CN111525395B - 用于火花塞的绝缘器和火花塞 - Google Patents

用于火花塞的绝缘器和火花塞 Download PDF

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Abstract

本申请提供用于火花塞的绝缘器和火花塞。其中，该用于火花塞的绝缘器用于安装在中间电极与金属的壳体之间将两者电绝缘，包括：本体，其包括用于安装中间电极的中腔及面向壳体的外表面，外表面包括位于燃烧室中的第一端和远离燃烧室的第二端；其中，在至少外表面的第一端设置釉，釉至少包括分别以釉的总重量为参照的如下组分：SiO2:46~60%(重量)；Al2O3:15~30%(重量)；CaO：6~22%(重量)；MgO:1~5%(重量)；NaO:1~5%(重量)；以及ZnO：1~5%(重量)。本申请的用于火花塞的绝缘器和火花塞具有结构简单、易于制造、使用方便等优点，能够确保内燃机的稳定可靠运行。

Description

用于火花塞的绝缘器和火花塞
技术领域
本申请涉及火花塞构造领域。更具体而言，本申请涉及一种用于火花塞的绝缘器，其旨在提高火花塞的性能和表现。本申请还涉及一种包括上述绝缘器的火花塞。
背景技术
火花塞通常在内燃机中使用，并且常在高温高压的环境中使用高压电来进行点火操作。因此，火花塞对机械强度和电气性能提出了较高的要求。火花塞上通常设置有绝缘器，以便将火花塞的导电部分与内燃机中的其他部件隔离开。绝缘器需要提供足够的绝缘性能和机械性能，以便确保内燃机的正常运行。
因此，存在对于一种新的用于火花塞的绝缘器和火花塞的持续需求，所期望的是该解决方案能够选择性地激活驻车功能来确保车辆安全。
发明内容
本申请的一个方面的目的在于提供一种用于火花塞的绝缘器，其能够提供良好的机械强度和电气性能。本申请的另一个方面的目的在于提供一种包括上述绝缘器的火花塞。
本申请的目的是通过如下技术方案实现的：
一种用于火花塞的绝缘器，其用于安装在中间电极与金属的壳体之间将两者电绝缘，包括：
本体，其包括用于安装中间电极的中腔及面向壳体的外表面，外表面包括位于燃烧室中的第一端和远离燃烧室的第二端；
其中，在至少外表面的第一端设置釉，釉至少包括分别以釉的总重量为参照的如下组分：
SiO2:46~60%(重量)；
Al2O3:15~30%(重量)；
CaO：6~22%(重量)；
MgO:1~5%(重量)；
Na2O:1~5%(重量)；以及
ZnO：1~5%(重量)。
在上述用于火花塞的绝缘器中，可选地，釉还包括分别以釉的总重量为参照的如下组分：
B2O3:0~12%(重量)；
Li2O:0~1.5%(重量)；以及
BaO：0~0.8%(重量)。
在上述用于火花塞的绝缘器中，可选地，釉包括分别以釉的总重量为参照的如下组分：
SiO2:48~58%(重量)；
Al2O3:18~25%(重量)；
CaO：15~22%(重量)；
MgO:1~4%(重量)；
Na2O:1~3%(重量)；以及
ZnO：2~4%(重量)。
在上述用于火花塞的绝缘器中，可选地，釉还包括分别以釉的总重量为参照的如下组分：
B2O3:0~5%(重量)；
Li2O:0~1%(重量)；以及
BaO：0~0.5%(重量)。
在上述用于火花塞的绝缘器中，可选地，釉的制造工艺至少包括以下步骤：
在1000-1500℃的温度下加热20分钟至3小时。
在上述用于火花塞的绝缘器中，可选地，釉构造为具有10微米至100微米的厚度。
在上述用于火花塞的绝缘器中，可选地，釉构造为具有30微米至70微米的厚度。
在上述用于火花塞的绝缘器中，可选地，第二端的外表面上带有与釉不同的成分。
一种火花塞，包括中间电极、金属的壳体及上述绝缘器，中间电极安装于中腔中，绝缘器间隔于中间电极与壳体之间，本体的外表面设有在轴向上相间隔的第一突起部及第二突起部，壳体设有内腔，第一突起部及第二突起部分别抵靠内腔的轴向两端部之间而将绝缘器固定于壳体中，釉设置在第一突起部与第二突起部之间的外表面上，且/或设置在第一突起部与第一端之间的外表面上。
在上述火花塞中，可选地，釉还设置在第二突起部与第二端之间的外表面上。
本申请的用于火花塞的绝缘器和火花塞具有结构简单、易于制造、使用方便等优点，能够确保内燃机的稳定可靠运行。
附图说明
以下将结合附图和优选实施例来对本申请进行进一步详细描述，但是本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本申请范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅是意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定按比例绘制。
图1是本申请的火花塞的一个实施例的局部剖视图。
图2是图1所示的火花塞的局部剖视图。
具体实施方式
以下将参考附图来详细描述本申请的优选实施例。本领域中的技术人员将领会的是，这些描述仅为描述性的、示例性的，并且不应被解释为限定了本申请的保护范围。
首先，需要说明的是，在本文中所提到的顶部、底部、朝上、朝下等方位用语是相对于各个附图中的方向来定义的，它们是相对的概念，并且因此能够根据其所处于的不同位置和不同的实用状态而变化。所以，不应将这些或其他方位用语理解为限制性用语。
此外，还应当指出的是，对于本文的实施例中描述或隐含的任意单个技术特征，或在附图中示出或隐含的任意单个技术特征，仍能够在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行组合，从而获得未在本文中直接提及的本申请的其他实施例。
应当注意的是，在不同的附图中，相同的参考标号表示相同或大致相同的组件。
图1是本申请的火花塞的一个实施例的局部剖视图。其中，根据本申请的一个实施例的火花塞 10 包括接地电极 11、中间电极 12 和绝缘器100。金属的壳体 20 包围绝缘器 100的一部分。壳体 20 上设有螺纹 22，以便将火花塞 10相对于气缸盖 30固定。密封圈 21设置在绝缘器100与壳体20之间，用于提供密封。绝缘器100用于安装在中间电极12与金属的壳体20之间将两者电绝缘。
在一个实施例中，绝缘器100包括本体101、用于安装中间电极12的中腔以及面向壳体20的外表面。中间电极12安装于中腔中，绝缘器100间隔于中间电极12与壳体20之间。本体101的外表面设有在轴向方向上相间隔开的第一突起部及第二突起部。壳体20设有内腔。第一突起部及第二突起部分别抵靠内腔的轴向两端部之间而将绝缘器100固定于壳体20中。根据本申请的下文所描述的釉可设置在第一突起部与第二突起部之间的外表面上，且/或设置在第一突起部与第一端111之间的外表面上。
在另一个实施例中，釉还设置在第二突起部与第二端112之间的外表面上。
容易理解的是，上文所描述的第一突起部对应于下文中的突起部113，并且第二突起部对应于密封圈21。密封圈21可为独立的部件，也可构造为本体101的外表面的一部分。
图2是图1所示的火花塞的局部剖视图。其中，用于火花塞的绝缘器100包括沿轴向方向(x-x)延伸的本体101、用于安装中间电极12的中腔以及面向壳体20的外表面。外表面包括面朝燃烧室的第一端111和远离燃烧室的第二端112。
在图示的实施例中，本体101的外表面至少包括：突起部113、位于第一端111与突起部113之间的第一区域110、以及位于突起部113与第二端112之间的第二区域120。
其中，釉至少在突起部113的外表面130和第一区域110处设置在本体101的外表面上。
在一个实施例中，至少在外表面的第一端111处设置有釉。釉至少包括分别以釉的总重量为参照的如下组分：
SiO2:46~60%(重量)；
Al2O3:15~30%(重量)；
CaO：6~22%(重量)；
MgO:1~5%(重量)；
Na2O:1~5%(重量)；以及
ZnO：1~5%(重量)。
本文中所称的轴向方向指的是图1中虚线x-x的延伸方向。具体而言，中间电极12、绝缘器100和壳体20均沿虚线x-x延伸，并且绝缘器100和壳体20可构造为筒状的，以便中间电极12能够容纳在绝缘器100中，并且然后绝缘器100的至少一部分装设在壳体20之内。
突起部113的至少一部分构造为适于与壳体20的内表面接触以形成封闭结构，以便将绝缘器100的第二区域120与绝缘器100的外表面的其他部分隔离开。突起部113、密封圈21和壳体20共同包围位于绝缘器100与壳体20之间的大致密闭的空间，以便使得绝缘器100的大部分长度不会直接暴露于如图1中下部所示的燃烧器。突起部113可以包括多种结构，并不限于图中所示的结构。例如，如图1中所示，突起部113大致位于绝缘器100的中部，并且相对于第一区域110以及第二区域120在与轴向方向相垂直的方向上突起。内燃机的燃烧室在日常运行中可能会带来至少700℃的温度，因此，所希望的是根据本申请的绝缘器和火花塞至少能够在已知的燃烧室日常温度下保证在足够的行驶里程之内的正常操作。
容易理解的是，接地电机11和中间电极12的一端设置在靠近第一端111处，并且用于中间电极12的接头设置在靠近第二端112处。如图所示，密封圈21设置在绝缘器100周边的第一区域110之内并且紧邻绝缘器100的本体101的外表面设置。
以釉的总重量为参照的组分指的是各个组分的含量数值是以质量分数(wt%)的形式来记载的。根据实际需要，本领域技术人员也可以采用已知的其他成分表达手段来表述本申请技术方案的内容，并且本申请意在覆盖这些其他成分表达手段。
上文所记载的釉的成分包括多种金属氧化物，各种金属氧化物共同使得釉能够提供期望的机械性能和电气性能。上述成分仅为示例性的，并且在本申请的一个实施例中，釉还可包括分别以釉的总重量为参照的如下组分：
SiO2:48~58%(重量)；
Al2O3:18~25%(重量)；
CaO：15~22%(重量)；
MgO:1~4%(重量)；
Na2O:1~3%(重量)；以及
ZnO：2~4%(重量)。
除了上文所记载的成分之外，釉可选地还包括分别以所述釉的总重量为参照的如下组分：
B2O3:0~12%(重量)；
Li2O:0~1.5%(重量)；以及
BaO：0~0.8%(重量)。
上述可选成分是釉中用于提供玻璃质的组分，并且它们的重量百分比可根据实际需要而发生变化。在本申请的一个实施例中，釉还包括分别以釉的总重量为参照的如下组分：
B2O3:0~5%(重量)；
Li2O:0~1%(重量)；以及
BaO：0~0.5%(重量)。
在另一个实施例中，釉还在第二区域120处设置在本体101的外表面上，并且因此能够提供对绝缘器的整个外部周边的保护。然而，出于经济性和制造简便的需要，也可以考虑在绝缘器周边的一个或多个区域布置釉，并且在其他区域不设置釉。设置有釉的区域可以由不设置有釉的区域间隔开。
釉可以根据本领域中已知的制造工艺来布置在绝缘器的外表面上。本文中不再对制造工艺的具体过程和参数进行赘述。需要指出的是，在本申请的一个实施例中，釉的制造工艺至少包括以下步骤：在1000-1500℃的温度下加热20分钟至3小时。上述加热的步骤可以在绝缘器的烧结步骤的同时进行，或者在绝缘器的烧结步骤之后作为单独的工艺步骤来进行。此外，为了确保足够的机械强度和电气性能，所期望的是根据本申请的釉构造为具有10微米至100微米的厚度，优选地具有30微米至70微米的厚度。通过为釉设置合适的厚度，可以防止釉的表面出现缺陷，同时兼顾材料的量的选择上的经济性考量。釉可以大致均匀地布置在上文所记载的区域中，以便在绝缘器的周边形成大致均匀的保护结构。
此外，第二区域120或第二端112处可带有与本申请中所记载的釉不同的成分所构成的其他表面结构。例如，第二区域120或第二端112的外表面上可设置有另一种釉，并且该另一种釉的成分与本文中所记载的釉的成分是不相同的。上述构造是出于满足不同的作业环境下的需要以及经济性上的考虑。本领域技术人员可以根据实际需要来选择设置在第二区域120或第二端112的外表面上的表面结构。
本申请还涉及一种火花塞，其包括上文所描述的用于火花塞的绝缘器。火花塞可以具有与本文的说明书附图类似的结构，也可以具有其他合适的结构。此外，本申请中的绝缘器的形状仅为示例性的，并且可以根据实际需要来构造为具有其他外形或形状，以便适用于不同型号的火花塞。
通过采用本申请的绝缘器和火花塞，绝缘器外表面上的釉可具备至少950℃的玻璃转化温度，并且具备至少1200℃的熔点。因此，绝缘器的高温耐受性能得到了显著的提升。此外，根据本申请的绝缘器可具备更好的机械和电气性能，例如具备更高的屈服强度，和/或具备更高的绝缘性能。此外，根据本申请的绝缘器和火花塞在长时间的内燃机操作之后也不会出现釉熔化的现象，因此有效的提高了内燃机的操作性能和用户体验。
本说明书参考附图来公开本申请，并且还使本领域中的技术人员能够实施本申请，包括制造和使用任何装置或系统、选用合适的材料以及使用任何结合的火花塞。本申请的范围由请求保护的技术方案限定，并且包含本领域中的技术人员想到的其他实例。只要此类其他实例包括并非不同于请求保护的技术方案字面语言的结构元件，或此类其他实例包含与请求保护的技术方案的字面语言没有实质性区别的等价结构元件，则此类其他实例应当被认为处于由本申请请求保护的技术方案所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于火花塞(10)的绝缘器(100)，其用于安装在中间电极(12)与金属的壳体(20)之间将两者电绝缘，其特征在于，包括：
本体(101)，其包括用于安装所述中间电极(12)的中腔及面向所述壳体(20)的外表面，所述外表面包括位于燃烧室中的第一端(111)和远离燃烧室的第二端(112)；
其中，在至少所述外表面的第一端(111)设置釉，所述釉至少包括分别以所述釉的总重量为参照的如下组分：
SiO2:46~60%(重量)；
Al2O3:15~30%(重量)；
CaO：6~22%(重量)；
MgO:1~5%(重量)；
Na2O:1~5%(重量)；以及
ZnO：1~5%(重量)。
2.根据权利要求1所述的用于火花塞的绝缘器，其特征在于，所述釉还包括分别以所述釉的总重量为参照的如下组分：
B2O3:0~12%(重量)；
Li2O:0~1.5%(重量)；以及
BaO：0~0.8%(重量)。
3.根据权利要求1所述的用于火花塞的绝缘器，其特征在于，所述釉包括分别以所述釉的总重量为参照的如下组分：
SiO2:48~58%(重量)；
Al2O3:18~25%(重量)；
CaO：15~22%(重量)；
MgO:1~4%(重量)；
Na2O:1~3%(重量)；以及
ZnO：2~4%(重量)。
4.根据权利要求3所述的用于火花塞的绝缘器，其特征在于，所述釉还包括分别以所述釉的总重量为参照的如下组分：
B2O3:0~5%(重量)；
Li2O:0~1%(重量)；以及
BaO：0~0.5%(重量)。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的用于火花塞的绝缘器，其特征在于，所述釉的制造工艺至少包括以下步骤：
在1000-1500℃的温度下加热20分钟至3小时。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的用于火花塞的绝缘器，其特征在于，所述釉构造为具有10微米至100微米的厚度。
7.根据权利要求6所述的用于火花塞的绝缘器，其特征在于，所述釉构造为具有30微米至70微米的厚度。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的用于火花塞的绝缘器，其特征在于，所述第二端(112)的外表面上带有与所述釉不同的成分。
9.一种火花塞(10)，其特征在于，包括中间电极(12)、金属的壳体(20)以及根据权利要求1-8中任一项所述的绝缘器(100)，所述中间电极(12)安装于所述中腔中，所述绝缘器(100)间隔于所述中间电极(12)与所述壳体(20)之间，所述本体(101)的外表面设有在轴向上相间隔的第一突起部及第二突起部，所述第一突起部布置为靠近所述第二端(112)，并且所述第二突起部布置为靠近所述第一端(111)；所述壳体(20)设有内腔，所述第一突起部及第二突起部分别抵靠所述内腔的轴向两端部之间而将所述绝缘器(100)固定于所述壳体(20)中，所述釉设置在所述第一突起部与所述第二突起部之间的所述外表面上，且/或设置在所述第一突起部与所述第一端(111)之间的外表面上。
10.根据权利要求9所述的火花塞，其特征在于，所述釉还设置在所述第二突起部与所述第二端(112)之间的外表面上。
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