专利名称：电晕点火装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有权利要求所述特征的点火装置。这种类型的点火装置被称为电晕点火装置或者高频点火装置，并可从，例如，EP1515594A2中获知。
背景技术：
通过在燃烧室内产生的电晕放电，在内燃机的燃烧室内点燃燃料的方法在美国专利US2004/0129241A1中也进行了描述。其中，使用了一中心电极，所述中心电极设置于一被外导体所围绕的绝缘体中。所述处于地电势的燃烧室的外导体或者外壁充当反电极。中心电极，绝缘体本体和燃烧室的外导体或者外壁形成一电容。围绕中心电极的绝缘体，以及燃烧室连同其内容物，充当电介质。根据活塞所在的冲程，空气或燃料/空气混合物或废气处于所述燃烧室内。该电容形成电谐振电路的一部分，所述电谐振电路由高频电压进行激发。典型地，所述谐振电路的谐振频率处于30kHZ和10MHZ之间，并且，例如,所述点火电极上的交变电压通常会达到15kV到500kV之间。电晕放电由此在燃烧室内产生。在从专利文件US 2004/0129241和EP 1515594A2所获知的电晕点火装置的情况中，所述中心电极的末端设有单一的燃点。然而，所述中心电极还可分支为若干燃点，以便在较大的体积内产生等离子体。电晕放电装置的外壳通常由外壳管件和壳体头组成，所述壳体头以气密性的方式安装于内燃机的汽缸盖内，并为此通常具有外螺纹。所述壳体头围绕绝缘体的圆柱形部分以便与其保持紧密结合。在从管件外壳到较狭窄的壳体头的转变中电场会剧烈变化。这种转变之前已经证明存在问题并且易受到击穿电压和局部放电的影响。电晕点火装置是传统点火系统的一替换物，所述传统点火系统通过火花塞上的电弧放电来进行点火，并且由于电极烧化会受到相当大的磨损。电晕点火装置具有更长的使用寿命的潜力，可是这在以前只能在有限的范围内得以实现，因为高电压击穿或局部放电通常会导致过早损坏
发明内容
因此，本发明的目的在于提出一种可以改善电晕点火装置使用寿命的手段。该目的通过具有权利要求所述特征的点火装置来实现。本发明的进一步改进在从属权利要求中得以公开。远离燃烧室的所述绝缘体的后端已经被证明对于电压击穿以及内部局部放电尤其关键。所述电晕点火装置的外壳在该点处相比其朝向所述燃烧室的前端具有更大的内径。所述外壳以一相当大的间距围绕所述绝缘体的后端，同时，有时被称之为壳体头的前壳体部分通常具有紧靠所述绝缘体的外螺纹。在根据本发明所述的电晕点火装置中，所述绝缘体在外壳的扩展内部具有一较薄部分。虽然较低的击穿强度会被认为是较薄绝缘体所导致的结果，所述电晕点火装置对于电压击穿和局部放电的敏感性出乎意料地可通过所述绝缘体的这种设计得到相当大程度的减少。例如，所述绝缘体的较薄部分可为圆锥台形，并可直接与由外壳所紧密封装的圆柱形绝缘体部分邻接。根据本发明的进一步改进，所述绝缘体可在圆柱形绝缘体部分和绝缘体部分之间具有锥状部分。在所述设置于外壳的圆柱形内部部分中的圆柱形绝缘体部分和设置于所述外壳的扩展内部部分中的较薄绝缘体部分之间，所述绝缘体的直径连续减小。那么所述较薄绝缘体部分形成锥形或者朝向所述绝缘体远离燃烧室的一端进一步锥形化。所述锥状部分优选为圆锥形或者内凹的圆形。这就意味着当从纵截面方向观察所述绝缘体时，所述锥状部分具有凹面曲率，也就是说，向内朝向所述绝缘体弯曲。所述绝缘体的圆柱形部分涂有导电涂层，其止于所述较薄部分前。所述导电涂层因此覆盖所述圆柱形绝缘体部分，而非较薄部分。所述导电涂层优选为仅仅延伸至所述圆柱形绝缘体部分的后端。所述绝缘体若具有过渡区，其可被所述导电涂层完全或部分覆盖，但是优选为不覆盖。所述圆柱形绝缘体部分的后端即为朝向所述较薄绝缘体部分的端部。优选地，所述导电涂层由金属或者导电陶瓷组成，例如，钥硅化物。根据本发明的进一步改进，所述圆柱形绝缘体部分的末端与所述圆柱形内部部分齐平，或者从所述圆柱形内部部分伸出到后部，也就是说，远离所述燃点。所述绝缘体的圆柱形部分末端止于所述外壳的圆柱形内部部分也是可能的，但是如果所述圆柱形绝缘体部分至少延伸至所述外壳圆柱形内部部分的后端，则会实现较高的击穿强度，也就是说，至少延伸至远离所述燃烧室的圆柱形内部部分的末端。如果所述圆柱形绝缘体部分从所述圆柱形内部部分稍微伸出，这对于制造过程来说是有帮助的。优选地，从所述圆柱形内部部分伸出的圆柱形绝缘体部分应小于其半径，更为优选地，小于半径的一半，尤其是小于半径的三分之一。根据本发明的另一有利的改进，所述较薄绝缘体部分可能长于其最小直径。所述较薄绝缘体部分优选为甚至长于所述圆柱形绝缘体部分的直径。高压击穿或者局部放电的风险可通过短而薄的绝缘体部分在相当大程度上得以降低，但是，通过长且薄的绝缘体部分，所述燃点的供料管线(通常称之为中心电极)的电气连接，可置于所述外壳的一区域，所述区域远离外壳的内径大幅变化的关键区域从而高压击穿或者局部放电的风险在很大程度上得以避免。根据本发明的另一有利的改进，每一在过渡区与所述绝缘体相切的几何锥可具有小于或等于140°的孔径角，优选为小于或等于120°，尤其是小于110°。所述锥体为直几何锥，也就是说其绕垂直于其底面积的轴旋转对称。该圆锥的孔径角是所述轴与锥形面之间夹角的两倍。该圆锥的孔径角通过切线来定义。小于或等于140°的角度确保了所述绝缘体的厚度不会突然变化。因此，所述电场的尖峰可在相当大程度上得以避免或者至少有所衰减。根据本发明的另一有利的改进，所述外壳的内部可在远离所述燃点的圆柱形内部部分的末端以阶梯式的方式变宽。这对于击穿强度来说也是有所帮助的。根据本发明的另一有利的改进，所述绝缘体的较薄部分嵌入有电绝缘填充物，例如陶瓷粉或铸模材料。围绕所述较薄部分的填充物材料可以有利地提高击穿强度。
本发明的进一步详述及其优点将基于参考附图中的示例性实施例得以说明，其中图1出示了根据本发明所述的电晕点火装置的一实施例的前部纵剖面示意图。
具体实施例方式图1所示的电晕点火装置被用于在内燃机的燃烧室中点燃燃料。所述电晕点火装置具有外壳，所述外壳由外壳管件I和壳体头2组成。所述壳体头2可被安装于所述外壳管件I上。例如，通过焊接或钎焊。外壳管件I和壳体头2可通过将一个安装于另一个的内部来促进它们相互连接。壳体头2具有与发动机汽缸盖螺旋结合的外螺纹。其他方式，例如插头连接，可被用于替代螺纹以气密方式将电晕点火装置固定到汽缸盖上。—绝缘体3设置于所述外壳内。绝缘体3围绕一末端设有燃点4a的中心电极4。在所示的实施例中，仅提供了单一燃点。然而，所述中心电极分支并具有若干燃点4a也是可能的。中心电极4的后端连接有一线圈5。该线圈5为电谐振电路的一部分，中心电极4和壳体头2形成一电容，所述电容的电介质即为所述绝缘体3。例如，所述谐振电路在工作期间由高频电压所激发以在燃点4a产生大于或等于30kV的高压。高压因此在燃点4a引起电晕放电。如图1所示，壳体头2围绕一圆柱形内部，其中设置有绝缘体3的圆柱形部分。所述外壳的扩展内部部分与外壳的圆柱形内部部分相邻接。绝缘体3在扩展内部部分中具有较薄部分3a。所述绝缘体的直径从圆柱形部分的直径连续减少到外壳的扩展内部部分中的
较小直径。绝缘体3的较薄部分要薄于设置于外壳圆柱形内部部分中的圆柱形绝缘体部分。所述圆柱形绝缘体部分从外壳的圆柱形内部部分的后端略微伸出，例如，小于其直径的一半。在圆柱形内部部分中，所述圆柱形绝缘体部分与外壳相接触。在扩展的内部部分中，外壳以一定间距围绕所述绝缘体。在扩展的内部部分中具有环形间隙。所述环形间隙可能为空或者填充有电绝缘填充物7。较薄绝缘体部分3a从壳体头2伸出直到连接元件6,中心电极4通过所述连接元件6连接到线圈5。绝缘体3在圆柱形绝缘体部分和较薄绝缘体3a之间具有锥状部分3b，所述较薄绝缘体3a可能为锥形或圆柱形。所述锥状部分可能为内凹的圆形或圆锥形。锥状部分3b在一侧邻接有圆柱形绝缘体部分，另一侧邻接有较薄部分。在外壳的扩展内部部分的内部，所述绝缘体的厚度均要小于其在圆柱段内的厚度。较薄绝缘体部分3a和锥状部分3b由填充物7所围绕，例如，电绝缘陶瓷粉末，夕卜壳管件I通过所述电绝缘陶瓷粉末填充。较薄部分3a被嵌入到所述填充物7中。电绝缘填充物7沿其整体长度与较薄部分3a相接触。较薄部分为所述绝缘体的末端段。绝缘体3在其另一末端的末端段具有最大直径。绝缘体3可从所述外壳的前面伸出到燃烧室内或者其末端与外壳齐平。如果绝缘体3从外壳中伸出，伸出部分可能要厚于相邻接的圆柱形部分。圆柱形绝缘体部分设置有导电涂层8，例如，由导电陶瓷或金属制成。导电涂层8不覆盖较薄部分3a。导电涂层8止于所述圆柱形绝缘体部分的后端。优选地，导电涂层8仅仅覆盖绝缘体3与壳体头3相接触的绝缘体3的表面。所述绝缘体3的其他区域没有导电涂层8。每一在过渡区与绝缘体3相切的几何锥应该具有小于140°的孔径角；小于120°的孔径角。因此，在扩展的锥状部分内实现所述绝缘体3的直径的减少，这样电场尖峰会在很大程度上得以避免或者至少是有所减少。然而，绝缘体3是逐渐锥形化，在圆柱形绝缘体部分所在的圆柱形内部部分，其后端的外壳内部，以阶梯式的方式扩展，也就是说，可能突然变宽。在所示实施例中，外壳本体2具有环状区域9，其垂直朝向绝缘体的纵轴。虽然边缘和尺寸的突然变化会增加电场尖峰以及因此导致的电压击穿的风险，夕卜壳可能在位于所述圆柱形内部部分后端的其内表面上具有一边缘10。事实上，这样的边缘10甚至看起来是有利的，因为它导致绝缘体3和外壳之间距离的最可能快的增加。在所述的实施例中，从过渡区具有最低偏转的燃烧室一侧开始获得绝缘体3中的场力线，内部在所述过渡区中扩展。因此，壳体头2边缘10处以及位于所述圆柱形绝缘体部分后端的绝缘体3的任何边缘处的场浓度有利地低。参考数字1、外壳管件，2、壳体头，3、绝缘体，3a、较薄绝缘体部分，3b、绝缘体的锥状部分，4、中心电极，4a、燃点，5、线圈6连接元件7填充物8 涂层9环形区域
权利要求
1.一种通过生成电晕放电在内燃机内点燃燃料的电晕点火装置，包括 一夕卜壳; 一绝缘体(3)，所述绝缘体(3)设置于所述外壳内； 一中心电极(4)，所述中心电极(4)设置于所述绝缘体(3)内，且其末端设有至少一个燃点(4a)； 其中所述外壳围绕形成一内部空间，所述内部空间具有一圆柱形部分，所述绝缘体(3)的一圆柱形部分设置于所述圆柱形部分中； 其中一扩展的内部部分与远离所述燃点(4a)的圆柱形内部部分的末端相邻接； 其特征在于 所述绝缘体(3)在所述外壳的扩展内部部分内具有一较薄部分(3a)，并且所述绝缘体(3 )的圆柱形部分涂有导电涂层(8 )，所述导电涂层(8 )止于所述较薄部分(3a)前。
2.根据权利要求1所述的点火装置，其特征在于所述绝缘体(3)具有一位于所述圆柱形绝缘体部分和较薄绝缘体部分(3a)之间的锥状部分(3b)，所述锥状部分(3b)将所述圆柱形绝缘体部分和较薄绝缘体部分(3a)相连接。
3.根据权利要求2所述的点火装置，其特征在于所述锥状部分(3b)为凹入的圆或为圆锥形。
4.根据权利要求2或3所述的点火装置，其特征在于在所述锥状部分(3b)内与所述绝缘体(3)相切的几何锥具有小于或等于140°的孔径角。
5.根据上述权利要求中任一权利要求所述的点火装置，其特征在于所述圆柱形绝缘体部分从所述圆柱形内部部分伸出到所述外壳的扩展内部部分内或者末端与其对齐。
6.根据权利要求5所述的点火装置，其特征在于所述圆柱形绝缘体部分从所述圆柱形内部部分以小于其半径伸出。
7.根据上述权利要求中任一权利要求所述的点火装置，其特征在于所述较薄绝缘体部分(3a)的长度长于其最小直径。
8.根据上述权利要求中任一权利要求所述的点火装置，其特征在于所述外壳具有外螺纹，其围绕所述圆柱形内部部分。
9.根据上述权利要求中任一权利要求所述的点火装置，其特征在于所述内部空间以阶梯式的方式变宽。
10.根据上述权利要求中任一权利要求所述的点火装置，其特征在于所述较薄绝缘体部分(3a)在所述扩展内部被电绝缘填充物(7 )所围绕。
11.根据上述权利要求中任一权利要求所述的点火装置，其特征在于所述从外壳内伸出的绝缘体(3)具有一末端，其设置有所述至少一个燃点(4a)。
12.根据上述权利要求中任一权利要求所述的点火装置，其特征在于所述导电涂层止于设置有所述至少一个燃点的绝缘体的末端前。
13.根据上述权利要求中任一权利要求所述的点火装置，其特征在于设置有所述至少一个燃点(4a)的绝缘体的端截面要厚于所述圆柱形绝缘体部分。
全文摘要
本发明涉及一种通过电晕放电在内燃机内点燃燃料的电晕点火装置，所述电晕点火装置包括一外壳，一绝缘体(3)，所述绝缘体(3)设置于所述外壳内，一中心电极(4)，所述中心电极(4)设置于所述绝缘体(3)内，且其末端设有至少一个燃点(4a)，其中所述外壳围绕形成一具有圆柱形部分的内部空间，所述绝缘体(3)的圆柱形部分设置于所述圆柱形部分中，其中一扩展的内部部分与远离所述燃点(4a)的圆柱形内部部分的末端相邻接，根据本发明，所述绝缘体(3)在所述扩展内部部分内具有一较薄部分(3a)。
文档编号F02P23/04GK103061950SQ20121040246
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月19日 优先权日2011年10月21日
发明者T·思蒂福, T·吉福斯 申请人:博格华纳贝鲁系统有限公司