一種內燃機火花塞和使用該火花塞的點火方法
2023-07-13 19:11:21 1
專利名稱：一種內燃機火花塞和使用該火花塞的點火方法
技術領域：
本發明涉及一種用於機動車輛和類似車輛的內燃機上的火花塞。
本發明人等曾在日本專利申請公告「昭62-11471」中揭示了本發明人等研製的一種火花塞。在這種火花塞內，(在接地電極的另一側設有一點火槽，通向中心電極，這樣，槽內的少量混合氣體可首先點燃，從而在燃燒室的整個空間內很快地引起燃燒。
在這種已有技術中，雖然點火槽延伸到接地電極的自由端，且自由端向內彎曲以和中心電極的側表面靠近而在兩者之間形成一火花隙，但容納(保持)混合氣體的點火槽的容量從一端到另一端幾乎相等，這樣，點火能力被限制，無法進一步加強。由於這一原因，本發明的火花塞中，面對著一中心電極的接地電極的自由端中部分地凹進，形成一容納(保持)混合氣體的凹口，凹口的容量隨凹口內表面和中心電極側表面之間的距離的增大而增大。
這樣，一旦凹口邊緣上的混合氣體被火花隙內出現的火花點燃，點燃即延伸入凹口內使點火火種倍增從而使燃燒氣體在一理想條件下在凹口內立即擴散。結果，不僅在凹口內混合氣體的點燃被加速，而且在這種點火塞內所形成的次級點火火種的強度也比原有火花塞大大增加。因此，引起燃燒的時間大大縮短，燃燒氣體增強得如此之多以致其周圍的混合氣體也被點燃。凹口內的點火火種以無級方式快速增長，從而使燃燒氣體隨之擴展。這樣，與傳統的火花塞相比，在點火過程中能量的損失可通過平衡點火的強度和凹口的深度而大大減小。
為了能更清楚地理解本發明，現參照附圖對火花塞的結構和功能進行描述，其中
圖1為本發明火花塞主要部分的縱向截面圖;
圖2為如圖1所示的同一火花塞的整體視圖;
圖3為如圖1所示的同一火花塞的底部視圖;
圖4為如圖1所示的同一火花塞主要部分的局部放大圖;
圖5為如圖1至4所示的火花塞變化形式的底部視圖;
圖6為如圖1至4所示的火花塞另一種變化形式的底部視圖;
圖7為本發明另一種火花塞主要部分的縱向截面圖;
圖8為如圖7所示的同一火花塞的底部視圖;
圖9為本發明又一種火花塞主要部分的縱向截面圖;和圖10為如圖9所示同一火花塞的底部視圖;
圖中，序號8表示活塞的位置，但活塞在上述各圖中未示出。
由於火花塞必須牢固地固定在發動機機座上，如圖2所示，在火花塞的外部有一在頂部附近帶有公螺紋的導電金屬外殼1。一包圍在連接火花塞端子3的引線和一圓柱形中心電極4外的陶瓷絕緣體2，由金屬外殼1緊緊固定住。一對由金屬外殼的延伸部分構成的矩形截面接地電極5，5，在中間近似成直角地向中心電極4彎曲。這樣，就在中心電極4的側表面4a和接地電極5，5的末端5a之間形成一火花隙。
如圖3底部視圖所示，在接地電極5，5的末端5a處有容納混合氣體的V形槽7，使槽的邊緣能跨越接地電極的整個寬度。同時，截面面積，亦即槽7每單位長度上的容量隨槽內側和中心電極側表面之間的距離的增大而無級增加。
接地電極5，5的自由端5a開有一V形槽，當通過引線端3在中心和接地電極之間加上一高電壓時，就會在火花隙6內出現電火花。亦即，在火花隙內產生了火焰源(種)或初始點燃火種，首先點燃了在V形槽7邊緣處的混合氣體。當點燃進入槽內時，由於容量隨與中心電極4距離的增大而無級增大，燃燒也無級擴大，倍增了次級點火源(點燃火種)。這樣，燃燒室內的整個混合氣體迅速燃燒從而引起強烈的爆炸。
下表所示為在大阪市幾乎是同一條路線上所進行的兩次試驗的結果，試驗中所用的車輛是無負載的普通卡車(1300cc，4循環，4汽缸)，分別用本發明的火花塞和市場銷售的普通火花塞進行試驗，兩個試驗都是在最大速度保持在60公裡/小時，平均速度在40-60公裡/小時的情況下進行的。
表燃料消耗行駛裡程燃料效率效率比值本發明火花塞11.78升109公裡9.25公裡/升130.6%市場銷售火花塞16.10升114公裡7.08公裡/升100.0%圖1至4所示僅是一帶有兩個接地電極的火花塞;不用說，帶有單個或三個接地電極的火花塞，只要接地電極的端部形成類似的形狀，也能取得類似的效果。此外，槽7的形狀可如圖5和6底部視圖所示加以變化。例如，如圖5所示，槽的底部可以改為平底，另一種變化如圖6所示，槽底部可以改為圓形。所有這些變型的火花塞，其作用和效果都與圖1至4所示的原型相似。
圖7和8所示為另一實施例。其中一對月牙形的接地電極5，5安裝在由金屬外殼1延伸出來的支柱9，9的頂端上，兩支柱與中心電極4平行。如圖8底部視圖所示，與中心電極4的側表面4a形成火花隙6的接地電極5，5的端部或內表面是如此之寬，以致在其中部包含一曲率半徑大於中心電極4半徑的圓形凹口5a，兩邊則各有與第一個實施例中的槽7作用相同的拱形凹口7，7。在拱形凹口7，7的外側各有一平面10;這樣，在一接地電極5的平面10和另一接地電極5的相對平面10之間就形成一向外展寬的空間11。
接地電極和中心電極的形狀使得當在火花隙6內出現電火花時，首先在拱形凹口和圓形凹口相遇處的拱形凹口7，7的邊緣上形成(產生)點火源(點燃火種)。點火源數量接著增加，形成倍增的次級點火源，並引起燃燒，燃燒氣體從空間11向四處擴散。
由於一接地電極上的拱形凹口7，7與另一相對應的接地電極上的拱形凹口7，7相對，且在其間形成火花隙6，因此形成了容納混合氣體的較大的空間，其容量隨拱形凹口7表面和中心電極4側面之間距離的增大而無級增大。因此大量的點火源(火種)在此產生並由此更迅速地引起燃燒。
圖9和10所示為又一實施例，其中，上述實施例中的一對接地電極5，5連成一體，形成一包圍中心電極4的圓。更準確地說，圓形接地電極5由一對從金屬外殼1延伸出來的支柱9，9所支承;在接地電極5的中間有一近似方形的孔，中心電極4位於此孔的中心，在中心電極和孔的每一邊之間形成一火花隙6。在孔的每一邊上包括一與中心電極4的側面4a一起形成火花隙6的圓形部分5a，和在圓形部分5a兩邊的兩凹口7，7。一側上的凹口和另一側上的凹口形成一較寬的空間在孔的每個角落上的凹口之間容納混合氣體;這樣，在接地電極的內表面(孔的邊)和中心電極4的側面之間的距離最大的對角處空間的容量達到最大。
這種孔的形狀可以使混合氣體幾乎在其每個角落附近都能大量聚集，其作用與第一個實施例中的槽7和第二個實施例中的凹口7等同。這樣，當火花隙6內出現電火花時，在那兒就形成大量的點火源，從而在燃燒室的整個空間引起強烈和快速的燃燒。
上述的接地電極是圓接地電極，其中具有一基本上方形的孔以在中間容納一中心電極;不用說，孔的形狀也可變為三角形或五角形，它們都仍落在本發明的精神實質的範圍之內。
權利要求
1.一種用於內燃機的火花塞，它至少包括一與一中心電極相配合的接地電極，所述接地電極在中部近似成直角地向內彎曲，彎向所述中心電極，使其端部面對所述中心電極，在兩者之間形成一火花隙，所述中心電極的頂端與一活塞相對且在其間形成一空間，其特徵在於，所述接地電極的端部部分地凹入，從而形成其間可容納混合氣體的一凹口，且所述凹口的容量隨著所述凹口和所述中心電極之間距離的增大而無級增大。
2.如權利要求1所述的火花塞，其特徵在於，在所述接地電極末端上的凹口形成所述V形槽的形狀。
3.如權利要求2所述的火花塞，其特徵在於，所述V形槽的底部是平面。
4.如權利要求2所述的火花塞，其特徵在於，所述V形槽的底部是圓形的。
5.如權利要求1所述的火花塞，其特徵在於，所述接地電極成對地安裝在所述中心電極的兩側，接地電極末端與所述中心電極側表面一起形成所述火花隙，所述接地電極端部相當寬，它包括一在中間的圓形凹口和在其兩側的兩個拱形凹口，且在一接地電極上的所述拱形凹口與對應接地電極上的一拱形凹口相對，在其間形成所述的火花隙，從而形成一相當大的空間來容納混合氣體，其容量隨所述拱形凹口的表面與所述中心電極側表面間距離的增大而無級增大。
6.如權利要求1所述的火花塞，其特徵在於，所述接地電極製成在其中間有一基本上成方形的孔的圓的形狀，且被至少一根由導電外殼延伸出來的支柱所支承，所述孔被製成足夠大以在其中心容納所述中心電極，在其每一邊留出一火花隙，且所述孔的每一邊都有兩個凹口，這樣在一邊上的凹口和在另一邊上的凹口在所述孔的每個角落裡形成一相當大的空間來保持(容納)混合氣體，這裡，所述孔的邊和所述中心電極側表面之間的距離為最大。
7.如權利要求6所述的火花塞，其特徵在於，所述孔可以是三角形的。
8.如權利要求6所述的火花塞，其特徵在於，所述孔可以是五角形的。
9.一種在如權利要求1至8所述的火花塞內的混合氣體的點火方法，包括首先由火花隙中形成的火花點燃接地電極末端的與火花隙最近的凹口邊緣處的最小量的混合氣體，然後點燃所述凹口內的較大量混合氣體，所述凹口容量隨所述凹口和所述中心電極側面之間距離的增大而無級增大。
全文摘要
本發明的火花塞特徵在於一接地電極上具有一與單個中心電極側面相對的凹口；更具體地說，在接地電極是L形電極的情況下，該L形接地電極的自由端與中心電極相對，在其間形成一火花隙。在接地電極自由端上的凹口能保持(容納)較多混合氣體以在火花隙附近點火，凹口容量隨中心電極側表面與凹口之間距離的增大而增大；這樣，點火進入凹口距離越遠，混合氣體被點燃的就越多、越強，從而可迅速在燃燒室的整個空間引起燃燒。
文檔編號F02B75/02GK1042624SQ89108188
公開日1990年5月30日 申請日期1989年10月23日 優先權日1988年10月26日
發明者柏原良平, 柏原秀明, 野口英彥, 柏原武明 申請人:柏原良平, 柏原秀明, 野口英彥, 柏原武明