CN2329101Y - 沿面跳火环状侧电极火花塞 - Google Patents

Abstract

一种汽油发动机点火用的沿面跳火环状侧电极火花塞,包括与接线螺杆相接的中心电极,与壳体连接的侧电极、绝缘体等组成,中心电极和侧电极之间为火花塞绝缘体,侧电极为一环状侧电极,环状侧电极一端固定于壳体,另一端成一圆环,位于绝缘体裙部周围,绝缘体突出于侧电极的上平面。本实用新型克服了现有沿面跳火的火花塞的缺陷,使其具有更佳的跳火性能,能有效地满足不同汽油发动机对火花塞热性能的要求。

Description

沿面跳火环状侧电极火花塞

本实用新型涉及汽油发动机点火用的火花塞，尤其涉及一种沿面跳火环状侧电极火花塞。

迄今为止，火花塞跳火主要有两种方式：一种是在脉冲高电压作用下，击穿存在于中心电极与侧电极之间的空气间隙，产生电火花；另一种是沿面跳火方式，即在脉冲高电压作用下，其放电路线是沿中心电极与侧电极之间的瓷绝缘体表面进行的。

目前市场上绝大多数火花塞都采用空气间隙跳火的方式。这种火花塞的一个主要缺点是放电距离短、跳火性能差。这是因为火花间隙受电源电压的制约，一般为0.6～0.9mm左右，当脉冲高电压作用于中心电极与侧电极之间时，火花间隙处的混合气将吸收放电时的热量并因电离而活化，产生化学反应，形成火核。在正常的火花间隙中，火核形成的场所一般在接近侧电极处，热量将较多地被侧电极所吸收，此即电极的“消焰作用”，它减低了火花的能量，使跳火性能下降。加大火花间隙即加大放电距离，可以使火核形成的场所离开侧电极的壁面，侧电极的消焰作用将降低，火花能量损失小，着火性提高，但过大的放电距离使需要点火线圈供给的电压过高，甚至因电源不能供应所需电压而“失火”。过小的火花间隙除了加大“消焰作用”外，还使处于火花间隙处的混合气绝对量减少，燃烧该部份混合气所产生的热量若小于向周围混合气的散热量，火焰将自行熄灭。因此，在电源电压许可的条件下，总是尽可能加大火花间隙以延长放电距离，提高点火性能。但加大空气间隙(例如大于1.5mm)必须同时采用高能点火装置。

沿面跳火火花塞可以加长放电距离，因为火花放电发生于绝缘层(如陶瓷)和空气的交界面。由于陶瓷表面电场发生畸变，沿面放电比空气间隙放电击穿电压低，即在相同击穿电压下，前者的放电距离比后者长。

另一个影响放电的重要因素是电极的形状。电极越尖，发生放电的电压越低，因为电极形状影响电极间电场分布的均匀度。在相同电压下，尖形电极比圆形或板形电极具有更长的放电距离。市面上的火花塞大都具有圆形中心电极和板形侧电极，不利于提高点火性能。

曾经出现过几种沿面跳火火花塞。最早的一种如图1所示，绝缘体1没有裙部，其发火端直径与壳体2中孔匹配，没有热室，没有侧电极，跳火由中心电极3沿瓷绝缘体1的端面至壳体2之路线进行。这种火花塞为极冷型，工作时绝缘体裙部温度很低，对积污很敏感，应与点火能量大、二次电压升压快的电容点火装置配合使用。适用于转速高、功率大、排量大的摩托车发动机和旋转涡轮发动机。

图2是另一种沿面跳火火花塞。在绝缘体1的裙部有一道金属环6，当脉冲高电压传递到中心电极3后，在电极之间形成电场，跳火将沿中心电极3--金属环6--壳体2之间的陶瓷表面和空气间隙进行，延长了放电距离。与之相类似的结构(图3)是绝缘体1裙部有一凸环7，在凸环的圆锥表面涂覆金属层以代替图2的金属环6，这两种火花塞的制造难度大、成本高，涂覆的金属层也因积污而失效。

本实用新型的目的是提供一种性能优越的沿面跳火火花塞，这种火花塞将克服现有沿面跳火的火花塞的缺陷，使其具有更佳的跳火性能；本实用新型的目的还在于提供一种放电容易发生而且容易调整火花塞参数的沿面跳火火花塞；本实用新型的目的还在于提供能有效地满足不同汽油发动机对火花塞热性能的要求，又能保持火花间隙的稳定，其制造工艺也较简单，从而适用于各种类型的汽油发动机。

本实用新型的技术解决方案是：一种汽油发动机点火用的沿面跳火环状侧电极火花塞，包括与接线螺杆相接的中心电极，与壳体连接的侧电极、绝缘体等组成，中心电极和侧电极之间为火花塞绝缘体，其特征是侧电极为一环状侧电极，环状侧电极一端固定于壳体，另一端成一圆环，位于绝缘体裙部周围，绝缘体突出于侧电极的上平面。跳火将沿中心电极与侧电极之间的瓷绝缘体表面进行。

本实用新型的进一步改进是侧电极在靠近绝缘体的内环边缘厚度薄于连接外壳部位，侧电极内环厚度约为金属扁线厚度的三分之一，(即一般t1＜1/3t)。参见图4，以达到尖端放电的目的。有2-4个金属脚与壳体2的端面连接，侧电极4为环状结构。

本实用新型的特点是：

第一，绝缘体裙部突出于侧电极外，更多地暴露在燃烧气体中，吸收较多的热量，在低速、低负荷运转时有较高的工作温度，避免油污积炭；在高速、高负荷时，暴露情况虽相同，但此时气缸内气体流动也较强烈，最高温度提高不多，有效地扩大了火花塞的热适应范围。

第二，由于沿面跳火，电火花将绝缘体裙部突出侧电极部份的油污积炭烧尽，避免电极之间的跨连，也避免了空气间隙跳火火花塞容易产生的绝缘体和壳体之间因附着燃烧沉积物导致电流泄漏而不跳火的现象。使跳火可靠性大为提高。

第三，放电距离长，不需装高能点火装置，在正常的电源电压下，能得到比空气间隙长3～5倍的放电距离。由于火花长、电极的“消焰作用”大大降低，跳火能产生的火核具有高的能量，且处于电极间的混合气绝对量大，点燃这一部份可燃混合气所产生的热量，大大超过向周围混合气散发的热量，使火焰得以迅速传播，具有优良的点火性，并使混合气燃烧完全，有害活性气体的排放量降低，可提高发动机的动力性、燃油经济性和运转性能指标。

第四，侧电极内环厚度薄，有尖端放电效应。与侧电极厚度不变薄的其他火花塞比较，击穿电压较低。在常温压力点火试验中，在相同的脉冲高电压下，厚度变薄的尖劈形侧电极能承受更大的气压差而连续不断地跳火，特别适用于高压缩比的发动机。

第五，可以实现360°范围内的任意点跳火，电极烧蚀均匀，使用寿命长，且不需要调整间隙，使发动机在全工况下都具有良好的工作稳定性。

以下结合附图和通过实施例对本实用新型作进一步说明：

图1-3为现有技术的结构示意图，

图1为极冷型沿面跳火火花塞结构示意图

图2为绝缘体的裙部前端加一道金属环的沿面跳火火花塞示意图

图3为绝缘体的裙部有一凸环、凸环圆锥面涂覆金属层的沿面跳火火花塞示意图

图4为本实用新型沿面跳火环状侧电极火花塞示意图

图5为图4中内环边缘厚度变薄的环状侧电极示意图。

图6为图4结构示意图的顶端俯视图

实施例1：本实用新型--沿面跳火环状侧电极火花塞如图4-6所示：由绝缘体1、中心电极3、接线螺杆5、壳体2、环状侧电极4及密封垫圈等构成。

上述绝缘体1，呈通常火花塞绝缘体的筒形瓷体。装配后绝缘体裙部前端突出侧电极上平面，绝缘体裙部长度将根据火花塞的热特性设计。裙部与壳体中孔构成热室，使裙部表面吸收足够的热量，达到消除油污积炭所必须的“自净温度”，从而避免第一代沿面跳火火花塞只能是极冷型的缺陷。

所述中心电极3，呈通常火花塞中心电极的金属圆杆体结构。根据热特性要求，可以采用铜芯复合电极或镍基合金电极。中心电极的后端与同轴线的接线螺杆5用导体玻璃密封剂固联成一体，固装在绝缘体1的内腔中，中心电极伸出绝缘体的长度可以比旁侧式空气间隙火花塞短2mm，克服了后者中心电极过多地暴露在燃烧室内导致快速烧蚀的缺陷。

所述壳体2呈通常火花塞的金属筒体结构形状。在壳体螺纹部位的前端安装侧电极，垂直焊接4根金属扁线(截面为矩形)为侧电极的一端，经冲切使其长度一致，再用模具将其压弯，同时将弯曲的一端压扁，经压扁后四根电极连成一体，中间部位的厚度t1＜1/3t，然后冲出中孔，孔经大于绝缘体裙部相应部位的直径，构成环状侧电极，其外环呈冲压后自然成形的花瓣状(如图6所示)。火花塞的内外密封方式和结构装配与传统火花塞相同，因而制造简单，产品零件通用性大。

所述接线螺杆5及密封垫圈与通常火花塞相同。火花塞的内、外密封形式均与传统火花塞相同，装成后的火花塞，其绝缘体裙部突出于环状中心电极上平面，突出的高度根据与之配套的发动机点火系统的电压及产品热特性的要求决定。其它实施例：环状侧电极4的圆环可以由2根或3根金属连接外壳，即焊接在壳体上；也可以是金属板冲压件。

Claims (5)

1．一种汽油发动机点火用的沿面跳火环状侧电极火花塞，包括与接线螺杆相接的中心电极，与壳体连接的侧电极、绝缘体等组成，中心电极和侧电极之间为火花塞绝缘体，其特征是侧电极为一环状侧电极，环状侧电极一端固定于壳体，另一端成一圆环，位于绝缘体裙部周围，绝缘体突出于侧电极的上平面。

2．由权利要求1所述的火花塞，其特征是侧电极在靠近绝缘体的内环边缘厚度薄于连接外壳部位的金属扁线。

3．由权利要求1或2所述的火花塞，其特征是环状侧电极4的圆环可以由2～4根金属连接外壳上。

4．由权利要求1或2所述的火花塞，其特征是环状侧电极由金属板制成。

5．由权利要求2所述的火花塞，其特征是侧电极内环厚度约为金属扁线厚度的三分之一。

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