CN108512036A - 汽油发动机火花塞、其点火方法以及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种汽油发动机火花塞，包括中心电极部分和围绕中心电极部分设置的接地电极部分，中心电极部分具有接线螺杆、围绕接线螺杆设置的绝缘体以及与接线螺杆一体地设置在接线螺杆末端并从绝缘体突出的中心电极，接地电极部分包括金属壳体和在金属壳体末端从金属壳体延伸出的接地电极，接地电极与中心电极彼此相对间隔设置以形成气隙，还设有电磁感应加热线圈，其靠近接地电极部分的末端与中心电极部分的末端并位于中心电极部分与接地电极部分之间。还提供一种对该火花塞点火的方法，包括在点火之前对火花塞进行加热。本发明使得使汽车在低温就能正常起动、使发动机温度快速加热到正常工作温度、污染小、清除积碳、并延长发动机使用寿命。

Description

汽油发动机火花塞、其点火方法以及其检测方法
技术领域
本发明涉及一种火花塞及其点火方法和检测方法，具体涉及通过在中心电极与接地电极之间产生电弧击穿空气进行点火的汽油发动机的火花塞及其点火方法和检测方法。
背景技术
传统的火花塞具有中心电极和接地电极，通过通电在中心电极与接地电极之间的气隙内产生电弧击穿空气进行发动机点火。
但这种类型的火花塞通常近在常温条件下运行良好。在低于0℃的低温下，尤其是在低于-20℃的低温下，汽缸内温度较低，可能会出现结冰，火花塞在点火时难以将周围空气离子化。因而，在低温时，传统的火花塞点燃极浓混合气是比较困难的，混合气在低温时不容易被点燃，这样有时会出现一次点火不成功，使气缸内留有汽油，减小了低温点火启动成功的几率。如果连续几次点火不成功，汽缸内累积的汽油会造成淹缸，致使发动机无法启动。此外，还会造成火花塞头部及电极上残留大量的积炭，影响火花塞使用寿命。此外，低温时启动容易造成混合气的不完全燃烧，造成刚启动时排放超标，同时燃烧不充分也会导致烟度的增加。而且发动机在低转速低负荷下会燃烧效果不好，火花塞容易积碳，造成发动机扭矩波动大，从而引起发动机的严重抖动。
现有技术已经提出几种方案来改善上述缺点。
专利公开CN102933820A中提出一种新型改造的火花塞，提供一种点火方法，其主要目的是在点火之前将火花塞烘干，从而去除聚积的冰或水。但该方案所需的加热时间过长，冬天冰不易溶化，且由于烘干火花塞需要较长时间，这样会浪费需要电和热量。这种加热的目的仅仅是改进火花塞性能，延长火花塞寿命。在通常操作中，车辆从上电到点火的时间间隔通常并不会太长，因此采用该方案，在点火时很可能火花塞还没有被完全烘干，仍然会出现 点火不成功的情况。而且该方案并未解决低温情况下排放污染物增多、油耗和能量损失增大的问题。
专利公开CN102686948B中提出了一种带金属指部的预加热火花塞。该方案的主要目的是给柴油发动机加热。该方案将火花塞设计成加热塞，柴油发动机是压燃式，增加加热装置会多此一举。该方案没有具体提及火花塞加热的温度的步骤。此外，该方案的加热塞对于柴油发动机的效果不大，柴油发动机启动跟压力有关，和进气温度关系不大，对排放污染物的减少效果也不明显。
专利公开CN103843454A中提出了一种即使大电流流向导体线路也能够抑制向导体线路产生微裂纹等的加热器以及具备该加热器的火花塞。该方案的目的并不能解决低温下发动机启动失败以及发动机失火的问题。
专利公开CN205282877U中提出了一种用于解决火花塞积碳的方案，但在实际应用中，未能很好达到其效果。该方案对火花塞结构没有具体的进行分析，也没有突出其对应结构的火花塞的具体实施步骤，对火花塞防积碳的控制处理较少。其结构比较简单，仅仅是简单地清理积碳，而且需要手工拆卸清理积碳。此外，该方案的设计经不起实验的检测，现实中的火花塞一旦积碳产生特别是经过高温的积碳很难去除，而该方案很难做到这一点。
专利申请AA02334768公开了一种采用陶瓷电阻体对火花塞进行加热的方案。但该方案加热效果不明显，发动机启动需要的时间很短，特别是在低温情况下，此方案在短时间内无法满足火花塞短时间内所需要温度。而且陶瓷电阻体热传递慢，火花塞升温效果不明显。且此方案只提到简单的加热火花塞，没有涉及启动后低温下火花塞会产生积碳的问题。
因此，需要一种能够在发动机启动点火之前能够快速预热至高温、从而使发动机顺利启动的火花塞。最好该火花塞还能够减少积碳、减少污染物排放、降低发动机在低温启动时的能耗、并延长发动机寿命。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术火花塞的上述问题。该目的通过根据本发明的把汽车的发动机瞬间点燃混合气，使汽车在低温就能正常起动、使发动机温度快速加热到正常工作温度、污染变小、保护发动机、清除火花塞积碳，延长 发动机使用寿命的可分解式加热火花塞来实现。
具体来说，本发明提供一种汽油发动机火花塞，包括中心电极部分和围绕所述中心电极部分设置的接地电极部分，所述中心电极部分具有接线螺杆、围绕所述接线螺杆设置的绝缘体以及与所述接线螺杆一体地设置在所述接线螺杆末端并从所述绝缘体突出的中心电极，所述接地电极部分包括金属壳体和在所述金属壳体末端从所述金属壳体延伸出的接地电极，所述接地电极与所述中心电极彼此相对间隔设置以形成气隙，其中，所述汽油发动机火花塞还设有电磁感应加热线圈，所述电磁感应加热线圈靠近所述接地电极部分的末端与所述中心电极部分的末端并位于所述中心电极部分与所述接地电极部分之间。
在一优选实施例中，所述接地电极部分可拆卸地围绕所述中心电极部分设置。
在一优选实施例中，所述中心电极部分与所述接地电极部分通过卡扣连接彼此固定。
在一优选实施例中，所述中心电极部分的外周表面和所述接地电极部分的内表面中的一个上设有外凸卡扣，且在所述中心电极部分的外周表面和所述接地电极部分的内表面中的另一个上设有相应的内凹卡槽，所述中心电极部分和所述接地电极部分通过将所述外凸卡扣接纳在所述内凹卡槽内而彼此固定。
在一优选实施例中，所述中心电极部分还包括内螺纹螺旋盖，所述内螺纹螺旋盖同时与设置在所述中心电极部分外表面上的外螺纹和所述接地电极部分外表面上的外螺纹啮合。
在一优选实施例中，在所述接地电极部分的内表面靠近末端的部分形成内径扩大部分，用于容纳所述电磁感应加热线圈。
在一优选实施例中，所述电磁感应加热线圈的顶部和外周侧均设有隔热板。
在一优选实施例中，所述隔热板为陶瓷板。
在一优选实施例中，所述火花塞末端附近设有温度传感器，用于感测发动机气缸内的环境温度。
另一方面，本发明还提供一种对前述火花塞进行点火的方法，包括以下步骤：
(a)监测来自座椅压力传感器，刹车踏板传感器的信号以及车辆上电状 态直至确定车辆处于准备启动状态；
(b)检测所述火花塞温度，如果所述火花塞的温度小于第一预定温度，则为所述电磁感应加热线圈通第一电流，直至所述火花塞末端的温度达到高于所述第一预定温度的第二预定温度，然后为所述电磁感应加热线圈通第二电流，其中所述第二电流小于所述第一电流；如果所述火花塞温度大于所述第一预定温度时，则为所述电磁感应加热线圈通第二电流；
(c)火花塞点火；
(d)监测来自进排气门的信号，直至所述进排气门动作；
(e)监测发动机冷却水的水温，如果所述发动机的水温小于预定水温，则为所述电磁感应加热线圈通第三电流，直至所述火花塞末端的温度达到第三预定温度；如果所述发动机的水温大于预定水温，则停止对电磁感应加热线圈通电。
在一优选实施例中，所述第一预定温度为-25℃～-15℃；以及所述第二预定温度为-5℃～5℃。
在一优选实施例中，所述第一预定温度为-20℃，所述第二预定温度为0℃。
在一优选实施例中，所述第三预定温度为500℃。
在一优选实施例中，所述第三电流与所述第一电流相同。
在一优选实施例中，所述第一电流和第三电流在50-60安培之间，而所述第二电流在20-30安培之间。16.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，
所述第一电流、所述第二电流和所述第三电流为交流电，所述电流的大小通过调节所述交流电的占空比来控制。
此外，本发明还提供一种检测汽油发动机火花塞的方法，所述火花塞包括中心电极部分和可拆卸地围绕所述中心电极部分设置的接地电极部分，所述中心电极部分具有接线螺杆、围绕所述接线螺杆设置的绝缘体以及与所述接线螺杆一体地设置在所述接线螺杆末端并从所述绝缘体突出的中心电极，所述接地电极部分包括金属壳体和在所述金属壳体末端从所述金属壳体延伸出的接地电极，所述接地电极与所述中心电极彼此相对间隔设置以形成气隙，所述汽油发动机火花塞还设有电磁感应加热线圈，所述电磁感应加热线圈靠近所述接地 电极部分的末端与所述中心电极部分的末端并位于所述中心电极部分与所述接地电极部分之间，所述方法包括以下步骤：通过氧传感器监测空燃比和排放污染物，如果所述空燃比波动大或所述排放污染物超标，则进行ECU失火诊断；以及如果确定ECU失火，则对火花塞进行检查，从而确定所述火花塞是否需要更换中心电极部分。
本发明的技术效果：
(1)保证汽车在低温下启动成功，防止发动机启动失败淹缸
(2)发动机低温冷启动时，对火花塞冷启动前加热火花塞点火能够完全燃烧，减少火花塞上的积碳，保护火花塞性能，延长火花塞使用寿命长。
(3)火花塞预加热可使燃烧室周围温度升高，使喷油雾化效果更好，对火花塞冷启动前和启动后再加热可以减少排放中污染物HC、CO、NO的排放，缩短发动机的热机时间，且在发动机低速低负荷工作时，减小发动机扭矩波动。
附图说明
通过非限定性示例并参照附图，阅读如下说明，可以更好地理解本发明。
图1示出了根据本发明一优选实施例的火花塞及其控制系统的示意图。
图2示出了本发明火花塞的中心电极部分的正视图以及外凸卡扣和内旋紧螺纹盖部分的360°展开图。
图3示出了本发明火花塞的接地电极部分的正视图。
图4示出了火花塞的底部剖视图。
图5示出了本发明火花塞的分解立体图。
图6示出了一实施例中电磁感应加热线圈在火花塞末端的具体定位。
图7示出了在-20℃的温度以下的冷启动的启动动作。
图8示出了在大于0℃的常温以及0至-20℃的低温下的启动动作。
图9示出了在低速下启动的启动动作。
图10(a)和10(b)分别示出了根据本发明的火花塞在低温下冷启动和常规火花塞冷启动的加热效果。
图11示出了火花塞启动前预热以及启动后继续加热烧除积碳的操作流程。
图12示出了用于检测火花塞的中心电极是否需要更换的操作流程。
图13(1)和13(2)示出了火花塞未进行预加热发动机启动时主要污染物NOx、THC、CO的排放数据。
图14(1)和13(2)示出了火花塞进行预加热发动机启动时主要污染物NOx、THC、CO的排放数据。
附图标记
1 火花塞
2 接线螺杆
3 绝缘体
4 金属壳体
5 中心电极
6 接地电极
7 外螺纹
8 电源
9 座椅压力传感器
10 刹车踏板
11 点火开关
12 保险丝
13 温敏电阻
14 高频电力转换装置
15 电磁感应加热线圈
16a，16b 隔热板
17 温度传感器
18 MOS管
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的结构及其工作原理。
具体参见图1，该图示出了根据本发明一优选实施例的火花塞1及其控制系统的示意图。火花塞1包括接线螺杆2、绝缘体3、金属壳体4、中心电极5和接地电极6。
其中接线螺杆2、绝缘体3和中心电极5构成中心电极部分，而金属壳体4和接地电极6构成接地电极部分。其中接线螺杆2被绝缘体3包围，且在其末端设有从其一体地延伸并从绝缘体3突出的中心电极5。该接线螺杆2用于与点火电源连接并在点火时向中心电极5提供点火电压。金属壳体4呈大致筒状，并围绕绝缘体3设置，通常是围绕绝缘体3的下部设置。如此设置使得绝缘体3上部的外表面裸露，从而在将火花塞1安装到发动气缸的缸体时可用作供操作者抓握的柄部。此外，在金属壳体4的外表面通常设有外螺纹7，用于与气缸上用于容纳火花塞1的钻孔内的内螺纹啮合，从而将火花塞1安装到发动机气缸。
此外，在金属壳体4的末端伸出有接地电极6。如图1所示，接地电极6从金属壳体4下方向下伸出并向内弯折，从而使接地电极6的末端部分与中心电极5相对间隔设置，并在其间形成气隙。点火时，接地电极6与中心电极5之间形成电弧，将位于其间的气隙内的空气电离并产生火花，由此将喷入发动机气缸内的燃料和空气混合气点燃。
此外，在靠近接地电极6的末端与中心电极5的末端的位置，在中心电极部分与接地电极部分之间，也即绝缘体3与金属壳体4之间设有电磁感应加热线圈15。在所示实施例中，电磁感应加热线圈15设置在金属壳体4末端内的内径扩大部分，但其具体位置也可根据实际需要在合理范围内调整，只要能够加热火花塞1末端附近的金属壳体4即可。该电磁感应加热线圈15的加热原理是本领域已知的，即通过高频交变电流而产生高频交变磁场，其磁力线作用于金属部件，在本发明中即是电磁感应加热线圈15附近的金属壳体，使得该金属壳体内因电磁感应有强大的涡流产生，涡流流动时由电能向热能转换，使该部分金属壳体迅速加热，温度升高，从而达到加热火花塞1的目的。在本发明中，通过电磁感应加热线圈15，火花塞1周围的环境温度通常可在5秒左右即可升高至能够实现点火成功的温度，不会影响驾驶员启动车辆。
参照图5，其示出了一优选实施例中电磁感应加热线圈在火花塞末端的具 体定位。具体来说，在金属壳体4末端，设有内径扩大部分，即圆柱形凹腔。当金属壳体4围绕绝缘体3设置时，在金属壳体4的该内径扩大部分与绝缘体3的外表面之间形成圆筒形容纳部，从而电磁感应加热线圈15可以插入其中设置。在该优选实施例中，该圆筒形容纳部的下端开口，便于电磁感应加热线圈15插入。
此外，如图1所示，在电磁感应加热线圈15的外周和顶部分别设有隔热板16a和16b。其中设置在电磁感应加热线圈15外周的隔热板16a为大致筒状，用于将电磁感应加热线圈15与围绕其设置的金属壳体4隔离。而设置在电磁感应加热线圈15顶部的隔热板16b为环形板状，用于阻止加热其间由电磁感应加热线圈15产生的热量向上传递。隔热板16a和16b由电磁感应所产生的涡流能够穿过的材料制成，优选的材料为陶瓷。
图1中还示出了火花塞1的控制系统。该控制系统包括电子控制装置ECU、电池8、座椅压力传感器9、刹车踏板10、点火开关11、MOS管18、保险丝12、温敏电阻13、高频电力转换装置14以及温度传感器17。ECU接收来自座椅压力传感器9的信号、来自刹车踏板10的信号以及来自温度传感器17的信号，并控制点火开关11和MOS管。其中座椅压力传感器9感测驾驶员是否就座于座椅，刹车踏板10感测刹车踏板是否被踩下。当驾驶员已经就座且刹车踏板已被踩下，且发动机处于上电状态，则可以确定发动机即将被启动。MOS管18可以由ECU控制以决定电磁感应加热线圈15是否通电。温敏电阻13的电阻随温度变化，从而根据温度自动调节供应到电磁感应加热线圈15的电流大小。温度传感器17设置在火花塞末端，例如感应电磁线圈15附近，用于感测发动机气缸内的环境温度T环。
此外，本发明的火花塞1的另一改进之处在于中心电极部分与接地电极部分为分体式设计。在现有技术的火花塞结构中，中心电极部分与接地电极部分通常为一体式结构。这是由于在火花塞的结构设计中，对于接地电极6与中心电极5之间所形成的气隙大小有非常严格的尺寸要求。该气隙尺寸的微小误差都可能会对火花塞的点火性能产生不可接受的影响。
图2-5具体地示出了本发明火花塞1的分体式结构。其中图2示出了本发明火花塞1的中心电极部分的正视图。图3示出了本发明火花塞1的接地电极 部分的正视图。图4示出了火花塞1的底部剖视图。图6示出了本发明火花塞1的分解立体图。
如图2所示，绝缘体3的下部用于通过插入接地电极部分内而与之配合。在该配合部分的上端，围绕绝缘体3的外周设有外凸卡扣21。在接地电极部分的内表面上的相应位置设有对应的内凹卡槽(图中未示出)。中心电极部分和筒状的接地电极部分通过将外凸卡扣21接纳在内凹卡槽内而相对于彼此位置固定。外凸卡扣21与内凹卡槽的配合能够准确的确定中心电极部分与接地电极部分的相对位置，避免二者之间的装配误差。较佳地，外凸卡扣21和内凹卡槽的数量均为三个。三个外凸卡扣21和内凹卡槽可以更加精确地确定中心电极部分与接地电极部分的相对位置。更佳地，三个外凸卡扣21和三个内凹卡槽等角度间隔设置。图2还示出了设有外凸卡扣21的部位的360°展开图，其中三个外凸卡扣21以120°间隔设置。当然，只要能够保证中心电极部分与接地电极部分的相对精确定位，外凸卡扣21和内凹卡槽可以是其它数量或布置而不脱离本发明的保护范围。在图示实施例中，外凸卡扣21和内凹卡槽为圆形凸起和圆形凹陷，但也可具有例如长条形、方形等任何其它形状而而不脱离本发明的保护范围。此外，还可设想，外凸卡扣21可设置在接地电极部分的内表面上，而内凹卡槽设置在中心电极部分的外表面上。
此外，更佳地，还设有内旋紧螺纹盖22，在中心电极部分与接地电极部分通过将外凸卡扣21接纳在内凹卡槽内而相对于彼此位置固定之后，该内旋紧螺纹盖22的内螺纹同时与中心电极部分的外螺纹和接地电极部分外周表面上的外螺纹啮合，从而将中心电极部分和接地电极部分更牢固地固定。如图2所示，在中心电极部分与接地电极部分组装在一起之前，该内旋紧螺纹盖22位于外凸卡扣21的上方的位置从而不妨碍中心电极部分与接地电极部分的组装，并与中心电极部分在该部位的外螺纹啮合。而且接地电极部分在顶端部分具有外旋紧螺纹。当中心电极部分与接地电极部分的组装在一起之后，该内旋紧螺纹盖22向下旋拧，从而与两者的外螺纹同时啮合。
火花塞1的该分体式结构便于感应电磁加热线圈15的安装。在接地电极部分安装到中心电极部分之前，可方便地将感应电磁加热线圈15安装到接地电极部分末端形成的内径扩大部分，即圆柱形凹腔内，然后在将接地电极部分 安装到中心电极部分。此外，由于火花塞1的失效通常都是中心电极部分的失效，因此当火花塞1失效时可仅更换中心电极部分而不需要更换火花塞整体，节省了成本。
由于图1中所示火花塞1的结构及其控制系统。火花塞1可在驾驶员就座且刹车踏板被踩下，而且车辆处于上电状态时开始对电磁感应加热线圈15进行预热。由于电磁感应加热线圈15能够快速地将其周围的金属壳体部分加热到很高温度。因此即使在例如低于-20℃的低温下，对发动机启动点火时，也能够保证火花塞1点火成功。而且在点火成功之后，如果发动机气缸内的温度未达到正常运行温度，可继续通过电磁感应加热线圈15对火花塞1的末端进行加热。现有的火花塞在发动机经过长时间的启动必定造成火花塞积碳，这样会增加发动机的油耗，排放恶化。
具体来说，火花塞1启动前预热以及启动后继续加热烧除积碳的操作流程如图11所示。
首先监测来自座椅压力传感器和刹车踏板传感器的信号，当获知驾驶员就座且刹车踏板被踩下，而且车辆处于上电状态时，确定车辆处于准备启动状态。监测温度传感器17监测的火花塞末端附近的环境温度T环，如果T环小于第一预定温度，例如为-20℃，则为设置在火花塞末端1附近的电磁感应加热线圈15通第一电流，直至火花塞1末端附近的环境温度达到第二预定温度，例如为0℃，然后改为为设置在火花塞1末端附近的电磁感应加热线圈15通第二电流，该第二电流小于第一电流。如果初始监测到T环大于第一预定温度，则为设置在火花塞末端1附近的电磁感应加热线圈15通第二电流。根据环境温度来控制电流大小，可以节约能耗。在发动机启动，火花塞点火时，火花塞周围的环境温度已经迅速升高，从而能够保证点火成功。以上例举的第一预定温度和第二预定温度可以根据发动机的设计和性能而进行适当调整。
发动机启动之后，监测来自进排气门(VVT)的信号，直至探测到进排气门动作。然后，监测发动机冷却水的水温，如果发动机的水温小于预定水温，则为设置在火花塞1末端附近的电磁感应加热线圈15通第三电流，该第三电流大致与第一电流相同，直至火花塞1末端的环境温度达到第三预定温度，例如为500℃。如果发动机的水温大于预定水温，则停止对电磁感应加热线圈15 通电。500℃是发动机的正常运行温度，在该温度下，可以完成火花塞积碳的烧除。预定水温T并非一特定数值，其可由本领域技术人员根据发动机的具体设计来具体确定，通常在50-60℃之间的范围。
根据电磁感应的原理，电流通过线圈会产生磁场，磁场与金属接触产生涡流，使金属自行高速发热，会有以下公式：
E＝n*(△Q/△t)
Q＝BS
B＝F/IL
其中：
E:感应电动势；
n：线圈匝数；
△Q：磁通量变化；
△t：变化的时间；
Q：磁通量；
B:磁感应强度；
S：正对面积；
F：洛伦兹力；
I：电流；
L：磁场中导体长度。
综合以上三个公式可知：线圈和时间变化基本固定，要使火花塞加热更快，必须通过的磁通量变化大，即也就是所通过线圈的电流要大。因此，通过选择电流大小可以调整火花塞的加热速度。
在本发明的实施例中，第一电流和第三电流在50-60安培范围内，而第二电流在20-30安培范围内。但其具体范围可由本领域技术人员根据需要来具体确定。
通过如图1所示温敏电阻13以及高频电力转换装置14，来自电池8的电压被转换为通往电磁感应加热线圈15的交流电。该交流电的频率为100-250Hz。电流的大小通过控制该交流电的占空比来调节。该调节通过温敏电阻根据温度变化的变化而自动完成。
此外，本发明的火花塞1及其控制系统还可用于检测火花塞的中心电极是否需要更换。
其具体控制流程如图12所示，当发动机启动时，监测发动机冷却水水温直至大于预定水温T，然后通过氧传感器监测空燃比和排放污染物，如果空燃比波动大或排放污染物超标，则进行ECU失火诊断，判断是否存在未点火的气缸。如果诊断结论为ECU失火，则将发动机熄火并将相应的火花塞取出进行检查，从而确定火花塞是否需要更换中心电极部分。
示例
接下来对不同环境温度下的启动动作进行示例说明。
在-20℃的温度以下的冷启动的启动动作如图7所示。电磁感应加热线圈15在t1时刻即开始预热，而在t2时刻的启动时间，温度已经达到200℃，在此温度下可保证火花塞成功进行点火，从而保证汽车启动成功，防止发动机启动失败淹缸。
在大于0℃的常温以及0至-20℃的低温下的启动动作如图8所示。同样地，电磁感应加热线圈15在t1时刻即开始预热，而在t2时刻的启动时间，温度已经达到400℃，再次情况下能够有效减少发动机启动初期的排放物。
在低速下启动的启动动作如图9所示。在发动机启动之后，根据对发动机水温的监测，如果水温尚未达到预定水温T，则对感应电磁加热线圈通电流，直至经过一段时间，例如T1，火花塞附近的环境温度升高至500℃。这能有效将火花塞的积碳烧除，避免由于积碳的存在而增加发动机油耗和增加排放。此外，在低速启动的情况下，这还能够有效避免发动机扭矩波动，消除发动机的抖动。
图10(a)和10(b)分别示出了根据本发明的火花塞1在低温下冷启动和常规火花塞冷启动的加热效果。
从该图中可以看出，本发明专利中火花塞温度达到500℃需要时间为t3-t2。而现有技术的常规火花塞温度达到500℃需要时间为t4-t2。发动机启动时火花塞升温时间显著缩短。
图13(1)和13(2)以及图14(1)和14(2)分别示出了火花塞未进行 预加热以及进行预加热发动机启动时主要污染物NOx、THC、CO的排放数据。从中可以看出，对火花塞进行预加热显著降低了发动机污染物的排放。
虽然以上结合了较佳实施例对本发明的结构和工作原理进行了说明，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，上述示例仅是用来说明的，而不能作为对本发明的限制。因此，可以在权利要求书的实质精神范围内对本发明进行修改和变型，这些修改和变型都将落在本发明的权利要求书所要求的范围之内。

Claims (10)

1.一种汽油发动机火花塞，包括中心电极部分和围绕所述中心电极部分设置的接地电极部分，所述中心电极部分具有接线螺杆、围绕所述接线螺杆设置的绝缘体以及与所述接线螺杆一体地设置在所述接线螺杆末端并从所述绝缘体突出的中心电极，所述接地电极部分包括金属壳体和在所述金属壳体末端从所述金属壳体延伸出的接地电极，所述接地电极与所述中心电极彼此相对间隔设置以形成气隙，
其特征在于，
所述汽油发动机火花塞还设有电磁感应加热线圈，所述电磁感应加热线圈靠近所述接地电极部分的末端与所述中心电极部分的末端并位于所述中心电极部分与所述接地电极部分之间。
2.根据权利要求1所述的汽油发动机火花塞，其特征在于，
所述接地电极部分可拆卸地围绕所述中心电极部分设置。
3.根据权利要求2所述的汽油发动机火花塞，其特征在于，
所述中心电极部分与所述接地电极部分通过卡扣连接彼此固定。
4.根据权利要求3所述的汽油发动机火花塞，其特征在于，
所述中心电极部分的外周表面和所述接地电极部分的内表面中的一个上设有外凸卡扣，且在所述中心电极部分的外周表面和所述接地电极部分的内表面中的另一个上设有相应的内凹卡槽，所述中心电极部分和所述接地电极部分通过将所述外凸卡扣接纳在所述内凹卡槽内而彼此固定。
5.根据权利要求3所述的汽油发动机火花塞，其特征在于，
所述中心电极部分还包括内螺纹螺旋盖，所述内螺纹螺旋盖同时与设置在所述中心电极部分外表面上的外螺纹和所述接地电极部分外表面上的外螺纹啮合。
6.一种用如前述权利要求1-5中任一项所述的火花塞进行点火的方法，包括以下步骤：
(a)监测来自座椅压力传感器，刹车踏板传感器的信号以及车辆上电状态直至确定车辆处于准备启动状态；
(b)检测所述火花塞温度，如果所述火花塞的温度小于第一预定温度，则为所述电磁感应加热线圈通第一电流，直至所述火花塞末端的温度达到高于所述第一预定温度的第二预定温度，然后为所述电磁感应加热线圈通第二电流，其中所述第二电流小于所述第一电流；如果所述火花塞温度大于所述第一预定温度时，则为所述电磁感应加热线圈通第二电流；
(c)火花塞点火；
(d)监测来自进排气门的信号，直至所述进排气门动作；
(e)监测发动机冷却水的水温，如果所述发动机的水温小于预定水温，则为所述电磁感应加热线圈通第三电流，直至所述火花塞末端的温度达到第三预定温度；如果所述发动机的水温大于预定水温，则停止对电磁感应加热线圈通电。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述第一预定温度为-20℃；以及所述第二预定温度为0℃，所述第三预定温度为500℃。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述第一电流和第三电流在50-60安培之间，而所述第二电流在20-30安培之间。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述第一电流、所述第二电流和所述第三电流为交流电，所述电流的大小通过调节所述交流电的占空比来控制。
10.一种检测汽油发动机火花塞的方法，所述火花塞包括中心电极部分和可拆卸地围绕所述中心电极部分设置的接地电极部分，其中所述中心电极部分具有接线螺杆、围绕所述接线螺杆设置的绝缘体以及与所述接线螺杆一体地设置在所述接线螺杆末端并从所述绝缘体突出的中心电极，所述接地电极部分包括金属壳体和在所述金属壳体末端从所述金属壳体延伸出的接地电极，所述接地电极与所述中心电极彼此相对间隔设置以形成气隙，以及所述汽油发动机火花塞还设有电磁感应加热线圈，所述电磁感应加热线圈靠近所述接地电极部分的末端与所述中心电极部分的末端并位于所述中心电极部分与所述接地电极部分之间，所述方法包括以下步骤：
通过氧传感器监测空燃比和排放污染物，如果所述空燃比波动大或所述排放污染物超标，则进行ECU失火诊断；以及
如果确定ECU失火，则对火花塞进行检查，从而确定所述火花塞是否需要更换中心电极部分。
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