CN101872937A - 并串极多间隙节能环保火花塞 - Google Patents

Abstract

一种并串极多间隙节能环保火花塞，在铁壳上焊接两个保持适当间距的并联式侧电极，在瓷芯上分别设置中心电极和桥接式中心电极各一个且上端均露出于瓷面，各个电极之间间隙均为串联结构。因采取了上述技术方案，特别是中心电极变为方扁形且带棱角式尖端放电后，提高了电弧击穿能力，降低了点火系统负荷，加快了混合气燃烧速度，延长了相关部件寿命；因电极间所产生的火花，均是直接暴露于混合气中，减少了点火能量损失，提高了混合气燃烧的效率；因跳火间隙增多，实现了间隙免调；因两中心电极为方扁形，横截面积相对增大，延长了火花塞使用寿命。所以，本发明更能使混合气充分燃烧，节省燃料，降低成本，减少污染，提高发动机动力。

Description

并串极多间隙节能环保火花塞

技术领域

本发明属于汽油或燃气内燃机的配件，尤其是一种并串极多间隙节能环保火花塞。

技术背景

目前国内外火花塞中，大多数是单点“点火”，即单中心电极结构的火花塞，也有使用多极火花塞的。单中心电极火花塞，只有一个“点火”点，它虽然能实现点火任务，但由于点火强度弱、可靠性差，致使发动机气缸内混合气燃烧不充分。多侧电极火花塞，由于多个侧电极均为并联式，且各跳火间隙不可能制作得完全均等，只能从一个距离最近的间隙跳火，实现不了多个侧电极与一个中心电极同时连续跳火的目的，即在跳火性能上实为单极跳火，仍存有致使混合气燃烧不充分的缺陷。还有一些多极火花塞，企图在火花塞陶瓷端部设置多个电极，即一个中心电极和多个辅助电极，这种过于理想化的设计，在实际应用中，无论是寿命还是性能，还不如单极火花塞，对其弊端的分析，已经在本人申请并授权公告的“品字形多极节能环保火花塞”专利中进行了具体阐述。

本人申请并授权公告的“品字形多极节能环保火花塞”专利，其专利号为：ZL200820016309.X，请参阅图1，虽然能够实现多电极跳火的功能，而且还具有点火可靠、燃烧充分、节省能源、减少污染和增强发动机动力等优点。但是，由于中心电极、桥接式中心电极均为圆柱形，根据导体尖端放电原理得知，就相对地增大了火花塞电极的放电难度；又由于该专利的两中心电极因受绝缘瓷件大小的限制，使用经济材质不可能做得很粗大，随着火花塞电极在发动机气缸内长时间放电损耗和受高温、高压混合气的烧蚀，加之本专利火花塞只有一个侧电极，各电极之间的有效点火间隙随之相对增大。所以，程度不同地影响了该专利火花塞点火的可靠性和使用过程中电极间隙的免调性。

发明内容

本发明的任务：是针对品字形多极节能环保火花塞上述缺欠，提供一种并串极多间隙节能环保火花塞的技术方案。该方案是：在原来单侧电极的基础上，再增加一个侧电极，变成两个并联的且保持一定间距的侧电极，具体中心电极、桥接式中心电极的设置及形状，将分别在第一和第二、第三、第四实施例中细述，中心电极、桥接式中心电极和两个并联式侧电极之间呈类似“丫”字形排列，这样使原来的两个放电间隙变成了三个，真正实现多间隙跳火的功能，从而大大提高了火花塞点火的可靠性和使用中的经济性及使用寿命。

本发明具有以下有益效果：一是提高了混合气燃烧的稳定性、可靠性。如第一和第三实施例中所述，由于圆柱形中心电极变为方扁形，使中心电极放电部位变为带棱角式尖端放电，致使混合气被电离的时间相对缩短，加快了混合气的燃烧速度，特别是在低负荷时，燃烧时间大幅度缩短，提高了怠速运转时的稳定性和高速运转时点火的可靠性；又如第三和第四实施例中所述，由于侧电极开了“V”或“U”形槽，降低了电极消焰作用，保证了有足够能量点燃混合气。研究表明，这种火花塞与普通火花塞相比，初期燃烧期将会缩短20％以上，主燃烧期也会将缩短10-15％以上，致使燃烧压力变化幅度减小。二是提高了点燃能力。普通单中心电极火花塞，当脉冲高电压在电极间隙中产生电火花后，并没有把全部能量用于点燃混合气，其中一部分热量被形成火花的中心电极和侧电极带走了，这样使得火花的温度和能量都降低了，由于这种冷却作用的存在，致使电弧所形成火种的点燃能量下降，甚至会被熄灭。本发明各个电极间产生的火花，均是直接暴露于混合气中，加之在第三、第四实施例中，又分别在侧电极上开了“V”或“U”形沟槽，不会出现火种因电极冷却作用，而被熄灭或点燃能量被电极带走的问题，致使点燃混合气的能量在不增大跳火间隙同时而大大增强，无论是发动机以何种转速运转特别是高速运转时，都能有足够的能量有效地点燃混合气，从而使混合气在极短的时间内充分燃烧，降低燃料消耗，减少排气污染，也更为当今发动机燃料稀薄化燃烧理论实现，提供了现实的、可能的和坚实的物质基础。初步试验得知，本发明使混合气可稀薄化约在15-40％，增加输出功率约10-25％，减少燃料消耗约10-30％，排气污染减少约40-70％。三是提高了点火线圈和高压线输出能量的利用效率。如第一实施例中所述，由于两中心电极由圆柱状改为方扁体状，即由R弧式放电变为棱角式尖端放电，特别是在第三、第四实施例中，又分别在侧电极上开了“V”或“U”形沟槽，增加了侧电极与中心电极的尖锐放电边缘，这样在不增大放电间隙的情况下，相对增大了火种形成火焰核的空间，同时，因火焰核与侧电极不是面接触，而是槽边两棱的点接触，进一步降低了击穿电压，从而降低了点火线圈和高压线的负荷，延长了其使用寿命。经试验得知，本发明能提高点火线圈、高压线输出能量利用效率15-25％，能降低电极间隙所需要的击穿电压在10-15％以上。四是提高了间隙的免调性。由于桥接式中心电极是夹于两侧电极之间，其与两侧电极之间就产生了两个可跳火的间隙，这样其就可以根据自身及两侧电极的烧蚀情况，寻找最短的跳火距离，左右轮流跳火，在其与两侧电极有效寿命期内，完全不用调整跳火间隙，减少了用户的维护成本。五是提高了火花塞使用寿命。由于增加了一个侧电极，特别是桥接式中心电极，是在两个侧电极之间轮流跳火，电极相对面积增大，从而减少了电极的烧蚀，特别是减少了侧电极的烧蚀，延长了火花塞的使用寿命。所以，本发明更能充分燃烧混合气，节省能源，减少尾气污染，提高发动机动力。从而，有效地实现了本发明的任务。

附图说明

本发明的其它特征和优点，将从随后结合附图给出的描述变得更清楚，图中：

图1是品字形多极节能环保火花塞电极部分示意图；

图2是本发明的第一实施例中的电极部分示意图；

图3是本发明的第一实施例图2中的派生型电极部分示意图；

图4是本发明的第二实施例中的电极部分示意图；

图5是本发明的第二实施例图4中的派生型电极部分示意图；

图6是本发明的第三实施例中的方扁形中心电极和“V”形侧电极部分示意图；

图7是本发明的第三实施例图6中的派生型方扁形中心电极和“V”形侧电极部分示意图；

图8是本发明的第三实施例中的方扁形中心电极和“U”形侧电极部分示意图；

图9是本发明的第三实施例图8中的派生型方扁形中心电极和“U”形侧电极部分示意图；

图10是本发明的第四实施例中的圆柱形中心电极和“V”形侧电极部分示意图；

图11是本发明的第四实施例图10中的派生型圆柱形中心电极和“V”形侧电极部分示意图；

图12是本发明的第四实施例中的圆柱形中心电极和“U”形侧电极部分示意图；

图13是本发明的第四实施例图12中的派生型圆柱形中心电极和“U”形侧电极部分示意图。

在附图中，1是中心电极，2是桥接式中心电极，3、3(a)、3(b)是侧电极，4是铁壳，5是瓷芯。

具体实施方式

参照图2和3，在外壳4上焊接弯曲状或弯勾状侧电极3(a)、3(b)，且间距适当；在瓷芯5的中心与其边缘之间适当位置，各设置中心电极1和桥接式中心电极2且上端均露出于瓷面，与侧电极3(a)、3(b)呈类似“丫”字形排列形状，桥接式中心电极2夹于侧电极3(a)、3(b)中央，具体各间隙大小和电极的规格尺寸、位置设置等细节，需要系统试验等来确定。

在第一实施例中，参照图2和3，由于中心电极1和桥接式中心电极2上端露出于瓷面的部分为方扁形状，其放电方式由圆柱面R弧放电，变为方扁形状带棱角式的尖端放电，致使电弧击穿混合气的能量明显提高，这就实现了充分燃烧，提高了发动机动力，减少了尾气排放污染。

对于本发明的第二、第三和第四实施例中的每一个，与第一实施例的部件具有相同基本功能的，均在相应的附图中由相同的附图标记标示，并且省略多余的描述。

参照图4和5，根据第二实施例的并串极多间隙节能环保火花塞与第一实施例不同之处，在于两中心电极1和2上端露出于瓷面的部分为圆柱形，这样中心电极1、2和本实施例的整体制作难度相应降低，但其也会相应地提高了对点火系统输出点火电压的要求。

参照图6和7、8、9，根据第三实施例的并串极多间隙节能环保火花塞与第一实施例不同之处，在于从侧电极3(a)、3(b)相对于中心电极2的端部或近侧端部，各开出两个尺寸相同“V”或“U”形槽，特别是在中心电极2方扁形放电棱角被逐渐烧蚀后，增加了侧电极3(a)、3(b)与中心电极2的尖锐放电边缘，这样在不增大放电间隙的情况下，相对增大了火种形成火焰核的空间，同时，因火焰核与侧电极3(a)或3(b)不是面接触，而是槽边两棱的点接触，进一步降低了击穿电压，大大减小了消焰作用，保证了电火花有足够能量且可靠地点燃混合气。

参照图10和11、12、13，根据第四实施例的并串极多间隙节能环保火花塞与第二实施例不同之处，在于从侧电极3(a)、3(b)相对于中心电极2的端部或近侧端部，各开出两个尺寸相同“V”或“U”形槽，特别是由于中心电极2放电端为圆柱体形，确保了中心电极2的火焰核与侧电极3(a)或3(b)不是面接触，而是槽边两棱的点接触，更增加了侧电极3(a)、3(b)与中心电极2的尖锐放电的边缘数量，这样在不增大放电间隙的情况下，相对增大了火种形成火焰核的空间，同时，明显降低了击穿电压，电极消焰作用也将随之大大地减小，保证了混合气的有足够能量被点燃。

各种改进和变形都是有可能的，而不仅仅局限于上述实施例。

例如，在第一和第二、第三、第四实施例中，中心电极1、2和侧电极3(a)、3(b)的放电部位，其形状和大小可为多种形态和规格，只要有利于提高发动机气缸内混合气的充分燃烧、有利于增强电极的耐烧蚀和耐高温性能、有利于中心电极1和2导、散热等就可以。

从而，虽然已经相对于本发明的特定实施例，描述了本并串极多间隙节能环保火花塞，但这是示例性的而不是限定性的，并且所附权利要求书应按照现有技术所允许的尽可能宽的范围理解。

本发明未详细描述的内容为公知技术。

Claims (5)

1.一种用于内燃机的并串极多间隙节能环保火花塞，它主要有铁壳、瓷芯、中心电极、桥接式中心电极和侧电极所组成。其特征在于在铁壳[4]上分别焊接两个侧电极[3(a)、3(b)]，在瓷芯[5]中心与其边缘之间适当位置，各设置一个中心电极[1]和一个桥接式中心电极[2]且上端均露出于瓷面，中心电极[1]、桥接式中心电极[2]和两侧电极[3(a)、3(b)]之间呈类似“丫”字形排列形状。

2.如权利要求1所述的火花塞，其中，所述火花塞的两个侧电极[3(a)、3(b)]为并联结构，中心电极[1]与桥接式中心电极[2]之间、桥接式中心电极[2]与两侧电极[3(a)、3(b)]之间的间隙，均为串联结构。

3.如权利要求1和2所述的火花塞，其中，所述火花塞的中心电极[1]和桥接式中心电极[2]露出于瓷面的部分，均为方扁体形带棱角式的，其横截面长宽尺寸，视火花塞型号或规格的不同，可相等或不相等，即：横截面面积大小一样或一个大一个小。

4.如权利要求1和2所述的火花塞，其中，所述火花塞的中心电极[1]和桥接式中心电极[2]露出于瓷面的部分，均为圆柱体形的，其横截圆半径尺寸，视火花塞型号或规格的不同，可相等或不相等，即：粗细大小一样或一个粗一个细，具体是中心电极[1]粗还是桥接式中心电极[2]粗，视实际需求而定。

5.如权利要求1和2所述的火花塞，其中，所述火花塞的两个侧电极[3(a)、3(b)]，其焊接在铁壳上后的形状为弯曲状或弯勾状，放电发火端部为方形或梯形状或开沟槽形，即其所开的沟槽为“V”或“U”形。

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