火花塞.pdf

摘要
申请专利号：	CN201380039758.X	申请日：	2013.07.11
公开号：	CN104508923A	公开日：	2015.04.08
当前法律状态：	撤回	有效性：	无权
法律详情：	发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):H01T 13/08申请公布日:20150408\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):H01T 13/08申请日:20130711\|\|\|公开
IPC分类号：	H01T13/08; H01T13/16	主分类号：	H01T13/08
申请人：	卡特彼勒能源方案有限公司
发明人：	O·贝格尔; F·舍费尔
地址：	德国曼海姆
优先权：	12177820.3 2012.07.25 EP
专利代理机构：	北京市中咨律师事务所11247	代理人：	吴鹏; 马江立
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内容摘要

本发明提供一种火花塞(5；5′)，其可包括围绕绝缘体(15；115)下部的外壳(20；120)。外壳(20；120)可设有工具接合部(25；125)、配置为接触内燃机的气缸盖(200)的对应密封结构的密封面(30；130)、具有配置成将火花塞(5；5′)拧进气缸盖(200)的螺纹孔口(210)的螺纹直径(D)的气缸接合螺纹部(40；140)、和在肩部(30；130)与气缸接合螺纹部(40；140)之间延伸的中间部分(35；135)。中间部分(35；135)可具有长度(L1)，其中：0.20<＝L1/D<＝0.80，并且L1为所述长度且D为所述螺纹直径。本发明还涉及具有用于这类火花塞(5；5′)的孔口(210)的气缸盖(200)，并且涉及适配的火花塞套管(300)。

权利要求书

权利要求书1. 一种火花塞(5；5′)，其包括：连接器(10；100)；中心电极(45)，其连接到连接器(10；100)；绝缘体(15；115)，其围绕所述中心电极(45)；外壳(20；120)，其围绕所述绝缘体(15；115)的下部，所述外壳(20；120)设有工具接合部(25；125)、配置为接触内燃机的气缸盖(200)的对应密封结构的密封面(30；130)、具有配置成将所述火花塞(5；5′)拧入所述气缸盖(200)的螺纹孔口(210)中的螺纹直径(D)的气缸接合螺纹部(40；140)、和在肩部(30；130)与所述气缸接合螺纹部(40；140)之间延伸的中间部分(35；135)，其中所述中间部分(35；135)具有长度(L1)，其中：0.20<＝L1/D<＝0.80，并且L1为所述长度且D为所述螺纹直径；以及至少一个接地电极(50)，其布置在所述气缸接合螺纹部(40；140)的一端。2. 根据权利要求1所述的火花塞(5；5′)，其中：0.20<＝L1/D<＝0.50，并且L1为所述长度且D为所述螺纹直径。3. 根据权利要求1或2所述的火花塞(5；5′)，所述中间部分(35；135)具有等于或小于所述气缸接合螺纹部(40；140)的外径(D)的外直径(d)。4. 根据权利要求1或2所述的火花塞(5；5′)，所述中间部分(35；135)具有大于所述气缸接合螺纹部(40；140)的外径(D)的外直径(d)。5. 根据权利要求1-4中的一项所述的火花塞，所述火花塞被设计为燃烧室火花塞(5′)。6. 根据前述权利要求中的任一项所述的火花塞，所述螺纹直径的范围在M14与M30之间，所述螺纹具体具有M14x1.25、M18x1.5、M22x1.5、M30x1.75或M30x2.0的尺寸。7. 一种内燃机的气缸盖(200)，其包括：至少一个孔口(210)，其配置成接纳根据权利要求1至6中的一项所述的相关的火花塞(5；5′)；其中，每个孔口(210)具有设有第一内壁(215)且具有第一内直径(d1)以及第一长度(L1)的第一孔口部分(220)、和设有具有螺纹直径(D)的内螺纹(235)的第二孔口部分(230)，其中：0.20<＝L1/D<＝0.80，并且L1为所述第一长度且D为所述螺纹直径。8. 根据权利要求7所述的气缸盖(200)，其中，0.20<＝L1/D<＝0.50，并且L1为所述第一长度且D为所述螺纹直径。9. 根据权利要求6或7所述的气缸盖(200)，其中，所述螺纹直径的范围在M14与M30之间，所述螺纹具体具有M14x1.25、M18x1.5、M22x1.5、M30x1.75或M30x2.0的尺寸。10. 一种火花塞套管，其配置为插入内燃机的气缸盖(200)，所述火花塞套管(300)包括：具有配置成将所述火花塞套管拧进所述气缸盖(200)的接纳孔口(210)的外螺纹(345)的套管主体(300)、以及具有大直径部分(305)和小直径部分(310)的级形孔口，其中用于接触根据权利要求1至6中的一项所述的火花塞(5；5′)的对应的肩部(30；130)的座肩部(330)形成在所述大直径部分(305)与所述小直径部分(310)之间；所述小直径部分(310)具有带有第一直径(d1)和第一长度(L1)的第一孔口部分(325)、以及设有具有螺纹直径(D)和第二长度(L2)的内螺纹(340)的第二孔口部分(335)，其中：0.20<＝L1/D<＝0.80，并且L1为所述第一长度且D为所述螺纹直径。11. 根据权利要求10所述的火花塞套管(300)，其中：0.20<＝L1/D<＝0.50，并且L1为所述第一长度且D为所述螺纹直径。12. 根据权利要求10或11所述的火花塞套管(300)，其中，所述螺纹直径的范围在M14与M30之间，所述螺纹具体具有M14x1.25、M18x1.5、M22x1.5、M30x1.75或M30x2.0的尺寸。

说明书

说明书火花塞
技术领域
一般地，本发明涉及经配置在内燃机中使用的火花塞。具体地，本发明涉及经配置在气体发动机，例如通过气体燃料(诸如天然气、页岩气、矿气、生物气、填埋气、沼气和合成气)操作的内燃机中使用的火花塞。另外，本发明涉及火花塞套管和气缸盖，这两者皆构造成能使本文描述类型的火花塞拧入。
背景技术
火花塞的功能为将点火能量引入到燃烧室中，并且通过在其电极之间的电火花引发空气-燃料混合物的燃烧。为此，火花塞必需使用电子点火系统来操作，可出现高达30,000V或甚至更高的电压。火花塞放置在燃烧室中最适合点燃压缩的空气-燃料混合物的点处。在所有操作条件下，火花塞必须在不产生泄漏并且不过热的情况下将点火能量引入燃烧室。火花塞必须设计为禁得起操作条件。火花塞暴露于燃烧室内的周期循环变化和外部气候条件两者。因此，火花塞必需满足高的机械需求，并且必须抵抗化学和热应力。其特别适用于在燃气发动机中使用的火花塞。
为将火花塞安装在气缸盖中，火花塞可具有从肩部或布置在该位置的附设外部垫圈的密封面延伸到火花塞的圆柱形中心电极从绝缘体鼻部突出的端面的外螺纹。尽管火花塞暴露在极高温度下，但将火花塞直接坐设在气缸盖的配合表面上是必要的，火花塞与气缸盖之间的密封借助于平座或锥形座实现。平座的改型可在火花塞外壳上使用附设垫圈作为密封元件。所述垫圈可专门成形并且如果安装正确就提供长久弹性密封。在锥形座的情况下，不使用垫圈，火花塞外壳的锥形表面直接密封在气缸盖的配合表面上。这类火花塞在，例如DE 2 022 685 A、US 8,053,964 B2、US 7,977,856 B2、US 2,500,395、US D 589,880 S、US 2010/0116039 A1、US 3,313,972、US2,521,647，和US 3,113,232中示出。
在US 2007/0236122 A1中示出了预燃室火花塞。
US 2007/0126330 A1示出了具有向上延伸到火花塞的金属外壳的肩部的外螺纹的火花塞。
在DE 196 36 537 A1中，火花塞包括具有与火花塞外螺纹直径相同的直径的圆柱形中间部分。中间部分布置在火花塞垫圈的密封面与外螺纹之间。圆柱形中间部分不具有外螺纹。其可增加火花塞的有效夹紧长度，并且因此，其可减少火花塞松动的风险。
在DE 2 022 685中示出了与DE 196 36 537 A1类似的火花塞。并且，中间部分或扩展部分在火花塞的外螺纹与肩部之间延伸。在此，中间部分用作延伸部分，并且不具有外螺纹。与DE 196 36 537 A1的火花塞相反，DE 2 022 685的扩展部分具有小于火花塞外螺纹的直径。该火花塞中间部分或扩展部分的长度大于螺纹的外直径。扩展部分可导致火花塞的支承螺纹面直接布置在累积热量主要部分的壁开口处。
在US 2005/0284454 A1中，公开了用于具有火花塞的内燃机的点火装置。火花塞的壳体具有将布置在安装孔中的安装部，该安装孔提供在内燃机的气缸盖中。安装部包括螺旋部和非螺旋部。螺旋部被螺旋紧固至安装孔。非螺旋部未被螺旋紧固到安装孔。紧固部具有长度L。当长度L为26.5mm时，非螺旋部的长度b最大可以为16.5mm。当紧固部的长度L不符合ISO标准时，非螺旋部的长度b将为0＜b≤(L-10)。
从FR 2 091 351或DE 2 022 685中已知用于火花塞的另一种壳体。在此，火花塞包括连接器、连接到连接器的中心电极、围绕中心电极的绝缘体、和围绕绝缘体下部的外壳。提供有工具接合部。气缸接合螺纹部构造成将火花塞拧入气缸盖的螺纹孔中。中间部分在肩部与气缸接合螺纹部之间延伸。至少一个接地(凸面)电极布置在气缸接合螺纹部的一端。
GB 2 202 274 A中示出了内燃机火花塞配件。在此，通过将适配器插入到在燃烧室壁中的标准火花塞开口中，可减少发动机压缩比。适配器包括被完全拧入壁中的标准螺纹开口中并且形成为延伸到燃烧室的延伸室的具有外螺纹的管状安装部。火花塞被拧入适配器的内螺纹孔口中，以便将其电极放置在延伸室内。
本发明至少部分涉及改善或克服现有系统的一个或多个方面。
发明内容
在本发明的第一方面，火花塞可包括连接器、连接到连接器的中心电极、围绕中心电极的绝缘体、和围绕绝缘体下部的外壳。外壳可设有工具接合部、接触内燃机气缸盖的对应密封面的密封面、和气缸接合螺纹部。气缸接合螺纹部可具有配置成将火花塞拧入内燃机气缸盖的螺纹孔口中的螺纹直径。可选地，火花塞可拧进火花塞套管中，所述火花塞套管被拧进气缸盖中。中间部分可在密封面与气缸接合螺纹部之间延伸。中间部分可具有长度L1。另外，可满足以下关系：0.20<＝L1/D<＝0.80，其中L1为中间部分的长度，且D为火花塞外螺纹的螺纹直径。火花塞还可包括布置在气缸螺纹部一端的至少一个接地电极。
在本发明的又一方面，用于内燃机的气缸盖可包括配置成接纳本文中公开类型的相关火花塞的至少一个孔口。每个孔口可具有设有第一内壁并且具有第一直径和第一长度的第一孔口部分。第二孔口部分可设有具有内螺纹直径和第二长度的内螺纹，其中：0.20<＝L1/D<＝0.80并且L1为所述第一长度，且D为所述螺纹直径。
在本发明的另一方面，火花塞套管可配置成插入内燃机的气缸盖中。火花塞套管可包括设有外螺纹的套管主体，该外螺纹配置成将火花塞套管拧入内燃机气缸盖的接纳孔口中。具有大直径部分和小直径部分的级形孔口可设置在套管中。用于接触本文中公开类型的火花塞的配合密封面的密封面可在大直径部分与小直径部分之间形成。小直径部分可具有：第一孔口部分，该第一孔口部分具有带有第一直径和第一长度的圆周内壁；以及第二孔口部分，该第二孔口部分设有具有螺纹直径和第二长度的内螺纹，其中：0.20<＝L1/D<＝0.80，并且L1为所述第一长度，且D为所述螺纹直径。
从以下描述和附图中，本发明的其他特征和方面将显而易见。
附图说明
图1示出根据本发明的火花塞的第一示例性实施例的侧视图；
图2示出根据本发明的火花塞的第二示例性实施例，此类火花塞也称为燃烧室火花塞；
图3示出内燃机气缸盖的一部分的截面图，该气缸盖包括配置成接纳本文中公开类型的火花塞的级形孔口；以及
图4示出火花塞套管的示例性实施例，该火花塞套管配置成接纳本文中公开类型的火花塞并且配置为拧入内燃机的气缸盖中。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的火花塞5的第一示例性实施例。火花塞5可包括高压连接器10和陶瓷绝缘体15。金属外壳20可围绕绝缘体15的下部。金属外壳可具有六边形区段25，并且可形成有密封面30。密封面30可以为外壳20肩部的一部分。具有长度L2的外螺纹40可形成在外壳20的下部的外圆周上。中间部分35可设置在外壳20的螺纹部40与密封面30之间。中间部分35可具有长度L1和直径d1。中间部分的外圆周可形成为无螺纹。
中间部分35的外直径d1可等于或小于外螺纹40的直径D。作为替换，中间部分35的外直径d1可大于外螺纹40的直径D。在中间部分35的外直径d1大于外螺纹40的直径D的情况下，火花塞的强度可增加。另外，从火花塞到气缸盖或火花塞套管的可能热量流失可增加。
中心电极45可延伸到螺纹部40之外并且靠近又称为L电极的接地电极50。
如图1所示的火花塞5可设计成使得中间部分35的长度L1与外螺纹的外径D的比例关系为大于0.20且小于0.80。另外，d1，即中间部分35的外直径，等于或小于外螺纹40的外径。由于火花塞5的这种设计，所以如果火花塞5被拧入气缸盖200(参见，例如，图3和图4)的对应孔口中，就可获得更高的且更稳定的预应力。中间部分35在密封面与螺纹40之间可以起压力平衡槽(应力槽，relief groove)的作用。中间部分35可在接合螺纹部40的气缸盖与密封面30之间形成弹性桥。然而，如上所述，可选地，中间部分35的外直径d1可大于外螺纹40的直径D。
在这方面，必需注意，如果需要可将常见的垫圈(未示出)放置在密封面30上。通常地，如果密封面30为平的，就可使用垫圈。如果密封面30成锥形，就可省略垫圈。
特别地，中间部分35的长度可以约为螺纹直径D的20％和50％。
图2示出火花塞的第二示例性实施例5′的侧视图。此类火花塞也称为“燃烧室火花塞”或“预燃室火花塞”(德语表示为“(Vor-)Kammerkerze”)。此类燃烧室火花塞可购自德国辛斯海姆Breite Seite 1B,74889的MULTITORCH有限公司。图2的火花塞5′的基本结构可与图1的火花塞5的基本结构相同。与图1的火花塞5形成对照，图2的火花塞5′具有形成环绕中心电极(未示出)和接地电极50的室的端盖150。端盖150可包括一个或多个孔155。此类火花塞5′可适合于特别使用在配置成燃烧气体燃料的内燃机中，诸如天然气、页岩气、矿气、生物气、填埋气、沼气和合成气。
图3示出包括至少一个通孔210的气缸盖200的截面图，该通孔210用于接纳如本文中所公开的火花塞5，5′。通孔210可形成为包括上接纳孔口部分220和下接纳孔口部分230的级形孔口。上接纳孔口部分和下接纳孔口部分230可经由肩部226连接。座区域225可提供在通孔210的开口处。座区域225可形成为平座。因此，具有对应形成的座的火花塞可以插入。由于座区域225为平的这一事实，所以垫圈可放置在座区域225上并且火花塞可被拧入气缸盖200中。
上接纳孔口部分220可包括内壁，并且其可具有长度L1。下接纳孔口部分230可设有内螺纹235。内螺纹235以及对应地下接纳孔口部分230可具有长度L2。内螺纹235可具有螺纹直径D。内螺纹直径D可以大于长度L2的0.20并小于长度L2的0.80。因此，火花塞接纳孔口210可接纳如在例如图1和图2中所示的火花塞5，5′。然而，不同于在图1和图2中所示的其他火花塞也可拧入图3的气缸盖200中。
图4示出了火花塞套管300。其示出了火花塞套管300的示例性实施例的截面图。在此，火花塞套管300被拧入气缸盖200的对应的螺纹孔口中。
火花塞套管300可包括上套管部分305和下套管部分310。上套管部分305可包括圆周内壁315。内部通孔320可包括在下套管部分310中形成的级形孔口325。级形孔口325可形成并且成形为在如图3所示的气缸盖200中的级形孔口210。因此，下级形孔口部分235可包括具有螺纹直径D的内螺纹340。火花塞套管300可在下套管部分310处形成有外螺纹345。如图4所示，外螺纹345可用于在图4所示的气缸盖200中的对应阴螺纹孔口中拧进火花塞套管300。并且，级形孔口325的上孔口部分的长度L1可大于内直径D的0.20，并小于内直径D的0.80。
在此，锥形座330可在上套管部分305和下套管部分310的相交处形成。锥形座330可与在火花塞、例如图1和图2中所示的火花塞5，5′处的对应形成的座区域接触。由于锥形座330，所以无需垫圈。
内壁215、315和325可以不具有在其上形成的螺纹。因此，这些内壁可以是平滑的。此外，中间部分35，135的外圆周壁可形成为无螺纹。因此，这些壁可以是平滑的。
工业适用性
如分别在图1和图2中所示的火花塞5和火花塞5′均可拧入如图3所示的气缸盖200的火花塞接纳孔口210中。在操作位置中，火花塞5或火花塞5′可与火花塞通孔210的肩部225形成密封。然而，将垫圈(未示出)布置在火花塞5，5′与肩部225之间也是可能的。如果火花塞5，5′被正确地拧紧，火花塞5，5′就从在图3的气缸盖200上面的空间密封燃烧室(即，在图3所示的气缸盖200“下面”的空间)。
由于火花塞5，5′和在气缸盖200中的对应的火花塞接纳孔口210的独特设计，因此可实现较小的热应力和较小的机械应力。
如图4所示的火花塞套管300可以拧入气缸盖200中的对应的接纳孔口中。然后，如分别在图1和图2所示的火花塞5，5′可拧入火花塞套管300中。并且，在火花塞5，5′被直接拧入气缸盖200中的情况下可以获得相同的结果。
如果火花塞在内燃机中使用，则本文中所使用的术语“下部”可限定，比更靠近火花塞的连接器布置的火花塞的一部分或区段更靠近相关燃烧室布置的火花塞的一部分或区段。本文中所使用的术语“下部”不应以比上述解释更限制的意义来解释。
术语“密封面”可限定火花塞的限定区域，该限定区域形成为与气缸盖或火花塞套管的对应区域配合。必需注意，即使可将垫圈插入两个配合区域中间，仍然可以使用术语“配合”。上述情况也适用于气缸盖和火花塞套管的密封面或密封区域。
术语“螺纹直径”可表示用于限定火花塞的螺纹直径、气缸盖和火花塞套管中的孔口的螺纹直径的对应技术规则(诸如DIN)的直径。本文中所公开的火花塞可具有在M18x 1.5和M30x 2.0范围内的螺纹直径，其中M18…M30为火花塞的外螺纹的直径，并且在“x”之后的数字为螺纹的螺距。可选地，也可使用5/8和7/8的螺纹。所有这些螺纹尺寸也可用于本文中所公开的气缸盖和火花塞套管。
尽管本文中已经公开了本发明的优选实施例，但在不背离随附权利要求的保护范围的情况下改进和修改仍可并入。

资源描述

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201380039758.X(22)申请日 2013.07.1112177820.3 2012.07.25 EPH01T 13/08(2006.01)H01T 13/16(2006.01)(71)申请人卡特彼勒能源方案有限公司地址德国曼海姆(72)发明人 O贝格尔 F舍费尔(74)专利代理机构北京市中咨律师事务所 11247代理人吴鹏马江立(54) 发明名称火花塞(57) 摘要本发明提供一种火花塞 (5 ； )，其可包括围绕绝缘体 (15 ；115) 下部的外壳 (20 ；120)。外壳 (20 ；120) 可设有工具接合部 (。

2、25 ；125)、配置为接触内燃机的气缸盖 (200) 的对应密封结构的密封面 (30 ；130)、具有配置成将火花塞 (5 ；5 )拧进气缸盖 (200) 的螺纹孔口 (210) 的螺纹直径(D) 的气缸接合螺纹部 (40 ；140)、和在肩部 (30 ；130) 与气缸接合螺纹部 (40 ；140) 之间延伸的中间部分 (35 ；135)。中间部分 (35 ；135) 可具有长度 (L1)，其中：0.20 L1/D 0.80，并且 L1为所述长度且 D 为所述螺纹直径。本发明还涉及具有用于这类火花塞(5 ；5)的孔口(210)的气缸盖 (200)，并且涉及适配的火花塞套管 (300)。(。

3、30)优先权数据(85)PCT国际申请进入国家阶段日2015.01.26(86)PCT国际申请的申请数据PCT/EP2013/002060 2013.07.11(87)PCT国际申请的公布数据WO2014/015953 EN 2014.01.30(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图2页(10)申请公布号 CN 104508923 A(43)申请公布日 2015.04.08CN 104508923 A1/2 页21.一种火花塞 (5 ；5 )，其包括：连接器 (10 ；100) ；中心电极 (45)，其连接到连接器 (1。

4、0 ；100) ；绝缘体 (15 ；115)，其围绕所述中心电极 (45) ；外壳 (20 ；120)，其围绕所述绝缘体 (15 ；115) 的下部，所述外壳 (20 ；120) 设有工具接合部 (25 ；125)、配置为接触内燃机的气缸盖 (200) 的对应密封结构的密封面 (30 ；130)、具有配置成将所述火花塞 (5 ；5 ) 拧入所述气缸盖 (200) 的螺纹孔口 (210) 中的螺纹直径(D) 的气缸接合螺纹部 (40 ；140)、和在肩部 (30 ；130) 与所述气缸接合螺纹部 (40 ；140) 之间延伸的中间部分 (35 ；135)，其中所述中间部分 (35 ；135) 具。

5、有长度 (L1)，其中：0.20 L1/D 0.80，并且 L1为所述长度且 D 为所述螺纹直径；以及至少一个接地电极 (50)，其布置在所述气缸接合螺纹部 (40 ；140) 的一端。2.根据权利要求 1 所述的火花塞 (5 ；5 )，其中：0.20 L1/D 0.50，并且 L1为所述长度且 D 为所述螺纹直径。3.根据权利要求 1 或 2 所述的火花塞 (5 ；5 )，所述中间部分 (35 ；135) 具有等于或小于所述气缸接合螺纹部 (40 ；140) 的外径 (D) 的外直径 (d)。4.根据权利要求 1 或 2 所述的火花塞 (5 ；5 )，所述中间部分 (35 ；135) 。

6、具有大于所述气缸接合螺纹部 (40 ；140) 的外径 (D) 的外直径 (d)。5.根据权利要求1-4中的一项所述的火花塞，所述火花塞被设计为燃烧室火花塞(5 )。6.根据前述权利要求中的任一项所述的火花塞，所述螺纹直径的范围在 M14 与 M30 之间，所述螺纹具体具有 M14x1.25、M18x1.5、M22x1.5、M30x1.75 或 M30x2.0 的尺寸。7.一种内燃机的气缸盖 (200)，其包括：至少一个孔口(210)，其配置成接纳根据权利要求1至6中的一项所述的相关的火花塞(5；5)；其中，每个孔口 (210) 具有设有第一内壁 (215) 且具有第一内直径 (d1) 以及。

7、第一长度 (L1) 的第一孔口部分 (220)、和设有具有螺纹直径 (D) 的内螺纹 (235) 的第二孔口部分(230)，其中：0.20 L1/D 0.80，并且 L1为所述第一长度且 D 为所述螺纹直径。8.根据权利要求 7 所述的气缸盖 (200)，其中，0.20 L1/D 0.50，并且 L1为所述第一长度且 D 为所述螺纹直径。9.根据权利要求 6 或 7 所述的气缸盖 (200)，其中，所述螺纹直径的范围在 M14 与 M30之间，所述螺纹具体具有 M14x1.25、M18x1.5、M22x1.5、M30x1.75 或 M30x2.0 的尺寸。10.一种火花塞套管，其配置为插入内。

8、燃机的气缸盖 (200)，所述火花塞套管 (300) 包括：具有配置成将所述火花塞套管拧进所述气缸盖 (200) 的接纳孔口 (210) 的外螺纹(345) 的套管主体 (300)、以及具有大直径部分 (305) 和小直径部分 (310) 的级形孔口，其中用于接触根据权利要求 1 至 6 中的一项所述的火花塞 (5 ；5 ) 的对应的肩部 (30 ；130)的座肩部 (330) 形成在所述大直径部分 (305) 与所述小直径部分 (310) 之间；所述小直径部分(310)具有带有第一直径(d1)和第一长度(L1)的第一孔口部分(325)、以及设有具有螺纹直径(D)和第二长度(L2)的内螺纹(。

9、340)的第二孔口部分(335)，权利要求书CN 104508923 A2/2 页3其中：0.20 L1/D 0.80，并且 L1为所述第一长度且 D 为所述螺纹直径。11.根据权利要求 10 所述的火花塞套管 (300)，其中：0.20 L1/D 0.50，并且 L1为所述第一长度且 D 为所述螺纹直径。12.根据权利要求10或11所述的火花塞套管(300)，其中，所述螺纹直径的范围在M14与 M30 之间，所述螺纹具体具有 M14x1.25、M18x1.5、M22x1.5、M30x1.75 或 M30x2.0 的尺寸。权利要求书CN 104508923 A1/5 页4火。

10、花塞技术领域0001 一般地，本发明涉及经配置在内燃机中使用的火花塞。具体地，本发明涉及经配置在气体发动机，例如通过气体燃料 ( 诸如天然气、页岩气、矿气、生物气、填埋气、沼气和合成气 ) 操作的内燃机中使用的火花塞。另外，本发明涉及火花塞套管和气缸盖，这两者皆构造成能使本文描述类型的火花塞拧入。背景技术0002 火花塞的功能为将点火能量引入到燃烧室中，并且通过在其电极之间的电火花引发空气 - 燃料混合物的燃烧。为此，火花塞必需使用电子点火系统来操作，可出现高达30,000V 或甚至更高的电压。火花塞放置在燃烧室中最适合点燃压缩的空气 - 燃料混合物的点处。在所有操作条件下，火花塞必须在不产生。

11、泄漏并且不过热的情况下将点火能量引入燃烧室。火花塞必须设计为禁得起操作条件。火花塞暴露于燃烧室内的周期循环变化和外部气候条件两者。因此，火花塞必需满足高的机械需求，并且必须抵抗化学和热应力。其特别适用于在燃气发动机中使用的火花塞。0003 为将火花塞安装在气缸盖中，火花塞可具有从肩部或布置在该位置的附设外部垫圈的密封面延伸到火花塞的圆柱形中心电极从绝缘体鼻部突出的端面的外螺纹。尽管火花塞暴露在极高温度下，但将火花塞直接坐设在气缸盖的配合表面上是必要的，火花塞与气缸盖之间的密封借助于平座或锥形座实现。平座的改型可在火花塞外壳上使用附设垫圈作为密封元件。所述垫圈可专门成形并且如果安装正确就提供长久。

12、弹性密封。在锥形座的情况下，不使用垫圈，火花塞外壳的锥形表面直接密封在气缸盖的配合表面上。这类火花塞在，例如 DE 2 022 685 A、US 8,053,964 B2、US 7,977,856 B2、US 2,500,395、US D 589,880 S、US 2010/0116039 A1、US 3,313,972、US2,521,647，和 US 3,113,232 中示出。0004 在 US 2007/0236122 A1 中示出了预燃室火花塞。0005 US 2007/0126330 A1 示出了具有向上延伸到火花塞的金属外壳的肩部的外螺纹的火花塞。0006 在DE 196 36 。

13、537 A1中，火花塞包括具有与火花塞外螺纹直径相同的直径的圆柱形中间部分。中间部分布置在火花塞垫圈的密封面与外螺纹之间。圆柱形中间部分不具有外螺纹。其可增加火花塞的有效夹紧长度，并且因此，其可减少火花塞松动的风险。0007 在 DE 2 022 685 中示出了与 DE 196 36 537 A1 类似的火花塞。并且，中间部分或扩展部分在火花塞的外螺纹与肩部之间延伸。在此，中间部分用作延伸部分，并且不具有外螺纹。与 DE 196 36 537 A1 的火花塞相反，DE 2 022 685 的扩展部分具有小于火花塞外螺纹的直径。该火花塞中间部分或扩展部分的长度大于螺纹的外直径。扩展部分可导致火。

14、花塞的支承螺纹面直接布置在累积热量主要部分的壁开口处。0008 在 US 2005/0284454 A1 中，公开了用于具有火花塞的内燃机的点火装置。火花塞的壳体具有将布置在安装孔中的安装部，该安装孔提供在内燃机的气缸盖中。安装部包括螺旋部和非螺旋部。螺旋部被螺旋紧固至安装孔。非螺旋部未被螺旋紧固到安装孔。紧固说明书CN 104508923 A2/5 页5部具有长度 L。当长度 L 为 26.5mm 时，非螺旋部的长度 b 最大可以为 16.5mm。当紧固部的长度 L 不符合 ISO 标准时，非螺旋部的长度 b 将为 0 b (L-10)。0009 从 FR 2 091 351 或 DE 。

15、2 022 685 中已知用于火花塞的另一种壳体。在此，火花塞包括连接器、连接到连接器的中心电极、围绕中心电极的绝缘体、和围绕绝缘体下部的外壳。提供有工具接合部。气缸接合螺纹部构造成将火花塞拧入气缸盖的螺纹孔中。中间部分在肩部与气缸接合螺纹部之间延伸。至少一个接地 ( 凸面 ) 电极布置在气缸接合螺纹部的一端。0010 GB 2 202 274 A 中示出了内燃机火花塞配件。在此，通过将适配器插入到在燃烧室壁中的标准火花塞开口中，可减少发动机压缩比。适配器包括被完全拧入壁中的标准螺纹开口中并且形成为延伸到燃烧室的延伸室的具有外螺纹的管状安装部。火花塞被拧入适配器的内螺纹孔口中，以便将其电极放置。

16、在延伸室内。0011 本发明至少部分涉及改善或克服现有系统的一个或多个方面。发明内容0012 在本发明的第一方面，火花塞可包括连接器、连接到连接器的中心电极、围绕中心电极的绝缘体、和围绕绝缘体下部的外壳。外壳可设有工具接合部、接触内燃机气缸盖的对应密封面的密封面、和气缸接合螺纹部。气缸接合螺纹部可具有配置成将火花塞拧入内燃机气缸盖的螺纹孔口中的螺纹直径。可选地，火花塞可拧进火花塞套管中，所述火花塞套管被拧进气缸盖中。中间部分可在密封面与气缸接合螺纹部之间延伸。中间部分可具有长度L1。另外，可满足以下关系：0.20 L1/D 0.80，其中 L1为中间部分的长度，且 D 为火花塞外螺纹的螺纹直。

17、径。火花塞还可包括布置在气缸螺纹部一端的至少一个接地电极。0013 在本发明的又一方面，用于内燃机的气缸盖可包括配置成接纳本文中公开类型的相关火花塞的至少一个孔口。每个孔口可具有设有第一内壁并且具有第一直径和第一长度的第一孔口部分。第二孔口部分可设有具有内螺纹直径和第二长度的内螺纹，其中：0.20L1/D 0.80 并且 L1为所述第一长度，且 D 为所述螺纹直径。0014 在本发明的另一方面，火花塞套管可配置成插入内燃机的气缸盖中。火花塞套管可包括设有外螺纹的套管主体，该外螺纹配置成将火花塞套管拧入内燃机气缸盖的接纳孔口中。具有大直径部分和小直径部分的级形孔口可设置在套管中。用于接触本文中。

18、公开类型的火花塞的配合密封面的密封面可在大直径部分与小直径部分之间形成。小直径部分可具有：第一孔口部分，该第一孔口部分具有带有第一直径和第一长度的圆周内壁；以及第二孔口部分，该第二孔口部分设有具有螺纹直径和第二长度的内螺纹，其中：0.20L1/D 0.80，并且 L1为所述第一长度，且 D 为所述螺纹直径。0015 从以下描述和附图中，本发明的其他特征和方面将显而易见。附图说明0016 图 1 示出根据本发明的火花塞的第一示例性实施例的侧视图；0017 图 2 示出根据本发明的火花塞的第二示例性实施例，此类火花塞也称为燃烧室火花塞；0018 图 3 示出内燃机气缸盖的一部分的截面图，。

19、该气缸盖包括配置成接纳本文中公开说明书CN 104508923 A3/5 页6类型的火花塞的级形孔口；以及0019 图 4 示出火花塞套管的示例性实施例，该火花塞套管配置成接纳本文中公开类型的火花塞并且配置为拧入内燃机的气缸盖中。具体实施方式0020 图 1 示出了根据本发明的火花塞 5 的第一示例性实施例。火花塞 5 可包括高压连接器 10 和陶瓷绝缘体 15。金属外壳 20 可围绕绝缘体 15 的下部。金属外壳可具有六边形区段 25，并且可形成有密封面 30。密封面 30 可以为外壳 20 肩部的一部分。具有长度 L2的外螺纹 40 可形成在外壳 20 的下部的外圆周上。中间部分 3。

20、5 可设置在外壳 20 的螺纹部 40与密封面 30 之间。中间部分 35 可具有长度 L1和直径 d1。中间部分的外圆周可形成为无螺纹。0021 中间部分 35 的外直径 d1可等于或小于外螺纹 40 的直径 D。作为替换，中间部分35 的外直径 d1可大于外螺纹 40 的直径 D。在中间部分 35 的外直径 d1大于外螺纹 40 的直径 D 的情况下，火花塞的强度可增加。另外，从火花塞到气缸盖或火花塞套管的可能热量流失可增加。0022 中心电极 45 可延伸到螺纹部 40 之外并且靠近又称为 L 电极的接地电极 50。0023 如图 1 所示的火花塞 5 可设计成使得中间部分 35 的长度。

21、 L1与外螺纹的外径 D 的比例关系为大于 0.20 且小于 0.80。另外，d1，即中间部分 35 的外直径，等于或小于外螺纹40 的外径。由于火花塞 5 的这种设计，所以如果火花塞 5 被拧入气缸盖 200( 参见，例如，图 3 和图 4) 的对应孔口中，就可获得更高的且更稳定的预应力。中间部分 35 在密封面与螺纹 40 之间可以起压力平衡槽 ( 应力槽，relief groove) 的作用。中间部分 35 可在接合螺纹部 40 的气缸盖与密封面 30 之间形成弹性桥。然而，如上所述，可选地，中间部分 35 的外直径 d1可大于外螺纹 40 的直径 D。0024 在这方面，必需注意，如果。

22、需要可将常见的垫圈(未示出)放置在密封面30上。通常地，如果密封面 30 为平的，就可使用垫圈。如果密封面 30 成锥形，就可省略垫圈。0025 特别地，中间部分 35 的长度可以约为螺纹直径 D 的 20和 50。0026 图 2 示出火花塞的第二示例性实施例 5的侧视图。此类火花塞也称为“燃烧室火花塞”或“预燃室火花塞”( 德语表示为“(Vor-)Kammerkerze”)。此类燃烧室火花塞可购自德国辛斯海姆 Breite Seite 1B,74889 的 MULTITORCH 有限公司。图 2 的火花塞 5的基本结构可与图 1 的火花塞 5 的基本结构相同。与图 1 的火花塞 5 形成对。

23、照，图 2 的火花塞 5具有形成环绕中心电极 ( 未示出 ) 和接地电极 50 的室的端盖 150。端盖 150 可包括一个或多个孔 155。此类火花塞 5可适合于特别使用在配置成燃烧气体燃料的内燃机中，诸如天然气、页岩气、矿气、生物气、填埋气、沼气和合成气。0027 图 3 示出包括至少一个通孔 210 的气缸盖 200 的截面图，该通孔 210 用于接纳如本文中所公开的火花塞 5，5。通孔 210 可形成为包括上接纳孔口部分 220 和下接纳孔口部分 230 的级形孔口。上接纳孔口部分和下接纳孔口部分 230 可经由肩部 226 连接。座区域 225 可提供在通孔 210 的开口处。座区域。

24、 225 可形成为平座。因此，具有对应形成的座的火花塞可以插入。由于座区域 225 为平的这一事实，所以垫圈可放置在座区域 225 上并且火花塞可被拧入气缸盖 200 中。说明书CN 104508923 A4/5 页70028 上接纳孔口部分 220 可包括内壁，并且其可具有长度 L1。下接纳孔口部分 230 可设有内螺纹 235。内螺纹 235 以及对应地下接纳孔口部分 230 可具有长度 L2。内螺纹 235可具有螺纹直径 D。内螺纹直径 D 可以大于长度 L2的 0.20 并小于长度 L2的 0.80。因此，火花塞接纳孔口 210 可接纳如在例如图 1 和图 2 中所示的火花塞 5，。

25、5。然而，不同于在图1 和图 2 中所示的其他火花塞也可拧入图 3 的气缸盖 200 中。0029 图4示出了火花塞套管300。其示出了火花塞套管300的示例性实施例的截面图。在此，火花塞套管 300 被拧入气缸盖 200 的对应的螺纹孔口中。0030 火花塞套管 300 可包括上套管部分 305 和下套管部分 310。上套管部分 305 可包括圆周内壁 315。内部通孔 320 可包括在下套管部分 310 中形成的级形孔口 325。级形孔口 325 可形成并且成形为在如图 3 所示的气缸盖 200 中的级形孔口 210。因此，下级形孔口部分 235 可包括具有螺纹直径 D 的内螺纹 340。。

26、火花塞套管 300 可在下套管部分 310 处形成有外螺纹 345。如图 4 所示，外螺纹 345 可用于在图 4 所示的气缸盖 200 中的对应阴螺纹孔口中拧进火花塞套管 300。并且，级形孔口 325 的上孔口部分的长度 L1可大于内直径D 的 0.20，并小于内直径 D 的 0.80。0031 在此，锥形座 330 可在上套管部分 305 和下套管部分 310 的相交处形成。锥形座330 可与在火花塞、例如图 1 和图 2 中所示的火花塞 5，5处的对应形成的座区域接触。由于锥形座 330，所以无需垫圈。0032 内壁 215、315 和 325 可以不具有在其上形成的螺纹。因此，这些内。

27、壁可以是平滑的。此外，中间部分 35，135 的外圆周壁可形成为无螺纹。因此，这些壁可以是平滑的。0033 工业适用性0034 如分别在图 1 和图 2 中所示的火花塞 5 和火花塞 5均可拧入如图 3 所示的气缸盖 200 的火花塞接纳孔口 210 中。在操作位置中，火花塞 5 或火花塞 5可与火花塞通孔210 的肩部 225 形成密封。然而，将垫圈 ( 未示出 ) 布置在火花塞 5，5与肩部 225 之间也是可能的。如果火花塞 5，5被正确地拧紧，火花塞 5，5就从在图 3 的气缸盖 200 上面的空间密封燃烧室 ( 即，在图 3 所示的气缸盖 200“下面”的空间 )。0035 由于火花。

28、塞5，5和在气缸盖200中的对应的火花塞接纳孔口210的独特设计，因此可实现较小的热应力和较小的机械应力。0036 如图4所示的火花塞套管300可以拧入气缸盖200中的对应的接纳孔口中。然后，如分别在图 1 和图 2 所示的火花塞 5，5可拧入火花塞套管 300 中。并且，在火花塞 5，5被直接拧入气缸盖 200 中的情况下可以获得相同的结果。0037 如果火花塞在内燃机中使用，则本文中所使用的术语“下部”可限定，比更靠近火花塞的连接器布置的火花塞的一部分或区段更靠近相关燃烧室布置的火花塞的一部分或区段。本文中所使用的术语“下部”不应以比上述解释更限制的意义来解释。0038 术语“密封面”可限。

29、定火花塞的限定区域，该限定区域形成为与气缸盖或火花塞套管的对应区域配合。必需注意，即使可将垫圈插入两个配合区域中间，仍然可以使用术语“配合”。上述情况也适用于气缸盖和火花塞套管的密封面或密封区域。0039 术语“螺纹直径”可表示用于限定火花塞的螺纹直径、气缸盖和火花塞套管中的孔口的螺纹直径的对应技术规则 ( 诸如 DIN) 的直径。本文中所公开的火花塞可具有在 M18x 1.5 和 M30x 2.0 范围内的螺纹直径，其中 M18M30 为火花塞的外螺纹的直径，并且在“x”说明书CN 104508923 A5/5 页8之后的数字为螺纹的螺距。可选地，也可使用 5/8 和 7/8 的螺纹。所有这些螺纹尺寸也可用于本文中所公开的气缸盖和火花塞套管。0040 尽管本文中已经公开了本发明的优选实施例，但在不背离随附权利要求的保护范围的情况下改进和修改仍可并入。说明书CN 104508923 A1/2 页9图1图2图3说明书附图CN 104508923 A2/2 页10图4说明书附图CN 104508923 A。

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