專利名稱：帶有整體燃燒式傳感器的火花塞和帶有該火花塞的發(fā)動(dòng)機(jī)部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及點(diǎn)火裝置，尤其涉及具有整體燃燒式傳感器的火花塞。
背景技術(shù)：
眾所周知，將傳感器納于火花塞裝置中可用于在發(fā)動(dòng)機(jī)使用時(shí)檢測(cè)汽缸腔內(nèi)的燃燒壓力。通過檢測(cè)燃燒壓力的大小，可以確定發(fā)動(dòng)機(jī)是否按照預(yù)期工作，或者是否需要維護(hù)?？上У氖?，由于除了燃燒氣體壓力以外，還有各種不必要的施加于傳感器的影響，因此， 目前整體式傳感器火花塞技術(shù)在提供燃燒壓力的準(zhǔn)確測(cè)量方面的能力有限。這些施加于整體式傳感器的不必要的壓力一般出現(xiàn)在安裝過程中和/或在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)。因此，傳感器獲得的壓力測(cè)量值可能無法真實(shí)和準(zhǔn)確地反映燃燒壓力。如圖1所示，已知的火花塞裝置1具有用于檢測(cè)汽缸腔內(nèi)燃燒壓力的整體式傳感器2。裝置1具有固定在金屬外殼4內(nèi)的陶瓷絕緣體3。絕緣體3固定在外殼4的翻折部 5和內(nèi)部墊圈6之間的壓縮作用下。施加在絕緣體3上的壓縮作用用于在工作條件下提供在墊圈6處的可靠密封。傳感器2維持在外殼4的外部凸緣7和六角形配件8之間的壓縮作用下。工作中，施加在絕緣體3的中心鼻部9上的燃燒壓力推動(dòng)絕緣體3軸向向上地遠(yuǎn)離汽缸腔，其中一些壓力轉(zhuǎn)移通過外殼翻折部5進(jìn)入外殼4，進(jìn)而又用于拉伸外殼4的可變形上區(qū)域10。當(dāng)可變形上區(qū)域10被拉伸時(shí)，施加在傳感器2上的壓縮力減小，這被看作是與汽缸腔內(nèi)的燃燒壓力直接相關(guān)。然而，在將火花塞裝置1安裝進(jìn)汽缸本體的過程中，拉伸力產(chǎn)生在外殼4的外螺紋區(qū)域11和外部凸緣7的底部密封表面上的墊圈密封面12之間。 由于擰緊扭矩公差以及在正常使用過程中由于諸如溫度波動(dòng)或汽缸蓋不可控的變形，不同裝置的拉伸力的大小各不相同。拉伸力無論大小都會(huì)以無法控制和未知的方式造成用于壓縮翻折部5和墊圈6之間的絕緣體3的壓力減小。如此一來，在燃燒過程中施加在可變形上區(qū)域10上的張力減小，從而以未知和無法控制的方式直接影響施加在傳感器2上的“組裝時(shí)的，，預(yù)緊力。因此，在燃燒過程中，傳感器2顯示的壓力大小可能無法準(zhǔn)確地反映汽缸腔內(nèi)的燃燒壓力。

發(fā)明內(nèi)容
火花塞裝置包括具有上肩部和下肩部的一般環(huán)形陶瓷絕緣體以及具有外表面和由內(nèi)表面界定的中央腔體的金屬環(huán)形外殼。外殼的內(nèi)表面具有徑向向內(nèi)延伸以軸向面對(duì)絕緣體的下肩部的凸緣。外殼具有近端和與之相對(duì)的緊固端。緊固端具有外螺紋區(qū)域和從螺紋區(qū)域徑向向外延伸并鄰近凸緣的環(huán)形密封座。進(jìn)一步地，外殼具有徑向延伸在密封座和近端之間的環(huán)形肩部。近端具有向著腔體徑向向內(nèi)延伸的環(huán)形翻折部，以軸向面對(duì)絕緣體的上肩部，并抑制絕緣體相對(duì)于外殼的軸向運(yùn)動(dòng)。進(jìn)一步地，傳感器組件納在外殼的肩部和翻折部之間的外殼附近。傳感器組件用于根據(jù)絕緣體和外殼之間的相對(duì)軸向運(yùn)動(dòng)來發(fā)送信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供了內(nèi)燃機(jī)部件。部件包括具有上表面和下表面并帶有延伸在上、下表面之間的開口的汽缸蓋。開口具有鄰近下表面的直徑縮小部分和鄰近上表面的直徑擴(kuò)大部分，并帶有延伸在直徑縮小部分和直徑擴(kuò)大部分之間的密封座。進(jìn)一步地， 部件包括緊固在開口內(nèi)的火花塞裝置?；鸹ㄈb置包括具有上肩部和下肩部的一般環(huán)形陶瓷絕緣體以及具有延伸在近端和相對(duì)的緊固端之間的外表面并帶有由內(nèi)表面界定的中央腔體的金屬環(huán)形外殼。內(nèi)表面具有軸向面對(duì)絕緣體的下肩部的徑向延伸的凸緣。緊固端具有用于與汽缸蓋的直徑縮小部分螺紋連接的外螺紋區(qū)域，并帶有鄰近螺紋區(qū)域延伸并軸向面對(duì)汽缸蓋的密封座的環(huán)形密封座。環(huán)形肩部在密封座和近端之間徑向延伸。近端具有軸向面對(duì)絕緣體的上肩部的環(huán)形翻折部。傳感器組件納在肩部和翻折部之間的外殼附近。傳感器組件用于根據(jù)絕緣體和外殼之間的相對(duì)軸向運(yùn)動(dòng)來發(fā)送信號(hào)。


結(jié)合下列目前優(yōu)選實(shí)施例和最佳實(shí)施方式的具體描述、所附權(quán)利要求以及附圖進(jìn)行考慮，本發(fā)明的上述及其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)更加容易理解，其中圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)造的火花塞的剖視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面構(gòu)造的火花塞的局部剖視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一方面構(gòu)造的火花塞的局部剖視圖；以及圖4是根據(jù)本發(fā)明的又另一方面構(gòu)造的火花塞的局部剖視圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參考更詳細(xì)的附圖，圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的火花塞裝置20的半剖面。裝置20具有環(huán)形陶瓷絕緣體22和包圍至少部分陶瓷絕緣體22的金屬環(huán)形外殼對(duì)。接地電極沈有效連接到外殼24，中心電極組件28具有延長(zhǎng)通過絕緣體22的細(xì)長(zhǎng)體，且眾所周知，該中心電極組件觀和接地電極沈提供火花間隙四。一般在30處描繪的傳感器組件整體組裝在外殼M的外部，并用于反映汽缸本體(未示出)的汽缸腔內(nèi)的燃燒壓力，火花塞裝置20安裝在汽缸本體上。火花塞裝置20連接到內(nèi)燃機(jī)部件，此處顯示為汽缸蓋31，這樣，傳感器組件30能準(zhǔn)確測(cè)量獨(dú)立的汽缸腔內(nèi)燃燒壓力，而不被外來力，例如當(dāng)火花塞裝置20螺紋連接到汽缸蓋31時(shí)產(chǎn)生的拉伸力以及溫度變化和/或汽缸蓋31 不可控的變形所影響。導(dǎo)電金屬外殼M可以采用任何合適的金屬制成，包括各種經(jīng)涂層處理的和未經(jīng)涂層處理的鋼合金。外殼M具有一般管狀殼體，其帶有延伸在下緊固端38和包括圓筒部分36的上終端34之間的一般環(huán)形外表面32。緊固端38具有用于螺紋連接在汽缸蓋31的燃燒室開口 42內(nèi)的外螺紋區(qū)域40，開口 42延伸在上部的、大體上平坦的表面43和用于鄰接汽缸本體(未示出)的下部的、大體上平坦的表面45之間。開口 42具有延伸在密封座 112和下平面45之間的直徑縮小部分47，該直徑縮小部分47具有用于與外殼M的螺紋區(qū)域40螺紋連接的內(nèi)螺紋49。進(jìn)一步地，開口 42具有從密封座112延伸至上平面43的直徑擴(kuò)大部分51。直徑擴(kuò)大部分51具有用于與外殼M松動(dòng)徑向間隙配合的直徑尺寸。外殼 M還具有從鄰近圓筒部分36的最下部的外表面30徑向向外延伸的環(huán)形肩部或凸緣44，以提供環(huán)形的一般平坦的上表面或肩部46。凸緣44通過直圓柱部分48與螺紋區(qū)域40軸向間隔開，直圓柱部分48比螺紋區(qū)域40的直徑稍大，并比凸緣44的直徑減小。圓柱部分48 的尺寸適于徑向間隙配合在汽缸蓋31的開口 42內(nèi)。圓柱部分48具有最下面的環(huán)形邊緣或圓錐形倒角，以提供鄰近螺紋區(qū)域40的錐形密封座50，該外殼M的密封座50用于與汽缸蓋31的密封座112密封鄰接。接地電極沈連接到緊固端38，并部分地描述為具有常用的獨(dú)立L型式樣，然而這理解為多種筆直的、彎曲的、環(huán)形的、余擺線的和其他構(gòu)造的接地電極可以根據(jù)火花塞裝置 20的預(yù)期應(yīng)用來替換，包括二、三和四個(gè)接地電極構(gòu)造，以及通過環(huán)形圈和其他用于實(shí)現(xiàn)特定火花表面構(gòu)造的結(jié)構(gòu)連接在一起的電極構(gòu)造。外殼M的管狀殼體具有提供延伸通過終端34和緊固端38之間的外殼長(zhǎng)度的開口腔體M的內(nèi)壁或內(nèi)表面52。內(nèi)部下凸緣56從鄰近外部密封座50的內(nèi)表面52徑向向內(nèi)延伸，以提供從外部密封座50向內(nèi)徑向或大體徑向?qū)R的下密封表面57。內(nèi)表面52表示為具有鄰近終端34的直徑擴(kuò)大區(qū)域58，以容納絕緣體22的直徑增加區(qū)域81。因此，環(huán)形中間凸緣或肩部60從直徑擴(kuò)大區(qū)域58徑向向內(nèi)延伸至腔體M的直徑縮小區(qū)域62。肩部 60從外部凸緣44徑向向內(nèi)對(duì)齊或大體對(duì)齊，直徑擴(kuò)大區(qū)域58從肩部60沿大體直的、圓柱形的和恒定的直徑向上延伸至環(huán)形翻折部64，該翻折部64徑向向內(nèi)延伸，以軸向面對(duì)和夾持腔體M中的絕緣體22。外殼M還包括可變形的彎曲區(qū)66，根據(jù)加熱彎曲區(qū)66以及在翻折部64變形后的巨大軸向壓縮力的相關(guān)應(yīng)用，使彎曲區(qū)66設(shè)計(jì)和修改成軸向彎折且徑向向外，從而使外殼M保持在相對(duì)于絕緣體22固定的軸向位置上，并在絕緣體22和外殼 24之間形成氣密密封。絕緣體22和外殼M之間也可以設(shè)置墊圈、粘結(jié)劑或者其他填充或密封混合物，以完善氣密密封，并提高火花塞裝置20的結(jié)構(gòu)完整性。與大部分火花塞外殼不同，外殼M不包括在圓筒部分36上的連接部分，例如工具容置六角形或其他用于拆卸和安裝燃燒室開口內(nèi)的火花塞的特征。圓筒部分36的外表面大體呈圓柱形。更確切地，下面討論納于傳感器組件30內(nèi)的連接部分。絕緣體22可以包括氧化鋁或另一種具有規(guī)定絕緣強(qiáng)度、高機(jī)械強(qiáng)度、高導(dǎo)熱性和優(yōu)良的耐熱沖擊性的合適的電絕緣材料，絕緣體22可以由在綠色狀態(tài)(green state)下的陶瓷粉末壓制成型，然后在足以增密和燒結(jié)陶瓷粉末的高溫下燒結(jié)。絕緣體22具有細(xì)長(zhǎng)體，該細(xì)長(zhǎng)體帶有延伸在上終端或近端(圖中未示)和下中心鼻部或遠(yuǎn)端72之間的環(huán)形外表面68。絕緣體22為一般管狀或環(huán)形構(gòu)造，它包括縱向延伸在緊鄰終端或近端的上支桿部和緊鄰遠(yuǎn)端72的下鼻部之間的中央孔或通道74。中央通道74具有不同的截面直徑，例如， 這里顯示為一般在終端或鄰近其處最大，在中心鼻端72或鄰近其處最小，從而一般具有連續(xù)的一系列不同直徑的管狀區(qū)域。這些區(qū)域包括包圍中心電極組件觀的接線端頭80的延長(zhǎng)接頭的第一絕緣體區(qū)域79。第一絕緣體區(qū)域79過渡到與外殼M的翻折部64擠壓接觸的最上部的或上部的第一絕緣體肩部82，又過渡到具有大于第一絕緣體區(qū)域直徑的增加直徑的第二絕緣體區(qū)域81，第二絕緣體區(qū)域81在這里作為置于外殼M的圓筒部分36內(nèi)的最大直徑區(qū)域。第二區(qū)域81通過第二肩部也稱為中間肩部84過渡到第三絕緣體區(qū)域83。第三絕緣體區(qū)域83進(jìn)一步地具有小于第二絕緣體區(qū)域81直徑并通常小于第一絕緣體區(qū)域79 直徑的直徑尺寸。第三區(qū)域83通過第三肩部也稱為下絕緣體肩部86過渡到中心鼻部78。中心電極組件觀具有中心電極88，該中心電極88可以具有任何合適的形狀，作為示例而非限制，這里表示為中心電極88具有帶有一般延伸在上終端90和下點(diǎn)火端92之間的一般圓柱形外表面的主體，且上終端90具有徑向向外的拱形形狀或錐度直至形成直徑增加頭部93。環(huán)形頭部93有助于將終端90支撐和密封在絕緣體22中，下點(diǎn)火端92 —般延伸出絕緣體22的鼻部78。中心電極88由任何在火花塞制造領(lǐng)域內(nèi)眾所周知的合適的導(dǎo)電材料構(gòu)造而成，例如各種鎳及鎳基合金，也可以包括覆蓋在銅或銅基合金核心上的此類材料。整體壓力傳感器組件30是如壓力轉(zhuǎn)換器一樣工作的基壓式傳感器組件，它將通過汽缸內(nèi)壓力的變化引入火花塞裝置20的機(jī)械彈性應(yīng)變能轉(zhuǎn)換成傳感器組件輸出的電信號(hào)，從而提供用于各種車輛的控制功能的有關(guān)燃燒事件的重要信息。根據(jù)選擇的壓力轉(zhuǎn)換器，壓力傳感器組件可以是產(chǎn)生可變輸出電壓作為傳感器信號(hào)的壓電傳感器組件，或者是產(chǎn)生可變電阻作為傳感器信號(hào)的壓阻傳感器組件。壓力傳感器組件30鄰接圓筒肩部或凸緣表面46，并從凸緣44沿圓筒部分36向上延伸。壓力傳感器組件30包括下電極觸頭96、壓力轉(zhuǎn)換器98、上電極觸頭100、隔離器102 和上套管104。這些部件按列出的順序放置在圓筒部分36上，通過施加壓縮裝配預(yù)緊力使它們有效地連接在一起，并通過將上套管104固定在圓筒部分36的外表面上，例如通過焊接方式，從而使它們?cè)谘b配預(yù)緊力下保持在一起。下電極觸頭96為具有大于圓筒部分36外徑的內(nèi)徑尺寸的薄環(huán)，這樣，下電極觸頭 96可以通過將其放置在圓筒部分36上來進(jìn)行裝配。下電極觸頭96的外徑尺寸適于與圓筒肩部46配合，以使其能夠置于圓筒肩部46上。因此，下電極觸頭96的下表面與圓筒肩部46鄰接，其上表面同時(shí)向壓力轉(zhuǎn)換器98提供機(jī)械支撐和電接觸。圓筒肩部46的厚度合適，因此，它在裝配預(yù)緊力作用下不會(huì)塑性變形。下電極觸頭96可以由任何合適的導(dǎo)電材料制成，包括許多純金屬和合金。然而，優(yōu)選的是，下電極觸頭96由就作為在發(fā)動(dòng)機(jī)工作環(huán)境中的電觸頭的屬性而言不易退化的導(dǎo)電材料制成，這些導(dǎo)電材料包括具有抵抗發(fā)生在這些環(huán)境中已知的高溫氧化和腐蝕過程的性能，例如黃銅，其作為示例而非限制。壓力轉(zhuǎn)換器98呈圓柱環(huán)或圓盤形式。壓力轉(zhuǎn)換器98可能有多種截面構(gòu)造，它可以具有矩形截面，包括方形截面。壓力轉(zhuǎn)換器98可以是產(chǎn)生可變輸出電壓作為傳感器信號(hào)的壓電轉(zhuǎn)換器，或者是產(chǎn)生可變電阻作為傳感器信號(hào)的壓阻轉(zhuǎn)換器。壓力轉(zhuǎn)換器98具有大于圓筒部分36外徑的內(nèi)徑尺寸，這樣，壓力轉(zhuǎn)換器98可以通過將其放置在圓筒部分36上來進(jìn)行裝配。另外，該內(nèi)徑尺寸按照在制造和操作中不接觸圓筒部分36來設(shè)置，從而避免與轉(zhuǎn)換器運(yùn)動(dòng)有關(guān)的摩擦損耗。壓力轉(zhuǎn)換器98的內(nèi)、外徑尺寸適于與下電極觸頭96配合， 以使壓力轉(zhuǎn)換器98的下表面能夠置于下電極觸頭96的上表面上。同樣的直徑關(guān)系對(duì)于壓力轉(zhuǎn)換器98的上表面和上電極觸頭100的下表面之間的接觸來說也是正確的。壓力轉(zhuǎn)換器98可以由任何合適的壓電或壓阻材料制成。在一個(gè)典型的實(shí)施例中，壓力轉(zhuǎn)換器98是由壓電陶瓷制成的壓電轉(zhuǎn)換器。壓電陶瓷可以包括鈦酸鹽、鈮酸鹽、鉭酸鹽、鎢酸鹽或石英。上電極觸頭100為具有大于圓筒部分36外徑的內(nèi)徑尺寸的L型環(huán)，這樣，上電極觸頭100可以通過將其放置在圓筒部分36上來進(jìn)行裝配。該內(nèi)徑尺寸按與圓筒部分36的外表面保持間距并電氣隔離來設(shè)置。上電極觸頭100的外徑尺寸適于與壓力轉(zhuǎn)換器98的上表面配合，以使上電極觸頭100的下表面能夠覆蓋壓力轉(zhuǎn)換器98的上表面。上電極觸頭 100可以由任何合適的導(dǎo)電材料制成，包括許多純金屬和合金。然而，優(yōu)選的是，上電極觸頭 100由就作為在發(fā)動(dòng)機(jī)工作環(huán)境中的導(dǎo)電體的屬性而言不易退化的導(dǎo)電材料制成，且這些導(dǎo)電材料包括具有抵抗發(fā)生在這些環(huán)境中已知的高溫氧化和腐蝕過程的性能，例如黃銅， 其作為示例而非限制。上電極觸頭100的下表面與壓電轉(zhuǎn)換器98的上表面鄰接，以同時(shí)向壓電轉(zhuǎn)換器98提供機(jī)械支撐和電接觸。為傳輸組件輸出的電信號(hào)而與壓力傳感器組件30 的電接觸通過上電極觸頭100形成，進(jìn)一步地通過制造合適的帶有信號(hào)線的電觸頭(未示出)形成。電觸頭可以采用任何合適的形式，例如屏蔽同軸電纜。隔離器102呈倒角圓柱環(huán)或圓盤形式。隔離器102可能有多種截面構(gòu)造，它可以具有一般的矩形截面，包括方形截面，并帶有平坦的下表面和凸出的上表面，或被至少一個(gè)倒角平切的上表面，此處顯示為具有一對(duì)小倒角或沿著相反的圓周邊緣的半徑。通過改變倒角數(shù)量、倒角的長(zhǎng)度和它們的角度，可以確保隔離器102和上套管104之間有線接觸，且接觸線的中軸可以根據(jù)需要徑向向內(nèi)或向外移動(dòng)。通過收斂的倒角、與傳感器部件有關(guān)的徑向力的應(yīng)用，包括那些與熱膨脹有關(guān)的徑向力的應(yīng)用，將接觸限制為線接觸，從而使部件間的不匹配可以減少。另外，關(guān)于軸向力的施加位置以及施力大小的軸向力的應(yīng)用可以被更精確地控制。通過減少接觸面積，穿過表面施加在相關(guān)組件的力的不均勻性也會(huì)減少。 隔離器102可以由任何用于電氣隔離上電極觸頭100和壓力轉(zhuǎn)換器98的電氣絕緣材料制成。隔離器102也是用于將機(jī)械能傳遞至上電極觸頭100和壓力轉(zhuǎn)換器98的機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并且進(jìn)一步地，它由在發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度下尤其在受壓時(shí)具有高彈性系數(shù)的材料制成，例如陶瓷。隔離器102具有大于圓筒部分36外徑的直徑尺寸，這樣，隔離器102可以通過將其放置在圓筒部分36上來進(jìn)行裝配，隔離器102的尺寸按照在制造和在壓力傳感器組件30 的工作中不接觸圓筒部分36來設(shè)置，從而避免與隔離器102的軸向運(yùn)動(dòng)有關(guān)的摩擦損耗。 隔離器102的內(nèi)、外徑尺寸適于與上電極觸頭100配合，以使壓隔離器102的下表面能夠置于上電極觸頭100的上表面上，同時(shí)也適合上電極觸頭100的L型腿部。隔離器102的高度大到足以提供上電極觸頭100的L型腿部與上套管104的電氣和機(jī)械隔離。隔離器102 可以由任何合適的介質(zhì)材料制成，例如用于絕緣體22的氧化鋁基陶瓷。上套管104焊接結(jié)合到圓筒部分36的外表面。通過施加從上套管104到隔離器 102上表面的壓力，使壓力傳感器組件30的部件在壓縮預(yù)緊力下接觸連接。上套管104至圓筒部分36的焊接確定了所需的預(yù)緊力。上套管104呈圓柱環(huán)形式，且該圓柱環(huán)具有大于圓筒部分36外徑的內(nèi)徑尺寸，這樣，上套管104可以通過將其放置在圓筒部分104上來進(jìn)行裝配。上套管104包括向內(nèi)延伸的對(duì)齊凸出部106。凸出部106的內(nèi)徑略小于圓筒部分 36的外徑，以建立微小的過盈配合，并有助于上套管104的同心對(duì)齊。上套管104的圓柱環(huán)形狀具有變薄區(qū)域108，且該變薄區(qū)域108通過在套管104中部的內(nèi)徑上加設(shè)鏜孔來減薄。通過加設(shè)變薄區(qū)域108，上套管104的彈性彎曲度增加，從而為上套管104提供了彈簧狀徑向響應(yīng)特性。上套管104的外表面具有合適的火花塞連接特征110，例如六角形或雙六角形。特征尺寸進(jìn)一步地符合用于相關(guān)火花塞應(yīng)用的此類行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工具尺寸。當(dāng)然，一些應(yīng)用可能需要除六角形以外的工具容置界面，例如用于容納活動(dòng)扳手的插槽，或其他例如在汽車火花塞和其他應(yīng)用以及在其他環(huán)境中已知的特征。上套管104還可以包括可用于連接信號(hào)電纜的凸耳和用于將輸出信號(hào)從壓力傳感器組件30傳輸?shù)叫盘?hào)處理裝置的接頭 (未示出)，信號(hào)處理裝置例如為發(fā)動(dòng)機(jī)控制器或其他發(fā)動(dòng)機(jī)診斷裝置。或者，上套管104 也可以不形成凸耳。上套管104可以由任何合適的材料制成，包括各種品種的鋼或電鍍鋼。 然而，優(yōu)選的是，上套管104由具有熱膨脹系數(shù)小于鋼并盡可能接近陶瓷絕緣材料的材料制成，例如科瓦，它在發(fā)動(dòng)機(jī)工作環(huán)境下還具有增強(qiáng)性能，包括具有抵抗發(fā)生在這些環(huán)境中已知的高溫氧化和腐蝕過程的性能。科瓦是鐵鎳鈷合金，按重量計(jì)算，它的公稱成分約為 的鎳，17%的鈷，0. 30%的錳，0. 20%的硅和0. 02%的碳以及剩余的為鐵。上套管104 的下表面鄰接隔離器102的上表面，并為隔離器102提供機(jī)械支撐。在裝配過程中，壓力傳感器組件30的部件放置在圓筒部分36上；并受到大約360 磅的壓縮預(yù)緊力，然后上套管104激光焊接至圓筒部分36，以確定所需的裝配預(yù)緊力。在將已完成的火花塞裝置20連接至汽缸蓋31的帶螺紋的開口 42內(nèi)的過程中，當(dāng)裝配傳感器組件30時(shí)，汽缸蓋31施加于火花塞裝置20的力不具有任何施于轉(zhuǎn)換器98的壓縮預(yù)緊力的顯著效果。這部分是因?yàn)橥咕?4在組裝到汽缸蓋31的上平面43時(shí)，與該上平面43保持間距并不與其接觸。更確切地，外殼M和汽缸蓋31之間的支撐作用出現(xiàn)在位于外殼M的密封座50和直徑縮小的環(huán)形密封座112之間的汽缸蓋31內(nèi)，該直徑縮小的環(huán)形密封座112 形成在位于上、下表面43、45之間的汽缸蓋31的開口 42內(nèi)。支撐連接的位置緊鄰絕緣體 22的第三或下肩部86坐落于外殼M的下凸緣56對(duì)面的位置，其中的密封墊圈114可用于促使氣密密封的形成。因此，組裝后汽缸蓋31內(nèi)的密封座112與下凸緣56徑向?qū)R或大體徑向?qū)R。進(jìn)一步地，密封座112與汽缸蓋31的上表面43之間形成預(yù)定的軸向距離， 以確保在完成火花塞裝置20至汽缸蓋31的組裝時(shí)，外殼M的凸緣44與汽缸蓋上表面43 留有軸向間隙。因此，由于施加在外殼M和汽缸蓋31之間的壓縮負(fù)載和施加在絕緣體22 的下肩部86和外殼M的下凸緣56之間的壓縮負(fù)載互相徑向?qū)R或大體徑向?qū)R，外殼M 大體保持無任何軸向變形，否則會(huì)影響傳感器組件30上負(fù)載。相應(yīng)地，絕緣體22保持在其相對(duì)于外殼M的軸向位置，從而，當(dāng)火花塞裝置20組裝至汽缸蓋31時(shí)施加在傳感器組件 30上的負(fù)載維持如同在傳感器組件30組裝至外殼M時(shí)初始建立的大小。因此，在使用過程中由傳感器組件30輸出的信號(hào)能真實(shí)和準(zhǔn)確地反映施加在絕緣體22的鼻部78上的壓縮力。為了避免對(duì)傳感器組件30的影響，要求施加在外殼M和汽缸蓋31之間的負(fù)載的相對(duì)軸向位置和施加在絕緣體22和外殼的第三肩部86之間的負(fù)載的相對(duì)軸向位置大體上互相接近，更優(yōu)選地，外殼M和汽缸蓋31之間的負(fù)載與絕緣體22和下肩部86之間的負(fù)載徑向?qū)R。這樣在火花塞裝置20裝配至汽缸蓋31的開口 42內(nèi)時(shí)，可以阻止絕緣體22相對(duì)于外殼M軸向移動(dòng)。在圖3中，根據(jù)本發(fā)明另一方面構(gòu)造的火花塞裝置一般顯示在120處，其中，與上述使用的相差100的相同的附圖標(biāo)記，用于標(biāo)示與上述描寫相似的特征。本實(shí)施例中一個(gè)明顯的區(qū)別是裝置120具有設(shè)置在外殼IM和汽缸蓋131內(nèi)的開口 142之間的震動(dòng)控制部件116。當(dāng)震動(dòng)控制部件116在徑向方向阻尼振動(dòng)時(shí)，進(jìn)一步地允許外殼IM和汽缸蓋131 之間相對(duì)軸向運(yùn)動(dòng)。震動(dòng)控制部件116可以由任何合適的彈性材料制成，包括0型圈或類似的例如彈簧墊圈、錐形彈簧或彈性膜。為了便于使部件116定位，環(huán)形凹槽118顯示為延伸到密封座150和凸緣144之間的外殼124的外表面內(nèi)，并保持不與汽缸蓋131的上平面 143接觸，盡管凹槽118可以形成在汽缸蓋131的開口 142內(nèi)，并且如果需要的話，可以在汽缸蓋131的凹槽內(nèi)設(shè)置密封件。因此，密封部件116設(shè)置在凹槽118內(nèi)并從凹槽118徑向向外延伸，從而用于與汽缸蓋131密封和減震連接。圖3中一些額外的附圖標(biāo)記標(biāo)示沒有進(jìn)一步討論的類似特征。除此以外，火花塞裝置120與上述討論的一致。圖4中，根據(jù)本發(fā)明又另一方面構(gòu)造的火花塞裝置一般顯示在220處，其中，與上述使用的相差200的相同的附圖標(biāo)記，用于標(biāo)示與上述描寫相似的特征。裝置220與火花塞20類似，然而，外凸緣244沿著圓柱部分M8的全長(zhǎng)延伸，以納于汽缸蓋231的開口 242 中，凸緣244延伸在上部環(huán)形平坦的肩部246和環(huán)形平坦的密封座250之間，肩部246和密封座250互相軸向?qū)R和平行。密封座250如先前討論的密封座50 —樣，鄰近大體與密封墊圈214徑向?qū)R，該密封墊圈214建立了絕緣體22的下肩部286和外殼224內(nèi)的下部的內(nèi)密封座256之間的密封。因此，正如上面所討論的，當(dāng)火花塞裝置完全插入開口 42后，在傳感器組件230上的“組裝時(shí)的”預(yù)緊力保持不受影響，從而用于真實(shí)和準(zhǔn)確地反映汽缸腔內(nèi)的燃燒壓力。如同火花塞裝置120，可納入振動(dòng)控制墊片216。墊片216設(shè)置在外殼凸緣 244的密封座250和汽缸蓋231的開口 242內(nèi)的密封座212之間，墊片216的功能如同上面所討論的。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，圖2和圖3中例舉的實(shí)施例非常適合相對(duì)較小的火花塞構(gòu)造，例如那些具有小約IOmm的直徑尺寸的火花塞構(gòu)造，然而這些構(gòu)造同樣適合直徑較大的火花塞裝置。顯然，根據(jù)上述教義，對(duì)本發(fā)明的許多修改和變化都是可能的。因此，可以理解為， 除了如具體描述的以外，本發(fā)明可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種火花塞裝置，包括大體環(huán)形的陶瓷絕緣體，其具有上肩部和下肩部；金屬環(huán)形外殼，其具有外表面和由內(nèi)表面界定的中央腔體，所述內(nèi)表面具有徑向向內(nèi)延伸以軸向面對(duì)所述絕緣體的所述下肩部的凸緣，所述外殼具有近端和與之相對(duì)的緊固端，所述緊固端具有外螺紋區(qū)域和從所述外螺紋區(qū)域徑向向外延伸并鄰近所述凸緣的環(huán)形密封座，所述外殼具有徑向延伸在所述密封座和所述近端之間的環(huán)形肩部，所述近端具有向著所述腔體徑向向內(nèi)延伸的環(huán)形翻折部，所述翻折部軸向面對(duì)所述絕緣體的所述上肩部，并抑制所述絕緣體相對(duì)于所述外殼的軸向運(yùn)動(dòng)；以及傳感器組件，其容置在所述外殼的所述肩部和所述翻折部之間的所述外殼附近，所述傳感器組件用于根據(jù)所述絕緣體和所述外殼之間的相對(duì)軸向運(yùn)動(dòng)來發(fā)送信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞裝置，其特征在于，所述密封座與所述凸緣大體徑向?qū)R。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞裝置，其特征在于，所述外殼的所述肩部相對(duì)于所述密封座徑向向外延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的火花塞裝置，其特征在于，所述密封座和所述外殼的所述肩部之間的外表面大體為圓柱形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞裝置，其特征在于，所述密封座與所述下肩部軸向?qū)R。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞裝置，其特征在于，所述外殼的所述外表面具有在所述密封座和所述外殼的所述肩部之間的環(huán)形凹槽，并且該環(huán)形凹槽進(jìn)一步地包括納入所述凹槽并從所述外表面徑向向外延伸的密封件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火花塞裝置，其特征在于，所述密封座呈錐形。
8.一種內(nèi)燃機(jī)部件，包括汽缸蓋，其具有上表面和下表面，并帶有延伸在所述上、下表面之間的開口，所述開口具有鄰近所述下表面的直徑縮小部分和鄰近所述上表面的直徑擴(kuò)大部分，并帶有延伸在所述直徑縮小部分和所述直徑擴(kuò)大部分之間的密封座；緊固在所述開口內(nèi)的火花塞裝置，所述火花塞裝置，包括大體環(huán)形的陶瓷絕緣體，其具有上肩部和下肩部；金屬環(huán)形外殼，其具有延伸在近端和與之相對(duì)的緊固端之間的外表面，并帶有由內(nèi)表面界定的中央腔體，所述內(nèi)表面具有軸向面對(duì)所述絕緣體的所述下肩部的徑向延伸的凸緣，所述緊固端具有用于與所述汽缸蓋的所述直徑縮小部分螺紋連接的外螺紋區(qū)域，并帶有延伸鄰近所述外螺紋區(qū)域并軸向面對(duì)所述汽缸蓋的所述密封座的環(huán)形密封座，環(huán)形肩部在所述密封座和所述近端之間徑向延伸，所述近端具有軸向面對(duì)所述絕緣體的所述上肩部的環(huán)形翻折部；以及傳感器組件，其容置在所述肩部和所述翻折部之間的所述外殼附近，所述傳感器組件用于根據(jù)所述絕緣體和所述外殼之間的相對(duì)軸向運(yùn)動(dòng)來發(fā)送信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機(jī)部件，其特征在于，所述密封座與所述凸緣大體徑向?qū)R。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機(jī)部件，其特征在于，所述外殼的所述肩部相對(duì)于所述外殼的所述密封座徑向向外延伸。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的內(nèi)燃機(jī)部件，其特征在于，所述外殼的所述肩部至少部分在所述汽缸蓋的所述上表面的上方。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機(jī)部件，其特征在于，所述密封座軸向相對(duì)時(shí)，所述外殼的所述肩部與所述汽缸蓋的所述上表面留有軸向間隙。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機(jī)部件，其特征在于，所述密封座與所述外殼的所述肩部軸向?qū)R。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機(jī)部件，其特征在于，所述外殼的所述密封座和所述外殼的所述肩部之間的所述外殼的所述外表面大體為圓柱形。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的內(nèi)燃機(jī)部件，其特征在于，所述外殼的所述外表面具有在所述外殼的所述密封座和所述外殼的所述肩部之間的環(huán)形凹槽，并且該環(huán)形凹槽進(jìn)一步地包括納入所述凹槽并用于連接所述開口的所述直徑增加區(qū)域的密封件。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機(jī)部件，其特征在于，所述密封座呈錐形。
17.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機(jī)部件，其特征在于，所述密封座大體是平坦的。
18.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機(jī)部件，其特征在于，所述外殼的所述外表面與在所述汽缸蓋內(nèi)的所述開口的所述直徑擴(kuò)大部分之間形成環(huán)形間隙。
全文摘要
火花塞裝置包括具有上肩部和下肩部的絕緣體以及具有外表面和由內(nèi)表面界定的中央腔體的金屬環(huán)形外殼。內(nèi)表面具有徑向向內(nèi)延伸以面對(duì)絕緣體的下肩部的凸緣。外殼具有近端和與之相對(duì)的緊固端。緊固端具有外螺紋區(qū)域和鄰近凸緣向外延伸的環(huán)形密封座。外殼具有徑向延伸在密封座和近端之間的環(huán)形肩部。近端具有軸向面對(duì)絕緣體的上肩部的翻折部。傳感器組件納在外殼的肩部和翻折部之間的外殼附近。傳感器組件用于根據(jù)絕緣體和外殼之間的相對(duì)軸向運(yùn)動(dòng)來發(fā)送信號(hào)。
文檔編號(hào)H01T13/20GK102334253SQ201080008291
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月29日
發(fā)明者保羅·汀威爾, 約翰·A·巴路士 申請(qǐng)人:費(fèi)德羅-莫格爾點(diǎn)火公司