杯座式火花塞及点火系统及汽车的制作方法

本实用新型属于汽车领域，特别是一种杯座式火花塞及点火系统及汽车。

背景技术：

火花塞是汽油机的重要零部件，它将点火线圈产生的高压电引入燃烧室，高压电在其中心电极和侧电极形成的间隙放电，并击穿间隙内的空气而产生电火花，进而点燃燃烧室内的混合气，实现燃烧做功。一般地，如图1-3所示，火花塞01’包括螺杆1’、陶瓷体2’、壳体3’、垫片7’、中心电极4’和侧电极5’，其中，陶瓷体2’包括被壳体覆盖的部分和裸露的部分。螺杆1’的端头8’为具有细腰的凸起结构，端头8’的端面为平面结构。这种结构的火花塞，如图4-5所示，其螺杆1’与点火线圈02’接触时，是将螺杆1’的端头8’插入到点火线圈02’的螺旋弹簧9’中，端头8’的最宽处与螺旋弹簧9’不接触或仅具有线接触，而端头8’的细腰处与螺旋弹簧9’不接触，使得火花塞01’与点火线圈02’的接触可靠性不高，不利于点火线圈02’将高压电传输到火花塞01’的中心电极4’和侧电极5’上，点火失败率较高。同时，这种结构的火花塞，由于螺杆1’的端头8’需要插入到点火线圈02’的螺旋弹簧9’中，为了保证接触，端头8’的长度较长，在螺杆1’长度一定的情况下，其陶瓷体2’的长度相应较短，(陶瓷体2’的被壳体覆盖的长度一定，陶瓷体2’的裸露部分的长度为25.6mm)，这就造成火花塞01’与点火线圈02’的护套之间抗“爬电”能力不强，容易损坏用作绝缘体的护套，缩短点火线圈的寿命。而随着排放法规及燃油耗越来越严苛的要求，越来越多的发动机采用EGR和稀薄燃烧，这就需要更高的点火能量和击穿电压，也要求火花塞具有更高的耐电压能力。现有的火花塞已经不能满足现有排放法规的要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种杯座式火花塞，以提高点火线圈的弹簧与螺杆自由端的接触可靠性。

本实用新型的另一个目的在于提供一种点火系统，该点火系统能够有效点火。

本实用新型的又一个目的在于提供一种汽车，该汽车点火顺利，安全性高。

为实现本实用新型目的的一个方面，本实用新型提供了一种杯座式火花塞，采用的技术方案如下：

一种杯座式火花塞，包括螺杆、陶瓷体、壳体、中心电极和侧电极；所述中心电极和所述螺杆的连接端相连接；所述陶瓷体套设于所述中心电极和所述螺杆上；所述壳体套设于所述陶瓷体上，且位于所述螺杆的所述连接端以及所述中心电极的连接处；所述侧电极的第一端固定于所述壳体上，第二端与所述中心电极形成火花塞间隙，所述螺杆的自由端设有用于与点火线圈相接触的端头，所述端头凸出于所述陶瓷体；所述端头上设有用于点火线圈中的螺旋弹簧嵌入的凹槽。

优选地，所述凹槽为槽口内径大于槽底内径的圆台状凹槽。

优选地，所述凹槽中，所述圆台状凹槽的圆台母线与槽底呈角度α，α＝100-130℃。

优选地，所述端头为与所述螺杆同轴的圆柱状端头。

优选地，所述端头的外径为6.3-6.5mm，所述端头的高度为2.9-3.7mm。

优选地，所述杯座式火花塞的火花塞间隙为0.6-0.7mm。

优选地，所述壳体的外侧设置有固定螺纹，所述壳体上套设有用于密封的垫片。

为实现本实用新型目的的另一个方面，本实用新型提供了一种点火系统，采用的技术方案如下：

一种点火系统，包括点火线圈和火花塞，所述点火线圈具有用于与所述火花塞相连接的螺旋弹簧，所述点火线圈与所述火花塞通过所述螺旋弹簧和所述螺杆的所述端头相连接，所述火花塞为如上述的杯座式火花塞；在与所述端头相连接的一端，所述螺旋弹簧的螺旋外径不大于所述凹槽的槽底内径。

优选地，所述点火线圈还包括与所述螺旋弹簧相配合的套管。

为实现本实用新型目的的又一个方面，本实用新型提供了一种汽车，采用的技术方案如下：

一种汽车，所述汽车包括如上述的杯座式火花塞。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型的杯座式火花塞，杯座式火花塞套设在点火线圈中螺旋弹簧的外部，与点火线圈具有较高的接触可靠性，点火较顺利；陶瓷体长度不受端部结构限制，陶瓷体可以覆盖在端部上，使得陶瓷体长度可以延长，杯座式火花塞与点火线圈护套之间的抗“爬电”能力强，绝缘性好，防止因点火线圈护套老化和间隙变大而发生爬电，进而降低失火的风险，延长点火线圈的寿命；

(2)本实用新型的点火系统，点火线圈和杯座式火花塞的接触可靠性高，点火顺利；

(3)本实用新型的汽车，点火顺利，安全性高。

附图说明

图1是现有技术中火花塞的结构示意图；

图2是图1的纵向剖视图；

图3是图1中的螺杆的纵向剖视图；

图4是图1中的火花塞与点火线圈的点火状态示意图；

图5是图4的局部纵向剖视图；

图6是本实用新型的杯座式火花塞在一种实施方式中的立体结构示意图；

图7是图6的主视图；

图8是图7的纵向剖视图；

图9是图7中螺杆的纵向剖视图；

图10是图7中的杯座式火花塞与缸盖的安装状态示意图；

图11是图7中的杯座式火花塞与点火线圈的点火状态示意图；

图12是是图11的局部纵向剖视图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本实用新型的技术方案及其效果做进一步说明。以下实施方式仅用于说明本实用新型的内容，并不用于限制本实用新型的保护范围。应用本实用新型的构思对本实用新型进行的简单改变都在本实用新型要求保护的范围内。

如图6-9所示，本实用新型的杯座式火花塞，包括螺杆1、陶瓷体2、壳体3、中心电极4和侧电极5；所述中心电极4和所述螺杆1的连接端相连接；所述陶瓷体2套设于所述中心电极4和所述螺杆1上；所述壳体3套设于所述陶瓷体2上，且位于所述螺杆1的所述连接端以及所述中心电极4的连接处；所述侧电极5的第一端固定于所述壳体3上，第二端与所述中心电极4形成火花塞间隙，其特征在于，所述螺杆1的自由端设有用于与点火线圈相接触的端头8，所述端头8凸出于所述陶瓷体2；所述端头8上设有用于点火线圈中的螺旋弹簧嵌入的凹槽6。

本实用新型的杯座式火花塞，通过将位于螺杆1自由端的端头8上设置凹槽6，使得点火线圈对杯座式火花塞进行点火时，点火线圈的螺旋弹簧9嵌入凹槽6内，螺旋弹簧9与螺杆1的具有较大的接触面积和较高的接触可靠性，有利于点火线圈将高压电传输到杯座式火花塞的中心电极和侧电极上，点火较顺利。

陶瓷体2可以为本领域常用的陶瓷体，优选耐电压42kV以上的陶瓷体。

在一种实施方式中，所述凹槽6为槽口内径大于槽底内径的圆台状凹槽。

在一种实施方式中，所述凹槽6中，所述圆台状凹槽的圆台母线与槽底呈角度α，α＝100-130℃。

在数学上，用一个平行于圆锥底面的平面去截圆锥，底面与截面之间的部分即为圆台。以直角梯形垂直于底边的腰所在直线为旋转轴，其余各边旋转而形成的曲面所围成的几何体叫做圆台。旋转轴叫做圆台的轴，直角梯形上、下底旋转所成的圆面称为圆台的上、下底面，另一腰旋转所成的曲面称为圆台的侧面，侧面上各个位置的直角梯形的腰称为圆台的母线。

槽口内径比槽底内径较大的设置，一方面对螺旋弹簧9起到导向作用，使得螺旋弹簧9较易嵌入凹槽6内，另一方面方便工艺加工。尤其是α＝100-130℃时，不仅能起到上述作用，还能保证螺旋弹簧9与凹槽6具有较大的接触面积，进一步保证接触可靠性。

在一种实施方式中，所述端头8为与所述螺杆1同轴的圆柱状端头。

端头8为圆柱状端头，一方面方便其与点火线圈相配合，另一方面方便工艺加工。

在一种实施方式中，所述端头8的外径为6.3-6.5mm，所述端头8的高度为2.9-3.7mm，以便于设置凹槽6，并方便杯座式火花塞与点火线圈的装配。尺寸过大或过小，均会带来加工和装配上的不便。

在一种实施方式中，所述杯座式火花塞的火花塞间隙为0.6-0.7mm，以利于增强跳火火花，增大点火能量，方便点火，使点火更稳定，点火效率高，点火油耗低。

在一种实施方式中，所述陶瓷体2的裸露部分的长度为33.2mm。

现有技术中，因螺旋弹簧套设在端头上，陶瓷体无法覆盖端头，陶瓷体的裸露部分的长度为25.6mm；而本实用新型中，由于螺旋弹簧是嵌入到凹槽内的，因此螺旋弹簧不会限制陶瓷体覆盖在端头上，且端头的高度较小，在不改变陶瓷体被壳体覆盖部分长度的基础上，陶瓷体的裸露部分的长度至少可增加至33.2mm，这相当于在火花塞总长度不变的情况下，陶瓷体的长度至少增长了7.6mm，这将提高火花塞与点火线圈护套之间的抗“爬电”能力，防止损坏用作绝缘体的电话线圈护套，延长点火线圈的寿命；并防止因点火线圈护套老化而发生失火等危险。

在一种实施方式中，所述侧电极5为镍合金侧电极。有助于提高高压电的传递速率，进一步提高点火效率，降低点火油耗，延长火花塞寿命。

在一种实施方式中，所述中心电极4上设置有铱铑合金端子。有助于提高高压电的传递速率，进一步提高点火效率，降低点火油耗，延长火花塞寿命。

在一种实施方式中，所述壳体3的外侧设置有固定螺纹，以便于与缸盖连接；所述壳体3上套设有用于密封的垫片7，用于对壳体3进行密封以防止气体外窜。

在一种实施方式中，所述杯座式火花塞的内置电阻为4-7.5kΩ。以降低杯座式火花塞产生的电磁干燥，提高安全性。

本实用新型还提供一种点火系统，所述点火系统包括点火线圈和火花塞，所述点火线圈具有用于与所述火花塞相连接的螺旋弹簧9，所述点火线圈与所述火花塞通过所述螺旋弹簧9和所述螺杆1的所述端头8相连接，所述火花塞为上述的杯座式火花塞；在与所述端头8相连接的一端，所述螺旋弹簧9的螺旋外径不大于所述凹槽6的槽底内径，优选所述螺旋弹簧9的螺旋外径与所述凹槽6的槽底内径相同，以保证螺旋弹簧9与螺杆1的凹槽6具有较大的接触面积，保证二者的接触可靠性。在一种实施方式中，如图11和12。

在一种实施方式中，所述点火线圈还包括与所述螺旋弹簧9相配合的套管10，可以对螺旋弹簧9进行固定，以防其端部摆动，造成杯座式火花塞与点火线圈不能有效装配。

本实用新型还提供一种汽车，汽车包括上述的杯座式火花塞。

本实用新型的杯座式火花塞及点火系统的使用过程如下：

如图10所示，将本实用新型的杯座式火花塞01的电极端安装于缸盖03上，然后如图11和12所示，将点火线圈02的螺旋弹簧9嵌入杯座式火花塞01中螺杆1的凹槽6上，进而将点火线圈02与杯座式火花塞01相接触并连通，然后点火线圈02将高压电传输到杯座式火花塞01的中心电极4和侧电极5上，利用电弧击穿中心电极4和侧电极5之间的空隙内的空气，从而实现点火。