專利名稱：雙環(huán)倒弧火花塞的制作方法
雙環(huán)倒弧火花塞涉及汽油發(fā)動機點火系統(tǒng)領(lǐng)域。它由中央環(huán)電極、環(huán)狀側(cè)電極等組成。由于兩環(huán)電極的特殊結(jié)構(gòu)及位置關(guān)系，使點火瞬間能夠產(chǎn)生倒園臺側(cè)面積樣的電弧簾幕。因而點火效果好，增加了發(fā)動機動力，節(jié)約了燃油，廣泛用于裝用汽油機的汽車、摩托車及工程機械。
現(xiàn)有的火花塞一般分為單極和多極式兩種單極式火花塞的側(cè)電極長于中心電極，且其放電區(qū)正好遮擋中心電極(從電極一端看去)，因為側(cè)電極的寬度尺寸與中心電極的直徑尺寸基本相當，特別是裝車后由于燃燒室內(nèi)的火花塞凹坑較深，位于中心電極前方的側(cè)電極嚴重遮擋了放電火花，因此，失火率高，有效點火能量小，致使發(fā)動機動力下降，油耗增加。現(xiàn)有的多極式火花塞，其結(jié)構(gòu)特征是，多個(一般為三個)側(cè)電極未端同時彎向中心電極，且未端彎曲部分處于同一垂直于火花塞軸線的平面內(nèi)，為了獲得較均勻的放電間隙，較寬厚的側(cè)極端部制成以中心電極軸線為中心的弧形，這樣雖然解決了放電間隙的正面遮擋問題，卻產(chǎn)生了放電火花的側(cè)面遮擋及影響掃氣的徹底性問題，且放電火花與混合氣的實際接觸面積小。因此既降低了有效的點火能量，又影響點火的可靠性。另外，無論何種火花塞因為中心電極的單柱狀，放電時只能產(chǎn)生一個火焰中心，無法使同質(zhì)等量的混合氣發(fā)揮出最佳的作功效能。
通過上述分析，提出本發(fā)明，目的在于克服現(xiàn)有一般火花塞放電瞬間側(cè)電極對放電火花的遮擋作用，而降低了有效點火能量；克服了傳統(tǒng)火花塞只能在柱狀中心電極附近產(chǎn)生放電火花而形成一個較小的火焰中心的缺陷；克服了傳統(tǒng)火花塞電極的設(shè)置不利于可靠地掃凈正、負極間的廢氣而影響點火可靠性的缺陷，而提出一種既能使點火能量得到有效利用，以能保證正、負電極間廢氣掃除干凈和可產(chǎn)生較大的火焰中心的新式火花塞--雙環(huán)倒弧火花塞。
本發(fā)明的技術(shù)特征為(有二種方案)中央電極與側(cè)電極為兩個大小不等的特殊園環(huán)結(jié)構(gòu)，環(huán)狀側(cè)電極通過2-4個直立式的側(cè)電極支撐與火花塞金屬外殼的相應(yīng)部位對焊連接，中央環(huán)電極與中央環(huán)電極支撐對焊連接。本發(fā)明的兩環(huán)形電極的相對位置關(guān)系為中央環(huán)電極的環(huán)形側(cè)面所在平面低于環(huán)狀側(cè)電極環(huán)形側(cè)面所在平面(火花塞豎向放置，瓷體在上位置，下文同此)兩平面同垂直于火花塞軸線且兩環(huán)形電極的環(huán)形回轉(zhuǎn)軸線與火花塞軸線重合。中央環(huán)電極的外徑小于環(huán)狀側(cè)電極的內(nèi)徑，兩環(huán)之間沿火花塞徑向形成一定的環(huán)形間隙，沿火花塞軸向亦設(shè)置一定的間隙。這樣，放電瞬間將在兩環(huán)形電極之間形成倒園臺狀的火花簾幕，大大改善了點火性能。由于中央環(huán)電極低于環(huán)狀側(cè)電極，因而點火放電時的電子發(fā)射方向恰好與傳統(tǒng)火花塞的電子流向相反，故稱為“倒弧”。
為了使電極易于放電，環(huán)狀側(cè)電極、中央環(huán)電極的環(huán)形截面制成三角形、梯形、矩形或其它利于放電及減小掃氣阻力的形狀。為了使中央環(huán)電極的熱量易于散發(fā)，中央環(huán)電極支撐一般直接由加長的中心電極沿其軸線平均切割成2-4份并輻向外展與中央環(huán)電極對焊連接。為了提高點火性能，中央環(huán)電極、環(huán)狀側(cè)電極沿火花塞軸向適當加長。為了加工工藝的方便亦可將中央環(huán)電極單獨制造再與火花塞中心電極對焊連接。以上為方案一，其特點是兩環(huán)形電極相對應(yīng)側(cè)平面間存在一定的間隙，方案二則為兩環(huán)形電極同向側(cè)平面間存在一定的間隙。
本發(fā)明的工作過程為發(fā)動機工作時，點火系初級電路斷開的瞬間，點火線圈便產(chǎn)生了高電壓加在火花塞的兩個環(huán)形電極之間，當電壓上升到火花塞間隙擊穿電壓時，火花塞間隙中的氣體被電離產(chǎn)生電弧(電火花)點燃混合氣，使發(fā)動機作功。由于中央環(huán)電極與環(huán)狀側(cè)電極之間形成一個均勻的環(huán)形放電間隙，即在高電壓下中央環(huán)電極與環(huán)狀側(cè)電極之間形成一個等場強的放電區(qū)，在放電瞬間強大電流(20-40A)作用下，一旦形成一條放電電弧，隨之就會出現(xiàn)多條放電電弧，即形成一個環(huán)形簾幕狀放電臺面或一個較大的電弧區(qū)，增大了點火面積，縮短了火焰中心形成的時間，并可點燃較稀薄的混合氣，使發(fā)動機動力增大，油耗降低。另一方面，由于中央電極為環(huán)形及兩環(huán)形電極之間(沿火花塞徑向方向)存在一定的間隙，故能可靠掃凈每一循環(huán)殘留在火花塞兩環(huán)形電極之間及火花塞中央電極根部的廢氣，大大提高了點火系的點火可靠性。
因此，本發(fā)明有如下特點(1)由于中央環(huán)電極與環(huán)狀側(cè)電極在直徑方向上的最大限度的設(shè)計及所形成的倒臺狀放電區(qū)，使點火瞬間形成盡可能大的點火區(qū)(面)，因而混合氣火焰中心形成快，燃燒速率快，爆發(fā)力增大，發(fā)動機動力增加，并可點燃較稀薄混合氣；(2)由于中央環(huán)電極和環(huán)狀側(cè)電極的特殊設(shè)計，保證了放電電極之間的間隙中及火花塞中心電極處的廢氣能可靠掃除干凈，降低了失火率，降低了油耗；(3)由于中央環(huán)電極及環(huán)狀側(cè)電極與缸內(nèi)高溫氣體接觸面積顯著增大，故溫度高，自凈作用好。
本發(fā)明有如下附圖
附

圖1為本發(fā)明方案一的結(jié)構(gòu)原理示意圖附圖2為本發(fā)明方案二的結(jié)構(gòu)原理示意圖附圖1中1、火花塞金屬外殼；2、環(huán)狀側(cè)電極支撐；3、環(huán)狀側(cè)電極；4、中央環(huán)電極；5、中央環(huán)電極支撐；6、火花塞瓷體；a、兩環(huán)形電極的徑向間隙；b、兩環(huán)形電極的軸向間隙；h、火花塞間隙。
附圖2中7、方案二中央環(huán)電極；8、方案二環(huán)狀側(cè)電極；a′、方案二兩環(huán)形電極的徑向間隙；b′、方案二兩環(huán)形電極的軸向間隙。h′、方案二火花塞間隙。
結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理詳述如下如圖1，方案一的火花塞結(jié)構(gòu)除中央環(huán)電極4，環(huán)狀側(cè)電極3及環(huán)狀側(cè)電極支撐2，中央環(huán)電極支撐5以外部分與一般火花塞完全相同。加長的原中心電極沿其軸線平均分割成2-4份，其自由端在垂直于火花塞軸線的方向上均勻輻向分開，并與一定截面形狀的合金環(huán)--中央環(huán)電極4對焊連接(或出于工藝上的方便性先將中央環(huán)電極4與中央環(huán)電極支撐5組焊后再與火花塞中心電極焊連)，合金環(huán)狀側(cè)電極3通過2-4個環(huán)狀側(cè)電極支撐2與火花塞金屬外殼1的電極一端的相應(yīng)部位對焊連接。加工完畢后的火花塞應(yīng)滿足兩環(huán)形電極的環(huán)形回轉(zhuǎn)軸線與火花塞軸線相重合，中央環(huán)電極4的外徑小于環(huán)狀側(cè)電極3的內(nèi)徑，兩者之間存在一定的徑向間隙a，中央環(huán)電極4低于環(huán)狀側(cè)電極3，且兩者之間存在一定的軸向間隙b，那么，兩環(huán)之間的實際放電間隙為h(h=a2+b2).]]>在方案二中，如圖2，方案二中央環(huán)電極7與方案1中的中央環(huán)電極4恰好反向設(shè)置，這時方案二中央環(huán)電極7的下平面(放電環(huán)楞)低于方案二環(huán)狀側(cè)電極8的下平面(放電環(huán)楞)，其放電間隙為h′。
工作時，本發(fā)明的火花塞將點火系次極高電壓加在兩環(huán)形電極的放電環(huán)楞之間，形成一個等場強的臺面樣放電區(qū)，當次級電壓超過火花塞的“擊穿電壓”時，兩環(huán)形電極放電楞之間的氣體被電離產(chǎn)生電弧，由于放電瞬間的強大電流的瞬時釋放，便形成了放電區(qū)的簾幕樣臺面形火花群，點燃了混合氣。
根據(jù)較長一段時期的裝車使用，本發(fā)明節(jié)能效果明顯，動力性提高，有害氣體排放改善。
權(quán)利要求
1.一種雙環(huán)倒弧火花塞由火花塞金屬外殼1、環(huán)狀側(cè)電極支撐2、環(huán)狀側(cè)電極3、中央環(huán)電極4、中央環(huán)電極支撐5、方案二中央環(huán)電極7、方案二環(huán)狀側(cè)電極8等組成，其特征在于環(huán)狀側(cè)電極3通過2-4個環(huán)狀側(cè)電極支撐2與火花塞金屬外殼1對焊連接，中央環(huán)電極4與中央環(huán)電極支撐5對焊連接；中央環(huán)電極4的環(huán)形上平面低于環(huán)狀側(cè)電極3的環(huán)的下平面(火花塞豎向放置，瓷體在上位置，下文同此)--方案一的情況；或方案二中央環(huán)電極7的環(huán)形下平面低于方案二環(huán)狀側(cè)電極8的環(huán)的下平面--方案二的情況；兩環(huán)形電極的環(huán)形所在平面同時垂直于火花塞軸線且兩環(huán)回轉(zhuǎn)軸線與火花塞軸線重合；中央環(huán)電極的外徑小于環(huán)狀側(cè)電極的內(nèi)徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙環(huán)倒弧火花塞，其特征在于中央環(huán)電極4、環(huán)狀側(cè)電極3的環(huán)的截面可做成三角形、梯形、矩形或其它利于放電火花的形成及減小火花遮擋，益于掃凈放電間隙中的廢氣的形狀；中央環(huán)電極、環(huán)狀側(cè)電極可沿火花塞軸向適當加長；中央環(huán)電極4與中央環(huán)電極支撐5可單獨組焊后再與火花塞中心電極焊連為一體。
全文摘要
雙環(huán)倒弧火花塞涉及汽油發(fā)動機點火系統(tǒng)領(lǐng)域。它由中央環(huán)電極4、環(huán)狀側(cè)電極3等組成，由于兩環(huán)形電極的特殊結(jié)構(gòu)及位置關(guān)系，使得點火瞬間能夠產(chǎn)生倒圓臺側(cè)面樣的電弧簾幕。因此，點火效果顯著改善，提高了發(fā)動機動力，降低了油耗，改善了有害氣體的排放，廣泛用于裝用汽油機的汽車、摩托車及工程機械。
文檔編號H01T13/20GK1414671SQ0213179
公開日2003年4月30日 申請日期2002年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月24日
發(fā)明者任淑萍, 李玉生 申請人:任淑萍, 李玉生