生產(chǎn)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的火花塞的方法及內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的火花塞的制作方法
【專利說明】生產(chǎn)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的火花塞的方法及內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的火花塞
[0001]本發(fā)明涉及生產(chǎn)尤其機(jī)動車輛的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的火花塞的方法。本發(fā)明還涉及根據(jù)權(quán)利要求7前序部分的用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的火花塞。
[0002]應(yīng)用點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動機(jī)需要點(diǎn)火火花，目的是點(diǎn)燃其燃燒室內(nèi)的壓縮的燃料-空氣混合物。為此目的，使用用作可控地提供各自的點(diǎn)火火花的電控火花塞。在它們的運(yùn)行過程中，點(diǎn)火火花在火花塞的中心電極和至少一個接地電極之間形成明弧。火花塞通常具有帶有連接部的主體，連接部例如可以具有外螺紋。這樣火花塞可以被擰進(jìn)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的汽缸蓋的相應(yīng)的開口。
[0003]通過至連接部的導(dǎo)電連接，當(dāng)火花塞安置在汽缸蓋中時，接地電極已經(jīng)通過車輛接地部處于接地。相比之下，中心電極可以通過例如點(diǎn)火電纜與點(diǎn)火線圈連接。中心電極可以通過點(diǎn)火線圈經(jīng)受適合的點(diǎn)火電壓。為此目的，中心電極和接地電極通過適合的絕緣體而彼此電絕緣，因為點(diǎn)火電壓的電弧應(yīng)僅在兩個電極之間產(chǎn)生。在這點(diǎn)上電極間距代表了可以預(yù)先設(shè)置的用于獲得所需的燃料-空氣混合物的燃燒的標(biāo)準(zhǔn)。
[0004]在火花塞的布置中，其具有電極間距的端部面向相應(yīng)的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的燃燒室。為了本發(fā)明的目的，所述端部被認(rèn)為是火花塞的頭部區(qū)域。
[0005]在運(yùn)行火花塞的過程中，已知可能的沉積物可以在其頭部區(qū)域形成。沉積物通常是油碳。這些油碳沉積物歸因于各自燃料的燃燒過程。這種情況下，這樣的沉積物主要集中在位于頭部區(qū)域的部分絕緣體上。取決于運(yùn)行時間，這些沉積物可以實現(xiàn)具有幾毫米厚度的多孔結(jié)構(gòu)。
[0006]產(chǎn)生的問題歸因于后者的導(dǎo)電性。尤其憑借在火花塞的頭部區(qū)域的金屬區(qū)域之間形成的沉積物，最終將出現(xiàn)不點(diǎn)火和不可控的點(diǎn)火火花的示例。而且，沉積物顯示了在燃燒循環(huán)結(jié)束時以不可控的方式繼續(xù)燃燒的趨勢；這與電熱塞類似。然后由于燃料-空氣混合物的減弱或甚至不完全的燃燒，這最終導(dǎo)致廢氣中具有不理想的高值的揮發(fā)性有機(jī)物(碳?xì)浠衔锏呐欧?。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)已知各種配置的火花塞。除了它們僅用作點(diǎn)火裝置外，現(xiàn)有技術(shù)也已經(jīng)公開了避免上述的沉積物的技術(shù)方案。
[0008]因此，EP I 557 918 Al公開了內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的火花塞，據(jù)說由于導(dǎo)電沉積物可以永久的避免分流的發(fā)生。為此，建議是在位于火花塞的頭部區(qū)域的絕緣體的尖足上形成的催化的貴金屬層。貴金屬層可以是鈾(Pt)、鈀(Pd)或銘(Rh)。
[0009]建議的貴金屬涂層旨在降低燃燒沉積物所需的溫度。尤其內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的冷啟動階段是令人感興趣的，其中還沒有達(dá)到最佳運(yùn)行溫度。因此，可實現(xiàn)的燃燒溫度的降低應(yīng)當(dāng)最終相應(yīng)加速沉積物的氧化。關(guān)于貴金屬涂層的位置，這局限于在面向火花塞的中心電極的絕緣孔的內(nèi)表面。常規(guī)的絕緣孔是曝露中心電極的絕緣體內(nèi)開口，中心電極在其他位置被絕緣體包圍，以便所述中心電極可以與接地電極相互作用。
[0010]DE 42 22 137 B4公開了用于柴油內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的燃料噴射嘴。這包含具有噴射孔的噴嘴體，噴射孔穿透所述噴嘴體，并直到涂覆涂層的噴嘴體的壁。涂層朝向噴射孔的開口變厚，以便噴嘴孔朝向它們的開口逐漸變細(xì)。涂層本身由硬質(zhì)材料例如鉻、鎳、鎳-磷、鎳-硼、鎳-鈷-硼、Al2O3' Cr2O3, T12, Cr3C2, S12, AlS1、NiCr、WTi 或 WC 形成。
[0011]DE 199 51 014 Al公開了同樣具有至少環(huán)繞排放口開口變寬的區(qū)域的涂層的燃料噴射閥。該涂層是Co或Ni或氧化鈷或氧化鎳或鈷合金或鎳合金的氧化物或Ru或Rh或Pd或Os或Ir或Pt或這些金屬彼此的或與其它金屬的合金的催化活性層。
[0012]JP 2007-309167 A公開了內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的燃燒室清洗系統(tǒng)。為此，將二氧化鈦涂覆到噴射器的噴射開口的表面。
[0013]JP 2005-155618 A公開了在噴射閥的噴嘴上形成由氧化鈦組成的涂層的工藝。
[0014]結(jié)果是盡管貴金屬涂層的布置可以加速已經(jīng)存在的沉積物的燃燒，例如其性能和局部布置也導(dǎo)致了不可控的點(diǎn)燃和陰燃?？偟膩碚f，因此迄今為止追蹤物理或化學(xué)氣相沉積(PVD/CVD)的工藝和涉及電鍍措施的工藝都不能使產(chǎn)生適合的用于可靠地阻止沉積物的形成和相關(guān)劣勢的涂層成為可能。
[0015]根據(jù)此觀察，因此內(nèi)燃發(fā)動機(jī)尤其是機(jī)動車輛的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的火花塞肯定仍然有改進(jìn)的空間。
[0016]針對【背景技術(shù)】，本發(fā)明基于進(jìn)一步開發(fā)用于生產(chǎn)火花塞的工藝以及一種用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的火花塞，以便提供可能的有成本效益的形成適合的涂層的方法的目標(biāo)，該涂層可以結(jié)合到現(xiàn)有的生產(chǎn)順序中并確保改進(jìn)在運(yùn)行過程中形成的廢氣值的可靠的作用。
[0017]所述目標(biāo)的工藝相關(guān)的部分的解決方案是具有權(quán)利要求1的特征的方法的內(nèi)容。所述目標(biāo)的產(chǎn)品相關(guān)的部分根據(jù)具有權(quán)利要求7的特征的火花塞來實現(xiàn)。進(jìn)一步地本發(fā)明特別有利的改進(jìn)由各自的從屬權(quán)利要求公開。
[0018]應(yīng)當(dāng)指出的是可以以任何需要的技術(shù)上有意義的方式相互結(jié)合以下說明書中單獨(dú)詳細(xì)說明的方法和特征，因此進(jìn)一步公開了本發(fā)明的改進(jìn)。
[0019]據(jù)此，根據(jù)本發(fā)明的工藝包括生產(chǎn)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的火花塞。特別優(yōu)選地，內(nèi)燃發(fā)動機(jī)是機(jī)動車輛的發(fā)動機(jī)。
[0020]將要生產(chǎn)的火花塞具有包含頭部區(qū)域的主體。涂層至少部分地設(shè)置在頭部區(qū)域。頭部區(qū)域設(shè)計為當(dāng)火花塞安裝在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)中時面向內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的至少一個燃燒室。這方面，頭部區(qū)域至少部分地安置在相關(guān)的燃燒室內(nèi)。這方面，頭部區(qū)域旨在被分配給內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的燃燒室。
[0021]優(yōu)選的是火花塞本身具有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。它包括中心電極和至少一個接地電極，接地電極與中心電極隔開以及通過絕緣體的至少部分結(jié)合而相對于中心電極電絕緣。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，通過以下步驟將涂層設(shè)置在火花塞的頭部區(qū)域:
[0023]-使得頭部區(qū)域至少部分粗糙化，
[0024]-將漿涂覆到粗糙化的頭部區(qū)域，
[0025]-干燥涂覆的漿，
[0026]-加熱涂覆到粗糙化的頭部區(qū)域的漿以形成瓷釉層。
[0027]在此方面，根據(jù)本發(fā)明的工藝的本質(zhì)是在火花塞的主體的頭部區(qū)域上形成瓷釉層。相比于提供貴金屬層，這產(chǎn)生的優(yōu)勢是根據(jù)本發(fā)明的瓷釉層已經(jīng)很大程度上阻止油碳的沉積。在這一方面，瓷釉層沒有起到降低燒除這樣的沉積物所需的溫度的作用，而是阻止或至少減少從一開始就形成。
[0028]導(dǎo)致這個的知識是事實上沒有燃料的流體成分一一例如是液滴形式的一一在瓷釉層上沉積和干涸。這已經(jīng)被認(rèn)為是在火花塞上形成像煤焦油的片層的主要原因。于是防止或至少大量降低這樣的沉積物意味著可能的其陰燃不再是可能的了。
[0029]另外，根據(jù)本發(fā)明的瓷釉層起到額外的絕緣體的作用，因而可靠地阻止了可能的點(diǎn)火火花的中斷。如果可能的沉積物事實上隨著時間在頭部區(qū)域形成，這是尤其相關(guān)的。由于沉積物是導(dǎo)電性的，從現(xiàn)有技術(shù)可知，如果提供同樣具有導(dǎo)電性的貴金屬層那么可能發(fā)生不可控的和損壞的點(diǎn)火火花，本發(fā)明可以避免這個。
[0030]由于根據(jù)本發(fā)明的瓷釉層，因而對于可靠的火花塞的運(yùn)行將會出現(xiàn)有效地雙重保護(hù)，作為這個的結(jié)果是相應(yīng)地改進(jìn)了在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)運(yùn)行過程中形成的廢氣值。造成這個的原因是根據(jù)本發(fā)明的至少在相關(guān)的火花塞的頭部區(qū)域上的瓷釉層的抗粘附和電絕緣性能。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的瓷釉層的布置可以有利地容易地結(jié)合到生產(chǎn)火花塞的現(xiàn)有工藝中。由于瓷釉層的抗熱性能，這證明對于其操作位置和作用其上的相關(guān)的熱負(fù)荷是非常耐用的。
[0032]尤其優(yōu)選的是，瓷釉層可以是氧化的和也是平滑的以及是催化活性的瓷釉層?？晒┻x擇地或另外，瓷釉層也可以是“干凈的瓷釉”的形式。例如，這種類型的瓷釉層以家用電器例如烤箱的襯層而眾所周知。如果烤箱在比通常較高的溫度下運(yùn)行的話，這些包括自清洗效果。然后這涉及凈化退火，其中的任何附著的沉積物例如石油片層可以被完全催化分解而無需機(jī)械作用。
[0033]為了本發(fā)明的目的，應(yīng)當(dāng)理解的是漿是提供的瓷釉層的初始基礎(chǔ)。這優(yōu)選是礦質(zhì)混合物的形式的團(tuán)狀物，以糊狀至粘滯的稠度的流體存在，并以適合的方式涂覆到頭部區(qū)域的粗糙化的部分。
[0034]關(guān)于涂覆方法的使用，例如接觸工藝或無接觸工藝對于涂覆是可想到的。因此，例如可以借助于給液棍或給液刷涂覆漿。此外，可以通過浸漬或噴涂例如尤其通過真空噴涂完成涂覆。
[0035]隨后例如在環(huán)境空氣中或通過熱空氣射流干燥涂覆的漿。隨后加熱干燥的漿以用作形成瓷釉層。為了本發(fā)明的目的，還應(yīng)當(dāng)了解的是加熱指的是退火、燒結(jié)、烘烤。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的基本思想的有利發(fā)展，在加熱前，可以至少部分地粗糙化并提供漿給位于頭部區(qū)域內(nèi)的火花塞的金屬部。換句話說，這方面本發(fā)明規(guī)定了瓷釉層可以在頭部區(qū)域的金屬部上形成。
[0037]尤其優(yōu)選的是完成的瓷釉層可以延伸至頭部區(qū)域的內(nèi)和外部。這方面，應(yīng)當(dāng)了解的是內(nèi)部指的是主要面向中心電極的區(qū)域。相反，外部是遠(yuǎn)離中心電極的區(qū)域。在內(nèi)部，由于瓷釉層的電絕緣作用，瓷釉層的任務(wù)是有效地阻止已經(jīng)存在的沉積物上點(diǎn)火火花的可能的中斷。相反，在外部提供瓷釉層主要用作阻止由于陰燃另外導(dǎo)致高排放值的沉積物。
[0038]此外，規(guī)定了在加熱前至少部分粗糙化和提供漿給位于頭部區(qū)域內(nèi)的部分絕緣體。換句話說，瓷釉層的布置也可以延伸至絕緣體的區(qū)域。
[0039]本發(fā)明的另一有利發(fā)展規(guī)定了，在已經(jīng)干燥所述漿之后和加熱之前，可以至少部分地機(jī)械移除涂覆的漿的可能的過噴。這主要包括中心電極和/或至少一個接地電極。目的是形成可控的和足夠的點(diǎn)火火花，為了該目的相應(yīng)的電極應(yīng)當(dāng)以盡可能裸露的形成存在。取決于用于涂覆漿的工藝，因而在加熱前需要局部移除被稱為過噴的不需要的漿的涂覆。
[0040]通過頭部區(qū)域的適合的粗糙化工藝提供涂覆漿的基礎(chǔ)。為此目的，本發(fā)明規(guī)定了例如通過噴砂可以影響初始必需的部分頭部區(qū)域或整個頭部區(qū)域的粗糙化。不言而喻的是還可以想象的是進(jìn)一步的使得適當(dāng)?shù)闹苽涓髯缘挠糜谕扛矟{的表面成為可能的粗糙化的工藝。該粗糙化主要用作在頭部區(qū)域和瓷釉層的表面之間提供耐用的結(jié)合。結(jié)果是后者可以較好的固定在頭部區(qū)域的表面。另外，通過粗糙化擴(kuò)大了接觸面。
[0041]涂覆的漿優(yōu)選在800°C -900°C的溫度范圍內(nèi)加熱。尤其優(yōu)選的是使用保護(hù)氣體完成加熱。通過在保護(hù)氣體下加熱，尤其可以有效地阻止在火花塞的外螺紋上形成的層的積垢和變色。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的現(xiàn)在提出生產(chǎn)火花塞的工藝提供了具有成本效益的形成可以很容易的結(jié)合到現(xiàn)有生產(chǎn)順序中的瓷釉層形式的涂層的可能的方法。通過耐溫的瓷釉層的電絕緣作用結(jié)合后者阻止沉積物的事實，總體能夠確保的是火花塞的可靠運(yùn)行用于改進(jìn)在運(yùn)行過程中形成的廢氣值。
[0043]本發(fā)明還涉