CN101517850A - 整片外壳的高螺纹火花塞 - Google Patents

Abstract

披露了一种用于引燃内燃机内气体的火花塞。该火花塞具有中央电极，绝缘体，整片的外壳，以及接线端。该中央电极与能量源相连接。该绝缘体围绕该中央电极。该整片外壳围绕并接触该绝缘体，用于在外壳内固定该绝缘体，其中该外壳在第一末端附近具有多个螺纹，并且接地电极连接到该外壳并在第二末端与该中央电极的端头对准，以限定火花间隙。另外，在外壳内于多个螺纹和接地电极之间形成一个座，用于相对于该发动机密封外壳。该接线端具有与中央电极相连接的第一末端以及具有连接部的第二末端，该连接部用于连接到该能量源。

Description

整片外壳的高螺纹火花塞

相关申请的交叉引用

[0001]本专利申请主张对2006年8月3日提交的美国临时专利申请序列号No.60/821,343的优先权，其通过引用被整体合并入此处。

技术领域

[0002]本发明大致涉及火花塞，更具体地，是一种具有延伸外壳和绝缘体的火花塞。

背景技术

[0003]火花塞作为一种引燃内燃机燃烧室内油气混合物的手段已使用多年。火花塞可采用多种形式，以适应特定的发动机设计和环境。通常，火花塞具有被绝缘体围绕的中央电极，其中该绝缘体设置并固定于金属罩或外壳内。该外壳典型地具有多个匹配发动机组(engine block)内孔螺纹的螺纹。这些螺纹容许利用常规工具将火花塞旋拧入该孔内。另外，该外壳包括从该外壳临近中央电极的末端延伸的接地电极。该接地电极与中央电极共同界定出火花间隙。该外壳也用作接地防护罩，以提供从火花间隙到发动机组的电接地路径。

[0004]火花塞座靠或密封在发动机气缸头部，以密封燃烧室并防止燃烧气体通过气缸头部内的火花塞孔逃逸。通常，该座位于螺纹上方，并与密封垫圈相结合，该垫圈相对于螺纹为过盈配合，以在火花塞安装过程中保持该垫圈的位置。

[0005]发动机设计逐渐采用多个阀、燃料喷射点、火花塞引燃系统上的线圈、燃烧相关的传感器以及其他特征，这对紧邻燃烧室的汽缸头部内的空间提出了更高的要求，尤其是在燃烧室上方的空间，这转而需要最小化火花塞所需的封装空间(space envelope)，尤其是在该火花塞临近火花间隙的下部部分，此处火花塞暴露于燃烧室和燃烧气体。

[0006]在火花末端上火花塞可用的封装空间受到限制，实践中火花末端处的空间是受限的，除此之外，还有发动机工作温度趋于更高的趋势，这增加了在该有限的封装空间工作内动作的火花塞暴露部分的温度，从而需要改进火花塞移除因火花塞工作动作及相关燃烧过程(例如，需冷却火花塞)所产生的热量的能力。

[0007]另一个普遍的需求是，在发动机和车辆运行的持续期间内，例如50,000或甚至100,000英里的运行期间，火花塞能够连续工作，而无需更换工作。

[0008]这些空间限制导致了需使用具有较小直径的火花塞(例如，12mm，10mm以及更小)，以达到需要的封装空间以及热移除性能质，但是制造较小直径的火花塞带来了与各种火花塞组件(例如绝缘体和电极材料)性能和制造相关的其他难题。

[0009]由于通常在远离燃烧室的头部内仍有可用的空间，可容纳较大的直径，另一个方法是延伸火花塞外壳，使其保持有较大的上部部分(例如，16mm)，同时减少直径并延伸该外壳使其延伸至燃烧室，从而符合受限制的封装空间要求。一种这样的火花塞配置在发明人为Below的US5,918,571中已公开，其描述了一种延伸外壳的火花塞，其中该外壳是用于绝缘体和接地防护罩的两片结构的护座(retainer)。Below通过以下教导描述了该结构：绝缘体及其包括的中央电极轴向地穿入该柱状外壳接地防护罩。该接地防护罩的外展锥台凸缘(flared frustoconical flange)啮合绝缘体肩部，并且柱状外壳护座从另一端越过绝缘体，并且其内部锥台凸缘啮合绝缘体的第二肩部。然后，该护座的一部分径向地围绕该凸缘塌陷，以将该接地防护罩和护座固定到一起，且其间容置有绝缘体。该成形部分还可用作火花塞的座。尽管Below专利没有专门涉及构成材料，但据观察，具有Below专利的配置和构成的商品使用钢护座以及用于接地电极的高温合金，例如Inconel 600。该两片结构伴随有可靠性方面的问题，当使用标准可靠性分析时，例如失效模式和效果分析(FMEA)，并在火花塞内伴随有额外机械压迫接合(compressionjoint)的存在，会导致出现故障的可能性。另外，确信，在成形部分上布置火花塞座时，该成形部分会遭受与两个部分相关的制造差异，从而可能使该座的随之产生变异，这有可能影响该座和火花塞的性能，以及安装有该火花塞的发动机的性能。

[0010]尽管现有技术的具有延伸外壳和绝缘体的火花塞设计达到其期望目的。但是，存在着这样的需要，即需使火花塞配置符合封装空间限制，同时有效地去除多余的热量，并足够耐用，以经受内燃机的恶劣环境。

发明内容

[0011]本发明提供了一种用于在内燃机中引燃气体的火花塞。该火花塞具有连接到能量源的中央电极，围绕该中央电极的绝缘体，围绕并接触该绝缘体的整片外壳以用于在该外壳内固定该绝缘体，其中该外壳在中央部分附近具有多个螺纹，并且接地电极连接到该外壳并在第二末端与该中央电极的端头对准，以限定火花间隙。另外，在外壳内于多个螺纹和接地电极之间形成一个座，用于相对于该发动机密封外壳。另外，该接线端具有与中央电极相连接的第一末端以及具有连接部的第二末端，该连接部用于连接到该能量源。

[0012]在本发明的一个方面，该火花塞包括中央电极组件，其包括在一个末端的接线端和在相对端具有火花表面的中央电极；大致为管状的绝缘体，其围绕该中央电极组件；以及整片的延伸外壳，其围绕该绝缘体，并沿其长度具有在第一末端上的成形肩部、附加部分、螺纹部分、在远离该成形肩部的末端具有锥形座的主体部分、管延伸部以及在第二末端的接地电极，该接地电极连接到该管延伸部，并与该火花表面间隔设置，以形成火花间隙，该接地电极具有导热芯，其中该火花塞具有大于约200的IMEP热功率。在本发明的另一个方面，该绝缘体在临近火花间隙的第一末端附近具有锥形表面。

[0013]在本发明的再一个方面，该绝缘体具有多个部分，各部分具有不同的直径。

[0014]在本发明的再一个方面，该绝缘体设置于该座和中央电极端头之间的部分大体在其整个长度上与该外壳相接触。

[0015]在本发明的再一个方面，在绝缘体和临近中央电极端头的外壳之间限定一个间隙。

[0016]在本发明的再一个方面，该座具有锥台状形状。

[0017]在本发明的再一个方面，该外壳在第一末端形成的六角头，用于啮合工具。

[0018]在本发明的再一个方面，外壳内的环形槽限定一个窄壁，其中该环形槽设置在该座和该多个螺纹之间。

[0019]在本发明的再一个方面，该绝缘体的一个部分设置于该外壳外部。

[0020]在本发明的再一个方面，该连接部具有的高度等于或小于设置于该外壳外部的该绝缘体第三部分的高度。

[0021]在本发明的再一个方面，由所述主体部分形成热锁密封，其位于该主体部分和该绝缘体之间。

[0022]在本发明的再一个方面，该绝缘体在该外壳的轧制肩部和所述接线端之间具有至少0.9英寸的距离。

[0023]在本发明的再一个方面，该接地电极由Ni合金组成，并且该导热芯由Cu合金组成。

[0024]在本发明的再一个方面，该中央电极包括导热芯。

[0025]在本发明的再一个方面，该中央电极由Ni合金组成，并且该导热芯由Cu合金组成。

[0026]在本发明的再一个方面，该中央电极和该接地电极进一步包括火花端头。

[0027]在本发明的再一个方面，该火花端头由金、金合金、铂族金属或钨合金中的一种组成。

[0028]在本发明的再一个方面，该铂族金属包括从由铂、铱、铑、钯、钌和铼组成的组中选取的至少一种元素。

[0029]在本发明的再一个方面，该铂族金属进一步包括从由镍、铬、铁、锰、铜、铝、钴、钨、钇、锆、铪、镧、铈和钕组成的组中选取的至少一种元素。

附图说明

[0030]结合以下详细描述和附图，本发明的这些和其他特征和优点将会更容易理解，其中：

[0031]图1是根据本发明一个实施方式的火花塞的横截面示意图；

[0032]图2是根据本发明一个实施方式的绝缘体的横截面示意图；

[0033]图3是根据本发明的一个实施方式在连接到接地电极之前的外壳的横截面示意图；

[0034]图4是根据本发明一个实施方式的与接地电极连接后外壳的正视图；

[0035]图5是根据本发明一个实施方式的接线端的截面视图；

[0036]图6是根据本发明一个实施方式的中央电极的正视图；

[0037]图7是根据本发明一个实施方式，具有连接到其火花末端的火花端头的中央电极的正视图；

[0038]图8是图7中火花端头的放大视图；

[0039]图9是根据本发明一个实施方式，接地电极和外壳的管部分的局部横截面视图；

[0040]图10是根据本发明一个实施方式，绝缘体和接线端组件的横截面视图。

具体实施方式

[0001]参考附图，其中图中相同的标号表示相同或对应的部分，在图1中显示了根据本发明的火花塞10。火花塞10包括一般以12表示的绝缘体，一般以24表示的延伸外壳，以及一般以16表示的中央电极组件。延伸外壳24优选地由钢合金(例如，1215钢)或类似材料制成，并配置为容纳或抓固绝缘体12和中央电极组件16，这将在以下更详细地描述。绝缘体14通常为由氧化铝或类似材料制成的柱状狭长元件。外壳24具有一个部分，其包括由其延伸的接地电极26，以下将进一步描述。图1显示了在将该外壳和绝缘体如此处所述热锁(hot locking)到一起之前接近完全组装情况下的火花塞10。当如此处所述热锁后的完全组装的情况下，外壳24的搭扣区域32当被施加压力并对该元件加热时，会至少部分塌陷，该施加的压力迫使外壳在该元件上方或下方的部分与绝缘体12压迫啮合。大致上讲，以下元件的描述，尤其是关于绝缘体12和外壳24的相啮合部分，给出的为完全组装的情形(例如，热锁操作已进行)。

[0002]参考图1和2，火花塞10包括管状陶瓷绝缘体，总体表示为12，其优选地由氧化铝或其他具有特定介电强度、高机械强度、高导热性、和优秀的耐热冲击的其他合适材料制成。绝缘体12可在极端压力下干式塑模，然后利用熟知的工艺在高温下烧结。绝缘体12具有一个外部表面，其可包括部分暴露的上部柱状部分14，一个弹性体火花塞护套(图未示)围绕并紧抓该部分，以保持与引燃系统的可操作的电连接。如图1所示，该暴露的柱状部分14可包括一系列肋条(图未示)，以提供对火花或次级电压“飞弧”的附加保护，并增强与弹性体火花塞护套的夹持。绝缘体12大致上为管状或环状结构，包括中央通道18，其在临近接线终端20的上部部分19和临近芯孔末端22的下部部分21之间纵向延伸。中央通道18具有变化的横截面面积，大致上在接线终端20处或其附近最大，在芯孔末端22处或其附近最小。再次参考图1和图2，大致为管状的绝缘体12围绕以下所述的中央电极组件16。绝缘体12通常包括不同直径的一连串的管状部分60。这些管状部分包括第一绝缘体部分62，其围绕接线端头40的柱部分41。第一绝缘体部分62过渡到第一绝缘体肩部63，其与所述外壳24的成形肩部30受压啮合，并过渡到第二绝缘体部分64。第二绝缘体部分64具有的直径大于第一绝缘体部分62的直径，并容置于所述的第一外壳部分72内。第二绝缘体肩部65与第一外壳肩部73受压啮合，并过渡到第三绝缘体部分66。第三绝缘体部分66的直径小于第二绝缘体部分64的直径，并优选地小于第一绝缘体部分62的直径，并容置于第二外壳部分74内。第三绝缘体肩部67与第二外壳肩部28受压啮合，并过渡到第四绝缘体部分68。第四绝缘体部分68具有的直径小于第三绝缘体部分的直径。第四绝缘体部分68容置于第三外壳部分76内，并包括锥形的芯孔部分69。第四绝缘体部分68及其芯孔部分69容置大部分的中央电极48。电极从外壳24的管延伸部35延伸，并临近火花间隙54。第四绝缘体部分68和管延伸部在从火花塞去除热量方面起重要作用，并且这些部件的传热性质在建立火花塞工作温度及其IMEP功率方面作用显著。第四绝缘体部分68和第三外壳部分76充分接近地间隔开，并通过所述第三外壳部分从第四绝缘体部分有效的移走热量。绝缘体10还优选地包括凹口80，其适合于当绝缘体12和外壳48被如本文所述热锁时，接收搭扣区域32的一部分。

[0003]如图1、3和4所示，一个导电的，优选地为金属的延伸外壳一般表示为24。以16mm火花塞为例，“延伸”意味着外壳24的总长度符合约1.2英寸或更长。延伸外壳24可由任何合适的金属制成，包括多种涂层钢合金和未涂层的钢合金，例如1215钢。外壳24可通过电镀或其他方法涂覆保护涂层，例如Ni或Ni合金。延伸外壳24具有大致上环状的内部表面或孔70，其围绕所述绝缘体12的外部表面，并适合与其受压并密封啮合，并包括至少一个相连接的接地电极26。外壳24围绕下部部分，包括绝缘体12的第二绝缘体部分64、第三绝缘体部分66和第四绝缘体部分68，并包括至少一个接地电极26。尽管图4中显示了未弯曲之前的接地电极26，并且在图1中为传统的L状类型，但应当理解，可根据所需的电极配置以及火花塞10的期望应用，可替换L状、直的或弯曲结构的多种接地电极。

[0004]延伸外壳24在其主体部分内具有大致上管状或环状的孔70，并包括下部受压凸缘或第二肩部28，其适合于相对绝缘体12的第三绝缘体肩部67受压接触。延伸外壳24进一步包括上部受压凸缘或成形肩部30，其在组装工作中起皱或成形以与绝缘体12的第一绝缘体肩部63受压接触。成形肩部30是由如图3和4所示的变形之前的肩部分29成型产生的，。延伸外壳还可包括变形区域32，其被设计为适合于在成形肩部30变形过程中或其后，当对可变形区域32加热并施加巨大的轴向压力时，轴向并径向向内地塌陷，从而将延伸外壳24相对绝缘体12保持在固定的轴向位置内，并在绝缘体12和延伸外壳24之间形成气密径向密封。可在绝缘体12和外壳24之间插设垫圈、粘合剂、或其他密封部件，以完善气密密封，并增强组装后火花塞10的结构完整性。

[0005]该外壳具有附加部分34，例如工具接收六角体34或其他用于在燃烧室开口内拆卸和安装火花塞的特征。该特征尺寸优选地符合相关应用中此类型的标准工具尺寸。该六角体尺寸与相关应用中的产业标准相符合。当然，某些应用可能需要六角体之外的接收接口，例如接收标准活动扳手的沟槽，或者在竞技用火花塞或其它环境下应用中所知的其他特征。在附加部分34下方形成螺纹部分36，用于与发动机汽缸头部内的螺纹孔相啮合。紧接螺纹部分36下方的是主体部分37。主体部分37在远离成形肩部30的末端具有密封座38。该座38可以是与垫圈(图未示)相配对的方形肩部，以提供火花塞10设置于汽缸头部内的合适接口，并提供外壳24的外部表面和燃烧室开口内螺纹孔(图未示)之间的空间热气密封。可替换的以及优选地，密封座38可设计为沿外壳24主体部分37的下部末端设置的锥形座，该汽缸头部也典型地设计为适用于此类型火花塞的匹配锥部，以在汽缸头部内提供紧公差和自密封安装。设置在密封座38之下的是管延伸部35。管延伸部35在长度上可以为0.85英寸，其外径大致上小于约0.40英寸，壁厚度为约0.060英寸，并使火花塞满足临近燃烧室的减小的封装空间要求，同时还提供了与火花塞10其他部件的必要接口。连接到管延伸部35自由端的是接地电极26。

[0006]如图3和4所示，延伸外壳24具有环状孔70，其带有变化直径的多个部分，这些部分的直径从成形肩部30到管延伸部35的自由末端逐渐减小。它们包括与成形肩部30和附加部分34相联的第一外壳部分72。从第一外壳部分72延伸的是第一外壳肩部73，其适于与第二绝缘体肩部65受压啮合，并过渡到第二外壳部分74。第二外壳部分74与螺纹部分36以及所述主体部分37靠近成形肩部30设置的一端相联，从第二外壳部分74延伸的是第二外壳肩部28，其适于与第三绝缘体肩部67受压啮合。第二外壳肩部28过渡到第三外壳部分76，其与所述主体部分37的远离成形肩部30的另一端以及管延伸部35相联。

[0007]如图1所示，导电的接线端头40部分地设置于绝缘体12的中央通道18内，并从暴露的顶部杆39纵向延伸到嵌入中央通道18中途的底部末端41。该顶部杆可以是短小的杆部，其具有约为0.35英寸的减小的高度，或者可具有更加常规的高度。其适于连接到引火线接线端(图未示)，并接收通过在火花间隙54内产生火花而点燃或工作火花塞10所需要的定时的高压放电。

[0008]接线端头40的底部末端41嵌入导电玻璃密封42内，形成复合的三层抑制器密封封隔的顶层。该导电玻璃密封用于密封接线端头40的底部末端41，并将它电连接到电阻层44。电阻层44包括三层抑制器密封封隔43的中间层，其可由任何合适的复合物组成。根据所需要的安装和所用的引燃系统类型，电阻层44可设计成作为更传统的电阻抑制器，或者可选地，作为低阻抗。紧接电阻层44下方，另一个导电玻璃密封46作为抑制器密封封隔43的底层或下层，并将接线端头40和抑制器密封封隔43电连接到中央电极48。顶层42和底层46可由相同或不同的导电材料制成。很多其他玻璃配置和其他密封和EMI抑制器是熟知的，并也可用于本发明。因此，来自于引燃系统的电流通过接线端头40的底部末端41运行到导电玻璃密封42的顶部，通过电阻层44，然后进入下部导电玻璃密封层46。

[0009]如图1所示，导电中央电极48部分地设置于中央通道18内，并从其嵌入下部玻璃密封层46内的头部延伸至其临近接地电极26的暴露的火花末端50。抑制器密封封隔43电连接接线端头40和中央电极48，并同时密封中央通道18以防止燃烧气体泄漏，并且还抑制了从火花塞10发出的射频噪声。如图所示，中央电极48优选地为整片的一体结构，其在头部和火花末端50之间连续地和不间断地延伸。导电中央电极48优选地由结合有高导热率以及高温强度和耐腐蚀的导电材料形成。用于导电中央电极48的合适材料为多种Ni-基合金，包括多种镍-铬-铁合金，例如大致由UNS N06600命名的那些合金，以及以

和Ferrochronin

商标销售的合金，以及多种稀释镍合金，例如包括重量比至少为92％的镍的合金；以及由铝、硅、铬、钛和锰组成的组中的至少一种元素。这些合金还可包括稀土合金添加物，以增强合金的特定的高温属性，例如从由钇、铪、镧、铈和钕组成的组中选取的至少一种元素。它们还可结合入少量的锆和硼，以进一步增强其高温属性，如共同转让的待审美国专利申请11/764,517和11/764,528，于2007年6月18日提交(代理案卷号分别为No.710240-2686和710240-2763)，其通过引用被整体合并入此处。

[00010]接地电极26和中央电极48中的任一个或两个同时都带有导热芯。图1和9中所示的为在接地电极26内的该芯27。在图7和8中所示的为中央电极48内的芯49。导热芯由高导热率(例如，≥250W/M^*°K)的材料制成，例如铜或银或它们任一种的合金。高导热芯可用作散热片，以在火花塞工作以及相关的燃烧过程中帮助将热量从火花间隙54排出，从而降低了该区域内电极的工作温度，并进一步增强了它们的性能以及对降解过程的耐抗性。

[00011]点火端头52可选地设置在中央电极48的火花末端50，如图1、7和8所示。点火端头52提供火花表面53，用于发射穿过火花间隙54的电子。用于中央电极48的点火端头52可由垫片状、线状或铆钉状的元件根据任何已知技术制成，包括松件成形(loose piece formation)以及后续的通过电阻焊、激光焊、或其结合的多种形式的连接，该元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、铂族元素或钨合金。金合金包括Au-Pd合金，例如Au-40Pd(重量百分比)合金。铂族金属包括：铂、铱、铑、钯、钌和铼，以及其任何组合的合金。为该申请目的，铼基于其高熔点和其他类似于铂族金属某些性质的高温性质，也被包含在铂族金属的定义之内。点火端头52也可由多种钨合金制成，包括W-Ni、W-Cu和W-Ni-Cu合金。用于点火端头52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。事实上，在燃烧环境中具有良好耐腐蚀和侵蚀性能的任何材料可适用于点火端头52的材料组分中。另外，点火端头52可以是组合端头52，其具有远离中央电极48设置的自由末端部分，该部分具有火花表面53，其为贵金属或高性能合金，例如上述的那些，以及基体末端部分，其在基体末端上连接到中央电极48，而另一末端上连接到自由末端部分。该基体末端部分可以是适于连接到自由末端部分的任何合适材料，例如上述Ni基电极材料。该自由末端部分和基体末端部分可通过任何合适的连接手段结合到一起，例如多种形式的焊接。根据自由末端部分和基体末端部分所选择的材料以及采用的结合方法，组合火花端头52还具有在它们之间的结合部。该结合部的热膨胀系数(CET)可能在自由末端部分和基体末端部分所用材料的CET之间，或者落入该范围之外，这取决于自由末端部分和基体末端部分所选择的材料和用于形成该连接部的方法。该组合的或多层的火花端头结构可成型为线状或带头的铆钉。该端头结构及制造和使用它们的方法在于2006年11月20日提交的共同转让的待审美国专利申请11/602,028；11/602,146；以及11/602,169(代理案卷号分别为IG-40472-1(710240-2999)，IG-40472-2(710240-3000)和IG-40472-3(710240-3040))中进一步进行了解释，其通过引用被整体合并入此处。这些火花端头具有多个优点，包括相比于完全采用贵金属或高性能合金的端头减少了材料成本。它们还更容易焊接到中央或接地电极，因为该基体末端可由与制造电极所用的相同或类似的合金形成，例如多种镍基合金。因为它们可由与电极相同或类似的合金制成，它们也可具有显著降低的CTE不匹配性，这增强了对热应力和火花端头基体部分和电极交界处的周期感应断裂和破裂的耐抗性。

[00012]如图1所示，可能最优选的，接地电极26从邻近外壳24的固定末端56延伸到邻近火花间隙54的远端58。接地电极26可以是典型的矩形横截面，包括围绕铜或其他导热材料芯的镍基合金外壳(参见图1和9)。

[00013]火花塞10已证明具有约212的工业标准IMEP功率，确信该结构的火花塞可以例行地达到200或以上的IMEP功率，尤其是结合有上述类型的带芯中央和接地电极时。火花塞10还避免了两片的外壳结构以及所述相关联的潜在限制，包括需要对一部分外壳使用高温合金。这些确信提供了显著的可靠性和成本优势。

[00014]大致上，接线端组件16的元件在绝缘体中组装，以形成所述的绝缘体和接线端组件17。绝缘体和接线端组件17插设入在外壳24的末端处的可成形的部分29，并如本文所述固定入外壳24内。这种从单个末端插设和组装的方法相比以前两片外壳时所使用的组装方法具有明显的优势，按以前的方法单个外壳部分必须在绝缘体的两个相对端插设并结合到一起，以形成火花塞外壳。

[00015]根据相关的法律标准对本发明进行了描述，因此该描述是示例性的，而非限制。披露的实施方式的多种变换和修正对本领域的技术人员而言是明显的，因此均落入本发明的范围内。因此，本发明的法定保护范围仅由后附权利要求所限定。

Claims (23)

1.火花塞，其包括：

中央电极组件，其包括一个末端的接线端和在相对端具有火花表面的中央电极；

大致为管状的绝缘体，其围绕所述中央电极组件；以及

整片的延伸外壳，其围绕所述绝缘体，并沿其长度具有在第一末端上的成形肩部、附加部分、螺纹部分、在远离该成形肩部的末端具有锥形座的主体部分、管延伸部以及在第二末端的接地电极，该接地电极连接到所述管延伸部，并与所述火花表面间隔设置以形成火花间隙，所述接地电极具有导热芯，其中所述火花塞具有大于约200的IMEP热功率。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其中所述附加部分包括六角头。

3.根据权利要求1所述的火花塞，进一步包括由所述主体部分形成的热锁密封，其位于所述主体部分和所述绝缘体之间。

4.根据权利要求1所述的火花塞，其中所述绝缘体在所述外壳的所述轧制肩部和所述接线端之间具有至少0.9英寸的距离。

5.根据权利要求1所述的火花塞，其中所述接地电极包括Ni合金，并且所述导热芯包括Cu合金。

6.根据权利要求1所述的火花塞，其中所述中央电极包括导热芯。

7.根据权利要求7所述的火花塞，其中所述中央电极包括Ni合金，并且所述导热芯包括Cu合金。

8.根据权利要求1所述的火花塞，其中所述中央电极和所述接地电极中的至少一种进一步包括火花端头。

9.根据权利要求8所述的火花塞，其中所述火花端头包括金、金合金、铂族金属或钨合金中的一种。

10.根据权利要求9所述的火花塞，其中所述铂族金属包括从由铂、铱、铑、钯、钌和铼组成的组中选取的至少一种元素。

11.根据权利要求10所述的火花塞，其中所述铂族金属进一步包括从由镍、铬、铁、锰、铜、铝、钴、钨、钇、锆、铪、镧、铈和钕组成的组中选取的至少一种元素。

12.一种火花塞，其包括：

中央电极组件，其包括一个末端的接线端和在相对端的具有火花表面的中央电极；

整片的延伸外壳，沿其长度具有在第一末端上的成形肩部、附加部分、螺纹部分、在远离该成形肩部的末端具有锥形座的主体部分、管延伸部以及在第二末端的接地电极，该接地电极连接到所述管延伸部，并与所述火花表面间隔设置以形成火花间隙，所述外壳具有带有变化直径部分的环形孔，该直径从所述成形肩部到所述第二末端逐渐地减小，所述外壳包括与所述成形肩部和所述附加部分相连的第一外壳部分，该第一外壳肩部过渡到与所述螺纹部分和所述主体部分朝向所述成形肩部的末端相连的第二外壳部分，该第二外壳肩部过渡到与所述主体部分远离所述成形肩部的末端和所述管延伸部相连的第三外壳部分，所述接地电极具有导热芯；

大致上管状的绝缘体，其围绕所述中央电极组件，所述绝缘体具有变化直径的管状部分，该部分包括围绕所述接线端的第一绝缘体部分；与所述成形肩部受压啮合并过渡到第二绝缘体部分的第一绝缘体肩部，该第二绝缘体部分具有的直径大于所述第一绝缘体部分的直径，并容置于所述第一外壳部分内；与所述第一外壳肩部受压啮合并过渡到第三绝缘体部分的第二绝缘体肩部，该第三绝缘体部分具有的直径小于所述第二绝缘体部分的直径，并容置于所述第二外壳部分内；与所述第二外壳肩部受压啮合并过渡到第四绝缘体部分的第三绝缘体肩部，该第四绝缘体部分具有的直径小于所述第三绝缘体部分的直径，并容置于所述第三外壳部分内；以及容置所述电极的锥形芯末端(nose end)，该电极从所述管延伸部延伸，并临近该火花间隙；其中所述第四绝缘体部分和所述第三外壳部分被充分接近地间隔开，并工作通过所述第三外壳部分从所述第四绝缘体部分有效移走热量。

13.根据权利要求12所述的火花塞，其中所述第四绝缘部分沿其长度具有可控的最大直线度波动偏差。

14.根据权利要求12所述的火花塞，其中所述最大直线度波动偏差是0.008英寸。

15.根据权利要求12所述的火花塞，其中所述火花塞具有至少200的IMEP热功率。

16.根据权利要求12所述的火花塞，其中所述附加部分包括六角头。

17.根据权利要求12所述的火花塞，进一步包括由所述主体部分形成的热锁密封，其位于所述主体部分和所述第三绝缘体之间。

18.根据权利要求12所述的火花塞，其中所述第一绝缘体部分在所述外壳的所述轧制肩部和所述接线端之间具有至少0.9英寸的飞弧距离。

19.根据权利要求12所述的火花塞，其中所述接地电极包括Ni合金，并且所述导热芯包括Cu合金。

20.根据权利要求12所述的火花塞，其中所述中央电极和所述接地电极中的至少一种进一步包括火花端头。

21.根据权利要求20所述的火花塞，其中所述火花端头包括金、金合金、铂族金属或钨合金中的一种。

22.根据权利要求21所述的火花塞，其中所述铂族金属包括从由铂、铱、铑、钯、钌和铼组成的组中选取的至少一种元素。

23.根据权利要求22所述的火花塞，其中所述铂族金属进一步包括从由镍、铬、铁、锰、铜、铝、钴、钨、钇、锆、铪、镧、铈和钕组成的组中选取的至少一种元素。

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