带有适配的盖罩几何形状的预燃室火花塞
阅读说明：本技术 带有适配的盖罩几何形状的预燃室火花塞 (Prechamber spark plug with adapted cover geometry ) 是由 T·斯泰德滕 S·卡斯克 B·穆勒 U·伊尔马兹 于 2020-03-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种预燃室火花塞(1),其包括：壳体(2),和盖罩(3),所述盖罩具有至少一个贯通开口(4),其中,所述盖罩(3)布置在所述壳体(2)的燃烧室侧的端部处,其中,所述盖罩(3)和所述壳体(2)构造了预燃室(5),并且其中,所述盖罩(3)的背离所述预燃室(5)的盖罩外表面(A)分别与所述盖罩(3)的另一在几何形状方面的特征存在至少一个预先定义的比例(A/B、A/C、A/D、AVE)。(The invention relates to a prechamber spark plug (1) comprising: a housing (2), and a cover (3) having at least one through-opening (4), wherein the cover (3) is arranged at an end of the housing (2) on the combustion chamber side, wherein the cover (3) and the housing (2) constitute a prechamber (5), and wherein a cover outer surface (a) of the cover (3) facing away from the prechamber (5) is present in at least one predefined ratio (a/B, A/C, A/D, AVE), respectively, to another geometrical feature of the cover (3).)
技术领域
本发明涉及一种预燃室火花塞，所述预燃室火花塞具有通过所适配的盖罩几何形状所致的改善了的热排放。
背景技术
用于燃烧发动机的预燃室火花塞由现有技术已知。例如DE 10 2017 204 A1示出了这样的预燃室火花塞。预燃室火花塞包括——如对于传统的火花塞来说已知的那样——布置在壳体中的中心电极和接地电极，它们在它们自己之间限定了点火间隙，在所述点火间隙中点燃空气燃料混合物。该被点燃的空气燃料混合物随后通过处在预燃室火花塞的燃烧室侧的端部处的盖罩中的开口被引导到主燃烧室中，在所述主燃烧室中实现空气燃料混合物的实际的燃烧以用于活塞冲程。
在运行预燃室火花塞时，所述盖罩尤其经受剧烈的温度影响。由于在预燃室火花塞中的将会不充足的热排放而在所述盖罩处会导致热积聚，这会导致不希望的炽热点火并且因此导致增加的盖罩磨损和电极磨损。此外，由于不受控制的点火会实现损坏燃烧发动机。
发明内容
与此相对，具有权利要求1的特征的按照本发明的预燃室火花塞的特征在于在所述盖罩的盖罩外表面的范围内的改善了的热吸收和热排放。由此，减小了在预燃室火花塞的盖罩处的热积聚并且能够避免由于所述盖罩的过高的温度所致的不希望的炽热点火。这按照本发明通过带有壳体和带有盖罩的预燃室火花塞来实现。所述盖罩布置在壳体的沿预燃室火花塞的轴向方向观察的、燃烧室侧的端部处。盖罩和壳体一起构成预燃室。在盖罩中构造至少一个贯通开口，所述贯通开口能够实现气体从所述预燃室穿透通过所述盖罩并且穿透到燃烧室中。在此，在预燃室中进行第一点火，其中，火焰射束通过所述贯通开口穿过盖罩并且在燃烧室中点燃燃料空气混合物。为了实现优化的热吸收和热排放，所述盖罩的背离预燃室的盖罩外表面以分别与所述盖罩的另一在几何形状方面的特征成至少一个预先定义的比例来设置。在此，盖罩外表面有利地为130mm2。优选地，所述盖罩外表面分别与多个不同的在几何形状方面的特征存在预先定义的比例。
也就是说，所述盖罩的几何形状来如此适配，以使得通过盖罩外表面实现改善了的热吸收和热排放并且因此避免在盖罩处的热积聚。在此特别地，特殊的面积比也有利于从所述盖罩到所述壳体处的热传导。由此，盖罩的热负载在运行预燃室火花塞时被减小并且预燃室火花塞寿命被提高。特别地，所述盖罩的温度通过优化了的热传输而减小，由此能够避免在所述盖罩处的不受控制的炽热点火，这进一步有利地影响所述盖罩的寿命并且因此也有利地影响预燃室火花塞的寿命。对于在燃烧发动机中的应用而言，预燃室火花塞因此能够实现气体-空气混合物的特别受控制的点火。在此，通过避免不受控制的炽热点火也阻止了损坏燃烧发动机并且能够实现特别高效的运行。
从属权利要求示出了本发明的优选的改进方案。
优选地，第一种在几何形状方面的特征是所述盖罩的面向预燃室的盖罩内表面。在此，盖罩外表面与盖罩内表面的第一比例为至少1：1并且最大3：1。特别优选地，所述第一比例为2.167：1。有利地，所述盖罩内表面在130mm2的盖罩外表面和2.167：1的第一比例的情况下大约为60mm2。由此，在所述盖罩的表面上得到热吸收和热释放的特别有利的比例。特别地，在盖罩外表面上实现良好的热辐射，以便使在盖罩处的温度保持较低。
特别有利的是：所述盖罩具有法兰，所述法兰插入到所述壳体中，以便使所述盖罩在壳体处对中。因此，所述法兰对应于对中凸肩，所述对中凸肩能够实现所述盖罩在所述壳体的内周处的所限定的布置。在此优选地，在所述法兰的外周与壳体的内周之间设置压配合，例如H7/m6配合。由此，进一步有利于所述盖罩的热运走，因为通过在盖罩与壳体之间的良好的面接触能够实现从盖罩到壳体中的非常良好的热传导。通过气缸盖例如能够实现从壳体进行的良好的热运走，所述预燃室火花塞的壳体能够旋入到所述气缸盖中。
特别优选地，第二种在几何形状方面的特征是法兰和壳体的连接横截面面积，所述连接横截面面积影响所述盖罩到壳体处的热连接。在此，所述连接横截面面积对应于法兰和壳体在共同的横截平面中的相应的横截面面积的总和，其中，该横截平面位于法兰和壳体的重叠的区域中。也就是说，所述连接横截面面积对应于法兰和壳体在所述横截平面中的两个圆环面积的总和。在此，盖罩外表面与连接横截面面积的第二比例为至少1：1并且最大3：1。特别有利的是：第二比例为1.97：1。也就是说，在1.97：1的第二比例和130mm2的盖罩外表面的情况下，所述连接横截面面积优选地为66mm2。由此，能够得到热量从所述盖罩到所述壳体中的特别高效的进一步运输。这在下述情况下是特别有利的：通过所述壳体经由被冷却介质穿流的气缸盖实现进一步的热排放，所述壳体能够旋入到所述气缸盖中。
优选地，第三种在几何形状方面的特征是所有的贯通开口的开口横截面面积。因此，所述第三种在几何形状方面的特征对应于气体通道面积，气体通过所述气体通道面积能够从所述预燃室穿过所述盖罩进入到燃烧室中。在此，盖罩外表面与开口横截面面积的第三比例为至少2：1并且最大8：1。特别优选地，第三比例为5：1。有利地，当所述盖罩外表面为130mm2并且设置5：1的第三比例时，所有贯通开口的开口横截面面积为总共26mm2。由此，在盖罩处能够实现在尽可能大的热传递面积与足够的气体通道面积之间的最佳的比例。
为了在盖罩的区域中进一步优化热传递，所述盖罩外表面优选地与第四种在几何形状方面的特征被设置成第四比例。所述第四种在几何形状方面的特征是与所述盖罩的盖罩内表面相联系的预燃室容积。在此，预燃室容积被视为预燃室的在盖罩与壳体之间所包围的容积。在此，由盖罩外表面和盖罩内表面的总和与预燃室容积构成的第四比例为至少0.2 1/mm并且最大1 1/mm。特别优选地，所述第四比例为0.38 1/mm。在此，在0.38 1/mm的第四比例和130mm2的盖罩外表面的情况下，所述预燃室容积优选地为500mm3。有利地，作为对此的替代方案或者附加方案可行的是：无量纲地给出所述第四比例。在这种情况下，所述预燃室容积能够参照所述盖罩的内直径来考虑。尤其将所述盖罩的法兰的内直径视为内直径。也就是说，无量纲的第四比例是来自盖罩外表面和盖罩内表面的总和乘以所述盖罩的内直径。该乘积最后与预燃室容积设置成比例。这样的无量纲的第四比例优选地为1：6至2：5、特别优选地为13：58。因为所述盖罩的内直径在放大或者缩小所述盖罩的情况下优选地以与所述盖罩的另外的几何形状方面的特性成相同的比例来缩放，所以所述第四比例和无量纲的第四比例能够被视为等价的。此外，伴随着该几何形状方面的缩放特别有利的是：盖罩材料体积与预燃室容积存在预先定义的第五比例。
特别优选地，所述盖罩具有平整的端侧。在此，所述平整的端侧构成所述盖罩外表面的在中心处的且背离所述壳体的区域，所述区域优选地具有圆形的横截面。也就是说，在其他情况下球形的或者拱顶形的盖罩在其端侧处具有扁平的、平坦的区域。优选地，所述平整的区域的直径为所述盖罩的内直径的最大100%、特别优选是80%。
有利地，所述平整的端侧位于下述平面中，所述平面垂直于预燃室火花塞的纵向轴线，以便得到预燃室火花塞的简单地有待建立的且相对于纵向轴线对称的几何形状。特别地，由此也得到在所述盖罩处的对称的热吸收和热释放。此外，所述预燃室火花塞例如能够良好地插入到气缸盖的平坦的区域中。特别优选地，所述盖罩附加地具有平整的内侧面，所述平整的内侧面沿轴向方向形成预燃室的边界。所述平整的内侧面优选地平行于所述平整的端侧并且因此同样地垂直于纵向轴线来布置。
此外有利的是：所述盖罩具有四个贯通开口。在此，所述四个贯通开口布置在所述盖罩的端侧与侧面之间的过渡处。在此优选地，所述四个贯通开口布置成均匀地围绕所述盖罩的周缘分布，以便在运行预燃室火花塞时得到火焰射束的均匀的分布，由此能够实现燃料空气混合物的特别均匀的且还高效的点火。
优选地，所述盖罩和所述壳体通过熔焊连接或者替代地通过钎焊连接彼此连接。由此，能够实现所述预燃室火花塞的特别良好的稳定性和因此与此伴随的耐久性，其中，也保证了尤其从所述盖罩到所述壳体处的良好的热传输。此外，所述预燃室通过熔焊连接或者钎焊连接被最佳地密封。
附图说明
本发明的实施例在下文中参考附图被详细地说明。在附图中：
图1示出了按照本发明的优选的实施例的预燃室火花塞的示意性的剖面图；
图2示出了图1的放大的细节；并且
图3沿着图2的剖面线A-A示出了预燃室火花塞的另一示意性的剖面图。
具体实施方式
在下文中参考图1至图3详细地说明按照本发明的优选的实施例的预燃室火花塞1。
如从图1中能看出的那样，预燃室火花塞1包括壳体2和盖罩3。所述盖罩3布置在所述壳体2的面向燃烧室10的端部处。盖罩3和壳体2一起构成了预燃室火花塞1的预燃室5。所述预燃室火花塞1在图1中被示意性地示出并且此外具有电极21、绝缘体23和电接头24。
如在图1示意性地示出的那样，所述预燃室火花塞1如此旋入燃烧发动机的气缸盖（Zylinderkopf）22中，以使得所述盖罩3突出到所述燃烧室10中。由此，所述盖罩3直接经受在燃烧室10中的高的温度。
为了能够尽可能良好地且在不损坏的情况下吸收和释放高的温度，所述预燃室火花塞1具有以几何形状特殊地构造的盖罩3。所述盖罩3能够在图2和图3中详细地看出。在此，所述盖罩3例如由镍构成，以便提供良好的耐温度变化性（Temperaturbeständigkeit）和热传导。
所述盖罩3在原则上具有类似罐形的几何的形状并且包括四个柱状的贯通开口4（参见图3），通过所述贯通开口借助于燃料空气混合物的第一点火在预燃室5中所产生的火焰射束（Fackelstrahlen）能够进入到燃烧室10中，以便点燃处于其中的燃料空气混合物。所述贯通开口4在所述盖罩3的倒圆的区域处布置在盖罩3的侧面33与平整的端侧31之间。此外，贯通开口4的相应的轴线41以相对于预燃室火花塞1的纵向轴线25的30°的角度42来布置。
所述侧面33设置为锥形侧面。此外，平整的端侧31垂直于纵向轴线25布置并且具有直径34，所述直径为所述盖罩3的内直径35的80%。
此外，所述盖罩3包括法兰6，所述盖罩3借助于所述法兰紧固在预燃室火花塞1的壳体2处。在此，传力配合地借助于压配合H7/m6以及形状配合地借助于在外周处的熔焊连接8来实现该固定。在此，邻近于法兰6在盖罩3处构造凸肩62，所述凸肩抵靠在所述壳体2的端侧63处。在所述法兰6的轴向的端部处，该法兰具有斜切64。
盖罩3的特殊地构造的几何形状——所述几何形状能够实现在盖罩3处的优化的热传输——在下文中被说明。在此，所述盖罩3的背离预燃室5的盖罩外表面分别与盖罩3的另一在几何形状方面的特征分别存在多个预先定义的比例。所述盖罩外表面A对应于所述盖罩3的整个外部的表面，所述表面在所述壳体2之外是自由地能接近的，并且在优选的实施例中为130mm2。
第一种在几何形状方面的特征是所述盖罩3的盖罩内表面B。类似于盖罩外表面A的定义，盖罩内表面B对应于所述盖罩3的面向预燃室5的整个表面。在此，盖罩外表面A与盖罩内表面B的第一比例A/B为2.167：1。由此得到60mm2的盖罩内表面B。
第二种在几何形状方面的特征是法兰6和壳体2的连接横截面面积C。在此，所述连接横截面面积C对应于法兰6和壳体2在这两个构件的重叠的区域61中（参见图2和图3）的横截面面积91、92的总和。详细地，所述壳体2的第一横截面面积91以及所述法兰6的第二横截面面积92也位于共同的横截平面60中，所述横截平面垂直于纵向轴线25。在此，所述横截平面60对应于剖切平面A-A。所述盖罩外表面A与连接横截面面积C存在1.97：1的第二比例A/C。因此，所述连接横截面面积C为66mm2。
第三种在几何形状方面的特征是贯通开口4的开口横截面面积D。在此，所述开口横截面面积D是所有的贯通开口4的各个开口横截面面积D1的总和。所述盖罩外表面A与所述开口横截面面积D存在5：1的第三比例A/D。由此得到26mm2的开口横截面面积D。
此外，第四种在几何形状方面的特征是与盖罩内表面B相联系的预燃室容积E。在此，所述预燃室容积E对应于在盖罩3与壳体2之间所包围的整个的容积。也就是说，所述预燃室容积E通过所述盖罩内表面B以及所述壳体2的内侧面27来限定。在此，第四比例A'/E形成在盖罩外表面A、盖罩内表面B与预燃室容积E之间的比例。详细地，将盖罩外表面A和盖罩内表面B的总和A'与预燃室容积E设置成所述比例。在此，该第四比例A'/E为0.38 1/mm。因此，对于预燃室容积E来说得到500mm3的容积。
因此，所述盖罩3的按照本发明的几何形状以特别有利的方法和方式在运行预燃室火花塞1时影响盖罩3处的热传递。所说明的几何方面的比例特殊地如此适配，以便引起在盖罩3处的最佳的热吸收以及热释放。由此能够避免不被允许的高温，所述高温将会损坏所述盖罩3或者能够导致燃料空气混合物在燃烧室10中的不希望的炽热点火，其方式为：不仅借助于热辐射而且也借助于热传导最佳地将热量从所述盖罩运走。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：LED调光组件的实现方法及LED调光组件