專利名稱：用于內(nèi)燃機(jī)中的多極型火花塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機(jī)中的多極型火花塞，在該內(nèi)燃機(jī)中，圍繞中心電極的前端部配置兩個(gè)或三個(gè)接地電極，以改進(jìn)點(diǎn)燃性。
由于近年要求提高燃料效率和凈化內(nèi)燃機(jī)的排出廢氣，因而要求汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用稀薄的燃料氣體。為適應(yīng)這種要求，已經(jīng)采用利用渦流或壓碎流來促使空氣—?dú)怏w燃料混合物在內(nèi)燃機(jī)燃燒室內(nèi)運(yùn)動(dòng)從而補(bǔ)償空氣—?dú)怏w燃料混合物本身的火焰擴(kuò)散的燃燒方法。在采用這種類型的燃燒方法時(shí)，必須可靠地點(diǎn)燃很快流過火花塞的貧燃?xì)?具有較大的空氣—燃料比)氣流，該火花塞從燃燒室的壁伸入室內(nèi)部。已進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試來檢驗(yàn)各種迄今為止所用火花塞的點(diǎn)燃性。
圖17a、17b示出代表一般多極火花塞的雙極型火花塞(以下稱為“第一先有技術(shù)”)。在第一先有技術(shù)中，兩個(gè)接地電極102、103彎成L形結(jié)構(gòu)，沿中心電極101彼此徑向相對(duì)配置，使得與中心電極101的直立側(cè)面形成火花間隙。在這種情況下，兩個(gè)接地電極102、103利用焊接等方法分別連接在圓筒形金屬殼104的前端部上，其間以中心電極101作軸心的角度間隔為180°。
圖18示出例示多極型火花塞的另一種雙極形火花塞(以下稱為“第二先有技術(shù)”)。在日本實(shí)用性公布No.59-29358中公開的這種第二先有技術(shù)中，兩個(gè)接電電極102、103彎成L形結(jié)構(gòu)，配置成與中心電極101的直立側(cè)面形成火花隙。在這種情況下，兩個(gè)接地電極102、103沿中心電極101配置，其間的角度不是180°。即兩個(gè)接地電極102、103利用焊接等方法分別連接在圓筒形金屬殼104的前端部上，其間以中心電極101作軸心的角度小于180°。
在第一先有技術(shù)中，即在兩個(gè)接地電極102、103的取向與內(nèi)燃機(jī)燃燒室中的空氣—燃料混合氣流成直角時(shí)，如圖17a所示時(shí)，由于使氣流平滑地流入在中心電極101直立側(cè)面和兩個(gè)電極102、103的前端面之間形成的火花放電徑跡，因而有助于空氣—燃料混合物氣流進(jìn)入火花隙。這種先有技術(shù)相對(duì)于空氣—燃料混合物氣流容易改善點(diǎn)燃性。另外，由于在穿過火花隙的火焰擴(kuò)散和傳播的方向上不存在外電極102、103，所以火焰熄滅效應(yīng)(冷卻效應(yīng))減小，從而顯著改善點(diǎn)燃性。圖19中的曲線A例示出這種情況。
但是，在如圖17b所示的兩個(gè)接地電極102、103取向平行于空氣—燃料混合物氣流的第一先有技術(shù)中，空氣—燃料混合物的氣流進(jìn)入火花隙便稍為受到損失。相對(duì)于空氣—燃料混合物氣流，這種情況使點(diǎn)燃性變壞。另外，由于空氣—燃料混合物氣流沿其間放置中心電極101的接地電極102、103流動(dòng)，而且其取向與火焰擴(kuò)散和傳播的方向相同，因而引起火焰熄滅效應(yīng)，在這種效應(yīng)的影響下，點(diǎn)燃性顯著下降。圖19的曲線B例示出這種情況。
圖19的曲線示出不點(diǎn)燃數(shù)(次數(shù))和空氣—燃料比(A/F)之間的關(guān)系，根據(jù)曲線所示可看到，點(diǎn)燃性顯著地受到接地電極102、103相對(duì)于空氣—燃料混合物氣流的取向的影響。這就是說，點(diǎn)燃的程度極大地依賴兩個(gè)電極102、103取向的方向差別。
在第二先有技術(shù)中，已采用改變一個(gè)接地電極103相對(duì)于另一個(gè)接地電極102的方向角(θ)的方法檢驗(yàn)了可點(diǎn)燃的極限空氣—燃料比，此時(shí)，該另一個(gè)接地電極102相對(duì)于空氣—燃料混合物氣流點(diǎn)處于燃性極端變壞的方向。結(jié)果示于圖20，該結(jié)果表明，當(dāng)接地電極103接近另一個(gè)接地電極102使得方向角(θ)小于60°角時(shí)，點(diǎn)燃性急劇變壞。圖20還表明，當(dāng)接地電極103遠(yuǎn)離另一接地電極102使方向角(θ)超過150°到180°角時(shí)，點(diǎn)燃性也急劇變壞。
在第一和第二先有技術(shù)中，火花放電徑跡僅沿著中心電極101的徑向方向，從中心電極101到兩個(gè)接地電極102、103。因而在空氣—燃料混合物氣流沿中心電極101的徑向方向(水平)流動(dòng)時(shí)，空氣—燃料混合物氣流不容易受到火花放電徑跡的有效作用，造成點(diǎn)燃不穩(wěn)定。
因?yàn)榭諝狻剂匣旌衔餁饬髟趦?nèi)燃機(jī)燃燒室中其方向總是變化的，所以必須減小由接地電極102、103相對(duì)于空氣—燃料混合物氣流的方向變化引起的點(diǎn)燃性變化。
因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的多極型火花塞，該火花塞不管在內(nèi)燃機(jī)燃燒室中接地電極相對(duì)于空氣—燃料混合物氣流的方向如何均可以減小點(diǎn)燒性的變化。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的多極型火花塞，該火花塞可以使空氣—燃料混合物氣流有效地作用于火花放電徑跡，因而可以得到穩(wěn)定的點(diǎn)燒性能，而不管空氣—燃料混合物是在水平方向流動(dòng)還是在豎直方向流動(dòng)。
按照本發(fā)明，提供了一種多極型火花塞，該火花塞包括管狀絕緣體，被支承在圓筒形金屬殼內(nèi)，該火花塞通過該金屬殼固定在內(nèi)燃機(jī)上；中心電極，放置在絕緣體內(nèi)，從金屬殼的前端部指向內(nèi)燃機(jī)的燃燒室，超出絕緣體的前端部；第一和第二接地電極，分別連接在金屬殼的前端部上，該第一接地電極與中心電極的前端面形成第一火花隙，而第二接地電極與中心電極的直立側(cè)面形成第二火花隙；角度θa被限制為60°≤θa≤150°，θa是第一接地電極以中心電極為軸心與第二接地電極形成的角度。
在這種情況下，角度θa可以限制在90°≤θa≤150°范圍內(nèi)，但在110°≤θa≤130°比較好。角度θa最好被確定為120°角。
按照本發(fā)明的另一方面，第二接地電極的前端表面起著點(diǎn)火部分的作用，與中心電極的直立側(cè)面形成火花隙，該前端表面是平面形狀。
按照本發(fā)明的再一個(gè)方面，形成第三接地電極，該電極的前端部與中心電極的直立側(cè)面構(gòu)成第三火花隙，角度θa、θb、θc之間的關(guān)系被限定為60°≤θa≤150°，60°≤θb≤150°，60°≤θc≤150°和θa+θb+θc＝360°，式中θb是第二接地電極以中心電極為軸心與第三接地電極形成的角度，θc是第三接地電極以中心電極為軸心與第一接地電極形成的角度。
在這種情況下，角度θa、θb和θc之間的關(guān)系可以被限定為90°≤θa≤150°，90°≤θb≤150°，90°≤θc≤150°，但是比較好的是限定為110°≤θa≤130°，110°≤θb≤130°，110°≤θc≤130°。最好的是使θa＝θb＝θc＝120°。
按照本發(fā)明的再一方面，第二和第三兩個(gè)接地電極的前端表面均為平面形狀，該前端表面起著點(diǎn)火部分的作用，它與中心電極的直立側(cè)面形成第二和第三火花隙。
按照上述的角關(guān)系，當(dāng)在內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中第一接地電極水平地沿著空氣—燃料混合物氣流方向時(shí)，可以防止點(diǎn)燃性變壞。第一接地電極不太可能接觸火焰，從而不會(huì)引起火焰熄滅效應(yīng)(冷卻效應(yīng))，因而可防止點(diǎn)燃性進(jìn)一步變壞。
當(dāng)在內(nèi)燃機(jī)燃燒室中第二接地電極平行于空氣—燃料混合物氣流方向時(shí)，可以防止點(diǎn)燃性變壞。第二接地電極不太可能接觸火焰，引起火焰熄滅效應(yīng)(冷卻效應(yīng))，因而可以防止點(diǎn)燃性進(jìn)一步變壞。
當(dāng)在內(nèi)燃機(jī)燃燒室中空氣—燃料混合物氣流沿中心電極的徑向方向(水平)流動(dòng)時(shí)，空氣—燃料混合物氣流將有效地受到從中心電極的前端表面到第一接地電極延伸的垂直火花放電徑跡的作用。當(dāng)在內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中，空氣—燃料混合物氣流沿中心電極的軸向(垂直)流動(dòng)時(shí)，空氣—燃料混合物氣流可以有效地受到從中心電極的直立側(cè)面到第二接地電極延伸的橫向火花放電徑跡的作用。
再加入第三接地電極后，當(dāng)空氣—燃料混合物進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)燃燒室中時(shí)可以進(jìn)一步防止點(diǎn)燃性變壞。
簡(jiǎn)言之，由于角度之間的關(guān)系可以避免空氣—燃料混合物點(diǎn)燃性的變壞，所以可以基本上消除點(diǎn)燃性的變化，防止點(diǎn)燃性的極端變壞和抑制增加的點(diǎn)燃效果。因?yàn)榭梢允箍諝?燃料混合物有效地作用于許多火花放電徑跡中的一個(gè)而不管空氣—燃料混合物氣流是垂直還是水平流動(dòng)。
下面接合附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明的這些和其它目的、方面和實(shí)施例，這些附圖是圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的多極型火花塞點(diǎn)火部分的平面圖；圖2是多極型火花塞主要部分的縱向橫截面圖；圖3a是解釋性視圖，示出在第一實(shí)驗(yàn)測(cè)試中空氣—燃料混合物氣流與第一、第二接地電極方向之間的關(guān)系；圖3b是解釋性圖，示出在第一實(shí)驗(yàn)測(cè)試中在內(nèi)燃機(jī)燃燒室中的空氣—燃料混合物氣流；圖4是曲線圖，示出在第一實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，可燃燒的極限空氣—燃料比(A/F)和第一接地電極同第二接地電極所成角度之間的關(guān)系；圖5a是解釋性圖，示出在第二實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，空氣—燃料混合物氣流和第一、第二接地電極方向之間的關(guān)系；圖5b是解釋性圖，示出在第二實(shí)驗(yàn)測(cè)試中在內(nèi)燃機(jī)燃燒室中的空氣—燃料混合物氣流；圖6是曲線圖，示出第二實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，可燃燒的極限空氣—燃料比(A/F)和第一接地電極同第二接地電極所成角度之間的關(guān)系；圖7a是解釋性圖，示出第二接地電極和渦流之間的關(guān)系；圖7b是解釋性圖，示出第一接地電極和渦流之間的關(guān)系；圖8a是解釋性圖，示出第一接地電極和渦流之間的關(guān)系；圖8b是解釋性圖，示出第二接地電極和渦流之間的關(guān)系；圖9是解釋性圖，示出在內(nèi)燃機(jī)燃燒室中的渦流；圖10是曲線圖，示出空氣—燃料比(A/F)和不點(diǎn)燃數(shù)之間的關(guān)系；圖11是本發(fā)明第二實(shí)施例的多極型火花塞的點(diǎn)燃部分的平面圖；圖12是本發(fā)明第三實(shí)施例的多極型火花塞的點(diǎn)燃部分的平面圖；圖13a是解釋性圖，示出第一實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，空氣—燃料混合物氣流和第一至第三接地電極的方向之間的關(guān)系；
圖13b是解釋性圖，示出第一實(shí)驗(yàn)測(cè)試中在內(nèi)燃機(jī)燃燒室中的空氣—燃料混合物氣流；圖14是曲線圖，示出第一實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，可燃燒的極限空氣—燃料比(A/F)和第一接地電極同第二接地電極所成角度之間的關(guān)系；圖15a是解釋性圖，示出第二實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，空氣—燃料混合物氣流和第一至第三接地電極方向之間的關(guān)系；圖15b是解釋性圖，示出第二實(shí)驗(yàn)測(cè)試中在內(nèi)燃機(jī)燃燒室中的空氣—燃料混合物氣流；圖16是本發(fā)明第四實(shí)施例的多極型火花塞點(diǎn)燃部分的平面圖；圖17a和17b是第一先有技術(shù)火花塞的平面圖；圖18是第二先有技術(shù)火化塞的平面圖；圖19是曲線圖，示出第一先有技術(shù)火花塞中空氣—燃料比和不點(diǎn)燃數(shù)之間的關(guān)系；圖20是曲線圖，示出可燃燒極限的空氣—燃料比(A/F)如何隨第一接地電極與其它接地電極所成的方向角而變化。
下面參照


本發(fā)明的用于內(nèi)燃機(jī)的多極型火花塞的實(shí)施例。
圖1至圖10示出本發(fā)明的第一實(shí)施例。圖1是雙極型錐式火花塞1的平面圖，它裝在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋上。圖2是雙極型火花塞主要部分的縱向橫截面圖。
雙極型火花塞1具有圓筒金屬殼3和支承在金屬殼3內(nèi)的管狀絕緣體4。在絕緣體內(nèi)，棒形中心電極5定中配置。沿中心電極5配置第一和第二接地電極6、7，使其與中心電極5的前部分形成火花隙(或稱火花放電隙和空氣隙)。
金屬殼3用導(dǎo)電的低碳鋼制作，用作支座金屬(支架)，雙極型火花塞通過該支座裝在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋上。第一和第二接地電極6、7利用焊接等方法連接在金屬殼3的前端部10上。絕緣體4用以氧化鋁(Al2O3)作主要成分燒結(jié)的陶瓷制作。絕緣體4的內(nèi)部空間是用于牢固支承中心電極5的軸向孔11。
中心電極5構(gòu)成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，具有包套金屬和嵌入包套金屬的芯9。包套金屬由耐腐耐熱的鎳合金(例如Ni-si-Mn-Cr合金、600鎳鉻鐵合金)構(gòu)成，芯9用導(dǎo)熱的銅或銅基合金制作。中心電極5的橫截面形狀是圓形的，它的前部伸過絕緣體4的前端部11a。
中心電極5的前部伸出金屬殼3的前端部10例如1.5-9.5mm，中心電極5的伸出長(zhǎng)度是使得當(dāng)雙極型火花塞1裝在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋上時(shí)中心電極5的前部從燃燒室壁伸向燃燒室中心，伸出4.5-17.0mm。中心電極5的前端面12與第一接地電極6的前端相對(duì)。第二接地電極7的前端面17與中心電極5的直立側(cè)面13相對(duì)。
第一接地電極6代表許多接地電極中的一個(gè)接地電極，用耐腐蝕耐熱的鎳合金(例如Ni-si-Mn-Cr合金、600鎳鉻鐵合金)制作，它構(gòu)成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。第一接地電極6為矩形橫截面，彎成L形結(jié)構(gòu)。第一接地電極6的前端表面14是點(diǎn)火的端部，它與中心電極5的前端表面12相對(duì)，它同時(shí)還具有連接端部15，第一接地電極6通過該連接端部15連接在金屬殼3的前端部10上。
在第一接地電極6的點(diǎn)火端部14和中心電極5的前端面12之間構(gòu)成火花隙G1。第一火花放電徑跡H1穿過該火花隙，從中心電極5的前端表面12到第一接地電極6的點(diǎn)火端部14。第一火花放電徑跡H1位于垂直方向(上下方向)。
第二接地電極7代表許多接地電極中的另一個(gè)接地電極，采用和第一接地電極相同的導(dǎo)電金屬制作。第二接地電極7的橫截面積為矩形，大體上彎成L形結(jié)構(gòu)。第二接地電極7的長(zhǎng)度方向尺寸小于第一接地電極6。第二接地電極7還具有用作點(diǎn)火端部的與中心電極5的直立側(cè)面相對(duì)的前端表面。第二接地電極7還具有連接端部18，第二接地電極7通過該連接端部連接在金屬殼3的前端部10上。
第二接地電極7的點(diǎn)火端部17被形成為沿著中心電極5外周面的曲面，與中心電極5同心。第二接地電極7的連接端部18與第一接地電極6的連接端部15形成一定角度(例如120°)。
在第二接地電極7的點(diǎn)火端部17和中心電極5的直立側(cè)面13之間形成火花隙G2。第二火花放電徑跡H2穿過火花隙G1，從中心電極5的直立表面延伸至第二接地電極7的點(diǎn)火端部17。第二火花放電徑跡H2位于中心電極5的徑向方向(即橫向或水平方向)。
第一接地電極6以中心電極5的軸作中心與第二接地電極7形成如圖1中A、B虛線所確定的角(θa)。即第一和第二接地電極6、7之間被配置成形成一定角度(θa)，該角度由下式確定60°≤θa≤150°該角度(θa＝<AOB)是虛線A與虛線B形成的角度。前一虛線A是第一接地電極6中心線與中心電極5的中心0的連線，而后一虛線B是通過連接第一接地電極7和中心電極5的中心0而得到的。
為檢驗(yàn)第一和第二接地電極6、7以中心電極5作中心部分的方向變化對(duì)點(diǎn)燃性的影響，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)，多極型火花塞的各項(xiàng)細(xì)節(jié)被確定如下中心電極5的直徑是2.5mm，中心電極5和第一、第二接地電極6、7之間的火花隙是1.0mm。中心電極5的伸出長(zhǎng)度是3.0mm，第一和第二電極接地電極6、7的尺寸是1.3mm×2.7mm。
在進(jìn)行第一和第二實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)，檢驗(yàn)了可點(diǎn)燃的極限空氣—燃料比，檢驗(yàn)的方法是，用裝在六缸2000毫升貧燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上的多極型火花塞(圖1和圖2)跑60Km。
在第一實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，第二接地電極7相對(duì)于水平流動(dòng)的空氣—燃料氣體處于使點(diǎn)燃性最差的方向，如圖3a和3b所示。在這種情況下，改變第一接地電極6與第二接地電極7所成的方向角(θa)，從30°變到180°，同時(shí)檢驗(yàn)對(duì)應(yīng)的可點(diǎn)燃的極限空氣—燃料比(A/F)。結(jié)果示于圖4。
從圖4可以看出，當(dāng)?shù)谝唤拥仉姌O6靠近第二接地電極7，靠近到角度(θa)小于60°角時(shí)，點(diǎn)燃性急劇變壞。
從圖4可以看出，當(dāng)?shù)谝唤拥仉姌O6靠近第二接地電極7使角度(θa)小于60°角時(shí)，點(diǎn)燃性急劇變壞。當(dāng)?shù)谝唤拥仉姌O6的取向離開第二接地電極7使角度(θa)達(dá)到150°至180°時(shí)，點(diǎn)燃性也顯著變壞。綜合這些結(jié)果可以看出，當(dāng)方向角(θa)在60°至150°的范圍時(shí)，點(diǎn)燃性可以得到改善，當(dāng)方向角(θa)在90°至120°時(shí)，可燃性得到更加好的改善。
在第二實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，第一接地電極相對(duì)于垂直流動(dòng)的空氣—燃料氣流的取向是使點(diǎn)燃性最差的取向，如圖5a和5b所示。在這種情況下檢驗(yàn)可點(diǎn)燃的極限空氣—燃料比(A/F)，檢驗(yàn)的方法是，改變第二接地電極7與第一接地電極6所成的方向角(θa)，從30°改變到80°。結(jié)果示于圖6。
從圖6可以看到，當(dāng)方向角(θa)從60°改變到150°時(shí)，可燃性可按與圖4所示的相同方式得到改善。
當(dāng)?shù)谝唤拥仉姌O6相對(duì)于空氣—燃料混合物氣流(被認(rèn)為是渦流)的取向(水平方向)使可燃性最差時(shí)，渦流的方向與從中心電極5的直立側(cè)面13延伸到第二接地電極7的點(diǎn)火端部17的火花放電徑跡H2形成一定角度。這樣便可能避免可燃性變壞。第一接地電極6的位置稍為偏離在中心電極5的直立側(cè)面13和第二接地電極7的點(diǎn)燃端部17之間的火花隙G2的火焰擴(kuò)散和傳播方向。這種配置避免了第一接地電極6直接受到火焰的作用，使得冷卻效應(yīng)被減輕到最小的火焰熄滅效應(yīng)以下，因而可以防止點(diǎn)燃性極端變壞。
同樣，當(dāng)?shù)诙拥仉姌O7相對(duì)于空氣—燃料混合物氣流(渦流)的取向(水平方向)使點(diǎn)燃性最差時(shí)，渦流的方向一般與從中心電極5的前端面12延伸到第一接地電極6的點(diǎn)火端部14的火花放電徑跡H1的方向成直角。這樣便可以避免點(diǎn)燃性變壞。第二接地電極7的位置稍為偏離在中心電極5的前端表面12和第一接地電極6的點(diǎn)火端部14之間的火花隙G1的火焰擴(kuò)散和傳播方向。這種配置避免了第二接地電極7直接受到火焰的作用，使得冷卻效應(yīng)被減輕到最小的火焰熄滅效應(yīng)以下，因而可以防止點(diǎn)燃性極端變壞。
如圖7a所示，在渦流沿中心電極5的徑向方向(即水平或橫向方向)流動(dòng)情況下，即渦流流動(dòng)，其流動(dòng)方向與火花放電徑跡H2沿中心電極5的直立側(cè)面13到第二接地電極7的點(diǎn)火端部17取向的方向相同的情況下，火花放電徑跡H1受到渦流的有效作用，因?yàn)榛鸹ǚ烹姀桔EH1沿中心電極5的前端表面12到第一接地電極6的點(diǎn)火端部14垂直取向，如圖7b所示。
如圖8a所示，在渦流沿中心電極5的軸向方向(即垂直或縱向方向)流動(dòng)的情況下，即渦流流動(dòng)，其流動(dòng)方向與火花放電徑跡H1沿中心電極5的前端表面12到第一接地電極6的點(diǎn)火端部14取向的方向相同的情況下，火花放電徑跡H2受到渦流的有效作用，這是由于該H2沿中心電極5的直立側(cè)面13到第二接地電極7的點(diǎn)火端17橫向取向，如圖8b所示。
這種配置可以達(dá)到穩(wěn)定的點(diǎn)燃，而不管渦流是垂直流動(dòng)還是水平流動(dòng)，如圖9所示。
圖10是曲線圖，圖中示出本發(fā)明、第一先有技術(shù)(圖17)、第二先有技術(shù)(圖18中的日本實(shí)用型公布No.59-29538)和先有技術(shù)復(fù)本(日本專利公布No.52-15739)中不點(diǎn)火數(shù)如何隨空氣—燃料比(A/F)而變化。
從圖10可以看到，不管在本發(fā)明第一實(shí)施例的雙極型火花塞1中第一和第二接地電極的取向如何，都可以得到穩(wěn)定的點(diǎn)燃性。與第一先有技術(shù)、第二先有技術(shù)和先有技術(shù)復(fù)本相比，這顯著降低了由第一和第二接地電極6、7的取向所引起的點(diǎn)燃性的變化。
圖11示出本發(fā)明的第二實(shí)施例，該實(shí)施例說明裝在汽車汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上的雙極型錐式火花塞。在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，在雙極型火花塞1的第二接地電極7的點(diǎn)火端部17上形成平的結(jié)構(gòu)，即形成平面17a。由于形成與中心電極5的直立側(cè)面13相對(duì)的平面17a，所以可以在平面17a的兩個(gè)邊緣17b、17c和中心電極5直立側(cè)面13的中間部分之間跳過火花。這顯著加大了火花隙的區(qū)域，從而可與本發(fā)明第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)相接合進(jìn)一步改善點(diǎn)燃性。
圖12至15示出本發(fā)明的第三實(shí)施例，圖12示出裝在汽車汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上的錐式三極火花塞。
在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，三極型火花塞2除開第一和第二接地電極6、7而外還具有第三接地電極8，該電極8與中心電極5形成第三火花隙。第三接地電極8用導(dǎo)電金屬制作，與第一和第二接地電極的材料相同。第三接地電極8具有與中心電極5的直立側(cè)面13相對(duì)的點(diǎn)火端部19和連接在金屬殼3前端部10上的連接端部20。
在第三接地電極8的點(diǎn)火端部19和中心電極5的直立側(cè)面13之前形成第三火花隙。第三火花放電徑跡H3穿過第三火花隙G3，位于從中心電極5的直立側(cè)面13到第三接地電極8的點(diǎn)火端部19的方向上。第三火花放電徑跡H3取向于沿著中心電極5的徑向方向(橫向或水平方向)。
在第一、第二和第三接地電極6、7和8中，角度θa、θb和θc之間的關(guān)系被確定如下60°≤θa≤150°60°≤θb≤150°60°≤θc≤150°θa+θb+θc＝360°式中θa是第二接地電極7以中心電極5作軸心與第一接地電極6形成的角度；θb是第三接地電極8以中心電極5作軸心與第二接地電極7構(gòu)成的角度；θc是第一接地電極6以中心電極5為軸心與第三接地電極8構(gòu)成的角度。
具體是，在虛線A和虛線B的交叉點(diǎn)處構(gòu)成角度θa(∠AOB)。如圖12所示，使第一接地電極b的中心線與中心電極5的軸線相連接便形成虛線A；將第二接地電極7的中心線連接到中心電極5的軸線上便形成虛線B。
在虛線B和虛線C的交叉處構(gòu)成角度θb(∠BOC)。將第三接電極的中心線連接到中心電極5的軸線上便構(gòu)成虛線C。
在虛線A和虛線C的交叉處構(gòu)成角度θc(∠COA)。采用電阻焊等方法以一定的角度間隔(120°)圍繞著中心電極5將第一、第二和第三接地電極6、7和8連接在金屬殼3的前端部10上。
已進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試來檢驗(yàn)點(diǎn)燃性如何受到第一和第二接地電極6、7的以中心電極5的軸作中心部分的方向變化的影響。在進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)，多極型火花塞的細(xì)節(jié)如下中心電極5的直徑為2.5mm，中心電極5和第一、第二、第三接地電極6、7、8之間的火花隙為1.0mm。中心電極5的伸出長(zhǎng)度為3.0mm，第一、二和三接地電極6、7和8的尺寸為1.3mm×2.2mm(圖16，17)。
在進(jìn)行第一和第二實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)，采用裝在第六缸2000毫升貧燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上的三極型火花塞2(圖12)跑70km的方法檢驗(yàn)可燃燒的極限空氣—燃料比。
在第一實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，如圖13a和13b所示，第二接地電極7相對(duì)于水平流動(dòng)的空氣—燃料混合物氣流的取向是使得點(diǎn)燃性最差。在這種情況下，保持角度(θa)在120°，通過改變第三接地電極8與第二接地電極7構(gòu)成的方向角(θb)，從30°改變到150°的方法來檢驗(yàn)可點(diǎn)燃的極限空氣—燃料比(A/F)。結(jié)果示于圖14。
從圖14可以確信，當(dāng)?shù)谌拥仉姌O8靠近第二接地電極7到角度(θb)小于60°時(shí)，點(diǎn)燃性傾向于急劇變壞。當(dāng)?shù)谌拥仉姌O8靠近第一電極6使得角度(θb)超過150°(這意味著角(θc)小于60°)時(shí)，點(diǎn)燃性也趨向于急劇變壞。總結(jié)這些結(jié)果可以看到，當(dāng)方向角(θb)在60°-150°時(shí)，點(diǎn)燃性得到顯著改善，特別是當(dāng)方向角(θb)在90°-120°時(shí)，點(diǎn)燃性得到更好的改善。
如圖15a和15b所示，在第二實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，第一接地電極6相對(duì)垂直流動(dòng)的空氣—燃料氣流的取向是使得點(diǎn)燃性最差。在這種情況下，保持角度(θc)為120°，改變第二接地電極7與第一接地電極6構(gòu)成的方向角(θa)角從30°改變到180°，同時(shí)檢驗(yàn)對(duì)應(yīng)的可點(diǎn)燃的極限空氣—燃料比(A/F)。結(jié)果基本上與從圖14得到的結(jié)果相同。
在第二實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，還檢驗(yàn)了本發(fā)明、第一先有技術(shù)(圖17)、第二先有技術(shù)(示于圖18的日本實(shí)用型公布No.59-29358)和先有技術(shù)復(fù)本(日本專利公布No.52-15739)中不點(diǎn)火數(shù)如何隨空氣—燃料比(A/F)而變化。
根據(jù)第二試驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果可以看到，點(diǎn)燃性改善了，改善的方法與本發(fā)明的如圖10的曲線圖所示的第一實(shí)施例相同。
圖16示出本發(fā)明第四實(shí)施例的三極型火花塞2的點(diǎn)火部分。第二和第三接地電極7、8的點(diǎn)火端部17被成形為平的結(jié)構(gòu)。由于該平的結(jié)構(gòu)是平面17S和18S，所以點(diǎn)燃性改善了。改善的程度與本發(fā)明的第二實(shí)施例相同。
可以看到，可以在雙極型、三極型火花塞1、2的中心電極5、第一、第二和第三接地電極中的至少一個(gè)電極上用貴金屬頭作點(diǎn)火端部。用貴金屬頭作與相應(yīng)的電極形成火花隙的點(diǎn)火端部可以進(jìn)一步改善抗火花燒蝕性能，增加使用壽命。
盡管已參照特定的實(shí)施例說明了本發(fā)明，但是這種說明不構(gòu)成限制的意義，技術(shù)人員可以對(duì)特定的實(shí)施例進(jìn)行各種改變和增加而不違背本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的多極型火花塞，包括絕緣體，支承在圓筒形金屬殼上，火花塞通過該金屬殼固定在內(nèi)燃機(jī)上；中心電極，配置在絕緣體內(nèi)，其前端從金屬殼的前端伸向內(nèi)燃機(jī)燃燒室，超過絕緣體的前端；第一和第二接地電極，分別連接在金屬殼的前端，第一接地電極與中心電極的前端面形成第一火花隙，第二接地電極與中心電極的直立側(cè)面形成第二火花隙；角度(θa)，被限定為60≤θa≤150°，角度(θa)是第一接地電極以中心電極為軸心與第二接地電極構(gòu)成的角。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)用多級(jí)型火花塞，其特征在于，第二接地電極的前端面用作點(diǎn)火部分，它與中心電極的直立側(cè)面形成第二火花隙，該點(diǎn)火部分是平的結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)用多極型火花塞，還包括第三電極，該電極的前端與中心電極的直立側(cè)面形成第三火花隙，角度θa、θb、θc之間的關(guān)系被限定為60≤θa≤150°60≤θb≤150°60≤θc≤150°θa+θb+θc＝360°式中θb是第二接地電極以中心電極作軸心與第三接地電極構(gòu)成的角度，θc是第三接地電極以中心電極作軸心與第一接地電極構(gòu)成的角度。
4.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機(jī)用多級(jí)型火花塞，其特征在于，第二和第三兩個(gè)接地電極的前端面作為點(diǎn)火部分，該部分與中心電極的直立側(cè)面構(gòu)成第二和第三火花隙，這兩個(gè)點(diǎn)火部分是平的結(jié)構(gòu)。
全文摘要
在內(nèi)燃機(jī)用的多極型火花塞中，絕緣體支承在圓筒形金屬殼內(nèi)，火花塞通過該金屬殼固定在內(nèi)燃機(jī)上。中心電極放在絕緣體內(nèi)，從金屬殼的前端伸向內(nèi)燃機(jī)燃燒室，使其超出絕緣體的前端。第一和第二接地電極分別連接在金屬殼的前端。第一接地電極與中心電極的前端面構(gòu)成第一火花隙，第二接地電極與中心電極的直立側(cè)面構(gòu)成第二火花隙。第一接地電極以中心電極為軸心與第二接地電極構(gòu)成角θ
文檔編號(hào)H01T13/32GK1137697SQ96101390
公開日1996年12月11日 申請(qǐng)日期1996年2月8日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月9日
發(fā)明者國(guó)友嚴(yán), 松原佳弘, 天野孝三 申請(qǐng)人:日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社