火花塞绝缘件制造技术

一种具有高绝缘强度、高密度以及允许光通过的光学性能的火花塞绝缘件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有高绝缘强度、高密度、致密纹理以及允许光通过的光学性能的火花塞绝缘件。
技术介绍
示例性火花塞如图I所示，设有固定于绝缘件30的外壳20。中心电极50和端子40至少部分地设于绝缘件30内。绝缘件30将充电端子40和中心电极50与接地电极22相互绝缘。同时，绝缘件30将端子40和中心电极50隔离，避免其遭受外部电干扰。由于制造商不断提高内燃机的复杂性，减小其尺寸，因此，急需将火花塞的尺寸减小，使其所占据的空间减小。通常，由于火花塞在其使用寿命之内对绝缘件绝缘强度存在要求，因此，火花塞尺寸特别是火花塞直径的进ー步减小是受限的。绝缘强度直接和绝缘件所需壁厚相关。另ー个限制尺寸减小的因素是更多的制造商要求火花塞具有较长的使用寿命，例如要求100，000英里、150，000英里、175，000英里使用寿命。所需的使用寿命越长，所要求的绝缘强度越高。以往，延长火花塞使用寿命或増加火花塞绝缘强度常用的方法是増加绝缘件壁厚。然而，当前发动机需要结构更为紧凑的火花塞，这妨碍或限制了壁厚较厚的绝缘件的应用。采用电磁全可变气门来代替凸轮轴来提高燃料效率和动カ的新方向也需要进ー步减小火花塞的厚度和体积。同吋，当前内燃机的最新发展以及发展趋势仍需要提高绝缘強度。为了提高燃料经济性，增添性能，将发动机设计具有更高的压缩性，涡轮增压发动机也变得很普通。火花要在更高的压缩比下跳过火花隙，就需要更高的电压和由此在绝缘件中产生的较高的绝缘强度。因此，在需要增强火花塞绝缘件绝缘强度的同时还需要减少绝缘件的壁厚和尺寸。当前火花塞典型地由氧化铝合成物制成，该合成物具有特定火花塞制造商所需的其他专用添加剤。加工时，具有专用成分的氧化铝典型地形成白色但不透明的陶瓷绝缘件。实际上，专利技术人并不知道在较日照弱的正常照明下，任何当前的火花塞的绝缘件可令光穿过从而很明显地显示燃烧室内的火花。虽然过去的一些由例如玻璃这种无定形材料制成的绝缘件是透明的，然而由于即使在减小绝缘强度要求的条件下也需要大大增加这些现有透明绝缘件的壁厚，因此这些绝缘件无法提供当前内燃机所需要的绝缘强度，特别是当前的尺寸要求。在诊断各种发动机问题时，需要观察汽缸中的状态，或者至少要观察其燃烧状态，来确定汽缸中的火花是否出现问题。通常，必须通过车辆专项检查来确定车辆上的电点火、火花塞线、火花塞是否存在问题。因此，在保持火花塞的高绝缘强度以及所需的机械性能包括绝缘件直径的同时，需要观察汽缸燃烧室中的火花产生。传统上，烧制绝缘件30井上釉，从而使其末端部12产生光滑表面。上釉是为了防止未上釉的绝缘件30的末端部12产生跳火。为了减小制造成本和时间，理想地情况是不要使绝缘件上釉，然而，当前若不进行额外的加工步骤，无法将绝缘件的外表面加工得足够光滑以能够避免跳火，因此，绝缘件仍必须进行上釉。由于跳火对于火花塞绝缘件30的点火端部或者中心突出部14不难应付，而上釉加工的成本很高，故典型地不对绝缘件30的点火端部或者中心突出部14进行上釉。因此，绝缘件30的点火端部或中心突出部典型地设有ー在汽缸内吸附燃烧过程中的沉积物的粗糙面，这会对火花塞点火不利。在无法正确协调或无法进行有效运转，或者具有例如燃烧过程中油漏进汽缸的一些机械问题的发动机中，这些沉积物很快明显堆积，最終在低电阻的中心电极50和壳体20之间形成导电管道，而后跳过火花隙，反过来阻止火花塞产生适合的点火形态来有效点燃汽缸中的气体。双冲程发动机还会因燃烧过程中汽缸中存在的油而产生沉积物。因此，需要提供一种用作火花塞绝缘件的材料，具有无需进行上釉或其他抛光加 エ的更为光滑的表面。
技术实现思路
本专利技术提供ー种具有高绝缘强度、极好的机械性能以及光性能的火花塞绝缘件，该绝缘件允许光通过，从火花塞的点火端传输至末端部。已知(1)火花塞的一稍透明绝缘件通过光的透射可以显示燃烧室中的点火和燃烧过程，以及(2)可以通过采用ー种材料制成含有至少99%多晶态Al2O3以及其他痕量材料和金属氧化物的绝缘件来提供具有高绝缘强度以及极好机械性能的火花塞绝缘件，从而减小火花塞的厚度。为制成这样的高纯度Al2O3绝缘件，金属氧化物起到烧结助剂和颗粒生长抑制剂的作用。參照下列详细描述、权利要求以及附图，将进一歩了解本专利技术的适用范围。然而，应当理解，这些详细描述以及特定实例，指本专利技术的较佳实施例，仅用作举例说明，本领域的普通技术人员可在本专利技术的精神和范围内对本专利技术做各种改变和修改。附图说明为更充分地理解本专利技术，结合以下详细描述、所附权利要求以及附图对本专利技术进行说明，其中图I是典型火花塞的剖视图；以及图2是图I中火花塞的绝缘件部分的剖视图。具体实施例方式图I中的剖视图举例说明了火花塞10。该火花塞10包括安装于绝缘件30上的外壳20，该外壳20包括接地电极22。如图所示，该火花塞10在绝缘件30上设有中心孔32，该中心孔32中设有端子40、导电材料46、密封材料48以及中心电极50，任何设有绝缘件的火花塞结构或点火装置均可采用本专利技术的绝缘件30。这里提及的火花塞和火花塞绝缘件通常也可以指代点火装置以及用于点火的绝缘件。中心电极50包括面对接地电极22的端部56。进ー步如图2所示,绝缘件30在点火端13和末端11之间延伸。从末端11开始直至延伸到点火端13，火花塞绝缘件30包括末端部12、大肩部16、小肩部18以及点火端部或中心突出部14。进ー步地，绝缘件30在中心孔32内表面34与外表面36之间的壁厚不同。同吋，内表面34设有沉孔座38，中心电极50抵接至该沉孔座38。如图所示的以及说明书中在此描述的火花 塞绝缘件是ー典型的用于内燃机例如汽车发动机的火花塞，本领域的普通技术人员易知，根据所需应用领域的不同，该绝缘件30可具有各种形状、尺寸和结构。例如，在一些实施例中，肩部16、18均可省略。绝缘件30由包含重量百分比至少约99%的Al2O3，优选，至少99. 4% Al2O3的材料制成。采用重量百分比约99. 97%或更高的Al2O3制成绝缘件30，可获得具有期望特性的绝缘件30。为了改进烧结加工、提高火花塞的电性能、机械性能以及耐用性，火花塞绝缘件30由包含ー种或者多种不同金属氧化物的材料组成，例如IIIB族过渡金属的氧化物，稀土属元素的氧化物，以及MgO。典型地，这些金属氧化物可以单独存在，也可以相组合，其总量可达约l，000ppm。根据所需特性的不同，金属氧化物的总量约为50-675ppm，在某些实例中，为100-600ppm，示例性的金属氧化物包括Y203、La203、Yb2O3>以及MgO。从IIIB族过渡金属氧化物中选择的示例性过渡金属包括Se203、Y203以及La203。稀土属元素的示例性氧化物包括从La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb以及Lu的氧化物的氧化物组中选择的金属氧化物。下列表I提供了实例1-8来展示示例性绝缘件的成分，特别是，绝缘件中所包含的Al203、Mg0以及其他金属氧化物的量。表I本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2006.06.23 US 60/815,946;2007.05.08 US 11/745,7361.ー种火花塞包括ー绝缘件,其特征在于,所述绝缘件包含重量百分比为至少99. 0%的Al2O3,以及IO-IOOOppm的至少ー种选自下组的材料MgO,过渡金属氧化物和稀土属元素氧化物。2.根据权利要求I所述的火花塞，其特征在于，所述过渡金属氧化物选自元素周期表中IIIB族的金属氧化物。3.根据权利要求I所述的火花塞，其特征在干，所述稀土属元素氧化物选自包括La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb 以及 Lu 的氧化物的氧化物组。4.根据权利要求I所述的火花塞，其特征在于，所述的绝缘体具有外表面，所述外表面的平均粗糙度为O. 40微米或小于O. 40微米，且密度大于或等于3. 95g/cm3,且其中所述的绝缘体可允许光通过。5.根据权利要求I所述的火花塞，其特征在于，所述绝缘体包括位于所述中心突出部和末端部之间的大肩部和小肩部，所述绝缘件...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·J·沃克，
申请(专利权)人：费德罗莫格尔公司，
类型：发明
国别省市：