專(zhuān)利名稱(chēng):內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火裝置及其點(diǎn)火尖端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及點(diǎn)火裝置,如內(nèi)燃機(jī)的火花塞,更具體的涉及用于制造這種裝置的點(diǎn) 火電極的點(diǎn)火表面的合金。
背景技術(shù):
各種貴金屬合金被用于火花塞電極的點(diǎn)火表面。某些貴金屬元素比其他的貴金屬 更便宜些,而考慮到使用該較便宜的合金替代所能達(dá)到的性能,有時(shí)會(huì)有所取舍。例如,鈀 是一種相對(duì)廉價(jià)的元素,但它被發(fā)現(xiàn)在火花塞點(diǎn)火表面的操作環(huán)境中會(huì)發(fā)生氧化。例如,由 錸鈀或鉬鈀銥合金構(gòu)成的點(diǎn)火表面中的鈀已被證明在使用中會(huì)發(fā)生氧化。已知金與鈀合金化有利于減輕鈀在火花塞電極的操作環(huán)境下發(fā)生氧化。然而,對(duì) 于現(xiàn)代點(diǎn)火表面的應(yīng)用中的長(zhǎng)期使用來(lái)說(shuō),已知的鈀金合金(如Au40Pd)的機(jī)械性能被認(rèn) 為太軟和太弱。此外,已知的鈀金合金材料容易與操作環(huán)境中的燃燒成分形成合金,如鉛, 從而導(dǎo)致該材料在使用中發(fā)生降解。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面,提供一種具有電極點(diǎn)火尖端的點(diǎn)火裝置,如火花塞,該電 極點(diǎn)火尖端由金鈀合金外加至少3重量%的選自鉬,銥,銠,釕中的至少一種貴金屬元素構(gòu) 成。金抑制鈀發(fā)生氧化,而外加元素提供使用中的高溫機(jī)械性能和抵抗與燃燒成分形成合 金的能力。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面,金占點(diǎn)火尖端的至少10重量%。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面,金鈀合金占點(diǎn)火尖端的至少40重量%,而外加貴金屬 元素補(bǔ)足差額。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面,上述金鈀和鉬銥銠和/或釕合金可被非貴金屬稀釋?zhuān)?如鎳(高達(dá)約30重量% ),并進(jìn)一步包括添加用于降低工作函數(shù)的少量的鎢(1-4重量% ), 以及可選的用于顆粒穩(wěn)定性的0. 01-0. 2重量%的一種或多種活性元素,如鋯,釔,鑭,鉿, 鉭。
為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明的上述和其他方面、特征及優(yōu)點(diǎn),以下結(jié)合當(dāng)前優(yōu)選的 實(shí)施例和最佳實(shí)施方式、所附權(quán)利要求以及附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述,其中圖1是具有根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的電極點(diǎn)火尖端的點(diǎn)火裝置的橫截面視圖;及圖2是圖1中方框區(qū)域2的放大視圖。
具體實(shí)施例方式更具體地參考附圖,圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)當(dāng)前優(yōu)選方面構(gòu)造的點(diǎn)火裝置 10,用于內(nèi)燃機(jī)的燃料/空氣混合物的點(diǎn)燃。典型的點(diǎn)火裝置10示出為火花塞,但是本發(fā) 明設(shè)定的其他點(diǎn)火裝置也在權(quán)利要求的范圍之內(nèi),如電熱塞。裝置10包括通過(guò)常規(guī)方法由 氧化鋁或其他合適的電絕緣材料構(gòu)成的環(huán)形陶瓷絕緣體12。該絕緣體12具有在上部終端 16與下部管口端或孔端18之間延伸的中央通道14,其中中心電極20位于下部管口端或孔 端18內(nèi)部。該中心電極20在其自由端具有點(diǎn)火表面,此后示出為點(diǎn)火尖端21。導(dǎo)電金屬 外殼22被設(shè)置為圍繞絕緣體12的下部和中部密封,且該外殼可以由任何合適的金屬構(gòu)成, 如各種鋼合金,并可通過(guò)常規(guī)的方式涂覆鋅或鎳基合金涂層等。外殼22包括至少一個(gè)接地 電極M,其可具有任意的形狀、大小和配置,例如附圖中所示出的標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)單L形配置。該接 地電極M具有至少一個(gè)接地電極點(diǎn)火表面,此后示出為點(diǎn)火尖端25,其與中心電極20的點(diǎn) 火尖端21間隔開(kāi)一火花間隙26。至少一個(gè)點(diǎn)火尖端21,25由金鈀合金外加至少3重量% 的鉬,銥,銠,釕中的至少一種元素構(gòu)成。金抑制鈀發(fā)生氧化,而外加元素提高使用中的高溫 機(jī)械性能和抵抗與燃燒成分形成合金的能力。一個(gè)導(dǎo)電接線柱觀設(shè)置于絕緣體12的中央通道14內(nèi),該接線柱觀的自由下端 32臨近電阻層30,該電阻層30位于下端32和中心電極20的上端34之間。導(dǎo)電玻璃密封 件36,38將電阻層30分別與接線柱觀和中心電極20間隔開(kāi)。該電阻層30可以由此類(lèi)應(yīng) 用中用于抑制電磁干擾(EMI)的任何合適的成分構(gòu)成。接線柱觀,上玻璃密封件36,電阻 層30,下玻璃密封件38和中心電極20提供電氣通道,而外殼22和接地電極M提供接地通 路,該接地通路與該電氣通道間隔開(kāi)火花間隙26。至少一個(gè)或兩個(gè)點(diǎn)火尖端21,25由金鈀基合金構(gòu)成,其中該中心電極20和接地電 極對(duì)由與點(diǎn)火尖端21,25不同的材料構(gòu)成。如果兩個(gè)點(diǎn)火尖端21,25都由金鈀基合金構(gòu) 成,它們可以具有相同或不同的金鈀基合金成分。如圖所示,點(diǎn)火尖端21,25分別導(dǎo)電性地 結(jié)合于中心和接地電極20,24,如通過(guò)焊接。應(yīng)當(dāng)理解,點(diǎn)火尖端21,25的連接方式可以通 過(guò)任何合適的連接方式進(jìn)行,另外,該點(diǎn)火尖端21,25的形狀可以不同于所描述的或所示 出的形狀,例如圓盤(pán)狀,圓柱體,鉚釘形,棍狀,或所需的其他形狀。該金鈀基合金與至少一種貴金屬預(yù)混以有效提高其高溫性能并將成型點(diǎn)火尖端 材料的機(jī)械強(qiáng)度提高到滿(mǎn)足現(xiàn)代點(diǎn)火表面應(yīng)用的水平,同時(shí)防止金鈀成分在存在普通燃燒 成分(如鉛)時(shí)被進(jìn)一步合金化和損壞(breaking down) 0鉬被證明正是這種可以有效提 高成型點(diǎn)火尖端材料的機(jī)械強(qiáng)度并防止或抑制不利的合金化的一種貴金屬。陽(yáng)重量%的 金,40重量%的鈀和5重量%的鉬;50重量%的金,30重量%的鈀和20重量%的鉬;及50 重量%的金,40重量%的鈀和10重量%的鉬合金被證明是有效的低成本的火花塞的點(diǎn)火 尖端材料,同時(shí)提供使用中所需的機(jī)械強(qiáng)度和抗合金化能力。總之,金鈀合金中的鉬的添加 范圍在3-50重量%,5-20重量%或5-10重量wt%,其中金鈀的比例約為1.5 1,而金鈀 的比例0.25 1-2 1都在考慮范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面,金鈀合金中可添加一種或多種其他貴金屬,如銥,銠和/ 或釕,或者與鉬一起或者代替鉬。例如,46重量%的鉬,34重量%的鈀,10重量%的金和10 重量%的銥合金被證明是有效的火花塞點(diǎn)火尖端合金。根據(jù)本發(fā)明的又一方面,這些合金
5可被非貴金屬稀釋?zhuān)珂?,且可含有少量用于降低工作函?shù)的鎢(1-4重量%)。另外或者 可選擇的,這些合金可以進(jìn)一步混有少量的一種或多種作為顆粒穩(wěn)定劑的占0. 01-0. 2重 量%的活性元素,如鋯,釔,鑭,鉿或鉭。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面,火花尖端21,25可由金鈀基合金構(gòu)成,其中金的含量 大于10重量%,而鈀的含量大于5重量%,以及鉬,銥,銠或釕中的至少一種。該材料可進(jìn) 一步混有如上所述的少量的鎢,同時(shí)可選的混有上述討論的一種或多種活性元素。顯然,根據(jù)以上教導(dǎo),本發(fā)明的許多修正和變型是可能的。因此,應(yīng)當(dāng)理解,在后所 附權(quán)利要求的范圍內(nèi),本發(fā)明可不同于上述具體描述通過(guò)其他方式實(shí)施。相應(yīng)的,本發(fā)明的 范圍由最終授權(quán)的權(quán)利要求來(lái)限定,而不僅由上述描述的典型實(shí)施例來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種點(diǎn)火裝置,包括 一大致環(huán)形的陶瓷絕緣體;一圍繞所述陶瓷絕緣體的至少一部分的金屬外殼; 一有效連接于所述外殼的接地電極;一中心電極,所述中心電極和所述接地電極提供一火花間隙;及 所述接地電極和所述中心電極中至少一個(gè)的點(diǎn)火尖端由金鈀合金外加至少3重量% 的選自鉬,銥,銠和釕中的至少一種貴金屬元素構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的點(diǎn)火裝置,其特征在于,所述金占所述接地電極點(diǎn)火尖端和所 述中心電極點(diǎn)火尖端中至少一個(gè)的至少10重量%。
3.如權(quán)利要求2所述的點(diǎn)火裝置,其特征在于,所述金鈀合金占所述點(diǎn)火尖端的至少 40重量%。
4.如權(quán)利要求3所述的點(diǎn)火裝置,其特征在于,所述至少一種貴金屬是占所述接地電 極點(diǎn)火尖端和所述中心電極點(diǎn)火尖端中至少一個(gè)的剩余量的鉬。
5.如權(quán)利要求3所述的點(diǎn)火裝置,其特征在于,金占所述接地電極點(diǎn)火尖端和所述中 心電極點(diǎn)火尖端中至少一個(gè)的至少30重量%。
6.如權(quán)利要求5所述的點(diǎn)火裝置,其特征在于,金占所述接地電極點(diǎn)火尖端和所述中 心電極點(diǎn)火尖端中至少一個(gè)的至少40重量%。
7.如權(quán)利要求5所述的點(diǎn)火裝置,其特征在于,所述至少一種貴金屬是占所述點(diǎn)火尖 端的剩余量的鉬。
8.如權(quán)利要求1所述的點(diǎn)火裝置,其特征在于,所述金鈀合金和所述至少一種貴金屬 被一種非貴金屬稀釋。
9.如權(quán)利要求8所述的點(diǎn)火裝置,其特征在于,所述非貴金屬至少部分為鎳。
10.如權(quán)利要求1所述的點(diǎn)火裝置,其特征在于,所述點(diǎn)火尖端進(jìn)一步包括1-4重量% 的鎢。
11.如權(quán)利要求1所述的點(diǎn)火裝置,其特征在于,所述點(diǎn)火尖端進(jìn)一步包括選自鋯,釔, 鑭,鉿和鉭中的至少一種元素。
12.一種用于火花塞點(diǎn)火裝置的點(diǎn)火尖端,包括金鈀合金外加至少3重量%的選自鉬,銥,銠,釕中的至少一種貴金屬元素。
13.如權(quán)利要求12所述的點(diǎn)火尖端,其特征在于,所述金占所述點(diǎn)火尖端的至少10重量%。
14.如權(quán)利要求13所述的點(diǎn)火尖端,其特征在于,所述金鈀合金占所述點(diǎn)火尖端的至少50重量%。
15.如權(quán)利要求14所述的點(diǎn)火尖端,其特征在于,所述至少一種貴金屬是占所述點(diǎn)火 尖端的剩余量的鉬。
16.如權(quán)利要求14所述的點(diǎn)火尖端,其特征在于,金占所述點(diǎn)火尖端的至少30重量%。
17.如權(quán)利要求16所述的點(diǎn)火尖端,其特征在于,金占所述點(diǎn)火尖端的至少50重量%。
18.如權(quán)利要求17所述的點(diǎn)火尖端,其特征在于,所述鈀占所述點(diǎn)火尖端的至少30重 量%,而所述至少一種貴金屬為占所述點(diǎn)火尖端的剩余量的鉬。
19.如權(quán)利要求12所述的點(diǎn)火尖端,其特征在于,所述金鈀合金和所述至少一種貴金屬被一種非貴金屬稀釋。
20.如權(quán)利要求19所述的點(diǎn)火尖端,其特征在于,所述非貴金屬至少部分為鎳。
全文摘要
提供一種具有電極點(diǎn)火尖端的點(diǎn)火裝置,該電極點(diǎn)火尖端由金鈀合金外加至少3重量%的選自鉑,銥,銠,釕中的至少一種貴金屬元素構(gòu)成。金抑制鈀發(fā)生氧化,而外加元素為點(diǎn)火尖端提供使用時(shí)的高溫機(jī)械性能和抵抗與燃燒成分形成合金的能力。
文檔編號(hào)F02P15/02GK102099977SQ200980128372
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2009年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月19日
發(fā)明者詹姆斯·D·呂科瓦基 申請(qǐng)人:費(fèi)德羅-莫格爾點(diǎn)火公司