[实用新型]一种火花塞

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种内燃机的点火领域，尤其是涉及一种火花塞。

背景技术

内燃机是将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入汽缸内部的高压燃烧室燃烧爆发产生动力。是将热能转化为机械能的一种热机。火花塞是安装到内燃机上，用于燃烧室内的混合气体的打火。请参阅图1，其是现有技术火花塞13的结构示意图。该火花塞13包括一中心电极132、绝缘体134、壳体136和接地电极138。该绝缘体134为陶瓷绝缘体，具有沿轴线方向延伸的轴孔，该中心电极132插入贯穿该绝缘体134的轴孔。该壳体136设置在该绝缘体134的外周，壳体136的表面具有螺纹。该接地电极138与该壳体136的端部连接，并弯曲延伸与中心电极132相对，与中心电极132之间形成火花放电的间隙。该中心电极132与接地电极138之间形成点火端部，该点火端部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132和接地电极138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。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。

又或者将中心电极和接地电极设置在壳体的空腔内。请参阅图2，其是现有技术中另一火花塞的结构示意图。该火花塞包括外壳和固定安装于外壳内的绝缘瓷芯；该绝缘瓷芯内装有中心电极7；该中心电极的上端伸出绝缘瓷芯形成一个放电末端17；该外壳具有一个喷火腔11，该放电末端17处于喷火腔内；该喷火腔11内设置有接近放电末端的接地电极13。将中心电极和接地电极构成的放电点火装置设置于喷火腔11内，先点燃喷火腔11内的混合燃气，再利用喷火腔11喷出的火焰点燃内燃机燃烧室的混合气体，创造了一个高效的点火环境，并降低电极上沉积物的沉积速度。

但是，火花塞设置在发动机的缸体内，其在发动机工作时会有受热和散热的过程。受热是源于发动机的温度，通常受热温度是在设计发动机时通过发动机的循环散热系统将这个温度设定在一个可控范围内的。另外，火花塞自身也有一个散热的过程，如在火花塞电极中心插入了铜芯，以防止热量在电极聚集产生熔化的现象。但如果点火时热量被迅速带走，又会导致点火能量不足，降低油气混合物的燃烧效率，从而影响发动机的功率。因此，火花塞的热值是作为火花塞对发动机点火的关键技术。火花塞设计的散热速度快，火花塞的热值就高，散热速度慢，热值就低。火花塞的正常工作温度是在450°～850°，这个温度范围称为火花塞的自洁温度。当温度低于450°，油气混合物极易在火花塞点火端产生积碳，并导致短路或火花塞不跳火的现象；当温度高于850°，则会产生炽热点火现象，即混合气由于炽热而点燃而不是通过火花塞放电点燃，导致出现发动机提前点火的现象。另外，在机动车在行驶过程中，不同的行驶环境也会使得对火花塞的工作温度有不同的要求。如在较拥堵的市区开车，经常开开停停，则发动机长期处于低转行车，此时火花塞容易处于温度过低的状况从而造成点火不良，此时应该选用热值低的火花塞，减缓散热速度，增加火花塞的自身温度达到火花塞正常工作的自洁温度要求；相反在长期高速路上高负荷高转数行车时，火花塞则容易出现过热的状况，此时就应该选用热值高的火花塞，增加火花塞的散热速度，减少火花塞的自身温度，避免因为火花塞温度超出了材料所能承受的温度极限而造成烧熔的现象。

传统火花塞对热值的的设计控制来源于点火端的陶瓷和套设在火花塞陶瓷上的壳体它们之间形成的空间大小，这个空间叫裙部，裙部空间大，它容纳的燃烧后的气体热量就会多，通过陶瓷的吸热后，保留在火花塞的温度就相对多，相反裙部空间小，容纳燃烧后的气体热量就会少，火花塞通过陶瓷吸到的热量就会少，缸体燃烧的大量热量就会通过气门排除。对于图2中将中心电极和接地电极设置在壳体的内腔中，其点火环境被金属材质的壳体包围，由于设计上的要求，与在同等尺寸的传统火花塞对比，裙部空间增大，会让点火电极的温度增加，火花塞的热值就会因为电极设置在壳体内的设计而降低，热值的降低，会导致火花塞自身热量的升高，有可能导致火花塞产生炽热提前点火的现象发生。因而图2这种设计是没有考虑到火花塞在发动机工作中是需要热平衡的这种工作特殊要求，没有考虑火花塞热值设计的这一重要因素。