CN112310815A - 一种正多极多极点火花塞 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种正多极多极点火花塞，包括：金属外壳、陶瓷绝缘体、中心电极、电极片以及接线螺杆；金属外壳的内腔固定设置有陶瓷绝缘体，接线螺杆连接中心电极，接线螺杆和中心电极均设于陶瓷绝缘体内，中心电极的一端延伸至陶瓷绝缘体外并固定连接有电极片，电极片上包括有至少两个的电极，电极位于金属外壳的上方，陶瓷绝缘体和金属外壳的内侧壁间具有空腔，以形成热室。本发明杜绝了发动机在怠速、低速的运行情况下由于燃料燃烧不充分所产生的积碳粘连在电极片和金属外壳之间造成回路接地从而火花塞点火失效的现象；另外可以根据不同发动机的热值需求，从而调整火花塞的热值大小，使火花塞能适用于多种不同的发动机。

Description

一种正多极多极点火花塞

技术领域

本发明涉及火花塞领域，具体涉及一种正多极多极点火花塞。

背景技术

汽车、摩托车是当前交通运输的主要工具，特别在城镇化的建设趋势中，机动车的发展更为生活节奏加快和生产效率提升提供了一个平台与基础。如果说发动机是汽车的心脏，则火花塞就是整个心脏的起搏部分，是确保发动机运行效益与质量的前提与基础。汽车火花塞出现问题，将会引起发动机启动、运行中出现不着车、震动、耗油等实际问题，影响汽车正常功能的发挥，更会对行车安全和舒适度乃至于环保目标实现都带来负面的恶化效果。

目前较为常用的火花塞为侧电极火花塞，参阅图1，包括接线螺杆1、陶瓷绝缘体2、金属外壳3、侧电极4以及中心电极5。在金属外壳3的顶端连接有侧电极4，侧电极4位于中心电极5的上方，两者间存在间隙6，侧电极4为负极，中心电极5为正极。当火花塞工作时，高压电从接线螺杆1通过中心电极5，击穿油气混合气，产生火花，电流从中心电极5到达侧电极4，再通过火花塞壳体、发动机缸体到达接地。侧电极存在一个缺陷：在使用时为单点点火，点火效果较差、燃料燃烧不充分、工作不可靠，并且常常产生积碳，而使火花塞点火失效。

基于上述技术问题，申请人于此前申请了名为“一种极点外置、多极点点火的内封闭式火花塞”的中国发明专利(申请号CN200520057756.6)，并获得授权。参阅图2，这种火花塞包括金属外壳6、中心电极7、十字型电极片8以及陶瓷绝缘体9。金属外壳6的内腔设有中心电极7，金属外壳6的内腔密封填充有绝缘的陶瓷绝缘体9，陶瓷绝缘体9同时抵靠十字型电极片8和中心电极7。中心电极7的极点延伸至金属外壳6外，并焊接有十字型电极片8，十字型电极片8可与金属外壳1的上表面对应位置发生点火；十字型电极片8的四个极点为正极，金属外壳1上表面的多个对应点为负极。当该火花塞工作时，高压电从中心电极7到达十字型电极片8，击穿油气混合气，产生火花，电流从十字型电极片8处的多极点到达金属外壳6的多个对应点，实现了多极点火，克服了现有技术中单极点火存在的不足。

经过申请人十多年的实车持续测试验证，发现这种正多极火花塞的工作里程均不超过1万公里，商业价值较低，难以真正实现产业化。经多次测试和原因查找，发现了造成该缺陷的原因为：在发动机怠速、低速的运行状态下，燃油会燃烧不充分，部分未燃烧的混合气在高温和氧气的催化作用，形成轻基酸和树脂状胶质，胶质钻附在火花塞和燃烧室相关零部件的表面，这些物质在燃烧室的高温作用下进一步形成沥青质和焦油质，这就是我们常说的积碳。由于上述正多极火花塞的陶瓷绝缘体为密封式设计，其填满金属外壳的内腔，在发动机怠速、低速的状态下，产生的油污、积碳会堆积在陶瓷绝缘体的表面，从而容易使金属外壳6和十字型电极片8粘连，形成回路接地，从而造成火花塞无法点火、工作里程短等现象发生。

另外，这种正多极火花塞还存在另一个缺陷，由于陶瓷绝缘体为密封式设计，火花塞内不具备有热室(空气室)，使该火花塞的热值大小是恒定不变的，无法进行调整，无法适应多种发动机的不同热值需求，尤其对于中国横跨多纬度的地理特点而言，在不同纬度下使用的发动机热值需求通常是不一样的(室外温度差异大)，因此这种火花塞的适用范围较小，不利于大面积推广。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种正多极火花塞，其通过在中心电极上焊接具有多电极的电极片以实现多极点火，同时通过在金属外壳内开设热室，避免油污使金属外壳和电极片粘连回路接地。

本发明采用以下的技术方案来实现：

一种正多极多极点火花塞，包括：金属外壳、陶瓷绝缘体、中心电极、电极片以及接线螺杆；所述金属外壳为上下敞口的结构，所述金属外壳的内腔固定设置有所述陶瓷绝缘体，所述接线螺杆连接所述中心电极，所述接线螺杆和所述中心电极均设于所述陶瓷绝缘体内，所述中心电极的一端延伸至所述陶瓷绝缘体外并固定连接有电极片，所述电极片上包括有至少两个的电极，所述电极位于所述金属外壳的上方，所述陶瓷绝缘体和所述金属外壳的内侧壁间具有空腔，以形成热室。

进一步地，所述电极片上的每个电极包括至少两个的极点。

进一步地，所述电极片的形状呈十字型，所述电极片包括四个电极。

进一步地，位于同一所述电极上的两极点之间的间隙不小于0.3mm。

进一步地，所述热室的形状呈圆环形。

进一步地，所述电极片固定焊接在所述中心电极上。

进一步地，所述陶瓷绝缘体为氧化铝陶瓷绝缘体。

进一步地，所述正多极多极点火花塞还包括电阻体，所述电阻体连接于所述接线螺杆和所述中心电极之间。

进一步地，所述金属外壳的端部外缘上开设有外螺纹。

进一步地，所述正多极多极点火花塞还包括外垫圈，所述外垫圈配合连接于所述金属外壳的所述外螺纹上。

相比于现有技术，本发明能达到的有益效果是：

(1)在中心电极上焊接至少有两个电极的电极片，在火花塞工作时，高压电从中心电极到达电极片的多个极点，击穿油气混合气，产生火花，电流从多极点到达金属外壳上表面的多个对应点，实现了多极点火，克服了单极点火所存在的点火效果差、工作可靠性低、容易产生积碳的缺陷。

(2)陶瓷体和金属壳体的内侧壁间具有空腔，形成了热室(即空气室)，本发明杜绝了发动机在怠速、低速的运行情况下由于燃料燃烧不充分所产生的积碳粘连在电极片和金属外壳之间造成回路接地从而火花塞点火失效的现象，相比于现有技术陶瓷密封填充在金属壳体内使得积碳更容易粘连电极片和金属外壳，本发明的热室相当于给积碳提供了一定的容置空间，积碳产生后会首先进入到热室的空腔内，而后续可以依靠发动机的转速提升而使积碳自燃、振动脱落，本发明提高了火花塞的稳定性和使用寿命，减少了火花塞无法点火的情况出现，同时大幅提高了火花塞的有效工作里程数。

(3)由于正多极火花塞内设有热室，而通过调整热室的容腔大小，可以改变混合气体与火花塞的接触面积，从而实现热值大小的调整。本发明可以根据不同发动机的热值需求，从而调整火花塞的热值大小，使火花塞能适用于多种不同的发动机，尤其对于纬度跨度大、温度差异大的地理特点而言，本发明的火花塞具有更大的适用范围和更广的推广意义。

附图说明

图1所示为现有技术一的侧电极火花塞的结构示意图；

图2所示为现有技术二的正多极火花塞的结构示意图；

图3所示为本发明的正视图；

图4所示为本发明的俯视图；

图5所示为本发明的剖视图。

图中：10、金属外壳；20、陶瓷绝缘体；30、中心电极；40、电极片；41、电极；42、极点；50、接线螺杆；60、电阻体；70、外垫圈；80、热室。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

参阅图3-图5，本发明公开了一种正多极多极点火花塞，包括：金属外壳10、陶瓷绝缘体20、中心电极30、电极片40以及接线螺杆50。其中，金属外壳10为上下敞口的结构，金属外壳10的内腔固定设有陶瓷绝缘体20，接线螺杆50连接中心电极30，接线螺杆50和中心电极30同轴设置于陶瓷绝缘体20内，中心电极30的一端延伸至陶瓷绝缘体20外，中心电极30上固定连接有电极片40。电极片40上包括至少两个的电极41，电极41位于金属外壳10的上方，电极41和金属外壳10之间形成间隙。陶瓷绝缘体20并非紧密填充在金属外壳10内，陶瓷绝缘体20和金属外壳10的内侧壁间具有空腔，以形成热室80(即空气室)，油气混合气充盈在热室80内。

工作时，高压电从接线螺杆50通至中心电极30，击穿位于电极片40和金属外壳10间隙的气体，产生火花，电流从电极片40上的多个极点达到金属外壳10上表面的多个对应位置，再通过火花塞壳体、发动机缸体到达接地。在此过程中，中心电极30、电极片40的极点为正极，金属外壳10为负极。

具体地，电极片40的每个电极41包括至少两个的极点41。对每个电极41均做开槽处理，形成至少两个的极点42。这种实施方式的作用在于：因为火花塞电极放电长时间工作会烧蚀电极及对应点，造成正负极间距增大，超过电极点电压的击穿放电距离，而不能形成电火花点燃油气混合气，因此在每个电极41上开槽形成两个电极点42，形成多电极多极点的点火，当某个电极发生烧蚀时也不会影响到点火工作，有效提高火花塞的工作稳定性，延长火花塞的工作寿命。

更具体地，位于同一电极41上的两极点42之间的间隙不小于0.3mm，即开槽宽度不小于0.3mm。由于极点42间的间距较小时，会造成极点42之间形成电流回路，影响火花塞点火，因此需保证极点42的间距不能过小。

具体地，参阅图4，在一种实施例中，电极片40的形状呈十字型，电极片40包括四个电极41，每个电极41上包括两个极点42。当然电极41和极点42的数量不作具体限定，凡是能实现多极点火的电极数量和极点数量，均在本发明的保护范围内。

具体地，热室80的形状呈圆环形，横截面呈U型。当然，热室80的容积大小、深度不作具体的数值限定，可根据实际发动机的热值需求来进行调整，从而改变混合气体和火花塞的接触面积大小，实现火花塞的热值大小调整。

具体地，电极片40固定焊接在中心电极30上。

具体地，陶瓷绝缘体20采用氧化铝材质。氧化铝陶瓷的主要性能特点是硬度高(760℃时HRA87，1200℃仍可保持HRA82)，有很好的耐磨性，耐高温，可以在1600℃高温下长期使用，耐腐蚀性很强，还具有良好的电绝缘性能，在高频下的电绝缘性能尤为突出，每毫米厚度可耐压8000V以上。更具体地，陶瓷绝缘体20的外表面还涂覆有釉层。陶瓷绝缘体20的表面作上釉处理，以实现抗污染的效果。

具体地，本发明包括电阻体60，电阻体60连接于接线螺杆50和中心电极30之间。带电阻体60的目的主要是为了防止火花塞高压电波干扰车辆其他电器电路部分的正常工作，另外一个目的是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。

具体地，金属外壳10的端部外缘上开设有外螺纹，便于在装配火花塞时与发动机金属缸套配合安装。

具体地，本发明还包括外垫圈70，外垫圈70配合连接在金属外壳10的外螺纹上，外垫圈70的作用在于为火花塞和发动机金属缸套之间的装配提供密封和保护作用。

具体地，金属外壳10采用低碳钢材质，低碳钢具有导热好、硬度高的优点，更具体地，为防止上锈腐蚀、防止与缸盖在高温下互吃融合、不发生咬死状况，壳体外层会电镀防腐蚀的锌铬、镍、钛等材质。

通过对上述实施例的详细阐述，可以理解，本发明具备以下的技术效果：

(1)在中心电极30上焊接至少有两个电极41的电极片40，在火花塞工作时，高压电从中心电极30到达电极片40的多个极点42，击穿油气混合气，产生火花，电流从多极点到达金属外壳10上表面的多个对应点，实现了多极点火，克服了单极点火所存在的点火效果差、工作可靠性低、容易产生积碳的缺陷。

(2)陶瓷体和金属壳体的内侧壁间具有空腔，形成了热室80(即空气室)，本发明杜绝了发动机在怠速、低速的运行情况下由于燃料燃烧不充分所产生的积碳粘连在电极片40和金属外壳10之间造成回路接地从而火花塞点火失效的现象，相比于现有技术陶瓷密封填充在金属壳体内使得积碳更容易粘连电极片40和金属外壳10，本发明的热室80相当于给积碳提供了一定的容置空间，积碳产生后会首先进入到热室80的空腔内，而后续可以依靠发动机的转速提升而使积碳自燃、振动脱落，本发明提高了火花塞的稳定性和使用寿命，减少了火花塞无法点火的情况出现，同时大幅提高了火花塞的有效工作里程数。

(3)由于正多极火花塞内设有热室80，而通过调整热室80的容腔大小，可以改变混合气体与火花塞的接触面积，从而实现热值大小的调整。本发明可以根据不同发动机的热值需求，从而调整火花塞的热值大小，使火花塞能适用于多种不同的发动机，尤其对于纬度跨度大、温度差异大的地理特点而言，本发明的火花塞具有更大的适用范围和更广的推广意义。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种正多极多极点火花塞，其特征在于，包括：金属外壳、陶瓷绝缘体、中心电极、电极片以及接线螺杆；所述金属外壳为上下敞口的结构，所述金属外壳的内腔固定设置有所述陶瓷绝缘体，所述接线螺杆连接所述中心电极，所述接线螺杆和所述中心电极均设于所述陶瓷绝缘体内，所述中心电极的一端延伸至所述陶瓷绝缘体外并固定连接有电极片，所述电极片上包括有至少两个的电极，所述电极位于所述金属外壳的上方，所述陶瓷绝缘体和所述金属外壳的内侧壁间具有空腔，以形成热室。

2.如权利要求1所述的正多极多极点火花塞，其特征在于，所述电极片上的每个所述电极包括至少两个的极点。

3.如权利要求1或2所述的正多极多极点火花塞，其特征在于，所述电极片的形状呈十字型，所述电极片包括四个电极。

4.如权利要求2所述的正多极多极点火花塞，其特征在于，位于同一所述电极上的两极点之间的间隙不小于0.3mm。

5.如权利要求1所述的正多极多极点火花塞，其特征在于，所述热室的形状呈圆环形。

6.如权利要求1所述的正多极多极点火花塞，其特征在于，所述电极片固定焊接在所述中心电极上。

7.如权利要求1所述的正多极多极点火花塞，其特征在于，所述陶瓷绝缘体为氧化铝陶瓷绝缘体。

8.如权利要求1所述的正多极多极点火花塞，其特征在于，所述正多极多极点火花塞还包括电阻体，所述电阻体连接于所述接线螺杆和所述中心电极之间。

9.如权利要求1所述的正多极多极点火花塞，其特征在于，所述金属外壳的端部外缘上开设有外螺纹。

10.如权利要求9所述的正多极多极点火花塞，其特征在于，所述正多极多极点火花塞还包括外垫圈，所述外垫圈配合连接于所述金属外壳的所述外螺纹上。

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