专利名称：新型火花塞及其涂层加工方法
技术领域：
本发明涉及一种用于汽油发动机上的点火装置，特别是采用陶瓷绝缘体的火花塞。
目前汽油发动机上最常用的带侧电极的火花塞如
图1所示，是利用中心电极5’与侧电极6’间当施加足够电压时产生的电弧火花点火，其主要缺点是单极点火的火花弱且少，并且由于侧电极的遮盖，部分阻碍了火花向燃烧室空间的幅射，影响点火效果，不利于燃烧室内气体的快速充分燃烧，不仅使发动机力性能得不到充分发挥，在低温下不易点燃，并且浪费燃料，增加废气排放，火花塞也容易产生积炭，影响其使用寿命。
针对上述问题，近年来国内外相继开展了多级火花的研究，中国专利85103263，92239965.4及93203450.0都公开了如图2所示的嵌放导体接力环的火花塞，在绝缘瓷管2上嵌放平行的金属环5″、6″形成点火接力环，在中心电极7″下端设一与其垂直的平面导电极片8″，其形状有圆形、多角形等，当加上足够电压时，导电极片8″与导电金属环5″6″及铁壳体4″下端之间产生多束环形火花，火花范围广，能量大，提高了燃烧率，但仍然存在以下缺点，一、中心电极下端设有各种导电极片，这些极片会部分挡住火花点燃的延伸方向而影响燃烧效果，二，导电金属环是事先制备好之后，再镶嵌或焊接在绝瓷管上，由于这些金属环尺寸精度要求高，又不易固定在瓷管上，因而加工难度大。三，在燃烧室内高温高压及高热冲击的恶劣环境下，金属环易破损、断裂而脱落，并使火花产生位置不稳定，以上问题都严重影响火花塞效率的发挥。
本发明的目的是要克服上述火花塞的缺陷，提供一种新的火花塞及其涂层的加工方法，当加上足够的电压时，该火花塞在中电心极下端头，点火接力环及铁壳休下端之间能够如接力式地产生能量大，范围广的多级环形火花。
上述目的由以下技术方案实现火花塞由接线螺母(1)、绝缘瓷管(2)、铁壳体(4)和中心电极(7)组成，在铁壳体(4)下端面与中心电极(7)下端头之间的缘瓷管(2)表面设有至少1圈环形凹槽(5)，在所述环形凹槽(5)内喷涂或烧结有在绝缘瓷管(2)表成形点火接力环的导电涂层(5)，中心电极(7)下端为圆柱形。
绝缘瓷管(2)表面相邻两凹槽之间及最上面的凹槽与铁壳体(3)下端面之间的间隙为0.5-2mm。
绝缘瓷管(2)自铁壳体(4)下端面伸出至少1毫米，中心电极(7)下端头至绝缘瓷管(2)以下端面至少1毫米。
加工涂层的方法可以采用粉末烧结法或喷涂法，涂层材料由以下原料选配组合TiO2，Mn，Cu，Al2O3，V，Ti，Ag，Mo加工步骤1、工件预处理，用酒精清洗瓷管，2、将涂层材料充分混合均匀，3、将混合好的材料用粉末烧结或喷涂的方法涂在瓷管的环形凹槽内，
4、打磨。
采用上述技术方案，本发明具有显著优点一、由于点火接力环是用烧结或喷涂的方法与绝缘瓷管结合在一起的，通过控制工艺参数，可使之达到非常牢固紧密的结合，因而不仅火花产生位置稳定，在工作过程中也保持十分稳定。二、在中心电极下端头附近由于没有其它物体的阻碍，因此火花可以360°全方位幅射燃烧室而无死角，范围广而能量大，从而大大提高了点燃速度和扩大了燃烧区域，使燃烧室内气体能得到充分燃烧，提高了热效率，三、火花塞本身不易产生积炭，延长了寿命，四、增加了发动机输出功率，使发动机起动迅速容易，五、节省燃料11-15%，减少了废气排放。
本发明提供的涂层加工方法解决了陶瓷与金属的连接结合这一很大的技术难题，本发明由于采用特殊化学成分配比及喷涂工艺使涂层与瓷管结合非常牢固，并且不会氧化，而用一般的方法涂层极易脱落附图1是现有的带侧电极的火花塞结构图;
附图2是嵌放导体接力环的火花塞结构图;
附图3是本发明火花塞的结构图。
图1展示了现有通用的火花塞，1’是接线螺母，2’是瓷管，3’是导电胶' 4是铁壳体，5’是中心电极，6’是侧电极。
图2是嵌放导体接力环的火花塞，1″是接线螺母，2″是瓷管，3″是导电胶，4″是铁壳体，5″，6″是接力环，7″是中心电极，8″是导电极片。
结合附图进一步说明实施例如图3所示，火花塞主要由接线螺母1、绝缘瓷管2、导电胶3、铁壳体4和中心电极7组成，绝缘瓷管2从铁壳体4下端面伸出至少1mm，中心电极6自瓷管2下端面伸出至少1mm，在铁壳体下端面至中心电极下端头之间的绝缘瓷管外表面上，设有至少1道点火接力环6，该点火接力环6是用烧结或喷涂的方法在绝缘瓷管2的凹槽内内形成导电涂层。
涂层材料由以下物质中选择组配TiO2，Cu，Al2O3，MO，V，Ti，Ag，Mn，涂层加工方法可以是;
1、粉末涂敷烧结法本发明提供一个实施例，2、喷涂法本发明提供5种喷涂方法的实施例。
实施例1粉末涂敷烧结法涂层材料重量百分比TiO2(23.3%)，Cu(18.6%)，Mo(10.%)，V(9.6%)，Ti(35%)，Ag(2.8)粉末粒度-200目，加工步骤(1)用酒精清洗瓷管，(2)将粉料混合均匀，(3)加入环氧树脂调和，(4)涂敷在绝缘瓷管凹槽中，涂层厚度0.1mm-0.5mm，(5)装入热处理炉，以5℃/s的速度升温至1000℃，烧结2小时，(6)随炉冷却。
实施例2爆炸喷涂法涂层材料构成重量百分比TiO2(20%)，Cu(10%)，Al2O3(30%)，Ti(40%)
粉末粒度-100目加工步骤(1)用酒精清洗瓷管，(2)将粉料混合均匀，(3)直接用粉料或将粉料加工成条料后采用爆炸喷涂法将粉料喷涂在瓷管凹槽内，涂层厚度0.1mm-0.5mm，工艺条件(1)燃气丙烷，丁烷、乙炔或氧气，(2)氧化气体氧气，(3)冲淡气体空气或氮气，(4)点火次数6.6次/S，使用设备枪管长度600mm，枪管内径21mm，喷嘴直径5.2mm实施例3等离子喷涂法涂层材料构成重量百分比TiO2(50%)，Mn(20%)，Ti(20%)V(10%)粉末粒度-325目，加工步骤(1)用酒精清洗瓷管，(2)将粉料混合均匀，(3)预热瓷管预热温度95℃-220℃(4)喷涂涂层厚度0.1-0.5mm。
工艺条件(1)气体主气73kg/cm2，流量100L/min
辅气3.5kg/min，流量10L/min送粉气流量37L/min(2)喷涂距离60-120mm，喷涂速度1.8kg/h设备喷枪型号3MB，喷嘴GP，电源弧电流400A，弧电压50-60V实施例4超音速喷涂法涂层材料构成重量百分比TiO2(50%)，Mn(20%)，Ti(20%)，V(10%)粉末粒度-300目，加工步骤(1)用酒精清洗瓷管，(2)将粉料混合均匀，(3)预热瓷管，予热温度100-200℃(4)喷涂，涂层厚度0.1mm-0.5mm，工艺条件(1)气体燃烧气丙烷，流量15.2L/min助燃气氧气，流量23L/min送粉气氮气，流量20.4L/min加速气空气，流量24.2L/min(2)喷涂距离150-500mm(3)送粉速度1.3kg/h设备
喷枪Metco高速DJ，喷嘴3，实施例5激光喷涂法涂层材料构成重量百分比TiO2(40%)，Ag(5%)，Cu(43%)，Ti(12%)粉末粒度-280目，加工步骤(1)用酒精清洗瓷管，(2)将粉末混合均匀，(3)预热瓷管温度150℃，(4)喷涂涂层厚度0.1mm-0.5mm，工艺条件(1)基体与喷嘴距离约4mm，(2)截粉气(空气)流量2L/min(3)送粉速度约0.54kg/h，实施例6火焰喷涂法涂层材料构成重量百分比TiO2(20%)，Cu(10%)，Al2O3(20%)，Ti(40%)粉末粒度-100目加工步骤(1)用酒精清洗瓷管，(2)将粉末混合均匀，(3)预热瓷管，预热温度200℃，(4)喷涂涂层厚度0.1mm-0.5mm，工艺条件(1)氧气压力0.85kg/cm2，流量24L/min，
(2)乙炔气压力0.7kg/cm2，流量28L/min，(3)喷涂距离60-220mm，(4)喷涂速度5kg/h设备喷枪型号2p，喷嘴P7。
涂层牢度试验
权利要求
1.一种新型火花塞，由接线螺母(1)、绝缘瓷管(2)、铁壳体(4)和中心电极(7)组成，其特征在于在铁壳体(4)下端面与中心电极(7)下端头之间的绝缘瓷管(2)表面设有至少1圈环形凹槽(5)，在所述环形凹槽(5)内喷涂或烧结有在绝缘瓷管(2)表面形成点火接力环的导电涂层(6)，中心电极(7)下端为圆柱形。
2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于绝缘瓷管(2)表面相邻两凹槽之间及最上面的凹槽与铁壳体(3)下端面之间的间隙为0.5-2mm。
3.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于绝缘瓷管(2)自铁壳体(4)下端面伸出至少1毫米，中心电极(7)下端头自绝缘瓷管(2)下端面伸出至少1毫米。
4.一种加工权利要求1所规定的火花塞的涂层的方法，涂层材料由下列物质选择组配Ti，Cu，Mn，AL2O3，MO，V，Ti，Ag其特征在于(1)工件预处理用酒精清洗瓷管，(2)将涂层材料充分混合均匀，(3)将混合后的材料涂敷烧结在绝缘瓷管的环形凹槽内，或喷涂在绝缘瓷管环形凹槽内，(4)打磨。
5.根据权利要求4所述的方法，采用粉末烧结法所用涂层材料构成重量百分比是TiO223.3Cu 18.6MO 10.7V 9.6Ti 35Ag 2.8粉末粒度-200目其特征在于(1)将粉料混合均匀，(2)加入环氧树脂调和，(3)涂敷在绝缘瓷管凹槽中，涂层厚度0.1mm-0.5mm，(4)装入热处理炉，以5℃/S的速度升温至1000℃烧结2小时，然后(5)随炉冷却。
6.根据权利要求4所述的方法，采用爆炸喷涂法所用涂层材料构成的重量百分比是TiO220Cu 10Al2O330Ti 40粉末粒度-100目其特征在于(1)将粉料混合均匀，(2)采用爆炸喷涂法将粉料喷涂在瓷管凹槽内，涂层厚度0.1mm-0.5mm，其工艺条件是燃气丙烷与丁烷的混合气或乙炔或氢气，氧化气体氧气，冲淡气体空气或氮气，点火次数6.6次/S送粉量2L/min喷射距离100mm。
7.根据权利要求4所述的方法，采用等离子喷涂法所用涂层材料构成的重量百分比是TiO250Mn 20Ti 20V 10粉末粒度-325目其特征在于(1)预热瓷管预热温度95℃-220℃(2)喷涂涂层厚度0.1-0.5mm，其工艺条件是气体主气73Kg/CM2，流量100L/min，辅气3.5Kg/cm2，流量10L/min，送粉气流量37L/min，喷涂距离60-120mm，喷涂速度1.8Kg/h。
8.按照权利要求4所述的方法，采用超音速喷涂法所用涂层材料构成的重量百分比是TiO250Mn 20TiI 20V 10粉末料度-300目其特征在于(1)预热瓷管预热温度100℃-200℃(2)喷涂涂层厚度0.1-0.5mm，其工艺条件是气体流量燃烧气丙烷15.2L/min助燃气氧气23L/min送粉气氮气20.4L/min加速气空气24.2L/mm喷涂距离150-500mm，送粉速度1.3kg/h。
9.根据权利要求4所述的方法，采用激光喷涂法所用涂层材料构成的重量百分比是TiO 40Ag 5Cu 43Ti 12粉沫粒度-280目其特征在于(1)预热瓷管预热温度150℃，(2)喷涂涂层厚度0.1-0.5mm，工艺条件是基体与喷嘴距离3-5mm，空气流量2L/mm，送粉速度0.54/h。
10.根据权利要求4所述的方法，采用火焰喷涂法所用涂层材料构成的重量百分比是TiO220Cu 10Al2O330Ti 40粉末粒度-100目其特征在于(1)预热瓷管预热温度200℃，(2)喷涂涂层厚度0.1-0.5mm，其工艺条件是氧气压力0.85kg/cm2，流量24L/min，乙炔气压力0.7kg/cm2，流量28L/min，喷涂距离60-220mm，喷涂速度5kg/h。
全文摘要
本发明涉及一种用于汽油发动机上的点火装置。本发明所公开的新型火花塞是在铁壳体以下的绝缘瓷管外表面设制至少一个凹槽，在凹槽内用粉末烧结或喷涂的方法涂一层导电金属环，形成点火接力环，喷涂方法可采用爆炸喷涂、等离子喷涂、激光喷涂、超音速喷涂、火焰喷涂法，由于采用本发明的配方及工艺，使涂层与瓷管结合牢固。本发明提供的火花塞火花稳定，可以360°全方位幅射燃烧室而无死角，提高了热效率、减少了废气排放。
文档编号H01T21/00GK1107263SQ9411693
公开日1995年8月23日 申请日期1994年10月17日 优先权日1994年10月17日
发明者蒋高松, 程岩 申请人:北京新亚太工贸发展公司