[发明专利]一种增强火花塞内密封性能方法及火花塞

说明书

本发明涉及一种增强火花塞内密封性能的方法及火花塞：通过增加膨胀槽塑性变形后的的厚高比，使膨胀槽在轴向具有更大的预压弹性量，以减少因热膨胀所造成的收缩力下降的影响，以保证绝缘体与壳体之间的预紧力，增强火花塞内密封性能。同时通过在壳体包边口与绝缘体法兰之间设置弹性圈，使弹性圈产生弹性变形，利用弹性圈被压缩后的回弹力，进一步提高绝缘体与壳体之间的预紧力，以进一步减少因热膨胀所造成的收缩力下降的影响。然后通过增加弹性圈和内垫圈厚度的方式，来再增加弹性圈和内垫圈的预压弹性量；以部分抵消金属壳体受热膨胀所减少的内垫圈预压弹性量，以保持预紧力大于保证密封所需的最小预紧力。

技术领域

本发明涉及一种火花塞，具体涉及一种增强火花塞内密封性能的方法及火花塞。

背景技术

火花塞被用于在内燃机中点燃混合气，通常包括：绝缘体和在绝缘体外周的金属壳体，通过在绝缘体与壳体之间设置内垫圈，在装配时使绝缘体与壳体之间形成轴向预紧力，利用预紧力使得内垫圈产生弹性变形，从而使绝缘体与内垫圈之间的接触面、以及内垫圈与壳体之间的接触面压紧，实现密封。

使绝缘体与壳体之间形成轴向预紧力方式有两种：一种是热铆工艺；另一种是充粉冷铆工艺。

热铆工艺是：对壳体膨胀槽进行局部加热至所需温度，然后对壳体部件施加一定轴向压力。使膨胀槽凸鼓塑性变形，利用膨胀槽的轴向压缩变形，以及内垫圈压缩后的回弹性形成的轴向力，保持火花塞的预紧力，达到火花塞的内密封性能。现有热铆结构火花塞，因包边口和绝缘体法兰直接连接，之间没有很好的弹性部件，在火花塞高温工作时，易出现壳体内密封台与包边口之间的受热膨胀拉伸量等于甚至大于内垫圈轴向的受热膨胀补偿量，导致壳体、内垫圈、绝缘体之间的预紧力变小甚至丧失，火花塞出现漏气的风险。

充粉冷铆工艺是：在壳体包边口与绝缘体之间填充粉料，利用模具对壳体包边口施加装配压力，使包边口卷边，随着压力的进一步升高，膨胀槽发生弯曲塑性变形，同时粉料因受压缩而致密。当卸除装配压力后，利用膨胀槽弯曲变形和填充粉料、内垫圈被压缩后的回弹性所形成的轴向预紧力，从而实现火花塞的内密封。由于采用常温压装，充粉冷铆工艺火花塞较热铆工艺的火花塞，膨胀槽壁厚薄，膨胀槽轴向高度高，因此膨胀槽的刚性低，在铆装压力撤除后，会存在一定的弹性反弹量，结合火花塞使用时的受热膨胀拉伸量，虽有填充粉料、内垫圈的弹性和受热膨胀补偿量，但在火花塞与发动机密封面处温度高于160℃使用时，壳体、内垫圈、绝缘体之间的预紧力变小甚至丧失，火花塞出现漏气的风险。同时充粉冷铆工艺应用在内密垫圈在轴线垂直方向的投影面积大的火花塞中，因无加热软化膨胀槽，需要的铆装压力太大，也不利于内垫圈处的应力分布，容易造成应力集中，存在内密封面装配受损的风险。

由于金属材料壳体的弹性模量和热膨胀系数远远大于陶瓷材料绝缘体的弹性模量和热膨胀系数，火花塞在工作时绝缘体的弹性量和热膨胀量忽略不计。

随着火花塞工作温度的升高，火花塞壳体装配区（壳体包边口至内密封面区域）受热在轴向的膨胀拉伸量越来越接近甚至超过绝缘体装配区（壳体包边口以下至内密封垫圈之间区域）膨胀补偿量，从而使得绝缘体与壳体之间的轴向预紧力下降，最终导致火花塞的内密封性能下降，出现气体泄漏、导致发动机功率降低，甚至发生火花塞的绝缘体被高压气体冲出的事故。特别是大直径的火花塞，金属壳体更长、发动机的温度更高、内垫圈更宽，所以内密封性能下降得更严重。

近年来，为了获得更高的发动机热效率和满足更加严苛的排放法规，发动机缸内温度、爆发压力等不断提升，对火花塞的内密封性能提出更高要求，火花塞面临了更加苛刻的高温密封性能的挑战。因此有必要提升壳体装配区（壳体包边口至内密封面区域）的刚性，提升绝缘体装配区（壳体包边口以下至内密封垫圈之间区域）的弹性，减少因温度升高对轴向预紧力的衰减，增强火花塞的高温内密封性能。

经专利检索，与本发明有一定关系的专利主要有以下专利：