CN103125056A

CN103125056A - 火花塞

Info

Publication number: CN103125056A
Application number: CN2011800450879A
Authority: CN
Inventors: 奥利克桑德尔·伯曼科
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-07-22
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2013-05-29
Also published as: WO2012009800A1; US20130221830A1; US8878425B2

Abstract

本发明公开了一种改进的火花塞，所述火花塞具有从绝缘体尖端延伸到使用中的活塞腔室内的电极。所述改进包括外壳，所述外壳限定：腔体；腔体开口，所述腔体开口使所述腔体与使用中的所述活塞腔室相联；导管，所述导管从所述腔体延伸，而所述电极以与所述外壳间隔开的关系延伸到所述导管内；以及与所述绝缘体尖端一起限定腔室，所述腔室以间隔开的关系围绕所述前端并且通过所述导管联接到所述腔体上。所述腔体包括：凹入部分，所述凹入部分朝向所述开口设置，使得所述腔体在其朝向所述导管延伸时收窄；以及圆筒形部分，所述圆筒形部分从所述凹入部分朝向所述开口延伸。所述腔室包括以间隔开的关系围绕所述前端的圆筒形部分和将所述圆筒形部分联接到所述导管上的截头锥形部分，使得所述腔室在其从其所述圆筒形部分朝向所述导管延伸时收窄。

Description

火花塞

发明内容

本发明涉及内燃发动机的领域。

背景技术

众所周知的是使用火花塞来点燃在火花点火式发动机的燃烧室中的空气和燃料混合物。

火花塞的性能能够直接影响发动机的性能；如果火花塞不正确地点燃位于燃烧室中的空气和燃料混合物，则将存在至少部分未燃烧的燃料，从而导致功率的损耗、减小的燃料效率和增大的碳氢化合物的排放。

考虑到常见的火花塞运行的极端条件、并且考虑到常见的火花塞在被更换之前点燃很多次，恶化是不可避免的；这常常表现为在电极上的沉积，并且也表现为电极的腐蚀。

已经提出多种创新以减小恶化。

很多创新已经关注于电极腐蚀的问题：强化制造电极的材料或者增大电极的数量。

另一创新为表面放电火花塞。在表面放电火花塞中，火花塞的金属外壳呈现为与中央正极同轴设置的环形接地电极。

也已经提出了对于环形接地电极的构造的特定创新。例如，已知的是设置由环形接地电极限定的敞开端部式凹槽、向后隔开的凹槽和/或孔。这些技术中的每一个采用常规火花塞的复杂的重新设计，这可能导致显著更高的制造成本。

发明内容

火花塞形成本发明的一个方面。所述火花塞包括：绝缘体；中央电极，所述中央电极延伸穿过所述绝缘体并且具有点火端部；外壳，所述外壳具有绕所述绝缘体设置的导电端部和靠近所述中央电极的点火端部的接地电极端部；以及腔体，所述腔体由所述外壳的接地电极端部限定并且延伸到气缸盖内，所述火花塞能够附接到所述气缸盖上。

根据本发明的另一方面，所述火花塞还能够包括位于所述外壳中的环形突出部。

根据本发明的另一方面，所述火花塞还能够包括由所述外壳的导电端部限定的腔室。

根据另一方面，所述绝缘体的一部分能够伸入腔室。

根据本发明的另一方面，导管能够由所述环形突出部限定，其中，所述导管定向为使得所述腔体与所述腔室连通。

根据本发明的另一方面，所述中央电极的点火端部能够定向在所述导管中。

根据另一方面，所述外壳的所述接地电极端部能够为圆筒形的，并且所述腔体能够由圆形部段构成。

根据另一方面，所述腔体的内壁能够为倾斜的，使得所述腔体为碗状。

根据另一方面，所述导管能够定向在所述内壁的基部处。

根据本发明的另一方面，所述火花塞还能够包括位于所述外壳的接地电极端部的外壁中的连续螺纹部。

一种改进的火花塞形成本发明的另一方面。所述改进的火花塞为包括中央电极的类型，所述中央电极从绝缘体尖端延伸并且延伸到使用中的活塞腔室内，所述改进包括外壳。所述外壳限定腔体；所述外壳限定腔体开口，所述腔体开口使所述腔体与使用中的所述活塞腔室相联；所述外壳限定导管，所述导管从所述腔体延伸，而所述电极以与所述外壳间隔开的关系延伸到所述导管内；并且所述外壳与所述绝缘体尖端相结合地限定腔室，所述腔室以间隔开的关系围绕所述绝缘体尖端并且通过所述导管联接到所述腔体上。

根据本发明的另一方面，在所述腔体朝向所述导管延伸时所述腔体能够收窄。

根据另一方面，所述腔体能够包括凹入部分，所述凹入部分朝向所述腔体开口设置，使得在所述腔体朝向所述导管延伸时所述腔体收窄。

根据另一方面，所述腔体能够包括从所述凹入部分朝向所述腔体开口延伸的大致圆筒形部分。

根据本发明的另一方面，所述腔体开口能够为截头锥形的，并且当所述腔体开口从所述大致圆筒形部分延伸时向外张开。

根据本发明的另一方面，所述腔体开口能够为截头锥形的，并且当所述腔体开口从所述大致圆筒形部分延伸时向内张开。

根据本发明的另一方面，所述外壳能够具有截头锥形外表面，并且所述外壳的截头锥形外表面和所述腔体开口能够以刀刃的方式相交。

根据另一方面，所述腔室能够包括以间隔开的关系围绕所述绝缘体尖端的大致圆筒形部分，并且在所述腔室从其所述圆筒形部分朝向所述导管延伸时所述腔室收窄。

根据另一方面，所述腔室能够包括以间隔开的关系围绕所述绝缘体尖端的大致圆筒形部分和将所述大致圆筒形部分联接到所述导管上的截头锥形部分，使得在所述腔室从其所述圆筒形部分朝向所述导管延伸时所述腔室收窄。

当参照附图考虑下面的详细描述和所附权利要求时，本发明的其他优点、特征和特性、以及操作方法和结构的相关元件的功能、和制造的零件与经济性的组合将变得更加明显，附图在下中被简略描述。

附图说明

现在将参照附图描述本发明的实施例，其中在不同附图中的相同的附图标记表示相同的元件并且其中：

图1示出了根据本发明的示例性实施例的火花塞的立体图；

图2示出了本发明的火花塞的局部截面图；以及

图3示出了根据本发明的另一示例性实施例的火花塞的与图2相似的视图。

具体实施方式

首先参照图1，以立体图示出了根据本发明的示例性实施例的火花塞100。与常规的火花塞一样，火花塞100用于与内燃发动机（未示出）的气缸盖（未示出）一起使用。

火花塞100具有适于以常规方式连接到车辆（未示出）的点火系统（未示出）上的终端110。

火花塞100还具有绝缘体120。本领域的技术人员应当理解，绝缘体120由具有高的热导率的材料、即瓷料（porcelain）构成。绝缘体120结合有肋131并且如在图2中所见，终止在绝缘体尖端126中。绝缘体尖端126为渐缩的并且由提供高的热导率的材料、即烧结氧化铝陶瓷材料制造。

中央电极130延伸穿过绝缘体120和绝缘体尖端126而终止在突出的点火端部136中。中央电极130为：金属，即包括铜和铬的镍合金；细长的；和圆筒形的。

上述元件基本上为常规的，并且以与现有技术的常规火花塞的对应元件相似的方式定形、构造和定尺寸。

再次回到附图，火花塞100将被见到具有钢外壳150。外壳150具有绕绝缘体120设置的六角形端部156和设有螺纹部168的接地电极端部160。六角形端部156适于由套筒扳手以常规的方式驱动。外壳150的接地电极端部160适于通过螺纹部168以常规的方式与发动机缸体相接合。

外壳150：限定腔体166；限定截头锥形腔体开口176，其使腔体166与使用中的活塞腔室（未示出）相联；限定导管186，导管186从腔体166延伸并且点火端部136延伸到导管186内；以及与绝缘体尖端126相结合地限定腔室190，腔室190围绕绝缘体尖端126并且通过导管186联接到腔体166上。

腔体166由圆筒形内壁170和凹入基部壁174限界，其中圆筒形内壁170从腔体开口176延伸，凹入基部壁174在内壁170与导管186之间延伸。

腔室190包括围绕电极130且与电极130共轴的大致圆筒形部分和在圆筒形部分与导管186之间延伸的截头锥形部分，使得外壳150限定围绕导管186且朝向导管186伸出的环形突出部180。

环形突出部180终止成和中央电极130的点火端部136呈间隔开的关系以限定环形间隙188。

并非旨在由理论约束，可以相信的是在使用时，环形突出部180以与常规火花塞接地电极相似的方式作用，并且燃料-空气混合物被压缩到腔体166、腔室190和导管186内且在腔体166、腔室190和导管186中燃烧。

图3示出了本发明的另一示例性实施例。该图示出了火花塞100'，火花塞100'在结构上与图2的火花塞100基本相同，不同仅仅在于设有由环形唇缘177'限定的修改的腔体开口176'，腔体开口176'部分地阻塞朝向腔体166'的通道，使得腔体开口176'的入口面积为腔体166'的横截面区域的60%[R1:R2≈13:19]。修改的外壳150'的截头锥形外表面179与腔体开口176'以刀刃的方式相交。

对结合有本发明的火花塞的车辆进行的测试证实它们改进性能的能力，如下文证实的。在下面的列表示例中，火花塞表示如下：

库存（stock）：由测试车辆的制造商推荐类型的新火花塞

100％：库存类型的火花塞但是根据本发明按照图2修改[R1=R2]

75％：库存类型的火花塞但是根据本发明修改，使得入口面积为腔体的横截面面积的75%[R1:R2=86:100]

50％：库存类型的火花塞但是根据本发明修改，使得入口面积为腔体的横截面面积的50%[R1:R2=71:100]

25％：库存类型的火花塞但是根据本发明修改，使得入口面积为腔体的横截面面积的25%[R1:R2=50:100]

而测试车辆定义如下：

FORD:2011年福特Escape

4缸汽油发动机

2.5升排量

LADA:2011年雪佛兰Niva

4缸汽油发动机

1.7升排量

HEMI:2006年道奇Ram

8缸汽油发动机

5.7升HEMI

测试也证实了改进的排放量。

示例

具有最近调整的2.2升汽油发动机和新的库存火花塞的1995年的雪佛兰Cavalier使用用于安大略清洁驾驶项目的2008年标准测试排放量，结果如下：

然后，火花塞替换为100％的火花塞并且进行相同的测试：

并非旨在由理论束缚，可以相信的是，所述火花塞的构型生成进行高效点火的环境，在通过减小入口面积而具有较低压缩量的发动机情况下该环境能够得到改进。

由此，尽管仅仅两个具体实施例在本文中示出，但是应当显而易见的是在图3中所示的火花塞能够被修改以提供更大和更小的限制量，即R1:R2能够至少从1:2改变至1:1。

其他变化也是可能的而不脱离本发明的精神和范围。

例如，中央电极能够结合有贵金属，例如银、金和/或铂。

同样地，外壳能够由除了钢以外的材料制成。

另外，各种部件的形状和尺寸也易于变化。

因此，本说明书和实施例仅仅被视为示例性的，并且本发明应当理解为仅仅由意在解释的所附权利要求限定。

Claims

1.一种火花塞，包括

绝缘体；

中央电极，所述中央电极延伸穿过所述绝缘体并且具有点火端部；

外壳，所述外壳具有绕所述绝缘体设置的导电端部和靠近所述中央电极的点火端部的接地电极端部；以及

腔体，所述腔体由所述外壳的接地电极端部限定并且延伸到气缸盖内，所述火花塞能够附接到所述气缸盖上。

2.如权利要求1所述的火花塞，还包括位于所述外壳中的环形突出部。

3.如权利要求2所述的火花塞，还包括由所述外壳的导电端部限定的腔室。

4.如权利要求3所述的火花塞，其中，所述绝缘体的一部分伸入所述腔室内。

5.如权利要求3所述的火花塞，还包括由所述环形突出部限定的导管，其中，所述导管定向为使得所述腔体与所述腔室连通。

6.如权利要求5所述的火花塞，其中，所述中央电极的点火端部定向在所述导管中。

7.如权利要求1所述的火花塞，其中，所述外壳的接地电极端部为圆筒形的并且所述腔体由圆形部段构成。

8.如权利要求7所述的火花塞，其中，所述腔体的内壁为倾斜的，使得所述腔体为碗状。

9.如权利要求8所述的火花塞，其中，所述导管定向在所述内壁的基部处。

10.如权利要求1所述的火花塞，还包括位于所述外壳的接地电极端部的外壁中的连续螺纹部。

11.一种改进的火花塞，所述火花塞为包括中央电极的类型，所述中央电极从绝缘体尖端延伸并且延伸到使用中的活塞腔室内，所述改进包括：

外壳：

所述外壳限定腔体；

所述外壳限定腔体开口，所述腔体开口使所述腔体与使用中的所述活塞腔室相联；

所述外壳限定导管，所述导管从所述腔体延伸，而所述电极以与所述外壳间隔开的关系延伸到所述导管内；并且

所述外壳与所述绝缘体尖端相结合地限定腔室，所述腔室以间隔开的关系围绕所述绝缘体尖端并且通过所述导管联接到所述腔体上。

12.如权利要求11所述的改进型火花塞，其中，在所述腔体朝向所述导管延伸时所述腔体收窄。

13.如权利要求11所述的改进型火花塞，其中，所述腔体包括凹入部分，所述凹入部分朝向所述腔体开口设置，使得在所述腔体朝向所述导管延伸时所述腔体收窄。

14.如权利要求13所述的改进型火花塞，其中，所述腔体包括从所述凹入部分朝向所述腔体开口延伸的大致圆筒形部分。

15.如权利要求11至14中任一项所述的改进型火花塞，其中，所述腔体开口为截头锥形的，并且当所述腔体开口从所述大致圆筒形部分延伸时向外张开。

16.如权利要求11至14中任一项所述的改进型火花塞，其中，所述腔体开口为截头锥形的，并且当所述腔体开口从所述大致圆筒形部分延伸时向内张开。

17.如权利要求16所述的改进型火花塞，其中，所述外壳具有截头锥形外表面，并且所述外壳的截头锥形外表面和所述腔体开口以刀刃的方式相交。

18.如权利要求11至17中任一项所述的改进型火花塞，其中，所述腔室包括以间隔开的关系围绕所述绝缘体尖端的大致圆筒形部分，并且在所述腔室从其所述圆筒形部分朝向所述导管延伸时所述腔室收窄。

19.如权利要求11至17中任一项所述的改进型火花塞，其中，所述腔室包括以间隔开的关系围绕所述绝缘体尖端的大致圆筒形部分和将所述大致圆筒形部分联接到所述导管上的截头锥形部分，使得在所述腔室从其所述圆筒形部分朝向所述导管延伸时所述腔室收窄。