抵抗結垢的火花塞的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種包括絕緣套筒的火花塞，釉涂層設置在絕緣套筒的外表面。釉涂層包括硅酸鹽玻璃、磷玻璃、硼硅酸鹽玻璃或前述玻璃的組合，其中所述玻璃由改性劑單獨地改性，其選自堿金屬族金屬、堿土類金屬、鋁和兩種或多種上述改性劑的組合的組，并且其中所述釉涂層具有300至1000攝氏度的玻璃化轉變溫度(Tg)。
【專利說明】抵抗結垢的火花塞

【背景技術】
[0001]本申請所公開的主題涉及一種火花塞，特別涉及一種火花塞的絕緣體。
[0002] 用作內燃機點火器的火花塞要經受稱為"結垢"的情形。隨著時間的推移,碳和其 他燃燒產物會堆積在絕緣體前端的表面上，通常位于或靠近非混合燃料的邊界。汽油發(fā)動 機的燃燒產物包括燃料添加劑組分，如甲基環(huán)戊二烯基三羰基錳（MMT)以及通常加入至汽 油中作為辛燒值提聞劑的二茂鐵。因為絕緣體前端的暴露表面不位于或接近于火花間隙， 累積的燃燒煙灰可能不被燒掉。如果顯著數(shù)量的這些燃燒產物積聚，火花可能無法適當?shù)?在中心電極和接地電極之間形成。累積的燃燒產物引起電短路，使得來自中心電極的電荷 跨越絕緣體的表面并返回至外部金屬殼。
[0003] 因此，盡管現(xiàn)有的火花塞適于它們的預期目的，改進的需要仍然存在，特別是提供 一種火花塞，其對絕緣體前端上燃燒產物積累所引起的結垢有更強的抵抗力。


【發(fā)明內容】

[0004] 這里公開了一種火花塞，其包括具有中心軸向孔和外表面的絕緣套筒、以及通過 絕緣套筒的中心軸向孔延伸的中心電極。絕緣套筒定位并固定在金屬殼內，該金屬殼用作 安裝平臺并與內燃機連接。金屬殼也支撐接地電極，該接地電極被定位為相對于中心電極 分離的關系，以便產生火花間隙。絕緣套筒包括駐留在所述金屬殼的凹底部中的成形尖端 部分。釉涂層設置在絕緣套筒的外表面。釉涂層包括硅酸鹽玻璃、磷玻璃、硼硅酸鹽玻璃或 前述玻璃的組合，其中所述玻璃包括改性劑，其選自堿金屬族金屬、堿土類金屬、鋁和兩種 或多種上述改性劑的組合的組，并且其中所述釉涂層具有300至1000攝氏度的玻璃化轉變 溫度（Tg)。
[0005] 本文還公開了制備包括涂覆的絕緣套筒的火花塞的方法。

【具體實施方式】
[0006] 該釉涂層，如本文所述，可以是連續(xù)的或不連續(xù)的涂層。釉涂層可以最初是連續(xù)的 (即沒有肉眼可見的斷開或間隙），但可能使用時演變?yōu)閿嚅_和/或有間隙的。在一個實施 例中的釉涂層是連續(xù)的，形成了一個圍繞絕緣套筒的帶。該帶位于離絕緣套筒的頂部邊緣 〇- 1至5毫米（mm)。絕緣套筒的頂部邊緣是位于最接近于通過絕緣套筒的中心孔伸出的中 心電極的邊緣。釉涂覆帶可具有1至20毫米的寬度。帶的寬度可以取決于絕緣體的設計， 并且可以由本領域技術人員來確定?？梢栽O想其可采用多個帶。該釉涂層厚度可以是1到 500微米，或者更具體地為10到100微米。
[0007] 不被理論所限制，可以相信該釉涂層可以阻止和/或減少MMT沉積物附著在火花 塞上。另外，釉涂層可產生更耐受黑色煙灰褪色的表面，因而比未處理的絕緣套筒對炭黑結 垢/積聚耐受性更好。釉涂層具有通過溶解沉積于釉涂層的MMT的功能，從而與具有等量 的MMT沉積的未處理的套筒相比，防止和/或減少MMT粘附沉積于絕緣套筒并減少或消除 導電性（增大電阻）。解決MMT沉積物的問題的這個方法是由幾個因素組成，包括的一個 因素是MMT沉積組合物沿火花塞的長度而變化，當MMT沉積溶解在釉涂層時它改變了釉涂 層的組合物和屬性。解決MMT沉積物的問題的其他挑戰(zhàn)包括最小化火花塞的工作溫度下釉 涂層的揮發(fā)性，其與具有適于協(xié)助溶解MMT沉積物的玻璃化轉變溫度的釉涂層組合物相關 聯(lián)。此外在火花塞工作溫度下釉涂層的粘度必須足夠以阻止釉料涂層滑動到火花塞上不期 望的位置。這里使用的術語"MMT沉積"是指沉積在使用包括MMT的汽油的發(fā)動機內的火花 塞上。
[0008] 該釉涂層包括硅酸鹽玻璃、磷玻璃、硼硅酸鹽玻璃或上述改性玻璃的組合，其中玻 璃包括改性劑，其選自堿金屬族金屬、堿土類金屬、鋁和兩種或多種上述改性劑的組合的 組，并且其中所述釉涂層具有300至1000攝氏度的玻璃化轉變溫度（Tg)。在此范圍內時， Tg可為大于或等于450°C。還在該范圍內，則Tg可小于或等于950攝氏度。在一個實施例 中的釉料包括磷玻璃、硼硅酸鹽玻璃或它們的組合，其中所述玻璃包括改性劑，其選自堿金 屬族金屬、堿土類金屬、鋁和兩種或多種上述改性劑的組合的組。
[0009] 如上所述，釉涂層可任選地包含無機填料。該填料可以被選擇為具有的分解溫度 大于或等于1200°c，或更具體地，大于或等于1400°c。該填料也可以選擇為具有小于或等 于13微米（由最長的線性尺寸確定）的平均粒徑。在此范圍內，平均粒徑可以是5納米至 10微米。
[0010] 示例性的填料包括二氧化硅、氣相二氧化硅、親水性氣相法二氧化硅、硅灰石、有 機粘土、天然粘土、氧化鋁以及上述物質的組合。
[0011] 該釉涂層具有300至1000攝氏度的Tg。在該范圍內軟化溫度可以大于或等于450 攝氏度。還在該范圍內，軟化溫度可以小于或等于950攝氏度。
[0012] 該釉涂層是通過施加釉涂層組分的分散液形成。為分散有用的載體包括水、醇、礦 油精、丙酮等。將分散液施加到火花塞子組件的絕緣套筒?；鸹ㄈ咏M件包括絕緣套筒、中 心電極、電阻器和終端螺柱端。該分散液可通過任何適當?shù)姆椒ǎ缤坎?、浸涂、噴涂等?力口。施加到中心電極的任何涂層可通過適當?shù)姆椒ǔァ?br> [0013] 允許施加的分散液在空氣中千燥，任選地，空氣氣流下，在室溫下放置至少15分 鐘，或更具體地，1至4小時。空氣千燥后的子組件然后在升高的溫度下處理，如650至 1100?進行20分鐘至5小時，或者更具體地，0. 5至2小時。在升高的溫度下時間的長度的 選擇應足以形成釉涂層。
[0014] 包括一釉涂層的絕緣套筒的電阻率在發(fā)動機中使用之前，可以大于或等于 lX106ohms/mm，或者更具體地，大于或等于lX107〇hms/mm，或更具體地，大于或等于 2X10 7〇hmS/mm。在使用含有MMT的汽油的發(fā)動機中使用后，包括一釉涂層的絕緣套筒可能 具有大于或等于lX10 6〇hms/mm的電阻率。
[0015] 本發(fā)明進一步通過以下非限制性實施例來闡述。
[0016] 實例
[0017] 來自Autolite的絕緣性套筒涂覆有三個釉涂層之一的丙酮22重量％的分散液。 重量百分比是基于分散液的總重量。釉涂層示于表1中。VI0X17930包括硅酸鹽玻璃，其包 含鋁、硼、鎂、鈣、鍶作為改性劑并可商購自Viox。Mod-3包括硼硅酸鹽玻璃，其包含鋇、鍶、 鎂、錢、鈉作為改性劑并可商購自Viox。釉涂層用作帶，離絕緣套筒的頂部邊緣大約1mm開 始，持續(xù)至絕緣體上墊圈密封件的位置。然后絕緣套筒在空氣中干燥1小時，隨后加熱至 850攝氏度，并在該溫度下保持1小時。然后絕緣套筒與用剩余的元件組合以形成一個火花 塞?；鸹ㄈ窃诩铀俚牡缆吩囼灉y試?；鸹ㄈ度朐谑褂糜?6ppm MMT的汽油的一輛面包 車中使用。火花塞運行3700英里或6900英里，然后使用福斯托里亞分流電阻（Fostoria Shunt Resistance)分析測試電阻率。也測試了無釉涂層的控制火花塞。結果示于表1中。 分流電阻率在中心電極和火花塞的金屬殼之間測量?；鸹ㄈM件保持在300°C下1小時后 進行電阻測量。
[0018] 表 1
[0019]

【權利要求】
1. 一種火花塞，其包括 具有中心軸向孔和外表面的絕緣套筒，其中釉涂層設置在外表面，所述釉涂層包括硅 酸鹽玻璃、磷玻璃、硼硅酸鹽玻璃或前述玻璃的組合，其中所述玻璃由改性劑單獨地改性， 改性劑選自堿金屬族金屬、堿土類金屬、鋁和兩種或多種上述改性劑的組合的組，并且其中 所述釉涂層具有300至1000攝氏度的玻璃化轉變溫度（Tg); 中心電極，其通過絕緣套筒的中心軸向孔延伸； 金屬殼，其中絕緣套筒定位并固定于其內；以及 接地電極，其由金屬殼支撐，并被定位為相對于中心電極分離的關系，以便產生火花間 隙。
2. 如權利要求1所述的火花塞，其中釉涂層是連續(xù)的帶，位于離絕緣套筒的頂部邊緣 0. 1至5毫米（mm)，并且其中所述帶具有1至20毫米的寬度。
3. 如權利要求1所述的火花塞，其中所述釉涂層具有450至950攝氏度的玻璃化轉變 溫度。
4. 如權利要求1所述的火花塞，其中釉涂層的厚度為1至500微米。
5. 如權利要求1所述的火花塞，其中所述釉涂層還包含無機填料。
6. 如權利要求1所述的火花塞，其中所述絕緣套筒在發(fā)動機中使用之前具有大于或等 于1 X 106ohms/mm的電阻率。
【文檔編號】H01T13/20GK104285345SQ201380006235
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年3月20日 優(yōu)先權日:2012年5月11日
【發(fā)明者】博納德·羅本赫, 彼得·D·昂格爾, 杰弗瑞·T·伯合樂, 張京 申請人:弗拉明集團知識產權有限責任公司