CN104421091A - 一种内燃机的点火系统及火花塞在燃烧室的安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种内燃机的点火系统，包括燃烧室和火花塞。该燃烧室包括一空腔的缸体，在缸体的内壁上具有一火花塞安装通道。该火花塞包括中心电极和接地电极形成的点火端部。该火花塞安装在该火花塞安装通道上，并且该火花塞的点火端部位于该火花塞安装通道内。相对于现有技术，该火花塞的点火端部位于该火花塞安装通道内，使其中心电极和接地电极具有较好的抗腐蚀性能。并且，燃料喷射器的喷嘴可直接对着火花塞安装通道进行喷射燃料而没有任何的阻挡物来阻挡燃料的进入，燃料能够更快速和均匀且完全地进入到火花塞安装通道内而避免燃料的浪费。
Description
技术领域
本发明涉及一种内燃机的点火系统，以及火花塞在内燃机中燃烧室的安装方法。
背景技术
内燃机是将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入汽缸内部的高压燃烧室燃烧爆发产生动力。是将热能转化为机械能的一种热机。火花塞是安装到内燃机上，用于燃烧室内的混合气体的打火。请参阅图1，其是现有技术中的内燃机的点火系统的结构示意图。该内燃机的点火系统包括燃烧室11、燃料喷射器12和火花塞13。该燃烧室11包括一空腔的缸体111，缸体111的上端具有一内壁为螺纹状的火花塞安装通道112，用以将火花塞13安装在燃烧室11上；以及在火花塞安装通道112附近具有一燃料喷射器安装通道114，用以将燃料喷射器12安装在燃烧室11上。请同时参阅图2，其是火花塞13的结构示意图。该火花塞13包括一中心电极132、绝缘体134、壳体136和接地电极138。该绝缘体134为陶瓷绝缘体，具有沿轴线方向延伸的轴孔，该中心电极132插入贯穿该绝缘体134的轴孔。该壳体136设置在该绝缘体134的外周，壳体136的表面具有螺纹。该接地电极138与该壳体136的端部连接，并弯曲延伸与中心电极132相对，与中心电极132之间形成火花放电的间隙。该中心电极132与接地电极138之间形成点火端部，该点火端部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。
通常，该燃烧室11为圆形或椭圆形缸体，为了能产生强力燃烧效果，会将火花塞13的中心电极与接地电极形成的点火端部设置在燃烧室11的缸体111内，即该火花塞13通过其壳体136与火花塞安装通道112的螺纹扭合，火花塞13的壳体136填充了整个火花塞安装通道112，火花塞13穿过该火花塞安装通道112使其点火端部伸出至燃烧室11的缸体111内。为了增强点火系统的燃烧效率，该燃料喷射器12会设置在火花塞13的附近，该燃料喷射器12的喷嘴对着该火花塞13的点火端部一侧进行喷射。
但是，通常火花塞13的壳体136会伸出部分至燃烧室11的缸体内，由于燃料喷射器12是设置在火花塞13的一侧边，壳体136会阻挡部分燃料直接到达火花塞的点火端部，从而影响燃烧效率；长期使用后，通常会在燃料喷射器12一侧的壳体上形成燃烧不完全的炭黑渍，即燃烧不完全引起的局部积碳现象，降低燃烧效率，影响了发动机的输出功率。并且，由于火花塞的工作环境极端恶劣，该中心电极132和接地电极138在燃烧室11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13的情况恶化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种集中高效且抗腐蚀的内燃机的点火系统。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种内燃机的点火系统，包括燃烧室和火花塞。该燃烧室包括一空腔的缸体，在缸体的内壁上具有一火花塞安装通道。该火花塞包括中心电极和接地电极形成的点火端部。该火花塞安装在该火花塞安装通道上，并且该火花塞的点火端部位于该火花塞安装通道内。
相对于现有技术，该火花塞的点火端部位于该火花塞安装通道内，使其中心电极和接地电极具有较好的抗腐蚀性能。并且，燃料喷射器的喷嘴可直接对着火花塞安装通道进行喷射燃料而没有任何的阻挡物来阻挡燃料的进入，燃料能够更快速和均匀且完全地进入到火花塞安装通道内而避免燃料的浪费。
作为本发明的一种优选实施方式，该火花塞进一步包括一中心电极、绝缘体、壳体和接地电极，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，该壳体设置在该绝缘体的外周，壳体的表面具有螺纹并与火花塞安装通道螺纹接合，该接地电极与该壳体的端部连接，并弯曲延伸与中心电极相对，与中心电极之间形成具有火花放电的间隙的点火端部。
作为本发明的一种优选实施方式，该火花塞进一步包括一中心电极、绝缘体、壳体和接地电极，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或位于壳体面向缸体的开口附近，该接地电极设置在该壳体的空腔的内壁上并与中心电极相对，形成具有火花放电的间隙的点火端部。
作为本发明的一种优选实施方式，该火花塞进一步包括一中心电极、绝缘体和壳体，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，壳体面向缸体的开口端设置有一挡盖，该挡盖的中心设置有一点火孔，点火孔的四周设置有进气孔，该中心电极的端部延伸至该挡盖的点火孔的中心，该点火孔的内壁作为接地电极，与中心电极形成具有火花放电的间隙的点火端部。
进一步，该挡盖为实心柱体，点火孔和进气孔均贯穿挡盖的上下底面，该点火孔设置在挡盖的轴心处，挡盖的侧面的进气孔处为内凹状。
以及，该点火孔和进气孔连通。
作为本发明的一种优选实施方式，该火花塞进一步包括一中心电极、绝缘体和壳体，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，壳体面向缸体的开口端设置有一挡盖，该挡盖的中心设置有一喷火嘴，该喷火嘴的外径小于小于火花塞安装通道的内径，在喷火嘴的四周的挡盖上设置有主进气孔，该中心电极的端部延伸至该挡盖的喷火嘴的中心，以该喷火嘴的内壁作为接地电极，与中心电极形成具有火花放电的间隙的点火端部。
进一步，在喷火嘴的管壁上还设置有多个副进气孔，该点火端部位于主进气孔或副进气孔的附近。
进一步，该喷火嘴位于该火花塞安装通道内；或者该喷火嘴突出于该火花塞安装通道延伸至燃烧室的缸体中。
同时，本发明还提供一种集中高效且抗腐蚀的火花塞在燃烧室的安装方法。该方法是通过以下技术方案实现的：一种火花塞在燃烧室的安装方法，该燃烧室包括一空腔的缸体，在缸体的内壁上具有一火花塞安装通道；该火花塞具有其中心电极和接地电极形成的点火端部；将火花塞安装在燃烧室的火花塞安装通道上，并使该火花塞的点火端部位于该火花塞安装通道内。
相对于现有技术，该火花塞在燃烧室的安装方法将火花塞的点火端设置在该火花塞安装通道内，使其中心电极和接地电极具有较好的抗腐蚀性能。并且，燃料喷射器的喷嘴可直接对着火花塞安装通道进行喷射燃料而没有任何的阻挡物来阻挡燃料的进入，燃料能够更快速和均匀且完全地进入到火花塞安装通道内而避免燃料的浪费。
附图说明
图1是现有技术中的内燃机的点火系统的结构示意图。
图2是现有技术中火花塞13的结构示意图。
图3是本发明的内燃机的点火系统的结构示意图。
图4是图3所示的火花塞的实施例1结构示意图。
图5是图3所示的火花塞的实施例2结构示意图。
图6是图3所示的火花塞的实施例3结构示意图。
图7是图6所示的挡盖的俯视图。
图8是图3所示的火花塞的实施例4结构示意图。
图9是图8所示的挡盖的立体结构示意图。
图10是图3所示的火花塞的实施例5结构示意图。
图11是图10所示的挡盖的立体结构示意图。
具体实施方式
实施例1
请参阅图3，其是本发明的内燃机的点火系统的结构示意图。该内燃机的点火系统20包括燃烧室21、火花塞22和燃料喷射器23。该燃烧室21包括一空腔的缸体211，在缸体211的内壁上具有一火花塞安装通道212，用以将火花塞22安装在燃烧室21上；以及在火花塞安装通道212附近具有一燃料喷射器安装通道214，用以将燃料喷射器23安装在燃烧室21上。该火花塞22具有其中心电极221和接地电极222形成的点火端部A。该中心电极221和接地电极的外表面均镀有一层贵金属，如铱金，以提高其点火的性能。与现有技术不同的是，该火花塞22的中心电极和接地电极形成的点火端部A位于该火花塞安装通道212内。在该点火端部A至缸体211之间的火花塞安装通道212形成了该火花塞22的导火通道B。该燃料喷射器23设置在火花塞安装通道212的附近，该燃料喷射器12的喷嘴对着该火花塞安装通道212进行喷射。
在内燃机的进气冲程时，燃料和空气形成的混合气体充满燃烧室的缸体211，由于缸体211内的压强远大于火花塞安装通道212形成的导火通道B，混合气体被迅速推进至导火通道B并充满点火端部A周围。且由于燃料喷射器12的喷嘴直接对着该火花塞安装通道212进行喷射燃料，而火花塞安装通道212在缸体内并没有任何的阻挡物来阻挡燃料的进入，因此，燃料能够更快速和均匀且完全地进入到火花塞安装通道212内而避免燃料的浪费。
而在火花塞的脉冲点火时，该导火通道B内的火花塞的点火端部A周围充满了混合气体，该中心电极221和接地电极222之间放电引燃电极周围的混合气体，此时导火通道B内的气体被引燃并迅速膨胀，压力迅速增大，进而推动火花向缸体211方向释放。
在本实施例中，火花塞22采用现有技术中的火花塞结构，如图4所示，该火花塞22包括一中心电极221、绝缘体224、壳体226和接地电极222。该绝缘体224为陶瓷绝缘体，具有沿轴线方向延伸的轴孔，该中心电极221插入贯穿该绝缘体224的轴孔。该壳体226设置在该绝缘体224的外周，壳体226的表面具有螺纹。该接地电极222与该壳体226的端部连接，并弯曲延伸与中心电极221相对，与中心电极221之间形成火花放电的间隙。该中心电极221与接地电极222之间形成点火端部A。由于点火端部A位于火花塞安装通道212内，最大程度避免了电极上出现沉积物并而导致其腐蚀，进而增加了火花塞的使用寿命。且由火花塞安装通道212还进一步形成加速火花喷火的导火通道B，提高了该点火系统的点火效率。
实施例2
本实施例二的内燃机的点火系统与实施例一的结构大致相同，其区别仅在于火花塞的结构相异。请参阅图5，其是本实施例二的火花塞32的结构示意图。该火花塞32包括一中心电极321、绝缘体324、壳体326和接地电极322。该绝缘体324为陶瓷绝缘体，其具有沿轴线方向延伸的轴孔。该中心电极321插入贯穿该绝缘体324的轴孔并露出端部3211。该壳体326为中空结构，套设在该绝缘体324的表面，并使该中心电极321的端部3211位于壳体326的空腔内或位于壳体326面向缸体的开口附近。该接地电极322设置在该壳体326的空腔的内壁上并与中心电极321相对，形成具有火花放电的间隙的点火端部A。相较于实施例一的火花塞，本实施例二的火花塞结构更加简单，加工方便，可减少生产成本。
实施例3
本实施例三的内燃机的点火系统与实施例二大致相同，其区别仅在于火花塞的结构相异。为了使本发明的内燃机的点火系统的点火效率更佳，发明人进一步对火花塞的结构进行了改进。请参阅图6，其是本实施例三的火花塞42的结构示意图。该火花塞42包括一中心电极421、绝缘体424和壳体426。该绝缘体424为陶瓷绝缘体，其具有沿轴线方向延伸的轴孔。该中心电极421插入贯穿该绝缘体424的轴孔并露出端部4211。该壳体426为中空结构，套设在该绝缘体424的表面，壳体426面向缸体的开口端设置有一片状的挡盖428。请同时参阅图7，其是图6所示挡盖的俯视图。该挡盖428的中心设置有一点火孔4282，点火孔4282的四周设置有进气孔4284。该中心电极421的端部4211延伸至该挡盖428的点火孔4282的中心，该点火孔4282的内壁作为接地电极422，与中心电极421形成具有火花放电的间隙的点火端部A。
该挡盖428的设置可在壳体426的腔内形成一个相对密闭的点火腔。在内燃机的进气冲程时，燃料和空气形成的混合气体充满燃烧室的缸体，由于缸体内的压强远大于火花塞安装通道形成的导火通道，混合气体被迅速推进至导火通道并充满点火端部A周围。而挡盖428上的进气孔4284可使混合气体进一步迅速进入至点火腔内。在火花塞的脉冲点火时，该中心电极421和接地电极422之间放电引燃电极周围的混合气体，由于在点火腔内在此前积聚了大量混合气体，点火腔内的气体被引燃并迅速膨胀，压力迅速增大，使得火花强有力地从点火孔4282向缸体喷射。火花在导火通道内进一步积聚膨胀，迅速向缸体方向释放。
实施例4
本实施例四的内燃机的点火系统与实施例三大致相同，其区别仅在于火花塞的结构相异。为了使本发明的内燃机的点火系统的点火效率更佳，发明人进一步对火花塞的结构进行了改进。请参阅图8，其是本实施例四的火花塞52的结构示意图。该火花塞52包括一中心电极521、绝缘体524和壳体526。该绝缘体524为陶瓷绝缘体，其具有沿轴线方向延伸的轴孔。该中心电极521插入贯穿该绝缘体524的轴孔并露出端部5211。该壳体526为中空结构，套设在该绝缘体524的表面，壳体526面向缸体的开口端设置有一片状的挡盖528。请同时参阅图9，其是图8所示挡盖的立体结构示意图。该挡盖528的中心设置有一喷火嘴5282，在喷火嘴5282的四周的挡盖528上设置有主进气孔5284。该中心电极521的端部延伸至该挡盖428的喷火嘴5282的中心，以该喷火嘴5282的内壁作为接地电极，与中心电极421形成具有火花放电的间隙的点火端部A。进一步，该喷火嘴5282为烟囱式的管状，在喷火嘴5282的管壁上还设置有多个副进气孔5286。该火花塞安装在燃烧室的火花塞安装通道内，该喷火嘴5282的管口外径小于火花塞安装通道的内径，以及该喷火嘴5282位于该火花塞安装通道内，或者该喷火嘴5282突出于该火花塞安装通道延伸至燃烧室的缸体中。
该挡盖528的设置可在壳体426的腔内形成一个相对密闭的点火腔。在内燃机的进气冲程时，燃料和空气形成的混合气体充满燃烧室的缸体，由于缸体内的压强远大于火花塞安装通道形成的导火通道，混合气体被迅速推进至导火通道，然后通过挡盖的主进气孔5284和喷火嘴5282上的副进气孔5286进入点火腔，并充满点火端部A周围。在火花塞的脉冲点火时，该中心电极521和接地电极之间放电引燃电极周围的混合气体，由于在点火腔内在此前积聚了大量混合气体，点火腔内的气体被引燃并迅速膨胀，压力迅速增大，使得火花强有力地从喷火嘴5282向缸体喷射。
相对于实施例三，挡板上喷火嘴的设置更加有利于提高内燃机的点火效率。首先，喷火嘴在该火花塞中发挥着烟囱效应，利用压差将点燃的火花导向缸体内，此时的气流为火花塞到缸体方向。由于内燃机的进气冲程和压缩冲程是一个反复不断的连续过程，相对密闭的空腔并不利于在点火端部附近气体燃料的流动以及点燃后的火花向缸体的释放。因此，进一步在喷火嘴周围的挡板处，以及在喷火嘴的管壁上设置进气孔，以加速缸体内混合气体的回流。气体回流的方向基本上是垂直于喷火嘴的管壁的，所以，在进气孔附近的区域就是横向气流与纵向气流的交汇处，是气体流动量最大的地方。因此，作为本实施例的优选方式，将中心电极的端部设置在进气孔的附近，在气体流动量最大最快地方，使点火端的位置既能实现在点火时气缸燃料迅速大量聚集在点火端，又能在喷火时使点燃的气体火花迅速到达缸体，实现了气体在火花塞腔体内和燃烧室的缸体内的加速回流，从而提高了内燃机的燃烧效率。
实施例5
本实施例五的内燃机的点火系统与实施例三大致相同，其区别仅在于火花塞的结构相异。为了使本发明的内燃机的点火系统的点火效率更佳，发明人进一步对火花塞的结构进行了改进。请参阅图10，其是本实施例五的火花塞62的结构示意图。该火花塞62包括一中心电极621、绝缘体624和壳体626。该绝缘体624为陶瓷绝缘体，其具有沿轴线方向延伸的轴孔。该中心电极621插入贯穿该绝缘体624的轴孔并露出端部6211。该壳体626为中空结构，套设在该绝缘体624的表面，壳体626面向缸体的开口端设置有一柱状的挡盖628。请同时参阅图11，其是图10所示的挡盖的立体结构示意图。该挡盖528的中心设置有一贯穿挡盖的上下底面的点火孔6282，在点火孔6282的四周的挡盖628上设置有贯穿挡盖的上下底面的进气孔6284。该挡盖628为实心柱状体，该点火孔设置在挡盖的轴心处，点火孔和进气孔均贯穿挡盖的上下底面；且进气孔的范围扩大至柱状挡盖的侧面，即柱状挡盖的侧面的进气孔处为内凹状。
在本实施例中，该挡盖发挥了烟囱效应，利用压差将点燃的火花导向缸体内，此时的气流为火花塞到缸体方向。由于内燃机的进气冲程和压缩冲程是一个反复不断的连续过程，相对密闭的空腔并不利于在点火端部附近气体燃料的流动以及点燃后的火花向缸体的释放。因此，进气孔的设置有利于气体燃料的回流。
进一步，作为本实施例5的进一步改进，该进气孔可以与该点火孔连通，加速缸体内混合气体的回流。气体回流的方向基本上是垂直于喷火嘴的管壁的，所以，在进气孔附近的区域就是横向气流与纵向气流的交汇处，是气体流动量最大的地方。与实施例4的原理相同，将中心电极的端部设置在进气孔的附近，在气体流动量最大最快地方，使点火端的位置既能实现在点火时气缸燃料迅速大量聚集在点火端，又能在喷火时使点燃的气体火花迅速到达缸体，实现了气体在火花塞腔体内和燃烧室的缸体内的加速回流，从而提高了内燃机的燃烧效率。
相对于现有技术，本发明提供的内燃机的点火系统的火花塞安装在燃烧室的安装通道上，并使火花塞的点火端部位于安装通道内，使其中心电极和接地电极具有较好的抗腐蚀性能。并且，燃料喷射器的喷嘴可直接对着火花塞安装通道进行喷射燃料而没有任何的阻挡物来阻挡燃料的进入，燃料能够更快速和均匀且完全地进入到火花塞安装通道内而避免燃料的浪费。进一步，在火花塞的壳体端部设置挡盖可以进一步在壳体的腔内形成一个相对密闭的点火腔，以进一步保护中心电极和接地电极被腐蚀的速度，以及，挡盖上的点火孔和进气孔的设置可对进气燃料和点着的火花气流进行分流，并加速其循环，可提高内燃机的点火效率。
另外，本发明还提供了一种火花塞在燃烧室的安装方法。该燃烧室包括一空腔的缸体，在缸体的内壁上具有一火花塞安装通道。该火花塞具有其中心电极和接地电极形成的点火端部。将火花塞安装在燃烧室的火花塞安装通道上，并使该火花塞的中心电极和接地电极形成的点火端部位于该火花塞安装通道内。其中，该火花塞的结构可采用上述实施例1～5中的任意一火花塞的结构，在此不再赘述。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对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)
1.一种内燃机的点火系统，其特征在于，包括
——燃烧室，其包括一空腔的缸体，在缸体的内壁上具有一火花塞安装通道；
——火花塞，其包括中心电极和接地电极形成的点火端部；
该火花塞安装在该火花塞安装通道上，并且该火花塞的点火端部位于该火花塞安装通道内。
2.根据权利要求1所述的内燃机的点火系统，其特征在于：该火花塞进一步包括一中心电极、绝缘体、壳体和接地电极，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，该壳体设置在该绝缘体的外周，壳体的表面具有螺纹并与火花塞安装通道螺纹接合，该接地电极与该壳体的端部连接，并弯曲延伸与中心电极相对，与中心电极之间形成具有火花放电的间隙的点火端部。
3.根据权利要求1所述的内燃机的点火系统，其特征在于：该火花塞进一步包括一中心电极、绝缘体、壳体和接地电极，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或位于壳体面向缸体的开口附近，该接地电极设置在该壳体的空腔的内壁上并与中心电极相对，形成具有火花放电的间隙的点火端部。
4.根据权利要求1所述的内燃机的点火系统，其特征在于：该火花塞进一步包括一中心电极、绝缘体和壳体，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，壳体面向缸体的开口端设置有一挡盖，该挡盖的中心设置有一点火孔，点火孔的四周设置有进气孔，该中心电极的端部延伸至该挡盖的点火孔的中心，该点火孔的内壁作为接地电极，与中心电极形成具有火花放电的间隙的点火端部。
5.根据权利要求1所述的内燃机的点火系统，其特征在于：该火花塞进一步包括一中心电极、绝缘体和壳体，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，壳体面向缸体的开口端设置有一挡盖，该挡盖的中心设置有一喷火嘴，该喷火嘴的外径小于小于火花塞安装通道的内径，在喷火嘴的四周的挡盖上设置有主进气孔，该中心电极的端部延伸至该挡盖的喷火嘴的中心，以该喷火嘴的内壁作为接地电极，与中心电极形成具有火花放电的间隙的点火端部。
6.根据权利要求5所述的内燃机的点火系统，其特征在于：在喷火嘴的管壁上还设置有多个副进气孔，该点火端部位于主进气孔或副进气孔的附近。
7.根据权利要求5或6所述的内燃机的点火系统，其特征在于：该喷火嘴位于该火花塞安装通道内；或者该喷火嘴突出于该火花塞安装通道延伸至燃烧室的缸体中。
8.根据权利要求4所述的内燃机的点火系统，其特征在于：该挡盖为实心柱体，点火孔和进气孔均贯穿挡盖的上下底面，该点火孔设置在挡盖的轴心处，挡盖的侧面的进气孔处为内凹状。
9.根据权利要求8所述的内燃机的点火系统，其特征在于：该点火孔和进气孔连通。
10.一种火花塞在燃烧室的安装方法，其特征在于：该燃烧室包括一空腔的缸体，在缸体的内壁上具有一火花塞安装通道；该火花塞具有其中心电极和接地电极形成的点火端部；将火花塞安装在燃烧室的火花塞安装通道上，并使该火花塞的点火端部位于该火花塞安装通道内。
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