CN102623896A

CN102623896A - 一种火花塞

Info

Publication number: CN102623896A
Application number: CN2012101201653A
Authority: CN
Inventors: 张蝶儿
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2012-08-01

Abstract

本发明涉及一种火花塞，包括绝缘体、中心电极、壳体和接地电极。该绝缘体其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并露出端部。该壳体依序包括贯穿其上下端的点火腔、加速通道和进气腔，该加速通道的孔径小于该点火腔和进气腔的孔径，该壳体套设在该绝缘体表面并使中心电极的端部位于该点火腔内。该接地电极设置在该壳体的点火腔内壁上。本发明的火花塞具有抗腐蚀性的同时，还具有高效点火、节能减排的优点。

Description

一种火花塞

技术领域

本发明涉及一种在内燃机中使用的火花塞。

背景技术

火花塞是安装到内燃机(发动机)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12、绝缘体14、壳体16和接地电极18。该绝缘体14为陶瓷绝缘体，具有沿轴线方向延伸的轴孔，该中心电极12插入贯穿该绝缘体14的轴孔。该壳体16设置在该绝缘体14的外周。该接地电极18与该壳体16的端部连接，并弯曲延伸与中心电极12相对，与中心电极12之间形成火花放电的间隙。该中心电极12与接地电极18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12和接地电极18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，技术人员对火花塞进行了各种改进。如通过提高电极材料的抗腐蚀性能或增加电极数量来克服电极的腐蚀问题；又或者将中心电极和接地电极设置在壳体的空腔内。但是，提高电极材料的抗腐蚀性能需要提出新的电极材料，在采用现有电极材料的情况下无法改变电极的腐蚀问题；对于同时设置多个电极，由于该多个电极同样曝露在燃烧室中，将会同时受到侵蚀，并不能从根本上解决电极的抗腐蚀问题；而对于将中心电极和接地电极设置在壳体的空腔内，会使两电极产生的火花进入燃烧室的路程增加，进而使燃烧室的混合气体的点燃时间产生延迟，由于内燃机运转的压缩冲程和膨胀冲程的时间为固定时间，则混合气体的燃烧时间缩短，在一定程度上降低了内燃机的燃烧效率，不利于节能环保。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种点火效率高且抗腐蚀的火花塞。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种火花塞，包括绝缘体、中心电极、壳体和接地电极。该绝缘体其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并露出端部。该壳体依序包括贯穿其上下端的点火腔、加速通道和进气腔，该加速通道的孔径小于该点火腔和进气腔的孔径，该壳体套设在该绝缘体表面并使中心电极的端部位于该点火腔内。该接地电极设置在该壳体位于其点火腔的内壁上。

进一步，该点火腔为一柱形腔体或喇叭状腔体；或者该点火腔依序包括连通的柱形腔体和喇叭状腔体，且该喇叭状腔体的窄口与该加速通道衔接。

进一步，该加速通道为柱形腔体。

进一步，该进气腔为柱形腔体或者喇叭状腔体；或者该进气腔依序包括连通的喇叭状腔体和柱形腔体，且该喇叭状腔体的窄口与该加速通道衔接。

进一步，该点火腔、加速通道和进气腔的内壁上具有螺旋状的凹槽或突出部。

进一步，该接地电极沿垂直于轴向的剖面为圆环状，该中心电极的端部位于该接地电极的沿垂直于轴向的一个剖面的圆心上。

或者该接地电极为一台体，位于该点火腔与加速通道之间的壳体的内壁上，该接地电极的中间具有一贯穿其上下底面的通孔，该通孔与该加速通道连通，该中心电极位于该接地电极面对该中心电极的上底面的上方。

又或者该接地电极为具有径向宽度的针状体或为片状体，其设置在壳体的点火腔内壁上，并沿点火腔的径向指向中心电极。进一步，包括至少二个接地电极，其等角度的设置在壳体的点火腔内壁上。

进一步，该中心电极的端部为“一”字形、或“十”字形、或圆形。

该壳体为金属壳体，其与接地电极一体成型。

相对于现有技术，本发明提供的火花塞将中心电极和接地电极设置在壳体的点火腔内，使其具有抗腐蚀性能。进一步，通过设置点火腔、加速通道和进气腔，使在点火腔内点火的火花经过加速通道时，通过加速通道的孔径迅速收窄的结构以迅速增大火花气流的流速，使火花更加快速的进发，高效地将火花引导至内燃机的燃烧室内。从而缩短了火种到达燃烧室的时间，即相对增加了燃烧室里的可燃混合气的燃烧时间，使燃料在内燃机内得到更加充分的燃烧达到高效点火、节能减排的效果。

附图说明

图1是现有技术中火花塞10的结构示意图。

图2是本发明实施例一的火花塞100的结构示意图。

图3是本发明实施例二的火花塞200的结构示意图。

图4是本发明实施例三的火花塞300的结构示意图。

图5是本发明实施例四的火花塞400的结构示意图。

图6是本发明实施例五的火花塞500的结构示意图。

图7是图2所示A方向的剖视图。

图8是图4所示A方向的剖视图。

图9是图5所示A方向的剖视图。

图10是图6所示A方向的剖视图。

图11是本发明实施例六的火花塞600的结构示意图。

图12是本发明实施例七的火花塞700的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

请参阅图2，其是本发明实施例一的火花塞100的结构示意图。该火花塞100包括一中心电极120、绝缘体140、壳体160和接地电极180。该绝缘体140为陶瓷绝缘体，其具有沿轴线方向延伸的轴孔。该中心电极120插入贯穿该绝缘体140的轴孔并露出端部122。该壳体160为中空结构，套设在该绝缘体140的表面，并使该中心电极120的端部122位于壳体160的空腔内。该接地电极180设置在该壳体的空腔的内壁上。该壳体160的外壁上设置有螺纹。

具体地，该壳体160依序包括沿轴向贯穿其上下端的点火腔161、加速通道162和进气腔163。该点火腔161依序包括连通的第一圆柱形腔体161a和第一喇叭状腔体161b，该第一喇叭状腔体161b的宽口端的孔径与该第一圆柱形腔体161a的孔径一致，该第一喇叭状腔体161b的窄口端与该加速通道162衔接。该加速通道162为圆柱形腔体，其孔径与该点火腔161的第一喇叭状腔体161b的窄口端的孔径一致。该进气腔163包括连通的第二喇叭状腔体163b和第二圆柱形腔体163a，该第二为喇叭状腔体163b的窄口端的孔径与该加速通道162的孔径一致并与其衔接，该第二喇叭状腔体163b的宽口端的孔径与该第二圆柱形腔体163a的孔径一致，该第二圆柱形腔体163a面向内燃机的燃烧室。

请同时参阅图7，其是图2所示A方向的剖视图。该接地电极180沿垂直于轴向的方向的剖面为圆环状，其位于在壳体160的点火腔161的第一圆柱形腔体161a的内壁上。该接地电极180与该壳体160为一体成型。该中心电极120可位于该接地电极180上的一个与其轴向垂直的平面的圆心上，在本实施例中具体在环心上。

在脉冲点火时，该火花塞100的壳体160的各腔体内充满了混合气体，该中心电极120和接地电极180之间放电引燃电极周围的混合气体，此时点火腔161内的气体首先被引燃并迅速膨胀，该点火腔161内的压力迅速增大，推动火花向进气腔163方向释放。当火花经过加速通道162时，由于加速通道162的孔径迅速收窄，火花气流经过该加速通道162时的流速增大，从而使火花更加快速的进发，从而高效地将火花引导至内燃机的燃烧室内。为了使加速通道162对火花气流加速过程更加的有效，该加速通道162的长度应大于该进气腔163的长度，且该点火腔161的容积应大于该加速通道的容积，以保证中心电极161在点火腔161点火后首先引燃点火腔161的气体再通过加速通道162加速。进一步，该进气腔163的长度约为该点火腔161、加速通道162和进气腔163的总长度的1/6～1/5。

而在内燃机的进气冲程时，进气腔163内的压力大于点火腔161内的压力，混合气体从进气腔163进入点火腔161。当混合气体经过加速通道162时，由于加速通道162的孔径迅速收窄，混合气体的气流经过该加速通道162时的流速增大，混合气体更加迅速地充满点火腔161，从而高效地将混合气体由内燃机的燃烧室引导至点火腔161内。

进一步，由现有技术可知，内燃机运转的压缩冲程和膨胀冲程的时间为固定时间，在内燃机的活塞接近上止点时，火花塞发出电火花，点燃被压缩的可燃混合气，可燃混合气体在膨胀冲程的时间内燃烧并释放热能，推动活塞由上止点向下止点运动。因此，在壳体的点火腔161内被点燃气体经过加速通道162时流速增大，使火花能够以更加快的速度到达燃烧室，缩短了火种到达燃烧室的时间，克服了因将中心电极和接地电极设置在壳体的空腔内导致火花进入燃烧室的路程增加的缺陷，相对增加了燃烧室里的可燃混合气在膨胀冲程内的燃烧时间，使燃料在内燃机内得到更加充分的燃烧，达到节能减排的效果。

实施例2

请参阅图3，其是本发明实施例二的火花塞200的结构示意图。其与实施例一的火花塞的结构大致相同，区别仅在于：壳体260依序包括沿轴向贯穿其上下端的点火腔261、加速通道262和进气腔263。该点火腔261为一喇叭状腔体，其窄口端与该加速通道262衔接。该加速通道262为圆柱形腔体，其孔径与该点火腔261的喇叭状腔体的窄口端的孔径一致。该进气腔263同样为一喇叭状腔体，其窄口端的孔径与该加速通道262的孔径一致并与其衔接，其宽口端面向内燃机的燃烧室。该壳体的点火腔261的内壁作为接地电极280，该火花塞200的中心电极120的端部122位于该点火腔261内，并与其垂直距离最近的内壁点进行跳火放电。进一步，该点火腔261、加速通道262和进气腔263的内壁上具有螺旋状的凹槽或突出部，以引导其内的火花气流向燃烧室释放时形成涡旋气流，以进一步提高火花释放的效率。

实施例3

请参阅图4，其是本发明实施例三的火花塞300的结构示意图。其与实施例一的火花塞的结构大致相同，区别仅在于：壳体360依序包括沿轴向贯穿其上下端的点火腔361、加速通道362和进气腔363。该点火腔361、加速通道362和进气腔363均为圆柱形腔体，该加速通道362的孔径小于该点火腔361和进气腔363的孔径。请同时参阅图8，其是图4所示A方向的剖视图。进一步，包括两个片状的接地电极380，该接地电极380的片状平面平行于腔体的轴向，并沿该点火腔361的径向固设在点火腔361的内壁上。该两个片状的接地电极380对称设置。该接地电极380的设置更有利于提高该火花塞300的点火效率。

实施例4

请参阅图5，其是本发明实施例四的火花塞400的结构示意图。其与实施例一的火花塞的结构大致相同，区别仅在于：壳体460依序包括沿轴向贯穿其上下端的点火腔461、加速通道462和进气腔463。该点火腔461依序包括连通的第一圆柱形腔体461a和第一喇叭状腔体461b，该第一喇叭状腔体461b的宽口端的孔径与该第一圆柱形腔体461a的孔径一致，该第一喇叭状腔体461b的窄口端与该加速通道462衔接。该加速通道462为圆柱形腔体，其孔径与该点火腔461的第一喇叭状腔体461b的窄口端的孔径一致。该进气腔463包括连通的第二喇叭状腔体463b和第二圆柱形腔体463a，该第二为喇叭状腔体463b的窄口端的孔径与该加速通道462的孔径一致并与其衔接，该第二喇叭状腔体463b的宽口端的孔径与该第二圆柱形腔体463a的孔径一致，该第二圆柱形腔体463a面向内燃机的燃烧室。

请同时参阅图9，其是图5所示A方向的剖视图。进一步，该火花塞包括三个片状的接地电极480，该接地电极480的片状平面平行于腔体的轴向，并沿该点火腔461的径向固设在第一圆柱形腔体461a和第一喇叭状腔体461b的内壁上。该三个片状的接地电极480之间的夹角相等，将该点火腔461平分为三个等大空间。该接地电极480的设置更有利于提高该火花塞300的点火效率。

实施例5

请同时参阅图6和图10，其中，图6是本发明实施例五的火花塞500的结构示意图，图10是图6所示A方向的剖视图。本发明实施例五的火花塞500与实施例四的火花塞的结构大致相同，区别仅在于：该火花塞500包括一个具有一径向宽度的针状接地电极580，该接地电极580固设在点火腔的第一圆柱形腔体561a的内壁上，并指向中心电极120的端部122。该接地电极580的设置更有利于提高该火花塞500的点火效率。进一步，该点火腔561、加速通道562和进气腔563的内壁上具有螺旋状的凹槽或突出部，以引导其内的火花气流向燃烧室释放时形成涡旋气流，以进一步提高火花释放的效率。

实施例6

请同时参阅图11，其是本发明实施例六的火花塞600的结构示意图。本发明实施例六的火花塞600与实施例四的火花塞的结构大致相同，区别仅在于：壳体660依序包括沿轴向贯穿其上下端的点火腔661、加速通道662和进气腔663。该点火腔661和加速通道662均为柱形腔体，该加速通道662的孔径小于该点火腔661的孔径。该进气腔663包括连通的第二喇叭状腔体663b和第二圆柱形腔体663a，该第二喇叭状腔体663b的窄口端的孔径与该加速通道662的孔径一致并与其衔接，该第二喇叭状腔体663b的宽口端的孔径与该第二圆柱形腔体663a的孔径一致，该第二圆柱形腔体663a面向内燃机的燃烧室。进一步，包括一接地电极680，该接地电极680为一台体，位于该点火腔661与加速通道662之间的壳体的内壁上，其中间具有一贯穿其上下底面的通孔，该通孔的孔径与该加速通道662的孔径一致。该接地电极680沿垂直于轴向的方向的剖面为圆环状。该中心电极120位于该接地电极180面对该中心电极120的上底面的上方。该接地电极680与该壳体660为一体成型。

实施例6

请同时参阅图12，其是本发明实施例七的火花塞700的结构示意图。其与实施例一的火花塞的结构大致相同，区别仅在于：火花塞700的中心电极720的端部722为向壳体160的内壁延伸的“一”字形，以进一步以保证中心电极720和接地电极180之间的跳火间隙的有效性。其中，该中心电极720的端部722还可以替换为“十”字形或圆形等。

相对于现有技术，本发明提供的火花塞将中心电极和接地电极设置在壳体的点火腔内，使其具有抗腐蚀性能。进一步，通过在壳体内设置孔径小于点火腔和进气腔的加速通道，使在点火腔内点火的火花经过加速通道时，通过加速通道的孔径迅速收窄的结构以迅速增大火花气流的流速，使火花更加快速的进发，高效地将火花引导至内燃机的燃烧室内，从而缩短了火种到达燃烧室的时间，即相对增加了燃烧室里的可燃混合气的燃烧时间，使燃料在内燃机内得到更加充分的燃烧，达到高效点火、节能减排的效果。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims

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，其依序包括贯穿其上下端的点火腔、加速通道和进气腔，该加速通道的孔径小于该点火腔和进气腔的孔径，该壳体套设在该绝缘体表面并使中心电极的端部位于该点火腔内；

——接地电极，其设置在该壳体位于其点火腔的内壁上。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于：该点火腔为一柱形腔体或喇叭状腔体；或者该点火腔依序包括连通的柱形腔体和喇叭状腔体，且该喇叭状腔体的窄口与该加速通道衔接。

3.根据权利要求2所述的火花塞，其特征在于：该加速通道为柱形腔体。

4.根据权利要求2或3所述的火花塞，其特征在于：该进气腔为柱形腔体或者喇叭状腔体；或者该进气腔依序包括连通的喇叭状腔体和柱形腔体，且该喇叭状腔体的窄口与该加速通道衔接。

5.根据权利要求4所述的火花塞，其特征在于：该点火腔、加速通道和进气腔的内壁上具有螺旋状的凹槽或突出部。

6.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于：该接地电极沿垂直于轴向的剖面为圆环状，该中心电极的端部位于该接地电极的沿垂直于轴向的一个剖面的圆心上。

7.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于：该接地电极为一台体，位于该点火腔与加速通道之间的壳体的内壁上，该接地电极的中间具有一贯穿其上下底面的通孔，该通孔与该加速通道连通，该中心电极位于该接地电极面对该中心电极的上底面的上方。

8.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于：该接地电极为具有径向宽度的针状体或为片状体，其设置在壳体位于其点火腔的内壁上，并沿点火腔的径向指向中心电极。

9.根据权利要求8所述的火花塞，其特征在于：包括至少二个接地电极，其等角度的设置在壳体的点火腔内壁上。

10.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于：该中心电极的端部为“一”字形、或“十”字形、或圆形。