CN103259195A - 一种高效点火的火花塞 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效点火的火花塞，包括绝缘体、中心电极、壳体和接地电极单元。其中，该绝缘体具有沿轴线方向延伸的轴孔；该中心电极插入贯穿该绝缘体的轴孔并露出端部；该壳体为中空结构，套设在该绝缘体的表面，并使该中心电极的端部位于壳体的空腔内；该接地电极单元设置在该壳体内，包括连接部和导火部，该导火部与壳体平行，该连接部连接该导火部和壳体的内壁，该连接部上设置有通孔。本发明的火花塞具有抗腐蚀性的同时，还具有高效点火、节能减排的优点。

Description

一种高效点火的火花塞

技术领域

本发明涉及一种在内燃机中使用的火花塞。

背景技术

火花塞是安装到内燃机（发动机）上，用于燃烧室内的混合气体的打火。请参阅图1，其是现有技术中火花塞10的结构示意图。该火花塞10包括一中心电极12、绝缘体14、壳体16和接地电极18。该绝缘体14为陶瓷绝缘体，具有沿轴线方向延伸的轴孔，该中心电极12插入贯穿该绝缘体14的轴孔。该壳体16设置在该绝缘体14的外周。该接地电极18与该壳体16的端部连接，并弯曲延伸与中心电极12相对，与中心电极12之间形成火花放电的间隙。该中心电极12与接地电极18之间通过脉冲电力的作用产生电弧，进而产生电火花点燃电极周围的混合气体，达到自动点火的目的。由于火花塞的工作环境极端恶劣，该中心电极12和接地电极18在燃烧室内高温高压条件下需要点火无数次，而该电极上会出现沉积物并导致其腐蚀，导致火花塞的情况恶化。

为了减缓火花塞的恶化速度，技术人员对火花塞进行了各种改进。如通过提高电极材料的抗腐蚀性能或增加电极数量来克服电极的腐蚀问题。但是，提高电极材料的抗腐蚀性能需要提出新的电极材料，在采用现有电极材料的情况下无法改变电极的腐蚀问题；对于同时设置多个电极，由于该多个电极同样曝露在燃烧室中，将会同时受到侵蚀，并不能从根本上解决电极的抗腐蚀问题。

又或者将中心电极和接地电极设置在壳体的空腔内。请参阅图2，其是现有技术中另一火花塞的结构示意图。该火花塞包括外壳和固定安装于外壳内的绝缘瓷芯；该绝缘瓷芯内装有中心电极7；该中心电极的上端伸出绝缘瓷芯形成一个放电末端17；该外壳具有一个喷火腔11，该放电末端17处于喷火腔内；该喷火腔11内设置有接近放电末端的接地电极13。将中心电极和接地电极构成的放电点火装置设置于喷火腔11内，先点燃喷火腔11内的混合燃气，再利用喷火腔11喷出的火焰点燃内燃机燃烧室的混合气体，创造了一个高效的点火环境，并降低电极上沉积物的沉积速度。但是，对于将中心电极和接地电极设置在壳体的空腔内，会使两电极产生的火花进入燃烧室的路程增加，进而使燃烧室的混合气体的点燃时间产生延迟，由于内燃机运转的压缩冲程和膨胀冲程的时间为固定时间，则混合气体的燃烧时间缩短，在一定程度上降低了内燃机的燃烧效率，不利于节能环保。且该接地电极13和中心电极的放电末端17之间的点火间隙15极其重要，必须在一定距离以内以利于其放电，但该点火间隙15过小并不利于在进气冲程时混合气体进入该放电间隙，一定程度上也降低了火花塞的点火效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种点火效率高且抗腐蚀的火花塞。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种高效点火的火花塞，包括绝缘体、中心电极、壳体和接地电极单元。其中，该绝缘体具有沿轴线方向延伸的轴孔；该中心电极插入贯穿该绝缘体的轴孔并露出端部；该壳体为中空结构，套设在该绝缘体的表面，并使该中心电极的端部位于壳体的空腔内；该接地电极单元设置在该壳体内，包括连接部和导火部，该导火部与壳体平行，该连接部连接该导火部和壳体的内壁，该连接部上设置有通孔。

进一步，该连接部与该壳体的内壁垂直连接，该导火部与该连接部垂直连接。

进一步，包括至少两个接地电极单元，每个接地电极单元的连接部和导火部均为片状，二者形成一“Γ”形结构，该至少两个导火部和壳体内壁之间形成一条导火通道。

或者，该连接部为圆环状，该导火部为上下贯通的筒状，该连接部的外环与壳体的内壁连接，连接部的内环与导火部垂直连接，该导火部内腔形成一条导火通道。

进一步，该接地电极单元还包括释放部，该释放部为喇叭状，其窄口端与导火部的接近壳体的开口端的末端连接。

进一步，该接地电极单元还包括点火部，该点火部设置在导火部的内壁上并凸出于导火部的内壁。

进一步，该导火部位于壳体内，或伸出壳体的开口端。

进一步，该导火部的内壁上具有螺旋状的凹槽或突出部。

进一步，该释放部位于壳体内，或伸出壳体的开口端。

以及，该壳体的开口端具有一逐步收窄的弧形窄口结构。

相对于现有技术，本发明提供的火花塞将中心电极和接地电极设置在壳体的点火腔内，使其具有抗腐蚀性能。进一步，该接地电极单元的连接部及其上的通孔结构能够在进气冲程迅速地将混合气体引进至中心电极周围，且接地电极单元的导火部结构能够在点火后迅速增大火花气流的流速，使火花更加快速的迸发，高效地将火花引导至内燃机的燃烧室内。不仅缩短了混合气体进入中心电极周围的时间，也缩短了火种到达燃烧室的时间，即相对增加了燃烧室里的可燃混合气的燃烧时间，使燃料在内燃机内得到更加充分的燃烧达到高效点火、节能减排的效果。

附图说明

图1是现有技术中火花塞10的结构示意图。

图2是现有技术中的另一火花塞的结构示意图。

图3是本发明实施例1的火花塞100的剖面结构示意图。

图4是图3所示的接地电极单元280的立体结构示意图

图5是本发明实施例2的火花塞的接地电极单元280的立体结构示意图。

图6是本发明实施例3的火花塞的接地电极单元380的立体结构示意图。

图7是本发明实施例4的火花塞的接地电极单元480的立体结构示意图。

具体实施方式

实施例1

请参阅图3，其是本发明实施例1的火花塞100的剖面结构示意图。该火花塞100包括一中心电极120、绝缘体140、壳体160和接地电极单元180。该绝缘体140为陶瓷绝缘体，其具有沿轴线方向延伸的轴孔。该中心电极120插入贯穿该绝缘体140的轴孔并露出端部122。该壳体160为中空结构，套设在该绝缘体140的表面，并使该中心电极120的端部122位于壳体160的空腔内。该接地电极单元180设置在该壳体的空腔的内壁上。该壳体160的外壁上设置有螺纹。

请同时参阅图4，其是图1所示火花塞100的接地电极单元180的立体结构示意图。具体地，该接地电极单元180包括连接部182和导火部184。该导火部184与壳体160平行，该连接部182连接该导火部184及壳体160。在本实施例中，该连接部182与该壳体160的内壁垂直连接，该导火部184与该连接部182垂直连接。该连接部182上设置至少有一个通孔186，本实施例中包括多个通孔186。在本实施例中，包括两个接地电极单元180，每个接地电极单元的连接部182和导火部184均为片状，二者形成一“Γ”形结构，两个接地电极单元180呈镜像对称。两个导火部184和壳体160内壁之间形成一条狭窄的导火通道A。

该中心电极120的端部122设置于该接地电极单元180的导火通道A的上方或者设置于导火通道A中，且端部122与导火部184之间的点火间隙为0.3mm～1.5mm，以利于其放电，同时该点火间隙会根据点火系统的设计要求增加或减少。

由于上述的接地电极单元180的结构，在该壳体160内形成了多个空间：该接地电极单元180的连接部182与绝缘体140之间具有一混气空间B；在该接地单元180的导火部184与壳体内壁之间具有一导气空间C；在该接地单元180的导火部184的末端与壳体进气口之间具有一进气空间D。

在内燃机的进气冲程时，进气空间D内的压力大于混气空间B内的压力，混合气体从进气空间D通过导气空间C和导火通道A进入混气空间B。但由于导火通道A相对狭窄，且由于中心电极120位于导火通道A内或在其上方的阻挡作用，大量的混合气体无法从导火通道A进入混气空间B；因此，大量的混合气体将通过导气空间C及接地电极单元180的连接部182上的通孔186迅速进入混气空间B，从而高效地将混合气体由内燃机的燃烧室引导至混气空间B，并布满在中心电极120周围。

在脉冲点火时，该火花塞100的壳体160的各腔体内充满了混合气体，该中心电极120和接地电极单元180的导火部184之间放电引燃电极周围的混合气体，此时混气空间B内的气体首先被引燃并迅速膨胀，该混气空间B内的压力迅速增大，推动火花向进气空间D方向释放。当火花经过导火通道A时，由于导火通道A的孔径迅速收窄，火花气流经过该导火通道A时的流速增大，从而使火花更加快速的迸发，从而高效地将火花引导至内燃机的燃烧室内。

进一步，由现有技术可知，内燃机运转的压缩冲程（即进气冲程）和膨胀冲程的时间为固定时间，在内燃机的活塞接近上止点时，火花塞发出电火花，点燃被压缩的可燃混合气，可燃混合气体在膨胀冲程的时间内燃烧并释放热能，推动活塞由上止点向下止点运动。因此，在压缩冲程，大量的可燃混合气体通过导气空间C迅速进入混气空间B，缩短了可燃混合气体进入混气空间B的时间；在膨胀冲程，在壳体的混气空间B内被点燃气体经过导火通道A时流速增大，使火花能够以更加快的速度到达燃烧室，缩短了火种到达燃烧室的时间。从进气到出火，均克服了因将中心电极和接地电极设置在壳体的空腔内导致火花进入燃烧室的路程增加的缺陷，相对增加了燃烧室里的可燃混合气在膨胀冲程内的燃烧时间，使燃料在内燃机内得到更加充分的燃烧，达到节能减排的效果。

实施例2

请参阅图5，其是本发明实施例2的火花塞的接地电极单元280的结构示意图。本实施例2的火花塞的结构与实施例1的火花塞的结构大致相同，区别仅在于接地电极单元280的结构：该接地电极单元280包括连接部282和导火部284。该连接部282与该壳体160的内壁垂直连接，该导火部284与该连接部282垂直连接。该连接部282上设置有多个通孔286。在本实施例中，该连接部282为圆环状，其外环与壳体160的内壁连接，内环与导火部284垂直连接。该导火部284为上下贯通的筒状。该导火部284内形成一条狭窄的导火通道A。进一步，该导火部284的内壁上具有螺旋状的凹槽或突出部（图未示），以引导其内的火花气流向燃烧室释放时形成涡旋气流，以进一步提高火花释放的效率。

实施例3

请参阅图6，其是本发明实施例3的火花塞的接地电极单元380的结构示意图。其与实施例2的火花塞的结构大致相同，区别仅在于：该接地电极单元380包括连接部382、导火部384和释放部388。该连接部382与该壳体160的内壁垂直连接，该导火部384与该连接部382垂直连接。该连接部382上设置有多个通孔386。该连接部382为圆环状，其外环与壳体160的内壁连接，内环与导火部384垂直连接。该导火部384为上下贯通的筒状。该导火部384内形成一条狭窄的导火通道A。该释放部388为喇叭状，其窄口端与导火部384的接近壳体160开口端的末端连接。该释放部388的设置更有利于提高火花释放的效率。

实施例4

请参阅图7，其是本发明实施例4的火花塞的接地电极单元480的结构示意图。其与实施例2的火花塞的结构大致相同，区别仅在于：该接地电极单元480包括连接部482、导火部484和点火部488。该连接部482与该壳体160的内壁垂直连接，该导火部484与该连接部482垂直连接。该连接部482上设置有多个通孔486。该连接部482为圆环状，其外环与壳体160的内壁连接，内环与导火部484垂直连接。该导火部484为上下贯通的筒状。该导火部484内形成一条狭窄的导火通道A。该点火部488为棒状或片状，其设置在导火通道A的导火部484的内壁上，并与导火部484垂直，或不与导火部484平行即可；又或者该点火部488为设置在导火通道A的导火部484的内壁上的凸点。该中心电极120与该点火部488的间距最近，以利于提高点火的效率。

本发明还有多种变形实施方式，如：该接地电极单元的连接部可设置于该导火部的上、中下端的任何位置；本发明的任意实施例均可同时包括点火部和释放部，或包括其中的任意一个；该点火部可设置在该导火通道内的导火部的上、中下端的任何位置；该导火部可位于该壳体内，亦可伸出壳体的开口端；该释放部可位于该壳体内，亦可伸出壳体的开口端；本发明实施例1中可包括两个以上的接地电极单元，每个接地电极单元为由连接部和导火部形成的“Γ”形结构，并由这些导火部和壳体内壁之间形成一条狭窄的导火通道A；本发明实施例2中的导火部的横截面为三角形、方形等任意多边形或者为圆形。另外，本发明的壳体的开口端可具有一逐步收窄的弧形窄口结构，以进一步提高该火花塞的出火动力。

相对于现有技术，本发明提供的火花塞将中心电极和接地电极单元设置在壳体的点火腔内，使其具有抗腐蚀性能。进一步，通过在接地电极单元的连接部上设置通孔，以提高混合气体进入中心电极附近区域的效率。以及导火部形成的导火通道点火后的火花经过在导火通道的孔径迅速收窄的结构中迅速增大火花气流的流速，使火花更加快速的迸发，高效地将火花引导至内燃机的燃烧室内，从而缩短了火种到达燃烧室的时间，即相对增加了燃烧室里的可燃混合气的燃烧时间，使燃料在内燃机内得到更加充分的燃烧，达到高效点火、节能减排的效果。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (10)

1.一种高效点火的火花塞，其特征在于，包括

——绝缘体，其具有沿轴线方向延伸的轴孔；

——中心电极，其插入贯穿该绝缘体的轴孔并露出端部；

——壳体，其为中空结构，套设在该绝缘体的表面，并使该中心电极的端部位于壳体的空腔内；

——接地电极单元，其设置在该壳体内，包括连接部和导火部，该导火部与壳体平行，该连接部连接该导火部和壳体的内壁，该连接部上设置有通孔。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于：该连接部与该壳体的内壁垂直连接，该导火部与该连接部垂直连接。

3.根据权利要求2所述的火花塞，其特征在于：包括至少两个接地电极单元，每个接地电极单元的连接部和导火部均为片状，二者形成一“Γ”形结构，该至少两个导火部和壳体内壁之间形成一条导火通道。

4.根据权利要求2所述的火花塞，其特征在于：该连接部为圆环状，该导火部为上下贯通的筒状，该连接部的外环与壳体的内壁连接，连接部的内环与导火部垂直连接，该导火部内腔形成一条导火通道。

5.根据权利要求3或4所述的火花塞，其特征在于：该接地电极单元还包括释放部，该释放部为喇叭状，其窄口端与导火部的接近壳体的开口端的末端连接。

6.根据权利要求3或4所述的火花塞，其特征在于：该接地电极单元还包括点火部，该点火部设置在导火部的内壁上并凸出于导火部的内壁。

7.根据权利要求3或4所述的火花塞，其特征在于：该导火部位于壳体内，或伸出壳体的开口端。

8.根据权利要求3或4所述的火花塞，其特征在于：该导火部的内壁上具有螺旋状的凹槽或突出部。

9.根据权利要求3或4所述的火花塞，其特征在于：该壳体的开口端具有一逐步收窄的弧形窄口结构。

10.根据权利要求5所述的火花塞，其特征在于：该释放部位于壳体内，或伸出壳体的开口端。

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