CN107046231A - 多点火花塞和多点点火发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供多点火花塞和多点点火发动机。多点火花塞用于对发动机的燃烧室内的混合气进行点火，其包括：主体部，其形成为扁平，该主体部以顶端部面对所述燃烧室的方式插入到所述发动机的插入孔中；侧电极，其以在所述顶端部的长度方向上空开间隙的方式设有一对；以及中间电极，其至少为一个，该中间电极设于一对所述侧电极之间的所述间隙，且沿着所述顶端部的长度方向形成多个点火间隙。

Description

多点火花塞和多点点火发动机
技术领域
本发明涉及一种具有多个点火间隙的多点火花塞和具有多点火花塞的多点点火发动机。
背景技术
在日本JP2009－041366A中公开了一种利用保持在缸盖垫片上的多个中间构件来形成多个点火间隙的多点点火装置，该缸盖垫片被夹设于发动机的缸盖与缸体之间。
然而，在日本JP2009－041366A的多点点火装置中，在更换火花塞时要连同缸盖垫片一起更换，因此，需要将缸盖自缸体拆下。
发明内容
本发明是鉴于上述问题点而做出的，其目的在于提供能够在较大范围内进行多点点火且易于更换的多点火花塞和多点点火发动机。
根据本发明的某一技术方案，多点火花塞用于对发动机的燃烧室内的混合气进行点火，其包括：主体部，其形成为扁平，该主体部以顶端部面对所述燃烧室的方式插入到所述发动机的插入孔中；侧电极，其以在所述顶端部的长度方向上空开间隙的方式设有一对；以及中间电极，其至少为一个，该中间电极设于一对所述侧电极之间的所述间隙，且沿着所述顶端部的长度方向形成多个点火间隙。
附图说明
图1是自上表面看本发明的实施方式的多点点火发动机的燃烧室的图。
图2A是图1的侧视图。
图2B是对多点火花塞向多点点火发动机安装的另一安装状态进行说明的侧视图。
图3是多点火花塞的立体图。
图4是图3的俯视图。
图5是图3的主视图。
图6是对侧电极和中间电极这两者与绝缘体之间的关系进行说明的图，是利用剖面示出绝缘体的图。
图7是自上表面看本发明的实施方式的变形例的多点点火发动机的燃烧室的图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式的多点火花塞100和具有多点火花塞100的多点点火发动机(以下，仅称作“发动机”。)1。
首先，参照图1、图2A以及图2B来说明发动机1的结构。
如图1所示，发动机1包括形成在缸体2内的缸2a、在缸2a内往复移动的活塞2b、以及安装于缸体2且将该缸2a的顶部闭塞的缸盖3(参照图2A)。在发动机1中，由缸2a、活塞2b、缸盖3形成燃烧室4。发动机1是通过使火花塞7和多点火花塞100共同对在燃烧室4内压缩的混合气进行点火而使混合气燃烧来获得动力的火花点火内燃机。火花塞7设于燃烧室4的上部，多点火花塞100设于与火花塞7分开的位置。
发动机1具有供多点火花塞100插入的一对插入孔5。如图2A所示，插入孔5形成于缸盖3。并不限于此，如图2B所示，也可以将插入孔5形成于缸体2与缸盖3之间的缸盖垫片6。另外，虽然没有图示，但还可以将插入孔5形成于缸体2。即，插入孔5能够以供多点火花塞100插入的方式形成于发动机1的任意一个部分。
插入孔5是与多点火花塞100的主体部10相对应的扁平的圆角长方形的通孔。在发动机1中，插入孔5分别形成于燃烧室4的靠进气阀8侧的远离火花塞7的位置(燃烧室4的下端部)和燃烧室4的靠排气阀9侧的远离火花塞7的位置(燃烧室4的下端部)。由此，多点火花塞100分别设于隔着进气阀8与火花塞7分开的位置和隔着排气阀9与火花塞7分开的位置。在发动机1中，不仅利用火花塞7来进行点火，而且还利用多点火花塞100来进行点火，因此能够产生基于燃烧的火焰流动。结果，能够在不设置挤气区的前提下实现迅速燃烧，能够减少冷却损失。
此外，并不限于此，也可以将插入孔5形成于燃烧室4的与火花塞7分开且混合气的温度较低的部位、即容易产生爆燃的部位。另外，既可以将插入孔5形成于燃烧室4的仅一处，也可以将插入孔5形成于燃烧室4的三处以上的多处。通过如此与燃烧室4的形状相对应地形成插入孔5，能够设置任意数量的多点火花塞100。
接下来，参照图3～图6来说明多点火花塞100的结构。
如图3和图4所示，多点火花塞100包括：主体部10，其形成为扁平，该主体部10以顶端部11面对燃烧室4的方式插入到缸盖3的插入孔5中；侧电极12，其以在顶端部11的长度方向上空开间隙的方式设有一对；中间电极13，其设于一对侧电极12之间的间隙，沿着顶端部11的长度方向形成多个点火间隙14；绝缘体15，其自顶端部11向燃烧室4内突出，该绝缘体15作为对侧电极12和中间电极13进行保持的电极保持部；以及凸缘部20，其相比于主体部10形成得较大，该凸缘部20作为安装于缸盖3的安装部。
主体部10具有与插入孔5的形状相对应的圆角长方形的截面形状，并形成为与插入孔5相对应的长度。主体部10由铝等金属形成。主体部10形成为扁平，从而与具有形成多个点火间隙14的电极并且不使主体部10形成为扁平的情况相比，能够减小多点火花塞100在燃烧室4内所占的面积。因而，能够提高多点火花塞100在燃烧室4内的配置自由度。
如图4所示，在主体部10上缠绕有用于将主体部10与插入孔5之间的间隙闭塞的作为第1密封件的金属密封片16。在后面详细说明金属密封片16。
顶端部11形成为与燃烧室4的内周相同的形状，并构成燃烧室4的内周的一部分。即，在多点火花塞100安装于具有半球型的燃烧室4的缸盖3的情况下，顶端部11形成为具有与半球型的燃烧室4相同的半径的球面形状。另外，在多点火花塞100安装于缸盖垫片6的情况下，顶端部11形成为具有与缸2a的内周相同的半径的曲面形状。
侧电极12经由绝缘体15保持于主体部10。侧电极12自绝缘体1向燃烧室4内5进一步突出。侧电极12以自顶端部11呈L字状突出的方式形成。一个侧电极12贯穿主体部10和凸缘部20并延伸设置到后述的输入端子22。同样地，另一个侧电极12贯穿主体部10和凸缘部20并延伸设置到后述的连接端子23。一对侧电极12以顶端彼此相对的方式设置。一个侧电极12经由输入端子22输入有来自点火线圈(省略图示)的点火电流。
一对中间电极13设于相对的一对侧电极12之间。中间电极13经由绝缘体15保持于主体部10。中间电极13自绝缘体15向燃烧室4内进一步突出。与侧电极12不同，中间电极13没有贯穿主体部10，而以仅一部分插入到主体部10的方式保持于主体部10。
中间电极13以等间隔地形成三个点火间隙14的方式呈直线状配置在相对的一对侧电极12之间。这样，在形成为扁平的主体部10的顶端部11，沿着长度方向形成有多个点火间隙14，因此能够在燃烧室4内的较大范围中进行多点点火。
中间电极13既可以设有仅一个，也可以设有三个以上的多个。中间电极13的数量能够与主体部10的顶端部11的长度方向上的尺寸、设计上的点火间隙14的数量等相对应地任意设定。
中间电极13以自顶端部11呈T字状突出的方式形成。由此，能够使自点火线圈输入到一个侧电极12的点火电流呈直线状通过点火间隙14而流向另一个侧电极12。因此，能够在点火间隙14可靠地产生火花。
绝缘体15将侧电极12与主体部10之间和中间电极13与主体部10之间绝缘。对侧电极12进行保持的绝缘子15的一部分自顶端部11突出并且该绝缘子15形成为贯穿主体部10和凸缘部20的长度。对中间电极13进行保持的绝缘子15的一部分自顶端部11突出，并且形成为其一部分能插入到主体部10的内部的大小。
如图6所示，绝缘体15具有：底面15b，其形成为自顶端面15a凹下去的凹状，用于对侧电极12的外周和中间电极13的外周进行保持；以及曲面部15c，其以随着自底面15b朝向顶端面15a去远离侧电极12和中间电极13的方式形成为将底面15b和顶端面15a平滑地连接起来的曲面状。绝缘体15由陶瓷等具有绝缘性的材料形成。
如此，通过形成曲面部15c，形成自顶端面15a凹下去的凹状的底面15b，因此与未形成自顶端面15a凹下去的凹状的底面15b的情况相比，使分别自侧电极12和中间电极13到主体部10的外周的路径较长。因此，能够抑制侧电极12和中间电极13经由主体部10的外周与缸盖3发生短路。
如图1所示，金属密封片16在将多点火花塞100的主体部10插入到插入孔5时安装在主体部10的外周上。由此，当安装多点火花塞100时，金属密封片16将主体部10与插入孔5之间的间隙密封。金属密封片16由金属材料形成。如图4所示，金属密封片16具有朝向外周突出的肋部16a。
肋部16a自金属密封片16的大致中央朝向外周呈环状突出。通过设有肋部16a，能够在不受插入孔5的内周、主体部10的外周的误差等的影响下将主体部10与插入孔5之间的间隙密封。
凸缘部20以自主体部10向外周突出的方式形成于主体部10的整周。凸缘部20利用铝等金属与主体部10形成一体。凸缘部20具有一对紧固孔25a。凸缘部20通过贯穿紧固孔25a的一对螺栓25紧固于缸盖3的外表面。在凸缘部20设有作为第2密封件的O形密封圈21，该O形密封圈21用于将凸缘部20与缸盖3之间的抵接面密封。
O形密封圈21插入到在凸缘部20的面对主体部10的面上呈环状形成的O形密封圈槽20a内。O形密封圈21由橡胶材料形成。
O形密封圈21在螺栓25的紧固力的作用下在凸缘部20与缸盖3之间被挤压。由此，当凸缘部20紧固于缸盖3时，O形密封圈21将主体部10与插入孔5之间的间隙密封。
此外，在发动机1中，利用金属密封片16和O形密封圈21将多点火花塞100的主体部10与发动机1的插入孔5之间的间隙双重密封，但也可以仅利用金属密封片16和O形密封圈21中的任意一者将主体部10与插入孔5之间的间隙密封。
在凸缘部20设有：输入端子22，其连接于一个侧电极12，并输入来自点火线圈的点火电流；以及连接端子23，其连接于另一个侧电极12且连接于另一多点火花塞100的输入端子22。
由此，能够将设于一个燃烧室4的一对多点火花塞100经由高压点火线(省略图示)串联连接起来而进行同时点火。另外，也能够是，在连接一对多点火花塞100之前，经由高压点火线(省略图示)再将火花塞7串联连接，以进行同时点火。此时，火花塞7的接地电极7a(参照图2A)接触于缸盖3而接地。
接下来，说明多点火花塞100的更换作业。
在更换多点火花塞100时，首先，拆下一对螺栓25，将主体部10自发动机1的插入孔5拔出。接下来，在新的多点火花塞100的主体部10上缠绕金属密封片16，将O形密封圈21插入O形密封圈槽20a，将新的多点火花塞100插入发动机1的插入孔5。然后，只要使一对螺栓25贯穿紧固孔25a而进行紧固，就完成了多点火花塞100的更换。
这样，仅靠自发动机1的插入孔5拔出多点火花塞100并插入新的多点火花塞100，就能够更换多点火花塞100，因此，易于更换多点火花塞100。
另外，此时，与火花塞7不同，不进行使多点火花塞100自身旋转而将多点火花塞100螺纹接合于缸盖3的内螺纹的操作，因此能够将侧电极12和中间电极13可靠地配置在燃烧室4内的规定位置。因此，即使更换多点火花塞100，点火间隙14的位置也不会变化，由此能够如设计那样使混合气燃烧。
采用以上的实施方式，会起到以下所示的效果。
在多点火花塞100中，在形成为扁平的主体部10的顶端部11，沿着长度方向形成有多个点火间隙14，因此能够在较大范围内进行多点点火。另外，形成为扁平的主体部10以顶端部11面对燃烧室4的方式插入到发动机1的插入孔5中。因此，仅靠自发动机1的插入孔5拔出多点火花塞100并插入新的多点火花塞100，就能够更换多点火花塞100。因而，能够提供能在较大范围内进行多点点火且易于更换的多点火花塞100和发动机1。
以上，说明了本发明的实施方式，但上述实施方式只不过示出了本发明的应用例的一部分，其主旨并不是将本发明的保护范围限定为上述实施方式的具体结构。
例如，如图7所示，也可以仅在隔着排气阀9与火花塞7分开的位置设置多点火花塞100。在该情况下，通过在排气阀9的附近进行利用多点火花塞100的点火，能够削减在混合气的燃烧中的氮氧化物(NOx)等的产生量。
另外，在上述实施方式中，为火花塞7和多点火花塞100共同对燃烧室4内的混合气进行点火的结构，但也可以是，不设置火花塞7，而仅设置多点火花塞100。例如，在燃烧室4的内径(缸孔径)比较小的情况下，即使仅利用多点火花塞100进行点火，也能够与上述实施方式同样地实现迅速燃烧。
另外，在上述实施方式中，主体部10和凸缘部20通过铝等金属而形成为一体，在其内插入有由陶瓷等具有绝缘性的材料形成的绝缘体15。也可以是，作为替代，利用陶瓷等具有绝缘性的材料形成主体部10和绝缘体15且将主体部10和绝缘体15形成为一体，在其上安装由铝等金属形成的凸缘部20。

Claims (10)

1.一种多点火花塞，其用于对发动机的燃烧室内的混合气进行点火，其中，
该多点火花塞包括：
主体部，其形成为扁平，该主体部以顶端部面对所述燃烧室的方式插入到所述发动机的插入孔中；
侧电极，其以在所述顶端部的长度方向上空开间隙的方式设有一对；以及
中间电极，其至少为一个，该中间电极设于一对所述侧电极之间的所述间隙，且沿着所述顶端部的长度方向形成多个点火间隙。
2.根据权利要求1所述的多点火花塞，其中，
该多点火花塞还包括电极保持部，该电极保持部自所述顶端部向所述燃烧室内突出，用于对所述侧电极和所述中间电极进行保持，
所述侧电极和所述中间电极自所述电极保持部向所述燃烧室内进一步突出。
3.根据权利要求2所述的多点火花塞，其中，
所述电极保持部将所述侧电极与所述主体部之间和所述中间电极与所述主体部之间绝缘。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的多点火花塞，其中，
所述顶端部形成为与所述燃烧室的内周相同的形状，并构成所述内周的一部分。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的多点火花塞，其中，
该多点火花塞还包括：
输入端子，其连接于一个所述侧电极，并输入来自点火线圈的点火电流；以及
连接端子，其连接于另一个所述侧电极，且连接于另一多点火花塞的所述输入端子。
6.一种多点点火发动机，其中，
该多点点火发动机包括权利要求1所述的多点火花塞。
7.根据权利要求6所述的多点点火发动机，其特征在于，
所述多点火花塞设于所述燃烧室内的混合气的温度较低的部位。
8.根据权利要求6或7所述的多点点火发动机，其特征在于，
该多点点火发动机还包括火花塞，该火花塞设于所述燃烧室的上部，并与所述多点火花塞共同对在所述燃烧室内压缩的混合气进行点火而使混合气燃烧，
所述多点火花塞设于与所述火花塞分开的位置。
9.根据权利要求8所述的多点点火发动机，其特征在于，
所述多点火花塞分别设于隔着进气阀与所述火花塞分开的位置和隔着排气阀与所述火花塞分开的位置。
10.根据权利要求8所述的多点点火发动机，其特征在于，
所述多点火花塞仅设于隔着排气阀与所述火花塞分开的位置。
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