适于柴油发动机的电热塞的金属外壳及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及安装在柴油发动机上的电热塞的金属外壳。更具体地，本发明涉及紧固到发动机缸盖的电热塞的金属外壳及其制造方法，其中所述金属外壳具有多级结构，在所述多级结构中至少两个金属外壳区段轴向地连接到彼此，至少两个金属外壳区段可被容易地加工而无论金属外壳的总长度，并且所述多级结构允许部分地提高所述金属外壳的强度，例如，通过形成紧固到发动机缸盖的金属外壳部分和包括具有不同强度的材料的其它部分，从而增强金属外壳紧固到发动机缸盖的紧固强度，同时防止金属外壳的翘曲。
【背景技术】
[0002]通常情况下，由于柴油发动机可能难以在寒冷的天气下起动，因此柴油发动机设有作为预热装置的电热塞，用于在邻近喷射器的燃烧室上部部分处稳固起动性。这种的电热塞用于通过加热寒冷的外部空气来协助柴油发动机的起动。
[0003]图1是典型电热塞的前视图；图2是在典型的电热塞中使用的整体金属外壳的前视图；以及图3是示出其中典型的电热塞安装在发动机上的状态的参考截面视图。
[0004]参照图1至图3，典型的电热塞(10a)包括塞的金属外壳(100a)(以下称为“金属外壳”)和加热销(200)，金属外壳(100a)具有在其上部外圆周表面上的螺纹以便将电热塞安装到发动机缸盖1上，而加热销(200)设置成轴向延伸通过金属外壳(100a)。
[0005]加热销(200)具有在金属外壳(100a)的下方露出的加热部分和配置在金属外壳(100a)上方的端子，并且金属外壳(100a)具有在轴向方向上贯穿其形成的通孔，使得加热销可装配到通孔内。
[0006]金属外壳(100a)的通孔形成有用于过盈配合加热销(200)的压配合部。
[0007]这种典型的电热塞(10a)当从电池接收电功率时产生热量，由此加热空气或充当热点，以及一些喷射的燃料的直接撞击到电热塞(10a)的热表面上并且所述热表面上蒸发来将其本身点燃。
[0008]但是，在使用适于直接喷射式柴油机的这种典型的电热塞(10a)的过程中存在几个问题。
[0009]最近，由于适于柴油发动机的燃料喷射方法已从间接喷射式变成直接喷射式，电热塞(10a)已变得更长，因而增加金属外壳(100a)的总长度。这会导致问题，其中当电热塞(10a)安装在柴油发动机的发动机缸盖上时，金属外壳(100a)由于施加到金属外壳的压缩载荷而遭受翘曲。
[0010]此外，金属外壳(100a)的总长度增加伴随着金属外壳的制造过程中可加工性的劣化。
[0011]取决于燃料喷射的类型，电热塞设置在预燃烧室内(间接喷射式发动机)或设置在主燃烧室内(直接喷射式发动机)。设置于预燃烧室(其是从主燃烧室隔开的一个小的燃烧室)中的电热塞比设置于主燃烧室中的电热塞短。最近，对于直接喷射式柴油发动机的需求日益增加。
[0012]另一方面，为了防止在安装在发动机上的过程中具有长的总长度的金属外壳(100a)的翘曲，可以使用高强度的材料来制造这样的金属外壳。然而，这导致金属外壳(100a)的制造成本显著增加，以及难以加工金属外壳(100a)。
[0013]典型的金属外壳(100a)通常通过切削或锻造来制造。当适于在直接喷射式柴油机中使用的电热塞(10a)的具有长的总长度的金属外壳(100a)通过切削制造时，需要高的切削量，由此使得生产率显著经地，同时增加加工成本。
[0014]具体地，如果使用高强度材料来制造金属外壳以防止在安装到发动机上的过程中的金属外壳(100a)翘曲，这如上所述加剧了生产率降低的问题并增加加工成本。
[0015]另一方面，当通过锻造制造具有长的总长度的所述金属外壳(100a)时，需要更大的模具和更薄的冲头，由此导致对模具的损坏，从而使得难以执行金属外壳(l00a)的锻造。此外，金属外壳达不到所需的设计强度。
[0016]如上所述，因为相应于从间接喷射式柴油发动机到直接喷射式柴油发动机转变的趋势金属外壳的总长度增加，当采用如上所述的典型加工方法时，现有的金属外壳(100)的结构引起若干问题，导致时间和成本增加，或劣化可加工性，降低生产率，这最终降低产品的竞争力。因此，对于改进的金属外壳结构存在需求。
【发明内容】
[0017][技术问题]
[0018]本发明已经考虑到克服相关技术中的上述问题，并且本发明的一个目的在于提供一种紧固到柴油发动机的发动机缸盖的电热塞的金属外壳及其制造方法，其中所述金属外壳具有多级结构，允许良好的可加工性而无论所述金属外壳的总长度，并允许金属外壳在部分中或在区段中具有不同的强度，从而提供提高的强度和耐用性。换言之，本发明的目的在于提供一种金属外壳，其具有分段的结构，即具有下述结构，其中多个金属外壳段(区段)轴向连接并固定到彼此，以便增强比其它部分需要更高强度的部分。
[0019][技术方案]
[0020]根据本发明的一方面，紧固到柴油发动机的发动机缸盖的电热塞的金属外壳包括多个金属外壳区段，所述多个金属外壳区段设置在所述电热塞的轴向方向上并且具有不同的材料强度。
[0021]多个金属外壳区段可包括:上部金属外壳区段，其具有在其外圆周表面上的用于紧固到柴油发动机的发动机缸盖的螺纹；以及至少一个下部金属外壳区段，其直接连接到上部金属外壳区段的下侧或经由其它金属外壳区段间接地连接到上部金属外壳区段的下侧，并且具有与所述上部金属外壳区段不同的材料强度。
[0022]下部金属外壳区段可由具有比上部金属外壳区段更高的强度的材料形成。具体地，上部金属外壳区段可由适于冷锻的钢盘条形成，以及下部金属外壳区段可由适于冷锻的碳钢盘条形成。
[0023]多个金属外壳区段可在电热塞的轴线方向上结合成一件。
[0024]多个金属外壳区段可具有形状相匹配的台阶部，其在结合到其它相邻的金属外壳区段的结合部处形成，以便连接到其它相邻的金属外壳区段。
[0025]当具有用于紧固到发动机缸盖的螺纹的金属外壳区段是第一金属外壳区段时，连接到第一金属外壳区段下侧的金属外壳区段是第二金属区段，以及连接到第二金属外壳区段下侧的金属外壳区段是第三金属外壳区段，第一金属外壳区段可由适于冷锻的钢盘条形成，而第二金属外壳区段和第三金属外壳区段可由适于冷锻的碳钢盘条形成。
[0026]在本发明的另一个方面，适于柴油发动机的电热塞包括如上所述的金属外壳。
[0027]在本发明的另一方面，涉及电热塞的金属外壳的制造方法，所述金属外壳具有在其上部外圆周表面上的用于紧固到柴油发动机的发动机缸盖的螺纹和用于容纳加热销的轴向通孔，所述方法包括:分别制备上部金属外壳区段和下部金属外壳区段，所述上部金属外壳区段具有螺纹，而所述下部金属外壳区段连接到上部金属外壳区段的下侧以形成所述金属外壳；以及通过激光焊接将上部和下部金属外壳区段结合成一件，从而形成所述金属外壳。
[0028]每个上部和下部金属外壳区段可通过锻造来制备。此外，下部金属外壳区段可由具有与上部金属外壳区段不同强度的材料形成。
[0029]根据本发明的一个更具体的方面，适于柴油发动机的电热塞的金属外壳具有形成在其上部外圆周表面上的用于紧固柴油发动机的发动机缸盖的螺纹并且配置成容纳加热销，其中所述电热塞的金属外壳通过将单独的金属外壳区段连接构成多级结构来形成为一件，并且至少两个金属外壳区段具有不同的材料强度。
[0030]在上述特征中，具有螺纹的金属外壳区段由比不具有螺纹的其它金属外壳区段的强度更低的材料形成。换言之，不具有螺纹的金属外壳区段由具有比具有螺纹的金属外壳区段的强度更高的材料形成。
[0031]还根据本发明