CN1042624A - 一种内燃机火花塞和使用该火花塞的点火方法 - Google Patents

Abstract

本发明的火花塞特征在于一接地电极上具有一与单个中心电极侧面相对的凹口；更具体地说，在接地电极是L形电极的情况下，该L形接地电极的自由端与中心电极相对，在其间形成一火花隙。在接地电极自由端上的凹口能保持(容纳)较多混合气体以在火花隙附近点火，凹口容量随中心电极侧表面与凹口之间距离的增大而增大；这样，点火进入凹口距离越远，混合气体被点燃的就越多、越强，从而可迅速在燃烧室的整个空间引起燃烧。

Description

本发明涉及一种用于机动车辆和类似车辆的内燃机上的火花塞。

本发明人等曾在日本专利申请公告“昭62-11471”中揭示了本发明人等研制的一种火花塞。在这种火花塞内，（在接地电极的另一侧设有一点火槽，通向中心电极，这样，槽内的少量混合气体可首先点燃，从而在燃烧室的整个空间内很快地引起燃烧。

在这种已有技术中，虽然点火槽延伸到接地电极的自由端，且自由端向内弯曲以和中心电极的侧表面靠近而在两者之间形成一火花隙，但容纳（保持）混合气体的点火槽的容量从一端到另一端几乎相等，这样，点火能力被限制，无法进一步加强。由于这一原因，本发明的火花塞中，面对着一中心电极的接地电极的自由端中部分地凹进，形成一容纳（保持）混合气体的凹口，凹口的容量随凹口内表面和中心电极侧表面之间的距离的增大而增大。

这样，一旦凹口边缘上的混合气体被火花隙内出现的火花点燃，点燃即延伸入凹口内使点火火种倍增从而使燃烧气体在一理想条件下在凹口内立即扩散。结果，不仅在凹口内混合气体的点燃被加速，而且在这种点火塞内所形成的次级点火火种的强度也比原有火花塞大大增加。因此，引起燃烧的时间大大缩短，燃烧气体增强得如此之多以致其周围的混合气体也被点燃。凹口内的点火火种以无级方式快速增长，从而使燃烧气体随之扩展。这样，与传统的火花塞相比，在点火过程中能量的损失可通过平衡点火的强度和凹口的深度而大大减小。

为了能更清楚地理解本发明，现参照附图对火花塞的结构和功能进行描述，其中：

图1为本发明火花塞主要部分的纵向截面图;

图2为如图1所示的同一火花塞的整体视图;

图3为如图1所示的同一火花塞的底部视图;

图4为如图1所示的同一火花塞主要部分的局部放大图;

图5为如图1至4所示的火花塞变化形式的底部视图;

图6为如图1至4所示的火花塞另一种变化形式的底部视图;

图7为本发明另一种火花塞主要部分的纵向截面图;

图8为如图7所示的同一火花塞的底部视图;

图9为本发明又一种火花塞主要部分的纵向截面图;和

图10为如图9所示同一火花塞的底部视图;

图中，序号8表示活塞的位置，但活塞在上述各图中未示出。

由于火花塞必须牢固地固定在发动机机座上，如图2所示，在火花塞的外部有一在顶部附近带有公螺纹的导电金属外壳1。一包围在连接火花塞端子3的引线和一圆柱形中心电极4外的陶瓷绝缘体2，由金属外壳1紧紧固定住。一对由金属外壳的延伸部分构成的矩形截面接地电极5，5，在中间近似成直角地向中心电极4弯曲。这样，就在中心电极4的侧表面4a和接地电极5，5的末端5a之间形成一火花隙。

如图3底部视图所示，在接地电极5，5的末端5a处有容纳混合气体的V形槽7，使槽的边缘能跨越接地电极的整个宽度。同时，截面面积，亦即槽7每单位长度上的容量随槽内侧和中心电极侧表面之间的距离的增大而无级增加。

接地电极5，5的自由端5a开有一V形槽，当通过引线端3在中心和接地电极之间加上一高电压时，就会在火花隙6内出现电火花。亦即，在火花隙内产生了火焰源（种）或初始点燃火种，首先点燃了在V形槽7边缘处的混合气体。当点燃进入槽内时，由于容量随与中心电极4距离的增大而无级增大，燃烧也无级扩大，倍增了次级点火源（点燃火种）。这样，燃烧室内的整个混合气体迅速燃烧从而引起强烈的爆炸。

下表所示为在大阪市几乎是同一条路线上所进行的两次试验的结果，试验中所用的车辆是无负载的普通卡车（1300cc，4循环，4汽缸），分别用本发明的火花塞和市场销售的普通火花塞进行试验，两个试验都是在最大速度保持在60公里/小时，平均速度在40-60公里/小时的情况下进行的。

表

燃料消耗    行驶里程    燃料效率    效率比值

本发明火花塞    11.78升    109公里    9.25公里/升    130.6%

市场销售火花塞    16.10升    114公里    7.08公里/升    100.0%

图1至4所示仅是一带有两个接地电极的火花塞;不用说，带有单个或三个接地电极的火花塞，只要接地电极的端部形成类似的形状，也能取得类似的效果。此外，槽7的形状可如图5和6底部视图所示加以变化。例如，如图5所示，槽的底部可以改为平底，另一种变化如图6所示，槽底部可以改为圆形。所有这些变型的火花塞，其作用和效果都与图1至4所示的原型相似。

图7和8所示为另一实施例。其中一对月牙形的接地电极5，5安装在由金属外壳1延伸出来的支柱9，9的顶端上，两支柱与中心电极4平行。如图8底部视图所示，与中心电极4的侧表面4a形成火花隙6的接地电极5，5的端部或内表面是如此之宽，以致在其中部包含一曲率半径大于中心电极4半径的圆形凹口5a，两边则各有与第一个实施例中的槽7作用相同的拱形凹口7，7。在拱形凹口7，7的外侧各有一平面10;这样，在一接地电极5的平面10和另一接地电极5的相对平面10之间就形成一向外展宽的空间11。

接地电极和中心电极的形状使得当在火花隙6内出现电火花时，首先在拱形凹口和圆形凹口相遇处的拱形凹口7，7的边缘上形成（产生）点火源（点燃火种）。点火源数量接着增加，形成倍增的次级点火源，并引起燃烧，燃烧气体从空间11向四处扩散。

由于一接地电极上的拱形凹口7，7与另一相对应的接地电极上的拱形凹口7，7相对，且在其间形成火花隙6，因此形成了容纳混合气体的较大的空间，其容量随拱形凹口7表面和中心电极4侧面之间距离的增大而无级增大。因此大量的点火源（火种）在此产生并由此更迅速地引起燃烧。

图9和10所示为又一实施例，其中，上述实施例中的一对接地电极5，5连成一体，形成一包围中心电极4的圆。更准确地说，圆形接地电极5由一对从金属外壳1延伸出来的支柱9，9所支承;在接地电极5的中间有一近似方形的孔，中心电极4位于此孔的中心，在中心电极和孔的每一边之间形成一火花隙6。在孔的每一边上包括一与中心电极4的侧面4a一起形成火花隙6的圆形部分5a，和在圆形部分5a两边的两凹口7，7。一侧上的凹口和另一侧上的凹口形成一较宽的空间在孔的每个角落上的凹口之间容纳混合气体;这样，在接地电极的内表面（孔的边）和中心电极4的侧面之间的距离最大的对角处空间的容量达到最大。

这种孔的形状可以使混合气体几乎在其每个角落附近都能大量聚集，其作用与第一个实施例中的槽7和第二个实施例中的凹口7等同。这样，当火花隙6内出现电火花时，在那儿就形成大量的点火源，从而在燃烧室的整个空间引起强烈和快速的燃烧。

上述的接地电极是圆接地电极，其中具有一基本上方形的孔以在中间容纳一中心电极;不用说，孔的形状也可变为三角形或五角形，它们都仍落在本发明的精神实质的范围之内。

Claims (9)

1、一种用于内燃机的火花塞，它至少包括一与一中心电极相配合的接地电极，所述接地电极在中部近似成直角地向内弯曲，弯向所述中心电极，使其端部面对所述中心电极，在两者之间形成一火花隙，所述中心电极的顶端与一活塞相对且在其间形成一空间，其特征在于，所述接地电极的端部部分地凹入，从而形成其间可容纳混合气体的一凹口，且所述凹口的容量随着所述凹口和所述中心电极之间距离的增大而无级增大。

2、如权利要求1所述的火花塞，其特征在于，在所述接地电极末端上的凹口形成所述V形槽的形状。

3、如权利要求2所述的火花塞，其特征在于，所述V形槽的底部是平面。

4、如权利要求2所述的火花塞，其特征在于，所述V形槽的底部是圆形的。

5、如权利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述接地电极成对地安装在所述中心电极的两侧，接地电极末端与所述中心电极侧表面一起形成所述火花隙，所述接地电极端部相当宽，它包括一在中间的圆形凹口和在其两侧的两个拱形凹口，且在一接地电极上的所述拱形凹口与对应接地电极上的一拱形凹口相对，在其间形成所述的火花隙，从而形成一相当大的空间来容纳混合气体，其容量随所述拱形凹口的表面与所述中心电极侧表面间距离的增大而无级增大。

6、如权利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述接地电极制成在其中间有一基本上成方形的孔的圆的形状，且被至少一根由导电外壳延伸出来的支柱所支承，所述孔被制成足够大以在其中心容纳所述中心电极，在其每一边留出一火花隙，且所述孔的每一边都有两个凹口，这样在一边上的凹口和在另一边上的凹口在所述孔的每个角落里形成一相当大的空间来保持（容纳）混合气体，这里，所述孔的边和所述中心电极侧表面之间的距离为最大。

7、如权利要求6所述的火花塞，其特征在于，所述孔可以是三角形的。

8、如权利要求6所述的火花塞，其特征在于，所述孔可以是五角形的。

9、一种在如权利要求1至8所述的火花塞内的混合气体的点火方法，包括：首先由火花隙中形成的火花点燃接地电极末端的与火花隙最近的凹口边缘处的最小量的混合气体，然后点燃所述凹口内的较大量混合气体，所述凹口容量随所述凹口和所述中心电极侧面之间距离的增大而无级增大。

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