一種火花塞和一種高壓點(diǎn)火線的制作方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種火花塞及與其配套的高壓點(diǎn)火線，尤其是點(diǎn)火可靠、準(zhǔn)確，壽命長(zhǎng)以及干擾小的一種火花塞和一種高壓點(diǎn)火線。
【背景技術(shù)】
[0002]圖1是現(xiàn)有電阻型火花塞的中心剖視圖，其主要由主體配件1、陶瓷絕緣筒2、側(cè)電極3、中心電極4、限流電阻5、端子電極6、密封墊片8和襯墊板9組成，主體配件I上部為安裝螺紋部1A，陶瓷絕緣筒2下部外壁有絕緣筒環(huán)溝7。主體配件1、側(cè)電極3、中心電極4、和密封墊片8是金屬或金屬合金的，其表面電鍍；而限流電阻5—般是陶瓷電阻體。中心電極4下端和限流電阻5上端以及限流電阻5下端和端子電極6上端分別電連接；側(cè)電極3下端焊接在主體配件I的上端面而與其電連接。側(cè)電極3上端向中心電極4上端面彎曲靠近，從而形成中心電極4上端面到其所對(duì)應(yīng)的側(cè)電極3上端部下表面的放電間距為1.0毫米左右的放電間隙。陶瓷絕緣筒2上部的外徑小于安裝螺紋部IA內(nèi)徑，從而在它們之間形成一個(gè)狹小的環(huán)筒空間19。
[0003]基于以上結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有電阻型火花塞存在以下不足:
[0004](一 )當(dāng)電阻型火花塞使用時(shí)，側(cè)電極3、主體配件1、密封墊片8以及與點(diǎn)火高壓電發(fā)生器高壓正極電連接的發(fā)動(dòng)機(jī)金屬機(jī)殼(一端固定于發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋上而另一端電連接到高壓電發(fā)生器高壓正極的電線)構(gòu)成了高壓電點(diǎn)火系統(tǒng)的高壓正極電路。而中心電極4、限流電阻5、端子電極6以及火花塞高壓點(diǎn)火線構(gòu)成了高壓電點(diǎn)火系統(tǒng)的高壓負(fù)極電路。
[0005]火花塞的放電間隙每次被擊穿后，由高壓正負(fù)極電路和放電間隙組成的高壓回路中，高壓脈沖電流的上升沿很陡，在電流上升沿同樣存在著趨膚效應(yīng)。因以下四個(gè)方面導(dǎo)致高壓回路的沿面電阻值很大且不定:(I)安裝螺紋部IA長(zhǎng)時(shí)間的高溫氧化以及其和密封墊片8與發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的嚴(yán)實(shí)密封，加之發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼內(nèi)外壁間的密封，對(duì)于高壓脈沖電流上升沿已沒有沿面通道，也即對(duì)于高壓脈沖電流上升沿的沿面電阻值很大且不定。(2)安裝螺紋部IA的內(nèi)壁暴露在外的部分和側(cè)電極3表面長(zhǎng)時(shí)間的高溫氧化，以及由主體配件I上端面依次經(jīng)主體配件I的內(nèi)壁及下口、主體配件I下部外壁、密封墊片8，而后到達(dá)火花塞周圍缸蓋外壁的表面非常曲折；故在此表面路徑而對(duì)于高壓脈沖電流上升沿的沿面電阻值同樣大且不定。(3)發(fā)動(dòng)機(jī)金屬機(jī)殼外表面的曲折和粗糙而造成對(duì)于高壓脈沖電流上升沿的沿面電阻值大且不定。(4)限流電阻5所選用的陶瓷電阻體對(duì)于高壓脈沖電流上升沿的沿面電阻值遠(yuǎn)大于其直流電阻值。
[0006]通過以上的分析可知:火花塞的放電間隙每次被擊穿后，在整個(gè)高壓回路中除了存在為了減小高壓放電干擾而阻值稍大的千歐級(jí)限流電阻5外，而對(duì)于高壓脈沖電流的上升沿仍然存在很大且不定的沿面電阻值。從而造成火花塞的初始火花能量減小以及其點(diǎn)火時(shí)間的不定。
[0007]( 二)現(xiàn)有的火花塞側(cè)電極3，不能使其與中心電極4間的放電間距因溫度的變化而改變。這樣，在寒冷的冬季就得使用放電間距較小的火花塞以利點(diǎn)火。放電間距越小，每次放電火花所釋放的點(diǎn)火能量越低。另外，側(cè)電極3上下的橫截面面積一樣而不利于側(cè)電極3上部所吸收熱量向主體配件上端的傳導(dǎo)，從而導(dǎo)致側(cè)電極3上部溫度過高而其表面氧化，隨之其表面的沿面電阻值增加。
[0008](三)現(xiàn)有火花塞側(cè)電極3和中心電極4間的絲狀火花跳過其間狹小放電空間的路程是隨機(jī)的；當(dāng)火花路程發(fā)生在狹小放電空間的中部時(shí)，中心電極4上端面及其所對(duì)應(yīng)的側(cè)電極3下表面對(duì)初始火花具有消焰作用。另外，圓柱體形狀的電極棱角比較易消耗，電極外表面形狀的改變?cè)斐呻姌O間擊穿電壓變大，從而導(dǎo)致點(diǎn)火時(shí)間的改變。
[0009](四)對(duì)于環(huán)筒空間19的作用，一是起到隔熱作用而提高中心電極4的上端溫度；
二是設(shè)計(jì)的本意為同時(shí)增加中心電極4上端暴露的外壁到安裝螺紋部IA內(nèi)壁間的爬電距離。但是，每次火花塞放電間隙被擊穿前，中心電極4和安裝螺紋部IA之間瞬間建立了高電壓，那么僅僅相距3毫米左右的中心電極4外壁和安裝螺紋部IA內(nèi)壁之間就存在很強(qiáng)的電場(chǎng)。加之陶瓷絕緣筒2的陶瓷材料介電常數(shù)是空氣的6倍左右，又因正離子質(zhì)量遠(yuǎn)比電子大而不易擴(kuò)散。最終造成暴露在環(huán)筒空間19中的陶瓷絕緣筒2外表面的正離子密度非常大(尤其在燃燒室的高溫環(huán)境中)。
[0010]由以上的分析而可得出:暴露在環(huán)筒空間19中的陶瓷絕緣筒2外表面的上下向距離在放電間隙被擊穿前起不到應(yīng)有的增加爬電距離之目的。又因環(huán)筒空間19比較狹小，其內(nèi)的燃燒產(chǎn)物不易擴(kuò)散出來，導(dǎo)致對(duì)流到其內(nèi)的油氣混合物燃燒時(shí)因缺氧以及陶瓷絕緣筒2外壁、安裝螺紋部IA內(nèi)壁的消焰作用而不能充分燃燒。最終造成環(huán)筒空間19兩側(cè)的陶瓷絕緣筒2外壁和安裝螺紋部IA內(nèi)壁積碳積臟，且不易清理。進(jìn)而，由中心電極4上端外壁到安裝螺紋部IA內(nèi)壁之間的沿面電阻值逐步下降。加之，安裝螺紋部IA上端面要焊接側(cè)電極3而其內(nèi)緣不倒角。這樣就導(dǎo)致安裝螺紋部IA上端面的內(nèi)緣也易對(duì)中心電極4上端暴露的外壁發(fā)生放電現(xiàn)象。最終，上述綜合因素造成加在放電間隙的電壓達(dá)不到放電間隙在燃燒室環(huán)境中的擊穿電壓時(shí)，火花塞而不能再打火。
[0011]而現(xiàn)有的高壓電點(diǎn)火系統(tǒng)主要利用高壓回路所串聯(lián)限流電阻5的阻尼作用來使高頻振蕩得到消弱，從而減小干擾。限流電阻5的阻值越大，其阻尼作用越明顯；但同時(shí)就意味著高壓放電電流的減小，也即打火初始火花的弱化。高壓點(diǎn)火線屏蔽層一端接高壓正極而不能很好屏蔽電磁場(chǎng)而干擾大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了克服現(xiàn)有的火花塞點(diǎn)火時(shí)間不準(zhǔn)、初始火花弱、壽命短以及低溫時(shí)不易打火的不足，本發(fā)明提供一種火花塞和一種高壓點(diǎn)火線，一種火花塞的點(diǎn)火時(shí)間準(zhǔn)、初始火花強(qiáng)、壽命長(zhǎng)和低溫時(shí)也易打火；而一種高壓點(diǎn)火線能有效抑制干擾。
[0013]本發(fā)明解決其技術(shù)問題，對(duì)于一種火花塞所采用的技術(shù)方案是:
[0014]一種火花塞主要由主體配件、陶瓷絕緣筒、側(cè)電極、中心電極、密封墊片、襯墊板、屏蔽筒、橡膠圈、隔熱材料或者連同限流電阻、端子電極而組成。側(cè)電極在厚度上用至少兩層多金屬片制作，多金屬片一般為雙金屬片即可，每層均是金屬或合金的。側(cè)電極彎曲處側(cè)電極內(nèi)層的熱脹冷縮系數(shù)大于側(cè)電極外層的。這樣，側(cè)電極上端部在常溫時(shí)比在燃燒室的高溫時(shí)更能靠近中心電極上端，也即一種火花塞在常溫時(shí)的放電間距比高溫時(shí)的要小。從而火花塞在低溫時(shí)也能正常點(diǎn)火，其在高溫時(shí)因放電間距增大而打火時(shí)能釋放更多的能量，以利點(diǎn)火。同時(shí)，側(cè)電極的下端寬度大于其上端寬度，一般其下端寬度是上端寬度的1.2?2倍。側(cè)電極由上端往下端的橫截面面積逐漸增大，有利于其上部所吸收熱量傳導(dǎo)到主體配件上端。這樣，側(cè)電極上部溫度就會(huì)降低。側(cè)電極下端寬度位于油氣混合物擴(kuò)散至放電間隙的路徑上時(shí)，其稍寬的寬度對(duì)油氣混合物擴(kuò)散會(huì)有一定影響。不過，相對(duì)于安裝螺紋部的安裝螺紋起始位置而制作側(cè)電極下端在安裝螺紋部上端面上相錯(cuò)90度角的兩種火花塞，并將側(cè)電極下端圓上位置標(biāo)注于一種火花塞體外表面上，使用時(shí)根據(jù)情況而選用其中的一種。這樣就可很好的解決上述問題。
[0015]做一個(gè)直徑等于中心電極上端直徑的小圓柱體，然后在小圓柱體下底面再激光焊接一個(gè)橫截面下凸的、外徑等于小圓柱體直徑的側(cè)凸電極環(huán)，將側(cè)凸電極環(huán)中的小圓柱體下底面凹進(jìn)。側(cè)凸電極環(huán)下凸的橫截面最好呈長(zhǎng)軸向的半橢圓形?；蛘?，在做小圓柱體時(shí)將其高度再增加一個(gè)側(cè)凸電極環(huán)的下凸高度，然后在加高后的小圓柱體下端精車而成側(cè)凸電極環(huán)，同時(shí)將側(cè)凸電極環(huán)中的小圓柱體下底面凹進(jìn)。最后將小圓柱體上底面激光焊接在中心電極上端面向上所對(duì)應(yīng)的側(cè)電極內(nèi)層下表面。
[0016]在中心電極上端面激光焊接一個(gè)橫截面上凸的、外徑等于中心電極上端直徑的中心凸電極環(huán)，將中