CN107863689B - 一种火花塞 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提出一种火花塞，可以通过其自身的结构来防止火花塞间隙内出现滞流区域，从而提高点火性能。本发明的火花塞包括壳体及安装于壳体上的绝缘体，所述绝缘体设有中心电极，壳体设有侧电极，关键在于所述壳体还设有向下突出的导流板，所述导流板位于侧电极的旁侧，并且与侧电极呈预定夹角；导流板与绝缘体之间设有间隙。导流板的设置实现了对缸内气流的有效控制，使中心电极与侧电极的间隙内保持较高的气流速度，避免出现常规火花塞存在的滞流区域，提高了点火成功率。无论侧电极处于任意位置，在电极间隙内的气流速度都能达到目标值，保证缸内快速稳定燃烧，降低发动机油耗及排放，同时可以避开对火花塞安装角度的限制，方便火花塞的安装。
Description
技术领域
本发明涉及到一种高着火性能的火花塞。
背景技术
近年来，为了适应日趋严格的油耗和排放法规，多数汽车厂商采用以下方案对汽车发动机进行优化升级：采用高滚流缸内直喷增压燃烧技术、缸内稀薄燃烧技术或缸内高EGR燃烧技术。但采用高滚流气道之后，火花塞电极间隙内的气流速度也有较大提高，且火花塞侧电极的旋转方向对间隙内的气流干涉度也相应提高。如图1所示，该图为通过CFD仿真模拟分析火花塞侧电极不同旋转方向对电极间隙内气流速度的影响，当侧电极相对气流方向旋转±30°时，电极间隙内的气流速度达到最大值，而侧电极相对于气流方向的角度为0°时，火花塞电极间隙内的气流速度几乎为0，这是因为处于0°位置的侧电极刚好阻碍气流的运动方向，根据气流绕柱特性，势必会在侧电极后面形成气流速度较低滞流区域（如图2所示），而电极间隙点火区域刚好就在滞流区域，势必造成火焰传播速度较慢，燃烧较差的情况。这种情况在稀薄燃烧发动机或者高EGR燃烧发动机造成的负面结果更加突出。上述问题只能通过控制装配后火花塞侧电极的角度来解决，这无疑增加了装配难度。
发明内容
本发明的目的是提出一种火花塞，可以通过其自身的结构来防止火花塞间隙内出现滞流区域，从而提高点火性能。
本发明的火花塞包括壳体及安装于壳体上的绝缘体，所述绝缘体设有中心电极，壳体设有侧电极，关键在于所述壳体还设有向下突出的导流板，所述导流板位于侧电极的旁侧，并且与侧电极呈预定夹角；导流板与绝缘体之间设有间隙。
在上述的火花塞中，在火花塞侧电极的一侧设置了引导气流的导流板，实现对缸内气流的有效控制，使中心电极与侧电极的间隙内保持较高的气流速度，避免出现常规火花塞存在的滞流区域。导流板的角度及尺寸客户可以根据CFD仿真优化合理设计并通过CFD仿真分析得出，无论侧电极处于任意位置，在电极间隙内的气流速度都能达到目标值，保证缸内快速稳定燃烧，降低发动机油耗及排放，同时可以避开对火花塞安装角度的限制，方便火花塞的安装。
由于导流板的主要尺寸影响其实用效果及可能对发动机产生影响，下面对导流板的几个主要尺寸作以下限制：1、所述预定夹角的角度为30°～60°，如果导流板与侧电极存在过大或者过小的旋转角度，该导流板就实现不了对气流状态的控制，影响本发明的实用效果；2、所述导流板的高度L=（0.6﹣0.8）×H，所述H为侧电极底面与壳体底端的垂直距离；导流板长度不要设计过短或过长，设计过短不易控制间隙内的气流状态，设计过长可能导致导流板上的温度高于侧电极，在发动机大负荷工况极易引起早燃现象，损坏发动机零部件；3、所述导流板的宽度W为1.3～1.5mm，不能与火花塞中间的绝缘体接触，在绝缘体与导流板留有空隙，避免中心电极对导流板产生放电，影响点火位置。
进一步地，还可以在所述侧电极的两侧均设有导流板，且侧电极两侧的导流板对称设置，这样当侧电极恰好位于气流方向时，可以通过两侧的导流板将更多的气流导入到中心电极与侧电极的间隙内，使此处具有较高的混合器浓度，保证点火成功率。
进一步地，还可以如下设置：所述导流板有多个，并均匀分布于壳体的底部，所有导流板相对于中心电极的偏转角度相同，且所有导流板的延伸线均与一个圆环相切，所述圆环的圆心位于中心电极的轴线上。上述导流板形成了围绕中心电极的导流结构，任何方向吹来的气流，均可以在导流板的作用下形成绕中心电极的涡流，极大地增加了中心电极周围的混合气浓度，从而保证了点火成功率。
进一步地，还可以如下设置：所述侧电极的中部设有通气孔，这样当侧电极恰好位于气流方向时，气流还可以从通气孔进入到中心电极与侧电极的间隙内，提高点火成功率。
本发明的火花塞通过增设导流板，可以引导气流至传统火花塞的滞流区域，从而消除了滞流区域，提高了点火成功率，适用于高滚流直喷增压燃烧***发动机，尤其是高滚流稀薄燃烧发动机或者高滚流高EGR燃烧发动机上。
附图说明
图1为常规火花塞侧电极旋转角度对气流速度的影响。
图2为常规火花塞电极间隙滞流区域形成示意图。
图3为实施例1的火花塞的正视图。
图4为实施例1的火花塞的仰视图。
图5为本发明火花塞解决滞流区域示意图。
图6为本发明火花塞侧电极旋转角度对气流速度的影响。
图7为实施例2的火花塞的仰视图。
图8为实施例3的火花塞的仰视图。
附图标示：1、壳体；2、绝缘体；3、中心电极；4、侧电极；5、导流板。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。
实施例1：
如图3所示，本实施例的火花塞包括壳体及安装于壳体1上的绝缘体2，所述绝缘体2设有中心电极3，壳体1设有侧电极4，关键在于所述壳体1还设有向下突出的导流板5，所述导流板5位于侧电极4的旁侧，并且与侧电极4呈预定夹角；导流板5与绝缘体2之间设有间隙。在本实施例中，导流板5根据CFD仿真优化合理设计尺寸并焊接在火花塞底端的壳体1上，导流板5采用耐高温的合金材料制造。
在上述的火花塞中，在火花塞侧电极4的一侧设置了引导气流的导流板5，实现对缸内气流的有效控制，使中心电极3与侧电极4的间隙内保持较高的气流速度，避免出现常规火花塞存在的滞流区域。导流板5的角度及尺寸客户可以根据CFD仿真优化合理设计并通过CFD仿真分析得出，无论侧电极4处于任意位置，在电极间隙内的气流速度都能达到目标值，保证缸内快速稳定燃烧，降低发动机油耗及排放，同时可以避开对火花塞安装角度的限制，方便火花塞的安装。
由于导流板5的主要尺寸影响其实用效果及可能对发动机产生影响，本实施例中，对导流板5的几个主要尺寸及角度作以下限制：1、所述预定夹角α的角度为45°；2、导流板5的高度L=0.7×H，所述H为侧电极底面与壳体底端的垂直距离；3、导流板5的宽度W为1.4mm。
实施例2：
如图7所示，本实施例在侧电极4的两侧均设有导流板5，且侧电极4两侧的导流板5对称设置，这样当侧电极4恰好位于气流方向时，可以通过两侧的导流板5将更多的气流导入到中心电极3与侧电极4的间隙内，使此处具有较高的混合器浓度，保证点火成功率。
实施例3：
如图8所示，本实施例的导流板5有多个，并均匀分布于壳体1的底部，所有导流板5相对于中心电极3的偏转角度相同，且所有导流板5的延伸线均与一个圆环相切，所述圆环的圆心位于中心电极3的轴线上。上述导流板5形成了围绕中心电极3的导流结构，任何方向吹来的气流，均可以在导流板5的作用下形成绕中心电极3的涡流，极大地增加了中心电极3周围的混合气浓度，从而保证了点火成功率。
Claims (2)
1.一种火花塞，包括壳体及安装于壳体上的绝缘体，所述绝缘体设有中心电极，壳体设有侧电极，其特征在于所述壳体还设有向下突出的导流板，所述导流板位于侧电极的旁侧，并且与侧电极呈预定夹角；导流板与绝缘体之间设有间隙；所述预定夹角的角度为30°～60°；所述导流板的高度L=（0.6～0.8）×H，所述H为侧电极底面与壳体底端的垂直距离；所述导流板的宽度W为1.3～1.5mm；所述导流板有多个，并均匀分布于壳体的底部，所有导流板相对于中心电极的偏转角度相同，且所有导流板的延伸线均与一个圆环相切，所述圆环的圆心位于中心电极的轴线上。
2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于所述侧电极的中部设有通气孔。
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