具体实施方式

下文结合附图阐述的详细描述旨在作为对各种实施例的描述，而不旨在表示可以实践本公开的仅有的实施例。为了透彻理解实施例，详细描述包括具体细节。然而，在没有这些具体细节的情况下，本领域技术人员显然也能够理解本公开。在一些情况下，为了使描述简洁，以简化形式展示了熟知的结构和部件。为了清楚和便于解释起见，已省略或放大了某些表面。

本公开可以参考顶部方向或顶部和底部方向或底部。通常，对顶部方向和顶部的参考是对于火花塞100的顶端10。通常，对底部方向和底部的参考是对于火花塞100的底端20。

图1是示例性火花塞的侧视图。火花塞100可以与发动机一起使用以促进在燃烧室内对空气/燃料混合物的点火。火花塞100可以具有从顶端10延伸到中心电极200的电极110、与顶端10相对的底端20，以及邻近底端20围绕火花塞100的周边的多个外螺纹120。螺纹120可以定位在主体130与底端20之间。螺纹120可形成为提供与发动机的气缸盖的直接接合，并且提供与发动机的气缸盖的接地路径。电极110可以由导电金属(例如，钨、铱、银、铂和金钯)制成，并且可操作以引导来自电源的电流电离空气/燃料混合物(即，在其内产生电晕)以便点燃空气/燃料混合物。电极110可以延伸穿过火花塞100的主体130，并且可以延伸穿过螺纹120并且突出到螺纹120之外以形成中心电极200。接地电极300可以从螺纹120延伸到底端20。中心电极200可邻近底端20和接地电极300设置，使得来自电源的电流可行进通过电极110，到达中心电极200且更远地行进到接地电极300，以便产生火花以点燃空气/燃料混合物。

图2是来自图1的中心电极的一部分和接地电极的一部分的简化透视图。中心电极200和接地电极300可以由邻近底端20的初始火花间隙150分开。初始火花间隙150可以具有宽范围的值，并且可由于来自放电的磨损而随时间增加。初始火花间隙150可以在0.004英寸至0.040英寸的范围内。初始火花间隙150可以在0.004英寸至0.010英寸的范围内。接地电极300可以设置在底端20处，并且包括接地周边表面315、接地初始表面325和接地初始集中边缘327。接地初始表面325面朝中心电极200和顶端10，并且可以垂直于初始火花间隙150。接地初始表面325可具有矩形形状。接地周边表面315可以是接地电极300的表面部分，该表面部分从接地初始表面325远离中心电极200和顶端10延伸，或换句话说，朝向底端20延伸。接地周边表面315可以垂直于接地初始表面325设置，并且可以与初始火花间隙150平行。接地初始表面325与接地周边表面315之间的界面可形成接地初始集中边缘327。

类似地，中心电极200可以具有中心周边表面215、中心初始表面225(图4中示出)和中心初始集中边缘227。中心电极200可以成形为例如圆柱体或截头圆锥体。中心电极200可包括被充分地成形以产生火花的各种体积形状。中心周边表面215可以是中心电极200的垂直于中心初始表面225的周边表面。中心初始集中边缘227可以与顶端10相对设置。初始火花间隙150可以是中心电极200与接地电极300之间的最短距离。

图3是图2中的接地电极沿着平面III-III的横截面图。接地电极300可包括设置的接地空隙335。接地空隙335可以位于接地电极300内作为中空腔，与底端20相对。接地空隙335可以不与周围环境空气流体连通。每个接地空隙335可以是具有圆形横截面并且具有接地空隙直径D1的球体。接地空隙335可以成形为例如具有圆形或近似圆形横截面的圆柱体、锥体、球状体和其它形状。另外，接地空隙335可以成形为具有弯曲外表面的其它形状。此外，接地空隙335可以呈其它形状的形式。接地空隙335可各自具有相等的接地空隙直径D1或具有尺寸变化的接地空隙直径。接地空隙直径D1可以在初始火花间隙150的0.5倍至2.0倍的范围内。接地空隙335可以矩阵，例如行和列定向。列可以表示定位在如图3所示的左方向和右方向上的接地空隙335。行可以表示定位在如图3所示的上方向和下方向上的接地空隙335。邻近接地周边表面315设置的接地空隙335与接地周边表面315之间的最短距离由距离D2表示。距离D2可以与接地空隙直径D1成比例，并且在接地空隙直径D1的0.25倍至1.00倍的范围内。距离D2可以与初始火花间隙150成比例，并且在初始火花间隙150的0.125倍至2.0倍的范围内。接地空隙335与相邻接地空隙335之间的最短距离由距离D3表示。距离D3可以与接地空隙直径D1成比例，并且在接地空隙直径D1的0.25倍至1.00倍的范围内。距离D3可以与初始火花间隙150成比例，并且在初始火花间隙150的0.125倍至2.0倍的范围内。

尽管在类似横截面中未示出，但中心电极200可包括具有上文关于图3中所示的接地电极所公开的类似特性的空隙。应当理解，对图3中所示的特征的描述也可以应用于中心电极200的类似特征。

图4是来自图2的中心电极和接地电极沿着平面IV-IV的横截面图。初始火花间隙150示出为接地初始表面325与中心初始表面225之间的距离，并且可以是接地电极300与中心电极200之间的最短距离。

接地电极300包括邻近接地初始表面325设置的接地空隙335。接地空隙335可包括接地空隙底端336和接地空隙顶端334。接地空隙顶端334可以与底端20相对地设置在接地基部部分330的顶部处。接地空隙底端336可以与接地空隙顶端334相对地设置在接地空隙335的底端处。接地空隙335可以定位在垂直于接地初始表面325的平面中。接地空隙335可各自包括延伸到页面中的球形形状、球状体形状、锥体形状或圆柱体形状。接地空隙335可包括如上文结合接地空隙335所述的其它形状。

每个接地空隙335可具有接地空隙直径为D4的圆形横截面。接地空隙335可各自具有相等的接地空隙直径D4或具有尺寸变化的接地空隙直径D4。接地空隙直径D4可以在初始火花间隙150的0.5倍至2.0倍的范围内。接地空隙335可具有中心C1。接地空隙335可大体上定向在信号层中，使得与另一接地空隙335的中心相比，每个接地空隙335的中心C1在顶部方向或底部方向上变化不超过其直径D4的1/2。换句话说，接地空隙335可以是交错的且不成直线。

接地电极300可包括接地初始区域部分320，该接地初始区域部分可以从接地空隙的边缘(例如，从接地空隙顶端334)朝向顶部方向和中心电极200延伸。接地初始区域部分320可具有面向顶部方向和中心电极200的接地初始表面325。接地初始表面325与接地空隙顶端334之间的距离由接地初始长度L1表示。换句话说，接地初始长度L1是接地空隙335与接地初始表面325之间的最短距离。接地初始长度L1可以与初始火花间隙150成比例，并且可以在初始火花间隙150的0.25倍至0.75倍的范围内。

中心电极200可包括中心初始表面225。中心初始表面225面朝接地电极300和底端20，并且可以垂直于初始火花间隙150。中心周边表面215可以是中心电极200的表面部分，该表面部分从中心初始表面225远离接地电极300和初始火花间隙150延伸。中心初始表面225与中心周边表面215之间的界面可以形成中心初始集中边缘227。中心初始集中边缘227也可以成形为矩形。

中心电极200可包括邻近中心电极200的底端设置的中心空隙235。中心空隙235可以设置在中心电极200内作为中空腔。在一些实施例中，中心空隙235最初(在磨损之前)不与周围环境空气流体连通。中心空隙235可以包括中心空隙底端234和中心空隙顶端236。中心空隙底端234可邻近初始火花间隙150设置在中心电极200的底端处。中心空隙顶端236可以与中心空隙底端234相对地设置在中心空隙235的顶端处。中心空隙235可以定位在垂直于中心初始表面225的平面中。中心空隙235可以各自包括球形形状、球状体形状、锥体形状或圆柱体形状。中心空隙235可以包括其它形状，例如与如上所述的接地空隙335类似的形状。

每个中心空隙235可以具有中心空隙直径为D6的圆形横截面。中心空隙235可以各自具有相等的中心空隙直径D6或具有尺寸变化的中心空隙直径。中心空隙直径D6可以等于接地空隙直径D4，或者两个直径在尺寸上可以变化。中心空隙直径D6可以在初始火花间隙150的0.5倍至2.0倍的范围内。中心空隙235可以具有中心C2。中心空隙235可大体上定向在信号层中，使得与另一中心空隙235的中心C2相比，每个中心空隙235的中心C2在顶部方向10或底部方向上变化不超过其直径D6的1/2。换句话说，中心空隙235可以是交错的且不成直线。

邻近中心周边表面215设置的中心空隙235之间的最短距离由距离D7表示。距离D7可以与中心空隙直径D6成比例，并且在中心空隙直径D6的0.25倍至1.00倍的范围内。距离D7可以与初始火花间隙150成比例，并且在初始火花间隙150的0.125倍至2.0倍的范围内。中心空隙235与相邻中心空隙235之间的最短距离由距离D8表示。距离D8可以与中心空隙直径D6成比例，并且在中心空隙直径D6的0.25倍至1.00倍的范围内。距离D8可以与初始火花间隙150成比例，并且在初始火花间隙150的0.125倍至2.0倍的范围内。

中心电极可以包括中心初始区域部分220，该中心初始区域部分可以从中心空隙235的边缘(例如，中心空隙底端234)朝向底部方向延伸。中心初始区域部分220可以具有面向底部方向和接地电极300的中心初始表面225。中心初始表面225与中心空隙底端234之间的距离由中心初始长度L2表示。换句话说，中心初始长度L2是中心空隙235与中心初始表面225之间的最短距离。中心初始长度L2可以与初始火花间隙150成比例，并且可以在初始火花间隙150的0.25倍至0.75倍的范围内。

图5是来自图4的中心电极和接地电极在一些磨损之后的横截面图。接地初始区域部分320和中心初始区域部分220可以随着时间推移由火花塞100产生的放电磨损。图5示出了延伸穿过接地初始区域部分320和中心初始区域部分220并进入到接地电极300和中心电极200中的磨损的实例。该磨损可使接地空隙335和中心空隙235暴露于燃烧室。另外，可以形成新的边缘和表面，包括接地第一磨损表面332和中心第一磨损表面232。接地第一磨损表面332设置在接地电极300的顶部处。可以在接地空隙335与接地第一磨损表面332的连接处以及在接地第一磨损表面332与接地周边表面315的连接处形成接地第一磨损集中边缘337。接地第一磨损表面332可以具有接地第一磨损宽度W1，该接地第一磨损宽度是接地第一磨损表面332的测量宽度。接地第一磨损宽度W1还可以表示两个接地第一磨损集中边缘337与两个相邻接地空隙335之间的距离。

中心第一磨损表面232设置在中心电极200的底部处。可以在中心空隙235与中心第一磨损表面232的连接处以及在中心第一磨损表面232与中心周边表面215的连接处形成中心第一磨损集中边缘237。中心第一磨损表面232可以具有中心第一磨损宽度W2，该中心第一磨损宽度是中心第一磨损表面232的测量宽度。中心第一磨损宽度W2还可以表示两个中心第一磨损集中边缘237与两个相邻中心空隙235之间的距离。

初始火花间隙150已增大到第一磨损火花间隙151，该第一磨损火花间隙可以是接地第一磨损表面332与中心第一磨损表面232之间的距离，或者是接地第一磨损集中边缘337与中心第一磨损集中边缘237之间的距离。

图6是来自图5的中心电极和接地电极在更多磨损之后的横截面图。接地电极300和中心电极200可以随着时间推移由火花塞100经历的放电进一步磨损。该磨损可以进一步朝向接地空隙曲率中心C1和中心空隙曲率中心C2延伸。

另外，可以形成新的边缘和表面，包括接地第二磨损表面342和中心第二磨损表面242。接地第二磨损表面342设置在接地电极300的顶端处。可以在接地空隙335与接地第二磨损表面342的连接处以及在接地第二磨损表面342与接地周边表面315之间的连接处形成接地第二磨损集中边缘347。接地第二磨损表面342可以具有接地第二磨损宽度W3，该接地第二磨损宽度是接地第二磨损表面342的测量宽度。接地第二磨损宽度W2还可以表示两个接地第二磨损集中边缘347与两个相邻接地空隙335之间的距离。

中心第二磨损表面242设置在中心电极200的底端处。可以在中心空隙235与中心第二磨损表面242的连接处以及在中心第二磨损表面242与中心周边表面215的连接处形成中心第二磨损集中边缘247。中心第二磨损表面242可以具有第二磨损宽度W4，该第二磨损宽度是中心第二磨损表面242的测量宽度。中心第二磨损宽度W4还可以表示两个中心第二磨损集中边缘247与两个相邻中心空隙235之间的距离。

第一磨损火花间隙151已增大到第二磨损火花间隙152，该第二磨损火花间隙可以是接地第二磨损表面342与中心第二磨损表面242之间的距离，或者是接地第二磨损集中边缘347与中心第二磨损集中边缘247之间的距离。

图7是具有替代接地空隙取向的示例性接地电极的横截面图。接地空隙335可以矩阵，例如对角线行定向。接地空隙335定位在对角线上或以交错形式定位，从而与图3中的定向相比有更密集的装填配置。相邻接地空隙335之间的最近距离可以不在左方向和右方向上，或者上方向和下方向上，而是在对角线方向上。接地空隙335与相邻接地空隙335之间的最短距离可以由距离D10表示。距离D10可以与接地空隙直径D10成比例，并且在接地空隙直径D1的0.25倍至1.00倍的范围内。距离D10可以与初始火花间隙150成比例，并且在初始火花间隙150的0.125倍至2.0倍的范围内。

图8是具有替代几何形状的空隙的来自图2的中心电极和接地电极沿着平面IV-IV的横截面图。接地电极300可以具有两个部分：接地基部部分330和接地空隙部分340。接地空隙部分340可以包括接地空隙345，并且设置在接地基部部分330与初始火花间隙150之间。接地基部部分330和接地空隙部分340可以由相同材料或不同材料制成。接地空隙部分340可以连接到接地基部部分330并且从接地基部部分330朝向中心电极200延伸。

接地空隙345和中心空隙245可以类似于接地空隙335和中心空隙235，但具有不同的横截面几何形状。接地空隙345可以成形为半圆与矩形基部连接的沿着其竖直轴线旋转360度的横截面。接地空隙345可以具有接地空隙顶端344和接地空隙底端346。接地空隙顶端344可以与底端20相对地设置在接地电极300的顶部处。接地空隙底端346可以与接地空隙顶端344相对地设置在接地空隙335的底端处。

类似地，中心电极200可具有两个部分：中心基部部分230和中心空隙部分240。中心空隙部分240可以包括中心空隙245，并且设置在中心基部部分230和初始火花间隙150之间。中心基部部分230和中心空隙部分240可以由相同材料或不同材料制成。中心空隙部分240可以连接到中心基部部分230，并且从中心基部部分230朝向接地电极300延伸。

中心空隙245可具有成形为半圆与矩形基部连接的沿着其竖直轴线旋转360度的横截面。中心空隙245可以成形为形状为半圆与矩形基部连接的延伸到页面中的横截面。中心空隙245可以具有中心空隙顶端246和中心空隙底端244。中心空隙底端244可以与顶端10相对地设置在中心电极200的底部处。中心空隙顶端246可以与中心空隙底端244相对地设置在中心空隙235的顶部处。

工业适用性

中心电极和接地电极的表面在集中点处建立电场。当产生点火火花时，这些集中点受到磨损。由于这种磨损，中心电极和接地电极的集中点可以变成圆形并减小所产生的电场的强度。当电场强度减小足够多时，必须更换火花基。

所公开的火花塞100可以帮助增加电场集中度，而不是随着中心电极200和接地电极300在使用期间经历磨损而减小电场集中度。

火花塞100包括空隙(例如，接地空隙335、345和中心空隙235、245)，所述空隙可以是与相应的初始区域部分220、320相邻定位的中空腔。在实施例中，空隙235、245、335、345最初不与环境空气或燃烧室(如果安装)流体连通。当中心电极200和接地电极300经历来自放电的表面侵蚀时，接地初始区域部分320和中心初始区域部分220磨损，并且空隙235、245、335、345变得暴露于燃烧室并增加集中边缘的数目。新创建的集中边缘可以包括接地第一集中边缘337、接地第二集中边缘338、中心第一集中边缘237和中心第二集中边缘238。集中边缘237、238、337、338集中电场，并减小燃烧室中燃料分解所需的电压。

空隙235、245、335、345可以添加到接地电极300和中心电极200，并且布置在垂直于接地初始表面325和中心初始表面225的单层中。这些空隙235、245、335、345可以在接地电极300和中心电极200中成形为球体、球状体、圆柱体或其它体积形状。空隙235、245、335、345的弯曲形状允许随着电极200、300磨损形成锋利边缘。在多个空隙235、245、335、345彼此相邻布置的情况下并且通过利用弯曲形状，电场可随着磨损增加而进一步增强。例如，接地第一磨损宽度W1大于接地第二磨损宽度W3，并且中心第一磨损宽度W2大于中心第二磨损宽度W4。换句话说，当磨损接近空隙之间的最短距离(距离D3和距离D8)时，空隙235、245、335、345之间的电极200、300材料宽度减小。

接地电极300和中心电极200可以包括多个部分，该多个部分分别包括接地基部部分330、接地空隙部分340、中心基部部分230和中心空隙部分240。空隙235、245、335、345可以在附接到接地基部部分330和中心基部部分330之前分别机加工到接地空隙部分340和中心空隙部分240中。这可以有助于促进将多种多样的空隙235、245、335、345体积几何形状机加工到电极200、300中。

尽管已关于本发明的详细实施例和其实例展示和描述了本发明，但所属领域的技术人员应理解，在不脱离所要求保护的发明的精神和范围的情况下，可进行其形式和细节的各种改变。因此，前面的详细描述在本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本发明或本发明的应用和使用。具体地，所描述的实施例并不限于与特定类型的发动机结合使用。例如，所描述的实施例可以应用于发电机、发动机、机械、设备或其任何变体。此外，并没有意图受任何前面部分中呈现的任何理论的束缚。也要理解，图示可以包括放大的尺寸和图形表示，以更好地图示所示出的引用项，并且除非这样明确说明，否则不认为是限制性的。

要理解，上文描述的益处和优点可以与一个实施例有关，或者可以涉及若干实施例。应了解，在一个实施例或实例中示出或论述的特征可以与在其他实施例和实例中示出或论述的其它特征组合。实施例不限于解决所陈述的任何或全部问题的实施例，或具有所陈述的任何或全部益处和优点的实施例。