本發(fā)明涉及一種按獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分所述的火花塞。

背景技術(shù)：

由于越來越多地減小馬達(dá)室中的結(jié)構(gòu)空間，在馬達(dá)室中對于各個組件、像比如火花塞來說較少的空間可供使用并且必須縮小所述馬達(dá)室中的組件。由于所述組件的所謂的小型化（downsizing）的趨勢，在設(shè)計所述組件和火花塞時出現(xiàn)新的挑戰(zhàn)。

由于所述火花塞及其組件的小型化，所述火花塞及其各個組件上的熱負(fù)荷、電負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷提高。同時，所述火花塞應(yīng)該具有與以往的未經(jīng)受小型化的火花塞同樣良好的點(diǎn)火可靠性和同樣長的使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

使絕緣部和中心電極與由于所述小型化而產(chǎn)生的新的要求相匹配是一種挑戰(zhàn)。與金屬的組件相比，所述絕緣部由于其陶瓷性質(zhì)在機(jī)械負(fù)荷和電負(fù)荷方面是所述火花塞中比較敏感的組件。

本申請人的研究已經(jīng)表明，火花塞具有殼體、布置在所述殼體中的絕緣部、布置在所述絕緣部中的中心電極以及布置在所述殼體上的接地電極，其中所述接地電極和所述中心電極以下述方式相對于彼此來布置：使得所述接地電極和所述中心電極構(gòu)成點(diǎn)火間隙，并且其中所述中心電極以中心電極頭安放在構(gòu)造在所述絕緣部的內(nèi)側(cè)面上的支座上，并且其中所述中心電極具有電極基體和布置在所述電極基體中的芯子，其中所述芯子由下述材料構(gòu)成，該材料擁有比所述電極基體的材料更高的導(dǎo)熱率；對于所述火花塞來說，為了保證所述絕緣部的機(jī)械穩(wěn)定性及電穩(wěn)定性而不應(yīng)該低于最小的壁厚。在此需要實(shí)現(xiàn)一方面所述絕緣部的穩(wěn)定性和散熱與另一方面所述火花塞總體上的散熱及所述火花塞的使用壽命之間的最優(yōu)適配。

本發(fā)明的任務(wù)是提供一種火花塞，該火花塞能夠滿足開頭所提到的要求。

該任務(wù)由所述按本發(fā)明的火花塞通過權(quán)利要求1的特征部分得到解決。

所述中心電極構(gòu)造為電極基體，該電極基體具有由下述材料構(gòu)成的芯子，所述材料具有比所述電極基體的材料更高的導(dǎo)熱率，并且所述電極基體具有不大于1.7mm的直徑；通過前述方案按照本發(fā)明來實(shí)現(xiàn)：具有這種中心電極的火花塞滿足上面所提到的要求。所述絕緣部能夠設(shè)有足夠的壁厚，由此所述火花塞在運(yùn)行時經(jīng)得住熱負(fù)荷、機(jī)械負(fù)荷和電負(fù)荷。

所述中心電極或者所述電極基體能夠具有直徑不同的區(qū)域。所提到的用于所述電極基體的直徑的極限相應(yīng)地涉及在忽略不計電極頭的情況下所述電極基體的最大直徑。所述電極頭構(gòu)造在所述中心電極的背向燃燒室的端部上。對于所述火花塞來說，所述電極頭安放在構(gòu)造在所述絕緣部的內(nèi)側(cè)面上的支座上。所述電極頭從構(gòu)造在絕緣部-內(nèi)側(cè)面的支座一直延伸到所述中心電極的背向燃燒室的端部。如果所述電極基體的橫截面的幾何形狀有別于圓形的形狀，那么所述直徑就涉及所述電極基體的橫截面的非圓形的幾何形狀的外接圓。

在一種優(yōu)選的改進(jìn)方案中，所述電極基體的直徑不大于1.5mm。

另外的有利的設(shè)計方案是從屬權(quán)利要求的主題。

作為替代方案或者補(bǔ)充方案也能夠規(guī)定，所述電極基體的直徑不小于1mm，以便所述中心電極本身的穩(wěn)定性沒有受到危害。優(yōu)選所述電極基體應(yīng)該具有這種最低直徑，以便所述電極基體的橫截面對于沿著所述中心電極的足夠的散熱來說足夠大，使得所述絕緣部在其燃燒室側(cè)的端部上除了從所述燃燒室中吸收的熱之外沒有額外地用由所述中心電極所吸收的熱來加載。理想地，從所述燃燒室吸收的熱在所述中心電極的內(nèi)部被傳導(dǎo)到進(jìn)一步遠(yuǎn)離所述燃燒室的并且由此更冷的區(qū)域中。

所述殼體和所述中心電極處于不同的電位上。在構(gòu)造在所述在絕緣部上的支座的區(qū)域中，所述中心電極和所述殼體由于結(jié)構(gòu)原因而彼此間具有其最小的間距。由此所述絕緣部的這個區(qū)域非常容易受電擊穿的影響。為了防止所述絕緣部上的該電擊穿，已經(jīng)證實(shí)有利的是，所述絕緣部在構(gòu)造在其內(nèi)側(cè)面上的支座的區(qū)域中具有不小于2mm的壁厚。作為補(bǔ)充方案或者替代方案能夠規(guī)定，所述絕緣部的將電極頭包圍的區(qū)域具有不小于2mm的壁厚。由此實(shí)現(xiàn)：所述絕緣部具有足夠大的壁厚，以用于經(jīng)得住構(gòu)造在所述在絕緣部上的支座的區(qū)域中出現(xiàn)的高的電場以及由此引起的電擊穿。

有利的是，所述電極基體的芯子由下述材料構(gòu)成，該材料具有比所述電極基體的材料更高的導(dǎo)熱率。由此有利于在所述電極基體的內(nèi)部進(jìn)行導(dǎo)熱。所述芯子的材料優(yōu)選在室溫下具有至少350w/mk的導(dǎo)熱率。作為補(bǔ)充方案或者替代方案能夠規(guī)定，在室溫下所述芯子的材料的導(dǎo)熱率比所述電極基體的材料的導(dǎo)熱率大了至少300w/mk。

所述電極基體比如具有含鎳的合金。優(yōu)選所述合金包含至少20%（重量）的鉻、尤其至少25%（重量）的鉻。對于一種備選的鎳合金來說，該鎳合金作為替代方案或者補(bǔ)充方案而包含釔。所述芯子比如由銅或者銀或者具有銅和/或銀的合金構(gòu)成。本申請人的研究表明，比如所述電極基體中的含銅的芯子將所述電極基體的朝向燃燒室的端部上的溫度降低了50-80k。

本申請人的進(jìn)一步研究表明，為實(shí)現(xiàn)足夠好的散熱、也就是說為了所述中心電極的內(nèi)部的熱降低，所述芯子的橫截面在至少一個第一區(qū)域中不小于所述電極基體或者所述中心電極的橫截面的20%，其中在所述至少一個第一區(qū)域中所述電極基體和所述芯子分別具有恒定的直徑。所述電極基體的橫截面由所述芯子的橫截面與所述殼層的橫截面所組成。

優(yōu)選所述至少一個第一區(qū)域?yàn)橥仓鶢?。所述至少一個第一區(qū)域優(yōu)選沿著所述中心電極的縱軸線具有下述長度，該長度等于或者長于所述電極基體在這個第一區(qū)域中的直徑，尤其所述至少一個第一區(qū)域的長度至少是所述電極基體的直徑的1.5倍長。

作為補(bǔ)充方案或者替代方案能夠規(guī)定，所述芯子的橫截面最大相當(dāng)于所述電極基體或者所述中心電極的整個橫截面的65%。由此保證所述中心電極具有足夠大的殼層厚度。

有利的是，所述電極基體由比所述芯子更耐磨的材料構(gòu)成，使得優(yōu)選所述電極基體必須具有最小的殼層厚度，以便所述中心電極具有足夠長的使用壽命、比如至少50000km。

已經(jīng)證實(shí)有利的是，所述電極基體具有不小于0.15mm、尤其不小于0.25mm的最小的殼層厚度。作為補(bǔ)充方案或者替代方案能夠規(guī)定，所述殼層厚度在所述至少一個第一區(qū)域中不大于0.35mm，所述至少一個第一區(qū)域具有恒定直徑的芯子和電極基體。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選的改進(jìn)方案中，所述中心電極在其燃燒室側(cè)的端面上具有含貴金屬的點(diǎn)火面，所述點(diǎn)火面具有比所述電極基體材料更高的耐磨性。從所述點(diǎn)火面直至所述芯子的間距b擁有處于0.2mm到2mm的范圍內(nèi)的數(shù)值。

在本發(fā)明的一種替代的改進(jìn)方案中，所述中心電極沒有點(diǎn)火面。在這種情況下，從所述電極基體的燃燒室側(cè)的端面到所述芯子的燃燒室側(cè)的端部的間距b至少為0.6mm長，以用于保證所述中心電極的足夠長的使用壽命。所述間距b優(yōu)選擁有不小于1mm并且尤其不大于3.5mm的數(shù)值。

有利地規(guī)定，所述芯子的橫截面和所述電極基體的橫截面具有相同的幾何形狀，其中尤其所述芯子在橫斷面之內(nèi)居中地布置在所述電極基體中。由此實(shí)現(xiàn)：所述電極基體在所述橫斷面之內(nèi)具有均勻的殼層厚度。

具有所述殼體的降低了的外直徑的火花塞在本申請的意義上是下述火花塞，所述火花塞的螺紋具有小于14mm的外直徑、比如所謂的m12-火花塞或者m10-火花塞。

附圖說明

圖1示出了兩種用于中心電極的示例；

圖2示出了中心電極的剖面；并且

圖3示出了按本發(fā)明的具有中心電極的火花塞。

具體實(shí)施方式

圖1示出了用于所述中心電極10的兩種示范性的實(shí)施方式的示意圖。所述中心電極10具有電極基體11和芯子12，所述芯子布置在所述電極基體12的內(nèi)部。所述芯子11由下述材料構(gòu)成，該材料具有比所述電極基體11的材料更高的導(dǎo)熱率。典型地，所述電極基體11的材料擁有比所述芯子12的材料更高的耐磨性。所述芯子12由銅、銀或者具有銅和/或銀的合金構(gòu)成。作為用于所述電極基體11的材料，優(yōu)選使用鎳合金，在此在所述合金中能夠包含鉻和/或釔。

由于制造方法、這里是沖擠方法，在這里以剖面示出的中心電極10的芯子具有至少一個第一區(qū)段15a，在該第一區(qū)段中所述芯子12具有比較恒定的直徑dk。用“比較恒定”這個概念在本申請的意義上是指，所述直徑dk在所述區(qū)段中最大以5%的幅度改變其數(shù)值。

在第二區(qū)段14a之內(nèi)，所述芯子12的直徑dk減小。所述至少一個第一區(qū)段15a布置在所述中心電極10的背向燃燒室的側(cè)面上，其中在這里未示出的電極頭4緊挨著所述第一區(qū)段15的背向燃燒室的端部來構(gòu)造。朝所述燃燒室的方向，所述第二區(qū)段14a與所述至少一個第一區(qū)段15a毗鄰。原則上能夠考慮，所述芯子12具有多個擁有恒定的直徑dk的第一區(qū)段15a，其中各個第一區(qū)段15a的直徑dk是不同的。這種情況尤其會出現(xiàn)，如果所述中心電極10或者所述電極基體11本身具有多個擁有不同的直徑de的區(qū)域。在存在所述芯子的多個第一區(qū)段15a的情況下，離燃燒室最近的區(qū)段是具有芯子12的連續(xù)地減小的直徑dk的第二區(qū)段14a。

在圖1中示出的中心電極10由電極基體11構(gòu)成，該電極基體沿著其長度具有恒定的直徑de并且由此所述中心電極10也具有恒定的直徑de。對于所述電極基體11來說，能夠區(qū)分至少三個區(qū)域13、14、15。在第一區(qū)域15中，所述電極基體11具有擁有恒定的直徑dk的芯子12。在第二區(qū)域14a中，所述電極基體11具有擁有連續(xù)地減小的直徑dk的芯子12。在第三區(qū)域13中，所述電極基體11沒有芯子。

所述電極基體11的殼層的厚度c由電極基體-直徑de相對于芯子-直徑dk的一半的差值得出。如果所述電極基體11在所述第一區(qū)域15中具有恒定的直徑de1，那么所述殼層厚度c在這個第一區(qū)域15中是恒定的。有利地規(guī)定，在這個第一區(qū)域15中所述電極基體11的殼層厚度c不小于0.15mm并且不大于0.35mm，比如所述殼層厚度c等于或者小于0.25mm。

在所述第二區(qū)域14中，所述電極基體11能夠具有恒定的直徑de2，其中在這種情況下所述殼層厚度c在所述區(qū)域14之內(nèi)朝所述燃燒室的方向增大。所述殼層厚度c在所述區(qū)域14中至少為0.15mm厚。

在一種替代的在這里未示出的實(shí)施方式中，所述電極基體11的直徑de2在所述第二區(qū)域14中同樣減小。在這種情況下，對于所述殼層厚度c來說適用的是：所述殼層厚度優(yōu)選處于0.15mm到0.35mm的范圍內(nèi)。能夠規(guī)定，所述電極基體11的直徑de2以與所述芯子12的直徑dk相同的比率變化。這具有以下優(yōu)點(diǎn)：所述殼層厚度c在所述第二區(qū)域14中保持恒定。

在所述電極基體11的第三區(qū)域13中沒有芯子，并且由此所述殼層厚度c相當(dāng)于所述電極基體11的一半的直徑de3。所述第三區(qū)域13優(yōu)選具有恒定的直徑de3，所述直徑相當(dāng)于所述第二區(qū)域14在過渡到所述第三區(qū)域13處的直徑de2。

所述電極基體11的第三區(qū)域13具有長度b，該長度從所述芯子12的燃燒室側(cè)的端部17一直延伸到所述電極基體11的燃燒室側(cè)的端面16。所述長度b不大于3.5mm。如果所述中心電極10設(shè)有含貴金屬的點(diǎn)火面19，那么所述長度b能夠比沒有含貴金屬的點(diǎn)火面19更短，如在圖1b中所示出的那樣。如果放棄含貴金屬的點(diǎn)火面19，如在圖1a中所示出的那樣，那么所述長度b就會具有0.6mm的最低長度，以便所述貴金屬基體12具有足夠的材料以用于所述中心電極10的足夠長的使用壽命。在使用含貴金屬的點(diǎn)火面19時，至少0.2mm的長度b足以用于所述中心電極10的足夠長的使用壽命。

圖2示出了一種用于所述中心電極10的橫截面的示例。所述中心電極10的和所述電極基體11的直徑de小于1.7mm。在所述中心電極10的或者所述電極基體11的橫截面中居中地布置了所述芯子12的橫截面。所述電極基體11的殼層的厚度c由所述電極基體-直徑de相對于所述芯子-直徑dk的一半的差值得出。有利的是，所述電極基體11的和所述芯子12的橫截面擁有相同的幾何形狀。

圖3示出了具有按本發(fā)明的中心電極10的火花塞1的示意圖。所述火花塞1具有金屬的殼體2，該殼體則擁有用于將所述火花塞1安裝在汽缸頭中的螺紋。此外，所述殼體具有六角區(qū)段9，在該六角區(qū)段上置放用于將所述火花塞1安裝到汽缸頭中的工具。在所述殼體2的內(nèi)部布置了絕緣部3。中心電極10和連接銷釘7布置在所述絕緣部3的內(nèi)部并且通過電阻元件6進(jìn)行了電連接。

在所述絕緣部3的內(nèi)側(cè)面上構(gòu)造了支座（3a），所述中心電極（10）以其中心電極頭（4）安放在該支座上。所述絕緣部（3）在所述支座（3a）的區(qū)域中擁有不小于2mm的壁厚。

典型地，所述中心電極10在所述火花塞1的燃燒室側(cè)的端部上從所述絕緣部3伸出來。所述中心電極具有基體10和布置在所述基體的燃燒室側(cè)的端部上的點(diǎn)火面19。所述基體10擁有芯子12，該芯子被殼層11所包圍。

在所述殼體2的燃燒室側(cè)的端部上布置了接地電極5。該接地電極與所述中心電極10一起形成點(diǎn)火間隙。所述接地電極5能夠構(gòu)造為頂部電極、側(cè)電極或者弓形電極（bügelelektrode）。