火花塞制造技术

本申请提供了一种火花塞，其包括中心电极和接地电极，所述接地电极与所述中心电极相对地设置，并在所述中心电极的一端与所述接地电极的相应的一端之间形成有火花间隙，其中，所述中心电极的所述一端和所述接地电极的所述相应的一端中的至少一个配置有贵金属端头，所述贵金属端头呈单件一体式结构并通过焊接与相应的中心电极或接地电极固定连接，所述贵金属端头具有背离所述火花间隙的一个端侧和面对所述火花间隙的另一端侧，所述一个端侧相对于所述另一端侧具有减小的横截面积。与常规火花塞相比，本申请的火花塞具有结构简单、制造成本低、使用寿命长等优点。使用寿命长等优点。使用寿命长等优点。

【技术实现步骤摘要】
火花塞


[0001]本申请涉及火花塞，尤其是涉及一种具有改进的电极结构的火花塞。

技术介绍

[0002]作为点火系统的重要部件，火花塞在诸如用于机动车辆的点燃式内燃机(例如汽油发动机)等中具有广泛的应用。通常情况下，在内燃机中使用的火花塞的使用寿命期间，其主要功能是使来自高压导线的脉冲高压电放电，使其击穿在火花塞的中心电极与接地电极之间形成的火花间隙(或放电间隙)中的空气而产生火花，从而将内燃机的燃烧室中的可燃混合气体引燃。然而，在产生火花的过程中，由于电极材料的特性等原因，电极材料将会不可避免地因为汽化、烧蚀等现象而产生损耗，由此随着火花塞使用时间的增加而导致火花间隙越来越大，所需的点火电压也随之增大，直到达到点火线圈所能提供的电压容量极限。于是，火花塞不再能够产生火花，从而导致发动机失火。
[0003]为了降低电极材料的损耗率并延长火花塞的使用寿命，已知可在火花塞电极的端部引入具有优异的抗蚀性并由此具有非常低的侵蚀速率的贵金属材料。例如，可通过激光焊接在火花塞的中心电极的端部处将贵金属端头与中心电极固定连接，以通过贵金属材料的使用来提高中心电极的可靠性、耐蚀性等要求，并由此减少电极材料的损耗以及提高火花塞的寿命。通常，常规火花塞的中心电极上的贵金属端头呈具有恒定横截面尺寸的大致圆柱体形状。在焊接过程中，贵金属端头和中心电极基体部分将熔合在一起而形成固定连接。随着对火花塞使用寿命的要求逐渐提高，贵金属端头的直径也需要随之增加。然而，本申请的专利技术人发现，将贵金属端头焊接到火花塞电极(例如中心电极)基体部分上时焊接位置处所需的工件尺寸并不一定要求很大。在此情况下，如果依然以传统方式采用例如具有圆柱体形状的贵金属端头，则会在焊接过程中造成大量贵金属材料的浪费或损失，并由此导致不必要的成本增加。
[0004]因此，存在着对现有火花塞进行改进的需求。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提出一种火花塞，其具有改进的电极结构，以克服现有火花塞中存在的问题或不足。
[0006]为此，根据本申请的一方面，提供了一种火花塞，其包括：
[0007]中心电极；以及
[0008]接地电极，所述接地电极与所述中心电极相对地设置，并在所述中心电极的一端与所述接地电极的相应的一端之间形成有火花间隙；
[0009]其中，所述中心电极的所述一端和所述接地电极的所述相应的一端中的至少一个配置有贵金属端头，所述贵金属端头呈单件一体式结构并通过焊接与相应的中心电极或接地电极固定连接，所述贵金属端头具有背离所述火花间隙的一个端侧(即，焊接侧)和面对所述火花间隙的另一端侧(即，放电侧)，所述一个端侧相对于所述另一端侧具有减小的横
截面积。
[0010]采用上述技术方案后，本申请通过在满足生产工艺和使用要求的前提下巧妙地改变火花塞中使用的贵金属端头的结构设计，即，适当地减小呈单件一体式结构的贵金属端头的焊接侧的尺寸，以使得贵金属端头的焊接侧相对于其放电侧具有减小的横截面积，从而能够通过简单的结构变化显著地减小贵金属端头在实施焊接时的焊接区域的体积，并由此尽可能地减少贵金属材料的浪费并提高其使用率，从而最终降低火花塞的制造成本并提高其经济性。
附图说明
[0011]通过下面参照附图并结合示范性实施例给出的关于本申请的更详细描述，将可以更清楚地了解本申请的特征、优点等诸多方面，在附图中：
[0012]图1是在内燃机中使用的火花塞的放电部分的典型构造示意图；
[0013]图2是焊接到火花塞电极基体上的贵金属端头的焊接区域附近的微观结构示意图；
[0014]图3示意性地示出了根据本申请的第一实施例中的贵金属端头和相应的中心电极基体部分及其焊接前的组合状态；
[0015]图4示意性地示出了根据本申请的第二实施例中的贵金属端头和相应的中心电极基体部分及其焊接前的组合状态；
[0016]图5示意性地示出了根据本申请的第三实施例中的贵金属端头和相应的中心电极基体部分及其焊接前的组合状态；
[0017]图6示意性地示出了根据本申请的第四实施例中的贵金属端头和相应的中心电极基体部分及其焊接前的组合状态；
[0018]图7示意性地示出了根据本申请的第五实施例中的贵金属端头和相应的中心电极基体部分及其焊接前的组合状态。
具体实施方式
[0019]下面参照附图详细描述本申请的各实施例等更多细节。应当理解，下面描述的各实施例均应被理解为是示例性的，而不构成对本申请的限制。
[0020]另外，需指出的是，在不同的附图中，相同的附图标记表示基本相同或相似的部件(或部分)，以尽量避免重复性描述。应当理解，附图中各部件的尺寸、位置等并未严格地按比例绘制，且各部件的尺寸、比例关系以及部件的数目等均不应作为对本申请的限制。
[0021]图1示意性地示出了在例如用于机动车辆的内燃机中使用的火花塞的放电部分的典型构造。
[0022]如图1所示，所述火花塞通常包括例如呈大体圆柱状的中心电极1和大致呈L形弯曲的接地电极2，所述接地电极2与所述中心电极1相对地设置，并在所述中心电极1的一端(即，前端或点火端)与所述接地电极2的相应的一端之间形成有火花间隙。为降低电极材料的损耗率并延长火花塞的使用寿命，可在所述中心电极1的前端或点火端附接、例如焊接有贵金属端头3。另外，根据需要，所述接地电极2的相应的一端也可附接、例如焊接有贵金属端头4。
[0023]本申请的专利技术人通过大量的试验和研究后发现，以中心电极为例，当例如通过激光焊接将贵金属端头与所述中心电极固定连接在一起时，焊接完成后，通过金相学观察，在焊接区域附近通常将呈现出如图2的显微照片所示的微观结构，其中，在图2中显示的灰白色部分中，位于上部和中部处的颜色较浅区域表示贵金属端头，位于最下部的颜色较深区域表示中心电极基体部分。
[0024]从图2中可以看出，焊接完成后的贵金属端头从上到下基本上可分成三个区域：焊接后未受损区域、部分熔融区域和完全熔融区域，其中，贵金属端头具有总长度L；焊接后未受损区域具有长度L1，其代表有效贵金属长度；部分熔融区域和完全熔融区域一起具有长度L2，其代表焊接长度；完全熔融区域具有长度L3。另外，如图2所示，所述贵金属端头具有直径D。
[0025]在以不同的电极基体和贵金属端头进行焊接试验后，本申请的专利技术人发现，通常，在满足焊接工艺要求等的情况下，所述长度L1、L2和L3基本上将落在以下数值范围内：2mm≥L1≥100μm，L2≥200μm且L3≥20μm。
[0026]从上述内容中可以看出，当将贵金属端头焊接到电极基体上时，将在焊接区消耗一定量的贵金属材料，从而造成贵金属材料的一定程度的浪费或损失。如果在满足寿命和生产要求等的前提下，能够对贵金属端头的结构进行重新设计，例如使得贵金属端头的背离火花间隙的一个端侧(以下也称作焊接侧)相对于其面对火花间隙的另一端侧(以下也称作放电侧)具有减小的横截面积，则可以针对性地减少焊接过程中贵金属材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种火花塞，其包括：中心电极；以及接地电极，所述接地电极与所述中心电极相对地设置，并在所述中心电极的一端与所述接地电极的相应的一端之间形成有火花间隙；其中，所述中心电极的所述一端和所述接地电极的所述相应的一端中的至少一个配置有贵金属端头，所述贵金属端头呈单件一体式结构并通过焊接与相应的中心电极或接地电极固定连接，所述贵金属端头具有背离所述火花间隙的一个端侧和面对所述火花间隙的另一端侧，所述一个端侧相对于所述另一端侧具有减小的横截面积。2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述贵金属端头具有延伸穿过所述贵金属端头的所述一个端侧和所述另一端侧的中心轴线，且呈围绕所述中心轴线具有旋转对称性的块状体或片状体的形式，在经过所述中心轴线的剖面图中观察，所述贵金属端头具有沿着所述中心轴线变化的截面尺寸。3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，从所述另一端侧至所述一个端侧，所述贵金属端头依次包括或被划分为工作部分和焊接部分，所述焊接部分具有预定焊接长度，所述预定焊接长度大于或等于0.2mm且小于或等于1mm。4.根据权利要求3所述的火花塞，其特征在于，所述贵金属端头总体上呈T形，并由沿着所述中心轴线分别具有恒定的横截面尺寸的第一柱状部分和第二柱状部分组成，所述第一柱状部分对应于所述工作部分，其靠近所述火花间隙地设置，所述第二柱状部分对应于所述焊接部分，其背离所述火花间隙并与所述第一柱状部分相邻地设置，在经过所述中心轴线的剖面图中观察，所述第一柱状部分具有第一直径D1，所述第二柱状部分具有第二直径D2，所述第一直径D1和所述第二直径D2之间满足以下关系式：5mm≥D1>D2≥0.1mm。5.根据权利要求4所述的火花塞，其特征在于，在经过所述中心轴线的剖面图中观察，所述第一柱状部分具有第一长度L
11
，所述第二柱状部分具有第二长度L
12
，其中，2mm≥L
11
≥0.2mm且1mm≥L
12
≥0.2mm。6.根据权利要求3所述的火花塞，其特征在于，所述贵金属端头总体上呈沿着所述中心轴线具有线性变化的截面形状的截头圆锥体状或者呈沿着所述中心轴线具有弧形变化的截面形状的喇叭体状，从所述另一端侧至所述一个端侧，所述截头圆锥体和所述喇叭体中的每一个依次被划分为工作部分和焊接部分，其中，在经过所述中心轴线的剖面图中观察，所述贵金属端头的面对所述火花间隙的一侧具有第一直径D1，所述贵金属端头的背离所述火花间隙的一侧具有第二直径D2，所述第一直径D1和所述第二直径D2之间满足以下关系式：5mm≥D1>D2≥0.1mm；和/或其中，所述工作部分具有预定工作长度L
21
或L...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢强，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：