一种火花塞和一种高压点火线的制作方法
【专利说明】
所属技术领域
[0001]本发明涉及一种火花塞及与其配套的高压点火线，尤其是点火可靠、准确，寿命长以及干扰小的一种火花塞和一种高压点火线。
【背景技术】
[0002]图1是现有电阻型火花塞的中心剖视图，其主要由主体配件1、陶瓷绝缘筒2、侧电极3、中心电极4、限流电阻5、端子电极6、密封垫片8和衬垫板9组成，主体配件I上部为安装螺纹部1A，陶瓷绝缘筒2下部外壁有绝缘筒环沟7。主体配件1、侧电极3、中心电极4、和密封垫片8是金属或金属合金的，其表面电镀；而限流电阻5—般是陶瓷电阻体。中心电极4下端和限流电阻5上端以及限流电阻5下端和端子电极6上端分别电连接；侧电极3下端焊接在主体配件I的上端面而与其电连接。侧电极3上端向中心电极4上端面弯曲靠近，从而形成中心电极4上端面到其所对应的侧电极3上端部下表面的放电间距为1.0毫米左右的放电间隙。陶瓷绝缘筒2上部的外径小于安装螺纹部IA内径，从而在它们之间形成一个狭小的环筒空间19。
[0003]基于以上结构，现有电阻型火花塞存在以下不足:
[0004](一 )当电阻型火花塞使用时，侧电极3、主体配件1、密封垫片8以及与点火高压电发生器高压正极电连接的发动机金属机壳(一端固定于发动机缸盖上而另一端电连接到高压电发生器高压正极的电线)构成了高压电点火系统的高压正极电路。而中心电极4、限流电阻5、端子电极6以及火花塞高压点火线构成了高压电点火系统的高压负极电路。
[0005]火花塞的放电间隙每次被击穿后，由高压正负极电路和放电间隙组成的高压回路中，高压脉冲电流的上升沿很陡，在电流上升沿同样存在着趋肤效应。因以下四个方面导致高压回路的沿面电阻值很大且不定:(I)安装螺纹部IA长时间的高温氧化以及其和密封垫片8与发动机缸盖的严实密封，加之发动机机壳内外壁间的密封，对于高压脉冲电流上升沿已没有沿面通道，也即对于高压脉冲电流上升沿的沿面电阻值很大且不定。(2)安装螺纹部IA的内壁暴露在外的部分和侧电极3表面长时间的高温氧化，以及由主体配件I上端面依次经主体配件I的内壁及下口、主体配件I下部外壁、密封垫片8，而后到达火花塞周围缸盖外壁的表面非常曲折；故在此表面路径而对于高压脉冲电流上升沿的沿面电阻值同样大且不定。(3)发动机金属机壳外表面的曲折和粗糙而造成对于高压脉冲电流上升沿的沿面电阻值大且不定。(4)限流电阻5所选用的陶瓷电阻体对于高压脉冲电流上升沿的沿面电阻值远大于其直流电阻值。
[0006]通过以上的分析可知:火花塞的放电间隙每次被击穿后，在整个高压回路中除了存在为了减小高压放电干扰而阻值稍大的千欧级限流电阻5外，而对于高压脉冲电流的上升沿仍然存在很大且不定的沿面电阻值。从而造成火花塞的初始火花能量减小以及其点火时间的不定。
[0007]( 二)现有的火花塞侧电极3，不能使其与中心电极4间的放电间距因温度的变化而改变。这样，在寒冷的冬季就得使用放电间距较小的火花塞以利点火。放电间距越小，每次放电火花所释放的点火能量越低。另外，侧电极3上下的横截面面积一样而不利于侧电极3上部所吸收热量向主体配件上端的传导，从而导致侧电极3上部温度过高而其表面氧化，随之其表面的沿面电阻值增加。
[0008](三)现有火花塞侧电极3和中心电极4间的丝状火花跳过其间狭小放电空间的路程是随机的；当火花路程发生在狭小放电空间的中部时，中心电极4上端面及其所对应的侧电极3下表面对初始火花具有消焰作用。另外，圆柱体形状的电极棱角比较易消耗，电极外表面形状的改变造成电极间击穿电压变大，从而导致点火时间的改变。
[0009](四)对于环筒空间19的作用，一是起到隔热作用而提高中心电极4的上端温度；
二是设计的本意为同时增加中心电极4上端暴露的外壁到安装螺纹部IA内壁间的爬电距离。但是，每次火花塞放电间隙被击穿前，中心电极4和安装螺纹部IA之间瞬间建立了高电压，那么仅仅相距3毫米左右的中心电极4外壁和安装螺纹部IA内壁之间就存在很强的电场。加之陶瓷绝缘筒2的陶瓷材料介电常数是空气的6倍左右，又因正离子质量远比电子大而不易扩散。最终造成暴露在环筒空间19中的陶瓷绝缘筒2外表面的正离子密度非常大(尤其在燃烧室的高温环境中)。
[0010]由以上的分析而可得出:暴露在环筒空间19中的陶瓷绝缘筒2外表面的上下向距离在放电间隙被击穿前起不到应有的增加爬电距离之目的。又因环筒空间19比较狭小，其内的燃烧产物不易扩散出来，导致对流到其内的油气混合物燃烧时因缺氧以及陶瓷绝缘筒2外壁、安装螺纹部IA内壁的消焰作用而不能充分燃烧。最终造成环筒空间19两侧的陶瓷绝缘筒2外壁和安装螺纹部IA内壁积碳积脏，且不易清理。进而，由中心电极4上端外壁到安装螺纹部IA内壁之间的沿面电阻值逐步下降。加之，安装螺纹部IA上端面要焊接侧电极3而其内缘不倒角。这样就导致安装螺纹部IA上端面的内缘也易对中心电极4上端暴露的外壁发生放电现象。最终，上述综合因素造成加在放电间隙的电压达不到放电间隙在燃烧室环境中的击穿电压时，火花塞而不能再打火。
[0011]而现有的高压电点火系统主要利用高压回路所串联限流电阻5的阻尼作用来使高频振荡得到消弱，从而减小干扰。限流电阻5的阻值越大，其阻尼作用越明显；但同时就意味着高压放电电流的减小，也即打火初始火花的弱化。高压点火线屏蔽层一端接高压正极而不能很好屏蔽电磁场而干扰大。
【发明内容】
[0012]为了克服现有的火花塞点火时间不准、初始火花弱、寿命短以及低温时不易打火的不足，本发明提供一种火花塞和一种高压点火线，一种火花塞的点火时间准、初始火花强、寿命长和低温时也易打火；而一种高压点火线能有效抑制干扰。
[0013]本发明解决其技术问题，对于一种火花塞所采用的技术方案是:
[0014]一种火花塞主要由主体配件、陶瓷绝缘筒、侧电极、中心电极、密封垫片、衬垫板、屏蔽筒、橡胶圈、隔热材料或者连同限流电阻、端子电极而组成。侧电极在厚度上用至少两层多金属片制作，多金属片一般为双金属片即可，每层均是金属或合金的。侧电极弯曲处侧电极内层的热胀冷缩系数大于侧电极外层的。这样，侧电极上端部在常温时比在燃烧室的高温时更能靠近中心电极上端，也即一种火花塞在常温时的放电间距比高温时的要小。从而火花塞在低温时也能正常点火，其在高温时因放电间距增大而打火时能释放更多的能量，以利点火。同时，侧电极的下端宽度大于其上端宽度，一般其下端宽度是上端宽度的1.2?2倍。侧电极由上端往下端的横截面面积逐渐增大，有利于其上部所吸收热量传导到主体配件上端。这样，侧电极上部温度就会降低。侧电极下端宽度位于油气混合物扩散至放电间隙的路径上时，其稍宽的宽度对油气混合物扩散会有一定影响。不过，相对于安装螺纹部的安装螺纹起始位置而制作侧电极下端在安装螺纹部上端面上相错90度角的两种火花塞，并将侧电极下端圆上位置标注于一种火花塞体外表面上，使用时根据情况而选用其中的一种。这样就可很好的解决上述问题。
[0015]做一个直径等于中心电极上端直径的小圆柱体，然后在小圆柱体下底面再激光焊接一个横截面下凸的、外径等于小圆柱体直径的侧凸电极环，将侧凸电极环中的小圆柱体下底面凹进。侧凸电极环下凸的横截面最好呈长轴向的半椭圆形。或者，在做小圆柱体时将其高度再增加一个侧凸电极环的下凸高度，然后在加高后的小圆柱体下端精车而成侧凸电极环，同时将侧凸电极环中的小圆柱体下底面凹进。最后将小圆柱体上底面激光焊接在中心电极上端面向上所对应的侧电极内层下表面。
[0016]在中心电极上端面激光焊接一个横截面上凸的、外径等于中心电极上端直径的中心凸电极环，将中