CN204205282U - 一种火花塞 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种火花塞，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，其为中空柱状，该壳体套设在该绝缘体表面；导流插件，其内部具有一导流通道，所述导流通道的前端正对中心电极端部，后端位于壳体的开口端；所述导流通道的截面大小由前后两端往中部递减，直至在中部形成一窄喉；所述导流插件的外壁与壳体内壁之间相分隔，形成一环形空间；所述导流通道与所述环形空间连通；接地电极，其设置在壳体内壁上或设置在导流插件上，并与中心电极的端部之间形成具有火花放电间隙的点火端部。相比于现有技术，本实用新型的火花塞能有效避免增压喷射型火花塞出现的喘振现象。

Description

一种火花塞

技术领域

本实用新型涉及一种内燃机的点火领域，尤其是涉及一种火花塞。

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，其是现有技术中火花塞10的结构示意图。该火花塞10包括一中心电极11、绝缘体12、壳体13和接地电极14。该绝缘体12为陶瓷绝缘体，具有沿轴线方向延伸的轴孔，该中心电极11插入贯穿该绝缘体12的轴孔。该壳体13设置在该绝缘体12的外周。该接地电极14与该壳体13的端部连接，并弯曲延伸与中心电极11相对，与中心电极11之间形成火花放电的间隙。该中心电极11与接地电极14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11和接地电极14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，现有技术提供一种点火效率高且抗腐蚀火花塞。

请参阅图2，其是现有技术火花塞20的结构示意图。该火花塞20包括绝缘体21、中心电极22、壳体23和接地电极24。该绝缘体21其具有沿轴线方向延伸的轴孔。该中心电极22插入贯穿该绝缘体21的轴孔并露出端部。该壳体23依序包括贯穿其上下端的点火腔231、加速通道232和进气腔233，该加速通道232的孔径小于该点火腔231和进气腔233的孔径，该壳体23套设在该绝缘体21表面并使中心电极22的端部位于该点火腔231内。该接地电极24设置在该壳体23的点火腔231内壁上。

然而，该火花塞20的每个腔体之间是串联联通的，而且每个空间之间都是单一联通的，面向缸内的喷口也是与火花塞壳体内的腔体单一联通，即壳体内连通于外部的燃烧室只有单一进气或出气口。

而由于火花塞的点火的燃料不是设在火花塞里面，而是来源于火花塞外面的缸体里的燃料。缸体里的燃料靠活塞压缩的，将燃料推进火花塞中心电极22的点火位置。中心电极22点火后，燃料通过膨胀，从点火腔231内推向进气腔233，然后喷向燃烧室中。在同一半封闭的管道内，喷射出去的燃烧气体后，这个管道内的压力会瞬间减少，当这种压力减少到少于缸内压力时，气流就会导进火花塞的腔体内，燃烧的气体和没有燃烧的气体继续燃烧，在火花塞腔体内又再次膨胀，再次向缸内喷射。这种情况会一直重复发生，就会形成喘振现象，管道空间容量越大，产生的喘振就会越强，如果这种喘振和发动机的震动形成共振时，就会对发动机造成非常大的伤害。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种热值可以根据要求调整、燃烧效率高的火花塞。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种火花塞，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，其为中空柱状，该壳体套设在该绝缘体表面；

——导流插件，其内部具有一导流通道，所述导流通道的前端正对中心电极端部，后端位于壳体的开口端；所述导流通道内部设有一窄喉，所述窄喉的面积小于导流通道两端开口的面积；其中，

所述导流插件的外壁与壳体内壁分隔，形成一环形空间；所述导流通道与所述环形空间连通；或者，

所述导流插件的外壁设置有连贯前后两端的多条的凹槽，所述每条凹槽分别并与壳体内壁正对相结合形成多条管道，所述管道的一端面向中心电极，另一端朝向壳体的开口端；或者，

所述壳体内壁开口端至中心电极方向延伸设有多条凹槽，所述每条凹槽分别与导流插件外壁正对相结合形成多条管道，所述管道的一端面向中心电极，另一端面向壳体的开口端；

——接地电极，其设置在壳体内壁上或设置在导流插件上，并与中心电极的端部之间形成具有火花放电间隙的点火端部。

相对于现有技术，本实用新型的火花塞能有效避免增压喷射型这一类设计的火花塞出现的喘振现象，提高了增压喷射型火花塞气流点火的稳定性，增强和加快了火花气流进入缸体的时间，让汽车发动机的动力输出稳定，扭力增加。通过循环的气流点火，喷管利用对气流的加速在内壁的通孔形成压力差，将壁外的储气空间的燃料补充到喷管内，增加了喷射的流量，形成一个持续高效的对缸内燃料点火效果，让缸体内的燃料燃烧更充分，从而提高了内燃机的燃烧效率，汽车尾气的排放更环保。

作为本实用新型的进一步改进，所述接地电极设置在壳体的内壁，所述导流通道面向中心电极的一端向壳体的内壁延伸；所述导流通道与环形空间连通的孔径小于导流通道与中心电极连通一端的孔径。通过将所述导流插件的导流通道管中朝向中心电极的开口向壳体的内壁延伸，形成一个扩大的导流通道空间，从而将点火中心电极和接地电极设置在导流通道内。从而所述导流插件的外壁与壳体内壁之间的孔径小于这个导流通道与中心电极连接的孔径。

作为本实用新型的进一步改进，所述导流通道的截面大小由前后两端往中部递减，并于导流通道的中部形成所述窄喉。

作为本实用新型的进一步改进，所述导流通道为一柱形通道，所述导流通道内设置增压挡板，所述增压挡板上设有一通孔，所述通孔的孔径沿中心电极往壳体开口端的方向逐渐减小，形成所述窄喉。

作为本实用新型的进一步改进，所述导流插件通过至少两个连杆与壳体的内壁连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述壳体内壁设有多处凸棱，相邻两凸棱之间设有空隙；所述导流插件与中心电极相对的一端设置在凸棱上方。

作为本实用新型的进一步改进，所述通道的收窄区域设有至少一个侧孔，所述侧孔的面积小于侧孔所在位置的导流通道的横截面积。由于当燃气在导流通道中运动时，经过导流通道的收窄处时，会进一步加快管内气流的流速，流速加快区域的管内静压会变小，此时与导流通道外部的环形空间形成压差，为了快速地将燃料补充到导流通道中，通过在窄喉处增加侧孔，方便燃气的补充。同时，所述侧孔的面积小于侧孔设置处的导流通道的横截面积，防止导流通道中的燃气大量从侧孔中排出。

作为本实用新型的进一步改进，所述导流插件由两个圆台腔体相互连接形成；所说两圆台腔体的窄口端相向连接，形成一窄喉。

作为本实用新型的进一步改进，所述导流插件由一柱形腔体、圆台腔体和一喇叭腔体依次连接形成；所述柱形腔体的一端口与中心电极相对，另一端与圆台腔体的敞口端连接，所述圆台腔体的窄口端与喇叭腔体的窄口端连接，形成一窄喉。

作为本实用新型的进一步改进，所述柱形腔体的外壁与壳体内壁设有相对应的凹槽，形成通气管道。通过在导流插件的外壁上设置凹槽，从而形成通气管道，方便燃气的进入中心电极所在的空间之中，进行燃气的点燃。

作为本实用新型的进一步改进，所述导流插件内部的导流通道上设有至少一个挡板；所述挡板上设有一通孔。

作为优选，所述挡板通孔的面积占挡板面积的20％-80％。由于通孔孔径的大小和通孔的总面积占整个喷管横切面的挡板面积的比例存在相互关系，即在挡板上设置的通孔，孔径越小，它往外喷射的气流压力就越大。因此挡板上的孔径要小于喷管窄喉的孔径，而且挡板上所以通孔的总面积占挡板位置的喷管横切面积的0.2-0.8的这个比例是最有效提高发动机的输出扭力，能有效提高汽车在低速时的操控体验。

进一步，所述挡板的通孔的孔径沿中心电极往壳体开口端的方向逐渐减小。

作为本实用新型的进一步改进，所述导流插件的外壁设有间隔排列的凸棱，所述凸棱与壳体的内壁的间距由中心电极往燃烧室的方向逐渐增加，从而实现环形空间中燃气的充分混合和分隔截流，让燃气气流在区域内的动压改变。

作为本实用新型的进一步改进，所述接地电极为环形、五星形或三角形。

作为本实用新型的进一步改进，所述导流通道的前端和后端的内壁上设有螺旋状的凹槽或凸棱。通过增加螺旋状的凹槽或凸棱，可以使气流通过后具备涡旋冲力，增强喷射效果。

以下结合说明书附图对本实用新型的火花塞进行详细说明。

附图说明

图1是现有技术中的一种火花塞的结构示意图。

图2是现有技术中另一种火花塞的结构示意图。

图3是本实用新型的火花塞的实施例1结构示意图。

图4是本实施例火花塞的中心电极的连接示意图。

图5是本实施例的挡板的示意图。

图6是本实施例的另一种挡板的变形示意图。

图7是导流插件的第一种变形的结构示意图。

图8是导流插件的第二种变形的结构示意图。

图9是本实用新型的火花塞的实施例2的导流通道结构示意图。

图10是本实用新型的实施例3的导流通道的结构示意图。

图11是本实用新型的实施例3的导流通道的变形结构示意图。

图12是本实用新型的实施例4的导流插件的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

请同时参阅图3和图4，其中，图3是本实用新型的火花塞的实施例1结构示意图，图4是本实施例火花塞的中心电极的连接示意图。该火花塞30包括中心电极31、绝缘体32、壳体33、导流插件34和接地电极35。

所述绝缘体32为陶瓷绝缘体，其具有沿轴线方向延伸的轴孔。该中心电极31插入贯穿该绝缘体34的轴孔，并露出其端部311。所述壳体33为中空结构，套设在该绝缘体32的表面。

所述导流插件34内部具有一导流通道341，所述导流通道341的前端正对中心电极端部，后端位于壳体33的开口端；所述导流通道341的截面大小由前后两端往中部递减，直至在中部形成一窄喉。所述导流插件34的外壁与壳体33内壁之间相分隔，形成一环形空间B，所述导流通道341与所述环形空间B连通。所述环形空间B用于存储燃气，方便将环形空间的燃气补充入导流通道341中。具体的，在本实施例中，所述导流插件34的外壁面为两凹弧面，两凹弧面之间形成所述导流通道341。所述导流通道341面向燃烧室A的一端设有一出口A1。所述环形空间B面向燃烧室的开口A2大于环形空间B面向中心电极31的开口B1。

所述接地电极35设置在壳体33内壁上或设置在导流插件34上。在本实施例中，所述接地电极35通过连杆351设置在导流插件34的内壁上，并与中心电极31的端部之间形成具有火花放电间隙的点火端部。具体的，所述接地电极35可以为环形、五星形或三角形。

进一步，为了实现导流插件34与壳体33的连接，在本实施中，所述导流插件34通过至少两个连杆342与壳体33的内壁连接，所述相邻两连杆342之间镂空，以保证燃气可以在环形空间B和导流通道341循环流动。另外，作为本实施例的另一种变形实施方式，所述壳体内壁设有多处凸棱，相邻两凸棱之间设有空隙；所述导流插件与中心电极相对的一端设置在凸棱上方。通过在靠近中心电极的一端的壳体内壁上设置凸棱，用以支撑导流插件，将其固定在壳体的内部。进一步，也可以在导流插件中靠近燃烧室的一端设置连杆，进一步加固导流插件与壳体的连接。

进一步，所述窄喉处的导流通道341上设有至少一个侧孔，所述侧孔的面积小于窄喉的面积。由于当燃气在导流通道中运动时，经过窄喉时，会进一步加快喷射的速度，此时与导流通道外部的环形空间形成压差，为了快速地将燃料补充到导流通道中，通过在窄喉处增加侧孔，方便燃气的补充。同时，所述侧孔的面积小于窄喉的面积，防止导流通道中的燃气从侧孔中排出。

进一步，所述导流通道341的前端和后端的内壁上设有螺旋状的凹槽或凸棱。通过增加螺旋状的凹槽或凸棱，可以使气流通过后具备涡旋冲力，增强喷射效果。

进一步，所述导流插件34的外壁和壳体33的内壁上设有相对应的凹槽，形成通气管道。为了方便和加快燃气从燃烧室中进入壳体内部的中心电极的空间，通过在导流插件的外壁上设置凹槽，从而形成通气管道，方便燃气的进入中心电极所在的空间。作为本实用新型的另一种的变形，所述导流插件的外壁设置有连贯前后两端的多条的凹槽，所述每条凹槽分别并与壳体内壁正对相结合形成多条管道，所述管道的一端面向中心电极，另一端朝向壳体的开口端；或者，所述壳体内壁开口端至中心电极方向延伸设有多条凹槽，所述每条凹槽分别与导流插件外壁正对相结合形成多条管道，所述管道的一端面向中心电极，另一端面向壳体的开口端。

在导流通道341的面向燃烧室A的一端，为了增加扭力，进一步在所述导流插件34内部的导流通道上341设有至少一个挡板343；所述挡板343通过至少两个连杆与导流通道341的内壁连接；所述挡板343上设有一通孔3431。通过对比试验发现，这跟通孔3431孔径的大小(通孔输出的压力)和通孔的总面积占整个喷管横切面的挡板343面积的比例(喷射的流量)有关系。在挡板343上设置的通孔3431，孔径越小，它往外喷射的气流压力就越大，挡板上的孔径要小于喷管窄喉的孔径，而且挡板343上所以通孔的总面积占挡板位置的喷管横切面积的0.2-0.8的这个比例是最有效提高发动机的输出扭力，能有效提高汽车在低速时的操控体验。因此，在本实施例中，所述挡板通孔的面积占挡板面积的20％～80％。

请参阅图5，其为本实施例的挡板的示意图。进一步，为了实现在也燃气的逐级增压，在本实施例中使用多层挡板343，每层挡板343上都设有通孔3431，所述通孔3431的孔径大小从导流通道341内往燃烧室A的方向逐渐减小，从而增加了燃气的喷射速度。另外，请参阅图6，其为本实施例的另一种挡板的变形示意图。作为本实施例的另一种实施方式，所述每个挡板343上设有多个通孔3431，所述挡板343的通孔3431个数从导流通道341内往燃烧室A的方向依次递增；所述挡板通孔3431的孔径大小从导流通道341内往燃烧室A的方向逐渐减小。

以下详细介绍火花塞的工作过程：燃料在外部压力的推动下进入火花塞的导流通道和环形空间中。接着火花塞中心电极对接地电极点火后，中心电极附近的燃料燃烧膨胀，气体向导流通道中运动运动中加速，当达到窄喉后，喷管的空间逐渐放大，气体再次被加速，导流通道的设计将燃烧的气体的速度加速到超音速，因此能加快了火花到达缸内的时间。

同时，由于在导流插件的侧面设置的侧通孔，在气流被加速的时候，导流插件内通孔位置的压力会降低，在环形空间的压力不变的情况下，产生了压力差，在压力推动下，环形空间的燃料不断的推进导流通道内，从而使导流通道形成一个持续的喷射燃烧气流效果，使得燃料的燃烧更加充分，从而提高了发动机的效率。

作为本实施例的变形，可以将导流插件进行其他的变形。比如：

请参阅图7，其为导流插件的第一种变形的结构示意图。所述导流插件34由两个圆台腔体相互连接形成；所说两圆台腔体的窄口端相向连接，形成一窄喉。

请参阅图8，其为导流插件的第二种变形的结构示意图。所述导流插件34由一柱形腔体、圆台腔体和一喇叭腔体依次连接形成；所述柱形腔体的一端口与中心电极相对，另一端与圆台腔体的敞口端连接，所述圆台腔体的窄口端与喇叭腔体的窄口端连接，形成一窄喉。

相对于现有技术，本实用新型的火花塞能有效避免增压喷射型这一类设计的火花塞出现的喘振现象，提高了增压喷射型火花塞气流点火的稳定性，增强和加快了火花气流进入缸体的时间，让汽车发动机的动力输出稳定，扭力增加。通过循环的气流点火，喷管利用对气流的加速在内壁的通孔形成压力差，将壁外的储气空间的燃料补充到喷管内，增加了喷射的流量，形成一个持续高效的对缸内燃料点火效果，让缸体内的燃料燃烧更充分，从而提高了内燃机的燃烧效率，汽车尾气的排放更环保。

实施例2

本实施例2的火花塞与实施例1的大致相同，其区别仅在于火花塞的导流插件的外壁进行了改进。请参阅图9，其是本实用新型的火花塞的实施例2的导流通道结构示意图。

为了实现环形空间中燃气的充分混合和分隔截流，让燃气气流在区域内的动压改变。在本实施例中，对导流插件的外壁进行了优化设计。所述导流插件的外壁设有间隔排列的凸棱，所述凸棱与壳体的内壁的间距由中心电极往燃烧室的方向逐渐增加。同时，通过该凸棱将环形空间分割为多个空间，从而对环形空间中的燃气气流进行分隔截流。

另外，作为本实施例的另一种变形实施方式，也可以在环形空间中增加多个挡板；所述挡板上设有通孔，所述通孔的孔径由中心电极往燃烧室的方向递增。

实施例3

本实施例3的火花塞与实施例1的火花塞大致相同，其区别仅在于火花塞的导流插件内部进行了变形改进。请参阅图10，其是本实用新型的火花塞的实施例3的导流通道的结构示意图。

在本实施例中，在所述导流插件34内部的导流通道341中设置一挡板343，所述挡板343上设有一通孔3431，所述通孔3431的孔径沿中心电极往燃烧室A方向逐渐减小。所述通孔3431朝向燃烧室A的一端形成所述的窄喉。

另外，请参阅图11，其为本实施例3的导流插件的变形结构示意图。作为本实施例的另一种变形，所述挡板343的通孔3431面积由两端往中间缩窄，且所述通孔3431的两端为一喇叭开口。

实施例4

本实施例3的火花塞与实施例1的火花塞结构大致相同，其区别在于在本实施例中，所述接地电极设置在壳体的内壁，且本实施例的导流插件进行了变形改进。

请参阅图12，其为本实施例的导流插件的结构示意图。为了防止出现喘振现象，所述导流通道341面向中心电极31的一端向壳体33的内壁延伸；所述导流通道341与环形空间连通的孔径小于导流通道341与中心电极31连通一端的孔径。通过将所述导流插件34的导流通道管341中朝向中心电极341的开口向壳体的内壁延伸，形成一个扩大的导流通道341空间，从而将点火中心电极31和接地电极35设置在导流通道341内。这样，可以保证导流通道341与中心电极31所在的空间形成串联，而导流通道341与环形空间形成并联。进一步，所述导流通道341上窄喉处设有至少一个侧孔，所述侧孔的面积小于窄喉的面积。由于当燃气在导流通道中运动时，经过窄喉时，会进一步加快喷射的速度，此时与导流通道外部的环形空间形成压差，为了快速地将燃料补充到导流通道中，通过在窄喉处增加侧孔，方便燃气的补充。同时，所述侧孔的面积小于窄喉的面积，防止导流通道中的燃气从侧孔中排出。

本实用新型上述分割插件的结构不限于上述实施例，各实施例中的结构特征可合理交叉结合使用，以适用不同型号的火花塞。本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对实用新型的各种改动或变形不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。

Claims (16)

1.一种火花塞，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，其为中空柱状，该壳体套设在该绝缘体表面；

——导流插件，其内部具有一导流通道，所述导流通道的前端正对中心电极端部，后端位于壳体的开口端；所述导流通道内部设有一窄喉，所述窄喉的面积小于导流通道两端开口的面积；其中，

所述导流插件的外壁与壳体内壁分隔，形成一环形空间；所述导流通道与所述环形空间连通；或者，

所述导流插件的外壁设置有连贯前后两端的多条的凹槽，所述每条凹槽分别并与壳体内壁正对相结合形成多条管道，所述管道的一端面向中心电极，另一端朝向壳体的开口端；或者，

所述壳体内壁开口端至中心电极方向延伸设有多条凹槽，所述每条凹槽分别与导流插件外壁正对相结合形成多条管道，所述管道的一端面向中心电极，另一端面向壳体的开口端；

——接地电极，其设置在壳体内壁上或设置在导流插件上，并与中心电极的端部之间形成具有火花放电间隙的点火端部。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于：所述接地电极设置在壳体的内壁，所述导流通道面向中心电极的一端向壳体的内壁延伸；所述导流通道与环形空间连通的孔径小于导流通道与中心电极连通一端的孔径。

3.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于：所述导流通道的截面大小由前后两端往中部递减，并于导流通道的中部形成所述窄喉。

4.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于：所述导流通道为一柱形通道，所述导流通道内设置增压挡板，所述增压挡板上设有一通孔，所述通孔的孔径沿中心电极往壳体开口端的方向逐渐减小，形成所述窄喉。

5.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于：所述导流插件通过至少两个连杆与壳体的内壁连接。

6.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于：所述壳体内壁设有多处凸棱，相邻两凸棱之间设有空隙；所述导流插件与中心电极相对的一端设置在凸棱上方。

7.根据权利要求5所述的火花塞，其特征在于：所述窄喉处的导流通道上设有至少一个侧孔，所述侧孔的面积小于窄喉的面积。

8.根据权利要求7所述的火花塞，其特征在于：所述导流插件由两个圆台腔体相互连接形成；所述两圆台腔体的窄口端相向连接，形成一窄喉。

9.根据权利要求7所述的火花塞，其特征在于：所述导流插件由一柱形腔体、圆台腔体和一喇叭腔体依次连接形成；所述柱形腔体的一端口与中心电极相对，另一端与圆台腔体的敞口端连接，所述圆台腔体的窄口端与喇叭腔体的窄口端连接，形成一窄喉。

10.根据权利要求9所述的火花塞，其特征在于：所述柱形腔体的外壁和壳体的内壁上分别设有相对应的凹槽，形成通气管道。

11.根据权利要求5-10任意一项所述的火花塞，其特征在于：所述导流插件内部的导流通道上设有至少一个挡板；所述挡板上设有至少一个通孔。

12.根据权利要求11所述的火花塞，其特征在于：所述挡板通孔的面积占挡板面积的20％～80％。

13.根据权利要求12所述的火花塞，其特征在于：所述挡板的通孔的孔径沿中心电极往壳体开口端的方向逐渐减小。

14.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于：所述导流插件的外壁设有间隔排列的凸棱，所述凸棱与壳体的内壁的间距由中心电极往燃烧室的方向逐渐增加。

15.根据权利要求14所述的火花塞，其特征在于：所述接地电极为环形、五星形或三角形。

16.根据权利要求15所述的火花塞，其特征在于：所述导流通道的前端和后端的内壁上设有螺旋状的凹槽或凸棱。