CN102057547A - 陶瓷火花塞绝缘体及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于火花点火装置的绝缘体，包括：电绝缘陶瓷芯管，其具有接线端、点火端和沿从所述接线端至所述点火端的纵向孔轴延伸的内孔；以及电绝缘陶瓷芯顶部管，其具有第二外表面和第二孔，所述陶瓷芯顶部管的第二外表面与所述陶瓷芯管的接近所述点火端的所述孔嵌套接合并直接粘结。该绝缘体还包括类似的在陶瓷芯管的外表面上的嵌套并直接粘结的肩部管，或在陶瓷芯管的外表面上的嵌套并直接粘结的杆管。该陶瓷可包括氧化铝基陶瓷，以及其他合适的陶瓷材料，该管可由相同或不同的陶瓷组分制造。本发明还包括通过在烧结期间控制收缩率制造该嵌套的管，直接粘结的绝缘体的方法。

Description

陶瓷火花塞绝缘体及其制造方法

相关申请参考

本申请要求申请号为61/043,746，申请日为2008年4月10日的美国临时专利申请的优先权，并在此引用了该临时专利申请。

技术领域

本发明涉及陶瓷绝缘体，更具体地，涉及陶瓷火花塞绝缘体及制造陶瓷火花塞绝缘体的方法。

背景技术

如图1所示，现有火花塞10通常采用陶瓷绝缘体12，该陶瓷绝缘体12部分位于金属壳体16中且在该金属壳体上方向着接线端18轴向延伸。导电端子20位于接线端18处的中心孔22内。该导电端子20是位于中心孔22中的导电中心电极组件24的一部分。在相对端或点火端26，中心电极28位于绝缘体12内且具有暴露的火花表面30，该火花表面30与位于该壳体16上的接地电极32一起界定一火花间隙34。多种不同绝缘体12构造用于适应各种接线端子构造、电极组件构造、壳体构造等等。然而，参考图1和2，绝缘体12的特征基本代表了现有的当代火花塞绝缘体。

绝缘体12为一整体式陶瓷制品，其通常通过以下方法制造：从喷雾干燥粉末压制成一坯料，随后采用磨轮从该坯料磨削成一接近最终形状的绝缘体预成型件(考虑到收缩)，然后燃烧该绝缘体预成型件至足以使该预成型件致密并烧结该粉末颗粒的高温以形成完成的绝缘体。绝缘体12具有在壳体16上方延伸的杆部36，该杆部36适用于接收火花塞套(图未示)并具有足以为该绝缘体提供必需的机械强度的壁厚，因为该绝缘体可能经受与火花塞的搬运和安装有关的应力。如图所示，杆部36在中心孔22中容纳接线螺柱37，在其他构造中(图未示)，杆部36还可容纳中心电极组件24的其他部分。绝缘体12还包括大肩部38，该大肩部38用于与翻边(turn-over)40结合以在发动机操作过程中将绝缘体12保持在金属壳体16中，由于与燃烧气体向外压在绝缘体12和中心电极组件24上有关的压力。绝缘体12还具有位于金属壳体16中接近该壳体的螺纹部43的下柱部42。

如图所示，下柱部42在中心孔22中容纳三件式(导体/抑制器/导体)玻璃抑制密封(FISS)44，或在其他构造中，该下柱部42可容纳中心电极组件24的其他部分。下柱部42通过小肩部45过渡至位于其下部的锥形的芯顶部46。小肩部45与壳体16中的肩部47操作地接合，且与大肩部38和翻边40(或在图未示的其他壳体构造中的预成型的凸缘或肩部)一起将绝缘体12保持在壳体16中。锥形的芯顶部46容纳中心电极28，该中心电极28还包括火花尖端(图未示)作为火花表面30。绝缘体12具有高介电强度、高机械强度、高导热率、及足以满足内燃机的高温操作环境的抗热冲击性。

用于内燃机的火花塞绝缘体经受大约1,000℃的高温环境。在操作中，高至约40,000伏的点火电压脉冲通过火花塞施加到中心电极，从而使火花跃过中心电极和接地电极之间的间隙。绝缘体的目的在于确保火花路径的完整并防止电压脉冲找到至接地的其他路径，从而降低火花塞的火花性能。所述的高电压和高温环境会降低现有绝缘体材料的性能或与这些材料有关的突出的性能极限。例如，压制过程留下喷雾干燥粉末的残留物，其已知对于陶瓷的介电强度有不利作用，因为为了适应绝缘体的形状，压制的坯料的横截面积沿其长度不均匀。会出现密度梯度以使绝缘体的一些区域具有低密度(高孔隙率)。

再次参考图1，采用上述压制方法，在绝缘体的横截面厚度改变的位置，例如大肩部区域38或邻近小肩部45的区域的一侧，密度梯度和低密度区域频繁出现。这些密度减小的区域具有低介电强度，因此更易受介电击穿的影响。作为另一个例子，用于形成火花塞绝缘体的磨削过程从压制的坯料去除了大量材料。该材料通常被再加工成后续批次的喷雾干燥粉末，但该材料也是潜在的污染源。这种污染还会引起用于火花塞绝缘体的陶瓷材料中的随机的、局部区域介电强度降低。作为另一个例子，用于形成绝缘体的磨削过程还在烧结的绝缘体上留下较粗糙的表面光洁度，其通常使得绝缘体的接线端或杆部的釉化成为必需，并促进来自燃烧过程的沉积物粘附在点火端上。

多种不同材料已用于或被建议用于陶瓷火花塞绝缘体，包括各种瓷料和金属氧化物。目前，最常使用的材料是氧化铝基陶瓷材料，其通常还结合各种玻璃和其他合金组分。适合用作陶瓷火花塞绝缘体的氧化铝基陶瓷材料的例子包括US 4,879,260(Manning)和US 7,169,723(Walker)中所述的那些材料。用于绝缘体的陶瓷材料是介电材料。材料的介电强度基本上限定为可施加到该材料而不会导致其故障或电击穿的最大电场。火花塞绝缘体的介电强度基本上以伏每密耳(V/mil)测量。用于多种应用的标准火花塞设计的火花塞RMS介电强度的标准值在室温下大约为400V/mil。用于火花塞的绝缘体的介电强度是温度的函数。高温导致某些离子的迁移率增加，允许电流更容易地通过陶瓷泄漏。电流的任何泄漏导致局部加热，该局部加热逐渐降低材料的抗介电击穿性。注意到由于在施加电场下的火花塞循环上的热应力并由于随之而来的热电疲劳，绝缘体的抗介电击穿性还趋向于减少火花塞的寿命。虽然未完全明白微结构和/或组分变化的确切特性，但认为其与局部加热至足以导致陶瓷材料的部分熔化的温度有关。

随着制造商继续增加内燃机的复杂性并减少内燃机的尺寸，火花塞绝缘体需要具有较小的直径。目前，由于在火花塞的使用寿命期间绝缘体所要求的介电强度直接与绝缘体的壁所要求的厚度有关，尺寸的减小受到限制。限制尺寸减小的另一个因素在于更多的制造商要求火花塞有更长的使用寿命，例如要求火花塞有100,000英里、150,000英里、及175,000英里的使用寿命。期望的使用寿命越高，要求的介电强度也越高。此外，要求的电压越高，要求的介电强度也越高。在增加火花塞的使用寿命或介电强度之前，绝缘体的壁的厚度增加。然而，对于用于现代发动机的更紧凑的火花塞的当前要求防止或限制了壁较厚的绝缘体的使用。因此，当发动机尺寸收缩及火花塞需要较长的使用寿命和较高的电压时，火花塞需要具有增强的介电强度和减小的壁厚和尺寸的绝缘体。

因此，对于给定尺寸和壁厚的火花塞绝缘体，为了促进增强的火花塞和发动机性能，在高电压和高操作温度下的延长的使用期间，需要增强介电强度并从而减小对介电击穿的敏感性。或者，对于给定的性能要求，需要增强绝缘体材料的介电强度并从而促进绝缘体材料的尺寸和壁厚的减小，从而减小与火花塞相关的空间并使该空间用于其他用途。

发明内容

高纯度氧化铝被发现具有特别好的电气性能，具有475V/mil的RMS介电强度。这对于用于现有火花塞绝缘体的氧化铝改进了约20％。然而高纯度氧化铝很难加工，且用于现有火花塞绝缘体的制造工艺不适用。例如，现有形成工艺是从喷雾干燥粉末压制成一坯料，随后采用磨轮在该坯料中磨削绝缘体的轮廓，然后燃烧该绝缘体至高温以通过烧结致密。压制过程留下喷雾干燥粉末的残留物，其已知对于陶瓷的介电强度有不利作用。因为为了适应绝缘体的形状，压制的坯料的横截面积不均匀，会出现密度梯度以使绝缘体的一些区域具有低密度且更易于发生介电故障。磨削过程去除了大量材料。该材料通常被再加工成后续批次的喷雾干燥粉末，但该材料也是潜在的污染源。磨削过程还在绝缘体上留下非常粗糙的表面，其通常使得接线端的釉化成为必需，并促进来自燃烧过程的沉积物粘附在点火端上。本发明的火花塞绝缘体通过在燃烧前组装两个或多个粗糙的圆柱体部件，并在燃烧过程中永久地连接而形成。

组装以形成火花塞绝缘体的部件可由任何用于陶瓷的通常使用的加工方法制造。挤压是形成用于本发明的这种类型的圆柱体部件的非常有效的方法。挤压的部件易于形成且不具有来自压实的颗粒材料的残留结构，如在干压的绝缘体中所发现的。挤压还产生具有非常均匀的密度的部件。通过挤压可形成经测量具有最高介电强度的某些氧化铝陶瓷部件。挤压的部件在内径和外径上具有紧公差且具有很少浪费。通过彼此嵌套组装两个或多个挤压管组装火花塞绝缘体，可以获得火花塞绝缘体的形状。通过控制各挤压部件的密度，其可被制造为在燃烧期间收缩以使连接性强且气密。

附图说明

图1是根据现有技术的火花塞的简化的剖视图；

图2是图1所示火花塞的绝缘体部分的剖视图；

图3是根据本发明的第一实施例的火花塞的组装的绝缘体部分的剖视图；

图4是根据本发明组装的火花塞绝缘体的另一个实施例的剖视图；

图5是根据本发明的又一个实施例的火花塞的组装图；

图6是根据本发明的又一个实施例的绝缘体的剖视图；

图7A-C依次示出了图3所示火花塞绝缘体的组装和形成；

图8A-C依次示出了图4所示火花塞绝缘体的组装和形成；

图9A-C依次示出了图5所示火花塞绝缘体的组装和形成；

图10A-C依次示出了图6所示火花塞绝缘体的组装和形成；

图11是包括粘结的杆管的本发明的另一个实施例的剖视图；以及

图12是包括涂覆到外表面的不同区域的绝缘涂层和传导涂层的图3的火花塞绝缘体的剖视图。

具体实施方式

参考图3-10，本发明的陶瓷火花塞绝缘体100包括多个陶瓷管110，这些陶瓷管110嵌套接合且通过烧结生坯陶瓷预成型管210彼此直接粘结以形成陶瓷火花塞绝缘体100。生坯陶瓷预成型管210和最后产生的陶瓷管110可具有任何合适的形状，包括有利于获得并保持嵌套接合的正圆柱形，且可采用任何合适的直径112或外形尺寸，包括各种现有各种火花塞绝缘体的。然而，出于在此所述的与以下事实相关的理由，即本发明的陶瓷绝缘体100采用比起整体式陶瓷绝缘体将获得较高密度或较高介电强度或其两者的材料和方法制造，本发明被认为特别好地适合作为用于小直径火花塞的绝缘体，例如具有M12、M10及更小螺纹尺寸的那些火花塞。此外，陶瓷管110可包括孔114，孔114作为生坯陶瓷预成型管210中的孔预成型件214形成。孔114可沿与陶瓷管110的纵向中心轴111重叠的纵向孔轴115延伸。如果采用多个孔114，则多个孔轴115与管轴111可能重叠也可能不重叠。孔114可以所述的方法形成为任何合适的直径或尺寸以容纳任何类型的中心电极组件(图未示)。例如，通过适当地确定在嵌套的陶瓷管110中的孔114的尺寸，可包括一个或多个肩部116以接合、保持或以其他方式容纳中心电极组件(图未示)的部件，例如中心电极、FISS、弹簧、电阻、电感、接线螺柱、接线端子等等。另外，通过磨削或类似的成形方法可在孔预成型件214中形成一个或多个埋头孔(图未示)以在孔预成型件214内形成额外的肩部、锥形导入件或其他零件，在烧结后，在孔114内提供这些零件。生坯陶瓷预成型管210还可磨削或以其他方式在其各端或外表面提供各种切角(chamfer)218、半径220、锥形部222、槽(图未示)或其他零件形式的去除部分，在烧结后，提供切角118、半径120、锥形部122、槽(图未示)或其他零件。

参考图3-6，陶瓷火花塞绝缘体100包括芯管130。一般来说，芯管130是一电绝缘陶瓷管110，其与大多数其他陶瓷管110嵌套接合并直接粘结，如图3-6所示。虽然这是该元件的基本设置，但本发明不限于此，在此所述嵌套接合和直接粘结的陶瓷管而不包括芯管130的其他设置也是可能的。芯管130具有接线端136和点火端137，接线端136操作地容纳火花塞接线端子，点火端137相对于接线端并操作地接近于汽缸盖定位。术语接线端和点火端的使用用于各种陶瓷管和管预成型件以描述其相对于芯管130的定位。芯管130具有长度、外径、孔径，以及由多种因素确定的壁厚或管厚，包括包含该芯管的火花塞的螺纹尺寸和壳体构造、要求的介电强度、机械强度、热传递和使用的陶瓷材料，以及其他因素。对于多种应用，芯管130的长度可在约0.50-3.00英寸的范围内变化，直径可在0.25-0.50英寸的范围内变化，且壁厚可在约0.050-0.100英寸的范围内变化，但并不限于此。然而，这些范围外的应用也是可能的并落在本发明的范围内。

再次参考图3-6，芯管130与芯顶部管140嵌套接合并直接粘结。提供嵌套接合的重叠部分132和直接粘结部134形成这些管之间的气密密封。用于特定绝缘体100设计的重叠部分132的长度取决于密封、连接强度、热传递、电极组件材料和构造，以及与对于特定绝缘体和火花塞设计的这些管之间的连接相关的其他考虑和要求，例如芯顶部管140的直径。约0.25英寸或以上的重叠部分被认为对于多种绝缘体12设计提供了足够的重叠。通过直接粘结，意味着粘结部134仅是烧结过程的结果，而无需引入中间层，例如玻璃或釉料，使得在重叠部分132中的芯顶部管140的外表面和芯管130的孔114之间的界面存在密切接触。烧结过程被认为在该界面产生一些化学粘结，粘结的程度取决于烧结时间和温度以及其他因素，例如在该界面处的污染物的存在，重叠部分132中的部件的表面光洁度，各预成型件的壁厚和密度等等。芯顶部管140具有长度、外径、孔径及由多种因素确定的壁厚或管厚，包括包含该芯顶部管的火花塞的螺纹尺寸和壳体构造、要求的介电强度、机械强度、热传递和使用的陶瓷材料、芯管130的类似特征，以及其他因素。对于多种应用，芯顶部管140的长度可在约0.25-1.25英寸的范围内变化，直径可在0.20-0.26英寸的范围内变化，且壁厚可在约0.050-0.100英寸的范围内变化，但并不限于此。然而，这些范围外的应用也是可能的并落在本发明的范围内。

参考图3-5，绝缘体100还可包括沿芯管130的外表面设置的肩部管150，该肩部管150一般位于芯管130的中部。芯管130与肩部管150嵌套接合并直接粘结。提供嵌套接合的重叠部分152和直接粘结部154形成这些管之间的气密密封。类似于对于芯管130和芯顶部管140之间的连接的考虑，用于特定绝缘体100设计的重叠部分152的长度取决于密封、连接强度、热传递、壳体材料和构造，以及与对于特定绝缘体和火花塞设计的这些管之间的连接相关的其他考虑和要求，例如当肩部管150用作现有壳体中的绝缘体的大肩部时的切变强度要求，其中肩部管150与翻边接合作为将绝缘体100保持在壳体内的手段。约0.125英寸或以上的重叠部分152被认为对于多种绝缘体12设计可提供足够的重叠。粘结部154的直接粘结与前述具有相同的意义，虽然粘结的程度可以与粘结部134不同，因为前述与相应的连接相关的因素不同。肩部管150具有长度、外径、孔径及由多种因素确定的壁厚或管厚，包括包含该肩部管的火花塞的螺纹尺寸和壳体构造，要求的介电强度、机械强度、热传递和使用的陶瓷材料，芯管130的类似特征，以及其他因素。对于多种应用，肩部管150的长度可在约0.125-0.750英寸的范围内变化，直径可在0.350-0.550英寸的范围内变化，且壁厚可在约0.040-0.100英寸的范围内变化，但并不限于此。然而，这些范围外的应用也是可能的并落在本发明的范围内。

参考图11，杆管160可应用到图3-6所示的绝缘体100的任何例子；然而，图11示出了将杆管160添加到图3所示的设计。杆管160可用于增加绝缘体100的杆部161的壁厚以提供较高的机械强度，或处于其他考虑。杆管160沿芯管130的外表面设置，一般位于芯管130的外表面的上部。如图所示，杆管160与芯管130的接线端136具有共同的边界，或可延伸超过接线端136或终止于接线端136之下(图未示)。芯管130与杆管160嵌套接合并直接粘结。提供嵌套接合的重叠部分162和直接粘结部164形成这些管之间的气密密封。类似于对于芯管130和芯顶部管140之间的连接的考虑，用于特定绝缘体100设计的重叠部分162的长度取决于机械强度、热传递、接线端形状和构造，以及与对于特定绝缘体和火花塞设计的这些管之间的连接相关的其他考虑和要求，例如绝缘体100的该部分的抗弯强度要求。重叠部分162通常随绝缘体100的杆部的长度变化。粘结部164的直接粘结与前述具有相同的意义，虽然粘结的程度可以与粘结部134不同，因为前述与相应的连接相关的因素不同。杆管160具有长度、外径、孔径及由多种因素确定的壁厚或管厚，包括包含该杆管的火花塞的螺纹尺寸和壳体构造，要求的介电强度、机械强度、热传递和使用的陶瓷材料，芯管130的类似特征，以及其他因素。对于多种应用，杆管160的长度可在0.5-2.0英寸的范围内变化，直径可在0.350-0.500英寸的范围内变化，且壁厚可在约0.050-0.150英寸的范围内变化，但并不限于此。然而，这些范围外的应用也是可能的并落在本发明的范围内。

陶瓷管110可由任何适合的电绝缘陶瓷材料制造，包括任何现有的用作火花塞绝缘体的陶瓷材料，例如，如US 4,879,260(Manning)和US 7,169,723(Walker)所述的氧化铝基陶瓷材料，其作为参考在此引用全文。此外，用于形成生坯陶瓷预成型件210的方法使得可以采用不用于现有火花塞绝缘体的陶瓷材料，例如具有高于98.5％重量的氧化铝的氧化铝基陶瓷组分。这些高纯度氧化铝组分具有高达475V/mil的RMS介电强度，这对现有的氧化铝基陶瓷组分改进了约20％。本发明还可以对于绝缘体100采用新的陶瓷材料，包括各种金属氮化物和金属氮氧化物，例如氮化硅，氮化铝，氮氧化铝，各种氧化铝和氮化铝的固溶体，以及高纯度多晶氧化铝。这些材料中的某些已知具有一个或多个优于现有氧化铝基陶瓷组分的要求的绝缘体特性，包括高温机械强度、介电强度、冲击强度、导热性和抗热冲击性，但并不适合采用如文中所述的现有的形成火花塞绝缘体的制造设备和方法来加工，为此不使用，或由于材料使用率、浪费和与现有绝缘体设计相关的其他制造考虑而被认为是昂贵的。类似的，这些陶瓷组分中的某些还具有足以实现或有利于本发明的新的绝缘体设计的要求的特性。例如图6中所示的，使用了具有沿其长度实质上均匀的壁厚的芯管，相比于现有设计中杆部的壁厚(见上文及图11的杆部161)基本上厚于下部。

本发明还可以对于陶瓷绝缘体100采用多于一种的陶瓷组分。例如，具有比氧化铝高的导热率的陶瓷，例如氮化硅，氮化铝，氮氧化铝，氧化铝和氮化铝的各种固溶体，以及高纯度多晶氧化铝，可与氧化铝一起使用，或以上述组中的元素的任意组合使用。

参考图12，绝缘涂层138可以涂覆到图3-6和图11所示的绝缘体100的任何例子；然而，图12示出了将绝缘涂层添加到图3所示的设计。绝缘涂层138可以涂覆到绝缘体100的表面的全部或任何部分，包括外表面的全部或任何部分，孔或各端部。作为示例，绝缘涂层138可涂覆到杆部161以增强包含该绝缘体100的火花塞在其操作期间的抗跳火性。可以使用任何合适的绝缘涂层，包括各种釉料、玻璃、硅树脂等等。

再次参考图12，导电和/或导热涂层139可以涂覆到图3-6和图11所示的绝缘体100的任何例子；然而，图12示出了将传导涂层139添加到图3所示的设计。传导涂层139可以涂覆到绝缘体100的表面的全部或任何部分，包括外表面的全部或任何部分，孔或各端部。作为示例，传导涂层139可涂覆到大肩部区域163和下部165以增强外表面的导热性并改进了在火花塞操作期间将热量从绝缘体100移除到火花塞壳体的能力，在该壳体上热量可以移至汽缸盖。可以使用任何合适的传导涂层，包括各种纯金属和金属合金以及传导陶瓷材料的涂层。

参考图7-10，以多个步骤示出了制造火花塞绝缘体的方法，包括形成具有接线端236、相对端或点火端237和内孔预成型件214的生坯陶瓷芯管预成型件230；形成生坯陶瓷芯顶部管预成型件240；将芯顶部管预成型件240嵌套在芯管预成型件230的点火端237内以在它们之间形成重叠部分；并在一温度下燃烧芯管预成型件230和芯顶部管预成型件240一段时间，该温度和时间足以烧结芯管预成型件230和芯顶部管预成型件240并在重叠部分在它们之间形成直接粘结以形成烧结的火花塞绝缘体主体。任一管预成型件的形成可采用形成生坯陶瓷预成型件的任何合适的方法，包括干压或挤压陶瓷粉末。嵌套包括将一个管插入到另一个管中。配合部分的尺寸通常确定为允许如图所示重叠，这包括建立触碰接触或产生少许过盈。

用于挤压的陶瓷组分是糊状物，通常包含陶瓷颗粒、水和少量临时有机粘合剂材料，例如甲基纤维素。挤压形成连续管，该管必须切成具有适当长度的部分以制造火花塞绝缘体。因为挤压的管较软且可变形，因此希望在切成期望的长度并将其嵌套之前通过干燥过程去除水。还可在嵌套之前以低于最终烧结温度的温度燃烧该管预成型件。当然，不需要将所有的管燃烧至相同的完成度。例如，优选地将一个或多个管燃烧至或非常接近于最终烧结温度。如果芯顶部管是要求较高烧结温度以获得期望的最终密度的不同材料组分，例如氧化铝、氮化铝、铝氧化物或氮化硅，这可能具有特殊的价值。

在此所述的所有预成型管的生坯陶瓷预成型件通常形成为具有对于特定陶瓷材料的理论全密度的约50-65％范围内的相对密度，优选地在理论密度的约55-65％。在烧结过程中，当嵌套或重叠部分的配合表面保持密切接触时，嵌套的生坯陶瓷管的直接粘结产生。在极限情况下，该密切接触构成具有在界面处的较小压缩接触力或接触压力的触碰接触。然而，优选的是选择和燃烧嵌套的生坯陶瓷以在嵌套的管收缩时产生周向应力，增加界面处的接触压力，从而确保密切接触并有助于在界面处的陶瓷的化学粘结程度。

在烧结期间，管收缩，其孔隙率降低且管中的材料密度增加。确定收缩率的因素包括生坯陶瓷管的几何(例如直径和壁厚)、材料组分和密度。仅控制管的几何或材料选择，或两者，可用于提供期望的压缩力。通过仅选择和控制生坯陶瓷管预成型件的相对密度或与其他因素一起可建立期望的压缩力。对于具有给定尺寸和采用相同烧结条件的预成型件，较低的相对密度产生烧结的管中较高的收缩率。因此，为了产生期望的压缩力，对于给定的嵌套连接，希望密度较低的生坯陶瓷管为最外层管而密度较高的管为最内层管。此外，对于相同生坯陶瓷材料的给定连接，希望相对密度差在约1-5％的范围内。如果采用具有不同收缩特性的不同材料连接，或具有影响收缩率的几何差异，该范围可调节以考虑到其他因素的影响。

该方法还可包括在火花塞绝缘体主体烧结之后采用所述材料涂覆绝缘涂层至火花塞绝缘体主体的外表面的步骤，随后在足以将该绝缘涂层粘结至绝缘体外表面的温度和时间下加热该绝缘涂层。

该方法还包括形成生坯陶瓷肩部管预成型件，其中嵌套的步骤还包括将该陶瓷肩部管预成型件在第二重叠部分嵌套在陶瓷芯管的外表面上，且燃烧的步骤还烧结该陶瓷肩部管预成型件并将其在第二重叠部分直接粘结至陶瓷芯管预成型件。类似的，该方法还包括形成生坯陶瓷杆管预成型件的步骤，其中嵌套的步骤还包括将该陶瓷杆管预成型件在第三重叠部分嵌套在陶瓷芯管的外表面上，且燃烧的步骤还烧结该陶瓷杆管预成型件并将其在第三重叠部分直接粘结至陶瓷芯管预成型件。

图3-6和图11仅示出了根据本发明的可能的火花塞绝缘体100构造中的一些。应容易地理解多种其他构造也是可能的，包括尺寸、形状、壁厚和其他特征类似于多种现有整体式火花塞绝缘体的构造，以及各种新的尺寸、形状和绝缘体100构造。

上述发明根据相关法律标准描述，因此本说明书本质上是示范性的而非限制性的。对本领域技术人员来说，对所披露的实施例作修正和变型可能变得显而易见，并落入本发明的范围。因此，本发明所担负的法律保护范围仅可通过解释所附权利要求书而得以确定。

Claims (21)

1.一种用于火花点火装置的绝缘体，包括：

电绝缘陶瓷芯管，其具有接线端、点火端和沿从所述接线端至所述点火端的纵向孔轴延伸的内孔；以及

电绝缘陶瓷芯顶部管，其具有第二外表面和第二孔，所述陶瓷芯顶部管的第二外表面与所述陶瓷芯管的接近所述点火端的所述孔嵌套接合并直接粘结。

2.如权利要求1所述的绝缘体，其特征在于，所述陶瓷芯管具有沿从所述接线端至所述点火端的纵向孔轴实质恒定的密度。

3.如权利要求1所述的绝缘体，其特征在于，所述绝缘体具有一外表面，该外表面的表面粗糙度从所述接线端至所述点火端实质相同。

4.如权利要求1所述的绝缘体，其特征在于，所述绝缘体具有一外表面，该外表面的表面粗糙度从所述接线端至所述点火端不相同。

5.如权利要求1所述的绝缘体，其特征在于，还包括位于所述外表面的上部的绝缘涂层。

6.如权利要求1所述的绝缘体，其特征在于，还包括位于所述外表面的下部的绝缘涂层。

7.如权利要求1所述的绝缘体，其特征在于，所述陶瓷管具有任意组合地位于所述接线端或所述点火端上的去除部分。

8.如权利要求7所述的绝缘体，其特征在于，所述去除部分任意组合地位于所述外表面上或位于所述孔内。

9.如权利要求1所述的绝缘体，其特征在于，所述孔具有多个直径。

10.如权利要求9所述的绝缘体，其特征在于，所述多个直径从所述接线端至所述点火端逐渐减小。

11.如权利要求1所述的绝缘体，其特征在于，所述陶瓷芯管和所述陶瓷芯顶部管包括不同的陶瓷材料组分。

12.如权利要求11所述的绝缘体，其特征在于，所述陶瓷芯顶部管的最终密度不同于所述陶瓷芯管的最终密度。

13.如权利要求1所述的绝缘体，其特征在于，还包括电绝缘陶瓷肩部管，其具有内孔，所述内孔与所述陶瓷芯管的所述外表面嵌套接合并直接粘结。

14.如权利要求1所述的绝缘体，其特征在于，还包括陶瓷杆管，其具有第三外表面和第三孔，所述陶瓷杆管的第三孔与所述陶瓷芯管的接近所述接线端的所述外表面嵌套接合并直接粘结。

15.一种制造火花塞绝缘体的方法，包括以下步骤：

形成具有接线端、点火端和内孔预成型件的生坯陶瓷芯管预成型件；

形成生坯陶瓷芯顶部管预成型件；

将所述芯顶部管预成型件嵌套在所述芯管预成型件的点火端内以在它们之间形成重叠部分；以及

在一温度下燃烧所述芯管预成型件和芯顶部管预成型件一段时间，所述温度和时间足以烧结所述芯管预成型件和芯顶部管预成型件并在所述重叠部分形成它们之间的直接粘结以形成烧结的火花塞绝缘体主体。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述生坯陶瓷芯管预成型件具有一相对密度，所述生坯陶瓷芯顶部管预成型件具有高于所述生坯陶瓷芯管预成型件的相对密度的相对密度。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述生坯陶瓷芯管预成型件和生坯陶瓷芯顶部管预成型件的相对密度在50-65％的范围内。

18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述生坯陶瓷芯顶部管预成型件和生坯陶瓷芯管预成型件的相对密度之差在1-5％的范围内。

19.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括涂覆绝缘涂层至所述火花塞绝缘体主体的外表面的步骤。

20.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括形成生坯陶瓷肩部管预成型件的步骤，其中所述嵌套的步骤还包括将所述陶瓷肩部管预成型件在第二重叠部分嵌套在所述陶瓷芯管的外表面上，且所述燃烧的步骤还烧结所述陶瓷肩部管预成型件并将其在第二重叠部分直接粘结至所述陶瓷芯管预成型件。

21.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括形成生坯陶瓷杆管预成型件的步骤，其中所述嵌套的步骤还包括将所述陶瓷杆管预成型件在第三重叠部分嵌套在所述陶瓷芯管的外表面上，且所述燃烧的步骤还烧结所述陶瓷杆管预成型件并将其在第三重叠部分直接粘结至所述陶瓷芯管预成型件。

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