專利名稱：電暈點(diǎn)火裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求所述特征的點(diǎn)火裝置。這種類型的點(diǎn)火裝置被稱為電暈點(diǎn)火裝置或者高頻點(diǎn)火裝置，并可從，例如，EP1515594A2中獲知。
背景技術(shù)：
通過在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的電暈放電，在內(nèi)燃機(jī)的燃燒室內(nèi)點(diǎn)燃燃料的方法在美國專利US2004/0129241A1中也進(jìn)行了描述。其中，使用了一中心電極，所述中心電極設(shè)置于一被外導(dǎo)體所圍繞的絕緣體中。所述處于地電勢的燃燒室的外導(dǎo)體或者外壁充當(dāng)反電極。中心電極，絕緣體本體和燃燒室的外導(dǎo)體或者外壁形成一電容。圍繞中心電極的絕緣體，以及燃燒室連同其內(nèi)容物，充當(dāng)電介質(zhì)。根據(jù)活塞所在的沖程，空氣或燃料/空氣混合物或廢氣處于所述燃燒室內(nèi)。該電容形成電諧振電路的一部分，所述電諧振電路由高頻電壓進(jìn)行激發(fā)。典型地，所述諧振電路的諧振頻率處于30kHZ和10MHZ之間，并且，例如,所述點(diǎn)火電極上的交變電壓通常會達(dá)到15kV到500kV之間。電暈放電由此在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生。在從專利文件US 2004/0129241和EP 1515594A2所獲知的電暈點(diǎn)火裝置的情況中，所述中心電極的末端設(shè)有單一的燃點(diǎn)。然而，所述中心電極還可分支為若干燃點(diǎn)，以便在較大的體積內(nèi)產(chǎn)生等離子體。電暈放電裝置的外殼通常由外殼管件和殼體頭組成，所述殼體頭以氣密性的方式安裝于內(nèi)燃機(jī)的汽缸蓋內(nèi)，并為此通常具有外螺紋。所述殼體頭圍繞絕緣體的圓柱形部分以便與其保持緊密結(jié)合。在從管件外殼到較狹窄的殼體頭的轉(zhuǎn)變中電場會劇烈變化。這種轉(zhuǎn)變之前已經(jīng)證明存在問題并且易受到擊穿電壓和局部放電的影響。電暈點(diǎn)火裝置是傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的一替換物，所述傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)通過火花塞上的電弧放電來進(jìn)行點(diǎn)火，并且由于電極燒化會受到相當(dāng)大的磨損。電暈點(diǎn)火裝置具有更長的使用壽命的潛力，可是這在以前只能在有限的范圍內(nèi)得以實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楦唠妷簱舸┗蚓植糠烹娡ǔ?dǎo)致過早損壞
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提出一種可以改善電暈點(diǎn)火裝置使用壽命的手段。該目的通過具有權(quán)利要求所述特征的點(diǎn)火裝置來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在從屬權(quán)利要求中得以公開。遠(yuǎn)離燃燒室的所述絕緣體的后端已經(jīng)被證明對于電壓擊穿以及內(nèi)部局部放電尤其關(guān)鍵。所述電暈點(diǎn)火裝置的外殼在該點(diǎn)處相比其朝向所述燃燒室的前端具有更大的內(nèi)徑。所述外殼以一相當(dāng)大的間距圍繞所述絕緣體的后端，同時，有時被稱之為殼體頭的前殼體部分通常具有緊靠所述絕緣體的外螺紋。在根據(jù)本發(fā)明所述的電暈點(diǎn)火裝置中，所述絕緣體在外殼的擴(kuò)展內(nèi)部具有一較薄部分。雖然較低的擊穿強(qiáng)度會被認(rèn)為是較薄絕緣體所導(dǎo)致的結(jié)果，所述電暈點(diǎn)火裝置對于電壓擊穿和局部放電的敏感性出乎意料地可通過所述絕緣體的這種設(shè)計(jì)得到相當(dāng)大程度的減少。例如，所述絕緣體的較薄部分可為圓錐臺形，并可直接與由外殼所緊密封裝的圓柱形絕緣體部分鄰接。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述絕緣體可在圓柱形絕緣體部分和絕緣體部分之間具有錐狀部分。在所述設(shè)置于外殼的圓柱形內(nèi)部部分中的圓柱形絕緣體部分和設(shè)置于所述外殼的擴(kuò)展內(nèi)部部分中的較薄絕緣體部分之間，所述絕緣體的直徑連續(xù)減小。那么所述較薄絕緣體部分形成錐形或者朝向所述絕緣體遠(yuǎn)離燃燒室的一端進(jìn)一步錐形化。所述錐狀部分優(yōu)選為圓錐形或者內(nèi)凹的圓形。這就意味著當(dāng)從縱截面方向觀察所述絕緣體時，所述錐狀部分具有凹面曲率，也就是說，向內(nèi)朝向所述絕緣體彎曲。所述絕緣體的圓柱形部分涂有導(dǎo)電涂層，其止于所述較薄部分前。所述導(dǎo)電涂層因此覆蓋所述圓柱形絕緣體部分，而非較薄部分。所述導(dǎo)電涂層優(yōu)選為僅僅延伸至所述圓柱形絕緣體部分的后端。所述絕緣體若具有過渡區(qū)，其可被所述導(dǎo)電涂層完全或部分覆蓋，但是優(yōu)選為不覆蓋。所述圓柱形絕緣體部分的后端即為朝向所述較薄絕緣體部分的端部。優(yōu)選地，所述導(dǎo)電涂層由金屬或者導(dǎo)電陶瓷組成，例如，鑰硅化物。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述圓柱形絕緣體部分的末端與所述圓柱形內(nèi)部部分齊平，或者從所述圓柱形內(nèi)部部分伸出到后部，也就是說，遠(yuǎn)離所述燃點(diǎn)。所述絕緣體的圓柱形部分末端止于所述外殼的圓柱形內(nèi)部部分也是可能的，但是如果所述圓柱形絕緣體部分至少延伸至所述外殼圓柱形內(nèi)部部分的后端，則會實(shí)現(xiàn)較高的擊穿強(qiáng)度，也就是說，至少延伸至遠(yuǎn)離所述燃燒室的圓柱形內(nèi)部部分的末端。如果所述圓柱形絕緣體部分從所述圓柱形內(nèi)部部分稍微伸出，這對于制造過程來說是有幫助的。優(yōu)選地，從所述圓柱形內(nèi)部部分伸出的圓柱形絕緣體部分應(yīng)小于其半徑，更為優(yōu)選地，小于半徑的一半，尤其是小于半徑的三分之一。根據(jù)本發(fā)明的另一有利的改進(jìn)，所述較薄絕緣體部分可能長于其最小直徑。所述較薄絕緣體部分優(yōu)選為甚至長于所述圓柱形絕緣體部分的直徑。高壓擊穿或者局部放電的風(fēng)險可通過短而薄的絕緣體部分在相當(dāng)大程度上得以降低，但是，通過長且薄的絕緣體部分，所述燃點(diǎn)的供料管線(通常稱之為中心電極)的電氣連接，可置于所述外殼的一區(qū)域，所述區(qū)域遠(yuǎn)離外殼的內(nèi)徑大幅變化的關(guān)鍵區(qū)域從而高壓擊穿或者局部放電的風(fēng)險在很大程度上得以避免。根據(jù)本發(fā)明的另一有利的改進(jìn)，每一在過渡區(qū)與所述絕緣體相切的幾何錐可具有小于或等于140°的孔徑角，優(yōu)選為小于或等于120°，尤其是小于110°。所述錐體為直幾何錐，也就是說其繞垂直于其底面積的軸旋轉(zhuǎn)對稱。該圓錐的孔徑角是所述軸與錐形面之間夾角的兩倍。該圓錐的孔徑角通過切線來定義。小于或等于140°的角度確保了所述絕緣體的厚度不會突然變化。因此，所述電場的尖峰可在相當(dāng)大程度上得以避免或者至少有所衰減。根據(jù)本發(fā)明的另一有利的改進(jìn)，所述外殼的內(nèi)部可在遠(yuǎn)離所述燃點(diǎn)的圓柱形內(nèi)部部分的末端以階梯式的方式變寬。這對于擊穿強(qiáng)度來說也是有所幫助的。根據(jù)本發(fā)明的另一有利的改進(jìn)，所述絕緣體的較薄部分嵌入有電絕緣填充物，例如陶瓷粉或鑄模材料。圍繞所述較薄部分的填充物材料可以有利地提高擊穿強(qiáng)度。


本發(fā)明的進(jìn)一步詳述及其優(yōu)點(diǎn)將基于參考附圖中的示例性實(shí)施例得以說明，其中圖1出示了根據(jù)本發(fā)明所述的電暈點(diǎn)火裝置的一實(shí)施例的前部縱剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1所示的電暈點(diǎn)火裝置被用于在內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中點(diǎn)燃燃料。所述電暈點(diǎn)火裝置具有外殼，所述外殼由外殼管件I和殼體頭2組成。所述殼體頭2可被安裝于所述外殼管件I上。例如，通過焊接或釬焊。外殼管件I和殼體頭2可通過將一個安裝于另一個的內(nèi)部來促進(jìn)它們相互連接。殼體頭2具有與發(fā)動機(jī)汽缸蓋螺旋結(jié)合的外螺紋。其他方式，例如插頭連接，可被用于替代螺紋以氣密方式將電暈點(diǎn)火裝置固定到汽缸蓋上?！^緣體3設(shè)置于所述外殼內(nèi)。絕緣體3圍繞一末端設(shè)有燃點(diǎn)4a的中心電極4。在所示的實(shí)施例中，僅提供了單一燃點(diǎn)。然而，所述中心電極分支并具有若干燃點(diǎn)4a也是可能的。中心電極4的后端連接有一線圈5。該線圈5為電諧振電路的一部分，中心電極4和殼體頭2形成一電容，所述電容的電介質(zhì)即為所述絕緣體3。例如，所述諧振電路在工作期間由高頻電壓所激發(fā)以在燃點(diǎn)4a產(chǎn)生大于或等于30kV的高壓。高壓因此在燃點(diǎn)4a引起電暈放電。如圖1所示，殼體頭2圍繞一圓柱形內(nèi)部，其中設(shè)置有絕緣體3的圓柱形部分。所述外殼的擴(kuò)展內(nèi)部部分與外殼的圓柱形內(nèi)部部分相鄰接。絕緣體3在擴(kuò)展內(nèi)部部分中具有較薄部分3a。所述絕緣體的直徑從圓柱形部分的直徑連續(xù)減少到外殼的擴(kuò)展內(nèi)部部分中的
較小直徑。絕緣體3的較薄部分要薄于設(shè)置于外殼圓柱形內(nèi)部部分中的圓柱形絕緣體部分。所述圓柱形絕緣體部分從外殼的圓柱形內(nèi)部部分的后端略微伸出，例如，小于其直徑的一半。在圓柱形內(nèi)部部分中，所述圓柱形絕緣體部分與外殼相接觸。在擴(kuò)展的內(nèi)部部分中，外殼以一定間距圍繞所述絕緣體。在擴(kuò)展的內(nèi)部部分中具有環(huán)形間隙。所述環(huán)形間隙可能為空或者填充有電絕緣填充物7。較薄絕緣體部分3a從殼體頭2伸出直到連接元件6,中心電極4通過所述連接元件6連接到線圈5。絕緣體3在圓柱形絕緣體部分和較薄絕緣體3a之間具有錐狀部分3b，所述較薄絕緣體3a可能為錐形或圓柱形。所述錐狀部分可能為內(nèi)凹的圓形或圓錐形。錐狀部分3b在一側(cè)鄰接有圓柱形絕緣體部分，另一側(cè)鄰接有較薄部分。在外殼的擴(kuò)展內(nèi)部部分的內(nèi)部，所述絕緣體的厚度均要小于其在圓柱段內(nèi)的厚度。較薄絕緣體部分3a和錐狀部分3b由填充物7所圍繞，例如，電絕緣陶瓷粉末，夕卜殼管件I通過所述電絕緣陶瓷粉末填充。較薄部分3a被嵌入到所述填充物7中。電絕緣填充物7沿其整體長度與較薄部分3a相接觸。較薄部分為所述絕緣體的末端段。絕緣體3在其另一末端的末端段具有最大直徑。絕緣體3可從所述外殼的前面伸出到燃燒室內(nèi)或者其末端與外殼齊平。如果絕緣體3從外殼中伸出，伸出部分可能要厚于相鄰接的圓柱形部分。圓柱形絕緣體部分設(shè)置有導(dǎo)電涂層8，例如，由導(dǎo)電陶瓷或金屬制成。導(dǎo)電涂層8不覆蓋較薄部分3a。導(dǎo)電涂層8止于所述圓柱形絕緣體部分的后端。優(yōu)選地，導(dǎo)電涂層8僅僅覆蓋絕緣體3與殼體頭3相接觸的絕緣體3的表面。所述絕緣體3的其他區(qū)域沒有導(dǎo)電涂層8。每一在過渡區(qū)與絕緣體3相切的幾何錐應(yīng)該具有小于140°的孔徑角；小于120°的孔徑角。因此，在擴(kuò)展的錐狀部分內(nèi)實(shí)現(xiàn)所述絕緣體3的直徑的減少，這樣電場尖峰會在很大程度上得以避免或者至少是有所減少。然而，絕緣體3是逐漸錐形化，在圓柱形絕緣體部分所在的圓柱形內(nèi)部部分，其后端的外殼內(nèi)部，以階梯式的方式擴(kuò)展，也就是說，可能突然變寬。在所示實(shí)施例中，外殼本體2具有環(huán)狀區(qū)域9，其垂直朝向絕緣體的縱軸。雖然邊緣和尺寸的突然變化會增加電場尖峰以及因此導(dǎo)致的電壓擊穿的風(fēng)險，夕卜殼可能在位于所述圓柱形內(nèi)部部分后端的其內(nèi)表面上具有一邊緣10。事實(shí)上，這樣的邊緣10甚至看起來是有利的，因?yàn)樗鼘?dǎo)致絕緣體3和外殼之間距離的最可能快的增加。在所述的實(shí)施例中，從過渡區(qū)具有最低偏轉(zhuǎn)的燃燒室一側(cè)開始獲得絕緣體3中的場力線，內(nèi)部在所述過渡區(qū)中擴(kuò)展。因此，殼體頭2邊緣10處以及位于所述圓柱形絕緣體部分后端的絕緣體3的任何邊緣處的場濃度有利地低。參考數(shù)字1、外殼管件，2、殼體頭，3、絕緣體，3a、較薄絕緣體部分，3b、絕緣體的錐狀部分，4、中心電極，4a、燃點(diǎn)，5、線圈6連接元件7填充物8 涂層9環(huán)形區(qū)域
權(quán)利要求
1.一種通過生成電暈放電在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)點(diǎn)燃燃料的電暈點(diǎn)火裝置，包括 一夕卜殼; 一絕緣體(3)，所述絕緣體(3)設(shè)置于所述外殼內(nèi)； 一中心電極(4)，所述中心電極(4)設(shè)置于所述絕緣體(3)內(nèi)，且其末端設(shè)有至少一個燃點(diǎn)(4a)； 其中所述外殼圍繞形成一內(nèi)部空間，所述內(nèi)部空間具有一圓柱形部分，所述絕緣體(3)的一圓柱形部分設(shè)置于所述圓柱形部分中； 其中一擴(kuò)展的內(nèi)部部分與遠(yuǎn)離所述燃點(diǎn)(4a)的圓柱形內(nèi)部部分的末端相鄰接； 其特征在于 所述絕緣體(3)在所述外殼的擴(kuò)展內(nèi)部部分內(nèi)具有一較薄部分(3a)，并且所述絕緣體(3 )的圓柱形部分涂有導(dǎo)電涂層(8 )，所述導(dǎo)電涂層(8 )止于所述較薄部分(3a)前。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的點(diǎn)火裝置，其特征在于所述絕緣體(3)具有一位于所述圓柱形絕緣體部分和較薄絕緣體部分(3a)之間的錐狀部分(3b)，所述錐狀部分(3b)將所述圓柱形絕緣體部分和較薄絕緣體部分(3a)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的點(diǎn)火裝置，其特征在于所述錐狀部分(3b)為凹入的圓或?yàn)閳A錐形。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的點(diǎn)火裝置，其特征在于在所述錐狀部分(3b)內(nèi)與所述絕緣體(3)相切的幾何錐具有小于或等于140°的孔徑角。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的點(diǎn)火裝置，其特征在于所述圓柱形絕緣體部分從所述圓柱形內(nèi)部部分伸出到所述外殼的擴(kuò)展內(nèi)部部分內(nèi)或者末端與其對齊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的點(diǎn)火裝置，其特征在于所述圓柱形絕緣體部分從所述圓柱形內(nèi)部部分以小于其半徑伸出。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的點(diǎn)火裝置，其特征在于所述較薄絕緣體部分(3a)的長度長于其最小直徑。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的點(diǎn)火裝置，其特征在于所述外殼具有外螺紋，其圍繞所述圓柱形內(nèi)部部分。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的點(diǎn)火裝置，其特征在于所述內(nèi)部空間以階梯式的方式變寬。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的點(diǎn)火裝置，其特征在于所述較薄絕緣體部分(3a)在所述擴(kuò)展內(nèi)部被電絕緣填充物(7 )所圍繞。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的點(diǎn)火裝置，其特征在于所述從外殼內(nèi)伸出的絕緣體(3)具有一末端，其設(shè)置有所述至少一個燃點(diǎn)(4a)。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的點(diǎn)火裝置，其特征在于所述導(dǎo)電涂層止于設(shè)置有所述至少一個燃點(diǎn)的絕緣體的末端前。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的點(diǎn)火裝置，其特征在于設(shè)置有所述至少一個燃點(diǎn)(4a)的絕緣體的端截面要厚于所述圓柱形絕緣體部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過電暈放電在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)點(diǎn)燃燃料的電暈點(diǎn)火裝置，所述電暈點(diǎn)火裝置包括一外殼，一絕緣體(3)，所述絕緣體(3)設(shè)置于所述外殼內(nèi)，一中心電極(4)，所述中心電極(4)設(shè)置于所述絕緣體(3)內(nèi)，且其末端設(shè)有至少一個燃點(diǎn)(4a)，其中所述外殼圍繞形成一具有圓柱形部分的內(nèi)部空間，所述絕緣體(3)的圓柱形部分設(shè)置于所述圓柱形部分中，其中一擴(kuò)展的內(nèi)部部分與遠(yuǎn)離所述燃點(diǎn)(4a)的圓柱形內(nèi)部部分的末端相鄰接，根據(jù)本發(fā)明，所述絕緣體(3)在所述擴(kuò)展內(nèi)部部分內(nèi)具有一較薄部分(3a)。
文檔編號F02P23/04GK103061950SQ20121040246
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者T·思蒂福, T·吉福斯 申請人:博格華納貝魯系統(tǒng)有限公司