一种火花塞的制作方法

本发明涉及一种内燃机的点火领域，尤其涉及一种火花塞。

背景技术：

内燃机是将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入气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点火装置。

请参阅图1，其是现有技术中火花塞10的结构示意图。该火花塞10包括一中心电极11、绝缘体12、壳体13和接地电极14。该绝缘体12为陶瓷绝缘体，具有沿轴线方向延伸的轴孔，该中心电极11插入贯穿该绝缘体12的轴孔。该壳体13设置在该绝缘体12的外周。该接地电极14与该壳体13的端部连接，并弯曲延伸与中心电极11相对，与中心电极11之间形成火花放电的间隙。该中心电极11与接地电极14之间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11和接地电极14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21；该中心电极的上端伸出绝缘瓷芯形成一个放电末端211；该外壳具有一个喷火腔21，该放电末端211处于喷火腔内；该喷火腔21内设置有接近放电末端的接地电极23。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21内，先点燃喷火腔11内的混合燃气，再利用喷火腔21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，对于将中心电极和接地电极设置在壳体的空腔内，会使两电极产生的火花进入燃烧室的路程增加，进而使燃烧室的混合气体的点燃时间产生延迟，由于内燃机运转的压缩冲程和膨胀冲程的时间为固定时间，则混合气体的燃烧时间缩短，在一定程度上降低了内燃机的燃烧效率，不利于节能环保。且该接地电极23和中心电极的放电末端211之间的点火间隙25极其重要，必须在一定距离以内以利于其放电，但该点火间隙25过小并不利于在进气冲程时混合气体进入该放电间隙，一定程度上也降低了火花塞的点火效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种点火效率高且抗腐蚀的火花塞。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种火花塞，包括绝缘体、中心电极、壳体、导流插件、接地电极。所述绝缘体具有沿轴线方向延伸的轴孔；所述中心电极插入贯穿所述绝缘体的轴孔并露出端部；所述壳体为中空柱状，所述壳体套设在所述绝缘体的表面；所述导流插件为圆台结构，其固定设置在所述壳体内，其前端与中心电极正对，其后端位于壳体的开口端，其中心具有贯穿其前后端面的喷火孔，且喷火孔前端的孔径大于后端的孔径，所述导流插件与所述壳体之间形成环形导流通道；所述接地电极设置在所述喷火孔前端部，与中心电极的端部之间形成具有火花放电间隙的点火端部。

相对于现有技术，本发明提供的火花塞将中心电极和接地电极设置在壳体的点火腔内，使其具有抗腐蚀性能，并且避免了部分燃料残留在火花塞壳体外部形成炭黑渍，更充分的利用燃料，提高了燃料的利用率。进一步，所述导流插件的结构能够在进气冲程迅速地将燃气引进至点火端部，提高内燃机的燃烧效率。

进一步，所述导流插件后端与所述壳体不相连；或者所述导流插件后端与所述壳体端口内壁通过至少两个连接单元固接，相邻两连接单元之间镂空；或者所述导流插件后端与所述壳体内壁之间设置有一挡板，所述挡板一端与所述壳体内壁端口相连，另一端与所述导流插件后端相连，所述挡板上设置有至少一个通孔。所述壳体内部被导流插件分割为多个连通的空间，有助于燃气的循环流通以及燃料气体快速到达点火端部，提高点火效率。

或者，所述导流插件后端还连接一释放部。所述释放部的设置可以进一步加快燃气到达点火端部的速度以及火花释放至内燃机缸体的速度。

进一步，所述释放部为漏斗结构，其窄口端与所述导流插件的后端相接，所述接口孔径总面积大于所述接地电极与中心电极之间间隙的总面积。

进一步，所述释放部的宽口端与所述壳体不相连；或者所述释放部的宽口端与所述壳体端口内壁通过至少两个连接单元连接；或者所述释放部后端与所述壳体端口端面之间密闭连接，所述释放部的侧壁上设置有导流通孔。

或者，所述释放部包括至少两个连接于所述导流插件的后端的卡角，所述释放部的卡角的外壁与所述壳体内壁贴合，所述相邻卡角之间设置有凹槽。从而所述凹槽连通导流通道与喷火孔，保证燃气在火花塞内的循环流动。

进一步，所述接地电极为圆环或者多边形，所述接地电极连接于所述导流插件前端喷火孔的内壁。

进一步，所述导流插件的前端通过至少两个连接杆与所述壳体内壁连接，所述相邻连接杆之间镂空。

进一步，所述导流插件的侧壁上设置有至少一个导流孔。所述导流孔分布于所述导流插件侧壁上，使喷火孔与导流通道相通，保证了燃气在火花塞内的循环，提高内燃机的燃烧效率。

或者，所述导流插件的前端与所述壳体内壁密闭连接；所述导流插件的侧壁上设置有至少一个导流孔。这样的结构设计，进一步保证燃气在导流通道与喷火孔之间的循环流通。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1是现有技术中的一种火花塞的结构示意图。

图2是现有技术中另一种火花塞的结构示意图。

图3是本发明的实施例1的火花塞结构示意图。

图4是图3所示的导流插件与接地电极的结构示意图。

图5是实施例1的另一种变形火花塞的结构示意图。

图6是实施例1的第二种变形火花塞的结构示意图。

图7是本发明的实施例2的火花塞结构示意图。

图8是图7所示的导流插件与接地电极的结构示意图。

图9是实施例2的另一种变形火花塞的结构示意图。

图10是实施例2的第二种变形火花塞的结构示意图。

图11是本发明的实施例3的火花塞结构示意图。

图12是实施例3的另一种变形火花塞的结构示意图。

图13是实施例3的第二种变形火花塞的结构示意图。

图14是本发明的实施例4的火花塞结构示意图。

图15是图14所示的导流插件与接地电极的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

请参阅图3，其是本发明的火花塞的实施例1的结构示意图。该火花塞300包括绝缘体310、中心电极320、壳体340、导流插件360和接地电极380。所述绝缘体310为陶瓷绝缘体，其具有沿轴线方向延伸的轴孔。所述中心电极320插入贯穿所述绝缘体310的轴孔并露出端部322。所述壳体340为中空结构，并套设在所述绝缘体310的表面。

请同时参阅图4，其是图3所示火花塞300的导流插件360和接地电极380的结构示意图。所述导流插件360为中空圆台结构，其中轴上设置有贯穿其前后端面的喷火孔362，所述导流插件360的喷火孔362的前端362a的孔径大于所述喷火孔362的后端362b的孔径。所述导流插件360的前端位于壳体340内部，后端位于壳体340的开口端或延伸突出于壳体340的开口端；所述导流插件360前端通过至少两个连接杆(图未示)与所述壳体340内壁连接并固定设置在壳体340内，所述相邻连接杆之间镂空。所述导流插件360的前端正对中心电极320端部322，所述中心电极320的端部322设置于所述导流插件360的喷火孔362的上方或者延伸至所述导流插件360的喷火孔362内。在所述导流插件360的外侧与壳体内壁之间形成一个环形导流通道A。所述导流通道A通过在导流插件360前端与壳体340之间的间隙与喷火孔362连通，以保证燃气可以在环形导流通道A和喷火孔362之间循环流动。

所述接地电极380设置在所述导流插件360喷火孔的前端部，所述接地电极为圆环或者多边形。在本实施例中，所述接地电极380为圆环，并通过连杆382连接于所述导流插件360前端喷火孔的内壁，所述接地电极380与所述中心电极320的端部322之间形成具有火花放电的间隙的点火端部。

作为对本实施例的进一步改进，请参阅图5和图6，在所述导流插件360的后端与壳体340内壁之间设置挡板368，所述挡板368一端连接于所述壳体340端口内壁，并与所述壳体340内壁垂直或形成一定角度，所述挡板上设置至少一个通孔368a。或者在所述导流插件360的后端与壳体340内壁之间设置至少两个连接单元，所述连接单元一端与所述壳体340端口内壁连接，另一端连接于所述导流插件360外壁，并与所述壳体340内壁垂直或形成一定角度，用于连接导流插件360与壳体340。

在内燃机的进气冲程时，燃料和空气形成的混合气体同时充满燃烧室的缸体，由于缸体内的压强远大于火花塞点火端部的压强，混合气体通过所述导流插件360的喷火孔362及导流通道A被迅速推进至火花塞并充满点火端部周围。

而在火花塞的脉冲点火时，所述火花塞的喷火孔362内的点火端部周围充满了混合气体，所述中心电极320和所述接地电极380之间放电引燃电极周围的混合气体，此时喷火孔362内的气体被引燃并迅速膨胀，火花塞内压力迅速增大，进而推动火花向缸体方向释放。进一步，由于导流插件360与壳体340之间形成的环形导流通道A在进气冲程时储存了大量混合气体，并且导流通道A与喷火孔362相连，在火花塞300的点火端部点火瞬间，该导流通道A内大量的混合气体同时瞬间被引燃，可形成更大的迅速膨胀的气流，推动火花迅速向内燃机缸体释放。

在脉冲点火的火花释放时，点火端部的压强迅速减小，此时，导流通道A作为回流通道，加速缸体内混合气体的回流。在点火时缸体内燃料迅速大量聚集在点火端部，又能在释放火花时使点燃的气体火花迅速到达缸体，实现了气体在火花塞腔体内以及缸体内的加速回流，从而提高了内燃机的燃烧效率。

相对于现有技术，本发明的火花塞300的中心电极320前端设置有导流插件360，避免在中心电极320上出现沉积物并导致其腐蚀的情况，提高了其使用寿命。其次，在传统的工艺中，需要在壳体内焊接设置多个挡片以形成导流槽和喷火孔，工艺复杂不易实现。而本发明的导流插件360与壳体340采用分别加工在套合固定的加工方法，容易实现。进一步，该导流插件360的喷火孔362的前端362a的孔径大于所述喷火孔362的后端362b的孔径，使得点火时的燃料及喷火时的火花在通过后端362b时的流速增大，从而更高效的将火花引导至内燃机的缸体内。

实施例2

本实施例2的火花塞与实施例1的大致相同，其区别仅在于火花塞的导流插件的结构以及导流插件前端与壳体的内壁连接方式相异。请同时参阅图7和图8，其中，图7是本发明的火花塞的实施例2的结构示意图，图8是本实施例2的导流插件460的结构示意图。所述导流插件460为中空圆台结构，其中轴上设置有贯穿其前后端面的喷火孔462，所述导流插件460的喷火孔462的前端462a的孔径大于所述喷火孔462的后端462b的孔径。所述导流插件460的前端位于壳体340内部，后端位于壳体340的开口端或延伸突出于壳体340的开口端；所述导流插件460的前端正对中心电极320端部322，所述中心电极320的端部322设置于所述导流插件460的喷火孔462的上方或者延伸至所述导流插件460的喷火孔462内。在所述导流插件460的外侧与壳体内壁之间形成一个环形导流通道A。在本实施例中，所述导流插件460侧壁上设置有至少一个导流孔466，所述导流孔466贯穿导流插件460的圆台结构侧壁，使喷火口462与导流通道A通过所述导流孔466相通，保证燃气的循环流动；所述导流孔466可与导流插件460圆台侧壁垂直，或与该导流插件460圆台侧壁形成一定的角度。

在本实施例中，所述导流插件460可以通过两种方式固定在所述壳体340内，其一为：请参阅图7，所述导流插件460的前端外壁与所述壳体内壁密闭连接，导流通道A通过所述导流孔466与喷火孔462相通；其二为：请参阅图9和图10，在所述导流插件460前端通过至少两个连接杆将导流插件460固定于壳体340内壁，所述相邻连接杆之间镂空，并且所述壳体340内壁与所述导流插件460之间形成缝隙，进一步保证燃气可以在环形导流通道A和喷火孔462之间循环流动。

作为对本实施例的进一步改进，请参阅图9和图10，其分别是所述导流插件460后端位于壳体340的开口端以及延伸突出于壳体340的开口端所对应的火花塞的结构示意图，在所述导流插件460的后端与壳体340内壁之间设置挡板468，所述挡板468一端与所述壳体340端口内壁连接，另一端与所述导流插件后端连接，并与所述壳体340内壁垂直或形成一定角度，并且所述挡板上设置至少一个通孔468a，使燃气通过468a进入导流通道A，通过导流孔466到达点火端部；或者在所述导流插件460的后端与壳体340内壁之间设置至少两个连接单元，所述连接单元一端与所述壳体340端口内壁连接，另一端与所述导流插件460后端连接，并与所述壳体340内壁垂直或形成一定角度，用于连接导流插件460与壳体340。

在导流插件460侧壁上设置导流孔466，在内燃机的进气冲程时，燃料可通过导流通道A、导流孔466达到点火端部，避免了部分燃料残留在壳体340外部形成炭黑渍，提高燃料的利用率。另外，燃料可以通过多个通道达到点火端部，并且燃料进入导流通道A后可直接通过设置的导流孔466达到点火端部，提高了内燃机的效率。在壳体340端口设置挡板468，并在所述挡板468上设置通孔468a，进气或释放火花的孔径缩小，使得点火时的燃料及喷火时的火花在通过后端362b时的流速增大，从而更高效的将火花引导至缸体内。

当该火花塞点火时，被引燃的气体直接通过所述喷火孔462向缸体方向释放。进一步，所述导流孔466还可以加速缸体内混合气体的回流。在脉冲点火的火花释放后，点火端部的压强迅速减小，此时所述导流通道A及导流孔466作为回流通道，加速缸体内混合气体的回流，从而提高了内燃机的燃烧效率。

实施例3

本实施例3的火花塞与实施例1的大致相同，其区别仅在于火花塞的导流插件的结构相异。请参阅图11，所述导流插件560的后端还连接一释放部，所述释放部为漏斗结构，所述导流插件的圆台结构的窄口端与所述漏斗结构的窄口端相接，所述接口569处孔径总面积大于所述接地电极与中心电极之间间隙的总面积。所述圆台结构的宽端口与所述中心电极320相对。所述导流插件560的中空圆台结构的侧壁上设置有至少一个导流孔566，所述导流孔566贯穿导流插件560的圆台结构侧壁，使喷火口562与导流通道A通过所述导流孔566相通，保证燃气的循环流动。所述释放部的漏斗结构的宽口端位于壳体340的开口端。

在本实施例中，所述导流插件560可以通过两种方式固定在所述壳体340内，其一为：所述导流插件560的前端外壁与所述壳体340的内壁密闭连接，所述导流通道A通过所述导流孔566与喷火孔562相通；其二为，在所述导流插件560的前端通过至少两个连接杆将导流插件560固定于壳体340内壁，所述相邻连接杆之间镂空，进一步保证燃气可以在环形导流通道A和喷火孔562之间循环流动。所述接地电极380与所述中心电极320之间间隙的总面积小于所述导流插件560圆台结构与漏斗结构连接位置所形成孔径的总面积。通过接地电极380和导流插件560尺寸的设置，能引导爆炸后的主气流向缸体方向快速释放，同时由于内外压力差，燃料能通过导流插件560不断补充到达点火端部中，形成火花持续喷射的效果，克服了现有技术中混合气体流通性差的缺点。

作为对本实施例的进一步改进，请参阅图12，在所述释放部的后端与壳体340内壁之间设置至少两个连接单元567，所述连接单元567一端与所述壳体340端口内壁连接，并与所述壳体340内壁垂直或形成一定角度，连接释放部与壳体340，所述相邻连接单元567之间镂空；或者，请参阅图13，所述释放部后端端面与所述壳体340端口端面之间密闭连接，并在所述漏斗结构侧壁上设置导流通孔566a，所述喷火孔562与导流通道A可以通过导流孔566以及导流通孔566a相通，提高了燃气在火花塞空间内的循环流动效率，进一步提高了内燃机燃烧效率。

作为本实施例的一种变形结构，所述释放部的后端突出于壳体340的开口端，在点火阶段，燃气能够快速通过突出于壳体340的释放部的端口进入点火端部，并且在火花释放阶段，能够准确通过释放部的端口进入内燃机的缸体。

在本实施例中，喷火孔的开口结构能够进一步提高火花塞点火时的燃气的引流速度和火花的喷射速度，可进一步提高火花塞的点火效率。进一步，所述接口569尺寸小于整个喷火孔562中其余部位的孔径尺寸，在进气冲程或火花释放阶段，燃料或者火花通过导流插件560与释放部的接口时的流速增大，从而更高效的将火花引导至内燃机的缸体内。

实施例4

本实施例4的火花塞与实施例1的大致相同，其区别仅在于火花塞的导流插件的结构相异。请参阅图14和图15，所述导流插件660的后端还连接一释放部，所述释放部包括至少两个连接于所述导流插件后端的卡角664，所述相邻卡角664之间设置有凹槽665。所述圆台结构的宽端口与所述中心电极320相对所述导流插件660的圆台结构的侧壁上设置有至少一个导流孔666，所述导流孔666贯穿导流插件660的圆台结构侧壁，使喷火口662与导流通道A通过所述导流孔666相通，保证燃气的循环流动。所述释放部的卡角侧壁与所述壳体340内壁贴合，所述凹槽665使所述导流通道A与所述喷火孔662相通。所述导流插件660可以通过两种方式固定在所述壳体340内，其一为：所述导流插件660的圆台结构前端与所述壳体340的内壁密闭连接，所述导流通道A通过所述导流孔666与喷火孔662相通；其二为，在所述导流插件660的圆台结构前端通过至少两个连接杆将导流插件560固定于壳体340内壁，所述相邻连接杆之间镂空，进一步保证燃气可以在环形导流通道A和喷火孔562之间循环流动。所述释放部中卡角664及凹槽665的设置，使导流插件660进一步稳定固定于所述壳体340内部，并且凹槽665使导流通道A与喷火孔662相通，保证燃气在火花塞内部的循环流通。

另外，本发明的火花塞还可以有多种变形实施例，具体为所述导流插件后端连接的释放部不局限于漏斗结构或者卡角，还可以为喇叭结构，其余结构不变。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。