CN107623254B - 再制造火花塞和火花塞再制造方法 - Google Patents

Abstract

一种再制造火花塞，其包括壳体、该壳体内的绝缘体以及第一和第二电极。该第一电极和第二电极在多个新的火花间隙位置处形成多个火花间隙，并且多个火花引起侵蚀在与新的火花间隙位置周向地偏移的多个之前的火花间隙位置处形成在第二电极中。

Description

再制造火花塞和火花塞再制造方法

技术领域

本发明总地涉及再制造和废物利用的技术领域，并且更具体地涉及再制造用过的火花塞，以在与先前火花间隙位置周向地偏移的新火花间隙位置处形成火花间隙。

背景技术

再制造和废物利用的技术领域在近几十年内大幅地增长。曾被认为价值不大于废料的系统和零部件现在通常返回至保养状态中并且规格与新的一样好或更好。在一些情形中，仅仅需要清洁和检查用过的机器零件，以确定针对进一步保养的适当性。裂纹、剥落、磨损、尺寸变化、变形以及各种各样其它类型的损坏或磨损的存在会影响零件是否能成功地返回保养，而无论修复还是未修复。已开发现有的技术来解决在诸如发动机零件和机器零件的零件中观察到的许多类型的损坏和磨损。虽然损坏和磨损的修复提供对于再制造某些零件类型的有效策略，但尽管使用大量复杂的可用技术，其它用过的零件仍无法修复。

在火花塞的情形中，在数百万或甚至数十亿操作周期上使用火花塞会实际上致使电极的材料侵蚀和/或耗散，从而产生对于成功再利用的挑战，这些挑战使得无法进行再制造尝试。德国专利参考DE202011003816U1示出用于火花塞间隙设置的一种示例策略，其中，提出对于经侵蚀电极材料的一定补偿，由此允许火花塞能返回保养。虽然此种和其它间隙设置技术可能在一定程度上延长火花塞的使用寿命，但仍存在很大的改进空间。

发明内容

在一个方面中，再制造火花塞包括限定中心轴线的壳体以及至少部分地定位在壳体内的绝缘体。此种火花塞进一步包括第一电极和第二电极，该第一电极由绝缘体支承并且包括绕中心轴线周向地隔开的多个电极插脚且各自包括电极末端，而该第二电极包括绕中心轴线延伸的电极表面并且与多个电极末端的每个径向地隔开，以在多个新火花间隙位置处形成多个火花间隙。电极表面在多个先前火花间隙位置处具有形成在其中的多个火花引起侵蚀，这些先前火花间隙位置绕中心轴线与多个新火花间隙位置周向地偏移。

在另一方面中，再制造用过火花塞的方法包括接收火花塞，该火花塞从发动机的保养中拆卸并包括第一电极，该第一电极具有多个插脚，这些插脚包括多个电极末端，以与第二电极形成火花间隙。该方法进一步包括拆解火花塞，以使得能调节第一电极相对于第二电极绕火花塞的中心轴线的角向定向。该方法进一步包括调节角向定向，以使得电极末端在多个新火花间隙位置处与第二电极形成火花间隙，这些新火花间隙位置与第二电极的多个先前火花间隙位置偏移。该方法仍进一步包括重组装火花塞。

在又一方面中，再制造汽缸盖组件包括汽缸盖，该汽缸盖定结构成与内燃机系统中的发动机缸体联接，并且包括第一侧表面和与该第一侧表面相对的第二表面，并具有形成在其中且在第一侧表面和第二表面之间连通的孔。该组件进一步包括定位在孔内的再制造火花塞，该再制造火花塞限定中心轴线并且包括第一电极和第二电极，该第一电极具有多个插脚，这些插脚绕中心轴线周向地隔开并各自包括电极末端，且该第二电极具有电极表面，该电极表面与多个电极插脚的电极末端形成多个火花间隙。火花间隙在多个新火花间隙位置处形成，并且电极表面进一步在与多个新火花间隙位置偏移的多个先前火花间隙位置处具有形成在其中的多个火花引起侵蚀。

附图说明

图1是根据一个实施例的组件的部分剖开示意侧视图；

图2是从发动机保养中拆卸的火花塞的侧剖视图，其包括详细放大图；

图3是图2所示火花塞的轴向剖视图；

图4是根据一个实施例的处于一个再制造阶段的火花塞的部分分解视图；

图5是处于另一个再制造阶段的火花塞的示意图；

图6是处于另一个再制造阶段的火花塞的示意图；

图7是处于又一个再制造阶段的火花塞的示意图；

图8是火花塞的一部分的剖视图；

图9是火花塞的另一部分的剖视图；

图10是已再制造火花塞的轴向剖视图；以及

图11是根据另一实施例的已再制造火花塞的轴向剖视图。

具体实施方式

发动机12包括诸如天然气或汽油火花点火发动机的火花点火发动机。发动机12还装配有汽缸盖组件，该汽缸盖组件包括汽缸盖20，该汽缸盖具有第一侧表面22和相对的第二表面24。汽缸盖组件19还包括一个或多个火花塞30，每个火花塞定位在孔26内，该孔在第一侧表面22和第二表面24之间连通。盖衬垫28或多个盖衬垫定位成用于夹持在发动机壳体14和汽缸盖20之间。火花塞30的一个或多个可以是经再制造用过火花塞，由此，汽缸盖组件19可以是再制造汽缸盖组件19。汽缸盖组件19的其它零件可经再制造、翻新、修复，或者汽缸盖组件19的与火花塞30隔开的汽缸盖20和其它部件可能是新。例如将从下文描述中进一步显而易见的是，本发明设想用于火花塞再制造独特策略，其被认为使得能够在火花塞之前可能已报废的情况中再利用这些火花塞。

现还参照图2，在可能出现时示出火花塞30，该火花塞已从诸如发动机12的发动机保养中拆卸并且在再制造之前。由于火花塞30的许多零件会是在火花塞30返回保养时再利用的相同零件，因而除非另有指示，这里对火花塞的描述能用来指代还未再制造用过火花塞以及已再制造之后的火花塞。火花塞30包括限定中心轴线34的壳体32。绝缘体36至少部分地定位在壳体32内，并且第一电极38由绝缘体36支承。电极38包括绕中心轴线34周向地隔开的多个电极插脚40。每个插脚40均包括电极末端42。火花塞30进一步包括第二电极44，该第二电极具有电极表面46，该电极表面绕中心轴线34延伸并且与多个电极末端42的每个径向地隔开，以形成多个火花间隙48。在图2的视图中，火花间隙48可被理解成处于多个先前火花间隙位置处，其意义将从以下描述中进一步显而易见。

火花塞30可进一步包括第一端盖60，该第一端盖包括或与电气端子62联接，该电气端子定结构成以传统的方式与发动机电气系统(未示出)连接。绝缘体36可接纳在第一端盖60内。火花塞30还包括绝缘体支承部件66和汽缸盖连接器部件64。汽缸盖连接器部件64包括用于与发动机12中的汽缸盖20联接的外螺纹65。在所说明的实施例中，第二电极44包括由火花塞30的第二端盖52形成的接地电极。例如在图2的详细放大图中示出的是，电极表面46可包括端盖52的内表面。在又一实践实施策略中，端盖52限定预燃室54，并且火花间隙48位于预燃室54内。还可注意到的是，绝缘体支承部件66与汽缸盖连接器部件64联接，并且具有至少部分地定位在其中的绝缘体36和第一电极38。可观察到，插脚40从中心轴线34径向地向外突出。在一时间实施策略中，端盖52过盈地装配在汽缸盖连接器部件64内，并且包括侧向开口56和端部开口58的多个流体开口形成在端盖52中并且定结构成用于将可燃气体和/或经燃烧气体运送进入或离开预燃室54。

如上所述，火花间隙48被理解成位于多个先前火花间隙位置处。在再制造期间，新火花间隙将在多个新火花间隙位置处建立，这些新火花间隙位置绕中心轴线34与多个先前火花间隙位置周向地偏移。已观察到的是，诸如表面46的电极表面会在火花间隙的位置处具有火花引起侵蚀。在数量上可能是数百万或数十亿的操作周期的过程中，在电极38和44之间产生的火花会导致电极的材料侵蚀。当将诸如火花塞30的火花塞从服务中移除时，在先前火花间隙位置处能观察到多个火花引起侵蚀50。还可观察到插脚40的侵蚀，并且取决于具体的电极和电极末端或插脚设计，电极末端的侵蚀能沿轴向方向行进，由此在图2中能观察到末端42和插脚40的略微不同的轴向长度和形状。

现还参照图3，示出以大约90度间隔绕中心轴线34周向地隔开的侵蚀50，这对应于插脚40中90度间隔。在其它火花塞设计中，电极末端和/或电机插脚的间隔可不同于所说明实施例的间隔，并且在此种设计中，具体的再制造过程可能不同，如这里进一步描述地。

现参照图4，示出在再制造阶段中已拆解的火花塞30的各零件。可观察到的是，绝缘体支承部件66已在轴向位置处切割，以将部件66分成第一轴向部件68和第二轴向部件70。第一轴向部件68保持过盈地装配在汽缸盖连接器部件64内。第二轴向部件70保持与绝缘体36联接并且能与其过盈地装配。例如这里进一步描述地，环形焊缝能进一步形成，以将第一轴向部件68重新附接于第二轴向部件70。绝缘体支承部件66可限定在中心轴线34上对中的孔或开口72。当火花塞30从发动机保养中拆卸时，由插脚40限定的外直径尺寸74可大于由开口72限定的内直径尺寸76。因此，在绝缘体36且由此电极38借助孔开口72从第二轴向部件70拉出时，插脚40可略微变形。例如这里进一步描述地是，为了重组装图4中示出的零件并且在完成火花塞30的再制造情形下，开口72可借助机加工而修改，以使得外直径尺寸74小于内直径尺寸76。

现参照图5，示出定位在固具90内的绝缘体支承部件66，并且其中，冲头件92已插入到固具90中并且定位抵靠于第一电极38，以使得插脚40向外弯曲返回至规定的尺寸。本领域技术人员将熟悉现代机器部件中某些尺寸的相对特异性，且火花间隙经相对严格地规定。因此，插脚40能借助冲头件92弯曲，以定位成提供具有规定直径的新火花间隙。在一个实践实施策略中，插脚40可在固具90和冲头件92的外表面之间弯曲并且在其间挤压。使得插脚40以此种通常的方式变形可在一些情形下补偿插脚40、更具体地是电极末端42的由火花引起的侵蚀。换言之，已观察到的是，火花间隙距离会随着不仅第二电极44而且第一电极38的材料的侵蚀而增大，并且插脚40的变形能补偿此种火花引起侵蚀。

现参照图6，在可能出现时示出与汽缸盖连接器部件64联接的轴向部件70，其中机加工工具94已插入到第二轴向部件70中并且用于扩大开口72的直径。因此，应理解的是，能够保留借助固具90和冲头件92或者借助一些其它技术实现的对插脚40的调节，因为开口72现充分大以接纳插脚40通过其中，而无需变形。

参照图7，在火花塞30可能出现时示出火花塞，该火花塞已定位在固定和力产生装置96内，该固定和力产生装置会将绝缘体支承部件36压缩或偏压抵靠于绝缘体支承部件66的第二轴向部件70。焊接机构98在可能出现时还示作定位成形成环形焊缝80，该环形焊缝不可逆地连接第一轴向部件68和第二轴向部件70。此外参照图9，示出环形焊缝80的放大视图，该环形焊缝形成为连接第一轴向部件68和第二轴向部件70。间隔件81之类能定位在第一轴向部件68和第二轴向部件70之间，并且焊接材料83设置成与间隔件81并且与第一轴向部件68和第二轴向部件70冶金地结合。在图8中，示出抗压垫圈82。可回想到的是，绝缘体支承部件36偏压抵靠于第二轴向部件70。在一个实践实施策略中，抗压垫圈82可以具有环形形状开始，并且向下力用于使得抗压垫圈82变形成大致在图8中示出的大体锥形形状。在完成图7处示出的焊接程序之后，可基本上完成火花塞30的再制造。可将第一端盖60重新安装于绝缘体36，并且火花塞30作为再制造火花塞返回保养。

参照图10，示出轴向剖视图，其示出火花塞30在再制造之后可能出现的某些特征。可回想到的是，火花引起侵蚀50可驻留在多个先前火花间隙位置。插脚40的电极末端42可定位成在多个新火花间隙位置处形成多个新火花间隙148。火花引起侵蚀50且由此先前火花间隙位置与新火花间隙148且由此新火花间隙位置的角向移位可以是约45度。在图10中说明的实施例中，插脚40的数量等于侵蚀50的数量，该数量在任一情形中等于四。端盖52的未用过材料能位于多个新火花间隙位置的每一处，并且用过的材料能位于多个先前火花间隙位置的每一处。先前火花间隙位置和新火花间隙位置之间的角向移位借助图10中的角度100来示出。

参照图11，示出根据不同设计的另一火花塞的轴向剖视图，该另一火花塞具有电极238，该电极包括从第二电极234径向地向内隔开的多个插脚230，以形成多个火花间隙248。活塞间隙248可在多个新火花间隙位置处包括新火花间隙，这些新火花间隙位置与先前火花间隙位置处多个火花引起侵蚀250偏移。与图10中示出的实施例不同，电极238可具有不同的配置，其中，插脚240彼此隔开较小的角度和借助角度210示出的较大角度，该角度可能等于约120度。表示侵蚀250之间且由此先前火花间隙位置和插脚240且由此新火花间隙位置之间的角向移位的角度200可以是约90度。

工业实用性

一般地参照附图，当诸如火花塞30的火花塞从发动机保养中拆卸时，该火花塞可包括多个先前火花间隙，这些火花间隙在功能上或可靠性上退化或者简单地超出规格。火花塞可拆解，以使得诸如电极38的第一电极的角向定向能相对于诸如电极44的第二电极调节。再制造可包括例如通过拆解这里描述的部件来调节角向定向，并且以这里描述的经调节角向定向来重组装它们，从而在多个新火花间隙位置处在第一电极的电极末端和第二电极的电极表面之间形成火花间隙，这些新火花间隙位置与先前火花间隙位置偏移。先前火花间隙位置的一些或所有可通过火花引起侵蚀的存在来识别。在一个实施例中，多个新火花间隙位置与多个先前火花间隙位置处于交替的布置中，然而，本发明并不局限于此种配置。

如这里所使用地，电极插脚可定位成相对于第二电极径向地向内，以使得产生插脚相对于火花引起侵蚀的周向偏移能通过使得多个插脚相对于侵蚀旋转来实现。在所说明的实施例中，这包括使得绝缘体支承部件66相对于汽缸盖连接器部件64旋转。在一些情形中，可能会经受手动或机器检查，如这里所描述地，电极插脚可能借助将绝缘体支承部件定位在固具中并且插入冲头件来沿径向地向外方向弯曲。虽然插脚的数量可以是四个，但本发明并不由此受限制。类似地，虽然相对于第二电极来调节第一电极可包括从第一角向定向向第二角向定向调节约45度，但本发明也并不在这点上受限制。返回参照图4，可以回想到的是，可通过火花塞30的壳体32的其中一个部件中的诸如开口72的孔中抽出插脚40。重组装火花塞30可包括使得插脚40返回通过孔或开口72，但仅仅在孔或开口72在重组装之前已扩大的情形下。

还可意识到的是，绝缘体支承部件66能切割成第一轴向部件和第二轴向部件70，该第一轴向部件与绝缘体36联接并且支承电极38，而该第二轴向部件与第二电极44联接并且具有形成在其中的开口或孔72，然而，本发明也并不在这点上受限制。不同的火花塞设计可自身引起用于再制造不同类型或策略，但仍适合于相对于另一个电极来调节一个电极的角向定向的设计。在一些情形中，除了通过旋转来相对于另一个电极调节一个电极、从而将新火花间隙布置在先前火花间隙之间的大致半程以外，旋转也可以较小，以保存电极的未用过材料来用于后续再制造和附加的服务寿命。换言之，除了角度100是约45度以外，在第一次再制造火花塞30时，角度100可以是约20度。在下一次再制造火花塞30时，可考虑附加的相对旋转来再次重定位电极。因此，取决于再制造期望和意图以及给定火花塞的具体设计，本领域技术人员会意识到各种各样的不同可能策略。

本发明仅用于说明的目的，而不应当解释为以任何方式来缩小本发明的广度。因此，本领域技术人员会意识到的是，对于之前公开的实施例可做出各种修改，而不会偏离本发明的充分和公平的范围和精神。通过查阅附图和所附权利要求，其它方面、特征以及优点将显而易见。

Claims (10)

1.一种再制造火花塞，其包括：

壳体，所述壳体限定中心轴线；

绝缘体，所述绝缘体至少部分地定位在所述壳体内；

第一电极，所述第一电极由所述绝缘体支承并且包括多个电极插脚，所述多个电极插脚绕所述中心轴线周向地隔开且各自包括电极末端；以及

第二电极，所述第二电极包括电极表面，所述电极表面绕所述中心轴线延伸并且从所述多个电极末端的每个径向地隔开，以在多个新火花间隙位置处形成多个火花间隙；

所述电极表面进一步在与所述多个新火花间隙位置周向地偏移的多个先前火花间隙位置处具有形成在其中的多个火花引起侵蚀。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其中，所述第二电极包括由所述火花塞的端盖形成的接地电极，并且所述电极表面包括所述端盖的内表面；

其中，所述端盖限定预燃室，并且所述多个火花间隙位于所述预燃室内；

其中，所述端盖在所述多个新火花间隙位置的每个处包括未用过材料，以及在所述多个先前火花间隙位置的每个处的用过材料；以及

其中，所述多个电极插脚的数量等于所述多个火花引起侵蚀的数量。

3.根据权利要求2所述的火花塞，其中，所述壳体进一步包括汽缸盖连接器部件和绝缘体支承部件，所述汽缸盖连接器部件包括用于与发动机中汽缸盖联接的外螺纹，且所述绝缘体支承部件与所述汽缸盖连接器部件联接并且具有至少部分地定位在其中的所述绝缘体和第一电极；

其中，所述多个电极 插脚从所述中心轴线径向地向外突出，并且其中，所述绝缘体支承部件限定在所述中心轴线上对中的开口，并且由所述多个电极 插脚限定的外直径尺寸小于由所述开口限定的内直径尺寸；

其中，所述绝缘体支承部件具有第一轴向部件、第二轴向部件以及将所述第一轴向部件附接于所述第二轴向部件的环形焊缝，所述第一轴向部件过盈地装配在所述汽缸盖连接器部件内；以及

其中，所述端盖过盈地装配在所述汽缸盖连接器部件，并且从所述汽缸盖连接器部件轴向地向外突出，并且其中，用于将气体运送进入或离开所述预燃室的多个流体开口形成在所述端盖中。

4.根据权利要求1所述的火花塞，其中，所述多个新火花间隙位置与所述多个先前火花间隙位置处于交替的布置中。

5.一种再制造用过火花塞的方法，所述方法包括：

接收火花塞，所述火花塞从发动机中的保养中拆卸并包括第一电极，所述第一电极具有多个插脚，所述多个插脚包括多个电极末端，以与第二电极形成火花间隙；

拆解所述火花塞，以使得能调节所述第一电极相对于所述第二电极绕所述火花塞的中心轴线的角向定向；

调节所述第一电极相对于所述第二电极绕所述火花塞的中心轴线的角向定向，以使得所述电极末端在多个新火花间隙位置处与所述第二电极形成火花间隙，所述多个新火花间隙位置与所述第二电极的多个先前火花间隙位置偏移；以及

重组装所述火花塞。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述接收所述火花塞进一步包括接收火花塞，其中，所述第二电极在所述多个先前火花间隙位置处具有多个火花引起侵蚀；

其中，所述多个插脚相对于所述第二电极径向地向内定位，并且其中，所述调节所述第一电极相对于所述第二电极绕所述火花塞的中心轴线的角向定向进一步包括使得所述多个插脚相对于所述多个火花引起侵蚀旋转；

所述方法进一步包括将支承所述第一电极的绝缘体定位在固定件中，以及将冲头件插入到所述固定件中的孔内，以使得所述多个插脚沿径向向外方向弯曲；

其中，所述多个插脚的数量是四个，并且所述调节所述第一电极相对于所述第二电极绕所述火花塞的中心轴线的角向定向进一步包括将所述第一电极从第一角向定向向第二角向定向调节约45度；以及

其中，所述拆解所述火花塞进一步包括通过所述火花塞的壳体中的孔抽出所述插脚。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述重组装所述火花塞进一步包括使得所述插脚通过所述孔，并且进一步包括在所述火花塞的重组装之前扩大所述孔。

8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：

在拆解所述火花塞之前，将所述壳体的绝缘体支承部件切割成第一轴向部件和第二轴向部件，所述第一轴向部件与支承所述第一电极的绝缘体联接，且所述第二轴向部件与所述第二电极联接并且具有形成在其中的孔；以及

在拆解所述火花塞之后，将所述第一轴向部件焊接至所述第二轴向部件。

9.一种再制造汽缸盖组件，其包括：

汽缸盖，所述汽缸盖的结构被设计成与内燃机系统中的发动机缸体联接，并且包括第一侧表面和与所述第一侧表面相对的第二表面，并具有形成在其中且在所述第一侧表面和所述第二表面之间连通的孔；

定位在所述孔内的再制造火花塞，所述再制造火花塞限定中心轴线并且包括第一电极和第二电极，所述第一电极具有多个插脚，所述多个插脚绕所述中心轴线周向地隔开并各自包括电极末端，且所述第二电极具有电极表面，所述电极表面与所述多个插脚的所述电极末端形成多个火花间隙；以及

火花间隙，所述火花间隙形成在多个新火花间隙位置处，并且所述电极表面进一步在与所述多个新火花间隙位置偏移的多个先前火花间隙位置处具有形成在其中的多个火花引起侵蚀。

10.根据权利要求9所述的再制造汽缸盖组件，其中，所述多个新火花间隙位置在所述火花塞的端盖的形成燃烧预燃室的内壁上与所述多个先前火花间隙位置处于交替的布置中。

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