專利名稱：具有多層點火尖端的火花塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用在內(nèi)燃機中的火花塞和其他點火裝置，以及更具體地， 涉及具有高性能金屬點火尖端的點火裝置。
0004背景技術(shù)：
火花塞在業(yè)內(nèi)是公知的并且一直用來在內(nèi)燃機中引發(fā)燃燒。通常，火 花塞是延伸到內(nèi)燃機的燃燒室內(nèi)并且能夠產(chǎn)生火花以點燃在其中的空氣和燃 料的可燃混合物的裝置。具體地，火花塞通常包括圓柱形金屬殼，其具有外 螺紋，該外螺紋旋入發(fā)動機的一部分，以及進一步具有鉤子形狀的接地電極， 該接地電極連接到火花塞的點火端。 一個圓柱形絕緣體部分設(shè)置在金屬殼中 并且朝向點火端和接線端軸向延伸超出該金屬殼。導(dǎo)體端子與該點火端相對， 設(shè)在該圓柱絕緣體內(nèi)火花塞的接線端。在點火端，中央電極設(shè)在該絕緣體內(nèi) 并且朝向該接地電極軸向突出該絕緣體，借此在中央電極和接地電極之間形 成火花塞間隙。由于內(nèi)燃機本身的性質(zhì)，火花塞在氣缸內(nèi)暴露在許多極端情況下，包 括高溫和各種腐蝕性燃燒氣體，這傳統(tǒng)上減小了火花塞的壽命。電火花腐蝕 也減少火花塞的壽命。電火花腐蝕是電極、特別是點火尖端或者挨著或者鄰 近點火尖端的材料在運行中因為電弧高溫導(dǎo)致的局部蒸發(fā)而腐蝕。火花塞傳 統(tǒng)上具有由鎳或鎳合金形成的電極，它們?nèi)菀资艿诫娀鸹ǜg的影響。近來 制造商有用貴金屬，如鉑、銥或它們的合金制造中央電極的點火端，以最小
化電火花腐蝕。鉑、銥以及它們的合金通常非常耐電火花腐蝕。然而，鉑、 銥或它們的合金又是非常昂貴的，所以希望制造點火部分的材料的用量減少。在運行中，高達40000伏特的點火電壓脈沖通過火花塞施放到該中央 電極，由此導(dǎo)致火花跳過中央和接地電極之間的間隙。該火花點燃燃燒室或 氣缸內(nèi)的空氣和燃料的混合物以產(chǎn)生高溫燃燒從而驅(qū)動發(fā)動機。不幸的是， 燃燒室內(nèi)的高壓和高溫環(huán)境會通過如電火花腐蝕使火花塞的部件功能退化。 當火花塞退化后，點火的特性就成為可變的，由此降低點火的質(zhì)量以及產(chǎn)生 的燃燒。盡管鉑、銥或其他貴金屬和它們的合金不易受到電火花腐蝕的影響， 但是如果過小，用于貴金屬的點火尖端不管長度、寬度或者大小如何，火花 會圍繞貴金屬尖端和中央電極和接地電極的基材之間的弧跳動。由于基材通 常是鎳合金，其容易受到電火花腐蝕的影響，這會導(dǎo)致基材或中央電極腐蝕 直到貴金屬尖端耗盡。火花塞的任何退化會影響點火的質(zhì)量，任何不是源于 點火部分的點火表面而是源于中央電極并且圍繞該貴金屬點火尖端傳播的點 火將降低火花的質(zhì)量?；鸹ǖ馁|(zhì)量影響到對空氣和燃料混合物的點燃(即， 燃燒效率、燃燒溫度和燃燒產(chǎn)物)。因此，發(fā)動機的功率輸出、燃料效率、性 能，以及空氣和燃料混合物燃燒產(chǎn)生的排放會受到不利的影響。由于越來越 強調(diào)控制機動車輛的排放，不斷增加的燃料價格和現(xiàn)代的性能要求，期望為 了獲得一貫的發(fā)動機性能和排放質(zhì)量而保持高質(zhì)量的火花。
火花塞的壽命以及由此火花塞對電火花腐蝕的耐受性對于制造商也是 重要的。制造商越來越要求更長的火花塞使用壽命如100000英里、150000 英里以及175000英里使用壽命。許多傳統(tǒng)的鎳火花塞由于電火花腐蝕和侵蝕 僅具有20000到40000英里的使用壽命。此外，許多制造商增加發(fā)動機氣缸 內(nèi)的壓縮比以提供燃料效率更高的發(fā)動機。壓縮比的任何增加也要求增加火 花塞工作電壓，以足以允許火花在中央和接地電極之間的火花間隙跳動。火 花塞工作電壓的任何增加也增加電火花腐蝕的可能性并且因此減少火花塞的 壽命。 一種對抗電火花腐蝕的方法是大大增加貴金屬材料(如銥、鉑或其合 金)的用量形成點火端的尖端點火部分或大小。然而，銥、鉑及其合金是極 其昂貴的，并且因為制造商一直要求降低成本，所以將用在火花塞中的銥、 鉑或其合金的量最小化是很重要的。
此外，在制造具有由銥、鉑或其合金形成的點火部分的火花塞中，將 該點火部分連接到中央電極基材是困難的。銥和鉑合金往往具有不同的屬性 并且有時難以可靠地焊接到中央電極的基材上。另外，銥及其合金往往非常 易碎，導(dǎo)致非常難以處理以及連接到基材。
發(fā)明內(nèi)容
綜上所述，本發(fā)明提供用于火花塞的多層點火尖端——其減小貴金屬
的用量同時提供對電火花腐蝕和侵蝕足夠的耐受性，具有耐火花的中間材料， 以及將火花塞與該多層點火尖端組裝的方法。該火花塞包括具有放電端和焊接端的點火尖端。該焊接端連接到中央
電極，以及更具體地是該中央電極上的基本電極。該焊接端具有一個熱膨脹 系數(shù)，這個系數(shù)并不在該放電端和該基本電極的熱膨脹系數(shù)的值之間。更具 體地，該焊接端具有的熱膨脹系數(shù)大于該放電端和基本電極的熱膨脹系數(shù)。該火花塞包括具有放電端和焊接端的點火尖端。該焊接端包括由鎳和 鉻與有限量的其它元素形成的材料。該焊接端包括少于20%銥或鉑和少于3% 的銠。在某些實施方式中，該焊接端還包括鐵，碳，錳，硅，銅，鋁和錸。
該火花塞可通過由用于該放電端的材料形成的第一細長材料和由用 于該焊接端的材料形成的第二細長材料組裝而成。然后將這兩種材料結(jié)合以 形成單個結(jié)合的材料，然后切斷以形成點火尖端。將該點火尖端焊接到該火 花塞的中央電極，以及更具體地是該基本電極。從下面詳細描述、權(quán)利要求和附圖中，本發(fā)明更大的應(yīng)用范圍將變得 顯而易見。然而，應(yīng)當理解該詳細描述和具體示例，盡管指出本發(fā)明的優(yōu)選 實施方式，僅僅是作為示例給出的，因為在本發(fā)明主旨和范圍內(nèi)的各種變化 和修改對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將變得顯而易見。
從下面給出的詳細描述、所附權(quán)利要求和附圖，將可以充分理解本發(fā)
明，其中圖1是通常火花塞的主視圖；
圖2是點火尖端的主視圖；圖3是包括點火尖端的中央電極總成的主視圖；圖4是該中央電極總成的點火端的放大的局部主視圖；圖5是具有鉚釘頭的點火尖端的主視圖；圖6是具有鉚釘頭點火尖端的中央電極總成的局部主視圖；圖7具有連接到中央和接地電極的點火尖端的火花塞的局部剖視圖；圖8是另一種火花塞的局部剖視圖；圖9A-9E以簡化的形式描述了制造具有多層點火尖端的火花塞中央電 極的方法；圖10A-10B描繪了用于圖9A-9E的制造方法的額外的步驟；
圖11描繪了組裝工藝的過程；圖12A-12F以簡化的形式描繪了根據(jù)本發(fā)明的制造方法；以及
圖13A-13E以簡化的方式描繪了本發(fā)明的制造方法。
具體實施例方式本發(fā)明主要涉及點火裝置，如火花塞點火器和其他火花發(fā)生裝置。火 花塞10在圖1的主視圖中說明。該火花塞10包括周定在絕緣體14上的外部 金屬殼12。該外部金屬殼12連接到接地電極20。該絕緣體14具有中心孔(未 示)，中央電極總成40位于其中。該中央電極40在點火端44延伸突出該絕 緣體14，更具體地是伸出該絕緣體芯部突起18?；倦姌O42位于在該中央 電極總成40的點火端44，點火尖端50面向該接地電極20連接到該基本電 極。如圖所示，基本電極42局部延伸入該燃燒室，所以其由基本抗腐蝕和 氧化的合金形成?；倦姌O通常由包括鎳的合金形成。其它的元素可以增加 到該基本電極，如鉻、硅、錳、鈦、鋯、碳、鐵、釔、鋁、錳、鈣、銅、硫、 釩、鈮、鉬、鎢、鈷、磷和鉛。 一種這樣的鎳合金包括少于2%的硅和鋁， 以及少于0.5%的釔、鐵、鉻、碳、鈦、錳、鈣、銅、硫、磷、釩、鈮、鉬、 鎢和鈷。另一種可以接受的合金包括少于3%的鉻和錳，以及少與1%的硅、 鈦、鋯、碳和鐵。另一種可接受的鎳合金包括少于20%的鉻，少于10%的鐵 以及少與1%的錳、硅、鎂、鋁、鈷、鈮、碳、銅、鉬、磷、鈦、硫和鉛。
該點火尖端50連接到該基本電極42。該點火尖端50面向該接地電極
20，并且，在運行中，在該點火尖端50和該接地電極20之間的火花隙22 中產(chǎn)生火花。該點火尖端50由兩種不同的材料形成。更具體地，該點火尖端 50包括放電端52和焊接端54。該放電端52在焊點56焊接到該焊接端54。 如圖7和8所示，該點火尖端50也可利用焊池58焊接到該基本電極42。
該放電端52由耐電火花腐蝕和通常還耐侵蝕的材料制成。耐電火花腐 蝕的材料通常包括銥(Ir)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)、釕(Ru)、錸(Re) 或其合金。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)鉑和銥或其合金由于其通用性且容易制造以及耐電火 花腐蝕和侵蝕而提供目前所需特征的最佳平衡。由銥合金形成的放電端52 通常包括其他元素，如從由鉑、鈀、銠、釕、錸、銅(Cu)、鉻(Cr)、釩(V)、 鋯(Zr)、鎳(N)和鎢(W)中選取的元素?！N適于用作該放電端52的示例的銥合金通常包括至少90%的銥、鉑 或其組合，具有少于5%的銠、少于3%的鎢、少于3%的鋯以及少于10%的 其他材料。另一個適用于該放電端52的示例性銥合金包括超過90%的銥、 少于3%的銠、少于1%的鎢以及少于1%鋯。如上面所述的銥合金所具有的 熱膨脹系數(shù)通常近似為在2(TC少于7 ircxio一6。該放電端52連接到該焊接端54以形成該點火尖端50。該放電端52 和焊接端54 —般通過焊點56或其它方式連接。該焊接端54通常由鎳合金制 成并且其熱膨脹系數(shù)大于該放電端52和基本電極42的熱膨脹系數(shù)。發(fā)明人 驚奇地發(fā)現(xiàn)不像現(xiàn)有技術(shù)那樣需要中間元件一如焊接端54—在周圍端部，如 該放電端52和基本電極42—之間某處具有熱膨脹系數(shù)，高于周圍的元件的 熱膨脹系數(shù)提供非常適用于中間元件的材料，并且作為火花塞材料非常適于 用在燃燒室中。具有給定的熱膨脹系數(shù)關(guān)系的材料形成焊點，這些焊點具有 可以接受的使用壽命、具有中間元件所需要的特性和所期望的耐腐蝕和電火 花腐蝕的特性。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)熱膨脹系數(shù)比該基底元件和放電端的熱膨脹系數(shù) 大至少5%的某些合金提供了作為中間元件所需要的特性。該焊接端54的熱 膨脹系數(shù)大于13.5，具體地大于14和更具體地大于14.5。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)鎳和鉻 的合金(熱膨脹系數(shù)近似為14.5-15)提供用于火花塞中間元件所需的特性， 尤其是形成該火花塞10的點火尖端50 —部分的中間元件。
用于該焊接端54的合金包括鎳和鉻，具有至少一種選自銅，釩，鋯， 鉤，鋨(Os)，金(Au)，鐵(Fe)，鈷(Co)和鋁(Al)中的元素。根據(jù)上
面元素的某些組合的測試，預(yù)期所有上述可能的組合提供足夠的耐腐蝕性、
壽命和在該火花塞的使用期牢固焊接到該基本電極和該放電端52的能力。此 外，令人驚訝地發(fā)現(xiàn)含有重量少于20%的鉑、銥、釕、錸和銠的焊接端54 提供中間元件所需的特性，同時減少貴金屬的使用量。并且，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)含有 少于10%的鉑、銥、釕、錸和銠的合金具有可以接受的特性。甚至含有少于 5%和更具體地少于3%的選自鉑，銥，釕，錸和銠的任何元素以及少于5% 的其任何組合的合金提供中間元件所需的特性，同時將使用的貴金屬的量降 低到最小。用于該焊接端54的合金一般包括鎳和鉻，含有大約少于2%任何 從鐵，鉑，銥，釕，錸，銠，鎂(Mg)，錳(Mn),鋁，硅(Si)，鋯，鉤， 釩，鋨，金，銅和鈷中選擇的元素。此外，發(fā)現(xiàn)一種含有15到45%的鉻、 少于20。/。的其他元素、少于10%的任何貴金屬，如鉬，銥，釕，錸和銠，其 余為鎳的合金，提供了出色的中間元件。更具體地，在該優(yōu)選實施方式中的 焊接端54由含有15到45%的鉻、少于1%的鐵、少于0.1%的碳、少于1% 的錳、0.5和2%之間的硅、少于0.5%的銅，少于0.2%的鋁以及少于0.1%錸、 其余為鎳的合金制成。該焊接元件54可進一步由含有19-21%的鉻、少于1% 的鐵、少于0.08%的碳、少于1%的錳、1.0-1.5°/。的硅、少于0.5%的銅、少于 0.2%的鋁和少于0.04%錸、其余為鎳的合金構(gòu)成出了色的合金中間合金材料， 其熱膨脹系數(shù)近似為在20'C下14.5到15 irCxl(T6。下面是該火花塞10與所附的點火尖端50裝配的示例性方法。本領(lǐng)域 的技術(shù)人員會理解通常如何將金屬殼12與該絕緣體14組裝，在該絕緣體14 內(nèi)具有接地電極20和中央電極總成40?？墒褂萌魏我阎姆椒▉斫M裝該火 花塞的基本部件，而下面的方法僅處理該點火尖端50的形成和將該點火尖端 50隨后連接到該中央電極40的基本電極44。提供第一細長材料80以形成該放電端52。提供第二細長材料82以形 成該焊接端54。該細長材料80和82以線或桿的形式形成。該第一細長材料 80，并由上述適于形成該放電端52的合金或者具體材料形成。該第二細長材 料82并由適合提供上述焊接端54的材料或合金形成。該第一細長材料80 具有第一端81以及該第二細長材料82具有第二端83。
該第一端81和第二端83對接在一起，然后點焊，如利用激光。該對 接的端81和83然后進一步圍繞對接的周邊焊接，從而提供足夠的焊縫以使
該放電端52在該火花塞10的工作壽命中保持與該焊接端54的連接。在該優(yōu) 選實施方式中，該對接端81和83的全部周邊焊接在一起，利用如激光焊接、 電阻焊、EB焊接、銅焊、摩擦焊、攪拌焊接或者其他任何將兩種材料連接 在一起的方法。在一些實施方式中，該點焊步驟可以省去并且可以直接進行 周邊焊接。在其他實施方式中，這兩端可以通過摩擦焊接在一起，如將該第 一和第二材料80或82的一個關(guān)于另一個旋轉(zhuǎn)，從而該對接端81和83在焊 接結(jié)合點56焊接在一起。當該對接端81和83在該焊接結(jié)合點56焊接在一起之后(如圖9B、 12B和13B所示)，切斷包括焊點56的結(jié)合在一起的材料的一部分以形成該 點火尖端50。切斷工藝可通過如圖9C和9D所示的沖頭90和模具92、圖 12C所示的切斷操作、然后如圖12D和12E所示沖壓或者如圖13C所示的兩 部分切斷操作來完成。盡管圖示該切斷操作由鋸條98完成，但是該結(jié)合的材 料84可通過任何手段切斷如激光、磨削、金剛石鋸、金屬帶鋸或者其他任何 將兩個金屬部分切斷的方法，以形成放電端52，其允許用作火花塞點火表面， 以及焊接端54，其具有允許焊接到該基本電極42的表面。每個圖說明單個 結(jié)合在一起的細長材料84，如單個結(jié)合的電線84被單個切割，盡管沒有說 明，但是發(fā)明人發(fā)現(xiàn)優(yōu)選的是將多個細長材料結(jié)合以形成一多個結(jié)合的材料 84。該束可以批量切割，如利用金剛石鋸切斷該束并且從該結(jié)合材料84切割 該第一和第二材料80或82的一個。該點火尖端然后可通過如沖頭或鋸子從 其他材料80或82切割。盡管目前發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在火花塞上組裝和制造該點火 尖端50最有效的方法是將結(jié)合后的材料84結(jié)合并且捆j^ 50到100個單個結(jié) 合的電線84的束，然后利用金剛石鋸98從該結(jié)合材料84切割該點火尖端， 但是相信利用為處理該微小點火尖端50特別設(shè)計的額外的制造設(shè)備，沖壓會 是更有效的組裝方法。例如，執(zhí)行該沖壓的單個機器，如圖9C和9D以及圖 12D和12E所示，然后在沖壓后抓取該點火尖端50以及自動將其焊接在火 花塞10或中央電極總成40上的合適位置可能是更有效的組裝方法。
在單個點火尖端50切斷之后，這樣該點火尖端50包括該第一材料80 和該第二材料82的一部分，其分別形成該放電端52和焊接端54，在它們之 間具有焊點56，然后抓取該焊接件(點火尖端50)用于組裝到該基本電極 42。應(yīng)當意識到盡管圖示焊點56靠近該點火尖端50的中間，但是為了減少
材料消耗，該放電端52可制成大大小于該焊接端54。這將仍允許提供足以 強健抵抗電火花腐蝕的放電端52同時提供更耐腐蝕的焊接端54。
將該放電端52的尺寸最小化，不僅減少材料消耗，還使得該放電端52 上的腐蝕影響最小。例如，銥合金放電端52會容易受到內(nèi)燃機燃燒室內(nèi)特定 類型的腐蝕的影響。因為銥熔點高，所以也非常耐氧化和腐蝕。然而，隨著 車輛制造商逐漸增加發(fā)動機的壓縮比和運行溫度以提高燃料經(jīng)濟性，已經(jīng)發(fā) 現(xiàn)銥在高溫下具有易揮發(fā)性的氧化態(tài)，如在該火花塞運行范圍的上端。因為 更高的壓縮比的發(fā)動機要求通過該火花塞提供更高的功率以迫使火化在該中 央電極40和該接地電極20之間跳動，所以該火花塞10的運行溫度增加。在 高溫下，火花塞10的銥放電部分52會經(jīng)歷嚴重的腐蝕。該腐蝕被認為是當 鈣和/或磷與銥在高溫下反應(yīng)時發(fā)生，從而導(dǎo)致該放電端52的腐蝕和侵蝕。 燃料材料中存在鈣和磷相對來說是更晚發(fā)展出來的，因為許多制造商試圖通 過允許更多的機油滲入燃燒室減小摩擦來增加燃料經(jīng)濟性。鈣和磷主要存在 于發(fā)動機機油中，特別是在機油添加劑中。我們認為在發(fā)動機氣缸內(nèi)的燃燒 過程中，鈣和磷在存在氧的情況下與銥反應(yīng)以形成揮發(fā)性化合物，其蒸發(fā)并 且導(dǎo)致該放電端52上的銥損失。更具體地，認為在燃燒和廢氣循環(huán)過程中氣 態(tài)鈣在該火花塞的銥放電部分凝結(jié)，以及更具體地，是在該點火尖端50的放 電部分的側(cè)面。已知熔融的鈣溶解銥以及在存在磷的情況下銥容易氧化。所 以，該磷和氧與該溶解的鈣銥混合物反應(yīng)后形成的化合物非常易揮發(fā)并且被 汽化而導(dǎo)致在該放電部分上的銥損耗。通常這種腐蝕發(fā)生在該放電部分的側(cè) 面而不是點火表面，由此最小化用于該放電端52的材料的量，提供非常耐電 火花腐蝕的放電端52，同時又具有最小的容易受到腐蝕影響的表面面積。更 具體地，發(fā)現(xiàn)在點火表面的點火使銥不受腐蝕影響。類似的情況發(fā)生在鉑上， 其可能具有各種發(fā)展，這最終會干擾火花隙，因此減少該火花塞的性能。
由此，當該點火尖端50從結(jié)合材料84切斷時，切斷的方法可允許焊 接到該焊接端54的銥放電部分使用非常微小的量。當將小的貴金屬片(如銥) 直接焊接到點火尖端時，這允許比通常在制造設(shè)備中能夠容易處理的高度和 長度小很多。如果小片放電端焊接到該焊接端，本發(fā)明的方法還提供比通常 可實現(xiàn)的更牢固的焊接，尤其對于難以焊接的材料，如銥。更具體地，該點 火尖端50可切割為非常小的部分，形成具有由該焊接端54形成的大塊點火
尖端的放電端。通過使用本發(fā)明的工藝，用來形成放電端52的銥的量比該點 火尖端50作為單獨部件單獨焊接小得多。這也允許銥的腐蝕效應(yīng)最小。
—旦該點火尖端50從該結(jié)合的材料84切斷，其被拾取然后組裝到該 火花塞上。當然，在組裝到該火花塞10上之前，會進行某些可選的組裝步驟。 為了提供該基本電極42和該焊接材料54之間更好的粘結(jié)，可對該點火尖端 50執(zhí)行某些處理操作，如在該焊接端54增加鉚釘頭60，如圖10A所示。一 種將鉚釘頭50附加到該點火尖端50的方法是將該點火尖端50與鐓鍛模96 對直并將該點火尖端50推入鐓鍛模96。該點火尖端50由沖頭94支撐，該 沖頭然后將該點火針50推入該鐓鍛模96以形成該鉚釘頭60。該沖頭94也 可形成中空形式，具有頂推針(kick out pin)(未示)，其被推入該銥端以使 得該焊接端54變形并且被導(dǎo)入鉚釘60。通過利用該沖頭94支撐該銥部分， 防止該放電端52破碎，因為銥和其他貴金屬合金通常是易碎的。然后如圖 10B和圖11所示的通過將該鉚釘頭60設(shè)在該基本電極42上的腔內(nèi)然后利用 如激光100焊接而連接該點火尖端50。還可以進行其他的處理步驟以進一步 形成該基本電極42，更具體的是形成該中央電極總成40的點火端44。
如果該點火尖端50沒有形成鉚釘頭60，該點火尖端50可通過如圖9E 所示的電阻焊接直接連接并且焊接到該基本電極42。當然可以使用激光焊接 和其他焊接方法。如圖11所示，也可將貴金屬片70增加到該接地電極20。還如圖7所 示，該點火尖端50可連接到該接地電極20。更具體地，圖7說明次級點火 尖端50'，其具有直接對著連接到該中央電極的該點火尖端50的鉚釘頭60。 通過放置兩個點火尖端， 一個在該中央電極上而一個在該接地電極上，他們 的放電端相對置，可以提高該火花塞的性能。前面的討論公開并描述了本發(fā)明一個示例性實施方式。本領(lǐng)域的技術(shù) 人員可從這樣的討論以及從附圖和權(quán)利要求中容易認識到可以進行各種不同 的改變、修改和變化，而不背離如下面的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的主旨和 范圍。
權(quán)利要求
1.一種火花塞，包括中央電極總成，包括基本電極和點火尖端，其中所述點火尖端包括焊接端和放電端，所述焊接端位于所述基本電極和所述放電端之間，其中每個所述焊接端、基本電極和放電端具有熱膨脹系數(shù)，其中所述焊接端的熱膨脹系數(shù)大于所述放電端和所述基本電極的熱膨脹系數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征在于所述基本電極具有的熱膨脹系數(shù)在20。C少于13.3 1/。Cxl0-6。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征在于所述放電端具有的熱膨脹 系數(shù)在20"C少于7.0 l/°CxlO'6。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征在于所述焊接端具有的熱膨脹 系數(shù)在2(TC大于13.5 l/°Cxl(T6。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征在于所述放電端和所述基本電 極具有的熱膨脹系數(shù)在20'C少于14.0 1〃Cxl0-6，所述焊接端具有熱膨脹系數(shù) 在20。C大于14.0 1/。Cxl(T6。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征在于所述焊接端具有的熱膨脹 系數(shù)在20。C為14.3-15.5 l廠Cxl(T6。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的火花塞，其特征在于所述焊接端具有的熱膨脹 系數(shù)在20。C為14.3-15.0 1/。Cxl(T6。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征在于所述焊接端具有的熱膨脹 系數(shù)比所述放電端和所述基本電極的熱膨脹系數(shù)均至少大5%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征在于所述基本電極包括鎳。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的火花塞，其特征在于所述基本電極是大于70% 的鎳和包括至少兩種選自鉻、鐵、鋁、硅和錳的元素。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征在于所述放電端包括至少一 種從銥、鉑、鈀和銠中選擇的元素。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的火花塞，其特征在于所述放電端包括重量份 少于2.5%的銠、少于0.5%的鉤、少于0.5%的鋯。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的火花塞，其特征在于所述放電端包括至少 50%的從銥和鉑中選擇的一種元素。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征在于所述焊接端包括至少一 種由鎳，鉑，鈀，銠，銥，釕，錸，銅，鉻，釩，鋯，鎢，鋨，金，鐵，鈷 和鋁中選擇的元素。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的火花塞，其特征在于所述焊接端由鎳和重量 份少于50%的鉻形成。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的火花塞，其特征在于所述焊接端進一步包括 少于1.0%的鐵，少于0.08%的錳，少于1.5%的硅，少于0.2%的鋁和少于0.04% 的錸。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的火花塞，其特征在于所述焊接端包括19-21% 的鉻和少于2%的銅。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征在于所述焊接端包括少于3% 的銥，鉑，銠，鈀，釕和錸。
19. 一種火花塞，包括中央電極總成，包括基本電極和點火尖端，其中所述點火尖端包括焊接 端和放電端，所述焊接端位于所述基本電極和所述放電端之間，其中所述焊 接端，基本電極和放電端均具有熱膨脹系數(shù)，以及其中所述悍接端的熱膨脹 系數(shù)不在所述放電端和所述基本電極的熱膨脹系數(shù)之間。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的火花塞，其特征在于所述焊接端的所述熱膨 脹系數(shù)大于所述基本電極的熱膨脹系數(shù)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的火花塞，其特征在于所述焊接端的所述熱膨 脹系數(shù)大于所述放電端的熱膨脹系數(shù)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的火花塞，其特征在于所述焊接端的熱膨脹系 數(shù)大于所述基本電極和所述放電端的熱膨脹系數(shù)
23. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的火花塞，其特征在于所述焊接端的熱膨脹系 數(shù)比基本電極和放電端的熱膨脹系數(shù)至少大5%。
24. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的火花塞，其特征在于所述放電端包括至少 卯％的從銥和鉑中選擇的至少一種元素。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的火花塞，其特征在于所述放電端包括重量份 少于2.5%的銠，少于0.5%的鎢，少于0.5%的鋯。
26. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的火花塞，其特征在于所述焊接端由從鎳，鉑， 鈀，銠，銥，釕，錸，銅，鉻，釩，鋯，鎢，鋨，鐵，鈷，鋁中選擇的元素 形成。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的火花塞，其特征在于所述焊接端由鎳和重量 份少于45%的鉻形成。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的火花塞，其特征在于所述焊接端進一步包括 少于1.0%的鐵，少于0.08%的錳，少于1.5%的硅，少于0.2%的鋁和少于0.04%的錸。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的火花塞，其特征在于所述焊接端包括15-25% 重量份的鉻。
30. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的火花塞，其特征在于所述焊接端包括少于 3%的銥，鉑，銠，釕，錸和銅。
31. —種火花塞，具有中央電極總成和接地電極，所述中央電極總成包括點火尖端，具有焊接端和放電端，其中在運行過程中，火花在所述放電 端和該接地電極之間擊穿，所述焊接端具有第一熱膨脹系數(shù)以及所述放電端 具有第二熱膨脹系數(shù)，所述第一熱膨脹系數(shù)大于所述第二熱膨脹系數(shù)。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的火花塞，其特征在于所述第一熱膨脹系數(shù)比 所述第二熱膨脹系數(shù)大至少10%。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的火花塞，其特征在于所述焊接端包括重量份 少于50%的從銥和鉑中選擇的任何元素或其組合，少于2.5%的銠，以及少于 2%的從釕和錸中選擇的任何元素。
34. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的火花塞，進一步包括基本電極，該電極具有 第三熱膨脹系數(shù)，其中所述焊接端位于所述基本電極和所述放電端之間并且 與它們接觸，所述第一熱膨脹系數(shù)比所述第三熱膨脹系數(shù)大至少5%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有使貴金屬用量最少的多層點火尖端的火花塞，以及將火花塞與多層點火尖端裝配的方法。該點火尖端包括放電端和焊接端，該焊接端連接到中央電極，更具體地連接到該中央電極的基本電極。該焊接端具有一個熱膨脹系數(shù)，其不在該放電端和基本電極的熱膨脹系數(shù)的值之間。更具體地，該焊接端的熱膨脹系數(shù)大于該放電端和基本電極的熱膨脹系數(shù)。該焊接端由鎳和鉻及有限量的其它元素形成。該火花塞由用于該放電端的材料形成的第一細長材料和用于該焊接端的材料形成的第二細長材料組裝而成。然后將這兩種材料結(jié)合以形成單個結(jié)合材料，然后切斷以形成點火尖端。將該點火尖端焊接到該火花塞的中央電極，特別是該基本電極。
文檔編號H01T13/00GK101361241SQ200680051347
公開日2009年2月4日 申請日期2006年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月18日
發(fā)明者詹姆斯·D·呂科瓦基 申請人:費德羅-莫格爾公司