一火花塞（１０），具有一延伸的陶瓷绝缘体（１２），该陶瓷绝缘体（１２）包括多个位于不同位置的设计特征。至少该接地电极（２６）上设有一具底缘的且半球状的金属点火端（５６），该金属点火端（５６）控制劣电弧（６２）并通过同该接地电极（２６）之间增加表面接触而改善附着技术。该火花塞（１０）的不同特征之间相互结合，以至于火花塞（１０）的物理尺寸可被减小以满足当前新的发动机的需求，同时不牺牲火花塞的机械强度或性能。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于内燃机、熔炉等的火花塞，特别是涉及具有改善的机械 和绝缘强度的火花塞。
技术介绍
火花塞是一种延伸进内燃机、熔炉等的燃烧室并产生火花来点燃空气和 燃料混合物的装置。近来，发动机技术向减少发动机排放量的方向发展。同 时，增大进气和出气阀来提高效率。这些改变会侵占为火花塞保留的物理空 间。燃烧效率同样也要求提高点火系统的电压需求量。这些因素以及其他因 素会促使火花塞的结构尺寸向更小的范围发展，同时要求火花塞具有更好的 性能。当前工业上需要10-12mm范围内的高性能火花塞，并期望这些尺寸能 够进一步减小。在尝试縮小火花塞尺寸时特别需要考虑陶瓷绝缘件在薄部的介电常数的 降低。 一般绝缘强度定义为可应用于该材料而不会导致击穿或电击穿的最大 电场。因此，陶瓷绝缘件的薄截面会导致带电中心电极和接地壳体之间产生 介电击穿。在尝试縮小火花塞尺寸时需要考虑的另一点是，较薄的横截面，特别是 位于陶瓷绝缘件部分，所导致的机械强度的减小。机械强度减小的区域所导 致的问题在火花塞加工过程中已经被证实，其会在元件上产生较大的轴向负 载和机械应力。例如，在绝缘件内设置阻燃密封装置时，以及令壳体向绝缘 件的外部产生巻曲时，陶瓷材料处于大应力和压縮负载的状况下。各种在先使用的方式，包括将具有高扭矩的火花塞安装于汽缸盖之中的步骤，使得作 用于现代火花塞上的机械应力趋向于其屈服极限。用于发动机应用中时，通 过发动机振动、燃力以及热梯度，火花塞进一步受限于机械应力。在这些因 素的影响下，火花塞尺寸的减小会将其元件的应力承受极限推向失效点。因此，需要一种改良的火花塞，能够解决在现有规格的、长、以及特长 火花塞设计中受尺寸减小的影响所存在的机械和绝缘强度限制问题。
技术实现思路
本专利技术提供用于火花点火内燃机的火花塞。该火花塞包括延长的陶瓷绝 缘件，该绝缘件包括上末端、下突出端以及在该上末端和下突出端之间纵向 延伸的中心通道。所述绝缘件具有外表面，该外表面在接近所述末端处呈现 出大致圆形的大肩部，以及在最靠近所述突出端处呈现出大致圆形的小肩部。 所述大肩部的直径大于所述小肩部的直径。所述绝缘件进一步包括圆角过渡 段和经过渡长度与该圆角过渡段隔开的倒角过渡段。该圆角过渡段和倒角过 渡段均纵向设于直径完全不同的所述大肩部和所述小肩部之间。导电壳体围 绕所述绝缘件至少一部分。该壳体包括至少一个接地电极。导电中心电极设 于所述中心通道中，并具有最接近所述接地电极的、暴露在外的点火端。所述圆形过渡段具有大直径D2，所述倒角过渡段具有小直径D1。大直径D2和 小直径D1之间以及与过渡长度之间的空间关系根据下列公式建立(D2-Dl)0.5 S -L (transition)上述确定的几何关系描述了对于提高适用于具有大阀门和小孔径的现有 发动机的火花塞的性能非常有利的特征。这些特定几何关系能够使火花塞具 有足够的机械强度以承受装配和运行期间作用于其上的应力，避免损害其电 性能。附图说明为便于理解本专利技术的上述和其他特征及优点，以下结合附图对本专利技术进5行详细描述。其中图1是根据本专利技术的火花塞的剖视图2是火花隙区域的放大片段图，展现了固定于接地电极上的具底缘的 半球状金属点火端；图3是与图2 —样的图示，但展示了另一可选实施例，其中中心电极同 样设有凸起有圆顶的第二金属点火端；图4A-B展示了现有技术的各种具有接地和中心电极特征的火花隙结构， 这些接地和中心电极特征具有或不具贵金属点火端设计；图5是与图2 —样的图示，举例说明了从中心电极的贵金属端延伸至接 地电极的具底缘的半球状金属点火端的圆锥点火区；图6是与图3 —样的图示，描述了在从中心和接地电极的相对具底缘的 半球状点火端之间延伸的大致线形或柱形点火区；图7是大致沿图2中7-7线的放大的写实剖视图，采用虚线举例描绘了可 选激光焊接机；图8是根据本专利技术的设有具底缘的半球状金属点火端的接地电极的片段 立体图9是穿过根据本专利技术的火花塞的陶瓷绝缘件的纵向剖视图，确定对本 专利技术的一些方面有影响力的各种尺寸关系；图9A是绝缘过渡面的放大片段图，突出了圆角过渡段和倒角过渡段之间 测量过渡长度L (transition)的参考点；图IO是陶瓷绝缘件下半部的片段剖视图，进一步确定对本专利技术的一些特征有影响力的各种尺寸关系；图11是大致沿图10中11-11线的剖视图；以及图12是火花塞下点火端的放大、片段剖视图。具体实施例参照附图，其中相似的数字指代附图中相似或相应的部件，本专利技术火花 塞10大致如图1所示。该火花塞10包括管状陶瓷绝缘件12，该陶瓷绝缘件 12优选由氧化铝或其他具有指定绝缘强度、高机械强度、高导热系数和极好的抗热冲击性能的适合材料制成。该绝缘件12在极限压力下模压干燥，然后 在炉中高温烧至玻璃化。绝缘件12具有外表面，该外表面设有部分暴露在外的上杆部14，橡胶火花塞护套(图未示)包围并夹紧该上杆部14以保持与点 火系统的连接。暴露在外的杆部14可包括一系列肋16，来提供附加的防火花 或次电压击穿保护，并改进与橡胶火花塞护套的紧密配合，或者该杆部14可 为平滑的，如图9所示。绝缘件12为大致管状结构，包括中心通道18，该中 心通道18在上末端20和下突出端22之间纵向延伸。中心通道18具有变化 的横截面积，通常在末端20处或邻近末端20处的横截面积最大，管口端22 或邻近突出端22处的横截面积最小。导电的、优选金属制成的壳体用24来标识。该壳体24围绕绝缘件12的 下部区域，并包括至少一个接地电极26。当接地电极26为传统单L形时，基 于火花塞10的预期应用领域，该接地电极可采用直的或者弯曲的多接地电极 来替代。壳体24在本体部分大致呈管状，该壳体24包括适于与绝缘件12的小下 肩部68挤压接触的内部下压縮凸缘28。壳体24进一步包括上压縮凸缘30， 该上压縮凸缘30于组装过程中巻曲或成形，以便与绝缘件12的大上肩部66 挤压接触。上压縮凸缘30成形过程中或者成形之后，扣接区域32在其无法 承受的压縮力作用下被压扁，从而将壳体24固定在相对于绝缘件12固定的 位置。可在绝缘件12和壳体24之间设置垫圈、粘结剂或其他密封化合物来 优化气密性密封，提高组装后的火花塞10的结构完整性。壳体24具有工具接收六边形34结构，以便于拆除和安装。该六边形尺 寸符合相关应用领域的工业标准。当然， 一些应用中可要求采用非六边形的 工具接收界面，例如已知的比赛用火花塞应用中或其他环境中。金属壳体24 的下部设有螺纹部36，该螺纹部36直接位于座部38下方。该座部38与一垫 圈39配合以提供火花塞10位于汽缸盖内适当的界面。可选地，该座部38设 计有一锥度，以便进行为这类火花塞所设计的汽缸盖内的自密封安装。导电末端螺栓40部分设于绝缘件12的中心通道18内，从暴露在外的顶 柱纵向向下延伸至部分嵌入中心通道18的底端。顶柱连接点火线(图未示) 并接收点燃火花塞10所需的高压电的定时放电。图1举例说明的实例中，末端螺栓40的底端嵌在导电玻璃密封装置42 中，形成合成的抑制-密封包的顶层。导电玻璃密封装置42起到将末端螺栓 40的底端密封至电阻层44的作用。该电阻层44包括3层抑制-密封包的中间 层，能够由任何已知的能够本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于火花点火的燃烧过程中的火花塞，该火花塞包括： 细长的陶瓷绝缘件，包括上末端、下突出端以及在该上末端和下突出端之间纵向延伸的中心通道； 所述绝缘件具有外表面，该外表面在最接近所述末端处呈现出大致圆形的大肩部，以及在最靠近所 述突出端处呈现出大致圆形的小肩部，所述大肩部的直径大于所述小肩部的直径；所述外表面进一步包括圆角过渡段和经过渡长度Ｌ（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）与该圆角过渡段隔开的倒角过渡段，该圆角过渡段和倒角过渡段均纵向设于直径完全不同的所述大肩部和所述小肩部之间； 围绕所述绝缘件至少一部分的导电壳体，该壳体包括至少一个接地电极； 设于所述中心通道中的导电中心电极，该导电中心电极具有最接近所述接地电极的、暴露在外的点火端；以及 所述圆形过渡段具有大直径Ｄ２，所述倒角过渡段具有 小直径Ｄ１，其中根据下列公式建立空间关系： ０．５≤（Ｄ２－Ｄ１）／Ｌ（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）≤３．５。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯D吕科瓦基，
申请(专利权)人：费德罗莫格尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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