缘体底部31、绝缘体本体32和绝缘体头部33。所述三个区域的区别例如在于不同的直径。所述绝缘体底部31是绝缘体3的朝向燃烧室的端部。所述中心电极4布置在所述绝缘体底部31的内部。通常，所述绝缘体底部31完全布置在壳体2的内部。通常，所述绝缘体底部31在绝缘体3上具有最小的外直径。
21.所述绝缘体本体32以与绝缘体底部31邻接的方式布置，所述绝缘体本体在这个示例中被壳体2包围。所述绝缘体本体32具有比绝缘体底部31大的外直径。位于绝缘体底部31与绝缘体本体32之间的过渡部构造成凸肩、沟槽或自由形状面。这个过渡部也称为底部沟槽或绝缘体座35。
22.所述绝缘体头部33在绝缘体本体32的背离燃烧室的端部处与该绝缘体本体邻接并且构成绝缘体3的背离燃烧室的端部。所述绝缘体头部33从壳体2伸出。所述绝缘体头部33的外直径介于绝缘体底部31的外直径和绝缘体本体32的外直径之间，其中，这些区域典型地在其长度上不具有恒定的外直径，而是所述外直径能够变化。
23.所述壳体2在其内侧面上具有支座25。所述绝缘体以其凸肩或者绝缘体座35放置在壳体支座25上。在所述绝缘体座35与所述壳体支座25之间布置内部密封件10。
24.在所述绝缘体3中，在所述中心电极4与连接螺栓8之间存在电阻元件7，也称为粉末混合体(panat)。所述电阻元件7将中心电极4与连接螺栓8导电地连接。所述电阻元件7例如构造成层系统，该层系统由第一接触式粉末混合体、电阻式粉末混合体和第二接触式粉末混合体构成。所述电阻元件的这些层的区别在于它们的材料成分和由此产生的电阻。所
述第一接触式粉末混合体和第二接触式粉末混合体能够具有不同的或者相同的电阻。
25.在所述壳体2的内侧面23处，将接地电极5布置在贯通孔52中，使得所述接地电极5沿径向从壳体内侧面23伸入到沿着壳体2的纵轴线x的贯通孔52里。所述接地电极5和中心电极4一起形成点火间隙。所述贯通孔52从外侧面24穿过壳体壁延伸到壳体2的内侧面23。
26.所述壳体2具有杆部。在这个杆部上构造多边结构21、收缩凹槽和螺纹部22。所述螺纹部22用于将火花塞1拧入到内燃机中。在所述螺纹部22与所述多边结构21之间布置外部的密封元件6。所述外部的密封元件6在本实施例中构造成褶皱式密封件。
27.所述壳体壁中的贯通孔52被构造在螺纹部22的区域中。在此，用于接地电极5的贯通孔52以及因此还有所述接地电极5能够布置在螺纹部22的区域中的各个任意的高度上。根据所述接地电极5在螺纹部22的区域中的位置，所述中心电极4以及随之还有所述绝缘体底部31相应地以或多或少的程度伸入到预燃室81里。根据预燃室火花塞的期望的使用目的，能够选择所述钻孔在螺纹部22的区域中的位置和所述接地电极5在壳体2的内侧面23上的位置。
28.所述贯通孔52布置在例如像锥形槽或圆槽那样的凹陷部51中。在此，所述壳体2在凹陷部中的外直径小于所述螺纹部22的内径。
29.所述凹陷部51能够在制造预燃室火花塞1时例如通过对壳体2的冲制来形成。在此，不仅所述壳体2的外直径在凹陷部51的区域中减小，而且所述壳体2的内直径在凹陷部51的区域中也减小。
30.在所述壳体2上，在其燃烧室侧的端面上布置盖帽80。所述壳体2和盖帽80共同构成了具有预燃室容积的预燃室81。所述预燃室81从盖帽延伸到壳体2里并且在壳体2的内部延伸直到壳体支座25，所述绝缘体3以其凸肩35放置在所述壳体支座上。在这个位置上，借助内部密封件10将壳体2与绝缘体3之间的间隙气密地密封。所述预燃室81和它的容积能够被分成前部的预燃室81 a和后部的预燃室81b。所述前部的预燃室81 a与后部的预燃室81b之间的界限通过接地电极的位置来确定，即前部的预燃室81 a从盖帽延伸到在接地电极的高度上垂直于壳体的纵轴线x伸展的平面。相应地，后部的预燃室81b从这个平面延伸到壳体支座25，所述绝缘体3和内部密封件10放置在所述壳体支座上。
31.在所述盖帽80中设置了多个钻孔，所述钻孔构造成贯通孔。所述多个钻孔中的一个钻孔布置在所述预燃室火花塞1的纵轴线x-x上并且其他的钻孔以围绕轴线x-x的旋转角度72
°
相对于彼此来布置。因此，先前已知的盖帽80具有五次旋转对称性。
32.图2示出了燃烧室200中的根据本发明的预燃室火花塞1的横截面的示意图，在所述燃烧室中安装了预燃室火花塞1。为了更好的简明性，在图2中仅示出了相较于图1根据本发明改动的盖帽80以及指向流动方向的箭头100，所述流动方向在燃烧室200中例如在压缩冲程期间占主导，即在图2中从左向右指向。
33.根据本发明改动的盖帽80具有结构元素77，所述结构元素突破了在图1中示出的盖帽80的旋转对称性。
34.所述结构元素77第一是冲击面77a，所述冲击面直接与钻孔30邻接并且布置在钻孔30的下游；第二是分流棱边77b，所述分流棱边构造成具有小于50μμm的棱边半径的锋利的棱边并且该分流棱边在冲击面77a的背离钻孔30的一侧上限定该冲击面77a的边界；第三是凸形区域77c，该凸形区域的面曲率半径不大于钻孔30的在盖帽80的外表面上的孔口的
半径的两倍并且该凸形区域直接与钻孔30邻接并且布置在钻孔30的上游；并且第四是凸形区域77c，该凸形区域的面曲率半径不大于钻孔30的在盖帽80的外表面上的孔口的半径的两倍并且该凸形区域直接与钻孔30邻接并且布置在钻孔30的下游。

技术特征：
1.预燃室火花塞(1)，其具有壳体(2)和盖帽(80)，所述盖帽布置在所述壳体(2)的燃烧室侧的端部处，所述盖帽与所述壳体(2)一起构成预燃室(81)并且具有至少一个钻孔(30)；具有布置在所述壳体(2)内部的绝缘体(3)；布置在所述绝缘体(3)内部的中心电极(4)；以及具有接地电极(5)，其中所述接地电极(5)和中心电极(4)一起形成点火间隙，其特征在于，所述盖帽(80)的外部几何形状具有至少一个结构元素(77)，所述结构元素使气体通过所述钻孔(30)朝向所述预燃室(81)中的流入和/或气体通过所述钻孔(30)从所述预燃室(81)的流出变得容易。2.根据权利要求1所述的预燃室火花塞(1)，其特征在于，所述结构元素(77)是导流器，所述导流器布置在所述钻孔(30)的区域中。3.根据权利要求1或2所述的预燃室火花塞，其特征在于，所述结构元素(77)是冲击面(77a)、分流棱边(77b)、凹形区域(77d)和/或凸形区域(77c)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的预燃室火花塞，其特征在于，所述结构元素(77)是冲击面(77a)，所述冲击面布置在钻孔(30)的区域中并且以相对于所述钻孔(30)的轴线(y-y)的角度(α)来布置，所述角度小于90
°
，尤其甚至于小于75
°
。5.根据权利要求4所述的预燃室火花塞，其特征在于，所述冲击面(77a)直接与钻孔(30)邻接。6.根据权利要求1至3中任一项所述的预燃室火花塞，其特征在于，所述结构元素(77)是分流棱边(77b)，所述分流棱边构造成具有小于150μm的棱边半径的锋利的棱边。7.根据权利要求4或5中任一项并且附加地根据权利要求6所述的预燃室火花塞，其特征在于，所述分流棱边(77b)在所述冲击面(77a)的背离钻孔(30)的一侧上限定所述冲击面(77a)的边界。8.根据权利要求1至3中任一项所述的预燃室火花塞，其特征在于，所述结构元素(77)是凹形区域(77d)，所述凹形区域的面曲率半径不大于所述钻孔(30)的在盖帽(80)的外表面上的孔口的半径的两倍。9.根据权利要求8所述的预燃室火花塞，其特征在于，所述凹形区域(77d)直接与所述钻孔(30)邻接。10.根据权利要求1至3中任一项所述的预燃室火花塞，其特征在于，所述结构元素(77)是凸形区域(77c)，所述凸形区域的面曲率半径不大于所述钻孔(30)的在所述盖帽的外表面上的孔口的半径的两倍。11.根据权利要求10所述的预燃室火花塞，其特征在于，所述凸形区域(77c)直接与所述钻孔(30)邻接。12.尤其根据前述权利要求中任一项所述的预燃室火花塞(1)，其具有壳体(2)和盖帽(80)，所述盖帽布置在所述壳体(2)的燃烧室侧的端部处，所述盖帽与所述壳体(2)一起构成预燃室(81)并且具有至少一个钻孔(30)；具有布置在所述壳体(2)内部的绝缘体(3)；布置在所述绝缘体(3)内部的中心电极(4)；以及具有接地电极(5)，其中所述接地电极(5)和中心电极(4)一起形成点火间隙，其特征在于，所述盖帽(80)具有无旋转对称性的外部几何形状。13.燃烧室(200)，其具有根据前述权利要求中任一项所述的预燃室火花塞(1)，其中在所述燃烧室(200)中，例如在所述燃烧室(200)的压缩冲程期间，流动方向(100)在所述盖帽
(80)的区域中占主导。14.根据权利要求13所述的燃烧室，其具有根据权利要求4、5或7所述的预燃室火花塞(1)，其特征在于，所述冲击面(77a)布置在所述钻孔(30)的下游。15.根据权利要求13所述的燃烧室，其具有根据权利要求8或9所述的预燃室火花塞(1)，其特征在于，所述凹形区域(77d)布置在所述钻孔(30)的下游。16.根据权利要求13所述的燃烧室，其具有根据权利要求10或11所述的预燃室火花塞(1)，其特征在于，所述凸形区域(77c)布置在所述钻孔(30)的上游。

技术总结
本发明涉及一种预燃室火花塞(1)，其具有壳体(2)和盖帽(80)，所述盖帽布置在所述壳体(2)的燃烧室侧的端部处，所述盖帽与所述壳体(2)一起构成预燃室(81)并且具有至少一个钻孔(30)；布置在所述壳体(2)内部的绝缘体(3)；布置在所述绝缘体(3)内部的中心电极(4)；以及具有接地电极(5)，其中所述接地电极(5)和中心电极(4)一起形成点火间隙，其特征在于，所述盖帽具有无旋转对称性的外部几何形状。在此设置，所述盖帽具有无旋转对称性的外部几何形状并且/或者所述盖帽(80)的外部几何形状具有至少一个结构元素(77)，所述结构元素使气体的通过所述钻孔(30)朝向所述预燃室(81)中的流入和/或气体的通过所述钻孔(30)从所述预燃室(81)的流出变得容易。的流出变得容易。的流出变得容易。


技术研发人员：S
受保护的技术使用者：罗伯特
技术研发日：2021.10.07
技术公布日：2023/8/4