专利名称：变热值火花塞的制作方法
技术领域：
本发明是一种内燃机点火用可自动变热值火花塞。
火花塞是电点燃式内燃机必不可少的元件之一，它作为点火回路的一部分而插入燃烧室内，在加于电极间高电压的作用下发生火花放电，且由此能量来点燃压缩的混合气。
公知的火花塞由中心电极和金属壳体及介于两者之间的绝缘体等辅件所组成，一旦制造好后，其热值不能再改变。热值是用来表示火花塞热特性的，热特性是指定状态火花塞发火部分吸收的热量与散出的热量达到平衡状态时的温度，当其工作时，其实际温度亦与发动机性能参数、工作状态及外界环境有关。火花塞发火部的温度，根据发动机性能参数和运转条件，应该保持在一定的范围内。发火部分是指绝缘体裙部和中心电极端部当其温度过高时，在这些部分形成热点而发生过早着火的现象，会造成发动机功率下降及部分机件损伤;当其温度过低时，在若干时间后，在绝缘体表面形成积炭而使绝缘体性能降低，产生缺火，再起动困难等。通常把一旦附着在绝缘体上的碳粒烧掉的现象叫做自洁性，而把这个温度称为自洁温度，这个温度也就是火花塞的最佳工作状态;而对于铅污损，亦存在类似的问题。热特性受绝缘体的受热面积、电极和绝缘体的导热系数、火花塞内各部分的热阻等影响，但主要取决于绝缘体裙部的长度绝缘体裙部长的火花塞，其受热面积大，传热距离长，散热困难，裙部温度容易升高，称为热型火花塞;反之，裙部短的火花塞，吸热面积小，传热距离短，散热容易，裙部温度不易升高，称为冷型火花塞。
综上所述，一定热值的火花塞，必须与相应的发动机配套，以保证火花塞在发动机内部良好工作，否则，将会造成发动机起动性能下降、缺火、甚至机件损伤，增加油耗和污染。事实上，按要求选配的火花塞，仍不能使其在理想的状态下工作，这是因为发动机的实际工况是多变的，而火花塞的热值标定只是对理想的发动机在一定的工作状态而言;发动机在外界温度低、短时工作、低负荷等状态下，发动机温度偏低，火花塞散热容易，会使火花塞发火部份低于自洁温度，造成碳或铅污损;反之又会使火花塞发火部分过热，造成早燃。火花塞之所以存在以上的弊病，主要是因为其热值不能随发动机不同的工作状态而自动改变，使其自身在最佳的温度范围内工作，从而自动适应发动机的各种工况，保证火花塞处于最佳工作状态，使发动机性能在各种工况下得以充分发挥。
本发明的目的是在于克服现有火花塞的不足之处，而提供一种随发动机工作状态自动改变热值的火花塞。
本发明的目的可以通过以下方法来达到。
在火花塞发火端的绝缘体上或外壳上或外侧电极上至少一处设置至少一个感温元件，其作用为，当火花塞发火部分将要上升到引起早燃的温度时，感温元件动作，使火花塞绝缘体裙部受热后向外壳的传热路径缩短，以加快火花塞发火部分的散热速度，从而限制其温度的进一步升高，达到自动改变火花塞热值的目的。感温元件以采用形状记忆合金及至少由两种不同热膨胀系数的金属或合金复合组成的热变形金属为好，感温元件所采用的金属或合金耐高温、耐腐蚀，以适应发动机的特殊工作环境。火花塞的热值范围确定方法为针对某种型号或类型的发动机，通过热平衡计算与实测，以满足在小负荷、短时工作、低环境温度等不利于使发动机达到最佳工作温度的情况下工作时，其火花塞发火部分能顺利升至自洁温度;而在大负荷、长时工作、高环境温度等不利因素下，易于使发动机超过最佳温度时，感温元件起作用后，火花塞发火部分的温度仍不致于引起早燃发生。对于某一型号或类型的发动机来说，其发动机温度在全部工况范围内是有一定变化范围的，而每一温度又可能对应发动机不同的工况，所以发动机对火花塞热值的要求亦不是一定值，而是一个范围，在火花塞上附加感温元件后，基本上保证火花塞稳定在自洁温度工作，不产生积炭，使其时刻处于良好的工作状态，从而使发动机容易起动，火花强劲，达到可靠工作、节油、增加输出功率、延缓发动机寿命的目的。
本发明与现有火花塞相比有以下优点1、火花塞不积炭，工作稳定可靠，容易起动。
2、点火强劲，混合气燃烧充分，减少污染物的排放量。
3、即节油，又能增加发动机输出功率。
4、可防止火花塞过热引起的早燃，避免爆振造成的机件损伤。
附图一、二、三、四为变热值火花塞的四种实施方案。其中1-绝缘体裙部，2-集热环，3-形状记忆合金或热变形金属，4-外侧电极，5-垫圈，6-垫圈，7-电阻，8-外壳，9-绝缘体，10-中心电极，11-接线螺母。
本发明以下将结合附图作进一步说明火花塞主要由中心电极10与外壳8及介于两者之间的绝缘体9所组成;中心电极外端安装接线螺母11，用于同点火系统高压线连接，其上还串有减少电波辐射的电阻7，外壳制有与发动机联接的螺纹，并附有密封垫圈6，外侧电极4用于与中心电极内端形成火花间隙，垫圈5用于保证绝缘体与外壳组装后的密封，另外还起到将绝缘体裙部吸收之热量传递给外壳的作用。集热环2、热变形金属或形状记忆合金3专为实现本发明构思所加，其作用为集热环2安装于绝缘体裙部适当位置的环槽内，用于尽快的吸收绝缘体裙部的热量，通过形状记忆合金或热变形金属能尽快的将吸收的热量传递至外壳，使裙部温度降低，其安装位置及本身的技术参数可调节火花塞的热值范围。对于热变形金属，其比弯曲越小，厚度越大，热值调节范围越大，安装位置的热阻越小，热值调节能力也越强;对于形状记忆合金，其变形临界温度越高，热值调节能力越强。
图1、在绝缘体裙部1的适当位置设有金属集热环2，在集热环上至少设1个热变形金属或形状记忆合金3，两者之间采用焊接联接，集热环2可为开口环状或园形，开口环易于安装，园形安装时需挤压，使其卡在裙部的环槽上，防止松动脱落。其工作过程如下发动机工作时，绝缘体裙部吸收的热量主要通过垫圈5传于外壳8，集热环温度随绝缘体裙部温度的升高而升高，其上所附热变形金属或形状记忆合金的温度亦随之升高，当火花塞裙部温度在引起早燃温度之下时，热变形金属或形状记忆合金不会与外壳接触，而当绝缘体裙部温度进一步升高，将要引起早燃时，热变形金属此时产生的变形量或形状记忆合金动作使其与外壳可靠接触，使裙部吸收热量的散热途径缩短，而加速热量散失，控制其温度的进一步升高，从而达到自动改变火花塞热值的目的。
图2热变形金属或形状记忆合金3兼作集热环，整体曾凹形，中心园环套于绝缘体裙部环形槽上，其两端变形后与外壳接触，工作过程同上述。
图3热变形金属或形状记忆合金焊接于外侧电极上，其工作过程同上述。
图4热变形金属或形状记忆合金焊接于外壳上，其工作过程同上述。
权利要求
1.一种内燃机用火花塞，其构造方法为，在火花塞发火端的绝缘体上或外壳上或外侧电极上至少一处设置一个感温元件。
2.根据权利要求1，其感温元件采用两种或两种以上不同热膨胀系数的金属或合金复合组成的热变形金属。
3.根据权利要求1，其感温元件采用形状记忆合金。
4.根据权利要求2，组成复合热变形金属的金属或合金为耐高温、耐蚀型。
5.根据权利要求3，形状记忆合金应为耐高温、耐蚀型。
6.根据权利要求1、2、3，其构造特征为，在绝缘体裙部设置一金属集热环，热变形金属或形状记忆合金焊接于集热环上，热变形金属或形状记忆合受热后与外壳接触。
7.根据权利要求1、2、3，其构造特征为，热变形金属或形状记忆合金兼作集热环，整体曾凹形，安装于绝缘体裙部的环槽上。
8.根据权利要求1、2、3，其构造特征为热变形金属或形状记忆合金焊接于外侧电极上，在绝缘体裙部设置一金属集热环，热变形金属或形状记忆合金受热变形后与集热环接触。
9.根据权利要求1、2、3，其构造特征为，热变形金属或形状记忆合金焊接于外壳上，在绝缘体裙部设置一金属集热环，热变形金属或形状记忆合金受热后与集热环接触。
10.根据权利要求1，火花塞热值的确定方法为，针对某一类型或型号的发动机，在其全部工况范围内，发动机能稳定工作的最低温度下，火花塞绝缘体裙部能顺利升至自洁温度，随发动机温度的不断上升，感温元件应起作用，而在发动机能稳定工作的最高温度下，火花塞绝缘体裙部的最高温升不至于引起早燃发生。
11.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，火花塞的热值调节方法为，改变集热环在绝缘体上的位置或改变热变形金属的比弯曲大小及尺寸与安装位置或形状记忆合金的临界变形温度均可调节火花塞的热值范围。
全文摘要
一种内燃机点火用可自动改变热值火花塞，其主要特征为，在火花塞的发火端设置感温元件，控制绝缘体裙部保持在自洁温度范围内。相比现有火花塞的优点为火花塞不积炭，容易启动，点火强劲，使混合气燃烧充分，减少污染物的排放量，既节油、又能增加发动机输出功率，还可防止火花塞过热引起的早燃，避免爆振引起的机件损伤。如能与变间隙火花塞配合更能发挥其优良性能。
文档编号H01T13/00GK1095198SQ93105370
公开日1994年11月16日 申请日期1993年5月11日 优先权日1993年5月11日
发明者孟繁英 申请人:孟繁英