小直徑/長距離火花塞的製作方法

2023-04-26 05:45:36 2

專利名稱：小直徑/長距離火花塞的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於內燃機、熔爐等的火花塞，特別是涉及具有改善的機械 和絕緣強度的火花塞。
背景技術：
火花塞是一種延伸進內燃機、熔爐等的燃燒室並產生火花來點燃空氣和 燃料混合物的裝置。近來，發動機技術向減少發動機排放量的方向發展。同 時，增大進氣和出氣閥來提高效率。這些改變會侵佔為火花塞保留的物理空 間。燃燒效率同樣也要求提高點火系統的電壓需求量。這些因素以及其他因 素會促使火花塞的結構尺寸向更小的範圍發展，同時要求火花塞具有更好的 性能。當前工業上需要10-12mm範圍內的高性能火花塞，並期望這些尺寸能 夠進一步減小。
在嘗試縮小火花塞尺寸時特別需要考慮陶瓷絕緣件在薄部的介電常數的 降低。 一般絕緣強度定義為可應用於該材料而不會導致擊穿或電擊穿的最大 電場。因此，陶瓷絕緣件的薄截面會導致帶電中心電極和接地殼體之間產生 介電擊穿。
在嘗試縮小火花塞尺寸時需要考慮的另一點是，較薄的橫截面，特別是 位於陶瓷絕緣件部分，所導致的機械強度的減小。機械強度減小的區域所導 致的問題在火花塞加工過程中已經被證實，其會在元件上產生較大的軸向負 載和機械應力。例如，在絕緣件內設置阻燃密封裝置時，以及令殼體向絕緣 件的外部產生巻曲時，陶瓷材料處於大應力和壓縮負載的狀況下。各種在先
5使用的方式，包括將具有高扭矩的火花塞安裝於汽缸蓋之中的步驟，使得作 用於現代火花塞上的機械應力趨向於其屈服極限。用於發動機應用中時，通 過發動機振動、燃力以及熱梯度，火花塞進一步受限於機械應力。在這些因 素的影響下，火花塞尺寸的減小會將其元件的應力承受極限推向失效點。
因此，需要一種改良的火花塞，能夠解決在現有規格的、長、以及特長 火花塞設計中受尺寸減小的影響所存在的機械和絕緣強度限制問題。

發明內容
本發明提供用於火花點火內燃機的火花塞。該火花塞包括一延長的陶瓷 絕緣件，該絕緣件包括上末端、下突出端以及在該上末端和下突出端之間縱 向延伸的中心通道。所述絕緣件具有外表面，該外表面在接近所述末端處呈 現出大致圓形的大肩部，以及在最靠近所述突出端處呈現出大致圓形的小肩 部。所述大肩部的直徑大於所述小肩部的直徑。導電殼體圍繞所述絕緣件至 少一部分。該殼體包括至少一個接地電極。導電中心電極設於所述中心通道 中，並具有最接近所述接地電極的、暴露在外的點火端。所述絕緣件的下突
出端在鄰近所述小肩部處測得最大外徑d (base),在鄰近所述中心電極的所 述點火端處測得最小外徑d (tip)。所述殼體包括圍繞所述絕緣件的所述下突 出端的內孔徑ID (shell),根據下列公式建立空間關係
d (base) + d (tip)
0.05《(-^~~ )十ID (shell)《0.7
申請人發現根據這些尺寸關係製造的火花塞充分提高了火花塞的性能， 且特別適用於由於燃燒區域空間有限而必須採用小型火花塞的現有發動機設 計領域中。


為便於理解本發明的上述和其他特徵及優點，以下結合附圖對本發明進
行詳細描述。其中圖1是根據本發明的火花塞的剖視圖2是火花隙區域的放大片段圖，展現了固定於接地電極上的具底緣的 半球狀金屬點火端；
圖3是與圖2 —樣的圖示，但展示了另一可選實施例，其中中心電極同 樣設有凸起有圓頂的第二金屬點火端；
圖4A-B展示了現有技術的各種具有接地和中心電極特徵的火花隙結構， 這些接地和中心電極特徵具有或不具貴金屬點火端設計；
圖5是與圖2 —樣的圖示，舉例說明了從中心電極的貴金屬端延伸至接 地電極的具底緣的半球狀金屬點火端的圓錐點火區；
圖6是與圖3 —樣的圖示，描述了在從中心和接地電極的相對具底緣的 半球狀點火端之間延伸的大致線形或柱形點火區；
圖7是大致沿圖2中7-7線的放大的寫實剖視圖，採用虛線舉例描繪了可 選雷射焊接機；
圖8是根據本發明的設有具底緣的半球狀金屬點火端的接地電極的片段 立體圖9是穿過根據本發明的火花塞的陶瓷絕緣件的縱向剖視圖，確定對本 發明的一些方面有影響力的各種尺寸關係；
圖9A是絕緣過渡面的放大片段圖，突出了圓角過渡段和倒角過渡段之間 測量過渡長度L (transition)的參考點；
圖IO是陶瓷絕緣件下半部的片段剖視圖，進一步確定對本發明的一些特
徵有影響力的各種尺寸關係；
圖11是大致沿圖10中11-11線的剖視圖；以及 圖12是火花塞下點火端的放大、片段剖視圖。
具體實施例
參照附圖，其中相似的數字指代附圖中相似或相應的部件，本發明火花 塞10大致如圖1所示。該火花塞10包括管狀陶瓷絕緣件12，該陶瓷絕緣件 12優選由氧化鋁或其他具有指定絕緣強度、高機械強度、高導熱係數和極好 的抗熱衝擊性能的適合材料製成。該絕緣件12在極限壓力下模壓千燥，然後在爐中高溫燒至玻璃化。絕緣件12具有外表面，該外表面設有部分暴露在外
的上杆部14，橡膠火花塞護套(圖未示)包圍並夾緊該上杆部14以保持與點 火系統的連接。暴露在外的杆部14可包括一系列肋16，來提供附加的防火花 或次電壓擊穿保護，並改進與橡膠火花塞護套的緊密配合，或者該杆部14可 為平滑的，如圖9所示。絕緣件12為大致管狀結構，包括中心通道18，該中 心通道18在上末端20和下突出端22之間縱向延伸。中心通道18具有變化 的橫截面積，通常在末端20處或鄰近末端20處的橫截面積最大，管口端22 或鄰近突出端22處的橫截面積最小。
導電的、優選金屬製成的殼體用24來標識。該殼體24圍繞絕緣件12的 下部區域，並包括至少一個接地電極26。當接地電極26為傳統單L形時，基 於火花塞10的預期應用領域，該接地電極可採用直的或者彎曲的多接地電極 來替代。
殼體24在本體部分大致呈管狀，該殼體24包括適於與絕緣件12的小下 肩部68擠壓接觸的內部下壓縮凸緣28。殼體24進一步包括上壓縮凸緣30， 該上壓縮凸緣30於組裝過程中巻曲或成形，以便與絕緣件12的大上肩部66 擠壓接觸。上壓縮凸緣30成形過程中或者成形之後，扣接區域32在其無法 承受的壓縮力作用下被壓扁，從而將殼體24固定在相對於絕緣件12固定的 位置。可在絕緣件12和殼體24之間設置墊圈、粘結劑或其他密封化合物來 優化氣密性密封，提高組裝後的火花塞10的結構完整性。
殼體24具有工具接收六邊形34結構，以便於拆除和安裝。該六邊形尺 寸符合相關應用領域的工業標準。當然， 一些應用中可要求採用非六邊形的 工具接收界面，例如已知的比賽用火花塞應用中或其他環境中。金屬殼體24 的下部設有螺紋部36，該螺紋部36直接位於座部38下方。該座部38與一墊 圈39配合以提供火花塞10位於汽缸蓋內適當的界面。可選地，該座部38設 計有一錐度，以便進行為這類火花塞所設計的汽缸蓋內的自密封安裝。
導電末端螺栓40部分設於絕緣件12的中心通道18內，從暴露在外的頂 柱縱向向下延伸至部分嵌入中心通道18的底端。頂柱連接點火線(圖未示) 並接收點燃火花塞10所需的高壓電的定時放電。
圖1舉例說明的實例中，末端螺栓40的底端嵌在導電玻璃密封裝置42
8中，形成合成的抑制-密封包的頂層。導電玻璃密封裝置42起到將末端螺栓 40的底端密封至電阻層44的作用。該電阻層44包括3層抑制-密封包的中間 層，能夠由任何已知的能夠降低電磁幹擾(electromagnetic interference,"EMI") 的合適合成物製成。l基於推薦採用的安裝方式以及所採用的點火系統的類型， 可以設計這種電阻層44，使其起到更為傳統的電阻型-幹擾抑制器的作用，或 者，可選地，起到電感型-幹擾抑制器的作用。另一導電玻璃密封裝置46直接 設於電阻層44下方，建立起抑制-密封包的底或下層。因此，點火系統的電流 經末端螺栓40的底端流至頂層導電玻璃密封裝置42，經電阻層44，進入下 導電玻璃密封裝置層46。
導電中心電極48部分設於中心通道18中，從其包圍於下玻璃密封裝置 層46中的頭部縱向延伸至其與接地電極26最接近的、暴露在外的點火末端 50。中心電極48的頭部位於中心通道18收縮成頸狀的部分中。抑制-密封包 將末端螺栓40和中心電極48相互電性連接，同時，將中心通道18密封，以 防止燃燒氣體洩漏，而且還抑制火花塞10發出射頻噪聲。然而，根據預期應 用領域的不同需求，可採用其他被動或主動元件來替換抑制-密封包。如圖所 示，中心電極48優選為在其頭部和點火末端50之間連續不間斷延伸的單片 結構。然而，也可採用其他設計安排。
第二金屬點火端52位於中心電極48的點火末端50。(為避免任何混淆， 注意後續將結合接地電極26來介紹和描述"第一"金屬點火端。)第二金 屬點火端52為越過火花隙54的電子發射提供點火面。可根據任何己知技術 製造中心電極48的第二金屬點火端52，包括任何已知貴金屬或高性能合金的 線狀或鉚釘狀結構的活塊成形以及後續的分離，這些貴金屬或高性能合金包 括，但不限於，銷、鎢、銠、釔、銥及其合金。其他的合金元素還可包括， 但不限於，鎳、鉻、鐵、碳、錳、矽、銅、鋁、鈷、錸等等。事實上，任何 在燃燒環境下可提供良好的耐侵蝕和腐蝕性能的材料均可適用於構成第二金 屬點火端52的材料組成中。
該接地電極26從與殼體24鄰近的錨固端延伸至與火花隙54鄰近的末梢 端。該接地電極26可具有典型的矩形橫截面，包括一圍繞銅芯的鐵基合金套。
可能最好如圖2所示， 一 (第一)金屬點火端56附於接地電極26的末
9梢端，並與中心電極48的點火末端50相對。也就是說，金屬點火端56位於 火花隙54的正對面。金屬點火端56有意設計為具底緣的半球狀結構，以便 其呈現出由底緣60圍繞的凸起圓頂58。如圖2中的形狀所示，金屬點火端 56的形狀可比作一個煎蛋，其凸起圓頂部58代表類似雞蛋的蛋黃，底緣部 60代表蛋白。優選地，底緣60具有大致環形的結構，儘管其也可能採用非環 形的結構。理想狀態下，雖然不必要，但凸起圓頂部58和底緣60大致沿與 火花隙54中部相交的想像中的中心軸彼此對準。
與第二金屬點火端52類似，接地電極26的(第一)金屬點火端56可根 據任何己知技術製成，包括成形為任何按鈕狀結構的活塊，該活塊由已知貴 金屬或高性能合金製成，這些貴金屬或高性能合金包括，但不限於，鉑、鎢、 銠、釔、銥及其合金。其他的合金元素還可包括，但不限於，鎳、鉻、鐵、 碳、錳、矽、銅、鋁、鈷、錸等等。事實上，任何在燃燒環境下可提供良好 的耐侵蝕和腐蝕性能的材料均可適用於構成金屬點火端56的材料。
圖3展示了本發明的一可選實施例，其中中心電極48安裝有具底緣的半 球狀結構的第二金屬點火端52'，該第二金屬點火端52'的結構與附於接地電 極26的(第一)金屬點火端56的結構充分類似。
圖4A-D展示了現有技術的接地和中心電極之間的火花隙54的各種結構。 在現有技術的各實例中，接地電極用字母"GE"代表，而中心電極用字母"CE" 代表。圖4A舉例說明了典型的火花隙54結構，其中中心電極CE和接地電 極GE均不具有金屬點火端。在該結構中，中心電極的電勢能形成電弧穿過火 花隙54的"區域"到達接地電極的基材，該基材典型地包括具耐久性的鎳基 合金，為了到達熱傳輸的目的，該合金常常設有銅芯。換句話說，所有從中 心電極CE到達接地電極GE的電弧均產生於火花隙54中。
圖4B-D展示了各種現有技術的結構，其中接地電極GE設有相對結構寬 大或者窄小的金屬點火端。中心電極CE上的相對金屬火花端在尺寸上是否匹 配歸因於接地電極GE上的金屬點火端。在所有這些情況下，通常電弧越過點 火端的貴金屬墊，直接落在接地電極GE的基材上。這一點通過劣電弧62來 舉例說明。劣電弧62在燃燒環境下很常見，其會導致燃燒不一致，燃燒效率 出現可測量出的下降。點火事件中產生的這種系統循環變化將導致汽車司機感覺到發動機運轉不平穩和/或其性能不協調。因此，劣電弧62是非常不受歡 迎的。
圖5和圖6舉例描繪了設於接地電極26的具底緣的半球狀金屬點火端26。 無論第二金屬點火端52是採用傳統設計還是採用改進後的設計，這些圖均舉 例描繪了採用凸起圓頂幾何形狀時，半球形狀是如何促使火花隙54中正常火 花形成電弧的區域在系統循環過程中處於更為一致的位置。當然，由於電弧 位置越一致，燃燒也就越一致，所以當然希望電弧位置更為一致。在性能方 面，點火事件中較小的系統循環變化提高了發動機平穩性和運行一致性。通 過扁平、凸緣狀底緣60的劣電弧62被明顯控制住。由於底緣60延伸的外周 呈現出拐角形狀，劣電弧62更易被吸引至金屬點火端56的貴金屬上，極少 傾向於越過貴金屬墊。此外，這也使得系統循環基礎上的燃燒更為一致。I
圖7是沿圖2中7-7線直接穿過金屬點火端56和接地電極26的充分放大 剖視圖。該剖視圖舉例說明了底緣60的另一優點。明確地說，底緣60產生 與接地電極26直接接觸的額外的表面積。其結果是，可實現金屬點火端56 更好的附著或固定。本領域中的普通技術人員很容易知曉將該金屬點火端56 附著於接地電極26的各種不同方法。在圖7中，金屬點火端56的底部和接 地電極26的上表面之間的彈坑狀界面使人聯想到一種電阻焊接型操作。電阻 焊接是通過增加金屬點火端56和接地電極26之間的面面接觸面積來改進的 多種可能技術中的一種。虛線舉例說明了雷射焊接裝置64。底緣60特徵具有 增加金屬點火端56的外周面積的附加優點，因此，在執行雷射封頂操作的情 況下，存在較大的焊接界面。通過採用高溫粘結劑、機械扣接結構等可獲得 類似的好處。
圖8以立體形式展示了金屬點火端56。該金屬點火端56的獨特形狀可採 用許多方法來製成，在此僅提及少數可能的方法。作為一個實例，可從線軸 上切下一段貴金屬線，將其加熱並熱鐓成特有的煎蛋狀。可選地，採用碾壓 操作、鑄造操作或任何其他合意方法將熔融貴金屬成形。
在此，可以將絕緣件12的各種結構和幾何形狀配置結合使用，也可以將 其彼此獨立地使用，來提高所實現的火花塞設計的機械和絕緣強度。除了絕 緣件12幾何設計和形狀的變化之外，殼體24也可進行各種設計變化，特別是，絕緣件12的下部突出區可進一步為本發明的改進作貢獻。例如，可以確
認通過形成直接位於絕緣件12大上肩部66之下的相對淺的過渡錐角可具有
特定優點。該相對淺的角度減小了壓縮應力，降低了彎矩載荷。
圖9和圖9A展示了具有特別優點的絕緣件12幾何結構，以便傳統的絕 緣件材料(例如，陶瓷)被製成小型、相對易碎的尺寸後仍然能夠承受安裝 和運行過程中施加於絕緣件的應力。特別是，所示絕緣件12的外表面，在最 接近末端20處呈現出大致圓形的大上肩部66，在最靠近突出端22處呈現出 大致圓形的小肩部68。在安裝於殼體24中的過程中，小肩部68緊靠下壓縮 凸緣28設置，同時大肩部66被殼體24的上壓縮凸緣30擠壓。因此將很大 的壓縮力強加至絕緣件12於大、小肩部66、 68之間的區域。就機械結構而 言，當火花塞10的尺寸減小到適合設於小孔或緊配合於發動機空間中時，絕 緣件12就很難被穩固安裝於殼體24中。例如，10-12毫米或更小範圍內的火 花塞需要將絕緣件12的物理尺寸縮小至一定限度，以至於材料的立柱強度完 全不能承受建立和保持殼體24內的氣密性密封所需的壓縮載荷。
申請人已發現能夠減小火花塞10的尺寸而不超出標準絕緣材料(例如陶 瓷)的機械強度的非常有用的幾何關係。這是通過控制由絕緣件12外表面上 從大肩部66減小至小肩部68的絕緣件結構外部尺寸部分所確定的過渡區來 實現的。再參考圖9，所示絕緣件12外表面包括圓角過渡段74，該圓角過渡 段74藉由過渡長度L (transition)與倒角過渡段76隔開。術語"圓角"和"倒 角"來自牽伸工藝"倒角"和"圓角"中已知參考信息，也就是，分別為內 角和外角。如剖面所示，圓角過渡段74和倒角過渡段76形成與必須有效減 小絕緣件12外表面的直徑的S形剖面類似的形狀。如圖9所示，圓角過渡段 74由大直徑D2限定，大直徑D2表示與大肩部66鄰近的絕緣件12的最大外 徑。另一方面，倒角過渡段76由小直徑D1來限定，小直徑D1表示絕緣件 12外部導向小肩部68的那部分的直徑。過渡長度L (transition)是圓角過渡 段74和倒角過渡段76之間縱向距離的大小。
圖9A提供了過渡長度L (transition)的放大圖，其中起始測量是通過過 渡面之間的理論相交處定位的。呈截頭圓錐狀的傾斜過渡面78在圓角過渡段 74和倒角過渡段76之間延伸。雖然過渡面78優選採用呈截頭圓錐狀的細尖
12端幾何體形狀，但在不會犧牲本發明的重要特徵情況下，也可採用其他稍彎 曲形狀。
已經確定了非常有用的空間關係，其為本發明絕緣件12提供了非常堅固 的機械強度，以便承受安裝和運行期間以及成型和點火步驟中的處理絕緣件
12期間，作用於火花塞10上的壓縮應力。特別是，在D1、 D2和過渡長度L (transition)之間建立關係。優選地，採用下列公式來表明這種關係
(D2-Dl)
0.5 S -《3.5
L (transition)
雖然在該幾何關係範圍內製成的產品可實現滿意的效果，但申請人已發 現通過將範圍縮小至下列公式可獲得更優選的效果-
(D2 —Dl)
0.55《-
L (transition)
對於根據車輛發動機的應用製造的火花塞，申請人甚至定義了更優選的 空間關係，其中
(D2-D1)
0.6 S -
L (transition)
通過減小絕緣件12突出部的厚度以增大突出部和殼體24之間的空氣間 隙，本發明可以獲得其他改進。由於火花放電過程中以及開始燃燒過程中該 區域存在高壓氣體，故所增大的空氣間隙增大了運行過程中火花塞10的介電 常數或絕緣強度。此外，通過減小突出部的厚度，可減小或消除產生火花軌 跡的可能，並產生一次級火花區域。
通過參考圖10-12可獲知進一步的且有用的空間關係。在此，舉例說明了 絕緣件12的突出部設有根部對徑d (base)，該根部對徑d直接在小肩部68 之下測量得到。突出部的相對端或遠端具有較小的外徑d (tip)。在突出部的 縱向長度上，絕緣件12的壁厚從較大的根部對徑d (base)尺寸漸縮至較小
13的外徑d(tip)尺寸。已發現，通過小心控制該絕緣件突出區外徑之間相對接
地殼體ID (shell)內徑的尺寸關係，在減小火花軌跡(也就是，沿絕緣件突
出端向上移動的表面電荷)、增大為高介電燃燒氣體所提供的空間方面，可獲 得良好的效果，其中高介電燃燒氣體將電弧的運動趨勢限制在小直徑火花塞 中。更特別的是，申請人已確定將下列空間關係作為能夠提供所期望的有利
火花塞性能的空間關係
d (base) + d (tip)
0.5《 (-)+ ID (shell)《0.7
2
對於根據車輛發動機的應用製造的火花塞，申請人還確定了一種最優選的空
間關係，其中
d (base) + d (tip)
0.57 S (- ) + ID (shell) ^ 0.66
2
通過將密封t (seal)包裝區域的絕緣厚度調節得儘可能大，來獲得另一 種特別有利的關係。這就需要減小內徑ID (seal)空間，為該區域提供更大的 介電常數。
在圖12中，殼體24的下壓縮凸緣28的區域如圖所示與絕緣件12的下 肩部68抵接。在此，下壓縮凸緣28具有內周唇緣80。該唇緣80與絕緣件 12充分間隔，以便燃燒氣體佔據其間的空間，從而增強火花塞10的絕緣性能。 更特別的是，己發現高度壓縮的燃燒氣體呈現出比陶瓷絕緣件12更大的介電 常數。因此，通過使燃燒氣體佔據火花塞10的該區域，在此處接地殼體24 最接近充電中心電極48，除了在火花隙54中，增加附加介電常數是非常值得 的。
在此所描述的所有特徵對於火花塞IO都是重要且有貢獻的，以便可加工 該火花塞IO使其具有更小的幾何比例，且不會導致其機械完整性或點火性能 降低。
以上所描述的如圖所示的本發明解決了現有技術火花塞設計中所存在的機械和絕緣強度限制問題以及解決了新型發動機設計對於火花塞的不同需求 問題。本發明火花塞減小了機械應力誘導，增加了擊穿距離，並減小了電應 力場以消除整個設計中的銳角轉角。很明顯，根據以上描述可以對本發明做 各種改變和修改。因此，可以理解，除上述特定實施例外，本發明可以其他 方式實施，而不限於上述說明書中所描述。
1權利要求
1、一種用於火花點火的燃燒過程中的火花塞，該火花塞包括細長的陶瓷絕緣件，包括上末端、下突出端以及在該上末端和下突出端之間縱向延伸的中心通道；所述絕緣件具有外表面，該外表面在最接近所述末端處呈現出大致圓形的大肩部，以及在最靠近所述突出端處呈現出大致圓形的小肩部，所述大肩部的直徑大於所述小肩部的直徑；圍繞所述絕緣件至少一部分的導電殼體，所述殼體包括至少一個接地電極；設於所述中心通道中的導電中心電極，該導電中心電極具有最接近所述接地電極的、暴露在外的點火端；所述絕緣件設有從所述下突出端延伸的突出區，該突出區在鄰近所述小肩部處測得最大外徑d(base)，在鄰近所述中心電極的所述點火端處測得最小外徑d(tip)；以及所述殼體包括圍繞所述絕緣件的所述突出區的內孔徑ID(shell)，其中，根據下列公式建立空間關係<![CDATA[ 0.05 ( d (base) + d (tip) 2 )ID ( shell )0.7. ]]>
2、 根據權利要求1所述的火花塞，其特徵在於，所述絕緣件進一步包括 圓角過渡段和經過渡長度L (transition)與該圓角過渡段隔開的倒角過渡段， 該圓角過渡段和倒角過渡段均縱向設於直徑完全不同的所述大肩部和所述小 肩部之間，所述圓形過渡段具有大直徑D2，所述倒角過渡段具有小直徑Dl， 其中根據下列公式建立空間關係(D2-D1)0,5《-^~《3.5L (transitiorO
3、 根據權利要求2所述的火花塞，其特徵在於，進一步包括附於所述接地電極的所述末梢端的金屬點火端，該金屬點火端具有凸起圓頂和圍繞該圓 頂的底緣，該底緣與所述接地電極面面接觸設置。
4、 根據權利要求3所述的火花塞，其特徵在於，所述金屬點火端的底緣 具有大致環狀的結構。
5、 根據權利要求4所述的火花塞，其特徵在於，所述圓頂和所述底緣延想像中的中心軸大致彼此對準。
6、 根據權利要求5所述的火花塞，其特徵在於，所述殼體包括上、下壓 縮凸緣，該上、下壓縮凸緣分別與所述絕緣件的所述大、小肩部擠壓接觸， 以使該絕緣件壓縮於所述大、小肩部之間。
7、 根據權利要求6所述的火花塞，其特徵在於，所述殼體的所述下壓縮 凸緣包括內周唇緣，該唇緣與所述絕緣件的所述下突出端相間隔，以便燃燒 氣體佔據其間的空間並增強該空間的絕緣性能。
8、 一種用於火花點火的燃燒過程中的火花塞，該火花塞包括 延長的陶瓷絕緣件，包括上末端、下突出端以及在該上末端和下突出端之間縱向延伸的中心通道；所述絕緣件具有外表面，該外表面在最接近所述末端處呈現出大致圓形 的大肩部，在最靠近所述突出端處呈現出大致圓形的小肩部，所述大肩部的 直徑大於所述小肩部的直徑；圍繞所述絕緣件至少一部分的導電殼體，該殼體包括至少一個接地電極；設於所述中心通道中的導電中心電極，該導電中心電極具有最接近所述 接地電極的、暴露在外的點火端；所述絕緣件設有從所述下突出端延伸的突出區，該突出區在鄰近所述小 肩部處測得最大外徑d (base),在鄰近所述中心電極的所述點火端處測得最 小外徑d (tip);以及所述殼體包括圍繞所述絕緣件的所述突出區的內孔徑ID (shell),其中， 根據下列公式建立空間關係-d. (base) + d (tip) 0.057 S (——-——— )+ (sheil) 5 0.66
9、 根據權利要求8所述的火花塞，其特徵在於，所述絕緣件進一步包括圓角過渡段和經過渡長度L (transition)與該圓角過渡段隔開的倒角過渡段， 該圓角過渡段和倒角過渡段均縱向設於直徑完全不同的所述大肩部和所述小 肩部之間，所述圓形過渡段具有大直徑D2，所述倒角過渡段具有一小直徑 Dl，其中根據下列公式建立空間關係(D2-D1)0.5《--3,5L (transition)
10、 根據權利要求8所述的火花塞，其特徵在於，進一步包括附於所述 接地電極的所述末梢端的金屬點火端，該金屬點火端具有凸起圓頂和圍繞該 圓頂的底緣，該底緣與所述接地電極面面接觸設置。
11、 根據權利要求10所述的火花塞，其特徵在於，所述金屬點火端的所 述底緣具有大致環狀的結構。
12、 根據權利要求8所述的火花塞，其特徵在於，所述圓頂和所述底緣 延想像中的中心軸大致彼此對準。
13、 根據權利要求8所述的火花塞，其特徵在於，所述殼體包括上、下 壓縮凸緣，該上、下壓縮凸緣分別與所述絕緣件的所述大、小肩部擠壓接觸， 以使該絕緣件壓縮於所述大、小肩部之間。
14、 根據權利要求8所述的火花塞，其特徵在於，所述殼體的所述下壓 縮凸緣包括內周唇緣，該唇緣與所述絕緣件的所述下突出端相間隔，以便燃 燒氣體佔據其間的空間並增強該空間的絕緣性能。
全文摘要
一火花塞(10)，具有一延伸的陶瓷絕緣體(12)，該陶瓷絕緣體(12)包括多個位於不同位置的設計特徵。至少該接地電極(26)上設有一具底緣的且半球狀的金屬點火端(56)，該金屬點火端(56)控制劣電弧(62)並通過同該接地電極(26)之間增加表面接觸而改善附著技術。該火花塞(10)的不同特徵之間相互結合，以至於火花塞(10)的物理尺寸可被減小以滿足當前新的發動機的需求，同時不犧牲火花塞的機械強度或性能。
文檔編號H01T13/20GK101496241SQ200780028787
公開日2009年7月29日 申請日期2007年6月19日 優先權日2006年6月19日
發明者詹姆斯·D·呂科瓦基 申請人:費德羅-莫格爾公司