CN103259194B - 防积碳火花塞 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于火花塞的绝缘体，该绝缘体具有绝缘体顶部。该绝缘体顶部包括从绝缘体顶部的外表面径向向内延伸的部件。本发明还涉及一种火花塞。
Description
交叉引用
本申请要求于2012年2月17日提交的名称为“Fouling Resistant Spark Plug(防积碳火花塞)”的美国临时专利申请No.61/600,075的权益，其全部公开内容被结合于此。
背景技术
本文所公开的主题涉及一种火花塞，更具体地说，涉及火花塞的绝缘体。
在内燃机中用作点火器的火花塞会遭受到被称为“积碳(fouling)”的情况。久而久之，碳和其他燃烧产物将积累在火花塞上，包括火花塞的绝缘体顶部表面上，该表面通常位于未混合燃料的边界处或附近，或者位于中心电极顶部处或附近。汽油机的燃烧产物包括如甲基环戊二烯三羰基锰(MMT)和二茂铁的燃料添加剂的微粒，其经常被添加到汽油中以用于提高辛烷值。通常，在火花塞的火花点附近积累的碳烟将由所产生的火花的热量引燃。然而，由于绝缘体顶部的裸露表面可能不处于电极顶部和地电极之间的火花隙中或附近，所积累的燃烧碳烟可能不会被烧掉。如果这些燃烧产物积累的量过大，则在中心和地电极之间将不能正常形成火花。积累的燃烧碳烟造成电气短路，从而来自中心电极的电荷跨过绝缘体的表面并回到外部金属壳体而不是经过火花隙再返回到接地电极。该过程被称作“积碳”。
由此，尽管现在的火花塞符合客户的需要，但是仍需对其进行改进，特别是需要对其进行改进以提供一种更能耐受住由绝缘体顶部的燃烧产物积累所引起的积碳的火花塞。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供了一种用于火花塞的绝缘体，其包括绝缘体顶部。该绝缘体顶部包括从绝缘体顶部的外表面径向向内延伸的部件。该部件还围绕绝缘体顶部的周长延伸。
根据本发明的另一实施例，提供了一种用于内燃机的火花塞，其包括中心电极。绝缘体位于中心电极周围。外壳包围该绝缘体，从而绝缘体的顶部伸出外壳的端部。在绝缘体的顶部，一个部件径向向内地伸向中心电极。该部件还绕着绝缘体顶部的周长延伸。
结合附图，从下文的描述将更加清楚地得到这些和其他优点和特征。
附图说明
在说明书结尾的权利要求书中特别指出并清楚要求了被视为本发明的主题。结合附图，可从下文的详细描述中清楚得知本发明的前述和其他特征和优点，其中：
图1是火花塞的截面图；
图2是根据一示例性实施例的火花塞绝缘体顶部的截面图；
图3是根据另一示例性实施例的火花塞绝缘体顶部的截面图；以及
图4是根据再一示例性实施例的火花塞绝缘体顶部的截面图。
具体实施方式
根据本公开的一种防积碳火花塞10包括绝缘体14，绝缘体14具有绝缘体顶部18和围绕绝缘体顶部18的周长的至少一部分延伸的部件50。在一个示例性实施例中，周向部件50包括槽52，槽52被配置为防止积碳或燃烧颗粒跨接部件50产生电极短路。槽52可被形成为包括物质54，物质54可吸收燃烧颗粒或防止跨接槽52导电。部件50还可包括多个槽52，其沿顶部18径向间隔开来。同样可以设想到部件50的其他实施例。
图1示出了设计用于内燃机的火花塞10的整体结构。火花塞10经由设置在发动机缸盖(未示出)上的螺纹孔伸入发动机的燃烧室(未示出)中。火花塞10包括沿火花塞10的轴向长度延伸的圆柱形中心电极12，同心包围中心电极12的陶瓷或相似组成的绝缘体14，以及同心包围绝缘体14的外壳16。
在示例性实施例中，例如如图1中所示，中心电极12的顶部可在火花塞10的一端伸出绝缘体14。中心电极12的顶部还可与绝缘体14的顶部18对齐，如图2-4中所示。无论如何，在中心电极12的端部附着有贵金属顶端28，其由例如金、钯、铱、铂、或用于使能适当的火花塞功能的任一适合形式的其某些合金的材料制成。例如，可在中心电极12的端部增加由细丝组成的贵金属顶端28来改进耐磨性以及保持中心电极12与耦合至外壳16的地电极44(见图1)之间的火花隙。
如图1中所示，绝缘体14可具有细长的、基本为圆柱形的体，并且该圆柱体具有直径不同的多个部分。绝缘体端部18为伸出外壳16、并且基本围绕贵金属顶端28附近的中心电极12的绝缘体部分。外壳16包括用于接合发动机的整体式外螺纹部分38，以及在其接合发动机时用于以扳手固定火花塞10的六角螺母(未示出)。外壳16上连接有地电极44，其伸出外壳16。地电极44和中心电极12的贵金属顶端28限定出火花塞隙30。地电极44电连接至外壳16的螺纹部分38以在火花塞10被安装到发动机气缸中时形成电气地。
如图2所示，在绝缘体顶部18的外表面32上设置有部件50，其从绝缘体顶部18的外表面32朝向中心电极12径向向内延伸。部件50的优点是能够对绝缘体顶部18的燃烧碳烟的积累进行限制。在示例性实施例中，部件50可位于绝缘体顶部18的端部附近并邻近中心电极12和贵金属顶端28。在一个示范性实施例中，部件50是围绕绝缘体顶部18的外表面32周向延伸的凹部或槽52。槽52构成气隙34，用于沿绝缘体14外表面32导通的电荷。槽52的纵向长度防止燃烧碳烟和其他污染物在气隙34上造成电气短路和使火花塞10积碳。槽52向内的深度决定了能够进入槽52并留下的积碳的量。部件50的深度能够防止积碳颗粒积累后产生能够通过电荷的导电表面。在一个示范性实施例中，部件50可以是不连续的，相反，其可以包括沿着围绕绝缘体顶部18外表面32的单个环形路径的多个槽52。在其他示范性实施例中，多个连续或不连续的槽52可形成在绝缘体顶部18的外表面32上并沿火花塞10的纵轴46间隔开来。
本公开的部件50可以有多种形式。如图2-4中所示，部件50的形状可包含具有长度L和深度D的任意几何变形，其延伸距离超过电荷要生成电气短路所必须越过的表面距离。如图2中所示，在一个示例性实施例中，部件50为圆形的不对称槽52，其形成的角度朝向中心电极12和贵金属顶端28以形成由半圆形表面连接的一对平行锥形表面。在其他示范性实施例中，如图3所示，部件50为角槽52。角槽52可包括角度朝向中心电极12和贵金属端部28的第一锥形表面。在其他示范性实施例中，如图4所示，槽52可以是具有两个相对的、成角度地朝向彼此的镜像表面的对称形状。
在示范性实施例中，物质54可位于部件50的至少一部分内。所选择的物质54可以是利用物质54的毛细管力将物质54保持在部件50中的物质54，如图2-4中所示。在一个示范性实施例中，物质54可以是将与其接触的燃烧颗粒的至少一部分吸收掉的无机流体或釉料。另外，物质54也可以是不导电的，或者可以不超过期望的导电等级，从而使得通过绝缘体14外表面32的电荷不能经由物质54导通到外壳16。
在本公开中，火花塞10被配置为用于提供电流给火花塞10以生成火花的车辆发动机中。具体而言，中心电极12的一端经由导电玻璃密封24电连接至接线柱22。在替换实施例中，附加的电阻元件25可连接至玻璃密封24。如同相关技术中已知的，接线柱22可由钢或具有镀镍面的基于钢的合金材料制成。接线柱22进一步连接至接线柱螺母26，接线柱螺母26从绝缘体突出并连接点火电缆(未示出)，当火花塞10连接时点火电缆向火花塞10提供电流。
尽管联系有限数量的实施例对本发明进行了详细描述，但是应当很容易地理解，本发明并不限于所公开的这些实施例。相反，可以对本发明进行修改以合并此前未描述过的任意数量的变化、改动、替换或等效配置，但是这些变化、改动、替换或等效配置是与本发明的精神和范围相称的。此外，尽管已经对本发明的各种实施例进行了描述，但是应当理解，本发明的方面可仅包括某些所述的实施例。由此，本发明不应被看作为受限于前文的描述，其仅仅由所附权利要求的范围进行限制。
Claims (18)
1.一种用于火花塞的绝缘体，包括：
绝缘体顶部；以及
从绝缘体顶部的外表面径向向内延伸的周向部件，其中，所述周向部件产生槽，所述槽的直径小于所述绝缘体顶部的外表面的直径；
其中，该槽的纵向长度防止积碳颗粒产生跨越该槽的电气短路。
2.根据权利要求1所述的绝缘体，其特征在于，该槽为绕着绝缘体顶部的整个圆周形成的连续的环形槽。
3.根据权利要求1所述的绝缘体，其特征在于，该槽为在绝缘体顶部的圆周中形成的不连续的槽。
4.根据权利要求2所述的绝缘体，其特征在于，该槽形成由半圆形表面连接的一对平行锥形表面。
5.根据权利要求1所述的绝缘体，其特征在于，该槽的向内的深度防止积碳颗粒积累后产生电荷可通过的导电表面。
6.根据权利要求1所述的绝缘体，其特征在于，进一步包括位于该槽内的物质。
7.根据权利要求6所述的绝缘体，其特征在于，该物质为能够吸收燃烧颗粒的流体或釉料。
8.根据权利要求6所述的绝缘体，其特征在于，该物质为不导电的或者不超过最大导电率。
9.一种火花塞，包括：
中心电极；
围绕中心电极放置的绝缘体；
围绕绝缘体的外壳；以及
其中绝缘体包括伸出外壳端部的顶部，以及其中周向部件形成在绝缘体顶部的外表面中并在绝缘体顶部中产生槽；
其中，该槽的纵向长度防止积碳颗粒产生跨越该槽的电气短路。
10.根据权利要求9所述的火花塞，其特征在于，该槽为绕着绝缘体顶部的整个圆周形成的连续的环形槽。
11.根据权利要求9所述的火花塞，其特征在于，该槽为在绝缘体顶部的圆周中形成的不连续的槽。
12.根据权利要求10所述的火花塞，其特征在于，该槽形成由半圆形表面连接的一对平行锥形表面。
13.根据权利要求9所述的火花塞，其特征在于，该槽的向内的深度防止积碳颗粒积累后产生导电表面。
14.根据权利要求9所述的火花塞，其特征在于，进一步包括位于该槽内的物质。
15.根据权利要求14所述的火花塞，其特征在于，该物质为能够吸收燃烧颗粒的流体或釉料。
16.根据权利要求14所述的火花塞，其特征在于，该物质为不导电的或者不超过最大导电率。
17.根据权利要求1所述的绝缘体，其特征在于，所述槽具有三角形横截面形状。
18.根据权利要求1所述的绝缘体，其特征在于，所述槽具有圆形横截面形状。
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