CN207218004U - 一种设有预燃室的火花塞 - Google Patents
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Abstract
一种设有预燃室的火花塞，包括：预燃室，点火间隙位于所述预燃室内；壁体为两端开口的中空结构，其轴线与火花塞轴线重合，所述壁体包括侧壁、第一端部以及与第一端部相对的第二端部，所述第一端部设置在火花塞端部处，所述第二端部的端面上设有主喷射孔，所述侧壁上设有至少一个辅助气孔；所述预燃室内腔的总表面积S为预燃室封闭内表面积S1与设置在壁体上的孔的总面积S2之和，且S1占S的51％‑95％；S2占S的49％‑5％。通过设置一个半封闭的预燃室，并控制预燃室封闭内表面积与壁体上的孔的总面积之间的比例，使点火后产生的燃烧气流在预燃室膨胀，在有限的空间中产生较大的喷射压力，快速喷射出去。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种发动机零部件，尤其涉及一种火花塞。
背景技术
火花塞是安装到内燃机上，用于点燃燃烧室内的混合气体的点火装置。
传统的火花塞包括一中心电极、绝缘体、壳体和接地电极。该绝缘体为陶瓷绝缘体，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。该壳体套设在该绝缘体的表面。该接地电极与该壳体的端部连接，并延伸与中心电极相对，与中心电极之间形成火花放电的间隙。该中心电极与接地电极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。
传统的火花塞在使用时有以下缺点：由于接地电极和中心电极直接处于燃烧室中，在相对开放的空间内进行点火，点火后燃烧气流的喷射压力较小，释放速率较慢。
实用新型内容
基于此，本实用新型的目的在于，提供一种燃烧气流喷射压力大、释放速度快的火花塞。
本实用新型所采用的技术方案是：
一种设有预燃室的火花塞，包括：
绝缘体，其具有沿轴线方向延伸的轴孔；
中心电极，其插入贯穿所述绝缘体的轴孔并露出端部；
壳体，其为中空柱状，该壳体套设在所述绝缘体表面；
接地电极，其与所述壳体连接，并与所述中心电极的端部相对，与所述中心电极形成点火间隙；
还设有预燃室，其由火花塞端部与一壁体围设形成；所述中心电极的端部和接地电极设置在所述预燃室内，使所述点火间隙位于所述预燃室内；所述壁体为两端开口的中空结构，其轴线与火花塞轴线重合，所述壁体包括侧壁、第一端部以及与第一端部相对的第二端部，所述第一端部设置在火花塞端部处，所述第二端部的端面上设有主喷射孔，所述侧壁上设有至少一个辅助气孔；所述预燃室内腔的总表面积S为预燃室封闭内表面积S1与设置在壁体上的孔的总面积S2之和，且
S1占S的51％-95％；
相应地，S2占S的49％-5％。
本实用新型的火花塞，通过设置一个半封闭的预燃室，并控制预燃室封闭内表面积与壁体上的孔的总面积之间的比例，使点火后产生的燃烧气流在预燃室膨胀，并在有限的空间中产生较大的喷射压力，然后从壁体上的孔中快速喷射出去，有效提高燃烧气流的释放速度。
进一步地，所述壁体上的孔的总面积S2为主喷射孔总面积S3与辅助气孔的总面积S4之和，且
S3占S2的51％-99％；
相应地，S4占S2的49％-1％。
通过控制主喷射孔总面积与辅助气孔的总面积之间的比例，有效引导燃烧气流通过主喷射孔喷出，使燃烧气流能够定向高效地释放到燃烧室中部，达到提升燃烧效率的效果。
进一步地，所述S3占S2的60％-99％，相应地，S4占S2的40％-1％；所述预燃室的内腔长度为5mm-20mm，所述主喷射孔的直径为2.6mm-8.8mm。
进一步地，所述辅助气孔设置在所述点火间隙所水平对应的侧壁位置之外，即所述辅助气孔设置在所述点火间隙与所述壁体的第一端部之间所水平对应的侧壁位置处，或所述辅助气孔设置在所述点火间隙与所述壁体的第二端部之间所水平对应的侧壁位置处，或所述辅助气孔有多个，部分设置在所述点火间隙与所述壁体的第一端部之间所水平对应的侧壁位置处，余下的设置在所述点火间隙与所述壁体的第二端部之间所水平对应的侧壁位置处。
这样设置时，当气流从辅助气孔进入时，不会直接对点火间隙的燃烧气流造成直接冲击，使燃烧气流分散，降低喷射压力。
进一步地，所述中心电极的端部露出所述壳体的端部外；所述壁体设置在所述壳体的端部外，其第一端部与所述壳体的端部固定。
进一步地，所述中心电极的端部设置在所述壳体的端部内；所述壁体的侧壁为所述壳体的端部，所述预燃室为所述壳体端部所围起的空间。
进一步地，所述中心电极的端部设置在所述壳体的端部内；所述壁体设置在所述壳体的端部内，并与所述壳体端部的内壁固定。
进一步地，所述中心电极的端部设置在所述壳体的端部内；所述壁体的第一端部设置在所述壳体的端部内，其第二端部伸出所述壳体的端部，所述壁体与所述壳体的端部固定。
进一步地，所述接地电极为与所述壳体的端部固接的伸出部，或所述接地电极为设置在所述侧壁的内壁上的突出部。
进一步地，所述壁体的第二端部为竖直开口，形成所述主喷射孔；或所述壁体的第二端部为向内收窄的开口，形成所述主喷射孔；或所述壁体的第二端部的端面上固设有挡板，所述挡板上设有主喷射孔。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。
附图说明
图1为本实用新型实施例一的火花塞的剖视图；
图2A为本实用新型的辅助气孔位置示意图之一，图2B为本实用新型的辅助气孔位置示意图之二；
图3为本实用新型实施例二的火花塞的剖视图；
图4为本实用新型实施例三的火花塞的剖视图；
图5为本实用新型实施例四的火花塞的剖视图。
具体实施方式
实施例一
请参阅图1，本实用新型实施例一的火花塞，包括绝缘体1、中心电极2、壳体3、接地电极4和壁体。本实用新型仅涉及火花塞靠近发动机燃烧室的一端的端部，也即点火间隙所在的端部，并不涉及火花塞的另一端部的结构，因此本实用新型中所指的火花塞的端部、中心电极的端部以及壳体的端部均是指靠近发动机燃烧室的一端的端部，以下不再一一说明。
该绝缘体1，其具有沿轴线方向延伸的轴孔。该中心电极2，其插入贯穿所述绝缘体1的轴孔并露出端部。该壳体3，其为中空柱状，该壳体3套设在所述绝缘体1表面，且所述中心电极2的端部露出所述壳体3的端部外。该接地电极4，其为与所述壳体3的端部固接的伸出部，接地电极4的端部设置在所述中心电极的端部2附近并与其相对，与所述中心电极2形成点火间隙。
该壁体为两端开口的中空结构，其轴线与火花塞轴线重合，其与火花塞端部一起围设形成一预燃室。该壁体包括侧壁51、第一端部52以及与第一端部相对的第二端部53。该侧壁51为一中空圆柱，侧壁51上设有两个径向的辅助气孔511，所述辅助气孔511朝向发动机燃烧室的两侧，将预燃室与发动机燃烧室的两侧连通。该第一端部52与壳体3的端面固接，使中心电极2的端部与接地电极4位于预燃室内，进而使点火间隙设置在该预燃室内。该第二端部53为向内收窄的开口，形成一主喷射孔531，所述主喷射孔531朝向发动机燃烧室中部，将预燃室与发动机燃烧室的中部连通，该第二端部53向内收窄的形状可以是直线或弧线状，本实施例中为直线状。
该预燃室内腔的总表面积S为预燃室封闭内表面积S1与设置在壁体上的孔的总面积S2之和，即
S＝S1+S2。
具体地，预燃室封闭表面积S1为围成预燃室的封闭表面的内表面积，在本实施例中，包括壁体的内表面积以及位于预燃室内的火花塞端部的表面积。并且
S1占S的51％-95％；
相应地，S2占S的49％-5％。
在此比例设置下，预燃室具有足够的壁体将其内部空间围蔽，当点火间隙产生火花并使预燃室内的混合气体燃烧时，所产生的燃烧气流膨胀，并在有限的空间中产生较大的喷射压力，使燃烧气体从壁体上的孔中快速喷射出去，直达燃烧室。
进一步地，所述壁体上的孔的总面积S2为主喷射孔总面积S3与辅助气孔的总面积S4之和，即
S2＝S3+S4。
主喷射孔总面积S3与辅助气孔的总面积S4的占比有以下两种情况：
(1)S3占S2的1％-49％；相应地，S4占S2的99％-51％；
这种情况下，主喷射孔的面积比辅助气孔的总面积小，使通过主喷射孔释放的气流比通过辅助气孔所释放的气流总量小，此时，预燃室的燃烧气流主要是通过辅助气孔排出，由于辅助气孔朝向的是燃烧室的两侧，因此预燃室内的燃烧气流未能高效释放到燃烧室的中部。这种主喷射孔与辅助气孔的面积设置比例，不能有效引导混合空气或燃烧气流的流向，达到提升燃烧效率的效果。
(2)S3占S2的51％-99％；相应地，S4占S2的49％-1％；
这种情况下，主喷射孔的面积比辅助气孔的总面积大，使通过主喷射孔释放的气流比通过辅助气孔所释放的气流总量大，此时，预燃室的燃烧气流主要是通过主喷射孔排出，由于主喷射孔朝向的是燃烧室的中部，因此预燃室内的燃烧气流能够高效释放到燃烧室的中部。这种主喷射孔与辅助气孔的面积设置比例，能够有效引导混合空气或燃烧气流的流向，使燃烧气流能够定向高效地释放到燃烧室中部，达到提升燃烧效率的效果。本实施例中优选这种设置比例。进一步可限定所述S3占S2的60％-99％，相应地，S4占S2的40％-1％，此时燃烧气流的引导效果最佳，能够极大地提升燃烧效率。
请参阅图1，图中两平行虚线所围住的空间是点火间隙对应的空间A，该辅助气孔511设置在该点火间隙所水平对应的侧壁51位置之外，即辅助气孔511设置在侧壁51上两根虚线围住的位置之外。这样设置时，当气流从辅助气孔511进入时，不会直接对点火间隙的燃烧气流造成直接冲击，使燃烧气流分散，降低喷射压力。进一步地，辅助气孔511的位置有以下两种设置方式：
(1)辅助气孔511设置在点火间隙与壁体的第二端部53之间所水平对应的侧壁51位置处；
请参阅图2A，这种情况下，由于辅助气孔511设置在预燃室靠近主喷射孔531的附近，辅助气孔511与主喷射孔531产生对流后(气流方向如图中箭头所示)，只能排出主喷射孔531与辅助气孔511之间的废气，预燃室内大部分废气未能迅速排出，也不能对预燃室内的气流进行有效补充。
(2)辅助气孔511设置在点火间隙与壁体的第一端部52之间所水平对应的侧壁51位置处；
请参阅图2B，这种情况下，辅助气孔511靠近第一端面设置，辅助气孔511与主喷射孔531产生对流后(气流方向如图中箭头所示)，能够排出预燃室内的大部分废气，也能对预燃室内的气流进行有效补充。本实施例中优选这种设置方式。
根据申请人的长期实验和研究，当预燃室的内腔长度B为5mm-20mm，主喷射孔531的直径为2.6mm-8.8mm时，预燃室的上述设置使发动机的燃烧效率具有明显的提高。
本实用新型的火花塞，通过设置一个半封闭的预燃室，并控制预燃室封闭内表面积与壁体上的孔的总面积之间的比例，使点火后产生的燃烧气流在预燃室膨胀，并在有限的空间中产生较大的喷射压力，然后从壁体上的孔中快速喷射出去，有效提高燃烧气流的释放速度；进一步地，通过控制主喷射孔总面积与辅助气孔的总面积之间的比例，有效引导燃烧气流通过主喷射孔喷出，使燃烧气流能够定向高效地释放到燃烧室中部，达到提升燃烧效率的效果；进一步地，辅助气孔设置在该点火间隙所水平对应的侧壁位置之外，当气流从辅助气孔进入时，不会直接对点火间隙的燃烧气流造成直接冲击，使燃烧气流分散，降低喷射压力。进一步地，将辅助气孔设置在点火间隙与壁体的第一端面之间所水平对应的侧壁位置处，使辅助气孔与主喷射孔产生对流后，能够排出预燃室内的大部分废气，也能对预燃室内的气流进行有效补充。
实施例二
请参阅图3，本实施例二与实施例一基本相同，其区别主要如下：所述中心电极2的端部设置在所述壳体3a的端部内。所述壁体的侧壁51a为所述壳体3a的端部，所述预燃室为所述壳体端部所围起的空间。所述壁体的第二端部53a为竖直开口，形成所述主喷射孔531a。所述辅助气孔511a设置在所述点火间隙与所述壁体的第二端部53a之间所水平对应的侧壁位置处。所述接地电极4a为设置在所述侧壁51a的内壁上的突出部。
本实施例中，壳体端部所围成的空间直接作为预燃室，使结构简化。
实施例三
请参阅图4，本实施例三与实施例一基本相同，其区别主要如下：所述中心电极2的端部设置在所述壳体3b的端部内。所述壁体设置在所述壳体3b的端部内，使壁体的第一端部52b与绝缘体1的端部接触，第二端部53b与壳体3b的端面平齐或位于壳体内。壁体与所述壳体内壁通过至少一连接杆6固定，在其他实施方式中，也可以通过其他方式固定。所述接地电极4b为设置在所述侧壁51b的内壁上的突出部。
本实施例中，由于壁体设置在壳体端部内，使侧壁上的辅助气孔也位于壳体端部内，混合气体从壳体端部内靠近壳体内壁处进入，从辅助气孔进入到预燃室中，再从主喷射孔排出，形成一循环气流，如图中箭头所示。相比起实施例一与实施例二，本实施例三的预燃室的封闭性更强，燃烧气流的喷射压力更大，循环气流的流动空间较少，流速更快。
实施例四
请参阅图5，本实施例四与实施例三基本相同，其区别主要如下：所述壁体的第一端部52c设置在所述壳体3c的端部内，与绝缘体1的端部接触，壁体的第二端部53c伸出所述壳体3c的端部，该点火间隙可设置在预燃室位于壳体端部内的位置上，也可设置在预燃室位于壳体端部外的位置上，本实施例优选前者。所述壁体与所述壳体内壁通过至少一连接杆6c固定，在其他实施方式中，也可以通过其他方式固定。所述壁体的第二端部53c为竖直开口，第二端部的端面上还固设有一挡板532，该挡板上设有主喷射孔531c。所述辅助气孔有四个，其中两个为第一辅助气孔512，其设置在所述点火间隙与所述壁体的第一端部52c之间所水平对应的侧壁位置处，另外两个为第二辅助气孔513，其设置在所述点火间隙与所述壁体的第二端部53c之间所水平对应的侧壁位置处。
本实施例中，上半部分(靠近壁体的第一端部的部分)的预燃室的封闭性更强，点火间隙设置在上半部分，使点火时燃烧气流的喷射压力更大，通过第一辅助气孔处的循环气流的流动空间较少，流速更快，使燃烧气流更快喷出，下半部分(靠近鼻涕的第二端部的部分)的预燃室的流通性更强，当燃烧气流到达该处时，直接与燃烧室相通的第二辅助气孔能够有效补充混合气体，增加燃烧气流的流量，喷射到燃烧室中部，提高燃烧效率。
上述多个实施例中的技术特征，如预燃室的位置、壁体与壳体间的固定方式、辅助气孔的数量和位置、接地电极的结构和固定方式、壁体第二端部与主喷射孔的设置方式、预燃室内腔的长度、主喷射孔的直径等等，均可自由组合，不受上述具体实施例的限制。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种设有预燃室的火花塞，包括：
绝缘体，其具有沿轴线方向延伸的轴孔；
中心电极，其插入贯穿所述绝缘体的轴孔并露出端部；
壳体，其为中空柱状，该壳体套设在所述绝缘体表面；
接地电极，其与所述壳体连接，并与所述中心电极的端部相对，与所述中心电极形成点火间隙；
其特征在于：还设有预燃室，其由火花塞端部与一壁体围设形成；所述中心电极的端部和接地电极设置在所述预燃室内，使所述点火间隙位于所述预燃室内；所述壁体为两端开口的中空结构，其轴线与火花塞轴线重合，所述壁体包括侧壁、第一端部以及与第一端部相对的第二端部，所述第一端部设置在火花塞端部处，所述第二端部的端面上设有主喷射孔，所述侧壁上设有至少一个辅助气孔；所述预燃室内腔的总表面积S为预燃室封闭内表面积S1与设置在壁体上的孔的总面积S2之和，且
S1占S的51％-95％；
相应地，S2占S的49％-5％。
2.根据权利要求1所述的设有预燃室的火花塞，其特征在于：所述壁体上的孔的总面积S2为主喷射孔总面积S3与辅助气孔的总面积S4之和，且
S3占S2的51％-99％；
相应地，S4占S2的49％-1％。
3.根据权利要求2所述的设有预燃室的火花塞，其特征在于：所述S3占S2的60％-99％，相应地，S4占S2的40％-1％；所述预燃室的内腔长度为5mm-20mm，所述主喷射孔的直径为2.6mm-8.8mm。
4.根据权利要求2所述的设有预燃室的火花塞，其特征在于：所述辅助气孔设置在所述点火间隙所水平对应的侧壁位置之外，即所述辅助气孔设置在所述点火间隙与所述壁体的第一端部之间所水平对应的侧壁位置处，或所述辅助气孔设置在所述点火间隙与所述壁体的第二端部之间所水平对应的侧壁位置处，或所述辅助气孔有多个，部分设置在所述点火间隙与所述壁体的第一端部之间所水平对应的侧壁位置处，余下的设置在所述点火间隙与所述壁体的第二端部之间所水平对应的侧壁位置处。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设有预燃室的火花塞，其特征在于：所述中心电极的端部露出所述壳体的端部外；所述壁体设置在所述壳体的端部外，其第一端部与所述壳体的端部固定。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的设有预燃室的火花塞，其特征在于：所述中心电极的端部设置在所述壳体的端部内；所述壁体的侧壁为所述壳体的端部，所述预燃室为所述壳体端部所围起的空间。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的设有预燃室的火花塞，其特征在于：所述中心电极的端部设置在所述壳体的端部内；所述壁体设置在所述壳体的端部内，并与所述壳体端部的内壁固定。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的设有预燃室的火花塞，其特征在于：所述中心电极的端部设置在所述壳体的端部内；所述壁体的第一端部设置在所述壳体的端部内，其第二端部伸出所述壳体的端部，所述壁体与所述壳体的端部固定。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的设有预燃室的火花塞，其特征在于：所述接地电极为与所述壳体的端部固接的伸出部，或所述接地电极为设置在所述侧壁的内壁上的突出部。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的设有预燃室的火花塞，其特征在于：所述壁体的第二端部为竖直开口，形成所述主喷射孔；或所述壁体的第二端部为向内收窄的开口，形成所述主喷射孔；或所述壁体的第二端部的端面上固设有挡板，所述挡板上设有主喷射孔。
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