BR102014010589A2

BR102014010589A2 - Dispositivo de ignição corona e método para produzir um dispositivo de ignição corona

Info

Publication number: BR102014010589A2
Application number: BR102014010589-1A
Authority: BR
Inventors: Tom Achtstaetter; Timo Stifel; Felizitas Heilmann; Ganghua Ruan; Gerd Braeuchle
Original assignee: Borgwarner Beru Systems Gmbh
Priority date: 2013-05-06
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2014-12-30
Also published as: CN104143765B; CN107196189B; US20140328003A1; CN107196189A; CN104143765A; US9705293B2; DE102013104643B3

Abstract

RESUMO Patente de Invenção: "DISPOSITIVO DE IGNIÇÃO CORONA E MÉTODO PARA PRODUZIR UM DISPOSITIVO DE IGNIÇÃO CORONA". A invenção refere-se a um dispositivo de ignição corona, compreendendo um eletrodo central (5), um isolador (3) circundando o eletrodo central (5), uma bobina (7), que é conectada ao eletrodo central (5), e um tubo de alojamento (1), em que a bobina (7) está disposta, em que o tubo de alojamento (1) compreende uma camada de substrato (1a) e uma camada condutora (1b), que está disposta radialmente para dentro da camada de substrato (1a), e em que a camada condutora (1a) é feita de um material que tem uma condutividade elétrica maior do que o material da camada de substrato (1b). De acordo com a invenção, a camada condutora (1a) tem uma espessura de pelo menos 0,1 mm. A invenção também se refere a um método para produzir um dispositivo de ignição corona, em que, para produzir o tubo de alojamento (1), um tubo interno é inserido em um tubo externo. A invenção também se refere a um dispositivo de ignição corona do qual a bobina (7) é circundada por uma blindagem magnética mole.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO DE IGNIÇÃO CORONA E MÉTODO PARA PRODUZIR UM DISPOSITIVO DE IGNIÇÃO CORONA". [001] A invenção refere-se a um dispositivo de ignição corona e a um método para produzir um dispositivo de ignição corona. Um dispositivo de ignição corona tendo os aspectos especificados no preâmbulo da reivindicação 1 é conhecido a partir de WO 2012/032268 A1. [002] Um objetivo da presente invenção é especificar um modo em que tal dispositivo de ignição corona possa ser melhorado. [003] Este objetivo é alcançado por um dispositivo de ignição corona tendo os aspectos especificados na reivindicação 1 e por um método para produzir um dispositivo de ignição corona de acordo com a reivindicação 8. Este objetivo também é alcançado por um dispositivo de ignição corona tendo os aspectos especificados na reivindicação 10. Os aperfeiçoamentos vantajosos da invenção são um assunto das reivindicações dependentes. [004] Em um dispositivo de ignição corona de acordo com a invenção o tubo de alojamento compreende pelo menos duas camadas, especificamente uma camada de substrato, por exemplo, feita de aço, e uma camada condutora feita de um material que tem uma condutivi-dade elétrica maior do que a camada de substrato. A camada condutora pode consistir, por exemplo, em alumínio, cobre ou prata e está disposta radialmente para dentro da camada de substrato. A camada condutora pode ser colocada diretamente sobre a face interna da camada de substrato ou pode cobrir uma camada intermediária, que, por exemplo, pode ser provida a fim de melhorar a adesão da camada condutora. [005] Com um dispositivo de ignição corona de acordo com a invenção, a camada condutora tem uma espessura de pelo menos 0,1 mm. Os tubos de alojamento tendo camadas condutoras de tal espes- sura podem ser produzidos de chapa metálica, por exemplo, à qual a camada condutora é aplicada por revestimento com cilindro. Outra possibilidade para produzir tubos de alojamento tendo camadas con-dutoras de tal espessura é inserir um tubo interno dentro de um tubo externo. O tubo externo pode ser um tubo de aço, por exemplo. Um tubo interno feito de um material tendo uma condutividade elétrica melhor, por exemplo, alumínio, cobre ou prata, pode ser inserido dentro de tal tubo de aço. [006] Os métodos de produção deste tipo são realmente muito mais complexos do que uma aplicação convencional de camadas con-dutoras por meio de deposição galvânica. No entanto, somente é possível produzir camadas significativamente mais finas por meio de deposição galvânica com gasto razoável. Verificou-se dentro do escopo da invenção que perdas de correntes parasitas em um dispositivo de ignição corona podem ser reduzidas e evitadas em uma maior extensão com camadas condutoras mais espessas que têm uma espessura de pelo menos 0,1 mm, em particular camadas condutoras tendo uma espessura de 0,15 mm ou mais, do que é possível com camadas condutoras finas produzidas galvanicamente. [007] De acordo com um aperfeiçoamento vantajoso da invenção, a camada condutora é coberta por uma camada protetora, por exemplo, uma camada de verniz. A camada protetora preferivelmente tem uma espessura de menos do que 20 micrometros, preferivelmente menos do que 10 micrometros. O risco de dano à camada condutora durante a instalação de um dispositivo de ignição corona pode ser reduzido por uma camada protetora. Se a camada protetora tem uma condutividade menor do que a camada condutora, esta vantagem de proteção contra dano é contrária pela desvantagem de perdas de correntes parasitas aumentadas. Quanto mais fina é a camada protetora, mais baixas são as perdas de correntes parasitas associadas com a mesma. Com uma camada protetora suficientemente fina, as perdas de correntes parasitas na camada protetora podem ser insignificantes. [008] Como já mencionado, um tubo de alojamento para um dispositivo de ignição corona de acordo com a invenção pode ser produzido aplicando uma camada protetora por meio de revestimento com cilindro a uma camada de substrato, por exemplo, uma chapa metálica, e então dobrando a chapa metálica para formar um tubo. As bordas longitudinais limítrofes da chapa metálica são então soldadas uma à outra, também é possível dispor porções de borda opostas da chapa metálica em um modo de sobreposição e então soldar estas porções sobrepostas uma à outra. É possível aplicar uma camada condutora por revestimento com cilindro com gastos de fabricação baixos. [009] Outra possibilidade é inserir um tubo interno formado de um material que é um bom condutor elétrico em um tubo de alojamento externo. Este método de produção, comparado com a produção de tubos de chapa metálica revestida com cilindro, tem a vantagem de que uma costura de solda corre na direção longitudinal do tubo e, portanto, o dano à camada condutora pode ser evitado. O tubo de alojamento é preferivelmente trabalhado após a inserção do tubo interno e, deste modo, o diâmetro do tubo de alojamento trocado. O tubo de alojamento externo pode ser produzido de aço, por exemplo. Para o tubo interno, que forma a camada condutora, alumínio, cobre ou prata pode ser usado, por exemplo. [0010] Ao trocar o diâmetro do tubo compósito após o tubo interno ter sido inserido dentro do tubo de alojamento externo, uma adesão muito boa do tubo interno ao tubo de alojamento pode ser obtida. O diâmetro pode ser trocado expandindo o tubo compósito, por exemplo, por meio de um mandril. Também é possível em vez de reduzir o diâmetro do tubo compósito, por exemplo, retirar o dito tubo. [0011] Outra possibilidade para reduzir a dissipação de energia está em circundar a bobina por uma blindagem magnética mole. A blindagem magnética mole, similarmente à camada condutora, pode ser disposta como uma camada sobre uma camada de substrato. O tubo de alojamento é, neste caso, um tubo compósito, que compreende uma camada de substrato, por exemplo, feita de aço ou de uma liga baseada em níquel, e uma camada de blindagem magnética mole. A blindagem magnética mole também pode ser provida frouxamente no tubo de alojamento na forma de uma luva separada. [0012] A blindagem magnética mole pode ser formada de um material que tem uma força coerciva de 100 A/m ou menos. Por exemplo, ligas de ferro-silício ou ferritas podem ser usadas para a blindagem magnética mole. A blindagem magnética mole pode ser usada, alternativamente, ou, além disso, para uma camada condutora. A camada de substrato em ambos os casos tem a função de aumentar a capacidade de suportar a carga mecânica do tubo de alojamento. [0013] Outros detalhes da invenção serão explicados na base de uma modalidade ilustrativa com referência às figuras anexas. Componentes semelhantes e correspondentes são indicados nas mesmas por números de referência iguais. Nas figuras: [0014] a figura 1 mostra uma modalidade ilustrativa de um dispositivo de ignição corona; e [0015] a figura 2 mostra uma vista secional da figura 1. [0016] O dispositivo de ignição corona ilustrado nas figuras 1 e 2 tem um tubo de alojamento 1, que está fechado em uma extremidade frontal no lado da câmara de combustão por uma montagem 2 circundando um isolador 3, e está fechada em uma extremidade traseira por uma peça de fechamento 4, que pode ser formada como um conector de tampão. [0017] Como é mostrado em particular na figura 2, um eletrodo central 5 é circundado pelo isolador 3 e leva a pelo menos uma ponta de ignição 6. O eletrodo central 5 pode ser composto de um número de peças, por exemplo, pinos, que se salientam em extremidades diferentes a partir do isolador 3 e são conectados no isolador 3 por uma vedação vítrea. A vedação vítrea é feita de vidro condutor, quer dizer, de vidro que é tornado eletricamente condutor por aditivos condutores, tais como partículas de grafita ou partículas de metal. A vedação vítrea veda um canal levando através do isolador 3. O eletrodo central 5 as-senta-se neste canal, respectivamente, os pinos pertencentes ao eletrodo central. [0018] O eletrodo central 5, o isolador 3 e o tubo de alojamento 1 formam um capacitor que é conectado em série a uma bobina 7 conectada ao eletrodo central 5. Este capacitor e a bobina 7 disposta no alojamento 1 formam um circuito oscilante elétrico. A excitação deste circuito oscilante pode gerar descargas corona na ponta de ignição ou nas pontas de ignição. [0019] O tubo de alojamento 1 tem uma estrutura de múltiplas camadas com uma camada de substrato 1a e uma camada condutora 1b, que está disposta radialmente para dentro da camada de substrato 1a, que deve ser circundada pela camada de substrato 1a. A camada condutora 1b consiste em um material que tem uma condutividade elétrica maior do que o material da camada de substrato 1a. A camada de substrato 1a, na modalidade mostrada, consiste em aço ou em uma liga de níquel. A camada condutora 1 b pode consistir, por exemplo, em alumínio, cobre, prata, ou uma liga que é um bom condutor elétrico, em particular uma liga baseada em um dos metais mencionados acima. [0020] A camada condutora 1b tem uma espessura de mais do que 0,10 mm, por exemplo, uma espessura de 0,15 mm ou mais, preferivelmente uma espessura de pelo menos 0,20 mm. A camada condutora 1b do dispositivo de ignição corona forma uma blindagem da bobina 7. As perdas de correntes parasitas são assim reduzidas consideravelmente, e a eficácia do dispositivo de ignição corona é consequentemente melhorada. [0021] Uma camada intermediária 1c, por exemplo, uma camada adesiva para melhorar a adesão da camada condutora 1b, pode ser disposta entre a camada condutora 1b e a camada de substrato 1a. A camada condutora 1b também pode descansar sobre a camada de substrato 1a, no entanto. [0022] A camada condutora 1b pode ser coberta por uma camada protetora a fim de reduzir o risco de dano à camada condutora 1b quando montando o dispositivo de ignição corona. Por exemplo, a camada protetora pode ser uma camada de verniz ou uma camada de cerâmica, por exemplo, uma camada de carbono ou silício amorfo. A camada protetora deve ser não mais do que 20 micrometros de espessura, por exemplo, não mais do que 10 micrometros de espessura, de modo que somente perdas de correntes parasitas mínimas ocorram na camada protetora. [0023] A camada condutora 1b pode formar uma área fechada, por exemplo, uma área cilíndrica. A camada condutora também pode ter, no entanto, lacunas, por exemplo, ao longo de uma costura de solda, que conectam porções de borda de uma chapa metálica que foi cha-peada com a camada condutora e foi obrada para formar um tubo de alojamento. Também é possível para a camada condutora 1b formar uma rede ou grade. As lacunas, que são menores do que o comprimento de onda do campo alternativo a ser blindado, prejudicam o efeito de blindagem da camada condutora somente levemente, mas podem facilitar a produção da camada condutora ou possibilitar economia de material, que é de significância econômica quando metais nobres, por exemplo, ouro, são usados para a camada condutora 1b. [0024] A camada condutora 1 b pode estender-se ao longo de todo o comprimento do tubo de alojamento 1. No entanto, é suficiente se a camada condutora 1b for provida na porção do tubo de alojamento 1 circundando a bobina 7. A camada condutora pode, assim, estar ausente em uma ou mesmo em ambas as porções de extremidade do tubo de alojamento 1. Na modalidade mostrada, a camada condutora 1b estende-se em ambos os lados na direção axial levemente além da bobina 7. [0025] A montagem 2 para o isolador 3 pode ter uma rosca externa para aparafusar dentro de um bloco de motor. Em vez de uma rosca externa, o dispositivo de ignição corona também pode ser fixado a um bloco de motor usando outros meios. [0026] A peça de fechamento 4 pode formar o condutor externo de um conector de tampão coaxial, e pode circundar um condutor interno de metal 8 e um corpo vítreo 9, que veda uma lacuna anular entre o condutor interno 8 e o condutor externo. O corpo vítreo 9 pode formar uma vedação vítrea por compressão para o condutor interno 8. Na modalidade, o corpo vítreo 9 também serve, simultaneamente, como um suporte isolante para o condutor interno 8 e, portanto, é possível distribuir a outros componentes. [0027] A peça de fechamento 4 tem preferivelmente uma porção 4a, que tem uma face externa contornada por engate com uma chave inglesa. Por exemplo, a porção 3a pode ter um perfil de hexágono ou de duplo hexágono. A face funcional da porção contornada 1a pode ser usada para aparafusar o dispositivo de ignição corona na rosca de um motor. O condutor externo pode ter mais faces funcionais, por e-xemplo, para travamento com um conector de tampão de união apropriado. [0028] O tubo de alojamento 1 do dispositivo de ignição corona anteriormente descrito pode ser produzido, por exemplo, usando uma chapa metálica como camada de substrato, à qual uma camada con- dutora é aplicada por revestimento com cilindro. A chapa metálica é então formada dentro de um tubo, em que as regiões de borda opostas da chapa metálica são soldadas umas às outras. [0029] Outra possibilidade para produzir um tubo de alojamento 1 para o dispositivo de ignição corona descrito é inserir um tubo interno em um tubo externo. O tubo externo então forma a camada de substrato, e o tubo interno forma a camada condutora. Após ou durante a inserção do tubo interno, o tubo compósito assim formado pode ser expandido, quer dizer, o diâmetro externo do mesmo pode ser aumentado, por exemplo, por meio de um mandril. Uma vez que o tubo compósito é ampliado, e assim faze seu diâmetro externo ser aumentado, seu diâmetro interno também é aumentado e, portanto, a espessura da camada condutora é reduzida. Isto tem a vantagem de que um tubo interno tendo uma espessura de parede maior pode ser inserido no tubo externo. Um tubo interno tendo espessura de parede maior é mecanicamente mais estável e pode, portanto, ser manipulado mais facilmente. [0030] Outra possibilidade para produzir um tubo de alojamento 1 para um dispositivo de ignição corona é inserir uma bobina de fio em um tubo que forma a camada de substrato, de modo que esta bobina de fio descansa contra a parede interna do tubo. As voltas da bobina de fio podem estar tão proximamente juntas no presente documento que elas contatam umas às outras ou são dispostas a uma pequena distância umas das outras. A bobina de fio pode ser fixada ao tubo, por exemplo, recozendo o tubo. [0031] Outra possibilidade para produzir um tubo de alojamento 1 para um dispositivo de ignição corona é laminar uma folha dentro de um cilindro e introduzir a mesma em um tubo, de modo que a folha descanse contra a face interna do tubo. A folha pode então ser fixada ao tubo, por exemplo, por recozimento, assim criando um tubo de alo- jamento que tem uma camada de substrato 1a e uma camada condu-tora 1b. [0032] Outra possibilidade para produzir um tubo de alojamento para um dispositivo de ignição corona de acordo com a invenção é so-bremoldar um tubo formado a partir de um material que é um bom condutor, por exemplo, alumínio, prata ou cobre, com um material que é menos eletricamente condutor. Este outro material pode ser um plástico, por exemplo, resina epóxi, ou pode ser um metal e formar a camada de substrato. O tubo formado de um material que é um bom condutor então forma a camada condutora. Um plástico deve ser usado para sobremoldagem, as propriedades deste plástico podem ser trocadas por cargas condutoras, por exemplo, partículas de grafita, pó de metal ou pó de ferrita, de modo que a camada de substrato 1b formada por sobremoldagem também contribui para o efeito de blindagem. [0033] Em vez de uma camada condutora 1b feita de material que é um bom condutor elétrico, tal como alumínio, cobre ou prata, uma camada de blindagem magnética mole também pode ser aplicada à camada de substrato 1a a fim de reduzir perdas de correntes parasitas. Tal camada de blindagem pode consistir em uma liga de ferro-silício ou em outro material magnético mole, por exemplo. Similarmente à camada condutora, a camada de blindagem também pode ser a-plicada por revestimento com cilindro a uma chapa metálica a partir da qual o tubo de alojamento 1 é então produzido. Também é possível inserir um tubo interno feito de material magnético mole em um tubo externo. [0034] A blindagem magnética pode ser ainda melhorada se a blindagem magnética mole estender-se radialmente para dentro à frente de e atrás das duas extremidades da bobina 7; as preposições "à frente de" e "atrás" referindo-se à direção axial. Isto pode ser obtido, por exemplo, em que a montagem 2 para o isolador 3 e/ou a peça de fechamento 4 do mesmo modo transportam uma camada de blindagem magnética sobre sua face interna confrontando a bobina 7. Outra possibilidade está em inserir um ou mais anéis feitos de material magnético mole dentro do tubo de alojamento 1 antes ou após a bobina 7. LISTA DE NÚMEROS DE REFERÊNCIA 1 tubo de alojamento 1 a camada de substrato 1b camada condutora 1c camada intermediária 2 montagem para isolador 3 isolador 4 peça de fechamento 5 eletrodo central 6 bobina 7 ponta de ignição 8 condutor interno 9 corpo vítreo

Claims

1. Dispositivo do ignição corona, compreendendo: um eletrodo central (5), um isolador (3) circundando o eletrodo central (5), uma bobina (7) que é conectada ao eletrodo central (5), e um tubo de alojamento (1), em que a bobina (7) está disposta, em que o tubo de alojamento (1) compreende uma camada de substrato (1a) e uma camada condutora (1b), que estão dispostas radialmente para dentro da camada de substrato (1a), e em que a camada condutora (1a) é feita de um material que tem uma condutividade elétrica maior do que o material da camada de substrato (1b), caracterizado pelo fato de que a camada condutora (1a) tem uma espessura de pelo menos 0,1 mm.

2. Dispositivo de ignição corona, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada condutora (1b) é feita de cobre ou prata.

3. Dispositivo de ignição corona, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a camada de substrato (1b) é feita de aço ou de uma liga baseada em níquel.

4. Dispositivo de ignição corona, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o tubo de alojamento (1) é produzido a partir de metal de aço, ao qual a camada condutora (1b) foi aplicada por revestimento com cilindro.

5. Dispositivo de ignição corona, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a camada condutora (1b) é coberta por uma camada protetora.

6. Dispositivo de ignição corona, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a camada protetora é uma camada de verniz.

7. Dispositivo de ignição corona, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que uma camada intermediária (1c) está disposta entre a camada conduto-ra (1 b) e a camada de substrato (1a).

8. Método para produzir um dispositivo de ignição corona compreendendo as seguintes etapas: inserir um eletrodo central (5) em um isolador (3) e conectar o eletrodo central (5) em uma bobina (7), dispor a bobina (7) em um tubo de alojamento (1), e fixar uma quantidade (2) do isolador (3) em uma extremidade frontal do tubo de alojamento (1) fixar uma peça de fechamento (4) em uma extremidade traseira do tubo de alojamento (1), caracterizado pelo fato de que o tubo de alojamento (1) é produzido inserindo um tubo interno em um tubo externo (1), em que o tubo interno consiste em um material tendo uma condutividade elétrica maior ou uma força coerciva menor do que o material do tubo externo.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que, após ou durante a inserção do tubo interno, o tubo de alojamento (1) é expandido, e assim faz o diâmetro externo do mesmo ser aumentado.

10. Dispositivo de ignição corona compreendendo: um eletrodo central (5), um isolador (3), circundando o eletrodo central (5), uma bobina (7), que é conectada ao eletrodo central (5), e um tubo de alojamento (1), em que a bobina (7) está disposta, caracterizado pelo fato de que a bobina (7) é circundada por uma blindagem magnética mole.