專利名稱：火花塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)燃機(jī)(不包括柴油機(jī))。
現(xiàn)有技術(shù)火花塞使用于除柴油機(jī)之外的大多數(shù)內(nèi)燃機(jī)中，以便產(chǎn)生點(diǎn)燃燃燒室內(nèi)燃料與空氣的混合物的高能火花。
圖(1)1-端部2-防飛弧(anti-flashover)3-蓋4-氣密料5-中心電極6-附屬墊圈7-軸頂端8-火花隙9-接地電極10-軸向金屬電極11-火花塞芯部的絕緣歧管12-套部件制造所使用的設(shè)計(jì)技術(shù)和材料因制造商而異，而以下的描述完全是示例性的。火花塞殼體由優(yōu)質(zhì)鋼制成并被鍍鋅以避免腐蝕。火花塞包括

圖1中所示的外部金屬殼(3)，該金屬殼內(nèi)安裝有陶瓷絕緣體(11)，并具有在絕緣體軸線上調(diào)整的金屬電路電極(10)。該外殼包括另一個金屬電路端子(9)，該金屬端子(9)通過焊接連接到螺紋體的末端，并向軸頂端彎曲，外殼上的螺紋部分必須符合國際認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)格公差，并具有足以將火花塞安裝入發(fā)動機(jī)氣缸頭部螺孔內(nèi)的嚴(yán)格的耐久性?？缮a(chǎn)出各種不同螺紋構(gòu)造的火花塞。火花塞絕緣體由經(jīng)燒結(jié)的氧化鋁(陶瓷材料)制成，該材料高度抗熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力以及化學(xué)腐蝕。
電極大多通常由鎳合金制成，但有時也采用貴金屬。兩個電極之間存在0.5-1.016mm(0.020-0.040英寸)的間隙距離(8)。中心電極和絕緣體之間、以及絕緣體和火花塞本體之間需要?dú)饷苊芊饬?4)。這些密封料由氧化鋁粉末形成，當(dāng)該氧化鋁粉末被壓縮時就變成剛性塊，精確地與可用空間配合。為了與發(fā)動機(jī)的需求保持一致，正不斷地對新的構(gòu)造技術(shù)和材料進(jìn)行評定。
運(yùn)行當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)行時，高電壓的電能脈沖在適當(dāng)時刻被輸送至火花塞(或多缸發(fā)動機(jī)的情況下，通過分配器至多個火花塞)的端部，這使得火花出現(xiàn)于中心電極(10)和接地電極(9)之間的間隙，該接地電極(9)接地至氣缸體。該火花提供點(diǎn)燃?xì)飧字械膲嚎s燃?xì)饣旌衔锼璧哪芰俊?br> 工作溫度為獲得最佳性能，火花塞的點(diǎn)火端的芯部頭(core nos e)的溫度不應(yīng)在以30mph(48km/h)的速度巡航時降低到約400℃(752)以下，也不應(yīng)在最高速度和負(fù)載時超過約850℃(1562)。400℃以下，炭和油的沉積就有可能積聚在該芯部頭上。導(dǎo)電的炭可以為高壓脈沖提供短路路徑，從而使火花減弱或消滅。
芯部頭溫度高于850℃會導(dǎo)致過度的電極磨損，并有可能導(dǎo)致燃?xì)饣旌衔镌诙〞r點(diǎn)火之前的非受控點(diǎn)燃。這種情況(被稱為早燃)會導(dǎo)致嚴(yán)重的發(fā)動機(jī)損壞。由于發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)不同(以及由此造成的燃燒室溫度不同)，所以有必要生產(chǎn)多種類型的火花塞，以在所有應(yīng)用中盡可能保證火花塞工作溫度可以保持在最優(yōu)范圍內(nèi)。
熱值根據(jù)火花塞將熱從芯部頭的頂端轉(zhuǎn)移到發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的相對能力將火花塞進(jìn)行的分類用術(shù)語熱值表示。為了確定哪一級別的火花塞最適合特定的發(fā)動機(jī)，制造商使用芯部頭頂端包含熱電偶(溫度敏感元件)的火花塞進(jìn)行試驗(yàn)；同時，在發(fā)動機(jī)負(fù)載和速度的綜合范圍內(nèi)持續(xù)監(jiān)測各種類型火花塞的溫度。
維護(hù)每10000Km就應(yīng)該使用砂紙或火花塞清潔器清潔火花塞，以便除去中心電極底部積聚的沉積物，然后，通過側(cè)電極輕微彎曲接地電極來調(diào)整兩個電極之間的間隙距離。
優(yōu)選每20000Km就更換火花塞，以避免可能出現(xiàn)的故障并保證高質(zhì)量地啟動發(fā)動機(jī)。除非新火花塞是根據(jù)發(fā)動機(jī)說明確定的類型的，否則絕緣材料會被破壞。值得一提的是，當(dāng)火花塞在發(fā)動機(jī)中在快速燃燒其端部的高溫下使用時，火花塞損耗很快。因此，使用不正確熱值的火花塞會引起發(fā)動機(jī)故障，并且，會由于安裝或調(diào)整火花塞端部之間間隙的疏忽而引起火花塞的絕緣體上出現(xiàn)裂紋。
在先發(fā)明近期，已可買到具有三或四個接地電極的火花塞，該火花塞比單個接地電極的火花塞效率更高，并毫無疑問地具有延長的使用壽命。
現(xiàn)有技術(shù)的問題或缺陷1-傳統(tǒng)火花塞的電極至多每10000Km就需要清潔以除去懸掛的沉積物。
2-除去沉積物后，要重新調(diào)整兩個電極之間的間隙距離，以免在火花塞絕緣體中產(chǎn)生裂紋。
3-每20000Km，就必須更換火花塞，以結(jié)束其遭受電極氧化和腐蝕的有效期限。
本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)所建議的對改型火花塞的改變主要在于以下幾點(diǎn)(1)即改變接地電極(同時保持中心電極不變)為圓形金屬環(huán)的形狀，1.5mm厚且2mm寬，或者是整個圓周或者是部分圓周，3/4或2/3環(huán)或兩個半環(huán)，其內(nèi)在環(huán)的內(nèi)表面有2-2.5mm的空間或其它與環(huán)的內(nèi)徑相一致的距離，無論環(huán)大?。痪哂蟹譃槿糠值沫h(huán)形狀，該三部分之間為三個等距空隙；或半環(huán)形狀(如第六幅圖中的標(biāo)號14)，。所有環(huán)都由2mm寬和1.5mm厚的鎳合金制成，且環(huán)外徑不超過8mm，通過一根、兩根或三根2mm寬和1.5mm厚的鎳合金桿焊接到金屬殼的端部。相關(guān)的環(huán)與中心電極同軸，如果兩個電極之間的間隙距離與普通火花塞內(nèi)的間隙相同，則中心電極的軸線略高于環(huán)平面(分別為第2幅圖中標(biāo)號14和13)。這樣的改型是為了增加形成接地電極的環(huán)內(nèi)部輪廓的長度，從而，與普通火花塞相比提高這種改型的火花塞的使用壽命。
(2)或改變兩個電極的構(gòu)形如前所述，接地電極采取整體圓環(huán)的形狀或任意之前建議的圓形形狀。然而，優(yōu)選的是，中心電極也由鎳合金制成(1)以直徑為3mm并與環(huán)中心同軸的鎳合金小金屬球(第四幅圖，圖2C中的標(biāo)號13)為終端。
(2)或者以直徑為3mm且厚度為1.5mm并與環(huán)的芯部中心同軸的金屬盤為終端。
(3)或者將中心電極(第五幅圖，圖2D中的標(biāo)號13)的厚度增加為3mm而非2.2mm，與接地電極的軸線共面且同軸。
以上修改是為了增加中心電極輪廓和環(huán)(接地電極)的內(nèi)部輪廓的長度，同時在所有情況下都保持兩個電極之間的間隙距離與在普通情況下一樣不變，也就是在(.5-1.016mm)之間的范圍內(nèi)，從而大大提高了改型火花塞的使用壽命，由于該距離是不可改變的，所以在使用前以及除去積聚的沉積物后都不需要如同現(xiàn)有的火花塞那樣通過接地電極調(diào)整距離間隙。
固定間隙距離應(yīng)該標(biāo)在火花塞本體上；從而，購買者可以挑選合適的火花塞，以方便地裝配到他自己的汽車發(fā)動機(jī)中。
相關(guān)設(shè)計(jì)的特征在于，火花確實(shí)會像傳統(tǒng)火花塞中的一樣總在兩個電極之間某一方向上出現(xiàn)，并且在中心電極的任意方向上放射至環(huán)(接地電極)的內(nèi)輪廓上的對應(yīng)點(diǎn)。
假定使用一段時間后，兩個電極的任意兩個對應(yīng)點(diǎn)之間會發(fā)生氧化，這是由于積聚的沉積物阻止火花在它們之間放射，但這并不是說，火花停止在兩個電極上相應(yīng)的兩個不同點(diǎn)之間出現(xiàn)，當(dāng)然，有許多這樣的對應(yīng)點(diǎn)。因此，除非沉積物積聚在環(huán)的內(nèi)輪廓(接地電極)和中心電極的外輪廓的所有點(diǎn)上，否則，不需要火花塞，這樣，改型火花塞的使用壽命相對普通火花塞的會成倍增加。此外，由于在環(huán)之間存在空隙，所以沉積物不太可能積聚在它們的內(nèi)表面上。另外，多種形狀的環(huán)(接地電極)提供了不同成本、不同使用壽命的火花塞，使得購買者可以選擇合適于他的價格。
詳細(xì)描述如下所述，用于改善傳統(tǒng)火花塞性能的所建議的改進(jìn)在于其電極上第一將接地電極替換為另一個整個圓周或部分圓周(3/4或2/3)環(huán)形的金屬環(huán)；或兩個半環(huán)，其間的內(nèi)部距離為2-21/2mm或者根據(jù)其內(nèi)徑適合的距離，無論環(huán)大??；或具有分為三等份的環(huán)形形狀，該三部分之間為三個等距空隙；或半環(huán)形狀(如第六幅圖中的)，該三部分之間為三個等距；所有環(huán)面通常由2mm寬和11/2mm厚的鎳合金制成(如第六幅圖中的標(biāo)號14)。其直徑的長度根據(jù)中心電極直徑的長度而定，通常為21/2mm。這種情況下，環(huán)的內(nèi)徑為3.5到4.532mm，其外徑為6.5到7.532mm。這是為了保持兩個電極之間的間隙在0.5到1.016mm之間，所述環(huán)通過一根、兩根或三根鎳金屬桿焊接到火花塞的金屬套端部。每根桿(第三幅圖，圖2b標(biāo)號15和第二幅圖，圖2a中的標(biāo)號15和16)的寬度為2mm，厚度為11/2mm，長度為4.6mm。每根桿都圍繞中心電極，該兩根桿同軸，無論其端部定位在環(huán)的平面上還是如第二幅圖，圖2a中的標(biāo)號13和16所示高于環(huán)的平面幾毫米。而且，可以僅改變接地電極而不改變中心電極，以提高改型火花塞性能的使用壽命。
第二可通過下述步驟之一對由鎳合金制成的中心電極進(jìn)行改型a-以直徑為3mm的小金屬球(第四幅圖，圖2c標(biāo)號13)為終端。
b-以厚度為11/2mm且直徑為3mm金屬盤為終端。
c-或者增加其厚度，使其直徑為3mm，而非2.2mm或21/2mm(第五幅圖，圖2d標(biāo)號13)。
而且，中心電極改型的同時，通過用金屬環(huán)或任意之前建議的圓形形狀替換接地電極進(jìn)行改型。然而，其內(nèi)徑將為4到5.032mm，且外徑將為7到8.032mm。
這是為了保持電極之間的使用間隙距離的目的，如果環(huán)的芯部中心調(diào)整在金屬球的中心、圓片的中心或中心電極的中心上，而使金屬球、圓片或中心電極的端部與所述環(huán)共面。
這樣的改型的目的在于增加中心電極輪廓的長度，以增加接地電極放射火花的點(diǎn)。
如果改型包括兩個電極，則改型火花塞的使用壽命會比僅改型接地電極的增加地更多。這樣會同時增加兩個相應(yīng)電極，即接地電極和中心電極的輪廓長度。使用改型火花塞的方法從中心電極輪廓上的任意點(diǎn)到環(huán)內(nèi)表面(接地電極)上與其相應(yīng)的點(diǎn)，火花在任意方向上出現(xiàn)。然而，在傳統(tǒng)的火花塞中，其通常具有一個精確的、不會改變的方向。
設(shè)想在一段時間后，在兩個電極之間任意相應(yīng)點(diǎn)上發(fā)生氧化，并且積聚在它們上面的沉積物阻礙火花在它們之間的出現(xiàn)。這不會阻礙兩個電極之間所有其它相應(yīng)點(diǎn)之間的火花放射。由于兩個電極之間的相應(yīng)點(diǎn)很多，使得與傳統(tǒng)的火花塞相比，在發(fā)生全部氧化前要經(jīng)過很長的時間。
因而，與傳統(tǒng)火花塞相比，所建議的改型保證了更高的運(yùn)行效率和更長的使用壽命。除此之外，不同環(huán)之間存在的間隙可防止沉積物輕易積聚在內(nèi)表面。而且，生產(chǎn)多種形狀的環(huán)(接地電極)可以制造具有不同工作壽命和價格的改型火花塞，為消費(fèi)者提供了為自己挑選適合的火花塞的機(jī)會。
宣傳方法改型火花塞不需要對電極的制造物質(zhì)進(jìn)行改進(jìn)或?qū)鸹ㄈ闹圃鞕C(jī)器進(jìn)行改型。其成本由于僅使用于接地電極或兩個電極的材料增加而會比傳統(tǒng)火花塞的高。然而，價格的輕微增加可通過如下優(yōu)點(diǎn)補(bǔ)償，例如1-改型火花塞的壽命相對傳統(tǒng)火花塞更長。
2-由于單個火花塞的性能可以分配至多個火花塞，所以其超過了其它傳統(tǒng)類型的火花塞。
3-節(jié)省在周期性地購買新火花塞并將它們安裝在發(fā)動機(jī)中浪費(fèi)的錢和時間。
4-不像傳統(tǒng)的火花塞每10000Km就需要維護(hù)。(維護(hù)在這里指除去粘在其電極上的沉積物)。此外，每次清潔之后，不需要調(diào)整兩個電極之間的間隙距離，節(jié)省了時間和勞動。
根據(jù)所有這些優(yōu)點(diǎn)，改型火花塞會在競爭中勝出并被消費(fèi)者樂于選用。
附圖簡述1-第一(1)為傳統(tǒng)火花塞的縱截面圖，該火花塞具有一個短的接地金屬電極(9)，該電極(9)與火花塞的螺紋體的一端焊接在一起，并朝其軸頂端(另一個中心金屬電極10)彎曲。
2-第二(2a)顯示改型火花塞的縱截面圖，其中圖1中所述的接地電極被圓形金屬環(huán)(14)替換，該圓形金屬環(huán)(14)完全包圍所述中心電極(13)，因?yàn)橹行碾姌O(13)的端部比環(huán)高，所以其中心被準(zhǔn)確地調(diào)整在中心電極的軸線上。而且，該環(huán)通過兩根金屬桿(15，16)與螺紋體的一端焊接在一起。
3-第三(2b)表示改型火花塞的縱截面。
第二圖中示出的內(nèi)容也適用于第三圖。然而，差別僅在于接地電極與火花塞只通過一根金屬桿(14)焊接在一起。
4-第四(2c)表示改型火花塞的縱截面，其中的軸頂端以小金屬球(13)為終端，該小金屬球(13)被圓形金屬狀的接地電極(14)包圍，這樣接地電極的中心被調(diào)整在中心電極的中心(即，球的中心)上。
5-第五(2d)表示改型火花塞的縱截面。軸向電極(13)的厚度大于傳統(tǒng)火花塞。圓形接地電極包圍軸向電極其中心被調(diào)整在中心軸向電極上，其端部與火花塞共面。
6-第六(6)表示被建議用于接地電極(14)的所有不同圓形，這些圓形是整個或部分圓(3/4或2/3)的環(huán)形，兩個半環(huán)、半環(huán)以及分為三等份的環(huán)。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種內(nèi)燃機(jī)用的火花塞，該火花塞包括環(huán)形金屬圓環(huán)，該圓環(huán)分為三等份，作為接地電極，包圍中心電極(同軸且共面的電極)，而形成基本一致的間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的火花塞，其特征在于分為三等份的環(huán)包括三個相等且適宜的空隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的火花塞，其特征在于環(huán)的各部分通過焊接到火花塞的螺紋體上端的桿支撐。
權(quán)利要求
1.一種普通的火花塞，該火花塞包括替代接地電極和中心電極的兩個新的改型電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的火花塞，傳統(tǒng)火花塞的接地電極完全由另一個接地電極替換，該接地電極被構(gòu)形為一個整個或部分金屬圓環(huán)(3/4環(huán)或2/3環(huán))；兩個半環(huán)，內(nèi)部間隔距離為2-21/2mm或者任何其它適合的距離；具有分為三等份的環(huán)形形狀，該三部分具有三個相等且適宜的空隙；或被構(gòu)形為半環(huán)形狀；所有環(huán)面通常都由2mm寬和11/2mm厚的鎳合金制成；該環(huán)通常通過一根、兩根或三根2mm寬、1.5mm厚，且距離火花塞的螺紋體端部4-6mm高的鎳合金桿焊接到火花塞的螺紋體端部，該環(huán)完全環(huán)繞中心電極；其直徑根據(jù)中心電極直徑而不同，通常在2.2-2.5mm范圍內(nèi)；目的在于保持兩個電極之間的間隙距離與傳統(tǒng)火花塞的兩個電極之間的間隙距離相同，即在0.5到1.016mm范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的火花塞，也對中心電極進(jìn)行了如下改進(jìn)-其端部以直徑為3mm的鎳合金金屬小球?yàn)榻K端；-其直徑為3mm，而非2.2mm或21/2mm，所以其厚度有所改變；-其端部以直徑為3mm且厚度為11/2mm的鎳合金金屬盤為終端。
全文摘要
一種用于內(nèi)燃機(jī)的火花塞，該火花塞采用圍繞中心電極的環(huán)形圓環(huán)。該環(huán)或者是完整圓環(huán)或者是被分為間隔一定距離的兩個半環(huán)。在另一個實(shí)施方案中，該環(huán)被分為包括三個相等間隙的三等份。該環(huán)通過至少一根桿被焊接到火花塞的螺紋體。優(yōu)選地，中心電極以鎳合金的金屬小球?yàn)榻K端。
文檔編號H01T13/28GK1864307SQ200480028928
公開日2006年11月15日 申請日期2004年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月3日
發(fā)明者霍斯尼·埃伯黑·薩伯利 申請人:霍斯尼·埃伯黑·薩伯利