專利名稱：預燃室火花塞的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的預燃室火花塞(Vorkammerzuendkerze)。
背景技術：
預燃室火花塞此外由中央的中心電極(Mittenelektrode)和至少一個接地電極(Massenelektrode)(其在形成火花間隙(Funkenstrecke)的情況下與中心電極有間距地布置)構成。中心電極和接地電極布置在預燃室蓋(Vorka_erkappe)之內。壓縮的燃氣-空氣混合物通過預燃室蓋中的一個或者多個通孔(Uebertrittsbohrung)流到預燃室中。在點燃該混合物之后火焰前鋒(Flammfront)然后從預燃室通過這些通孔擴散到主燃燒室中。文件DE 101 44 976 Al由此例如在第一實施形式中示出帶有環形接地電極的預燃室火花塞，其經由支架固定在預燃室蓋處。在預燃室火花塞的縱向上接地電極具有內周面和外周面。內周面面對中心電極。外周面布置在接地電極的背對中心電極的側面上。在第二實施形式中多個接地電極星形地向中心電極對齊。在兩個實施形式中，中心電極和接地電極從外面不可接近。但是因此規定預燃室火花塞的使用壽命和燒損量(Abbrandvolumen)。燒損量由在預燃室混合室的新狀態中接地電極與中心電極的最小間距以及最大間距和接地電極的形狀得出。此外，環形的接地電極不可調整(即使在預燃室存在可接近性的情況下)。這樣的預燃室火花塞的使用壽命典型地處于大約 2000運行小時，從而這里存在優化潛力。
發明內容
因此本發明目的在于進一步提高預燃室火花塞的使用壽命。該目的通過帶有權利要求1的特征的預燃室火花塞和帶有權利要求4或者權利要求5的特征的相應相匹配的制造方法來實現。在根據本發明的預燃室火花塞中，接地電極的內周面顯示凹狀的走向，而外周面顯示凸狀的走向。附加地，內周面處于拉應力下而外周面處于壓應力下。通過在制造方法中將接地電極插入支架中且在內周面上以及在外周面上利用支架來擠壓(即針對性地塑性變形)，來產生這些應力。對此備選地，通過借助于角焊縫(Kehlnaht)將接地電極與支架相焊接，可產生拉應力和壓應力。在預燃室火花塞運行期間，接地電極的厚(Staerke)度由于燒損而減小。如果低于接地電極的臨界厚度，則引起拉應力和壓應力，接地電極在塑性變形之前復位到初始狀態中。經由拉應力和壓應力相應來獲得第一補償效果，其在于，在接地電極與中心電極的間距擴大時接地電極自發復位且由此又縮小與中心電極的間距。當中心電極和接地電極的彼此面對的周面互相平行地地伸延時，第一補償效果終止。在臺架試驗中確定，第一補償效果在大約4000運行小時之后出現。有利的是由于保持恒定的電極間距在火花形成中改善的穩定性(Konstanz)。由此又引起在預燃室火花塞的運行時間期間更穩定的燃燒。
本發明的一設計方案設置成，(多個)通孔這樣來布置，使得壓縮的燃氣-空氣混合物(中間-噴射(Mittel-Jet))流過中心電極與接地電極之間的火花間隙。與接地電極和支架的尺寸相聯系，接地電極在內周面上的比較強的加熱在同時在外周面上散熱良好的情況下經由支架來實現。外周面和內周面的溫差又引起接地電極的形狀改變。現在內周面顯示凹狀的走向，而外周面顯示凸狀的走向。通過通孔的布置，與接地電極和支架的合適的尺寸相聯系地獲得第二補償效果。其在于，在預燃室火花塞的更長的運行時間之后中心電極與接地電極的間距盡管有燒損卻不擴大。在本發明中，簡單的制造方法和明顯延長的運行時間是有利的。這兩個補償效果在預燃室火花塞的整個運行時間上提供更穩定的點火時刻的優點。
在附圖中示出優選的實施例。其中
圖1顯示帶有環形的接地電極的預燃室火花塞，
圖2顯示帶有各個接地電極的預燃室火花塞，
圖3顯示在初始狀態中圖1的截段，
圖4顯示在第一運行時間之后的截段，
圖5顯示在第二運行時間之后的截段以及 圖6顯示在第三運行時間 之后的截段。
具體實施例方式圖1作為剖面圖顯示在預燃室5的區域中帶有環形的接地電極3的預燃室火花塞
I。預燃室火花塞的通常的結構和通常的功能被假設為已知。在預燃室5的區域中，預燃室火花塞I由中央的中心電極2、環形的接地電極3、預燃室蓋4(其形成預燃室5)和殼體6構成。中心電極2對殼體6電絕緣。預燃室蓋4與預燃室火花塞I的殼體6相連接。在預燃室蓋4中存在至少一個通孔9，燃氣-空氣混合物經由其到達預燃室5中且在其點燃之后火焰前鋒擴散到主燃燒室中。中心電極2和接地電極3以不可從外面接近的方式布置在預燃室5內。接地電極3有間距地(在形成火花間隙7的情況下)圍繞中心電極2。接地電極3經由支架8固定在殼體6處。圖2顯示帶有各個接地電極3的預燃室火花塞I。在圖2中可見三個接地電極3，其星形地向中心電極2對齊。每個接地電極3經由支架8固定在預燃室火花塞I的殼體6處。圖3至圖6共同來說明，其顯示在運行持續時間的不同時刻圖1的截段。由此圖3顯示在初始狀態中、即在零運行小時(t=t0)的運行持續時間t后的預燃室火花塞I。圖4顯示在運行持續時間tl、例如4000運行小時后的預燃室火花塞I。圖5顯示在運行持續時間t2、例如5000運行小時后的預燃室火花塞1，而圖6顯示在運行持續時間t3、例如6000運行小時后的預燃室火花塞I。相應于圖3，接地電極3具有內周面10，其面對中心電極2。內周面10由周緣U和高度d3形成。如所示出的那樣，內周面10因此在預燃室火花塞I的縱向11上延伸。接地電極3的外周面12處于接地電極3的背對中心電極2的側面上。在初始狀態中內周面10顯示凹狀的走向，而外周面12顯示凸狀的走向。通過將接地電極3在外周面12處插入支架8中且之后將內周面10和外周面12同時壓向支架8(即針對性地塑性變形)，來制造這兩個彎曲的周面。通過塑性變形，在內周面10中產生拉應力13，其從應力起點(Spannungsursprung) 14出發。而在外周面12中產生壓應力15,其在應力起點14中相互抵消。在一備選的制造方法中，通過借助于角焊縫將接地電極3與支架8相焊接，來產生這兩個彎曲的周面以及拉應力和壓應力。如在圖4中所示，在內周面10上在陰影線所示的區域16中接地電極3已經燒損。該狀態在時刻tl出現。接地電極3的厚度dl由于燒損而減小。如果接地電極3的厚度小于臨界的厚度，則產生第一補償效果。由太小的厚度造成，在內周面10上的拉應力13和在外周面12上的壓應力15 引起接地電極13在塑性變形之前復位到其初始形狀中。第一補償效果即在于，在這兩個電極的間距擴大時接地電極3自發復位且由此又減小與接地電極2的間距。如果接地電極3的內周面10和中心電極2的周面彼此平行地伸延，則第一補償效果終止。該狀態在圖5中示出，其中，以虛線繪出的狀態對應于圖4的圖示。為了延長預燃室火花塞I的使用壽命本發明設置成，通孔9在預燃室蓋5中這樣布置和取向，使得壓縮的混合物17 (介質-噴射)流過中心電極2與接地電極3之間的火花間隙7。因為壓縮的混合物具有大約200°C的溫度，接地電極3的內周面10被加熱。經由支架8產生從接地電極3至殼體6的傳熱。熱流在圖5中通過相應的箭頭來表示。經由接地電極3和支架8彼此間的尺寸可獲得該效果，即接地電極3在內周面10上強加熱而接地電極3在外周面12上不那么強地加熱。在臺架試驗中顯示，如果比例d2/dl ^1. 846而比例d3/d2彡1. 35，則該效果可重復產生。其中，dl對應于接地電極3的厚度，d2對應于支架8的厚度而d3對應于接地電極3的高度。參見圖4。內周面與外周面的溫差又引起，現在接地電極3的內周面10呈現凸狀的走向而外周面12呈現凹狀的走向。該狀態在圖6中示出。以附圖標記Tl表示在接地電極3的內周面10上的溫度而以T2表示在外周面12上的溫度，其中適用的是，溫度Tl大于溫度T2 (Τ2ΧΓ1)。經由通孔9的取向和接地電極3及支架8的尺寸即引起第二補償效果。在第二補償效果在運行持續時間t等于t3時產生之后，圖6顯示該預燃室火花塞。燒損在接地電極3的外棱邊18的區域中延續且導致接地電極3的棱邊18的倒圓。在進一步的運行中燒損在接地電極的中軸線的方向上延續。因此，內周面10重新平行于中心電極2構造。又到達初始點。該燒損特性延續直至在接地電極3的中軸線的區域中達到臨界的直徑且接地電極3崩塌(zusammenfallen)且不低于最小電極間距或者接地電極3從固定部落下。附圖標記清單 I預燃室火花塞
2中心電極 3接地電極 4預燃室蓋 5預燃室 6殼體 7火花間隙8支架9通孔10內周面11縱向
12外周面13拉應力14應力起點15壓應力 16區域(燒損)
17壓縮的混合物(中間-噴射)18棱邊。
權利要求
1.一種預燃室火花塞(I)，其帶有中央的中心電極(2);帶有至少一個接地電極(3)，其在形成火花間隙(7)的情況下與所述中心電極(2)相間隔；且帶有在預燃室蓋(4)中的至少一個通孔(9)，其中，所述接地電極(3)具有內周面(10)，其面對所述中心電極(2);且具有外周面(12)，其背對所述中心電極(2)，其特征在于，所述內周面(10)在所述預燃室火花塞(I)的縱向上在處于拉應力(13)的情況下顯示凹狀的走向而所述外周面(12)在所述預燃室火花塞(I)的縱向上在處于壓應力(15)的情況下顯示凸狀的走向。
2.根據權利要求1所述的預燃室火花塞(I)，其特征在于，所述接地電極(3)借助于支架(8)固定在所述預燃室火花塞(I)的殼體(6)處。
3.根據權利要求2所述的預燃室火花塞(I)，其特征在于，所述至少一個通孔(9)這樣來布置，使得壓縮的混合物(17)流過中心電極(2)與接地電極(3)之間的所述火花間隙⑵。
4.一種用于制造根據權利要求1所實施的預燃室火花塞(I)的方法，其特征在于，在第一步驟中將所述接地電極(3)在所述外周面(12)處貼靠地插入所述支架(8)中，在第二步驟中在所述內周面(10)上為了構造拉應力(13)而在所述外周面(12)上為了構造壓應力(15)將所述接地電極(3)壓向所述支架(8)且在第三步驟中將所述接地電極(3)和所述支架(8)焊接在所述預燃室火花塞(I)的殼體(6)處。
5.一種用于制造根據權利要求1所實施的預燃室火花塞(I)的方法，其特征在于，借助于角焊縫將接地電極(3)與支架(8)焊接在外周面(12)處。
全文摘要
提出一種預燃室火花塞(1)，其帶有中央的中心電極(2)；帶有至少一個接地電極(3)，其在形成火花間隙(7)的情況下與中心電極(2)相間隔；且帶有在預燃室蓋(4)中的至少一個通孔(9)，其中，接地電極(3)具有內周面，其面對中心電極(2)；且具有外周面，其背對中心電極(2)。本發明特征在于，接地電極(3)的內周面在預燃室火花塞(1)的縱向上在處于拉應力的情況下顯示凹狀的走向而外周面在預燃室火花塞(1)的縱向上在處于壓應力的情況下顯示凸狀的走向。
文檔編號H01T13/32GK103038960SQ201180027426
公開日2013年4月10日 申請日期2011年5月27日 優先權日2010年6月2日
發明者A.埃恩斯特 申請人:Mtu 腓特烈港有限責任公司