CN101507067A - 具有细金属接地电极的火花塞 - Google Patents

Abstract

一种用于点燃式内燃机的火花塞包括大体上管状的陶瓷绝缘体，导电壳围绕该绝缘体，至少一个连接到该壳的接地电极和设置在该绝缘体中的中心电极。该接地电极从邻近该导电壳的锚固端延伸至邻近该火花间隙的远端。该接地电极包括在其远端形成的凸缘，其具有至少一个插入平面和插入背壁。高性能金属点火尖端连接到该接地电极的远端。该点火尖端具有与该凸缘的插入平面面对面接触设置的基底端。该插入平面完全覆盖该点火尖端的基底端并且从那里向外延伸以提供暴露的外围分界面。

Description

具有细金属接地电极的火花塞

技术领域

[0001]本发明涉及用于内燃机、熔炉等的火花塞，更具体地，涉及在其接地电极上具有高性能金属点火尖端的火花塞。

背景技术

[0002]在火花塞领域中，存在着提高高温抗氧化性、耐腐蚀性和降低中心和接地电极的电火电压的持续需求。为了这个目的，提出了使用贵金属电极或更普遍地应用于标准电极的贵金属点火尖端的各种不同的设计。通常，点火尖端是由纯贵金属或合金贵金属混合物或其他高性能材料混合物制成的垫或铆钉，其然后焊接到该中心电极、接地电极或两者的末端或侧面。

[0003]铂和铱合金是最常见的用于火花塞点火尖端的两种贵重金属。然而，其他合金合成物已经用于各种不同的应用中，包括铂钨合金、铂铑合金。且也已经有在贵金属合金添加额外的合金组份(如钇等)以提高它们的工作性能。

[0004]尽管这些和各种其他贵重和高性能金属混合物通常具有可接受的火花塞性能(特别是关于控制发火性能和提供氧化和电火花腐蚀保护)，但是目前采用贵金属的火花塞具有公知的性能局限，这与用来连接贵金属部件的方法有关系。这种连接方法包括各种焊接形式。所以，极其需要开发一种具有贵金属(或其他高性能金属)点火尖端的火花塞，其以较低成本实现提高的火花塞性能和可靠性，并且可使用已知焊接技术轻易地固定在电极的末端。还极其需要开发制造该火花塞的方法，其将使用现代制造工厂中可以找到的那种类型的高速生产设备实现这些性能和可靠性提高。

[0005]特别关注的方面包括高性能金属点火尖端连接到该接地电极的末端的方式。已经提出了各种不同的技术，包括将该金属点火尖端固定在该接地电极末端中形成的凹痕或腔内，如美国专利No.6,853,116所示，其于2005年2月8日授予Hori等人。类似的技术在美国专利No.4,700,103中示出(申请人为Yamaguchi等人，公布于1987年10月13日)，以及美国专利No.5,556,315(授予Kagawa，公布于1996年9月17日。)

[0006]延长火花塞使用寿命的目的推动了趋于应用高性能金属点火尖端的发展。目前的期望是安装高性能金属点火尖端的火花塞的使用寿命可超过100，000英里。如可以认识到的，对于火花塞暴露于燃烧室的部分提出了严苛的要求。所以，随着火花塞接近其使用寿命的末期，该金属点火尖端连接到基电极部件的方式就变得尤其重要。特别地，该金属点火尖端和该接地电极之间的焊接结合部的失效会导致在其他方面高性能火花塞的使用寿命提前结束。将电火尖端增加到该中心和接地电极增加了与使用这些特征的火花塞有关的装备和制造工艺的步骤。另外，对位于该点火尖端上的点火表面之间的间隙必须保持精确控制，包括对这些表面之间的距离以及它们相对彼此的定位的精确控制。所以，简化装配工艺的金属点火尖端和电极构造(包括在该中心和接地电极上的点火尖端和表面的位置和定位，并由此降低制造具有高性能金属点火尖端的火花塞的成本同时保持它们之间必要的间隙和定位)也是非常重要的。

[0007]该火花塞，包括用来将该高性能点火尖端连接到该中心和接地电极的焊接连接部工作寿命的延长，以及结合了该中心和接地电极的该火花塞的运行性能，受到在该火花塞运行过程中从该点火尖端和电极去除热量的能力的影响。目前，使用铜芯镍合金中心电极和接地电极以提高热传导率和从该点火尖端去除热量的能力。然而，这种电极的效果与该高热传导率芯材与该点火尖端的邻近度直接相关。该热传导芯材越接近该点火尖端设置，就能从该点火尖端去除越多热量。所以，需要开发允许控制该点火尖端和该芯材料之间间隙的点火尖端构造。

[0008]因此，将高性能金属点火尖端连接到该接地电极的方式的改进在该产业内是极其需要的，并且有益于提高性能以及延长这种类型的火花塞的工作寿命。

发明内容

[0009]本发明包括火花点火式内燃机的火花塞。该火花塞包括大体上管状的陶瓷绝缘体。导电壳围绕该陶瓷绝缘体的至少一部分并且包括至少一个接地电极。中心电极设置在该陶瓷绝缘体内。该中心电极具有上部端与该接地电极相对的下部点火端，以及限定在其间的火花间隙。该接地电极从邻近该壳的锚固端延伸至邻近该火花间隙的远端。该接地电极包括形成在其远端的凸缘，该凸缘具有至少一个插入平面。高性能金属点火尖端连接到该接地电极的远端。该点火尖端具有与该凸缘的插入平面面对面接触设置的基底端。通过该插入平面完全覆盖该点火尖端的基底端，并且从那里向外延伸以提供暴露的外围分界面，根据需要，借此分界面，围绕该基底端暴露的外围的至少一部分应用可选的连接方法，从而实现本发明的特别优点。

[00010]因此，本发明形成新的和改进的结构，利用该结构将高性能金属点火尖端连接到该接地电极的远端。该新颖的结构产生更强壮、更牢固的结合部并且便于各种不同的连接方法，其可包括焊接等。该特别的结构其本身导致高速生产技术。结果，按照本发明制造的火花塞可以实现延长的工作寿命，展现出提高的性能特性，并且有助于现代制造方法。

附图说明

[00011]当结合下面的详细描述和附图考虑时，本发明的这些和其他特征及优点将变得更容易理解，其中：

[00012]图1是按照本发明的火花塞的剖视图；

[00013]图2是图1中界定出的区域2的局部放大视图并且描述了在火花间隙的区域中的接地和中心电极；

[00014]图3是图2中说明的部件的侧视图；

[00015]图4是图2中说明的部件的仰视图；

[00016]图5是示出与在该接地电极末端上的支撑凸缘分界面分离的高性能点火尖端的局部立体视图；

[00017]图6是图5中描述的部件的装配图，以及包括多个以冶金方法粘结这两个部件的焊接线；

[00018]图7是第一可选实施例的局部分解立体图，该凸缘示为半圆形凹口；

[00019]图8是图7中部件的视图，但是示出这些部件装配在一起并且通过按照一定策略设置的焊接线以冶金方式结合在一起；

[00020]图9是本发明第二可选实施例的局部立体视图；

[00021]图10是接地电极的局部剖视图，说明各种可选择的插入背壁轮廓；以及

[00022]图11是接地电极的局部剖视图，说明设置导电芯的可选实施例。

具体实施方式

[00023]参考附图，其中所有多个附图中类似的或对应的部件以类似的参考标号示出，在图1中按照本发明的火花塞一般以标号10表示。该火花塞10包括管状陶瓷绝缘体，一般以12表示，其优选由氧化铝或其他合适的具有规定的介电强度、高机械强度、高热传导率以及出色的耐热冲击性的材料制造。可使用公知的工艺将该绝缘体12在极端压力下成模干燥然后在高温下烧结。该绝缘体12具有外表面，其可包括部分暴露的上部柱状部分14，弹性火花塞套(未示)围绕并且紧套该部分以保持与该点火系统的电连接。该暴露的柱状部分14，如图1所示，可包括一系列筋16，目的是提供对火花或次级电压“飞弧”的防护并且提高与该弹性火花塞套的夹紧。该绝缘体12通常是带有中心通道18的管状或环形结构，在上部端子20和下部芯体鼻端22之间纵向延伸。该中心通道18的截面面积是变化的，通常最大是在或邻近该端子20处以及最小是在或邻近该芯体鼻端22处。

[00024]导电(优选地是金属)外壳一般由24标识。金属壳24可由任何材料制成，包括各种镀层的和非镀层的钢合金。该壳24具有大体上环形的内部表面和至少一个连接其上的接地电极26，内部表面所围绕的适于与该绝缘体12的中间和下部外表面密封啮合。该壳24围绕该绝缘体12的下部区域并且包括至少一个接地电极26。尽管将该接地电极26描述为传统的单L形类型，但是可以认识到根据所需要的接地电极构造以及该火花塞10的预期用途，可用L形、直的或弯曲构造的多种接地电极替代。

[00025]该壳24主体截面(body section)大体上是管状或环状，并且包括内部的下部受压凸缘28，其适于承受该绝缘体12的小的下部轴肩的压迫接触。该壳24进一步包括上部受压凸缘30，其在装配操作过程中卷曲或成型以承受该绝缘体12的大的上部轴肩13的压迫接触。壳还可包括可变形区域32，并且其设计为适于对可变形区域32的加热和在上部受压凸缘30变形过程中或之后产生的巨大的轴向压缩力的相关应用进行响应而向内轴向和径向皱缩，以便将壳34保持在相对于绝缘体12固定的轴向位置，并且在绝缘体12和壳24之间形成气密径向密封。垫圈、粘合剂或其他密封化合物可插在该绝缘体12和壳24之间以完善气密密封并且提高该装配好的火花塞10的结构完整性。

[00026]该壳24具有容纳六角形的工具34或者其他用于在燃烧室开口中拆除或安装该火花塞的结构。该特征的大小优选地符合用于这种相关应用的这种类型工业标准工具大小。该六角形大小符合用于相关应用的工业标准。当然，一些应用可能要求容纳除六角形之外接口的工具，如狭槽以容纳标准的扳手，或者是在赛车火花塞和其他应用中以及其他环境中已知的其他特征。螺纹段36形成在该金属壳24的下部上，就在密封座38的下方。该密封座38可与垫圈(未示)配对以在气缸盖中提供适合的分界面，该火花塞10位于该分界面上，该座对壳24的外表面和该燃烧室开口(未示)中螺纹孔之间的间隙的热气体密封。或者，该密封座38可设计为具有沿着该壳24的下部设置的锥形座以在气缸盖中提供紧公差(close tolerance)和自密封安装，该气缸盖通常也设计为具有用于这种类型火花塞的匹配圆锥。

[00027]导电接线端柱40部分设置在该绝缘体12的中心通道18中，并且从暴露的顶部接线柱39纵向延伸到嵌入至该中心通道18一半的底端41。该顶部接线柱39连接至点火线圈(未示)并且接收所需的高压电的定时放电，该放电通过在火花间隙54中产生火花来点火或运行该火花塞10。[00028]该接线端柱40的底端41嵌入在导电玻璃密封件42内，形成复合的三层抑制器-密封组合件的顶层。该导电玻璃密封件42起到密封该接线端柱40的底端41的作用并且电连接到电阻层44。这个电阻层44包括该三层抑制器-密封组合件43的中间层，可由已知用于降低电磁干扰(“EMI”)的任何合适成分形成。根据推荐的安装和所使用的点火系统类型，这种电阻层44可设计为如更加传统的电阻型干扰抑制器，或者可替换的，如电感型干扰抑制器。紧接该电阻层44下方，另一导电玻璃密封件46设立该抑制器-密封组合件43的底层或下层，并且将接线端柱40和抑制器-密封组合件43电连接至该中心电极48。顶层42和底层46可由相同的导电材料或不同的导电材料制成。玻璃和其他密封件和EMI抑制器的许多其他构造是公知的，并且根据本发明也是使用的。因此，电荷从该点火系统穿过该接线端柱40的底端41传导至导电玻璃密封件42的顶部，并且穿过该电阻层44，进入该下部导电玻璃密封件层46。

[00029]导电中心电极48部分设置在该中心通道18中并且从包覆在该下部玻璃密封件层46中的头部纵向延伸至邻近该接地电极26的暴露的点火端50。该抑制器-密封组合件43将接线端柱40和中心电极48相互电性连接，同时密封该中心通道18避免燃烧气体泄漏，以及还抑制从该火花塞10发出射频噪声。如图所示，该中心电极48优选地是在其头部和其点火端50之间连续并且不间断延伸的单片整体构造。导电中心电极48优选地由具有高导热率与高温强度与耐腐蚀性的导电材料形成。适于导电中心电极48的材料之一是各种Ni基的合金，包括各种镍-铬-铁合金，如通常由UNSN06600规定的和以Inconel　

、Nicrofer　、以及Ferrochronin　

商标冠名出售的合金，以及各种稀释镍合金，如包含至少92％重量比的镍和至少一种来自铝、钇、硅、铬、钛和锰组成的组的元素的合金。这些合金还可包括稀土合金添加剂以提高该合金的某些高温属性，如至少一种来自钇、铪、镧，铈和钕组成的组的元素。它们还可以结合少量的锆和碳以进一步增强它们的高温属性，如在共同转让、同时待决的美国专利申请11/764,517和11/764,528(递交于2007年6月18日，代理人案号分别为710240-2686和710240-2763)中描述的，特此而通过引用将其全部内容结合在这里。

[00030]该接地电极26和中心电极48的至少一个具有导热芯体。在图10所示的接地电极26的例子中示出这个芯体27。导热芯体是由高热传导率材料制成(例如，>250W/M*°K)，如铜或银或它们的各种合金。在该火花塞10的运行和相关的燃烧过程期间，高导热芯体作为散热片帮助从该火花间隙54区域吸走热量，由此降低这个区域中电极的运行温度，以及进一步提高它们抵抗上述损害过程的性能。

[00031]点火尖端52位于该中心电极48的点火端50，如图2中很好地示出的。该点火尖端52提供点火表面53，用于发射电子穿过该火花间隙54。该中心电极48的点火尖端52可按照任何已知技术制造，包括垫板状、线状或铆钉状构件的活块成形并随后通过电阻焊接、激光焊接或其组合的各种不同方法连接，这些构件可由任何已知的贵金属或高性能合金制成，包括但不限于金、金合金、铂族金属或钨合金。金合金，包括Au-Pd合金，如Au-40Pd(重量百分比)合金。铂族金属，包括：铂、铱、铑、钯、钌和铼，及其任意组合的各种合金。在本申请中，由于铼的高熔点以及其他类似于该铂族金属某些方面的高温特性，铼也包括在该铂族金属的定义中。点火尖端52还可由各种钨合金制成，包括W-Ni，W-Cu和W-Ni-Cu合金。点火尖端52中使用的其他合金元素可包括，但不限于，镍、铬、铁、锰、铜、铝、钴、钨、锆，以及稀土元素，包括钇、镧、铈和钕。实际上，任何在燃烧环境中提供良好的侵蚀和腐蚀性能的材料都适合用于该点火尖端52的材料成分。进而，点火尖端52可以是复合点火尖端52，其具有远离包括该点火表面53的中心电极48的自由端部分，其是贵金属或高性能合金，如上面描述的那些，以及基底端部分，其在基底端连接在该中心电极48而在另一端连接至该自由端部分。该基底端部分可以是任何适于连接至该自由端部分的材料，如所述的基于Ni的电极材料。该自由端部分和基底端部分可通过任何合适的结合方式结合在一起，如各种形式的焊接。取决于所选择的用于该自由端部分和该基底端部分的材料以及所采用的结合方法，该复合点火尖端52还具有在它们之间结合部。该结合部的热膨胀系数(CTE)在用于该自由端部分和该基底端部分的材料的CTE之间，或可以落在这个范围外面，取决于为自由端部分和该基底端部分选取的材料和用来形成该结合部的方法。这个复合或多层点火尖端结构可形成为线状或带头铆钉。该尖端结构以及制造和使用它们的方法在共同转让、同时待决的美国专利申请11/602,028；11/602,146；和11/602,169(递交于2006年11月20，代理人案号分别为IG-40472-1(710240-2999)，IG-40472-2(710240-3000)和IG-40472-3(710240-3040))中进一步解释，特此通过引用将其整体结合在这里。这些点火尖端具有许多优点，包括相比于全部贵金属或高性能合金的尖端可降低材料成本。它们还更容易焊接至该中心和接地电极，因为该基座端可由用来制造这些电极相同或类似的合金形成，如各种基于镍的合金。因为它们可由与这些电极本身相同或类似的合金制成，所以它们还具有大大降低的CTE不匹配，这提高了对于热应力和循环导致的破裂以及该点火尖端的基底部和该电极之间分界面的裂纹的抗性。

[00032]如图1-4中最好地示出的，该接地电极26从邻近该壳24的锚固端56延伸到邻近该火花间隙54的远端58。该接地电极26可以是通常的矩形截面，包括围绕铜或其他导热材料芯体的基于镍合金的套(图10和11)。如图5和6所示，凸缘59形成在该接地电极26的远端58。这个凸缘59具有至少一个插入平面60，其上支撑金属接地电极点火尖端，通常以62标识。该插入平面60呈现为朝向该火花间隙54。按照应用要求的规定，该接地电极点火尖端62可与该中心电极点火尖端52相同材料或不同的材料制造。此外，该接地电极点火尖端62可以具有与该中心电极点火尖端52相似或完全相同的几何构造，或反之亦然，但这不是必要条件。

[00033]该接地电极点火尖端62优选地具有规则截面，其在其基底端64和自由端66之间连续延伸。并且，尽管示为具有沿其长度的规则截面，但是接地电极点火尖端62可具有沿其长度尺寸变化或改变的截面形状。如图所示，这个规则截面可以是圆形，由此得到大体上圆柱形结构的该接地电极点火尖端62，但也可能是其他截面形状，包括方形和矩形截面形状以及杆状或板状尖端。点火尖端62可以是半球形或部分球形，或锥形，或各种形式的金字塔形状。另外，该截面形状可沿长度变化或过渡，如方形基底带有圆柱形、半球形、锥形或金字塔形端部和该相关点火表面66(未示)。如上面注明的，这些截面和形状特征也可包含在点火尖端52中。该接地电极点火尖端62的基底端64与该凸缘特征形成的插入平面60保持完全面对面接触。按照本发明，该插入平面60完全覆盖该点火尖端62的基底端64并且由其向外延伸以提供暴露的外围分界面，如在图6中最好地示出的。该暴露的外围分界面使其附加的连接方法变得更容易，如围绕该基底端64暴露的外缘的至少一部分的所刻画的焊接线68焊接。通过这个方法，该过大的插入平面60为该点火尖端62提供了牢固的、稳定的基础并且产生良好的内圆角形式的交叉表面，其有助于通过焊接或其他方法连接。实际上，焊接线68可沿着这个内角的大部分暴露部分形成。

[00034]在该接地电极26的远端58上的凸缘特征进一步由插入背壁70形成，该接地电极点火尖端62与之邻接。该背壁70大体上垂直于该平面表面60，得到将该点火尖端62支撑在其上直角承座。在这个发明的优选实施例中，如图1-6所示，该插入背壁70大体上是平的，使该接地电极26的远端58形成稍微方形的刻痕。在该点火尖端62为圆柱形结构的实施例中，其圆形侧壁与该凸缘的插入背壁70邻接形成线接触，其可以冶金的方式与另一对焊接线72结合(在图6中仅其中一个可见)。因此，这对焊接线72形成在该插入背壁70上，相反该半圆焊接线68形成在该平面表面60上。这使得焊接线68、72固定在非平行的、优选垂直的平面，因此在该点火尖端62和该接地电极26之间建立很大程度的结构刚度。这个结构还使得能够可选地沿点火尖端62的外围表面73的与该接地电极26的上表面75接触的部分增加额外的外围焊缝76。这使得能够结合围绕点火尖端26外围一部分的外围焊接，该部分在外围焊缝68的平面外，该外围焊缝提供了将该点火尖端62进一步固定到该接地电极26的能力并且进一步影响它们之间连接的结构刚度。增加焊接72和76还提供额外热通路，在火花塞10运行过程中，可通过该通路从该点火尖端62吸走热量。根据点火尖端的形状和截面以及该凸缘59和至少一个插入平面60的形状和方向，许多形式的邻接和连接组合是可能的。例如，在凸缘59、插入平面60和插入背壁70具有图5和6所示的形状的情况下，方形或矩形截面的点火尖端62(未示)也是有好处的，因为它将增加可能接触面接的焊接线68、72和76可利用的长度。

[00035]现在参考图7和8，本发明的第一可选实施例使用与前面实施例类似的参考标号，但是包括前缀“1”。在这个实施例中，该接地电极126在远端158具有独特成形的凸缘。这里，该凸缘在该远端158中并不形成连续的结构，而是采用由具有大体上U形结构的插入背壁170形成的腔的形状。因此，该背壁170可由曲率半径来表征，该半径适于以面对面接合容纳该点火尖端162的圆侧壁。该点火尖端162的基底端164，如前所述，以与完全面对面接合搁在凸缘的较大的插入平面160，从而部分平面表面160即使在该点火尖端162固定在适当的位置之后仍然暴露出来，如图8所示。这里，如果需要，仍可以围绕该基底端164至少一部分暴露边缘应用焊接线168。此外，一对焊接线172(仅其中一个可见)也可应用在该插入背壁170和该点火尖端162的侧壁之间。

[00036]这种布置的附加优点是由该点火尖端162的圆柱形侧壁和该接地电极126暴露的上表面174之间的延长的相交线所产生的。在这个示例中，具有大体上半圆形的相交线，如果需要，如前所述以及用于前述目的，沿着该相交线应用可选的补充外围焊接线176。因此，按照本发明第一可选实施例，焊接线168、172，和176可适用于在三个独立的平面中，由此使牢固连接点火尖端162到该接地电极126的远端158上。这些多条焊接线与该边缘中该点火尖端162的腔体接合处组合得到电极结构，其可大大延长火花塞的工作寿命。另外，尽管未示，但是将附图5和6所示的凸缘159与如图7和8所示的腔结构结合也在本发明的范围内。

[00037]现在参照图9，示出本发明第二可选实施例。在这个第二可选实施例中，为了方便，再次使用对应上面介绍的部件的类似的参考标号，但是具有前缀“2”以便于区别。这里，该点火尖端262的方向相对于前一优选实施例中的转动90°。然而，该插入平面再次示为面向该火花间隙254的方向。这个方向改变结果是，该插入平面260和该插入背壁270是颠倒的。尽管如此，围绕该点火尖端262的基底端仍可具有该半圆形焊接线268，与该较大的插入平面260的伸出部分一起提供足够的、稳定的表面，在该表面上实现该点火尖端262与该接地电极226的冶金结合。类似地，为了上面关于其他实施例描述的目的，可沿着插入背壁270增加焊接线272。进而，这个结构还使得能够沿着点火尖端262的外围表面273与接地电极226的远端158的表面159接触的部分可选的增加额外的外围焊缝276。

[00038]现在参考图10，尽管在图1-9中示出插入背壁70大体上为平面并且垂直于插入平面60，但是插入背壁70可具有相对于插入平面60的任何方位和形状。其可以是相对插入平面60具有非垂直方向、具有锐角或钝角截面轮廓的平面壁70，从而插入背壁70朝向或远离点火尖端62逐渐变细。该插入背壁70还可具有各式各样的曲线截面轮廓，包括大体上凸形的、凹形的或其他如图10中阴影示意性说明的曲线轮廓，从而插入背壁70一般具有大体曲线的轮廓。各种锥形的或弧形轮廓会有利于提供可用于该点火尖端62、162、262相对插入平面60和插入背壁70横向76和纵向78对准的边缘77、177、277。插入背壁70除了可具有各种不同截面轮廓，插入背壁70还可沿其长度包括各种外形。例如，图5和6示出的平面形式的插入背壁70，相反，图7和8示出的带有曲率半径的插入背壁70中的曲线轮廓。在图7和8中，插入背壁70和插入平面62形成用于容纳点火尖端62的腔。其他可能的外形也包含在本发明的范围内，如具有大体上平面的部分(图5和6)与大体上弧形部分(图7和8)结合(未示)。这些轮廓和壁的外形会更利于外围焊缝68，168，268的延伸或沿外围表面73，173，273的其他部分设置补充焊缝76，176，276。如上所述结合锥形或弧形轮廓还可用来提供点火表面66和接地电极26的点火尖端62和上表面74之间不同程度的间隔。这可用于防止或降低火花塞10运行过程中对接地电极26的上表面74意外点火的可能性，特别是对于在该火花塞运行中对于可能发生在电极26的点火表面66或上表面74上的沉积物。并且，如图10和11所示，这些轮廓和外形可便于将点火尖端62，162，262设置为紧密靠近导热芯体27，127，227以增强在火花塞10运行过程中从该点火尖端62，162，262去除热量。如图11所示，还包括在接地电极26的远端58形成凸缘59，因为邻近点火尖端62在两个接触点(即基底端64和外围表面63)具有导热芯体27，从而点火尖端62具有邻近该尖端的导热芯体27增强部分。这可通过，例如，制造具有比以传统方式更接近该远端58的芯体27的接地电极26和然后机加工凸缘59来完成，从而芯体27如上所述暴露出来。在这个构造中，还可能需要提供涂层80(通过镀或者其他涂覆方法)以使插入平面60和插入背表面70并且利用镍、镍基合金或其他涂层80覆盖该芯体27的暴露表面在具有提供上面所述的热力优点的同时保持对高温氧化和腐蚀的抵抗性。图11中所示出的是另一种可替换的结构，将芯体更接近点火尖端62设置，其中接地电极26由在内部设置的芯体27形成，从而凸缘59和插入平面60，可由位于插入平面60下面芯体27形成，而不用去除部分芯体27，可从而其是邻近并且至少部分在点火尖端62下方的基底下方延伸，以及更优选地在点火尖端62的基底端下面完全延伸，从而便于和提高火花塞10运行过程中从该点火尖端62去除热量。

[00039]点火尖端62的连接优选通过焊接进行，如这里所述的。优选的是使用点火尖端62的基底端64和插入平面60之间的电阻焊接将点火尖端62连接到插入平面60，从而该焊件和相关的热影响区在这些零件之间的该点火尖端下面。如所提到的，可围绕这些零件之间的外围分界面的暴露部分形成焊接部。优选的是这些焊接部是由激光焊接形成的激光焊接部。在插入背壁和外围表面点火尖端62的毗连部分形成焊接部，以及如这里所示的还可形成上表面74。优选的是这些焊接部也是激光焊接部。

[00040]尽管这些不同实施例将该接地电极的几何构造本质上描述为矩形以及该点火尖端的几何构造示为大体上圆柱形，但这些不是限制。而是，该接地电极及其点火尖端可采用任何几何构造或结构。

[00041]按照公开的用于支撑和连接该点火尖端至该接地电极的构造形成的火花塞得到在现代制造中可廉价生产的结实、有效的设计，)促进并使得该火花塞的使用寿命延长。因此，在更长的工作寿命中可得到增强的性能。

[00042]显而易见，根据上面的教导，本发明的许多修改和变化是可能的。所以，应当理解，在所附权利要求的范围内，本发明可以不同于具体描述的方式而实施。

Claims (34)

1、一种用于火花点火式内燃机的火花塞，所述火花塞包括：

大体上管状的陶瓷绝缘体；

围绕至少一部分所述陶瓷绝缘体的导电壳，所述壳包括至少一个接地电极；

设在所述陶瓷绝缘体中的中心电极，所述中心电极具有上部端子和与所述接地电极相对的点火端，接地电极和点火端之间的间隔形成火花间隙；

所述接地电极从邻近所述壳的锚固端延伸至所述火花间隙的远端，所述接地电极包括形成在所述远端上的凸缘，所述凸缘具有至少一个插入平面；

点火尖端，设置在所述接地电极的所述远端，所述点火尖端具有连接到所述凸缘的所述插入平面的基底端；以及

所述插入平面完全覆盖所述点火尖端的所述基底端并且从基底端向外延伸以提供暴露的外围分界面。

2、权利要求1所述的火花塞，其中所述凸缘包括与所述插入平面相交的插入背壁，所述插入背壁具有沿其长度的外形，以及截面轮廓。

3、权利要求2所述的火花塞，其中所述插入背壁基本上垂直于所述插入平面。

4、权利要求3所述的火花塞，其中所述插入背壁具有锥形或弧形截面轮廓的至少一种。

5、权利要求2所述的火花塞，其中所述插入背壁不垂直于所述插入平面。

6、权利要求5所述的火花塞，其中所述插入背壁具有锥形或弧形截面轮廓的至少一种。

7、权利要求2所述的火花塞，其中所述插入背壁的外形沿其长度大体上是平面的。

8、权利要求2所述的火花塞，其中所述插入背壁的外形沿其长度是弧形的。

9、权利要求2所述的火花塞，其中所述插入背壁的外形沿其长度具有大体上平面部分和弧形部分。

10、权利要求2所述的火花塞，进一步包括至少一个焊接部，以冶金方式将所述点火尖端与所述接地电极结合。

11、权利要求10所述的火花塞，其中所述至少一个焊接部包括所述点火尖端的所述基底端和所述插入平面之间的电阻焊接部。

12、权利要求11所述的火花塞，其中所述至少一个焊接部包括设置在所述点火尖端的所述基底端和所述凸缘的所述插入平面之间的所述暴露的外围分界面上的焊接部。

13、权利要求12所述的火花塞，其中设置在所述暴露的外围分界面上的所述焊接部包括激光焊接部。

14、权利要求2所述的点火尖端，其中所述点火尖端毗连所述插入背壁。

15、权利要求14所述的火花塞，其中所述至少一个焊接部是所述点火尖端和所述插入背壁之间的所述毗连部分的焊接部。

16、权利要求14所述的火花塞，其中所述接地电极包括至少一个在所述锚固端和所述远端之间延伸的暴露的上表面，所述暴露的上表面毗连所述点火尖端并相交，其中所述至少一个焊接部包括设置在所述暴露的上表面和所述点火尖端之间相交处的焊接部。

17、权利要求1所述的火花塞，其中所述点火尖端包括金、金合金、铂族金属或钨合金中的一种。

18、权利要求17所述的火花塞，其中所述铂族金属包括至少一个从铂、铱、铑、钯、钌和铼的组中选取的元素。

19、权利要求18所述的火花塞，其中所述铂族金属进一步包括至少一个从镍、铬、铁、锰、铜、铝、钴、钨、钇、锆、铪、镧、铈和钕的组中选取元素。

20、权利要求1所述的火花塞，其中所述点火尖端是具有自由端部分和基底端部分的多层点火尖端。

21、权利要求20所述的火花塞，其中所述自由端部分包括金、金合金、铂族金属或钨合金之一，以及所述基底端部分包括镍或镍基合金之一。

22、权利要求21所述的火花塞，其中所述铂族金属包括至少一个从铂、铱、铑、钯、钌和铼的组中选取的元素。

23、权利要求22所述的火花塞，其中所述铂族金属进一步包括至少一个从镍、铬、铁、锰、铜、铝、钴、钨、钇、锆、铪、镧、铈和钕的组中选取的元素。

24、权利要求1所述的火花塞，其中所述点火尖端具有在所述基底端和其自由端之间连续延伸的规则的截面。

25、权利要求24所述的火花塞，其中所述点火尖端是大体上圆柱形的，所述基底和自由端为大体上圆形。

26、权利要求1所述的火花塞，其中所述接地电极还包括紧接所述点火尖端设置的导热芯体。

27、权利要求27所述的火花塞，其中所述导热芯体至少部分在所述插入平面下延伸。

28、权利要求27所述的火花塞，其中所述导热芯体全部在所述点火尖端的所述基底端下延伸。

29、权利要求27所述的火花塞，其中所述导热芯体也紧接所述插入背壁的至少一部分设置。

30、权利要求17所述的火花塞，进一步包括连接到所述中心电极的所述点火端的点火尖端。

31、权利要求30所述的火花塞，其中所述点火尖端包括金、金合金、铂族金属或钨合金之一。

32、权利要求31所述的火花塞，其中所述铂族金属包括至少一个从铂、铱、铑、钯、钌和铼的组中选取的元素。

33、权利要求21所述的火花塞，进一步包括连接到所述中心电极的所述点火端的点火尖端。

34、权利要求33所述的火花塞，其中所述点火尖端包括金、金合金、铂族金属或钨合金之一。

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