具有密封的接地电极的火花塞的制作方法

本发明涉及一种按照权利要求1所述的火花塞和一种按照权利要求9所述的制造方法。

背景技术：

1、在当前的内燃机中，通常在高燃烧室压力下点火，以便实现高效。这需要有小的电极间距的火花塞，因为否则的话就存在极高的点火电压需求。然而工艺可靠地实现极小的电极间距是特别昂贵和困难的。目前，火花塞是完整安装的并且在制造过程结束时通过对准接地电极来实现所述电极间距，为此需要能塑性变形的接地电极。

2、在到目前为止的火花塞设计方案中，接地电极布置在燃烧室侧的壳体端侧处。这样的优点是，提供了足够空间来对准接地电极。不过接地电极由于布置在壳体端侧处而在燃烧室中也具有暴露的位置，因此接地电极吸收了来自燃烧室的许多热量并且将这些热量带入到火花塞中。为了减少通过接地电极到火花塞中的热量输入，当前已经将接地电极构造成了侧电极并且相对中心电极侧向设置，接地电极因此不再这样远地伸入到燃烧室中并且接地电极和火花塞的温度保持得较低。

技术实现思路

1、氢气被越来越多地用作内燃机中的燃料。在使用氢气时，产生了还要更高的燃烧室压力。氢气燃烧非常快，因而比在其它燃料中在更晚的时间点上和在更高的燃烧室压力下被点燃。这又使得有必要实现极小的电极间距。

2、此外，氢气在较低的温度下已经有自燃倾向。为了避免这种自燃，火花塞的所有的构件必须尽可能冷。

3、本发明的任务是，提供一种火花塞，所述火花塞具有低构件温度和能工艺可靠地设定的小的电极间距。

4、该任务在开头所述类型的按本发明的火花塞中由此解决，即，将接地电极布置在壳体和绝缘体之间，其中，接地电极和中心电极这样布置，使得它们构成了布置在壳体内的点火间隙。

5、按本发明的火花塞具有壳体、布置在壳体内的绝缘体、布置在绝缘体内的中心电极和布置在壳体内的接地电极，接地电极尤其至少用一个区段布置在壳体和绝缘体之间，其中，接地电极和中心电极被这样布置，使得它们构成了点火间隙并且点火间隙构造在壳体内。

6、按照本发明规定，接地电极特别是至少用一个区段布置在壳体和绝缘体之间，其中，接地电极和中心电极这样布置，使得它们构成了点火间隙并且点火间隙构造在壳体内。这样的优点是，能在简单安装的同时建立起极小的电极间距。接地电极可以已经布置在火花塞插头、具有中心电极的绝缘体、电阻元件和连接螺栓处并且和火花塞插头一起安装在壳体中。在安装火花塞插头之前可以设定电极间距和点火间隙，使得能更简单地实现接地电极和点火间隙的径向的定位。这在具有缩回的/负的火花位置的火花塞中特别有利。当点火间隙构造在壳体内时，在壳体内的空间当然就非常有限。相应地就很难在将点火插头安装在壳体中之后工艺可靠地对准电极间距，特别是在想要设定极小的电极间距时。缩回的火花位置和电极在壳体内的布置具有进一步的优点，即，接地电极和中心电极可以构造得更短。因此接地电极和中心电极就不会那么远地伸入到燃烧室中。一方面电极从燃烧室吸收的热量更少并且另一方面从电极经由壳体到气缸盖(按本发明的火花塞安装到所述气缸盖中)中的散热则更为有效。

7、本发明的进一步的有利的设计方案是从属权利要求的主题。

8、在一种扩展设计方案中规定，接地电极贴靠在绝缘体上和壳体上。结果是火花塞的所有的构件均被保持在低温水平。因为接地电极在绝缘体和壳体之间建立起了良好的热接触。接地电极的至少一个区段尤其被夹紧在壳体和绝缘体之间。由此借助接地电极建立起了在壳体和绝缘体之间的可靠的热接触。此外，获得了在接地电极和壳体之间的足够良好的电接触，使得可以省去在接地电极和壳体之间的焊接连接。

9、此外还有利的是，接地电极同时是密封元件，其中，接地电极密封在绝缘体和壳体之间的间隙。这简化了制造方法并且保证了在绝缘体、接地电极和壳体之间的良好的热接触。接地电极例如被夹紧在壳体和绝缘体之间并且因此履行作为密封元件和作为绝缘体和壳体之间的热接触元件的功能。此外还可以省去在壳体和绝缘体之间的间隙的燃烧室侧的端部处的单独的密封元件。

10、壳体例如在其内侧处可以具有突出部，其中，接地电极布置并密封在壳体突出部和绝缘体之间。突出部可以例如沿着壳体的内侧的整个圆周构造。产生了上述优点。

11、在按本发明的火花塞的一种设计方案中，接地电极具有基体，其中，所述基体是环形的。基体例如是接地电极的布置或夹紧在壳体和绝缘体之间的一个区段。接地电极尤其用其环形的基体的一个区段沿着绝缘体的圆周贴靠在这个绝缘体上，使得产生上述优点。

12、在一种扩展设计方案中，接地电极的环形的基体可以具有至少一个向内定向的托臂，所述托臂与中心电极一起构成了点火间隙。所述托臂可以例如沿着环形的基体的整个内圆周构造，使得围绕中心电极产生了环形的径向点火间隙。基体备选可以具有多个托臂，所述托臂分别与中心电极构成点火间隙并且沿着环形的基体的内圆周彼此间隔开。然后围绕中心电极产生了多个彼此间隔开的径向的点火间隙。环形的基体或所述一个托臂或所述多个托臂例如可以具有点火元件。点火元件由贵金属或贵金属合金制成。基体和必要时所述一个托臂或所述多个托臂均由镍基合金制成。

13、在按本发明的火花塞的所述设计方案的一种有利的扩展设计方案中，点火间隙与壳体的燃烧室侧的端侧具有t＝0.1mm或更大的和/或t＝15mm或更小的间距。间距t从壳体的燃烧室侧的端面延伸至点火间隙的燃烧室侧的端部。结果是，点火间隙布置在壳体内。通过这种负的火花位置，使得能将中心电极和绝缘体设计得比通常更短，从而一方面使中心电极和绝缘体不那么远地伸入到燃烧室中，并且用于散热的路径更短以及因此散热更为有效。

14、点火间隙的宽度例如有利地不大于0.3mm，特别是不大于0.15mm。点火间隙越小，用于产生点火火花的电压需求就越小。

15、也有利的是，点火间隙的宽度为至少0.05mm，特别是不小于0.1mm。因此结果是，点火间隙不会过小。极小的点火间隙在火花塞生产中给精度带来了特殊的挑战。与较大的点火间隙相比，在点火间隙小时，与电极点火面的尽可能平行的对准的偏差会有更大的影响，像是例如点火面的不均匀的磨损。一方面需要小的点火间隙以减少点火电压需求和磨损，并且另一方面则需要让为在生产火花塞时点火面彼此间对准的均匀的良好的质量所作出的耗费合理，因此点火间隙的宽度下限是对此的一种良好的折中。

16、按本发明的火花塞和其扩展设计方案是氢气火花塞，其设置用于使用在用氢气驱动的马达中并且点燃包含氢气的能点燃的空燃混合物。燃料可以包含高达100％的氢气，即燃料可以是氢气或氢气-气体混合物。

17、不过按本发明的火花塞并不限于用氢气的运行。按本发明的火花塞也可以用于天然气或汽油内燃机。不过按本发明的火花塞针对用氢气的运行进行了优化。

18、本发明也涉及一种用于按本发明的火花塞的制造方法，所述方法具有下列步骤：

19、a)提供一种具有绝缘体和中心电极的预安装的火花塞插头，

20、b)提供接地电极，

21、c)将接地电极套装到火花塞插头上，

22、d)对准接地电极并且设定点火间隙，

23、e)将接地电极固定在点火插头上。

24、在一种扩展设计方案中，步骤c)和d)可以是共同的方法步骤。

25、另一个方法步骤规定，火花塞插头和接地电极一起嵌入和固定到壳体中。

26、通过在火花塞插头安装在壳体内之前将接地电极套装和布置到火花塞插头上产生的优点是，电极能更为简单地彼此对准并且能更为简单地调整电极间距，因为相比当火花塞插头已经安装在壳体中并且点火间隙要在壳体内对准时的极为有限的空间，为用于对准点火间隙的工具提供了更多的空间。在对准电极并且设定了电极间距后，将接地电极固定在绝缘体处，使得接地电极不再关于中心电极和绝缘体改变其位置。之后火花塞插头和接地电极一起安装在壳体中。在所述安装之后，接地电极用至少一个区段布置在壳体和绝缘体之间。接地电极尤其可以密封在壳体和绝缘体之间的间隙。接地电极例如通过压配合与绝缘体连接。