CN213753446U - 火花塞及发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种火花塞及发动机，通过包括本体和套设在本体底端的金属壳，金属壳的底端设置有侧电极，且侧电极与本体底端的中心电极相对设置；本体的顶端设有方向指示结构，方向指示结构与侧电极会呈一定位置关系，因此方向指示结构可以用于对侧电极的方向进行指示。因此，本实用新型提供的火花塞及发动机，解决了安装人员将火花塞安装后，往往会出现火花塞的侧电极在各个气缸中的位置不一致，而侧电极所处位置不同时，这样在扰动气流存在的情况下，便会导致火花塞侧电极所处的燃气环境也不同，进而导致各缸火花塞点火的一致性较差的技术问题。

Description

火花塞及发动机

技术领域

本实用新型实施例涉及动力设备技术领域，尤其涉及一种火花塞及发动机。

背景技术

天然气发动机是以天然气为燃料提供动力的发动机，由于天然气资源丰富、排放污染低、价格低廉等特点，日益受到重视，被认为是一种非常具有发展前景的燃料。天然气发动机被广泛应用到汽车、发电等领域。

目前，天然气发动机包括：燃气供给系统、点火系统和空气控制系统等，通过燃气供给系统和空气控制系统给发动机提供天然气和空气形成的可燃混合气，点火系统中的火花塞可将高压电引入燃烧室，击穿电极间隙之间的燃气而产生火花，从而点燃气缸中的燃气，以燃烧膨胀驱动发动机做功。

然而，安装人员将火花塞安装后，往往会出现火花塞的侧电极在各个气缸中的位置不一致，而侧电极所处位置不同时，这样在扰动气流存在的情况下，便会导致火花塞侧电极所处的燃气环境也不同，进而导致各缸火花塞点火的一致性较差。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种火花塞及发动机，以解决安装人员将火花塞安装后，往往会出现火花塞的侧电极在各个气缸中的位置不一致，而侧电极所处位置不同时，这样在扰动气流存在的情况下，便会导致火花塞侧电极所处的燃气环境也不同，进而导致各缸火花塞点火的一致性较差的技术问题。

本实用新型实施例提供一种火花塞，包括：本体和套设在本体底端的金属壳，金属壳的底端设置有侧电极，且侧电极与本体底端的中心电极相对设置；

本体的顶端设有方向指示结构，方向指示结构用于对侧电极的方向进行指示。

如此设置，由于方向指示结构与侧电极呈一定位置关系，因此方向指示结构可以用于对侧电极的方向进行指示，即观察方向指示结构便可以得知安装好的侧电极处于气缸中的相对位置，当各个气缸中的火花塞方向指示结构安装在同一位置时，各个气缸中的侧电极也相应处于同一位置，侧电极所处的燃烧环境相同，从而提高各缸火花塞点火的一致性。

在可以包括上述实施例的一些实施例中，方向指示结构和侧电极位于本体的中心轴线的同侧。

在可以包括上述实施例的一些实施例中，侧电极沿着本体的轴向延伸后与方向指示结构在本体的轴向上至少部分重叠。

在可以包括上述实施例的一些实施例中，方向指示结构为凹槽、凸起或缺口。

在可以包括上述实施例的一些实施例中，侧电极的一端与金属壳相连，侧电极的另一端具有水平段，水平段与中心电极相对。

在可以包括上述实施例的一些实施例中，本体包括：绝缘体和导电组件，导电组件穿设在绝缘体上，金属壳套设在绝缘体的底端，且中心电极位于导电组件的底端，导电组件的顶端伸出绝缘体的顶端；

方向指示结构位于导电组件的顶端外表面上。

在可以包括上述实施例的一些实施例中，绝缘体的外表面设有第一止挡凸缘，金属壳的顶端内壁上具有与第一止挡凸缘铆接的铆接部，绝缘体与金属壳之间通过第一止挡凸缘与铆接部铆接进行相连。

在可以包括上述实施例的一些实施例中，火花塞还包括：固定套，固定套套设在金属壳体与绝缘体铆接位置的外侧；

且固定套的外表面具有外螺纹，火花塞通过外螺纹与发动机的气缸盖内的内螺纹配合固定在气缸盖内。

在可以包括上述实施例的一些实施例中，导电组件包括第一导电杆以及与第一导电杆电连接的第二导电杆，方向指示结构位于第一导电杆的顶端外表面，第二导电杆位于第一导电杆与中心电极之间。

另外，本实用新型实施例还提供一种发动机，至少包括：发动机本体和上述实施例中的火花塞，火花塞安装在发动机本体的气缸盖内，且火花塞的侧电极伸入发动机本体内的燃烧室内。

本实用新型实施例提供的火花塞及发动机，通过包括本体和套设在本体底端的金属壳，金属壳的底端设置有侧电极，且侧电极与本体底端的中心电极相对设置；本体的顶端设有方向指示结构，方向指示结构与侧电极会呈一定位置关系，因此方向指示结构可以用于对侧电极的方向进行指示，即观察方向指示结构便可以得知安装好的侧电极处于气缸中的相对位置，当各个气缸中的火花塞方向指示结构安装在同一位置时，各个气缸中的侧电极也相应处于同一位置，侧电极所处的燃烧环境相同，从而提高各缸火花塞点火的一致性。因此，本实施例提供的火花塞，解决了安装人员将火花塞安装后，往往会出现火花塞的侧电极在各个气缸中的位置不一致，而侧电极所处位置不同时，这样在扰动气流存在的情况下，便会导致火花塞侧电极所处的燃气环境也不同，进而导致各缸火花塞点火的一致性较差的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的火花塞的结构图；

图2为本实用新型实施例提供的图1中A结构的放大图。

附图标记说明：

10：金属壳；

20：侧电极；

30：绝缘体；

40：导电组件；

50：固定套；

60：密封圈；

101：铆接部；

201：水平段；

301：第一止挡凸缘；

401：中心电极；

402：方向指示结构；

403：第一导电杆；

404：第二导电杆；

501：第二止挡凸缘；

502：第三止挡凸缘。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

天然气发动机是以天然气为燃料提供动力的发动机，由于天然气资源丰富、排放污染低、价格低廉等特点，日益受到重视，被认为是一种非常具有发展前景的燃料。天然气发动机被广泛应用到汽车、发电等领域。

相关技术中，天然气发动机包括：燃气供给系统、点火系统和空气控制系统等，通过燃气供给系统和空气控制系统给发动机提供天然气和空气形成的可燃混合气，点火系统中的火花塞可将高压电引入燃烧室，击穿电极间隙之间的燃气而产生火花，从而点燃气缸中的燃气，以燃烧膨胀驱动发动机做功。气缸盖内用于安装火花塞的螺纹或火花塞螺纹的起始位置不一样，再加上安装人员之间操作的差异，安装人员将火花塞安装后，往往会出现火花塞的侧电极在各个气缸中的位置不一致。燃气进入气缸时具有一定速度和压力，会形成扰动气流，而侧电极所处位置不同时，这样在扰动气流存在的情况下，便会导致火花塞侧电极所处的燃气环境也不同，进而导致各缸火花塞点火的一致性较差。

本实施例提供一种火花塞及发动机，通过包括本体和套设在本体底端的金属壳，金属壳的底端设置有侧电极，且侧电极与本体底端的中心电极相对设置；本体的顶端设有方向指示结构，由于方向指示结构与侧电极呈一定位置关系，因此方向指示结构可以用于对侧电极的方向进行指示，即观察方向指示结构便可以得知安装好的侧电极处于气缸中的相对位置，当各个气缸中的火花塞方向指示结构安装在同一位置时，各个气缸中的侧电极也相应处于同一位置，侧电极所处的燃烧环境相同，从而提高各缸火花塞点火的一致性。

如图1和图2所示，本实施例提供一种火花塞，包括本体和套设在本体底端的金属壳10，金属壳10可以是铁、低碳钢材质，导热好，硬度高，为防止金属壳10上锈腐蚀、防止与气缸盖在高温下互吃融合、发生咬死状况，金属壳10外层可以电镀防腐蚀的锌铬、镍、钛等金属材质。金属壳10与气缸盖接触后，金属壳10处于接地的状态。

本实施例中，金属壳10的底端设置有侧电极20，且侧电极20与本体底端的中心电极401相对设置。侧电极20和金属壳10体相连而实现接地。当火花塞工作时，高压电通过中心电极401，在高电压的作用下，火花塞中心电极401与侧电极20间的空气将迅速发生电离作用，形成带正电的离子和带负电的自由电子。当电极间的电压达到一定值时，气体中的离子、电子数目像雪崩一样增加，从而使空气失去绝缘性，间隙便形成放电通道，发生“击穿”现象。此时，气体形成发光体，即“火花”。

进一步的，中心电极401可以是镍金材质，即中心电极401由内部铜芯电极、外部包裹镍组成，当然的，中心电极401也可以是铱金材质，即中心电极401由内部铜芯电极、外部包裹镍、顶部焊接铱金组成。这种内部铜芯电极、外部包裹镍的做法，俗称镍包铜，原因是铜的散热好，抗氧化性差，而镍的抗氧化性较好，散热比铜差，这样的构造可以即提高散热能力，又提高抗氧化能力，尤其是，在镍电极的尖端可以焊接铱金或铂金，更可以增强火花塞的性能和电极耐高温性。当然的中心电极401还可以是其他金属材质。

进一步的，侧电极20可以与金属壳10材质相同，如此设置侧电极20可以通过焊接和一体成型的方式连接在金属壳10底端。为了降低电腐蚀和化学腐蚀作用，可采用在镍基中加入锰和硅等元素以提高抗腐蚀性。随着发动机性能的提高，负荷的增大，侧电极20也可以使用更高级的材料，但为了降低成本，可以只在侧电极20的头部焊接少量的贵金属。示例性的，侧电极20可以是1个，也可以是多个。

本实施例中，本体的顶端设有方向指示结构402，方向指示结构402用于对侧电极20的方向进行指示。由于气缸盖内用于安装火花塞的螺纹或火花塞螺纹的起始位置不一样，再加上安装人员之间操作的差异，安装人员将火花塞安装后，往往会出现火花塞的侧电极20在各个气缸中的位置不一致。燃气进入气缸时具有一定速度和压力，会形成扰动气流，而侧电极20所处位置不同时，这样在扰动气流存在的情况下，便会导致火花塞侧电极20所处的燃气环境也不同，进而导致各缸火花塞点火的一致性较差。如此设置，方向指示结构402可以用于对侧电极20的方向进行指示，即观察方向指示结构402便可以得知安装好的侧电极20处于气缸中的相对位置，当各个气缸中的火花塞方向指示结构402安装在同一位置时，各个气缸中的侧电极20也相应处于同一位置，侧电极20所处的燃烧环境相同，从而提高各缸火花塞点火的一致性。

本实施例提供的火花塞，通过包括本体和套设在本体底端的金属壳10，金属壳10的底端设置有侧电极20，且侧电极20与本体底端的中心电极401相对设置；本体的顶端设有方向指示结构402，方向指示结构402与侧电极20会呈一定位置关系，因此方向指示结构402可以用于对侧电极20的方向进行指示，即观察方向指示结构402便可以得知安装好的侧电极20处于气缸中的相对位置，当各个气缸中的火花塞方向指示结构402安装在同一位置时，各个气缸中的侧电极20也相应处于同一位置，侧电极20所处的燃烧环境相同，从而提高各缸火花塞点火的一致性。因此，本实施例提供的火花塞，解决了安装人员将火花塞安装后，往往会出现火花塞的侧电极20在各个气缸中的位置不一致，而侧电极20所处位置不同时，这样在扰动气流存在的情况下，便会导致火花塞侧电极20所处的燃气环境也不同，进而导致各缸火花塞点火的一致性较差的技术问题。

进一步的，方向指示结构402和侧电极20位于本体的中心轴线的同侧。如此设置，可以方便的判断出侧电极20所处的范围。

进一步的，侧电极20沿着本体的轴向延伸后与方向指示结构402在本体的轴向上至少部分重叠。即，侧电极20和方向指示结构402在火花塞的周向上的位置相同，这样，在本体的轴向上，方向指示结构402所指示的方向即侧电极20在气缸内所处的方向，操作人员不需要再考虑方向指示结构402和侧电极20之间的相对位置关系，就可以很容易判断出侧电极20是否处于预设方位，因此，这种设置操作方便。当然的，方向指示结构402也可以与侧电极20处于其他位置关系，只要可以通过方向指示结构402判断出侧电极20在气缸中所处的方位即可。火花塞点火初期，火核非常微弱，对缸内的气流扰动非常敏感，极易被扰动气流熄灭，因此火核的产生与稳定扩大对于发动机的性能非常重要。气缸中的气流扰动一般具有相应的规律，安装时可以将侧电极20远离本体轴线的外侧朝向气流扰动的方向放置，如此设置，在火核形成初期时，侧电极20的侧面对扰动气流有一定的遮挡作用，减少了扰动气流对火核的影响，火核更易产生和稳定扩大，从而提高了发动机点火的稳定性。

本实施例中，方向指示结构402位于本体顶端外侧，方向指示结构402可以为凹槽、凸起或缺口，当然的方向指示结构402还可以是其他结构，只要方向指示结构402利于操作者观察到，可以用于指示侧电极20的方位即可。

本实施例中，侧电极20的一端与金属壳10相连，侧电极20的另一端具有水平段201，水平段201与中心电极401相对，侧电极20的水平段201与中心电极401之间存在电极间隙。当火花塞工作时，高压电通过中心电极401，在高电压的作用下，电极间隙间的空气将发生“击穿”被点燃。示例性的，侧电极20的水平段201与中心电极401正对且朝向中心电极401一侧的部位可以焊接少量的贵金属，以增强火花塞的性能和电极耐高温性。

本实施例中，本体还可以包括绝缘体30和导电组件40，导电组件40穿设在绝缘体30上，金属壳10套设在绝缘体30的底端，且中心电极401位于导电组件40的底端，导电组件40的顶端伸出绝缘体30的顶端。在工作中，高压电会通过导电组件40传至中心电极401，套设在导电组件40外侧的绝缘体30可以使中心电极401在通电时绝缘。示例性的，绝缘体30的材质可以是陶瓷，陶瓷具有硬度高、耐磨性好，耐高温，耐腐蚀性强的同时，还具有良好的电绝缘性能。方向指示结构402位于导电组件40的顶端外表面上，可以用于火花塞安装后指示侧电极20所处的方位。

进一步的，绝缘体30的底部可以呈锥形，绝缘体30锥形的底部与燃烧室的高温气体接触而吸收大量的热，吸入的热量通过金属壳10分别传到气缸盖和大气中。绝缘体30锥形的底部可以设置得较长，突出于金属壳10底端面外，这样的火花塞具有吸热量大、抗污能力好等优点，且能直接受到进气的冷却而降低温度，因而也不易引起炽热点火，故热适应范围宽。当然的，绝缘体30锥形的底部也可以设置成略缩入金属壳10底的端面。

进一步的，由于在点火时导电组件40的顶端与高压线连接，导电组件40的顶端与金属壳10之间产生连续不断的高压电，高压电会试图沿着绝缘表面溜走，为了阻拦高压电，绝缘体30的顶部侧面可以设有多个沟状波纹。沟状波纹使绝缘体30具有较长的绝缘距离，能够防止飞弧产生，即防止导电组件40顶部与金属壳10之间产生打火的现象。

本实施例中，绝缘体30的外表面设有第一止挡凸缘301，金属壳10的顶端内壁上具有与第一止挡凸缘301铆接的铆接部101，绝缘体30与金属壳10之间通过第一止挡凸缘301顶部与铆接部101铆接进行相连。经过铆接后的绝缘体30与金属壳10之间处于固定连接的状态，在发动机工作时，绝缘体30与金属壳10之间位置不会产生变化。

本实施例中，火花塞还可以包括固定套50，固定套50套设在金属壳10体与绝缘体30铆接位置的外侧；且固定套50的外表面具有外螺纹，火花塞通过外螺纹与发动机的气缸盖内的内螺纹配合固定在气缸盖内。相比于在金属壳10的底部侧面设置外螺纹与气缸盖的内螺纹配合进行火花塞固定，当拧紧后发现侧电极20所处的位置与预设位置有较大差距时，需要将火花塞拧出后调整位置，再次拧入，可能会导致反复拧出和拧入火花塞，对火花塞和气缸盖造成磨损。而将外螺纹设置在固定套50外侧时，火花塞放入气缸盖后，可以直接转动火花塞以调整方向指示结构402，进而调整侧电极20的方位，再拧紧固定套50即可，不需要将火花塞拧出进行调整，降低火花塞在反复拧出拧入时对火花塞和气缸盖的磨损。

进一步的，固定套50内侧设有第二止挡凸缘501，第二止挡凸缘501的底端可以呈斜面，且沿远离本体顶端的方向，第二止挡凸缘501的底端围成的空间截面面积逐渐增大。第二止挡凸缘501抵顶在金属壳10的铆接部101。当固定套50拧紧在气缸盖时，会对铆接部101产生压力，从而将本体压紧固定在气缸盖上。

进一步的，固定套50的外侧设置有第三止挡凸缘502，第三止挡凸缘502用于与气缸盖连接部配合作用，可以阻止固定套50继续向靠近侧电极20的方向移动。

本实施例中，导电组件40包括第一导电杆403以及与第一导电杆403电连接的第二导电杆404，方向指示结构402位于第一导电杆403的顶端外表面，第二导电杆404位于第一导电杆403与中心电极401之间。第一导电杆403顶部用于与高压线连接，且第一导电杆403顶端设有凹槽，凹槽具有内螺纹，顶部的内螺纹与具有外螺纹的安装工具配合用于安装火花塞。第二导电杆404可以是电阻，电阻可以防止火花塞高压电波干扰其他电器电路部分的正常工作，同时减小火花塞点火放电时的电流，从而减小放电电流对火花塞电极的蚀损。电阻的材质可以是导电玻璃材质。

本实施例中，第一止挡凸缘301的底端可以套设密封圈60，密封圈60的顶面与第一止挡凸缘301的底面抵顶，密封圈60可以填补火花塞与气缸盖之间的空隙以达到密封作用，还可以将火花塞的热量传递给气缸盖。密封圈60的材质可以是钢或铜等金属材质。

本实施例中提供的火花塞，在安装火花塞时，先用带外螺纹的安装工具拧在火花塞第一导电杆403的内螺纹里，通过方向指示结构402将火花塞深入到缸内需求位置，侧电极20和方向指示结构402在火花塞的周向上的位置相同，可以保证各缸侧电极20位置一致。通过固定套50拧紧在气缸盖内，将火花塞固定在气缸盖内。取下带外螺纹的安装工具，第一导电杆403的顶端连接高压线。点火时，高压电依次通过高压线、第一导电杆403、第二导电杆404、中心电极401，在高电压的作用下，火花塞中心电极401与侧电极20间的空气将迅速发生电离作用，当电极间的电压达到一定值时，发生“击穿”而产生火花。

另外，本实施例还提供一种发动机，包括发动机本体和上述实施例中的火花塞，火花塞安装在发动机本体的气缸盖内，且火花塞的侧电极20伸入发动机本体内的燃烧室内。

本实施例中提供的发动机，安装火花塞时，先用带外螺纹的安装工具拧在火花塞第一导电杆403的内螺纹里，通过方向指示结构402将火花塞深入到缸内需求位置，方向指示结构402所指示的方向即侧电极20的在气缸内所处的方向，可以保证安装在各缸的侧电极20位置一致。通过固定套50拧紧在气缸盖内，将火花塞固定在气缸盖内。然后取下带外螺纹的安装工具，第一导电杆403的顶端连接高压线。点火时，高压电依次通过高压线、第一导电杆403、第二导电杆404、中心电极401，在高电压的作用下，火花塞中心电极401与侧电极20间的空气将迅速发生电离作用，当电极间的电压达到一定值时，发生“击穿”而产生火花，火花范围扩大，点燃整个燃烧室，以使发动机做功。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种火花塞，其特征在于，包括：本体和套设在所述本体底端的金属壳，所述金属壳的底端设置有侧电极，且所述侧电极与所述本体底端的中心电极相对设置；

所述本体的顶端设有方向指示结构，所述方向指示结构用于对所述侧电极的方向进行指示。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，所述方向指示结构和所述侧电极位于所述本体的中心轴线的同侧。

3.根据权利要求2所述的火花塞，其特征在于，所述侧电极沿着所述本体的轴向延伸后与所述方向指示结构在所述本体的轴向上至少部分重叠。

4.根据权利要求1-3任一所述的火花塞，其特征在于，所述方向指示结构为凹槽、凸起或缺口。

5.根据权利要求1-3任一所述的火花塞，其特征在于，所述侧电极的一端与所述金属壳相连，所述侧电极的另一端具有水平段，所述水平段与所述中心电极相对。

6.根据权利要求1-3任一所述的火花塞，其特征在于，所述本体包括：绝缘体和导电组件，所述导电组件穿设在所述绝缘体上，所述金属壳套设在所述绝缘体的底端，且所述中心电极位于所述导电组件的底端，所述导电组件的顶端伸出所述绝缘体的顶端；

所述方向指示结构位于所述导电组件的顶端外表面上。

7.根据权利要求6所述的火花塞，其特征在于，所述绝缘体的外表面设有第一止挡凸缘，所述金属壳的顶端内壁上具有与所述第一止挡凸缘铆接的铆接部，所述绝缘体与所述金属壳之间通过所述第一止挡凸缘与所述铆接部铆接进行相连。

8.根据权利要求7所述的火花塞，其特征在于，还包括：固定套，所述固定套套设在所述金属壳体与所述绝缘体铆接位置的外侧；

且所述固定套的外表面具有外螺纹，所述火花塞通过所述外螺纹与发动机的气缸盖内的内螺纹配合固定在所述气缸盖内。

9.根据权利要求7所述的火花塞，其特征在于，所述导电组件包括第一导电杆以及与所述第一导电杆电连接的第二导电杆，所述方向指示结构位于所述第一导电杆的顶端外表面，所述第二导电杆位于所述第一导电杆与所述中心电极之间。

10.一种发动机，其特征在于，至少包括：发动机本体和上述权利要求1-9任一所述的火花塞，所述火花塞安装在所述发动机本体的气缸盖内，且所述火花塞的侧电极伸入所述发动机本体内的燃烧室内。

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