一种火花塞、点火装置及电子点火系统的制作方法

本实用新型涉及发动机点火控制技术领域，尤其涉及一种火花塞、点火装置及电子点火系统。

背景技术：

目前电子点火系统与机械式点火系统完全不同，它有一个点火用电子控制装置，通过控制最终输出的高电压来实现点火，每次点火的能量可以做到精确控制，另外还能控制点火的各个阶段时间，所以被广泛应用在现在社会的各个领域，比如汽车，摩托车，煤气灶，热水器，工业领域等，它是目前人类社会被接受的点火方式。由于电子点火的能量精准，每次都要充电再放电，所以基本上都是脉冲形式输出的，又被称为电子脉冲点火器。

汽车上目前广泛使用的是无触点无分电器的微机电子点火系统，采用微机技术，根据发动机转速和负荷传感器的信号控制点火提前角，精确地控制发动机在各种工况下的最佳点火时刻。但是目前点火系统也常出现故障和问题，最为常见的就是点火线圈和火花塞的烧毁或烧蚀，导致电路短路或短路，零部件寿命短，引发发动机点不着火、或是引起发动机仓内其他易燃零部件燃烧，甚至导致汽车自燃等严重问题。

因而点火系统必须保证提供给发动机足够的能量以点燃不同工况下发动机燃烧室内的可燃混合气。如果点火能量过低，发动机的功率、扭矩下降，油耗上升，排放变坏，甚至造成发动机停机。如果点火能量过高，会造成能量浪费，同时降低点火系统的寿命。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是解决现有的点火系统中点火线圈和火花塞散热不佳，容易烧毁或烧蚀，导致电路短路或短路的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种火花塞，包括火花塞外壳和接线柱、中心电极和接插头，所述火花塞外壳沿其长度方向设有通孔，所述中心电极设置于所述通孔中，且所述中心电极一端与所述接线柱连接，另一端与所述接插头连接；所述火花塞外壳的壳体内部具有空腔，所述空腔内填充金属相变材料。

其中，所述中心电极包括铜芯和包裹于所述铜芯外侧的护套，所述护套的内部填充金属相变材料；所述铜芯一端通过导电玻璃与所述接线柱连接，另一端与所述接插头连接。

其中，所述金属相变材料为镓基合金或铋基合金。

其中，还包括侧电极，所述侧电极一端设置于所述火花塞外壳上，另一端靠近所述接插头。

其中，还包括绝缘体，所述绝缘体套设于所述接线柱外侧，且所述绝缘体一端与所述火花塞外壳连接。

本实用新型还提供了一种点火装置，包括点火线圈和如上所述的火花塞，所述点火线圈包括点火线圈外壳和位于所述点火线圈外壳内的点火线圈组件和弹簧，所述弹簧一端与所述点火线圈组件连接，另一端与插入所述点火线圈外壳中的所述火花塞的接插头接触。

其中，所述点火线圈外壳的壳体内填充金属相变材料。

其中，所述点火线圈组件包括铁芯、线圈以及相连接的高压二极管和附加电阻，所述线圈位于所述铁芯的外侧，且包括初级线圈和次级线圈，所述高压二极管与所述次级线圈连接，所述附加电阻与所述弹簧连接，所述铁芯的端部伸出所述点火线圈壳体与点火线圈插接头连接。

本实用新型还提供了一种电子点火系统，包括电子控制组件、点火组件和至少一个如上所述的点火装置，所述电子控制组件与所述点火组件连接，所述点火组件与所述点火装置的点火线圈连接，且所述点火线圈与所述点火组件之间设置增强点火能量的电感增强器。

其中，所述电子控制组件包括蓄电池、CKP、CMP和ECU，所述蓄电池用于提供电源，所述CKP与所述CMP均与所述ECU连接，所述ECU与所述点火组件连接。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：本实用新型的火花塞、点火装置及点火系统，中心电极设置于火花塞外壳的通孔中，在壳体内部的空腔中填充金属相变材料，以此作为火花塞外壳，密闭的空间内，金属相变材料具有散热的特点，可在火花塞的工作中及时为火花塞提供散热，防止火花塞出现短路、断路、烧损等问题，延长火花塞的使用寿命，提高点火系统的工作效率，使汽车发动机启动更容易，在冬天或者温度较低时，提高了发动机点燃效率，更加节省能源，延长发动机寿命。

除了上面所描述的本实用新型解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本实用新型的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例一火花塞的结构示意图；

图2是本实用新型实施例二点火装置点火线圈的结构示意图；

图3是本实用新型实施例三电子点火系统的结构示意图；

图4是本实用新型实施例三电子点火系统的结构示意图。

图中：1：火花塞；2：点火线圈；3：电子控制组件；4：点火组件；5：金属相变材料；11：火花塞外壳；12：接线柱；13：中心电极； 14：接插头；15：侧电极；16：绝缘体；17：导电玻璃；21：点火线圈外壳；22：铁芯；23：高压二极管；24：附加电阻；25：弹簧；26：初级线圈；27：次级线圈；28：点火线圈插接头；31：CKP；32：CMP； 33：ECU；110：通孔；131：铜芯；132：护套。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

实施例铱

如图1所示，本实用新型实施例一提供的火花塞，包括火花塞外壳11和接线柱12、中心电极13和接插头14，火花塞外壳11沿其长度方向设有通孔110，中心电极13设置于通孔中110，且中心电极13 一端与接线柱12连接，中心电极13另一端与接插头14连接；火花塞外壳11的壳体内部具有空腔，空腔内填充金属相变材料5。

本实用新型的火花塞，中心电极设置于火花塞外壳的通孔中，在壳体内部的空腔中填充金属相变材料，以此作为火花塞外壳，密闭的空间内，金属相变材料具有散热的特点，可在火花塞的工作中及时为火花塞提供散热，防止火花塞出现短路、断路、烧损等问题，延长火花塞的使用寿命，提高点火系统的工作效率，使汽车发动机启动更容易，在冬天或者温度较低时，提高了发动机点燃效率，更加节省能源，延长发动机寿命。

其中，中心电极13包括铜芯131和包裹于铜芯131外侧的护套 132，护套132的内部填充金属相变材料5；铜芯131一端通过导电玻璃17与接线柱12连接，铜芯131另一端与接插头14连接。中心电极部分包括铜芯、铱铂金、金属相变材料三部分。护套在与空气接触的部分采用铱铂金材质，避免氧化腐蚀，稳定性高硬度大，可对铜芯实现保护密封。护套内部也为空腔式，填充金属相变材料，直接对铜芯部位实现散热降温，保证火花塞良好的工作状态和使用寿命。

其中，金属相变材料5为镓基合金或铋基合金。本实用新型的金属相变材料可以为低熔点液态金属，例如镓铟、镓铟锡、镓锡、镓锌、镓铟锡锌等任意一种镓基合金，或者铋铟、铋锡、铋镉、铋铅、铋锌、铋铟锡、铋铟锌、铋铟铅、铋铟镉、铋锡镉、铋锡锌、铋铟锡锌、铋铟铅镉、铋铟锡铝等任意一种铋基合金；也可以是低熔点合金经过掺杂金属或非金属提升热物性性能，得到的高性能金属相变材料。金属相变材料的热导率在10～80W/(m·K)，熔化焓为30～100J/g。

其中，本实用新型火花塞还包括侧电极15，侧电极15一端设置于火花塞外壳11上，侧电极15另一端靠近接插头14。火花塞的接线柱、火花塞外壳的壳体、弹簧的材质均为铜、铝或不锈钢材质。侧电极头部与空气接触的部分采用铱铂金材质。

其中，本实用新型火花塞还包括绝缘体16，绝缘体16套设于接线柱12外侧，且绝缘体16一端与火花塞外壳11连接。火花塞的绝缘体材质为陶瓷材质。

实施例二

如图2所示，本实用新型实施例二还提供的点火装置，包括点火线圈2和如上实施例一的火花塞1，点火线圈2包括点火线圈外壳21 和位于点火线圈外壳21内的点火线圈组件和弹簧25，弹簧25一端与点火线圈组件连接，弹簧25另一端与插入点火线圈外壳21中的火花塞1的接插头14接触。其中，点火线圈外壳21的壳体内填充金属相变材料5。本实用新型的点火装置，点火线圈通过互感效应产生高压电动势击穿火花塞间隙，产生电火花，点火线圈外壳的壳体也具有空腔结构，内部填充金属相变材料，金属相变材料的选用可参考火花塞外空中填充的金属相变材料，因此本实用新型克服了点火线圈、火花塞难以散热而引发的点火装置短路、断路、零部件烧损等问题，延长火花塞、点火线圈零部件的寿命，提高整个点火装置的工作效率。点火线圈外壳和火花塞外壳的壳体上可设置通气孔，能够提升散热效果。

其中，点火线圈组件包括铁芯22、线圈以及相连接的高压二极管 23和附加电阻24，线圈位于铁芯22的外侧，且包括初级线圈26和次级线圈27，高压二极管23与次级线圈27连接，附加电阻24与弹簧 25连接，铁芯22的端部伸出点火线圈壳体21与点火线圈插接头28 连接。

点火线圈与火花塞外壳的壳体采用硅胶、橡胶、聚四氟乙烯耐高温的绝缘材料。当金属相变材料为Ga基合金时，壳体材质不为含铝材质。

实施例三

如图3和图4所示，本实用新型实施例三提供的电子点火系统，包括电子控制组件3、点火组件4和至少一个如上实施例二的点火装置，电子控制组件3与点火组件4连接，点火组件4与点火装置的点火线圈2连接，且点火线圈2与点火组件4之间设置增强点火能量的电感增强器。点火线圈和火花塞可以为一个或多个，可根据发动机气缸数量来确定。本实用新型电子点火系统的电子控制组件通过信息处理，向点火组件发出控制命令，迅速切断点火线圈的初级电路，在次级电路产生高压，经各缸火花塞放电点燃混合气。每个点火线圈配制一个电感增强器，这种设置电感增强器的方式，需要更多的金属相变材料。但是同时结合了点火能量充足和零部件散热的条件下，促使燃油充分燃烧，提升发动机动力，更加节油、降低尾气排放量，同时也延长了发动机寿命。本实用新型电子点火系统的散热方式尤其适用于电子式高频高压点火器、线圈矽钢片式点火器、等离子新型点火器这种类型的高能量点火器，这种类型的点火器功率大，点火能量高，产生火花温度高，能够避免出现温度低、气体浓度较低时不能点燃的情况，更好地促使燃油的充分燃烧，提高燃油利用率，节约蓄电池能量，提高点火配件的性能，延长点火系统的使用寿命。

其中，电子控制组件3包括蓄电池、CKP(曲轴位置传感器)31、 CMP(凸轮轴位置传感器)32和ECU(电子控制单元)33，蓄电池用于提供电源，CKP31与CMP32均与ECU33连接，ECU33与点火组件 4连接。蓄电池为点火系统提供电压，ECU将点火控制、燃油供给、和废气排放功能集成一体，统一控制管理。凸轮轴传感器连接ECU， ECU连接点火组件控制点火。点火组件与点火线圈和火花塞连接，点火线圈通过互感效应产生高压电动势击穿所述火花塞间隙，产生电火花。电子点火系统的电子控制组件通过各种随车传感器检测发动机运行参数，通过信息处理，向点火组件发出控制命令，迅速切断点火线圈初级电路，在次级电路产生高压，经各缸火花塞放电点燃混合气。控制点火正时，根据发动机运行状况通过调整CKP/CMP，来调节点火提前角，保证汽车在任何工况下都是最佳点火时刻。在能够降低火花塞、点火线圈热量的条件下，能够逐步提高点火能量，增加电感增强器，或控制电路，或使用高能量电子点火器，使点火能量更充足，从而能够促使燃油充分燃烧，提升发动机动力，更加节油、降低尾气排放量，同时也延长了发动机寿命。

综上所述，本实用新型的火花塞、点火装置及电子点火系统，中心电极设置于火花塞外壳的通孔中，在壳体内部的空腔中填充金属相变材料，以此作为火花塞外壳，密闭的空间内，金属相变材料具有散热的特点，可在火花塞的工作中及时为火花塞提供散热，防止火花塞出现短路、断路、烧损等问题，延长火花塞的使用寿命，提高点火系统的工作效率，使汽车发动机启动更容易，在冬天或者温度较低时，提高了发动机点燃效率，更加节省能源，延长发动机寿命。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。