BR102014006027A2

BR102014006027A2 - dispositivo de ignição corona

Info

Publication number: BR102014006027A2
Application number: BR102014006027A
Authority: BR
Inventors: Timo Stifel; Tom Achtstätter
Original assignee: Borgwarner Beru Systems Gmbh
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2015-10-06
Also published as: US9373941B2; US20140261273A1; CN104061107B; DE102013102592B4; DE102013102592A1; CN104061107A

Abstract

dispositivo de ignição corona. a presente invenção refere-se a um dispositivo de ignição corona para inflamar combustível em uma câmara de combustão de um motor por meio de uma descarga corona, que compreende uma carcaça tubular (1), uma bobina (5) disposta na carcaça tubular (1), um isolador (2) que pluga na carcaça tubular (1) e um eletrodo central (3) que é conectado à bobina (5) pluga no isolador (2) e conduz a pelo menos uma ponta de ignição (6). para aumentar a vida útil da ponta de ignição (6), a dita ponta de ignição consiste, em parte ou completamente, em uma liga baseada em irídio que contém 3 a 30% em peso de ródio ou é revestida por uma camada de queima (7)

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO DE IGNIÇÃO CORONA".

Descrição [001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de ignição corona para inflamar combustível em uma câmara de combustão de um motor por meio de uma descarga corona.

[002] Um dispositivo de ignição corona que tem os aspectos especificados no preâmbulo da reivindicação 1 é conhecido da DE 10 2010 045 175 A1. Com este dispositivo de ignição corona o eletrodo central carrega uma cabeça de ignição que tem uma pluralidade de pontas de ignição e é produzido sendo cortado de uma chapa metálica.

[003] É conhecido da WO 2011/130365 A1 cobrir as pontas de ignição de tal cabeça de ignição com uma camada resistente a desgaste, e assim aumentar a vida útil da cabeça de ignição. A camada resistente a desgaste é aplicada na região das pontas de ignição e na face superior e na face inferior da cabeça de ignição por meio de deposição, revestimento com pó ou faiscamento com raio catodo. Metais platina são utilizados, entre outros, como o material para a camada resistente a desgaste.

[004] Pontas de ignição de dispositivos de ignição corona podem também ser formadas como agulhas. A DE 10 2010 045 173 A1 apresenta ambas, as cabeças de ignição que juntamente com suas pontas de ignição, são recortadas de chapa metálica, e cabeças de ignição às quais pontas de ignição formadas por agulhas são plugadas.

[005] Ao mesmo tempo, no caso de pontas de ignição recortadas de chapa metálica, e no caso de pontas de ignição na forma de agulhas, o desgaste é um problema.

[006] Um objetivo da presente invenção é especificar uma maneira na qual a vida útil de um dispositivo de ignição corona pode ser pro- longada.

[007] Este objetivo é alcançado por meio de um dispositivo de ignição corona que tem os aspectos especificados na reivindicação 1. Refinamentos vantajosos da invenção são o assunto das reivindicações dependentes.

[008] Com uma ponta de ignição que consiste em parte ou completamente de uma liga baseada em irídio que contém 3 a 30% em peso de ródio, a queima pode ser retardada e a vida útil assim prolongada. Irídio tem um ponto de fusão elevado e um ponto de ebulição elevado, o que resulta em uma queima vantajosamente de alta resistência. Estas boas propriedades podem ser melhoradas ainda mais misturando ródio.

[009] Ligas baseadas em irídio que contém 3 a 10% em peso de ródio são particularmente vantajosas. A liga baseada em irídio preferivelmente contém pelo menos 80% em peso de irídio, por exemplo, 85% em peso de irídio, ou mais. Além de irídio e ródio a liga pode conter outros constituintes, por exemplo, níquel e/ou óxidos. Em particular óxido de ítrio, óxido zircônio, óxido de zinco, óxido de cádmio, óxido de índio, óxido de estanho e óxido de chumbo têm um efeito de redução de queima. A liga contém preferivelmente não mais do que 5% em peso de óxidos, por exemplo, 0,5% em peso até 4% em peso.

[0010] A queima da ponta de ignição pode ser retardada pela utilização de uma liga de índio-ródio. De maneira surpreendente, uma redução da queima não é absolutamente necessária, contudo, para aumentar a vida útil de uma ponta de ignição. Por meio de uma camada de queima, por meio da qual a ponta de ignição é embainhada ou é coberta pelo menos em dois lados opostos, uma vida útil muito longa de uma ponta de ignição pode ser alcançada utilizando ligas que são por si mesmas menos resistentes ao desgaste.

[0011] É importante para o funcionamento correto de uma ponta de ignição que dita ponta de ignição permaneça pontuda em sua extremidade. Somente então pode um aumento da resistência de campo elétrico ser produzido em sua extremidade, o que é essencial para a ignição de uma descarga corona. Queima das pontas de ignição conduz, em pontas de ignição convencionais, a um crescente embotamen-to da ponta de ignição e, portanto, durante um período de tempo mais longo ou mais curto, a uma falha da ponta de ignição.

[0012] Um embotamento da ponta de ignição pode ser impedido de maneira efetiva com uma camada de queima que é menos resistente à queima do que a ponta de ignição coberta com ela. Uma descarga corona, tipicamente, começa, especificamente, a partir da extremidade distai de uma ponta de ignição, uma vez que isto é onde a resistência do campo elétrico é máxima. Queima é, portanto inevitável na extremidade da ponta de ignição. A resistência de campo elétrico, e, portanto também a intensidade da descarga corona, diminui com a distância crescente da extremidade da ponta de ignição. A descarga corona, consequentemente, provoca queima somente em uma porção curta na extremidade da ponta de ignição. Com queima crescente da ponta de ignição, uma porção correspondente da camada de queima assim também sempre queima, de tal modo que uma nova porção da ponta de ignição é continuadamente exposta. Mesmo depois de um longo período de operação da ponta de ignição uma porção extrema curta da ponta de ignição é assim sempre exposta. A espessura da porção extrema exposta de maneira contínua pela queima assim permanece constante. A ponta de ignição, portanto, não se torna rombuda, mas sempre permanece suficientemente pontuda como resultado de queima.

[0013] Se tal camada de queima está presente, não é absolutamente necessário utilizar uma liga de irídio-ródio para a ponta de ignição. A ponta de ignição pode então consistir em parte, ou completamente, de qualquer liga baseada em um metal do grupo platina.

[0014] A camada de queima, por exemplo, pode encamisar um arame feito de uma liga baseada em um metal do grupo platina ou, no caso de uma cabeça de ignição puncionada de uma chapa metálica, pode cobrir uma face superior e uma face inferior da ponta de ignição. Aqui a camada de queima torna possível fazer o arame e circundado com ela tão fino que sempre assegure uma ponta de ignição pontuda e, portanto, altas resistências de campo. Consequentemente, uma camada de queima sobre a face superior e a face inferior de uma cabeça de ignição recortada de chapa metálica possibilita que a camada intermediária que forma a ponta de ignição seja formada de maneira muito fina. Esta camada intermediária é exposta na extremidade da ponta de ignição e é exposta continuadamente por queima, tão longe quanto necessário. A extremidade da ponta de ignição é, portanto, sempre pontuda, e possibilita altas resistências de campo elétrico.

[0015] De acordo com o refinamento vantajoso da invenção, a ponta de ignição sem a camada de queima tem uma espessura de menos do que 0,3 mm. Por exemplo, a ponta de ignição sem camada de queima pode ter uma espessura de 0,1 mm ou menos. Um arame que é tão fino ou chapas metálicas que são tão finas podem apenas ser manipulados e processados com dificuldade. Contudo, com uma camada de queima de acordo com a invenção que encamisa tal arame ou cobre a face superior e a face inferior de tal camada fina, um arame ou uma chapa metálica de espessura suficiente é obtida sem dificuldade. A ponte de ignição e a camada de queima juntas têm, preferivelmente, uma espessura de 0,6 mm ou mais.

[0016] Uma vida útil particularmente longa é obtida se as duas medidas explicadas acima são combinadas, o que quer dizer, se a ponta de ignição é produzida em parte ou completamente de uma liga baseada em irídio que contém 3 a 30% em peso de ródio, e se uma camada de queima é adicionalmente fornecida. Um único destes dois aspectos, sozinho, já resulta em um melhoramento considerável, contudo, para a vida útil. Um aspecto da presente invenção, portanto, também está relacionado a um dispositivo de ignição corona no qual a ponta de ignição consiste, em parte ou completamente, de uma liga baseada em um metal do grupo platina e carrega uma camada de queima.

[0017] Metais do grupo platina são rutênio, ródio, paládio, ósmio, irídio e platina. Estes metais são muitas vezes também referidos como metais platina.

[0018] Ao invés de produzir a ponta de ignição completamente de uma liga baseada em irídio ou outra liga de metal platina, por exemplo, revestir um arame homogêneo com uma camada de queima ou cobrir a face superior e a face inferior de uma camada homogênea com uma camada de queima, um material compósito pode também ser utilizado. Por exemplo, um material compósito de fibra, ou um material compósito matriz pode ser embainhado por uma camada de queima ou coberto em suas faces superior e inferior com uma camada de queima.

[0019] A camada de queima é feita de metal, por exemplo, uma liga que consiste de maneira predominante de um ou mais metais de transição. Ligas baseadas em ferro, ligas baseadas em níquel, e ligas baseadas em cromo são adequadas, entre outras.

[0020] O comportamento de queima de uma liga metálica é determinado amplamente, porém não exclusivamente, pelo ponto de fusão. A camada de queima é, portanto, preferivelmente feita de um material que tem um ponto de fusão mais baixo do que a liga baseada em um metal do grupo platina, da qual a ponta de ignição consiste em parte ou compietamente.

[0021] Outros detalhes e vantagens da invenção serão explicados com base em uma modalidade ilustrativa com referência aos desenhos que acompanham, nos quais: [0022] a Figura 1 mostra um dispositivo de ignição corona;

[0023] a Figura 2 mostra uma vista em corte da Figura 1;

[0024] a Figura 3 mostra uma ilustração esquemática de uma ponta de ignição do dispositivo de ignição corona;

[0025] a Figura 4 mostra uma vista em corte da ponta de ignição quando nova;

[0026] a Figura 5 mostra uma vista em corte da ponta de ignição quando usada.

[0027] O dispositivo de ignição corona ilustrado nas Figuras 1 e 2 gera uma descarga corona para inflamar combustível em uma câmara de combustão de um motor. O dispositivo de ignição corona tem uma carcaça tubular 1 que é fechada em uma extremidade por um isolador 2. Um eletrodo central 3 que carrega uma cabeça de ignição 4 que tem uma pluralidade de pontas de ignição 6, pluga no isolador 2. Uma porção 3a do eletrodo central 3 pode consistir em vidro eletricamente condutor que produz uma vedação.

[0028] O eletrodo central 3 juntamente com o isolador 2 e a carcaça tubular 1 formam um capacitor que é conectado em série a uma bobina 5 conectada ao eletrodo central 3. Este capacitor e a bobina 5 disposta na carcaça tubular um são parte de um circuito elétrico oscilante, cuja excitação torna possível que descargas corona sejam produzidas na ponta de ignição 6 da cabeça de ignição 4.

[0029] Uma das pontas de ignição 6 deste dispositivo de ignição corona está ilustrada em uma maneira ampliada na Figura 3. A Figura 4 mostra uma seção longitudinal desta ponta de ignição 6 no estado de nova ou não é usada, juntamente com uma porção da cabeça de ignição 4 na qual ela é prolongada. A Figura 5 mostra uma seção longitudinal da ponta de ignição 6 no estado de usada, o que quer dizer com o estabelecimento de queima.

[0030] A ponta de ignição na modalidade ilustrada é um arame feito de uma liga baseada em irídio embainhada por uma camada de queima 7 que é menos resistente à queima do que a ponta de ignição 6. O arame que é circundado pela camada de queima 7 pode ser homogêneo, o que quer dizer, pode consistir completamente da liga baseada em irídio. É também possível que o arame seja um material compósito que é revestido por uma camada de queima 7.

[0031] Em sua extremidade distai a ponta de ignição 6 se salienta da camada de queima 7. Durante operação do dispositivo de ignição corona existe assim um aumento severo na resistência de campo elétrico na extremidade distai da ponta de ignição 6. A formação de uma descarga corona é assim facilitada. Tal descarga corona começa da extremidade distai da ponta de ignição 6. A extremidade distai da ponta de ignição 6 é portanto exposta a tensões mais fortes. Com distância crescente da extremidade distai da ponta de ignição 6 a resistência de campo elétrico, e portanto também a intensidade da descarga corona, diminui.

[0032] Se a camada de queima 7 é menos resistente à queima do que a liga baseada em irídio, ela pode não suportar o efeito de uma descarga corona bem como a ponta de ignição 6. Como resultado, a camada de queima 7 é queimada de maneira relativamente rápida em uma porção extrema da ponta de ignição 6 sob o efeito da descarga corona. Em uma distância maior da extremidade distai da ponta de ignição 6, a intensidade da descarga corona é tão baixa, contudo, não há mais qualquer queima significativa. A partir do estado de nova mostrado nas Figuras 3 e 4, a ponta de ignição 6, portanto, transiciona relativamente cedo para o estado de usada ilustrado na Figura 5. Também no estado de usada, que é caracterizado pela queima da ponta de ignição 6 e da camada de queima 7, uma porção exposta da ponta de ignição 6 está sempre presente. Uma vez que a ponta de ignição 6 é muito fina, por exemplo, tem uma espessura de menos que 0,3 mm, a extremidade distai da ponta de ignição 6 é tão pontuda, mesmo no estado de usada, que um aumento forte na resistência do campo elétrico ocorre e forma uma descarga corona sem dificuldade. Devido à operação continuada e queima continuada, a ponta de ignição 6 é aliás mais curta no todo, porém a forma de sua extremidade distai permanece amplamente imutável, com o resultado que boas pré-condições para formar uma descarga corona são além disto, fornecidas.

[0033] Na modalidade ilustrada a ponta de ignição 6 tem uma espessura de não mais do que 0,1 mm. Um arame que é tão fino pode apenas ser manipulado facilmente devido à camada de queima que o circunda. A camada de queima 7 pode ter uma espessura desde 0,2 mm até 0,4 mm, por exemplo. Sem uma camada de queima 7 que en-camisa a ponta de ignição 6, tal ponta de ignição fina 6 poderia somente ser fixada à cabeça de ignição 4 de um dispositivo de ignição corona com muito esforço. A ponta de ignição 6 juntamente com a camada de queima tem, preferivelmente, uma espessura de 0,6 mm ou mais.

[0034] A ponta de ignição 6 consiste na modalidade ilustrada de uma liga baseada em irídio que contém 3 a 30% em peso de ródio, por exemplo, 3 a 10% em peso de ródio. A porção de irídio da liga baseada em irídio é mais do que 85%. A liga baseada em irídio pode, adicionalmente, conter constituintes de liga, por exemplo, níquel e/ou óxidos. Por exemplo, proporções desde 0,5% em peso até 5% em peso de um óxido, por exemplo, óxido de ítrio, óxido de zircônio, óxido de estanho ou outros óxidos, são favoráveis.

[0035] A camada de queima 7 preferivelmente tem um ponto de fusão mais baixo do que a liga baseada em irídio utilizada para a ponta de ignição 7. A camada metálica de queima 7, por exemplo, pode ser uma liga baseada em um ou mais metais de transição. Por exemplo, ligas baseadas em níquel, ligas baseadas em cromo, ou ligas baseadas em ferro, são bem adequadas.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Dispositivo de ignição corona para inflamar combustível em uma câmara de combustão de um motor por meio de uma descarga corona, que compreende uma carcaça tubular (1), uma bobina (5) disposta na carcaça tubular (1), um isolador (2) que é preso na carcaça tubular (1), e um eletrodo central (3) que é conectado à bobina (5), é plu-gado no isolador (2) e conduz a pelo menos uma ponta de ignição (6), caracterizado pelo fato de a ponta de ignição (6) consistir em parte ou completamente de uma liga baseada em irídio que contém 3 a 30% em peso de ródio.

2. Dispositivo de ignição corona de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma camada de queima (7) por meio da qual a ponta de ignição (6) é revestida ou é coberta pelo menos em dois lados opostos.

3. Dispositivo de ignição corona de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a camada de queima (7) consistir de maneira predominante em um ou mais metais de transição.

4. Dispositivo de ignição corona de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de o eletrodo central (3) conduzir a uma cabeça de ignição que é feita de chapa de metal e que tem uma pluralidade de pontas de ignição.

5. Dispositivo de ignição corona de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de a ponta de ignição (6) ser feita de arame.

6. Dispositivo de ignição corona de acordo com uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado pelo fato de a camada de queima (7) consistir em uma liga baseada em níquel, liga baseada em cromo, ou uma liga baseada em ferro.

7. Dispositivo de ignição corona de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de a ponta de ignição (6) sem a camada de queima ter uma espessura de menos do que 0,3 mm, preferivelmente não mais do que 0,1 mm.

8. Dispositivo de ignição corona de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de a ponta de ignição (6) ser feita de um material compósito que contém a liga baseada em irídio e uma liga que consiste de maneira predominante em um ou mais metais de transição.

9. Dispositivo de ignição corona de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de a liga baseada em irídio conter 3 a 10% em peso de ródio.

10. Dispositivo de ignição corona de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de a liga baseada em irídio conter pelo menos 80% em peso, preferivelmente pelo menos 85% em peso, de irídio.

11. Dispositivo de ignição corona para inflamar combustível em uma câmara de combustão de um motor por meio de uma descarga corona, que compreende: uma carcaça tubular (1), uma bobina (5) disposta na carcaça tubular (1), um isolador (2) que é plugado na carcaça tubular (1), e um eletrodo central (3) que é conectado à bobina (5), é plugado no isolador (2) e conduz a pelo menos uma ponta de ignição (6) que consiste em parte ou completamente de uma liga baseada em um metal do grupo platina, caracterizado pelo fato de a ponta de ignição (6) carregar uma camada metálica de queima (7) que é menos resistente à queima do que a ponta de ignição (6) e preferivelmente tem um ponto de fusão mais baixo do que a liga baseada em um metal do grupo platina.