專利名稱：改進(jìn)電暈控制的電暈點(diǎn)火器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種用于發(fā)射射頻電場(chǎng)以電離燃料-空氣混合物并提供電暈放電的電暈點(diǎn)火器，以及一種制造該電暈點(diǎn)火器的方法。
背景技術(shù)：
電暈放電點(diǎn)火系統(tǒng)提供交流電壓和電流，以連續(xù)快速地轉(zhuǎn)換高、低電位電極，從而使電弧難以形成，并促進(jìn)了電暈放電的形成。該系統(tǒng)包括一帶有中心電極的電暈點(diǎn)火器，該中心電極被充電至達(dá)到高射頻電位并在燃燒室中產(chǎn)生強(qiáng)射頻電場(chǎng)。該電場(chǎng)使燃燒室中的一部分燃料和空氣的混合物離子化并開(kāi)始介質(zhì)擊穿，從而促進(jìn)燃料-空氣混合物的燃燒。該電場(chǎng)優(yōu)選為可控的，以使燃料-空氣混合物維持介電性能，并發(fā)生電暈放電(也稱為低溫等離子體)。該部分離子化的燃料-空氣混合物形成了火焰前鋒，隨后該火焰前鋒自我保持并燃燒了剩余的燃料-空氣混合物。優(yōu)選地，該電場(chǎng)為可控的，以使燃料-空氣混合物不會(huì)失去所有的介電性能，如果失去所有的介電性能將會(huì)在電極和接地的氣缸壁、活塞或點(diǎn)火器的其他部分之間產(chǎn)生熱等離子體和電弧。弗里恩(Freen)發(fā)明的專利號(hào)為6，883，507的美國(guó)專利公開(kāi)了一種電暈點(diǎn)火系統(tǒng)的示例。電暈點(diǎn)火器通常包括由導(dǎo)電材料制成的中心電極，該中心電極用于接收高射頻電壓，并向燃燒室內(nèi)發(fā)射射頻電場(chǎng)，以電離燃料-空氣混合物并提供電暈放電。一由電絕緣材料制成的絕緣體圍繞該中心電極，并被容置在一金屬外殼中。電暈放電點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火器并不包括任何有意接近中心電極的點(diǎn)火端設(shè)置的接地電極元件。而是優(yōu)選地由氣缸壁或點(diǎn)火系統(tǒng)的活塞起到接地作用。萊高斯基(Lykowski)和漢普頓(Hampton)發(fā)明的專利號(hào)為2010/0083942的美國(guó)專利公開(kāi)了一種電暈點(diǎn)火器的示例。電暈點(diǎn)火器可以按這種方式組裝而成，S卩，各部件之間的空隙可形成較小的空氣間隙，例如，形成位于中心電極和絕緣體之間的空氣間隙，以及位于絕緣體和外殼之間的空氣間隙。這些間隙中充滿了來(lái)自周圍制造環(huán)境的空氣和氣體，并且在工作過(guò)程中，充滿了來(lái)自燃燒室的氣體。在電暈點(diǎn)火器的使用過(guò)程中，當(dāng)向中心電極提供能量時(shí)，空氣間隙兩側(cè)之間的電位和電壓顯著下降。這種顯著的下降是由于空氣的相對(duì)介電常數(shù)較小所造成的。圖14顯示出:空氣間隙兩側(cè)之間的高壓降會(huì)導(dǎo)致在該空氣間隙處產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度的尖峰，從而容易電離這些間隙中的空氣，進(jìn)而造成在點(diǎn)火器的點(diǎn)火端處消耗大量的能量。另外，在這些間隙中電離的空氣容易向中心電極點(diǎn)火端遷移，從而形成一穿過(guò)絕緣體通向外殼或氣缸蓋的導(dǎo)電通路，并減弱中心電極點(diǎn)火端處電暈放電的效果。這種穿過(guò)絕緣體的導(dǎo)電通路還可能導(dǎo)致各部件間產(chǎn)生電弧，該電弧通常是不需要的，并且會(huì)降低中心電極點(diǎn)火端處的點(diǎn)火質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于提供電暈放電的電暈點(diǎn)火器。該電暈點(diǎn)火器包括一由導(dǎo)電材料制成的中心電極，該中心電極用于接收一高射頻電壓，并發(fā)射一射頻電場(chǎng)，以電離燃料-空氣混合物并提供電暈放電。該中心電極從一電極終端延伸至一電極點(diǎn)火端，該電極終端接收該高射頻電壓，該電極點(diǎn)火端發(fā)射該射頻電場(chǎng)。一由電絕緣材料制成的絕緣體圍繞該中心電極設(shè)置，并且該絕緣體從一絕緣體上端縱向延伸經(jīng)過(guò)電極終端直至一絕緣體管口端。該絕緣體在絕緣體管口端處與中心電極間隔開(kāi)，以在絕緣體與中心電極之間形成一電極間隙。一由導(dǎo)電金屬材料制成的外殼圍繞該絕緣體設(shè)置，并且該外殼從一外殼上端縱向延伸至一外殼下端。該外殼沿外殼兩端中的至少一個(gè)與絕緣體間隔開(kāi)，以在外殼與絕緣體之間形成一殼體間隙。一填充材料在至少一個(gè)間隙的兩側(cè)之間連續(xù)延伸，以避免間隙中的電暈放電。根據(jù)本發(fā)明的另一方面提供了一種電暈點(diǎn)火系統(tǒng)，該電暈點(diǎn)火系統(tǒng)包括電暈點(diǎn)火器。根據(jù)本發(fā)明的又另一方面提供了一種制造電暈點(diǎn)火器的方法。該方法包括:將中心電極插入絕緣體的孔中，并將該中心電極與絕緣體在絕緣體管口端處間隔開(kāi)，以在中心電極與絕緣體之間形成電極間隙。接著，該方法包括:將絕緣體插入外殼的孔中，并將該絕緣體與外殼間隔開(kāi)，以在絕緣體與外殼之間形成殼體間隙。然后，該方法包括:采用填充材料填滿至少一個(gè)間隙。填充材料使周圍環(huán)境以及燃燒室中的空氣和氣體無(wú)法進(jìn)入間隙，從而防止了在中心電極和絕緣體之間或者在絕緣體和外殼之間形成電離氣體，這些電離氣體會(huì)使中心電極和氣缸蓋之間形成導(dǎo)電通路、電暈放電或電弧。填充材料避免了在間隙中出現(xiàn)電離現(xiàn)象，并且防止了能量流過(guò)間隙。因此，與現(xiàn)有技術(shù)的電暈點(diǎn)火器相比，本電暈點(diǎn)火器可以在中心電極點(diǎn)火端處提供更為集中的電暈放電，并且實(shí)現(xiàn)更為穩(wěn)健的點(diǎn)火。


請(qǐng)參閱下述詳細(xì)說(shuō)明并結(jié)合附圖進(jìn)行考慮，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)將更加容易領(lǐng)會(huì)和理解，其中:圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的設(shè)置在燃燒室內(nèi)的電暈點(diǎn)火器的剖視圖；圖1A是圖1的電暈點(diǎn)火器的翻折(turnover)區(qū)域的放大剖視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的設(shè)置在燃燒室內(nèi)的電暈點(diǎn)火器的剖視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一部分電暈點(diǎn)火器的放大示意圖以及多個(gè)曲線圖，其中，放大示意圖示出了未填充的電極間隙和填滿的殼體間隙，多個(gè)曲線圖示出了相應(yīng)的電壓和電場(chǎng)；圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的一部分電暈點(diǎn)火器的放大示意圖以及多個(gè)曲線圖，其中，放大示意圖示出了填滿的電極間隙和填滿的殼體間隙，多個(gè)曲線圖示出了相應(yīng)的電壓和電場(chǎng)；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的絕緣體管口區(qū)域的放大示意圖；圖5A是圖5的電極間隙的放大示意圖；圖5B是圖5的殼體間隙的放大示意圖；圖6是圖5中殼體間隙的放大示意圖，其示出了幾何結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)；圖7-10是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的殼體間隙幾何結(jié)構(gòu)的示例；圖11是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的翻折區(qū)域的放大示意圖12是帶有未填充的空氣間隙的電暈點(diǎn)火器的絕緣體管口區(qū)域；圖13是圖12的一部分電暈點(diǎn)火器的放大示意圖以及曲線圖，其中，放大示意圖示出了未填充的電極間隙和未填充的殼體間隙，曲線圖示出了相應(yīng)的電壓；圖14是圖12的一部分電暈點(diǎn)火器的放大示意圖以及曲線圖，其中，放大示意圖示出了未填充的電極間隙和未填充的殼體間隙，曲線圖示出了相應(yīng)的電場(chǎng)。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于電暈放電點(diǎn)火系統(tǒng)的電暈點(diǎn)火器20。該系統(tǒng)有意形成一個(gè)電源，該電源抑制了電弧的形成，并且促進(jìn)了用于產(chǎn)生電暈的強(qiáng)電場(chǎng)的產(chǎn)生。該電暈放電點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火后將引起頻率約為I兆赫的多通道放電。該系統(tǒng)的點(diǎn)火器20包括中心電極22，該中心電極22用于接收高射頻電壓的能量，并發(fā)射射頻電場(chǎng)，以電離內(nèi)燃機(jī)燃燒室26中的部分可燃的燃料-空氣混合物，并在內(nèi)燃機(jī)燃燒室26中提供電暈放電24。電暈點(diǎn)火器20按這種方式組裝而成，即，中心電極22、絕緣體32和外殼36之間的空隙形成較小的空氣間隙。該裝配方法首先包括:將中心電極22插入絕緣體32中，從而使中心電極22的頭部34沿著絕緣體32的孔抵靠在電極座66上，并且使中心電極22的其他部分與絕緣體32間隔開(kāi)。電極22和絕緣體32之間設(shè)有電極間隙28，從而使空氣可以在電極22和絕緣體32之間流動(dòng)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，絕緣體32插入金屬外殼36中，且一內(nèi)部密封件38將絕緣體32與外殼36隔開(kāi)。絕緣體32和外殼36之間縱向延伸有殼體間隙30，從而使空氣可以在絕緣體32和外殼36之間流動(dòng)。然后，采用填充材料40填滿空氣間隙28、30，以防止在空氣間隙28、30中形成電暈放電24。外殼36還包括位于外殼上端44處的翻折唇部42，該翻折唇部42朝向并環(huán)繞絕緣體32向內(nèi)延伸，從而在翻折唇部42和絕緣體32之間產(chǎn)生殼體間隙30。如圖11所示，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，填充材料40為樹(shù)脂，該樹(shù)脂圍繞翻折區(qū)域注塑成型，并填滿殼體間隙30，以防止在翻折區(qū)域內(nèi)的絕緣體32和外殼36之間形成電暈放電24。電暈點(diǎn)火器20通常用于汽車或工業(yè)機(jī)械的內(nèi)燃機(jī)中。如圖1所示，該電暈點(diǎn)火器20設(shè)置在氣缸體46中，該氣缸體46具有側(cè)壁，該側(cè)壁繞氣缸中心軸周向延伸，并形成圓柱形空間。氣缸體46的側(cè)壁具有圍繞頂部開(kāi)口的頂端，并且該頂端上設(shè)有延伸跨過(guò)該頂部開(kāi)口的氣缸蓋48?；钊?0沿氣缸體46的側(cè)壁設(shè)置在圓柱形空間內(nèi)，以在內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程中沿該側(cè)壁滑動(dòng)?；钊?0與氣缸蓋間隔開(kāi)，從而在氣缸體46、氣缸蓋48和活塞50之間形成燃燒室26。該燃燒室26中容納由電暈點(diǎn)火器20電離的可燃的燃料-空氣混合物。氣缸蓋48包括用于容置點(diǎn)火器20的進(jìn)入孔，且該點(diǎn)火器20垂直延伸進(jìn)入燃燒室26。點(diǎn)火器20接收來(lái)自電源(未示出)的高射頻電壓并發(fā)射射頻電場(chǎng)，以電離部分燃料-空氣混合物并形成電暈放電24。點(diǎn)火器20的中心電極22從電極終端52沿電極中心軸ae縱向延伸至電極點(diǎn)火端54。高射頻交流電壓的能量被提供至中心電極22，且電極終端52接收該高射頻交流電壓的能量，通常該能量的電壓高達(dá)40，000伏特、電流小于I安培以及頻率為0.5-5.0兆赫。提供至中心電極22的最高電壓也稱為最大電壓。電極22包括由導(dǎo)電材料(例如鎳)制成的電極主體部分56。電極主體部分56還可以包括由另一種導(dǎo)電材料(例如銅)制成的芯體。在一個(gè)實(shí)施例中，電極22的材料具有小于1，200η Ω.m的低電阻系數(shù)。電極主體部分56具有垂直于電極中心軸的電極直徑隊(duì)。電極主體部分56包括位于電極終端52處的電極頭部34。該頭部34的電極直徑De大于沿電極主體部分56的剩余部分的電極直徑De。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，中心電極22包括圍繞并鄰近電極點(diǎn)火端54的點(diǎn)火尖端58，該點(diǎn)火尖端58用于發(fā)射射頻電場(chǎng)，以電離燃燒室26中的部分燃料-空氣混合物，并在燃燒室26中提供電暈放電24。點(diǎn)火尖端58由導(dǎo)電材料制成，該導(dǎo)電材料(例如包括至少一種選自元素周期表中4-12族的元素的材料)在高溫下提供良好的熱力性能。如圖1所示，點(diǎn)火尖端58的尖端直徑Dt大于電極主體部分56的電極直徑De。電暈點(diǎn)火器20的絕緣體32環(huán)繞電極主體部分56并沿該電極主體部分56縱向延伸。絕緣體32從絕緣體上端60延伸至絕緣體管口端62,該絕緣體管口端62與電極22的電極點(diǎn)火端54以及點(diǎn)火尖端58間隔開(kāi)。圖5和6為根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施例的絕緣體管口端62的放大示意圖。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例(未示出)，點(diǎn)火尖端58與絕緣體32鄰接，從而在它們兩者之間不存在間隔。絕緣體32由電絕緣材料制成，通常由包含氧化鋁的陶瓷材料制成。絕緣體32的導(dǎo)電率小于中心電極22和外殼36的導(dǎo)電率。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣體32的介電強(qiáng)度為14-25kV/mm。絕緣體32還具有能夠保持放電的相對(duì)介電常數(shù)，該相對(duì)介電常數(shù)通常為
6-12。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣體32的熱膨脹系數(shù)(CTE)在2x10_6/°C和10xl0_6/°C之間。絕緣體32包括絕緣體內(nèi)表面64，該絕緣體內(nèi)表面64面向電極主體部分56，并從絕緣體上端60沿電極中心軸ae縱向延伸至絕緣體管口端62。絕緣體內(nèi)表面64形成了一容置中心電極22的絕緣體孔，且該絕緣體內(nèi)表面64包括用于支撐中心電極22的頭部34的電極座66。電極點(diǎn)火端54插入通過(guò)絕緣體上端60并進(jìn)入絕緣體孔，直到中心電極22的頭部34沿著絕緣體32的孔抵靠在電極座66上。電極主體部分56的頭部34以下的剩余部分與絕緣體內(nèi)表面64間隔開(kāi)， 以在這兩者之間提供電極間隙28。最佳如圖5和6中所示，電暈點(diǎn)火器20還需要這樣裝配，S卩，電極點(diǎn)火端54和點(diǎn)火尖端58均設(shè)置在絕緣體管口端62的外部。絕緣體管口端62與點(diǎn)火尖端58之間具有尖端間隔68，從而使周圍空氣可以在絕緣體管口端62與點(diǎn)火尖端58之間流動(dòng)。絕緣體內(nèi)表面64和電極主體部分56之間的電極間隙28從電極點(diǎn)火端54沿電極主體部分56連續(xù)延伸至增大的頭部34，并環(huán)繞該電極主體部分56。在一個(gè)實(shí)施例中，電極主體部分56具有長(zhǎng)度Ie，且電極間隙28沿至少80%的長(zhǎng)度Ie縱向延伸。如圖5A所示，電極間隙28還具有電極間隙寬度we，該電極間隙寬度We垂直于電極中心軸ae延伸，并從電極主體部分56徑向延伸至絕緣體32。在一個(gè)實(shí)施例中，該電極間隙寬度We為0.025mm-0.25mm。在填充電極間隙28之前，電極間隙28在絕緣體管口端62處開(kāi)口，并與尖端間隔68流體連通。因此，來(lái)自于周圍環(huán)境的空氣可以沿點(diǎn)火尖端58流過(guò)尖端間隔68并流進(jìn)電極間隙28直到流動(dòng)到電極22的頭部34。如果沒(méi)有填充材料40，則整個(gè)電極間隙28將會(huì)暴露至燃燒室中，從而使燃料-空氣混合物還可以流過(guò)電極間隙28直至電極頭部34。電暈點(diǎn)火器20的絕緣體32包括絕緣體外表面72,該絕緣體外表面72與絕緣體內(nèi)表面64相對(duì),并從絕緣體上端60沿電極中心軸ae延伸至絕緣體管口端62。該絕緣體外表面72向外面向外殼36，并且背向中心電極22。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，絕緣體32被設(shè)計(jì)為牢固地安裝在外殼36中并且允許采用高效的制造工藝。
如圖1所示,絕緣體32包括絕緣體第一區(qū)域74,該絕緣體第一區(qū)域74從絕緣體上端60沿電極主體部分56向絕緣體管口端62延伸。絕緣體第一區(qū)域74具有大致垂直于電極中心軸延伸的絕緣體第一直徑Dp絕緣體32還包括鄰近絕緣體第一區(qū)域74向著絕緣體管口端62延伸的絕緣體中部區(qū)域76。絕緣體中部區(qū)域76還具有大致垂直于電極中心軸ae延伸的絕緣體中部直徑Dm,且該絕緣體中部直徑Dm大于絕緣體第一直徑Dp絕緣體上肩部78從絕緣體第一區(qū)域74徑向向外延伸至絕緣體中部區(qū)域76。絕緣體32還包括鄰近絕緣體中部區(qū)域76向著絕緣體管口端62延伸的絕緣體第二區(qū)域80。絕緣體第二區(qū)域80具有大致垂直于電極中心軸ae延伸的絕緣體第二直徑D2,且該絕緣體第二直徑D2小于絕緣體中部直徑Dm。絕緣體下肩部82從絕緣體中部區(qū)域76徑向向內(nèi)延伸至絕緣體第二區(qū)域80。絕緣體32進(jìn)一步包括絕緣體管口區(qū)域84,該絕緣體管口區(qū)域84從絕緣體第二區(qū)域80延伸至絕緣體管口端62。絕緣體管口區(qū)域84具有大致垂直于電極中心軸ae延伸的絕緣體管口直徑Dn,且該絕緣體管口直徑Dn逐漸減小至絕緣體管口端62。在圖2的實(shí)施例中，絕緣體32包括絕緣體管口肩部86，該絕緣體管口肩部86從絕緣體第二區(qū)域80徑向向內(nèi)延伸至絕緣體管口區(qū)域84。絕緣體管口端62處的絕緣體管口直徑Dn小于絕緣體第二直徑D2,并且小于點(diǎn)火尖端58的尖端直徑Dt。如圖1和2所示，電暈點(diǎn)火器20包括導(dǎo)電材料制成的末端70，該末端70容置在絕緣體32中。末端70包括電連接至端子線(未示出)的第一終端88，該端子線電連接至電源(未示出)。末端70還包括與電極22電連通的電極終端89。因此，末端70接收來(lái)自電源的高射頻電壓，并將該高射頻電壓傳輸至電極22。由導(dǎo)電材料制成的導(dǎo)電密封層90設(shè)置在末端70和電極22之間，并與末端70和電極22電連接，從而使能量可以從末端70傳輸至電極22。電暈點(diǎn)火器20的外殼36環(huán)繞絕緣體32設(shè)置。外殼36由導(dǎo)電材料(例如鋼)制成。在一個(gè)實(shí)施例中，夕卜殼36具有低于1，000η Ω.M的低電阻系數(shù)。如圖1所不，夕卜殼36從外殼上端44沿絕緣體32縱向延伸至外殼下端92。外殼36包括外殼內(nèi)表面94，該外殼內(nèi)表面94面向絕緣體外表面72，并從絕緣體第一區(qū)域74沿絕緣體上肩部78、絕緣體中部區(qū)域76、絕緣體下肩部82和絕緣體第二區(qū)域80縱向延伸至鄰近絕緣體管口區(qū)域84的外殼下端92。外殼內(nèi)表面94形成了容置絕緣體32的外殼孔。外殼內(nèi)表面94還具有橫跨外殼孔延伸的外殼直徑Ds。該外殼直徑Ds大于絕緣體管口直徑Dn，從而使絕緣體32可以插進(jìn)外殼孔中，并且使至少部分絕緣體管口區(qū)域84向外伸出外殼下端92。外殼內(nèi)表面94具有用于支撐絕緣體下肩部82或絕緣體管口肩部86或支撐這兩者的至少一個(gè)外殼座96。在圖1的實(shí)施例中，夕卜殼36包括一個(gè)外殼座96,該外殼座96鄰近工具容置構(gòu)件98設(shè)置，并支撐絕緣體下肩部82。在圖2的實(shí)施例中，外殼36包括兩個(gè)外殼座96, —個(gè)外殼座96鄰近工具容置構(gòu)件98設(shè)置,另一個(gè)鄰近外殼下端92設(shè)置以用于支撐絕緣體管口肩部86。在一個(gè)實(shí)施例中，電暈點(diǎn)火器20包括至少一個(gè)設(shè)置在外殼內(nèi)表面94和絕緣體外表面72之間的內(nèi)部密封件38，一旦絕緣體32插進(jìn)外殼36中，則內(nèi)部密封件38便會(huì)支撐絕緣體32。內(nèi)部密封件38將絕緣體外表面72與外殼內(nèi)表面94間隔開(kāi)，以在絕緣體外表面72和外殼內(nèi)表面94之間提供殼體間隙30。當(dāng)采用多個(gè)內(nèi)部密封件38時(shí)，殼體間隙30通常從外殼上端44連續(xù)延伸至外殼下端92。如圖1所示，多個(gè)內(nèi)部密封件38中的一個(gè)通常設(shè)置在絕緣體下肩部82的絕緣體外表面72和鄰近工具容置構(gòu)件98的外殼座96的外殼內(nèi)表面94之間。在圖2的一個(gè)實(shí)施例中，其中一個(gè)內(nèi)部密封件38還設(shè)置在絕緣體管口肩部86的絕緣體外表面72和鄰近絕緣體管口區(qū)域84的外殼座96的外殼內(nèi)表面94之間。圖1和2的實(shí)施例還包括一個(gè)設(shè)置在絕緣體上肩部78的絕緣體外表面72和外殼36的翻折唇部42的外殼內(nèi)表面94之間的內(nèi)部密封件38。這些內(nèi)部密封件38被定位為以將絕緣體32支撐并保持在相對(duì)于外殼36的適當(dāng)位置處。絕緣體32抵靠于設(shè)置在外殼座96上的內(nèi)部密封件38上。在圖1和2的實(shí)施例中，絕緣體32的剩余部分與外殼內(nèi)表面94間隔開(kāi)，從而在絕緣體外表面72和外殼內(nèi)表面94之間形成殼體間隙30。該殼體間隙30從絕緣體上肩部78沿絕緣體外表面72連續(xù)延伸至絕緣體管口區(qū)域84，并且該殼體間隙30還環(huán)繞絕緣體32。如圖1所示，外殼36具有長(zhǎng)度ls，殼體間隙30通常沿至少80%的長(zhǎng)度Is縱向延伸。當(dāng)采用內(nèi)部密封件38時(shí)，殼體間隙30可以沿外殼36的100%的長(zhǎng)度Is延伸。殼體間隙30還具有殼體間隙寬度ws，該殼體間隙寬度Ws垂直于電極中心軸ae延伸，并從絕緣體外表面72徑向延伸至外殼內(nèi)表面94。在一個(gè)實(shí)施例中，殼體間隙寬度ws為0.075mm-0.300mm。通過(guò)對(duì)外殼36或絕緣體32進(jìn)行改造，可以使殼體間隙30在電極點(diǎn)火端54附近擴(kuò)大。該擴(kuò)大的面積可以使殼體間隙30增至Imm或Imm以上。殼體間隙30在外殼下端92處開(kāi)口，因此，在填充殼體間隙30之前，周圍環(huán)境中的空氣可以流進(jìn)殼體間隙30，并沿絕緣體外表面72流至內(nèi)部密封件38。如果沒(méi)有填充材料40，則從外殼下端92或外殼上端44至內(nèi)部密封件38的整個(gè)殼體間隙30將會(huì)暴露至燃燒室中，從而使燃料-空氣混合物還可以流過(guò)殼體間隙30直至內(nèi)部密封件38。在一個(gè)可選的實(shí)施例中，絕緣體外表面72抵靠在外殼座96上,而不存在內(nèi)部密封件38。在該實(shí)施例中，殼體間隙30可以僅僅位于外殼上端44處，或沿絕緣體外表面72的某些部分設(shè)置，而不會(huì)連續(xù)設(shè)置在外殼上端44和外殼下端92之間。外殼36還包括與外殼內(nèi)表面94相對(duì)的外殼外表面100,該外殼外表面100從外殼上端44沿電極中心軸ae縱向延伸至外殼下端92,并向外背向絕緣體32。外殼36包括工具容置構(gòu)件98，制造者或最終用戶可以利用該工具容置構(gòu)件98以將電暈點(diǎn)火器20安裝至氣缸蓋48或從氣缸蓋48上拆卸下來(lái)。工具容置構(gòu)件98從絕緣體上肩部78沿絕緣體中部區(qū)域76延伸至絕緣體下肩部82。該工具容置構(gòu)件98具有大致垂直于縱向的電極主體部分56延伸的工具厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，外殼36還包括沿絕緣體第二區(qū)域80設(shè)置的螺紋，該螺紋用于與氣缸蓋48嚙合，并且將電暈點(diǎn)火器20保持在相對(duì)于氣缸蓋48和燃燒室26的期望位置處。外殼36的翻折唇部42從工具容置構(gòu)件98沿絕緣體中部區(qū)域76的絕緣體外表面72縱向延伸，然后沿絕緣體上肩部78向內(nèi)延伸至鄰近絕緣體第一區(qū)域74的外殼上端44。該翻折唇部42環(huán)繞絕緣體上肩部78延伸，從而使絕緣體第一區(qū)域74向外伸出翻折唇部42。沿翻折唇部42的部分外殼內(nèi)表面94與絕緣體中部區(qū)域76接合，從而有助于固定外殼36以防止其相對(duì)于絕緣體32軸向運(yùn)動(dòng)。殼體間隙30通常位于翻折區(qū)域內(nèi)的外殼36和絕緣體32之間，并且還位于自外殼下端92向上延伸直至內(nèi)部密封件38的這一段區(qū)域內(nèi)的外殼36和絕緣體32之間。最佳如圖1A所不,夕卜殼36的翻折唇部42包括位于外殼內(nèi)表面94和外殼外表面100之間的唇部表面102，該唇部表面102面向絕緣體第一區(qū)域74的絕緣體外表面72。翻折唇部42具有從外殼內(nèi)表面94延伸至外殼外表面100的唇部厚度，該唇部厚度通常小于工具厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，整個(gè)唇部表面102與絕緣體外表面72接合，且殼體間隙30位于沿翻折唇部42的外殼外表面100和絕緣體32之間。在另一個(gè)實(shí)施例中，唇部表面102與外殼外表面100完全間隔開(kāi)，且殼體間隙30設(shè)置在唇部表面102和絕緣體32之間。在圖11的實(shí)施例中，一部分的唇部表面102與絕緣體外表面72接合，且殼體間隙30設(shè)置在一部分的唇部表面102和絕緣體32之間。在采用填充材料40填滿殼體間隙30前，殼體間隙30在翻折區(qū)域中的殼體上端44處開(kāi)口，從而使周圍環(huán)境中的空氣可以在殼體間隙30中流動(dòng)。填充材料40設(shè)置在點(diǎn)火器20的至少一個(gè)間隙28、30中，優(yōu)選地同時(shí)設(shè)置在電極間隙28和殼體間隙30中。填充材料40可以設(shè)置在殼體間隙30中位于外殼下端92處，也可以位于翻折區(qū)域中的外殼上端44處。填充材料40在電極間隙28的兩側(cè)之間以及殼體間隙30的兩側(cè)之間連續(xù)延伸，以防止在這些間隙28、30中形成電暈放電24。填充材料40是一個(gè)單獨(dú)的部分，不同于中心電極22、絕緣體32、內(nèi)部密封件38和外殼36。填充材料40提供了電極間隙28之間和殼體間隙30之間的氣密密封，從而將周圍環(huán)境中的空氣以及其他氣體隔離。填充材料40可以是電絕緣的或是導(dǎo)電的。填充材料40可以包括單一材料，或者可以包括多種材料，例如位于電暈點(diǎn)火器20的不同區(qū)域的不同材料。在電暈點(diǎn)火器20的工作過(guò)程中，當(dāng)能量以高達(dá)40，000伏特的電壓、小于I安培的電流以及0.5-5.0兆赫的頻率供給電極22時(shí)，該能量流過(guò)電暈點(diǎn)火器20直至填充材料40，且該填充材料40能夠?qū)⒛芰勘３衷诓淮笥?MHz的頻率。在一個(gè)實(shí)施例中，填 充材料40是電絕緣的，并具有1-6的相對(duì)介電常數(shù)，從而使填充材料40和絕緣體32的相對(duì)介電常數(shù)之差不大于10。填充材料40優(yōu)選具有與絕緣體32相近的介電常數(shù)。在另一個(gè)實(shí)施例中，該填充材料40是電絕緣的或是導(dǎo)電的，且其熱膨脹系數(shù)在2x10_6/°C和20xl0_6/°C之間，從而使填充材料40和絕緣體32的熱膨脹系數(shù)之差不大于 10xl(T6/°C。填充材料40設(shè)置在鄰近電極點(diǎn)火端54的電極間隙28中，并連續(xù)延伸跨過(guò)從電極主體部分56延伸至絕緣體內(nèi)表面64的電極間隙寬度We。在一個(gè)實(shí)施例中，填充材料40通過(guò)從電極點(diǎn)火端54沿電極主體部分56連續(xù)延伸至電極22的頭部34，從而填滿整個(gè)電極間隙28。在另一個(gè)實(shí)施例中，填充材料40通過(guò)沿位于電極點(diǎn)火端54和頭部34之間的部分電極主體部分56延伸，從而填滿部分電極間隙28。例如，電極間隙28具有一體積，填充材料40填滿該電極間隙28的至少50%的體積，優(yōu)選地填滿該電極間隙28的至少80%的體積。填充材料40可以與電極22的點(diǎn)火尖端58間隔開(kāi)，或者可以與電極22的點(diǎn)火尖端58接觸。采用填充材料40填滿電極間隙28是具有顯著優(yōu)點(diǎn)的。在圖12-14的不含填充材料40的對(duì)比點(diǎn)火器中，絕緣體32的介電常數(shù)與電極間隙28中空氣的介電常數(shù)相差甚遠(yuǎn)。因此，電壓在電極間隙28處急劇下降，并且通常降低中心電極22與接地的金屬外殼36之間的總壓降的10-20%。電場(chǎng)在電極間隙28處同樣急劇增大。未填充的電極間隙28中的電場(chǎng)強(qiáng)度通常比絕緣體32的電場(chǎng)強(qiáng)度高5-10倍。本發(fā)明的填充材料40減小了電極間隙28中的電場(chǎng)，并且減小了電極間隙28兩側(cè)之間的壓差。在一個(gè)實(shí)施例中，填充材料40的電壓跨電極間隙28降低了不大于提供給中心電極22的最大電壓的5%。填滿的電極間隙28兩側(cè)之間的壓降不大于中心電極22與接地的金屬外殼36之間的總壓降的5%。填充材料40還減小了電極間隙28中的電場(chǎng)尖峰。當(dāng)電能的電流以0.5-5.0兆赫的頻率流過(guò)中心電極22時(shí)，填滿的電極間隙28的電場(chǎng)強(qiáng)度通常不大于絕緣體32的電場(chǎng)強(qiáng)度的I倍。如圖4所示，填滿的電極間隙28兩側(cè)之間的電壓逐漸降低，且填滿的電極間隙28兩側(cè)之間的峰值電場(chǎng)保持恒定。例如，當(dāng)電能的電流以0.5-5.0兆赫的頻率流過(guò)中心電極22時(shí)，鄰近填充材料40的部分電極主體部分56具有一電壓，且鄰近填充材料40的部分絕緣體32也具有一電壓，這兩個(gè)電壓的差值不大于提供給中心電極22的最大電壓的5%，或者不大于中心電極22與接地的金屬外殼36之間的總壓降的5%。殼體間隙30中也填滿了填充材料40，優(yōu)選地，在鄰近外殼下端92和上部的外殼36端部的殼體間隙30中填滿了填充材料40。填充材料40連續(xù)延伸跨過(guò)從絕緣體外表面72延伸至外殼內(nèi)表面94的殼體間隙寬度ws。在一個(gè)實(shí)施例中，填充材料40通過(guò)從外殼下端92圍繞內(nèi)部密封件38連續(xù)延伸至外殼下端44并且還圍繞翻折唇部42連續(xù)延伸，從而填滿整個(gè)殼體間隙30。在另一個(gè)實(shí)施例中，填充材料40通過(guò)沿位于絕緣體管口區(qū)域84和絕緣體上肩部78之間的部分絕緣體32延伸或沿翻折唇部42延伸，從而填滿部分殼體間隙
30。例如，殼體間隙30具有一體積，填充材料40填滿該殼體間隙30的至少50%的體積，優(yōu)選地填滿該殼體間隙30的至少80%的體積。圖1的電暈點(diǎn)火器20包括設(shè)置在殼體間隙30的不同部分中的不同類型的填充材料40。第一種填充材料40從外殼下端92朝外殼上端44縱向延伸，但與工具容置構(gòu)件98間隔開(kāi)。第二種填充材料40從第一種填充材料40附近縱向延伸至位于絕緣體下肩部82處的內(nèi)部密封件38。隨后第三種填充材料40從絕緣體下肩部82處的內(nèi)部密封件38縱向延伸至絕緣體上肩部78處的內(nèi)部密封件38。第二種填充材料40和第三種填充材料40之間可以存在較小的間隔。這些材料的選擇基于電暈點(diǎn)火器20在相應(yīng)區(qū)域處的特性。圖2的電暈點(diǎn)火器20也包括設(shè)置在殼體間隙30的不同部分的不同材料。第一種填充材料40從外殼下端92縱向延伸至殼體間隙30的與絕緣體管口肩部86間隔開(kāi)的部分。第二種填充材料40從第一種填充材料40延伸至絕緣體管口肩部86。第三種填充材料40從外殼座96延伸至位于絕緣體上肩部78處的內(nèi)部密封件38。第二種填充材料40和第三種填充材料40之間可以存在較小的間隔。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，殼體間隙寬度Ws沿殼體間隙30縱向變化。如圖5-10所不，在一個(gè)實(shí)施例中，外殼下端92處的殼體間隙寬度Ws大于殼體間隙30的其他部分的殼體間隙寬度ws。這種設(shè)計(jì)考慮到可以在外殼下端92處設(shè)置更多的填充材料40，從而便于制造,并且改善了填充材料40的耐久性。在某些實(shí)施例中，殼體間隙30具有第一間隙區(qū)域104和第二間隙區(qū)域106，其中，第二間隙區(qū)域106的殼體間隙寬度Ws大于第一間隙區(qū)域104的殼體間隙寬度ws。在圖5和6的實(shí)施例中，第一間隙區(qū)域104的殼體間隙寬度Ws從絕緣體下肩部82沿絕緣體第二區(qū)域80直至與外殼下端92縱向間隔開(kāi)的位置始終一致。第二間隙區(qū)域106可以從第一間隙區(qū)域104延伸至外殼下端92，并且同樣可以是始終一致的。殼體間隙30還可以包括一位于第一間隙區(qū)域104和第二間隙區(qū)域106之間的中部間隙區(qū)域108，其中，中部間隙區(qū)域108的殼體間隙寬度ws從第一間隙區(qū)域104至第二間隙區(qū)域106逐漸增大?？蛇x的是，中部間隙區(qū)域108的殼體間隙寬度Ws可以從第一間隙區(qū)域104至第二間隙區(qū)域106急劇增大。圖
7-10示出了殼體間隙30的其他示例設(shè)計(jì)。殼體間隙30的尺寸由絕緣體32和外殼36的尺寸決定。如圖6所不，點(diǎn)火器20具有絕緣體半徑A和外殼半徑rs，并且半徑r1、rs中的至少一個(gè)變化即可以形成不同的殼體間隙寬度ws。絕緣體半徑!Ti從電極中心軸延伸至絕緣體外表面72,外殼半徑rs從電極中心軸ae延伸至外殼內(nèi)表面94。外殼半徑rs和絕緣體半徑&可以沿第一間隙區(qū)域104和第二間隙區(qū)域106始終一致，或者可以沿第一間隙區(qū)域104和第二間隙區(qū)域106變化。通常，絕緣體半徑A和外殼半徑&沿第一間隙區(qū)域104始終一致，并且沿第二間隙區(qū)域106變化。殼體間隙寬度Ws等于外殼半徑rs與絕緣體半徑ri之差。第二間隙區(qū)域106具有殼體間隙長(zhǎng)度Ig2，該殼體間隙長(zhǎng)度Ig2從第一間隙區(qū)域104縱向延伸至外殼下端92。在一個(gè)實(shí)施例中，第二間隙區(qū)域106的殼體間隙長(zhǎng)度Ig2為5.0mm,絕緣體半徑!Ti為3.68mm,第一間隙區(qū)域104的外殼半徑!^為3.76mm,第二間隙區(qū)域106的外殼半徑匕為4.53mm,第一間隙區(qū)域104的殼體間隙寬度Ws為0.08mm,第二間隙區(qū)域106的殼體間隙寬度Ws為0.85mm。圖5-10不出了外殼下端92處的殼體間隙30的幾何結(jié)構(gòu)的不例。在圖5和6的實(shí)施例中，外殼半徑rs逐漸增大以形成第二間隙區(qū)域106，并且隨后從最大處至外殼下端92始終保持一致。在圖7的實(shí)施例中，絕緣體半徑巧逐漸減小以形成第二間隙區(qū)域106，并且隨后從最小處至絕緣體管口端84始終保持一致。在圖8的實(shí)施例中，外殼半徑1^急劇增大且絕緣體半徑A逐漸減小以形成第二間隙區(qū)域106。隨后該絕緣體半徑&從最小處至絕緣體管口端84始終保持一致，該外殼半徑rs從最大處至外殼下端92始終保持一致。在圖9的實(shí)施例中，絕緣體半徑A急劇減小,并且隨后從最小處至絕緣體管口端84始終保持一致。在圖10的實(shí)施例中，絕緣體半徑ri逐漸減小且外殼半徑rs逐漸增大以形成第二間隙區(qū)域106。隨后該外殼半徑rs 從最大處至外殼下端92始終保持一致，該絕緣體半徑^從最小處至絕緣體管口端84始終保持一致。采用填充材料40填滿殼體間隙30同樣是具有顯著優(yōu)點(diǎn)的。在圖12-14的不含填充材料40的對(duì)比點(diǎn)火器中，絕緣體32的介電常數(shù)與殼體間隙30中空氣的介電常數(shù)相差甚遠(yuǎn)。因此，電壓在殼體間隙30處急劇下降，并且通常降低中心電極22與接地的金屬外殼36之間的總壓降的10-20%。電場(chǎng)強(qiáng)度在殼體間隙30處同樣急劇增大。在未填充的空氣間隙30中的電場(chǎng)強(qiáng)度通常比絕緣體32的電場(chǎng)強(qiáng)度高5-10倍。填充材料40減小了殼體間隙30兩側(cè)之間的電場(chǎng)，并且減小了殼體間隙30兩側(cè)之間的壓差。在一個(gè)實(shí)施例中，填充材料40的電壓跨殼體間隙30降低了不大于提供給中心電極22的最大電壓的5%。填滿的殼體間隙30兩側(cè)之間的壓降不大于中心電極22與接地的金屬外殼36之間的總壓降的5%。填充材料40還減小了殼體間隙30兩側(cè)之間的電場(chǎng)尖峰。當(dāng)電能的電流以0.5-5.0兆赫的頻率流過(guò)中心電極22時(shí)，填滿的殼體間隙30中的電場(chǎng)強(qiáng)度通常不大于絕緣體32的電場(chǎng)強(qiáng)度的I倍。如圖3和4所示，殼體間隙30兩側(cè)之間的電壓逐漸降低，且殼體間隙30兩側(cè)之間的峰值電場(chǎng)保持恒定。例如，當(dāng)電能的電流以0.5-5.0兆赫的頻率流過(guò)中心電極22時(shí)，鄰近填充材料40的部分絕緣體32具有一電壓，且鄰近填充材料40的部分外殼36也具有一電壓，這兩個(gè)電壓的差值不大于提供給中心電極22的最大電壓的5%，或者不大于中心電極22與接地的金屬外殼36之間的總壓降的5%。在一個(gè)實(shí)施例中，填充材料40是電絕緣的并且與絕緣體32電隔離，以降低能耗，并提供比導(dǎo)電的填充材料40略佳的能效。在一個(gè)實(shí)施例中，電絕緣填充材料40具有5-10kV/mm的介電強(qiáng)度。填充材料40與絕緣體32的電絕緣材料不同,但可與該電絕緣材料兼容。電絕緣填充材料40的示例包括塑料、樹(shù)脂、熱處理玻璃粉末以及粘合劑(例如導(dǎo)熱系數(shù)至少為2W/mK的高溫氧化鋁基粘合劑)。如圖11所示，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，填充材料40為樹(shù)脂，并圍繞翻折唇部42注塑成型。該樹(shù)脂的介電強(qiáng)度通常為10-30kV/mm，且其比重為1.5-2。該注塑成型的樹(shù)脂的一個(gè)示例為酚醛樹(shù)脂。該注塑成型的樹(shù)脂的另一個(gè)示例為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)熱塑性聚酯樹(shù)脂，其包含均勻分散的玻璃纖維或者礦物和玻璃纖維的組合物(例如杜邦sK模塑成型的樹(shù)脂填滿位于唇部表面102和絕緣體第一區(qū)域74的絕緣體外表面72之間的殼體間隙30。該模塑成型的樹(shù)脂還沿絕緣體第一區(qū)域74的絕緣體外表面72以及沿翻折唇部42的外殼外表面100延伸。在另一個(gè)實(shí)施例中，填充材料40是導(dǎo)電的。導(dǎo)電的填充材料40的示例包括金屬(例如鉻)和金屬合金，該金屬合金例如為鉻合金、鎳-鈷鐵合金(例如可伐合金)以及熱膨脹系數(shù)不大于18x10—6/°C的不銹鋼。在一個(gè)實(shí)施例中，填充材料40為銅焊金屬或焊料金屬。另外，也可以使用充滿導(dǎo)電金屬粉末的粘合劑。盡管電暈點(diǎn)火器20僅要求間隙28、30中的一個(gè)中填滿填充材料40，然而，特別有利的是間隙28、30中同時(shí)填滿填充材料40。如圖4所示，當(dāng)間隙28、30均被填滿時(shí)，電暈點(diǎn)火器20具有這樣一個(gè)電壓，即，該電壓從中心電極22穿過(guò)電極間隙28、絕緣體32和殼體間隙30至外殼36逐漸地、持續(xù)地下降。另外，從中心電極22穿過(guò)電極間隙28、絕緣體32和殼體間隙30至外殼36的電場(chǎng)保持恒定。

填充材料40防止了在間隙28、30中容納電荷，并且防止了電流流過(guò)間隙28、30。填充材料40使燃燒室26中的空氣和氣體無(wú)法進(jìn)入間隙28、30，從而防止了電離氣體的形成，這些電離氣體會(huì)使電極22和外殼36之間或者電極22和氣缸蓋48之間形成穿過(guò)絕緣體的導(dǎo)電通路和電弧。因此，與現(xiàn)有技術(shù)的電暈點(diǎn)火器相比，電暈點(diǎn)火器20可以在點(diǎn)火尖端58處提供更為集中的電暈放電24，并且實(shí)現(xiàn)更為穩(wěn)健的點(diǎn)火。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種制造電暈點(diǎn)火器20的方法。該方法首先包括提供中心電極22、絕緣體32和外殼36。然后該方法包括將中心電極22的電極點(diǎn)火端54插入絕緣體上端60并進(jìn)入絕緣體孔中，并使該中心電極22與絕緣體32在絕緣體管口端62處間隔開(kāi)，以在兩者之間形成電極間隙28。在將中心電極22插入絕緣體32之后，該方法包括:將絕緣體32插入外殼上端44并進(jìn)入外殼孔中。該插入步驟包括使絕緣體管口端62滑動(dòng)經(jīng)過(guò)外殼下端92，并將絕緣體32與外殼36間隔開(kāi),從而在絕緣體32與外殼36之間形成殼體間隙30。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括將內(nèi)部密封件38設(shè)置在外殼孔中的外殼座96上，并且該間隔步驟包括將絕緣體32設(shè)置在內(nèi)部密封件38上，以提供殼體間隙30。該方法還包括圍繞絕緣32形成外殼36。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括將內(nèi)部密封件38設(shè)置在絕緣體上肩部78上，并且該形成步驟包括將外殼上端44繞內(nèi)部密封件38徑向向內(nèi)朝向絕緣體第一區(qū)域74彎曲，以提供翻折唇部42。在將絕緣體32插入外殼36之后，該方法包括采用填充材料40填滿至少一個(gè)間隙
28、30，并且優(yōu)選地，同時(shí)填滿電極間隙28和殼體間隙30。該填充步驟可以包括將填充材料40泵送至電極間隙28和殼體間隙30中，并且使填充材料40在外殼上端44處圍繞外殼36的翻折唇部42注塑成型。顯然，鑒于上述教導(dǎo)，本發(fā)明可以有多種修改和變形，并且在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明還可以通過(guò)除具體描述的方式以外的其它方式實(shí)施。另外，權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記僅為方便起見(jiàn)，而不能理解為任何形式的限定。
權(quán)利要求
1.一種電暈點(diǎn)火器(20)，其用于提供電暈放電(24)，其特征在于，該電暈點(diǎn)火器包括: 一由導(dǎo)電材料制成的中心電極(22)，其用于接收一高射頻電壓，并發(fā)射一射頻電場(chǎng)，以電離燃料-空氣混合物并提供電暈放電(24)， 所述中心電極(22)從一電極終端(52)延伸至一電極點(diǎn)火端(54)，該電極終端(52)接收該高射頻電壓，該電極點(diǎn)火端(54)發(fā)射該射頻電場(chǎng)， 一由電絕緣材料制成的絕緣體(32)，其圍繞所述中心電極(22)設(shè)置，并從一絕緣體上端(60 )縱向延伸經(jīng)過(guò)所述電極終端(52 )直至一絕緣體管口端(62 )， 所述絕緣體(32)在所述絕緣體管口端(62)與所述中心電極(22)間隔開(kāi)，以在該絕緣體(32 )和所述中心電極(22 )之間形成一電極間隙(28 )， 一由導(dǎo)電金屬材料制成的外殼(36)，其圍繞所述絕緣體(32)設(shè)置，并從一外殼上端(44)縱向延伸至一外殼下端(92), 所述外殼(36)沿所述外殼的兩端(44、92)中的至少一個(gè)與所述絕緣體(32)間隔開(kāi)，以在該外殼(36)和所述絕緣體(32)之間形成一殼體間隙(30)， 一填充材料(40)，其在至少一個(gè)所述間隙(28、30)的兩側(cè)之間連續(xù)延伸，以避免所述間隙(28、30)中的電暈放電(24)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電暈點(diǎn)火器(20)，其特征在于，所述填充材料(40)氣密密封所述間隙(28、30)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電暈點(diǎn)火器(2 0)，其特征在于，沿部分所述外殼(36)設(shè)置有至少一個(gè)由不同于所述填充材料(40)的密封材料制成的內(nèi)部密封件(38)，以使所述絕緣體(32)與所述外殼(36)間隔開(kāi)，并提供在所述外殼上端(44)和所述外殼下端(92)之間連續(xù)延伸的所述殼體間隙(30 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電暈點(diǎn)火器(20)，其特征在于，所述填充材料(40)圍繞所述內(nèi)部密封件(38)設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電暈點(diǎn)火器(20)，其特征在于，當(dāng)電能的電流以0.5-5.0兆赫的頻率流過(guò)所述中心電極(22 )時(shí)，所述填充材料(40 )在所述間隙(28、30 )兩側(cè)之間的壓差不大于所述中心電極(22)與所述外殼(36)之間的總壓降的5%，其中，所述填充材料(40)在所述間隙(28、30)中的電場(chǎng)不大于所述絕緣體(32)的電場(chǎng)強(qiáng)度的I倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電暈點(diǎn)火器(20)，其特征在于，所述填充材料(40)和所述絕緣體(32)分別具有一相對(duì)介電常數(shù)，其中，所述填充材料(40)的相對(duì)介電常數(shù)和所述絕緣體(32)的相對(duì)介電常數(shù)之差不大于10。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電暈點(diǎn)火器(20)，其特征在于，所述填充材料(40)和所述絕緣體(32)分別具有一熱膨脹系數(shù)，其中，所述填充材料(40)的熱膨脹系數(shù)和所述絕緣體(32)的熱膨脹系數(shù)之差不大于10xl0_6/°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電暈點(diǎn)火器(20)，其特征在于，所述間隙(28、30)具有一體積，所述填充材料(40)填滿所述間隙(28、30)的至少50%的體積。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電暈點(diǎn)火器(20)，其特征在于，所述填充材料(40)是電絕緣的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電暈點(diǎn)火器(20)，其特征在于，所述填充材料(40)包括塑料、樹(shù)脂、玻璃粉末以及含氧化鋁的粘合劑中的至少一種。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電暈點(diǎn)火器(20)，其特征在于，所述填充材料(40)是導(dǎo)電的。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電暈點(diǎn)火器(20)，其特征在于，所述填充材料(40)包括鎳-鈷鐵合金、不銹鋼、鉻以及含金屬粉末的粘合劑中的至少一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電暈點(diǎn)火器(20)，其特征在于，所述填充材料(40)設(shè)置在所述電極間隙(28)中， 所述電極主體部分(56)具有一從所述電極點(diǎn)火端(54)延伸至所述電極終端(52)的長(zhǎng)度(le)，且所述電極間隙(28)沿至少90%的所述長(zhǎng)度(Ie)延伸并具有一體積， 所述填充材料(40)填滿所述電極間隙(28)的至少50%的體積， 所述中心電極(22 )包括一點(diǎn)火尖端(58 ),該點(diǎn)火尖端(58 )與所述絕緣體管口端(62 )間隔開(kāi)，并圍繞和鄰近所述電極點(diǎn)火端(54)，以用于發(fā)射該射頻電場(chǎng)， 所述電極間隙(28)在所述絕緣體管口端(62)處開(kāi)口，以使空氣沿所述點(diǎn)火尖端(58)流動(dòng)至所述電極間隙(28)， 所述電極間隙(28)環(huán)繞所述電極主體部分(56)延伸， 所述電極間隙(28)具有一電極間隙寬度(《Λ該電極間隙寬度(We)從所述電極主體部分(56)垂直于所述電極中心軸( )延伸至所述絕緣體(32)， 所述電極間隙寬度(we)為0.025-0.25mm, 當(dāng)電能的電流以0. 5-5.0兆赫的頻率流過(guò)所述中心電極(22)時(shí)，鄰近所述填充材料(40)的部分所述電極主體部分(56)具有一個(gè)電壓，且鄰近所述填充材料(40)的部分所述絕緣體(32)也具有一個(gè)電壓，其中，該兩個(gè)電壓的差值不大于所述中心電極(22)與所述外殼(36)之間的總壓降的5%。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電暈點(diǎn)火器(20)，其特征在于，所述填充材料(40)設(shè)置在所述殼體間隙(30)中， 所述外殼(36)具有一從所述外殼下端(92)延伸至所述外殼上端(44)的長(zhǎng)度(Is)，且所述殼體間隙(30)沿至少50%的所述長(zhǎng)度(Is)延伸并具有一體積， 所述填充材料(40)填滿所述殼體間隙(30)的至少50%的體積， 所述殼體間隙(30)在所述外殼下端(92)和所述外殼上端(44)處開(kāi)口，以使空氣沿所述殼體間隙(30 )流動(dòng)， 所述殼體間隙(30 )環(huán)繞所述絕緣體(32 )延伸， 所述殼體間隙(30)具有一殼體間隙寬度(ws)，該殼體間隙寬度(Ws)從所述絕緣體(32)垂直于所述電極中心軸(aj延伸至所述外殼(36), 所述殼體間隙寬度(ws)為0.075-0.30mm,以及 當(dāng)電能的電流以0.5-5.0兆赫的頻率流過(guò)所述中心電極(22)時(shí)，鄰近所述填充材料(40)的部分所述絕緣體(32)具有一個(gè)電壓，且鄰近所述填充材料(40)的部分所述外殼(36)也具有一個(gè)電壓，其中，該兩個(gè)電壓的差值不大于所述中心電極(22)與所述外殼(36)之間的總壓降的5%。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電暈點(diǎn)火器(20)，其特征在于，所述殼體間隙(30)具有一從所述外殼(36)延伸至所述絕緣體(32)的殼體間隙寬度(ws)，且所述殼體間隙寬度(Ws)在所述外殼下端(92)處最大，所述填充材料(40)設(shè)置在所述殼體間隙(30)中的所述外殼下端(92)處。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電暈點(diǎn)火器(20)，其特征在于，所述外殼(36)在所述外殼上端(44)處與所述絕緣體(32)間隔開(kāi)，以形成所述殼體間隙(30)，所述填充材料(40)包括圍繞所述殼體間隙(30)模塑成型的樹(shù)脂。
17.—種電暈點(diǎn)火系統(tǒng),其用于提供一射頻電場(chǎng)，以電離一內(nèi)燃機(jī)的燃燒室(26)中的部分燃料-空氣混合物，并在該內(nèi)燃機(jī)的燃燒室(26)中提供電暈放電(24)，其特征在于，該電暈點(diǎn)火系統(tǒng)包括: 一氣缸體(46)、一氣缸蓋(48)和一活塞(50),在該氣缸體(46)、氣缸蓋(48)和活塞(50 )之間形成有一燃燒室(26 )， 在所述燃燒室(26)內(nèi)提供的燃料和空氣的混合物， 一點(diǎn)火器(20)，該點(diǎn)火器(20)設(shè)置在所述氣缸蓋(48)中，并垂直延伸進(jìn)入所述燃燒室(26)，且該點(diǎn)火器(20)用于接收一高射頻電壓，并發(fā)射一射頻電場(chǎng)，以電離燃料-空氣混合物并形成所述電暈放電(24)， 所述點(diǎn)火器(20)包括一由導(dǎo)電材料制成的中心電極(22)，該中心電極(22)用于接收一高射頻電壓，并發(fā)射一射頻電場(chǎng)，以電離燃料-空氣混合物并提供所述電暈放電(24)，所述中心電極(22)從一電極終端(52)延伸至一電極點(diǎn)火端(54)，該電極終端(52)接收該高射頻電壓，該電極點(diǎn)火端(54)發(fā)射該射頻電場(chǎng)， 一由電絕緣材料制成的絕緣體(32)，其圍繞所述中心電極(22)設(shè)置，并從一絕緣體上端(60 )縱向延伸經(jīng)過(guò)所述電極終端(52 )直至一絕緣體管口端(62 )， 所述絕緣體(32)在所述絕緣體管口端(62)處與所述中心電極(22)間隔開(kāi)，以在該絕緣體(32)和所述中心電極(22)之間形成一電極間隙(28)，一由導(dǎo)電金屬材料制成的外殼(36)，其圍繞所述絕緣體(32)設(shè)置，并從一外殼上端(44)縱向延伸至一外殼下端(92), 所述外殼(36)沿所述外殼的兩端(44、92)中的至少一個(gè)與所述絕緣體(32)間隔開(kāi)，以在該外殼(36)和所述絕緣體(32)之間形成一殼體間隙(30)， 一填充材料(40)，該填充材料(40)在至少一個(gè)所述間隙(28、30)的兩側(cè)之間連續(xù)延伸，以避免所述間隙(28、30)中的電暈放電(24)。
18.—種制造電暈點(diǎn)火器(20)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 提供一絕緣體(32)，該絕緣體(32)由一電絕緣材料制成，并具有一絕緣體孔，該絕緣體孔從一絕緣體上端(60 )縱向延伸至一絕緣體管口端(62 ), 將一中心電極(22)插入該絕緣體孔中，該中心電極(22)由一導(dǎo)電材料制成， 將該中心電極(22)在該絕緣體管口端(62)處與該絕緣體(32)間隔開(kāi)，以在該中心電極(22)和該絕緣體(32)之間形成一電極間隙(28)， 提供一外殼(36),該外殼(36)由一金屬材料制成,并具有一外殼孔，該外殼孔從一外殼上端(44 )縱向延伸至一外殼下端(92 )， 將該絕緣體(32)插入該外殼孔中， 將該絕緣體(32)與該外殼(36)間隔開(kāi)，并在該絕緣體(32)和該外殼(36)之間形成一殼體間隙(30)，以及 采用一填充材料(40)填充該間隙(28、30)中的至少一個(gè)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制造電暈點(diǎn)火器(20)的方法，其特征在于，該填充步驟包括將該填充材料(40)在該外殼上端(44)處圍繞該外殼(36)注塑成型。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的制造電暈點(diǎn)火器(20)的方法，其特征在于，該方法包括在該外殼孔中將一內(nèi)部密封件(38)設(shè)置在該外殼(36)上，其中，該間隔步驟包括將該絕緣體(32)設(shè)置在該內(nèi)部密封件(38) 上，以提供該殼體間隙(30)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電暈點(diǎn)火器(20)，其包括位于中心電極(22)與絕緣體(32)之間的電極間隙(28)以及位于絕緣體(32)和外殼(36)之間的殼體間隙(30)。間隙(28、30)中填滿了填充材料(40)，以避免間隙(28、30)中的電暈放電(24)，并將能量集中在中心電極(22)的點(diǎn)火尖端(58)。填充材料(40)可以是電絕緣的或是導(dǎo)電的。殼體間隙寬度(ws)在外殼下端(92)處為最大。殼體間隙(30)也可以設(shè)置在位于外殼上端(44)和絕緣體(32)之間的翻折區(qū)域中，在這種情況下，填充材料(40)圍繞翻折區(qū)域注塑成型。在點(diǎn)火器(20)的工作過(guò)程中，填充材料(40)減小了間隙(28、30)兩側(cè)之間的壓降。
文檔編號(hào)H01T21/02GK103210556SQ201180054550
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月14日
發(fā)明者約翰·A·鮑里斯, 詹姆斯·D·呂科瓦基, 基斯·漢普頓 申請(qǐng)人:費(fèi)德羅-莫格爾點(diǎn)火公司