CN117277063A - 一种小直径火花塞及其火花塞绝缘体制作方法 - Google Patents

Abstract

一种小直径火花塞及其火花塞绝缘体制作方法。包括绝缘体和金属壳体，绝缘体安装在金属壳体中，绝缘体前端具有暴露在发动机燃烧室内的裙部，裙部的最大直径d1靠近其最后端，最大直径在5.4mm以下，绝缘体还具有小圆柱体部d2，小圆柱体部直径d2比裙部的最大直径d1更大；绝缘体具有轴孔d3，接线螺杆的杆部配置在轴孔d3内；金属壳体内设有支撑部，支撑部内径D1与绝缘体裙部的最大直径d1之间设有间隙A；其特征在于：绝缘体的材料为氮化硅烧结体，且绝缘体接线螺杆棒状部的轴孔直径d3在3mm以上，裙部的最大直径d1与支撑部内径D1之间的间隙在0.8mm以上。通过控制绝缘体轴孔的大小和金属壳体与绝缘体裙部的间隙，有利于小直径火花塞的抗污能力和电性能的提升。

Description

一种小直径火花塞及其火花塞绝缘体制作方法

技术领域

本发明涉及到一种火花塞的结构及其部件的制作方法，尤其是一种直径金属壳体螺纹部直径在M10mm以下的小直径火花塞及火花塞绝缘体的制作方法；该种小直径火花塞及火花塞绝缘体的制作方法可用于制作新能源混合动力车的火花塞；属于发动机零配件中的火花塞制作技术领域。

背景技术

随着发动机技术的发展，尤其是近年来新能源混合动力车的不断改进，发动机越来越小型化发展，由此所提供给火花塞的安装位置变得越来越小，因此火花塞尺寸也变得越来越小；但是另一方面，混合动力中发动机不再追求所谓的升功率，这类发动机的主要特点为超高的压缩比、增压比、高废气再循环率（EGR率）以及高能点火，因此压缩比越来越高，混合气的击穿电压也升高，更容易导致火花塞的烧损。综合以上两个因素，火花塞绝缘体耐电压能力以及机械强度受到了巨大的挑战，现在经常发生绝缘体点击穿或者绝缘体裙部断裂的现象，并且为了提升绝缘体的耐电压能力和小头抗折能力，往往又不得不将绝缘体的外经或者壁厚增加，这样又将影响内部其它部件的结构变化，尤其是在螺杆孔因绝缘体壁加厚后被缩小，使得接线螺杆也必须跟着缩小，但在实际应用中发现，当接线螺杆缩小到3mm以下后，将使得接线螺杆制造困难；另外当小直径火花塞绝缘体壁厚增加时，也将影响绝缘体裙部与金属壳体支撑部之间的间隙，导致间隙缩小，可是在实际应用中也发现，这样做会导致火花塞耐污损能力下降，从而导致绝缘体裙部容易出现烧损断裂的现象。因此，如何保证在火花塞直径缩小后，其综合性能不会下降是一个值得研究的壳体，很有必要对现有的小直径火花塞加以改进。

经过检索，尚未发现有相关的专利技术文献报道，最为相接近的专利文献有以下几个：

1、中国专利申请号为CN201720523628.9的文献公开了一种火花塞保护套及大缸径燃气发动机，主要涉及发动机技术领域。该火花塞保护套包括保护套本体、第一弹性安装座、弹性件以及紧固连接件，保护套本体包括主体部与预燃部，主体部与预燃部固定连接，预燃部内具有预燃空腔，主体部内开设有容置孔，容置孔与预燃空腔连通，预燃部开设有第一通气孔，第一通气孔将预燃空腔与外界连通。但是火花塞保护套虽能够将发动机压缩比大大提高，可并没有解决火花塞自身因此带来的前述问题。

2、专利号为CN201020219945.X，名称为“凸台型贵金属火花塞”的实用新型专利申请，该专利公开了一种凸台型贵金属火花塞，包括接线螺杆、绝缘体、壳体、中心电极和侧电极，中心电极点火端有一层贵金属，特征是与中心电极点火端相对应位置的侧电极上有圆形凸台，在该凸台上焊有铂金属层，该贵金属通过电阻焊接后，再通过激光直接融化在侧电极基体上形成一种冶金结合层，通过冲压的方法，贵金属冶金结合层流向凸台的顶端，形成电极的跳火端面，解决了点火性和长寿命的问题。该专利所提供的火花塞虽成本低、无极性效应、良好的消焰作用、点火电压低，适用与更高的压缩比，增压发动机可靠点火，发动机空燃比范围宽广，适应稀薄燃烧，冷启动性能好，减少发动机的抖动，运行更平稳，火花塞可以延长寿命，但并未考虑火花塞因为压缩比提升，而体积更小自身带来的前述问题。

3、专利号为CN201410790440.1，名称为“带有保护套的火花塞结构”的发明专利，该专利公开了一种带有保护套的火花塞结构，包括依次连接的固定套部、连接套部和导流套部，所述固定部套、连接套部和导流套部的内孔中心线共线，所述导流套部的内孔为内小外大的喇叭口，所述导流套部上设有贯穿该导流套部内外壁的排气孔。采用以上结构，将火花塞安装在气缸盖上，可减小流场对点火稳定性的影响，导流套部的内孔设置导流面后可使缸内流场向合理的方向发展，从而引导火焰向理想方向发展。同时，发动机压缩比可进一步提高，稀燃系数也可提高，功率、效率都可较明显增加。但本发明所要解决的仍不是火花塞自身因此带来的前述问题。

通过上述专利的描述，可以看出目前虽有人提出了高压缩比工况环境的火花塞点火改进技术方案，但大多只是从如何提高压缩比和效果方面来考虑的，但是都未针对发动机越来越小，压缩比越来越高的情况下，如何解决小直径火花塞自身所出现的技术问题，对前面所描述的问题并没有提出有效的解决技术方案，因此前面所述的问题依然存在，仍有待进一步加以研究。

发明内容

本发明是针对现有小直径火花塞所存在的问题，提出的一种适合新能源混动车小型化火花塞需求的小直径火花塞及其火花塞绝缘体的制作方法；该小直径火花塞及其火花塞绝缘体的制作方法可以有效解决目前小直径火花塞直径小绝缘体壁薄的不足，不仅适用于高压缩比工况环境，而且适用于直径小于M10的小直径火花塞，有效避免绝缘体点击穿或者绝缘体裙部断裂的现象。

为了达到这一目的，本发明提供了一种小直径火花塞，小直径火花塞包括绝缘体和金属壳体，绝缘体安装在金属壳体中，绝缘体前端具有暴露在发动机燃烧室内的裙部，所述裙部的最大直径d1靠近其最后端，最大直径在5.4mm以下，绝缘体还具有小圆柱体部d2，小圆柱体部直径d2比裙部的最大直径d1更大；绝缘体具有轴孔d3，接线螺杆的杆部配置在轴孔d3内；金属壳体内设有支撑部，支撑部内径D1与绝缘体裙部的最大直径d1之间设有间隙A；其特征在于：绝缘体的材料为氮化硅烧结体，且绝缘体接线螺杆棒状部的轴孔直径d3在3mm以上，裙部的最大直径d1与支撑部内径D1之间的间隙在0.8mm以上。这样通过采用合理选用的氮化硅烧结体，利用氮化硅的优异绝缘性能，可以有效将绝缘体的壁厚适当降低，并通过合理的匹配使得小直径火花塞所存在的问题得以解决。

优选地，所述的绝缘体小圆柱体部直径d2与轴孔d3的壁厚为（d2-d3）/2，在1.7mm以下。通过试验研究发现，将绝缘体小圆柱体部与轴孔的壁厚限定在1.7mm以下，就可以有效保证轴孔做到3mm以上，这样接线螺杆的直径也就可以做到3mm以上，从而降低了接线螺杆的制作困难。

优选地，所述的支撑部的内径D1与裙部的最大直径d1的半径间隙A为1.0mm-1.2mm。通过试验研究发现，为了保证小直径火花塞的抗污能力，必须保证支撑部与裙部之间有足够的间隙，通过试验研究发现，这个间隙必须选定在0.8mm以上，最优在1.0mm-1.2mm。

优选地，所述的裙部最大直径在4.8 -5.4mm。为了保证支撑部与裙部之间有足够的间隙，在金属壳体的外螺纹已经限定的情况下，就必须对绝缘体的裙部最大直径做必要的限定，通过实际测试，发现将裙部最大直径限定在4.8 -5.4mm效果最好。

优选地，所述的裙部最大直径在4.2 mm以下。如果能将裙部最大直径在4.2 mm以下，则更能提高火花塞裙部的抗污能力。

优选地，所述的金属壳体具备螺纹部，螺纹规格在M10以下，螺纹部的长度在25mm以上。上述的绝缘体结构尺寸的限定都是基于目前所出现的小直径火花塞所出现的一些问题所做的研究，通过试验主要在金属壳体螺纹部直径在M10以下，螺纹部的长度在25mm以上时，会出现前面背景技术中所指出的问题，因此本发明所提出的技术方案主要应用于螺纹规格在M10以下，螺纹部的长度在25mm以上的小直径火花塞。

优选地，所述的氮化硅烧结体由Si3N4烧结而成，按照重量计算，至少含有70%以上的Si3N4，10%-30%的Y2O3或BN或MgO或ZnO2。发明人通过反复研究为了到达上述火花塞的限定条件，必须提高绝缘体的自身性能，通过试验研究，发现只有采用氮化硅材料制作绝缘体，才能够实现前述的限定要求。

优选地，所述的绝缘体具有大头部，大头部的直径在10.5mm以下，优选9mm以下。通过控制大头部的直径，对有效保证绝缘体的接线螺杆部分的绝缘是有好处的，当控制大头部的直径在10.5mm以下时，可以有效缩小火花塞头部的空间，为火花塞小型化提供更有利的条件。

一种小直径火花塞的绝缘体制作方法，采用氮化硅材料制作绝缘体，氮化硅材料由Si3N4烧结而成，按照重量计算，至少含有70%以上的Si3N4，10%-30%的Y2O3或BN或MgO或ZnO2。氮化硅材料制作绝缘体并非是简单的想法即可，必须经过试验研究，确定如何合理地选定辅助材料，及采用什么样的制作方法才能到达我们所需要的效果，在通过多年的研究，发明人发现采用Si3N4烧结制作成型小直径火花塞绝缘体，可以获得满意的性能，在确保绝缘体绝缘性能的要求下，完全可以达到上述限定的条件。

优选地，所述的绝缘体采用气氛烧结工艺，具体制作步骤如下：

a将硅粉在520-570℃在氮气气氛下脱胶处理5小时；

b在0.2Mpa、1300℃以上温度的条件下采用反应烧结的方式，烧结2小时以上；

c在0.7Mpa压、1800℃以上温度上烧结2小时以上。

采用该工艺的好处是能够大大降低氮化硅绝缘体的制造成本且工艺简单，环境友好。氮化硅材料制作方式很多，但对于火花塞特定的性能要求，采用哪一种方式更好，是值得研究的，通过各种方法的研究试验，最终确定采用气氛烧结工艺制作绝缘体烧结体，并采用多次烧结方式提高绝缘体烧结体的综合性能。

本发明的有益技术效果是：

本发明通过采用氮化硅材料制作绝缘体，利用氮化硅材料的优异的绝缘性能，并通过合理控制绝缘体裙部的最大直径与金属壳体支撑部的内径的尺寸，保持金属壳体支撑部的内径与绝缘体裙部的最大直径之间的间隙，可以有效改变火花塞回火空间的特性；由于裙部直径设置的足够小，因此A能够设置的足够大，当A设置在足够大（大于0.8mm以上）时，当裙部侧被碳覆盖时，金属壳体支撑部的内径与绝缘体裙部之间不容易产生跳火，因此更能够抵抗碳污损。

在保证了小圆柱体具有足够高的耐电压的情况下，还可以将用于配置接线螺杆棒状部处的绝缘体轴孔设置在3mm以上，因此能够使棒状部的直径设置在3mm以上，由此可以保证接线螺杆具有足够高的机械强度，火花塞工作振动时不被折断，同时由于接线螺杆采用冷镦的加工方式，如果其头部直径在6mm以上，棒状部的直径在3mm以下，将会由于头部和棒状部直径变化范围太大，不利于冷镦加工，本方案将螺孔直径限定在3mm以上，可以解决以上问题，同时保证绝缘体有足够高的机械强度和耐电压强度。

附图说明

图1为基于氮化硅材料提高小直径火花塞性能的方法及火花塞总体结构示意图；

图2为本发明的下半部分放大示意图；

图3为本发明的金属壳体支撑部局部放大示意图；

图4为本发明绝缘体结构示意图。

具体实施方式

通过本发明研究人员研究发现，现有混合动力车，对发动机的要求越来越高，一方面在体积和尺寸上越来越小，而发动机的压缩比要求越来越高；这使得应用于混合动力发动机点火的火花塞也面临越来越难的境地。一方面由于发动机的体积越来越小，也需要进一步缩小火花塞的体积；另一方面，由于对发动机的压缩比要求越来越高，又要求火花塞有更好的点火和绝缘性能。研究中发现，现在小直径火花塞普遍都是在原有的火花塞基础上简单地将直径缩小，以满足空间尺寸小的需要；但是由于是简单地将尺寸缩小，很容易出现火花塞绝缘体击穿或者绝缘体裙部断裂的现象，从而极大地影响了火花塞的使用性能和寿命，并且简单地缩小，会导致接线螺杆越来越小；可是当接线螺杆小于3mm时，给接线螺杆的制作带来了很大的困难，因为直径太小，而长度又比较长（一般都在25mm以上），属于一种细长杆件，在制作加工时很难以保证精度。

研究人员在研究中发现，之所以会出现这种情况，很大程度是与火花塞绝缘体与金属壳体的结构存在很大关系；在发动机体积减小，导致火花塞的体积也随着缩小，由常规的M16逐步缩小至M12，甚至M10；这意味着火花塞的金属壳体的外径也逐步缩小，这势必导致火花塞内部的结构也必须是对等的缩小变化，这样大多是采取压缩各相关部件的壁厚，缩减相互之间的间隙来实现；也就是现在所采取的将火花塞按比例缩小来满足体积结构的需要。但在实际应用中发现，这样很容易出现火花塞绝缘体击穿或者绝缘体裙部断裂的现象。经过对这种现象的分析发现，之所以出现这种情况，是由于混动发动机的压缩比不断提高，使得火花塞点火的电压也越来越高，甚至高达3万伏以上，可是放电电压越来越高，对绝缘体的耐电压能力要求越来越高，但是火花塞又要小型化，既要保证火花塞的耐电压能力又要小型化，这对于现有技术来说是难以实现的。

因此本发明所要解决的技术问题是一方面提升小型火花塞的耐污损能力，另一方面同时保持火花塞具有优秀的机械性能和电性能，简化火花塞的部件制作难度。因此，本发明一方面采取严格控制绝缘体接线螺杆轴孔和绝缘体裙部端部与金属壳体之间的间隙，通过控制合适的间隙防止绝缘体裙部端部与金属壳体之间出现跳火的现象，另一方面，通过控制绝缘体轴孔的直径，保证接线螺杆在3mm以上，从而有效保证小直径火花塞的综合性能，降低部件的加工难度。

下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。

实施例一

如附图所示，一种用于混合动力发动机的高压缩比火花塞，火花塞的螺纹部10直径为M10，火花塞包括绝缘体1和金属壳体2，绝缘体1安装在金属壳体2中，绝缘体1前端具有暴露在发动机燃烧室内的裙部3。

所述裙部3为绝缘体暴露在发动机燃烧室内的前端部分，裙部3的最大直径d1位于其最后端4；绝缘体1还具有小圆柱体部5，小圆柱体部5的直径为d2，小圆柱体部5的直径d2大于裙部3的最大直径d1；绝缘体1的小圆柱体部5与裙部3之间有变径部6，变径部6位于裙部3与小圆柱体部1之间，变径部6的直径从裙部3朝后端小圆柱体部5逐渐变大。

该绝缘体1具有贯通的轴孔7，轴孔7的直径为d3，d3大于3.0mm，以确保接线螺杆的直径大于3.0mm，且能方便接线螺杆插入轴孔d3内；绝缘体1还具有靠后端的大头部8，大头部8用于与点火线圈的护套配合（附图中未画出），形成强度高的绝缘地带，防止电流沿绝缘体第一圆柱部泄露，大头部8的直径可以是Ф10.5mm以下，优选Ф9mm以下，大头部8的小径化是为了满足发动机的小型化作出的。

绝缘体1具有最靠前端侧的裙部3，裙部3的直径随着更靠前端侧逐渐减小。裙部3最靠后端侧的最大直径d1在5.4mm以下，保证裙部3的外径与金属壳体1的支撑部9的内径间的间隙大于0.8mm；因为保证了绝缘体与金属壳体间的足够大的间隙，绝缘体不容易朝向金属壳体放电，由此可以使火花塞具备优秀的耐污损性能。更加优选的是裙部3最靠后端侧的最大直径d1在4.2mm以下，这样裙部3的外径与金属壳体1的支撑部9的内径间的间隙可以到达1.0-1.2mm；火花塞具有更优的耐污损性能。所述绝缘体1还具备比大头部8直径小的小圆柱体部5，小圆柱体部5位于比裙部3更靠后端侧，小圆柱体部5与裙部3之间设置有倒角形式的变径部6，所述裙部3的最大直径d1比小圆柱体部5的直径d2小。

所述金属壳体2设置在绝缘体1外周并保持绝缘体1稳固，金属壳体2具有支撑部9，支撑部9位于绝缘体1的小圆柱体部5最前端的缩进部到裙部3最大直径的下面，对绝缘体1给予支撑，支撑部9的内径为D1；支撑部9通过铆边口与内密封面台阶将绝缘体1固定，金属壳体2的前端具备螺纹部10，用来与发动机缸盖连接；为了应对发动机的小型化，火花塞也随着小型化，因此螺纹部12的规格被设置在M10以下，为了应对发动机的高热化，螺纹部的长度在25mm以上，以增加火花塞的散热能力，但是细长化的火花塞，使火花塞的耐电强度和机械强度受到了挑战，易发生绝缘体击穿和裙部折损的现象。

将支撑部9的内径D1与裙部3的最大直径d1的半径间隙距离定义为A，经试验，发现半径间隙A为1.0mm-1.2mm时，可以有效降低绝缘体1与金属壳体2之间的放电现象，从而提高火花塞的耐污损能力（抗积碳性能），而在间隙A低于0.8mm时，就会易发生绝缘体击穿现象；因此必须保持支撑部的内径d3与裙部的最大直径d1的半径间隙A为0.8mm以上，最优为1.0mm-1.2mm。

此外，为了保证保证绝缘体1的轴孔的直径大于3mm,，将绝缘体小圆柱体部5直径d2与轴孔d3的壁厚限定为（d2-d3）/2，在1.7mm以下。通过试验研究发现，将绝缘体小圆柱体部与轴孔的壁厚限定在1.7mm以下，就可以有效保证轴孔做到3mm以上，这样接线螺杆的直径也就可以做到3mm以上，从而降低了接线螺杆的制作困难。

所述的金属壳体2具备螺纹部，螺纹规格在M10以下，螺纹部的长度在25mm以上，金属壳体2内面设置支撑部9，支撑部9的内径D1根据螺纹规格大小确定，支撑部9的上台面13与绝缘体的变径部6之间通过密封垫11连接，形成对绝缘体轴向位置的限定，并确保支撑部上台面与绝缘体变径部6接触的台面长度不小于3mm，保持火花塞的气密性。

所述的绝缘体1的变径部9为直线与曲线组合外表面，变径部9与设置在金属壳体2上的密封垫接触部位为直线部分，其余部分为曲面形状部分，且曲面形状部分与密封垫下侧面为相同曲率半径的曲面，使得变径部的曲面形状部分与密封垫下侧面组合形成一个近似圆形的圆滑过渡的曲面。

所述的绝缘体与金属壳体接触部位设置有密封垫，密封垫设置在金属壳体和绝缘体之间，保持火花塞的气密性；密封垫的形状与绝缘体与金属壳体接触所形成的形状相配；其中，密封垫的上表面与绝缘体的变径部的形状相配，且密封垫的上表面安装时与绝缘体的变径部紧贴在一起；本发明的特点在于，密封垫的下表面与金属壳体支撑部的上表面紧贴在一起；且保证密封垫安装好后，密封垫的下侧面为弧形面，且弧形面的曲率与变径部弧形面的曲率一致，形成一种连续曲面的过渡。

所述的绝缘体的材料为氮化硅烧结体。所述的氮化硅烧结体主要由Si₃N₄烧结而成，至少含有70%（按照重量计算）以上的Si₃N₄，10%-30%的Y₂O₃或BN或MgO或ZnO₂。通过上述构成制造的绝缘体，绝缘体具有优秀的耐电压能力和抗折能力，即使是螺纹部的直径在M12以下以及裙部直径在5.4mm以下的情况下，火花塞也具备优秀的耐电压能力和抗折能力。

上述小直径火花塞绝缘体的制作方法是所述的绝缘体采用气氛烧结工艺，具体制作步骤如下：

a将硅粉在520-570℃在氮气气氛下脱胶处理5小时；

b在0.2Mpa、1300℃以上温度的条件下采用反应烧结的方式，烧结2小时以上；

c在0.7Mpa压、1800℃以上温度上烧结2小时以上。

采用该工艺的好处是能够大大降低氮化硅绝缘体的制造成本且工艺简单，环境友好。氮化硅材料制作方式很多，但对于火花塞特定的性能要求，采用哪一种方式更好，是值得研究的，通过各种方法的研究试验，最终确定采用气氛烧结工艺制作绝缘体烧结体，并采用多次烧结方式提高绝缘体烧结体的综合性能。

接下来通过试验进行说明，准备满足本发明的试验样件以及对比样件，设定金属壳体螺纹规格为M10，螺纹部的长度为25mm，绝缘体的大头部直径为9mm，裙部最靠后端侧的最大直径d1为5.4mm；其它尺寸如表一所示，其结果用◎表示优秀，○表示良，△表示不良，1号样件将A设置为0.6mm，其绝缘体采用高性能的氧化铝陶瓷，将绝缘体小圆柱壁厚设置为1.6mm，接线螺杆棒状部直径d4设置为3mm,螺杆的可制造性评估方式为在螺杆制造时评估螺杆的变形情况，是否出现开裂，在螺杆棒状部直径在3mm以上时变形情况良好，未出现开裂现象，分别对1号样件进行抗电能力、耐污损能力，裙部抗折能力测试，将抗电能力低于38KV的结果记为不良，用△表示，抗电能力在38kv以上，42kv以下的结果记为良，用符号○表示，将42kv以上的结果记为优秀，用符号◎表示；将耐污损能力测试时，通过试验次数在10以下的结果记为不良，用符号△，次数在10次-15次时结果为良，用符号○表示，循环次数在15次以上的结果记为优秀，用符号◎表示；裙部抗折能力在200N以下的结果记为不良，用符号△表示，在200-400N之间的结果记为良，用符号○表示，在400N以上的结果记为优秀，用符号◎表示。

接下来对试验方式进行简要说明并且分别对1-9号样件进行相应的试验。对1号样件进行，抗电能力测试，耐击穿能力为37.8kv，测试结果不良，用符号△表示。在-30℃的环境下进行重复冷启动试验，测试1号火花塞的耐污损能力，每完成一个循环，对火花塞进行绝缘电阻的测试，绝缘电阻大于10MΩ记为通过一个循环的试验，1号火花塞总共通过8次循环试验，测试结果不良，用符号△表示。对1号火花塞进行裙部抗折能力测试，测试方法大致为，首先将火花塞水平安装在压力测试机上，并露出绝缘体裙部，利用压力测试杆对绝缘体裙部施加压力，直到裙部折断或者破碎停止施压，记录此时的压力测试机的力值，结果为250N,测试结果良，用○表示。

参照以上方式分别对2-9号样件进行测试，相关数据及结果如下表。

试验表明，在采用目前常规的氧化铝制作小直径火花塞绝缘体时，当壁厚小于1.8mm，所制得的绝缘体当轴孔做到3mm时，很难保证抗电能力，不得不缩小轴孔直径，这样将增加接线螺杆的制作难度；而且当金属壳体与绝缘体裙部的间隙小于0.8mm时，裙部的抗污能力明显下降，但采用氧化铝制作小直径火花塞绝缘体时，要保证金属壳体与绝缘体裙部的间隙大于0.8mm是十分困难的；而在采用本发明的技术方案时，火花塞具备优秀的耐污损能力，同时具备优秀的机械性能与电性能；可以有效减薄绝缘体的壁厚，在小圆柱体部的直径在 Ф5.4mm时，可以将绝缘体的壁厚做到1.4mm仍可以保持有效的抗电性能，这样不仅可以将绝缘体轴孔做到3mm以上，还可以将金属壳体与绝缘体裙部的间隙做到大于0.8mm以上。这样更有利于小火花塞的小型化发展。

需要说明的是：上述所列实施例，只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，而且本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。同时，说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种小直径火花塞，包括绝缘体和金属壳体，绝缘体安装在金属壳体中，绝缘体前端具有暴露在发动机燃烧室内的裙部，所述裙部的最大直径d1靠近其最后端，最大直径在5.4mm以下，绝缘体还具有小圆柱体部d2，小圆柱体部直径d2比裙部的最大直径d1更大；绝缘体具有轴孔d3，接线螺杆的杆部配置在轴孔d3内；金属壳体内设有支撑部，支撑部内径D1与绝缘体裙部的最大直径d1之间设有间隙A；其特征在于：绝缘体的材料为氮化硅烧结体，且绝缘体接线螺杆棒状部的轴孔直径d3在3mm以上，裙部的最大直径d1与支撑部内径D1之间的间隙在0.8mm以上。

2.如权利要求1所述的小直径火花塞，其特征在于：所述的绝缘体小圆柱体部直径d2与轴孔d3的壁厚为（d2-d3）/2，在1.7mm以下。

3.如权利要求1所述的小直径火花塞，其特征在于：所述的支撑部的内径D1与裙部的最大直径d1的半径间隙A为1.0mm-1.2mm。

4.如权利要求1所述的小直径火花塞，其特征在于：所述的裙部最大直径在4.8 -5.4mm。

5.如权利要求1所述的小直径火花塞，其特征在于：所述的裙部最大直径在4.2 mm以下。

6.如权利要求1所述的小直径火花塞，其特征在于：所述的金属壳体具备螺纹部，螺纹规格在M10以下，螺纹部的长度在25mm以上。

7.如权利要求1所述的小直径火花塞，其特征在于：所述的氮化硅烧结体由Si₃N₄烧结而成，按照重量计算，至少含有70%以上的Si₃N₄，10%-30%的Y₂O₃或BN或MgO或ZnO₂ 。

8.如权利要求1所述的小直径火花塞，其特征在于：所述的绝缘体具有大头部，大头部的直径在10.5mm以下，优选9mm以下。

9.如权利要求1所述小直径火花塞的火花塞绝缘体制作方法，采用氮化硅材料制作绝缘体，氮化硅材料由Si₃N₄烧结而成，按照重量计算，至少含有70%以上的Si₃N₄，10%-30%的Y₂O₃或BN或MgO或ZnO₂。

10.如权利要求9所述火花塞绝缘体制作方法，其特征在于，所述的绝缘体采用气氛烧结工艺，具体制作步骤如下：

a将硅粉在520-570℃在氮气气氛下脱胶处理5小时；

b在0.2Mpa、1300℃以上温度的条件下采用反应烧结的方式，烧结2小时以上；

c在0.7Mpa压、1800以上温度上烧结2小时以上。