具有多层点火尖端的火花塞制造技术

本发明专利技术提供一种具有使贵金属用量最少的多层点火尖端的火花塞，以及将火花塞与多层点火尖端装配的方法。该点火尖端包括放电端和焊接端，该焊接端连接到中央电极，更具体地连接到该中央电极的基本电极。该焊接端具有一个热膨胀系数，其不在该放电端和基本电极的热膨胀系数的值之间。更具体地，该焊接端的热膨胀系数大于该放电端和基本电极的热膨胀系数。该焊接端由镍和铬及有限量的其它元素形成。该火花塞由用于该放电端的材料形成的第一细长材料和用于该焊接端的材料形成的第二细长材料组装而成。然后将这两种材料结合以形成单个结合材料，然后切断以形成点火尖端。将该点火尖端焊接到该火花塞的中央电极，特别是该基本电极。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用在内燃机中的火花塞和其他点火装置，以及更具体地， 涉及具有高性能金属点火尖端的点火装置。0004
技术介绍
火花塞在业内是公知的并且一直用来在内燃机中引发燃烧。通常，火 花塞是延伸到内燃机的燃烧室内并且能够产生火花以点燃在其中的空气和燃 料的可燃混合物的装置。具体地，火花塞通常包括圆柱形金属壳，其具有外 螺纹，该外螺纹旋入发动机的一部分，以及进一步具有钩子形状的接地电极， 该接地电极连接到火花塞的点火端。 一个圆柱形绝缘体部分设置在金属壳中 并且朝向点火端和接线端轴向延伸超出该金属壳。导体端子与该点火端相对， 设在该圆柱绝缘体内火花塞的接线端。在点火端，中央电极设在该绝缘体内 并且朝向该接地电极轴向突出该绝缘体，借此在中央电极和接地电极之间形 成火花塞间隙。由于内燃机本身的性质，火花塞在气缸内暴露在许多极端情况下，包 括高温和各种腐蚀性燃烧气体，这传统上减小了火花塞的寿命。电火花腐蚀 也减少火花塞的寿命。电火花腐蚀是电极、特别是点火尖端或者挨着或者邻 近点火尖端的材料在运行中因为电弧高温导致的局部蒸发而腐蚀。火花塞传 统上具有由镍或镍合金形成的电极，它们容易受到电火花腐蚀的影响。近来 制造商有用贵金属，如铂、铱或它们的合金制造中央电极的点火端，以最小化电火花腐蚀。铂、铱以及它们的合金通常非常耐电火花腐蚀。然而，铂、 铱或它们的合金又是非常昂贵的，所以希望制造点火部分的材料的用量减少。在运行中，高达40000伏特的点火电压脉冲通过火花塞施放到该中央 电极，由此导致火花跳过中央和接地电极之间的间隙。该火花点燃燃烧室或 气缸内的空气和燃料的混合物以产生高温燃烧从而驱动发动机。不幸的是， 燃烧室内的高压和高温环境会通过如电火花腐蚀使火花塞的部件功能退化。 当火花塞退化后，点火的特性就成为可变的，由此降低点火的质量以及产生 的燃烧。尽管铂、铱或其他贵金属和它们的合金不易受到电火花腐蚀的影响， 但是如果过小，用于贵金属的点火尖端不管长度、宽度或者大小如何，火花 会围绕贵金属尖端和中央电极和接地电极的基材之间的弧跳动。由于基材通 常是镍合金，其容易受到电火花腐蚀的影响，这会导致基材或中央电极腐蚀 直到贵金属尖端耗尽。火花塞的任何退化会影响点火的质量，任何不是源于 点火部分的点火表面而是源于中央电极并且围绕该贵金属点火尖端传播的点 火将降低火花的质量。火花的质量影响到对空气和燃料混合物的点燃(即， 燃烧效率、燃烧温度和燃烧产物)。因此，发动机的功率输出、燃料效率、性 能，以及空气和燃料混合物燃烧产生的排放会受到不利的影响。由于越来越 强调控制机动车辆的排放，不断增加的燃料价格和现代的性能要求，期望为 了获得一贯的发动机性能和排放质量而保持高质量的火花。 火花塞的寿命以及由此火花塞对电火花腐蚀的耐受性对于制造商也是 重要的。制造商越来越要求更长的火花塞使用寿命如100000英里、150000 英里以及175000英里使用寿命。许多传统的镍火花塞由于电火花腐蚀和侵蚀 仅具有20000到40000英里的使用寿命。此外，许多制造商增加发动机气缸 内的压縮比以提供燃料效率更高的发动机。压縮比的任何增加也要求增加火 花塞工作电压，以足以允许火花在中央和接地电极之间的火花间隙跳动。火 花塞工作电压的任何增加也增加电火花腐蚀的可能性并且因此减少火花塞的 寿命。 一种对抗电火花腐蚀的方法是大大增加贵金属材料(如铱、铂或其合 金)的用量形成点火端的尖端点火部分或大小。然而，铱、铂及其合金是极 其昂贵的，并且因为制造商一直要求降低成本，所以将用在火花塞中的铱、 铂或其合金的量最小化是很重要的。此外，在制造具有由铱、铂或其合金形成的点火部分的火花塞中，将 该点火部分连接到中央电极基材是困难的。铱和铂合金往往具有不同的属性 并且有时难以可靠地焊接到中央电极的基材上。另外，铱及其合金往往非常 易碎，导致非常难以处理以及连接到基材。
技术实现思路
综上所述，本专利技术提供用于火花塞的多层点火尖端——其减小贵金属的用量同时提供对电火花腐蚀和侵蚀足够的耐受性，具有耐火花的中间材料， 以及将火花塞与该多层点火尖端组装的方法。该火花塞包括具有放电端和焊接端的点火尖端。该焊接端连接到中央电极，以及更具体地是该中央电极上的基本电极。该焊接端具有一个热膨胀 系数，这个系数并不在该放电端和该基本电极的热膨胀系数的值之间。更具 体地，该焊接端具有的热膨胀系数大于该放电端和基本电极的热膨胀系数。该火花塞包括具有放电端和焊接端的点火尖端。该焊接端包括由镍和 铬与有限量的其它元素形成的材料。该焊接端包括少于20%铱或铂和少于3% 的铑。在某些实施方式中，该焊接端还包括铁，碳，锰，硅，铜，铝和铼。 该火花塞可通过由用于该放电端的材料形成的第一细长材料和由用 于该焊接端的材料形成的第二细长材料组装而成。然后将这两种材料结合以 形成单个结合的材料，然后切断以形成点火尖端。将该点火尖端焊接到该火 花塞的中央电极，以及更具体地是该基本电极。从下面详细描述、权利要求和附图中，本专利技术更大的应用范围将变得 显而易见。然而，应当理解该详细描述和具体示例，尽管指出本专利技术的优选 实施方式，仅仅是作为示例给出的，因为在本专利技术主旨和范围内的各种变化 和修改对于本领域的技术人员将变得显而易见。附图说明从下面给出的详细描述、所附权利要求和附图，将可以充分理解本专利技术，其中图1是通常火花塞的主视图； 图2是点火尖端的主视图；图3是包括点火尖端的中央电极总成的主视图；图4是该中央电极总成的点火端的放大的局部主视图；图5是具有铆钉头的点火尖端的主视图；图6是具有铆钉头点火尖端的中央电极总成的局部主视图；图7具有连接到中央和接地电极的点火尖端的火花塞的局部剖视图；图8是另一种火花塞的局部剖视图；图9A-9E以简化的形式描述了制造具有多层点火尖端的火花塞中央电 极的方法；图10A-10B描绘了用于图9A-9E的制造方法的额外的步骤； 图11描绘了组装工艺的过程；图12A-12F以简化的形式描绘了根据本专利技术的制造方法；以及 图13A-13E以简化的方式描绘了本专利技术的制造方法。具体实施例方式本专利技术主要涉及点火装置，如火花塞点火器和其他火花发生装置。火 花塞10在图1的主视图中说明。该火花塞10包括周定在绝缘体14上的外部 金属壳12。该外部金属壳12连接到接地电极20。该绝缘体14具有中心孔(未 示)，中央电极总成40位于其中。该中央电极40在点火端44延伸突出该绝 缘体14，更具体地是伸出该绝缘体芯部突起18。基本电极42位于在该中央 电极总成40的点火端44，点火尖端50面向该接地电极20连接到该基本电 极。如图所示，基本电极42局部延伸入该燃烧室，所以其由基本抗腐蚀和 氧化的合金形成。基本电极通常由包括镍的合金形成。其它的元素可以增加 到该基本电极，如铬、硅、锰、钛、锆、碳、铁、钇、铝、锰、钙、铜、硫、 钒、铌、钼、钨、钴、磷和铅。 一种这样的镍合金包括少于2%的硅和铝， 以及少于0.5%的钇、铁、铬、碳、钛、锰、钙、铜、硫、磷、钒、铌、钼、 钨和钴。另一种可以接受的合金包括少于3%的铬和锰，以及少与1%的硅、 钛、锆、碳和铁。另一种可接受的镍合金包括少于20%的铬，少于10%的铁 以及少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种火花塞，包括：　中央电极总成，包括基本电极和点火尖端，其中所述点火尖端包括焊接端和放电端，所述焊接端位于所述基本电极和所述放电端之间，其中每个所述焊接端、基本电极和放电端具有热膨胀系数，其中所述焊接端的热膨胀系数大于所述放电端和所述基本电极的热膨胀系数。

【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]