专利名称：双环倒弧火花塞的制作方法
双环倒弧火花塞涉及汽油发动机点火系统领域。它由中央环电极、环状侧电极等组成。由于两环电极的特殊结构及位置关系，使点火瞬间能够产生倒园台侧面积样的电弧帘幕。因而点火效果好，增加了发动机动力，节约了燃油，广泛用于装用汽油机的汽车、摩托车及工程机械。
现有的火花塞一般分为单极和多极式两种单极式火花塞的侧电极长于中心电极，且其放电区正好遮挡中心电极(从电极一端看去)，因为侧电极的宽度尺寸与中心电极的直径尺寸基本相当，特别是装车后由于燃烧室内的火花塞凹坑较深，位于中心电极前方的侧电极严重遮挡了放电火花，因此，失火率高，有效点火能量小，致使发动机动力下降，油耗增加。现有的多极式火花塞，其结构特征是，多个(一般为三个)侧电极未端同时弯向中心电极，且未端弯曲部分处于同一垂直于火花塞轴线的平面内，为了获得较均匀的放电间隙，较宽厚的侧极端部制成以中心电极轴线为中心的弧形，这样虽然解决了放电间隙的正面遮挡问题，却产生了放电火花的侧面遮挡及影响扫气的彻底性问题，且放电火花与混合气的实际接触面积小。因此既降低了有效的点火能量，又影响点火的可靠性。另外，无论何种火花塞因为中心电极的单柱状，放电时只能产生一个火焰中心，无法使同质等量的混合气发挥出最佳的作功效能。
通过上述分析，提出本发明，目的在于克服现有一般火花塞放电瞬间侧电极对放电火花的遮挡作用，而降低了有效点火能量；克服了传统火花塞只能在柱状中心电极附近产生放电火花而形成一个较小的火焰中心的缺陷；克服了传统火花塞电极的设置不利于可靠地扫净正、负极间的废气而影响点火可靠性的缺陷，而提出一种既能使点火能量得到有效利用，以能保证正、负电极间废气扫除干净和可产生较大的火焰中心的新式火花塞--双环倒弧火花塞。
本发明的技术特征为(有二种方案)中央电极与侧电极为两个大小不等的特殊园环结构，环状侧电极通过2-4个直立式的侧电极支撑与火花塞金属外壳的相应部位对焊连接，中央环电极与中央环电极支撑对焊连接。本发明的两环形电极的相对位置关系为中央环电极的环形侧面所在平面低于环状侧电极环形侧面所在平面(火花塞竖向放置，瓷体在上位置，下文同此)两平面同垂直于火花塞轴线且两环形电极的环形回转轴线与火花塞轴线重合。中央环电极的外径小于环状侧电极的内径，两环之间沿火花塞径向形成一定的环形间隙，沿火花塞轴向亦设置一定的间隙。这样，放电瞬间将在两环形电极之间形成倒园台状的火花帘幕，大大改善了点火性能。由于中央环电极低于环状侧电极，因而点火放电时的电子发射方向恰好与传统火花塞的电子流向相反，故称为“倒弧”。
为了使电极易于放电，环状侧电极、中央环电极的环形截面制成三角形、梯形、矩形或其它利于放电及减小扫气阻力的形状。为了使中央环电极的热量易于散发，中央环电极支撑一般直接由加长的中心电极沿其轴线平均切割成2-4份并辐向外展与中央环电极对焊连接。为了提高点火性能，中央环电极、环状侧电极沿火花塞轴向适当加长。为了加工工艺的方便亦可将中央环电极单独制造再与火花塞中心电极对焊连接。以上为方案一，其特点是两环形电极相对应侧平面间存在一定的间隙，方案二则为两环形电极同向侧平面间存在一定的间隙。
本发明的工作过程为发动机工作时，点火系初级电路断开的瞬间，点火线圈便产生了高电压加在火花塞的两个环形电极之间，当电压上升到火花塞间隙击穿电压时，火花塞间隙中的气体被电离产生电弧(电火花)点燃混合气，使发动机作功。由于中央环电极与环状侧电极之间形成一个均匀的环形放电间隙，即在高电压下中央环电极与环状侧电极之间形成一个等场强的放电区，在放电瞬间强大电流(20-40A)作用下，一旦形成一条放电电弧，随之就会出现多条放电电弧，即形成一个环形帘幕状放电台面或一个较大的电弧区，增大了点火面积，缩短了火焰中心形成的时间，并可点燃较稀薄的混合气，使发动机动力增大，油耗降低。另一方面，由于中央电极为环形及两环形电极之间(沿火花塞径向方向)存在一定的间隙，故能可靠扫净每一循环残留在火花塞两环形电极之间及火花塞中央电极根部的废气，大大提高了点火系的点火可靠性。
因此，本发明有如下特点(1)由于中央环电极与环状侧电极在直径方向上的最大限度的设计及所形成的倒台状放电区，使点火瞬间形成尽可能大的点火区(面)，因而混合气火焰中心形成快，燃烧速率快，爆发力增大，发动机动力增加，并可点燃较稀薄混合气；(2)由于中央环电极和环状侧电极的特殊设计，保证了放电电极之间的间隙中及火花塞中心电极处的废气能可靠扫除干净，降低了失火率，降低了油耗；(3)由于中央环电极及环状侧电极与缸内高温气体接触面积显著增大，故温度高，自净作用好。
本发明有如下附图
附
图1为本发明方案一的结构原理示意图附图2为本发明方案二的结构原理示意图附图1中1、火花塞金属外壳；2、环状侧电极支撑；3、环状侧电极；4、中央环电极；5、中央环电极支撑；6、火花塞瓷体；a、两环形电极的径向间隙；b、两环形电极的轴向间隙；h、火花塞间隙。
附图2中7、方案二中央环电极；8、方案二环状侧电极；a′、方案二两环形电极的径向间隙；b′、方案二两环形电极的轴向间隙。h′、方案二火花塞间隙。
结合附图对本发明的结构原理详述如下如图1，方案一的火花塞结构除中央环电极4，环状侧电极3及环状侧电极支撑2，中央环电极支撑5以外部分与一般火花塞完全相同。加长的原中心电极沿其轴线平均分割成2-4份，其自由端在垂直于火花塞轴线的方向上均匀辐向分开，并与一定截面形状的合金环--中央环电极4对焊连接(或出于工艺上的方便性先将中央环电极4与中央环电极支撑5组焊后再与火花塞中心电极焊连)，合金环状侧电极3通过2-4个环状侧电极支撑2与火花塞金属外壳1的电极一端的相应部位对焊连接。加工完毕后的火花塞应满足两环形电极的环形回转轴线与火花塞轴线相重合，中央环电极4的外径小于环状侧电极3的内径，两者之间存在一定的径向间隙a，中央环电极4低于环状侧电极3，且两者之间存在一定的轴向间隙b，那么，两环之间的实际放电间隙为h(h=a2+b2).]]>在方案二中，如图2，方案二中央环电极7与方案1中的中央环电极4恰好反向设置，这时方案二中央环电极7的下平面(放电环楞)低于方案二环状侧电极8的下平面(放电环楞)，其放电间隙为h′。
工作时，本发明的火花塞将点火系次极高电压加在两环形电极的放电环楞之间，形成一个等场强的台面样放电区，当次级电压超过火花塞的“击穿电压”时，两环形电极放电楞之间的气体被电离产生电弧，由于放电瞬间的强大电流的瞬时释放，便形成了放电区的帘幕样台面形火花群，点燃了混合气。
根据较长一段时期的装车使用，本发明节能效果明显，动力性提高，有害气体排放改善。
权利要求
1.一种双环倒弧火花塞由火花塞金属外壳1、环状侧电极支撑2、环状侧电极3、中央环电极4、中央环电极支撑5、方案二中央环电极7、方案二环状侧电极8等组成，其特征在于环状侧电极3通过2-4个环状侧电极支撑2与火花塞金属外壳1对焊连接，中央环电极4与中央环电极支撑5对焊连接；中央环电极4的环形上平面低于环状侧电极3的环的下平面(火花塞竖向放置，瓷体在上位置，下文同此)--方案一的情况；或方案二中央环电极7的环形下平面低于方案二环状侧电极8的环的下平面--方案二的情况；两环形电极的环形所在平面同时垂直于火花塞轴线且两环回转轴线与火花塞轴线重合；中央环电极的外径小于环状侧电极的内径。
2.根据权利要求1所述的双环倒弧火花塞，其特征在于中央环电极4、环状侧电极3的环的截面可做成三角形、梯形、矩形或其它利于放电火花的形成及减小火花遮挡，益于扫净放电间隙中的废气的形状；中央环电极、环状侧电极可沿火花塞轴向适当加长；中央环电极4与中央环电极支撑5可单独组焊后再与火花塞中心电极焊连为一体。
全文摘要
双环倒弧火花塞涉及汽油发动机点火系统领域。它由中央环电极4、环状侧电极3等组成，由于两环形电极的特殊结构及位置关系，使得点火瞬间能够产生倒圆台侧面样的电弧帘幕。因此，点火效果显著改善，提高了发动机动力，降低了油耗，改善了有害气体的排放，广泛用于装用汽油机的汽车、摩托车及工程机械。
文档编号H01T13/20GK1414671SQ0213179
公开日2003年4月30日 申请日期2002年9月24日 优先权日2002年9月24日
发明者任淑萍, 李玉生 申请人:任淑萍, 李玉生