專利名稱：沿面跳火環(huán)狀側(cè)電極火花塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽油發(fā)動機點火用的火花塞，尤其涉及一種沿面跳火環(huán)狀側(cè)電極火花塞。
迄今為止，火花塞跳火主要有兩種方式一種是在脈沖高電壓作用下，擊穿存在于中心電極與側(cè)電極之間的空氣間隙，產(chǎn)生電火花；另一種是沿面跳火方式，即在脈沖高電壓作用下，其放電路線是沿中心電極與側(cè)電極之間的瓷絕緣體表面進行的。
目前市場上絕大多數(shù)火花塞都采用空氣間隙跳火的方式。這種火花塞的一個主要缺點是放電距離短、跳火性能差。這是因為火花間隙受電源電壓的制約，一般為0.6～0.9mm左右，當脈沖高電壓作用于中心電極與側(cè)電極之間時，火花間隙處的混合氣將吸收放電時的熱量并因電離而活化，產(chǎn)生化學反應(yīng)，形成火核。在正常的火花間隙中，火核形成的場所一般在接近側(cè)電極處，熱量將較多地被側(cè)電極所吸收，此即電極的“消焰作用”，它減低了火花的能量，使跳火性能下降。加大火花間隙即加大放電距離，可以使火核形成的場所離開側(cè)電極的壁面，側(cè)電極的消焰作用將降低，火花能量損失小，著火性提高，但過大的放電距離使需要點火線圈供給的電壓過高，甚至因電源不能供應(yīng)所需電壓而“失火”。過小的火花間隙除了加大“消焰作用”外，還使處于火花間隙處的混合氣絕對量減少，燃燒該部份混合氣所產(chǎn)生的熱量若小于向周圍混合氣的散熱量，火焰將自行熄滅。因此，在電源電壓許可的條件下，總是盡可能加大火花間隙以延長放電距離，提高點火性能。但加大空氣間隙(例如大于1.5mm)必須同時采用高能點火裝置。
沿面跳火火花塞可以加長放電距離，因為火花放電發(fā)生于絕緣層(如陶瓷)和空氣的交界面。由于陶瓷表面電場發(fā)生畸變，沿面放電比空氣間隙放電擊穿電壓低，即在相同擊穿電壓下，前者的放電距離比后者長。
另一個影響放電的重要因素是電極的形狀。電極越尖，發(fā)生放電的電壓越低，因為電極形狀影響電極間電場分布的均勻度。在相同電壓下，尖形電極比圓形或板形電極具有更長的放電距離。市面上的火花塞大都具有圓形中心電極和板形側(cè)電極，不利于提高點火性能。
曾經(jīng)出現(xiàn)過幾種沿面跳火火花塞。最早的一種如
圖1所示，絕緣體1沒有裙部，其發(fā)火端直徑與殼體2中孔匹配，沒有熱室，沒有側(cè)電極，跳火由中心電極3沿瓷絕緣體1的端面至殼體2之路線進行。這種火花塞為極冷型，工作時絕緣體裙部溫度很低，對積污很敏感，應(yīng)與點火能量大、二次電壓升壓快的電容點火裝置配合使用。適用于轉(zhuǎn)速高、功率大、排量大的摩托車發(fā)動機和旋轉(zhuǎn)渦輪發(fā)動機。
圖2是另一種沿面跳火火花塞。在絕緣體1的裙部有一道金屬環(huán)6，當脈沖高電壓傳遞到中心電極3后，在電極之間形成電場，跳火將沿中心電極3--金屬環(huán)6--殼體2之間的陶瓷表面和空氣間隙進行，延長了放電距離。與之相類似的結(jié)構(gòu)(圖3)是絕緣體1裙部有一凸環(huán)7，在凸環(huán)的圓錐表面涂覆金屬層以代替圖2的金屬環(huán)6，這兩種火花塞的制造難度大、成本高，涂覆的金屬層也因積污而失效。
本實用新型的目的是提供一種性能優(yōu)越的沿面跳火火花塞，這種火花塞將克服現(xiàn)有沿面跳火的火花塞的缺陷，使其具有更佳的跳火性能；本實用新型的目的還在于提供一種放電容易發(fā)生而且容易調(diào)整火花塞參數(shù)的沿面跳火火花塞；本實用新型的目的還在于提供能有效地滿足不同汽油發(fā)動機對火花塞熱性能的要求，又能保持火花間隙的穩(wěn)定，其制造工藝也較簡單，從而適用于各種類型的汽油發(fā)動機。
本實用新型的技術(shù)解決方案是一種汽油發(fā)動機點火用的沿面跳火環(huán)狀側(cè)電極火花塞，包括與接線螺桿相接的中心電極，與殼體連接的側(cè)電極、絕緣體等組成，中心電極和側(cè)電極之間為火花塞絕緣體，其特征是側(cè)電極為一環(huán)狀側(cè)電極，環(huán)狀側(cè)電極一端固定于殼體，另一端成一圓環(huán)，位于絕緣體裙部周圍，絕緣體突出于側(cè)電極的上平面。跳火將沿中心電極與側(cè)電極之間的瓷絕緣體表面進行。
本實用新型的進一步改進是側(cè)電極在靠近絕緣體的內(nèi)環(huán)邊緣厚度薄于連接外殼部位，側(cè)電極內(nèi)環(huán)厚度約為金屬扁線厚度的三分之一，(即一般t1＜1/3t)。參見圖4，以達到尖端放電的目的。有2-4個金屬腳與殼體2的端面連接，側(cè)電極4為環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
本實用新型的特點是第一，絕緣體裙部突出于側(cè)電極外，更多地暴露在燃燒氣體中，吸收較多的熱量，在低速、低負荷運轉(zhuǎn)時有較高的工作溫度，避免油污積炭；在高速、高負荷時，暴露情況雖相同，但此時氣缸內(nèi)氣體流動也較強烈，最高溫度提高不多，有效地擴大了火花塞的熱適應(yīng)范圍。
第二，由于沿面跳火，電火花將絕緣體裙部突出側(cè)電極部份的油污積炭燒盡，避免電極之間的跨連，也避免了空氣間隙跳火火花塞容易產(chǎn)生的絕緣體和殼體之間因附著燃燒沉積物導致電流泄漏而不跳火的現(xiàn)象。使跳火可靠性大為提高。
第三，放電距離長，不需裝高能點火裝置，在正常的電源電壓下，能得到比空氣間隙長3～5倍的放電距離。由于火花長、電極的“消焰作用”大大降低，跳火能產(chǎn)生的火核具有高的能量，且處于電極間的混合氣絕對量大，點燃這一部份可燃混合氣所產(chǎn)生的熱量，大大超過向周圍混合氣散發(fā)的熱量，使火焰得以迅速傳播，具有優(yōu)良的點火性，并使混合氣燃燒完全，有害活性氣體的排放量降低，可提高發(fā)動機的動力性、燃油經(jīng)濟性和運轉(zhuǎn)性能指標。
第四，側(cè)電極內(nèi)環(huán)厚度薄，有尖端放電效應(yīng)。與側(cè)電極厚度不變薄的其他火花塞比較，擊穿電壓較低。在常溫壓力點火試驗中，在相同的脈沖高電壓下，厚度變薄的尖劈形側(cè)電極能承受更大的氣壓差而連續(xù)不斷地跳火，特別適用于高壓縮比的發(fā)動機。
第五，可以實現(xiàn)360°范圍內(nèi)的任意點跳火，電極燒蝕均勻，使用壽命長，且不需要調(diào)整間隙，使發(fā)動機在全工況下都具有良好的工作穩(wěn)定性。
以下結(jié)合附圖和通過實施例對本實用新型作進一步說明圖1-3為現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1為極冷型沿面跳火火花塞結(jié)構(gòu)示意圖圖2為絕緣體的裙部前端加一道金屬環(huán)的沿面跳火火花塞示意圖圖3為絕緣體的裙部有一凸環(huán)、凸環(huán)圓錐面涂覆金屬層的沿面跳火火花塞示意圖圖4為本實用新型沿面跳火環(huán)狀側(cè)電極火花塞示意圖圖5為圖4中內(nèi)環(huán)邊緣厚度變薄的環(huán)狀側(cè)電極示意圖。
圖6為圖4結(jié)構(gòu)示意圖的頂端俯視圖實施例1本實用新型--沿面跳火環(huán)狀側(cè)電極火花塞如圖4-6所示由絕緣體1、中心電極3、接線螺桿5、殼體2、環(huán)狀側(cè)電極4及密封墊圈等構(gòu)成。
上述絕緣體1，呈通?；鸹ㄈ^緣體的筒形瓷體。裝配后絕緣體裙部前端突出側(cè)電極上平面，絕緣體裙部長度將根據(jù)火花塞的熱特性設(shè)計。裙部與殼體中孔構(gòu)成熱室，使裙部表面吸收足夠的熱量，達到消除油污積炭所必須的“自凈溫度”，從而避免第一代沿面跳火火花塞只能是極冷型的缺陷。
所述中心電極3，呈通?；鸹ㄈ行碾姌O的金屬圓桿體結(jié)構(gòu)。根據(jù)熱特性要求，可以采用銅芯復合電極或鎳基合金電極。中心電極的后端與同軸線的接線螺桿5用導體玻璃密封劑固聯(lián)成一體，固裝在絕緣體1的內(nèi)腔中，中心電極伸出絕緣體的長度可以比旁側(cè)式空氣間隙火花塞短2mm，克服了后者中心電極過多地暴露在燃燒室內(nèi)導致快速燒蝕的缺陷。
所述殼體2呈通?；鸹ㄈ慕饘偻搀w結(jié)構(gòu)形狀。在殼體螺紋部位的前端安裝側(cè)電極，垂直焊接4根金屬扁線(截面為矩形)為側(cè)電極的一端，經(jīng)沖切使其長度一致，再用模具將其壓彎，同時將彎曲的一端壓扁，經(jīng)壓扁后四根電極連成一體，中間部位的厚度t1＜1/3t，然后沖出中孔，孔經(jīng)大于絕緣體裙部相應(yīng)部位的直徑，構(gòu)成環(huán)狀側(cè)電極，其外環(huán)呈沖壓后自然成形的花瓣狀(如圖6所示)。火花塞的內(nèi)外密封方式和結(jié)構(gòu)裝配與傳統(tǒng)火花塞相同，因而制造簡單，產(chǎn)品零件通用性大。
所述接線螺桿5及密封墊圈與通?；鸹ㄈ嗤??；鸹ㄈ膬?nèi)、外密封形式均與傳統(tǒng)火花塞相同，裝成后的火花塞，其絕緣體裙部突出于環(huán)狀中心電極上平面，突出的高度根據(jù)與之配套的發(fā)動機點火系統(tǒng)的電壓及產(chǎn)品熱特性的要求決定。其它實施例環(huán)狀側(cè)電極4的圓環(huán)可以由2根或3根金屬連接外殼，即焊接在殼體上；也可以是金屬板沖壓件。
權(quán)利要求1．一種汽油發(fā)動機點火用的沿面跳火環(huán)狀側(cè)電極火花塞，包括與接線螺桿相接的中心電極，與殼體連接的側(cè)電極、絕緣體等組成，中心電極和側(cè)電極之間為火花塞絕緣體，其特征是側(cè)電極為一環(huán)狀側(cè)電極，環(huán)狀側(cè)電極一端固定于殼體，另一端成一圓環(huán)，位于絕緣體裙部周圍，絕緣體突出于側(cè)電極的上平面。
2．由權(quán)利要求1所述的火花塞，其特征是側(cè)電極在靠近絕緣體的內(nèi)環(huán)邊緣厚度薄于連接外殼部位的金屬扁線。
3．由權(quán)利要求1或2所述的火花塞，其特征是環(huán)狀側(cè)電極4的圓環(huán)可以由2～4根金屬連接外殼上。
4．由權(quán)利要求1或2所述的火花塞，其特征是環(huán)狀側(cè)電極由金屬板制成。
5．由權(quán)利要求2所述的火花塞，其特征是側(cè)電極內(nèi)環(huán)厚度約為金屬扁線厚度的三分之一。
專利摘要一種汽油發(fā)動機點火用的沿面跳火環(huán)狀側(cè)電極火花塞,包括與接線螺桿相接的中心電極,與殼體連接的側(cè)電極、絕緣體等組成,中心電極和側(cè)電極之間為火花塞絕緣體,側(cè)電極為一環(huán)狀側(cè)電極,環(huán)狀側(cè)電極一端固定于殼體,另一端成一圓環(huán),位于絕緣體裙部周圍,絕緣體突出于側(cè)電極的上平面。本實用新型克服了現(xiàn)有沿面跳火的火花塞的缺陷,使其具有更佳的跳火性能,能有效地滿足不同汽油發(fā)動機對火花塞熱性能的要求。
文檔編號H01T13/20GK2329101SQ9822686
公開日1999年7月14日 申請日期1998年5月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月25日
發(fā)明者楊捷, 湯正明 申請人:楊捷, 湯正明