CN101248565B - 用于内燃机的等离子体火花塞 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于机动车辆的内燃机的基本上为长形的火花塞，包括：具有两个同轴电极(2，3)的基本上电容性(C)的下部；具有芯棒(8)、围绕芯棒(8)的同轴绕组(5)和用作电磁外壳的外部管状罩(61)的基本上电感性(I)上部；和径向设置在罩(61)和绕组(5)之间的绝缘体(7)。本发明特征在于基本上电感性上部(I)包括电磁外壳的第二内罩(62)，其径向设置在绝缘体(7)和外罩(61)之间。
Description
技术领域
本发明涉及一种特别用于通过火花塞的电极之间的电火花对内燃机点火的等离子体生成火花塞。
更具体是，本发明涉及一种内燃机火花塞，包括两个由绝缘体隔开的分别形成围绕绝缘体的外罩的等离子体生成电极，和容纳在绝缘体的中心孔中的中心电极。
背景技术
在公开FR2859830、FR2859569、FR2859831中，多火花塞(multisparkplug)具有电磁屏蔽，其具体化为金属罩，所述金属罩可以形成为例如薄管或者薄沉积层或者金属化和镀敷的塑料膜的形式。
电磁屏蔽包括两部分：电屏蔽和磁屏蔽。电屏蔽使得可保护火花塞的环境不受由绕组产生的电场所造成干扰的影响。磁屏蔽使得可确保磁场保持在该罩内。对应于电屏蔽效应的电流流动被限制在罩的外表面，而和磁屏蔽相关的电流的流动被限制在罩的内表面。此外，为使芯棒和罩之间绝缘，该绝缘体通常由具有特定物理化学特征的材料制成，其对应地具有依据可考虑材料温度的膨胀系数。
因此，难以协调电磁屏蔽与芯棒和罩之间的绝缘。
发明内容
为缓解该缺陷，本发明的目标在于产生电磁屏蔽，同时使芯棒和罩之间绝缘。
因此，本发明提出一种上述类型的火花塞，其特征在于，顶部的基本 电感性的部分包括径向设置在绝缘体和外罩之间的第二内电磁屏蔽罩。
根据本发明的其它特征，内罩的内表面与绝缘体的外表面相邻。
根据本发明的其它特征，内罩的厚度恒定。
根据本发明的其它特征，外罩的厚度至少等于对应于外罩中电流线穿透深度的壳厚度。
根据本发明的其它特征，外罩的内表面为具有圆形截面的柱状，内罩的外表面为具有多边形截面的柱状，并且，内罩被设计为使内罩的轴向脊与外罩的内表面电接触。
根据本发明的其它特征，芯棒为柱状。
根据本发明的其它特征，外罩选自导电材料，例如铜。
根据本发明的其它特征，内罩选自导电材料，例如铜。
根据本发明的其它特征，选择外罩材料和外罩尺寸，使得外罩至少对绕组产生的电场形成屏蔽。
根据本发明的其它特征，选择内罩材料和内罩尺寸，使得内罩形成电磁屏蔽。
附图说明
通过参考附图阅读示例性实施例的描述，将清楚本发明的其它特征和优势。
图1示出根据现有技术的沿射频等离子体火花塞的轴Z的截面的示意图；
图2示出根据本发明的包括两个罩的火花塞的电感部分的示意“分解”视图；
图3示出根据本发明的包括两个罩的火花塞的电感部分的截面示意图；
图4示出根据本发明的沿图3中轴4-4′截面的示意图；
图5示出根据本发明的经沿图3的轴5-5′的横截面的和电磁场相关的电流的流动。
其中，由相同的附图标记表示相同或者相似的元件。
具体实施方式
如图1所示，总体基本上为柱状的射频等离子体火花塞1主要包括底部的基本电容性的部分C和顶部的基本电感性的部分I，部分C和I基本上为长形、串连连接并包括共同的纵向轴Z。
基本电容性的部分C具体包括外壳2，外壳2被设计为接地并围绕基本为柱状且具有轴Z的中心电极3、并起到高电压电极的作用。将称为“绝缘体”4的电绝缘块置于外壳2和中心电极3之间，绝缘体4被配置为引导电极2和3之间的火花。以现有技术熟知的方式，外壳2在其最接近配置火花塞1的内燃机的柱头的底部外表面上具有适合于在柱头上安装、保持和紧固火花塞1的形状(例如并且以非限定方式，如图1所示：螺纹)。
如图2和图3所示，火花塞1的基本电感性的部分I包括由绕组5、绝缘体7、内罩62和外罩61连续围绕的芯棒8。
芯棒8为具有圆形截面的柱状，其轴基本上与火花塞1的轴Z不可区分。其由绝缘和非磁性材料制成。
绕组5由围绕芯棒8、从第一顶匝512到最后的底匝513的匝51组成。如图1所示，第一顶匝512连至连接器12，最后的底匝513通过合适的装置14连至中心电极3的内端。
围绕绕组5的绝缘体7为具有多边形截面的柱状，并且其被选择为具有低磁损耗材料。满足该特征的材料包括硅氧烷族，其主要缺陷在于其具有0.0001K-1量级的大热膨胀系数。
如图4所示，内罩62包括内表面622和外表面621。其为具有多边形截面的柱状。但是，仅仅外表面621可选择为具有多边形截面的柱状。内罩62被构造为内罩62的内表面622与绝缘体7的外表面71相邻。内罩62选择为由导电材料制成，所述导电材料具有在1MHz和10MHz之间的频域，以用于操作该火花塞1。其可由不同金属材料制成，例如由铜或者由其外表面上覆盖金属盐(例如镀镍沉积物)的各种材料制成。该罩61 的厚度选择为恒定并且足够薄以确保低频导电性。例如内罩62可选择为由5到10μm的铜制成。
如图4所示，外罩61包括外表面611和内表面612。其为具有圆形截面的柱状。但是，仅仅其内表面612可选择具有圆形截面的柱状。该罩61选择为由特定材料制成并被设计，以确保与电磁屏蔽相关的电流的流动。该外罩61选择为由导电材料制成，所述导电材料具有用于操作火花塞的在11MHz至10MHz之间的频域。其可由高导电性材料(例如铜：6×107S/m)制成，或者由低导电性材料(例如钢：1×107S/m)制成并由导电层例如铜或者银覆盖其外表面。该罩61的厚度至少大于对应电流线在导体中穿透的深度的壳厚度，该导体具有用于操作该火花塞1的在1MHz和10MHz之间的频域。例如，如果外罩61由铜制成，则其厚度至少为100μm。内罩62被设计为其轴向脊623与外罩61的内表面612电接触。外罩61外表面611的表面粗糙度缺陷不会阻碍两个罩61、62的电接触。特别是，沿着脊623，可将电接触设置在脊623的几个点9上。
此外，在内罩62和外罩61之间产生的空区域允许具有高热膨胀系数的绝缘体7膨胀，同时会聚成部分或者全部填充该空区域的基本柱状的外部形状。
在该实施例中提供电磁屏蔽。
特别是，如图5所示，和磁屏蔽相关的电流10主要在外罩61的内表面612上流动。和电屏蔽相关的电流主要在外罩61的外表面611上流动。其特别包括两个部件：对应位于绕组5末端的电容器的电荷的第一元件111和对应阻挡绕组5所产生电场所需要的电流的第二元件112。首先，该第二元件112在外罩61和内罩62与外罩61之间界面的接触点9上径向流动。其次，其在内罩62中流动以均匀流动而屏蔽绕组5所产生的电场。
另外，经外罩61传输用于实现火花塞1的基本电容性的部分C和基本电感性的部分I之间的连接的转矩。因此，外罩61的厚度被设计为传输该紧固转矩。该传输类型的主要优点在于，其在位于杠杆臂作用最佳的位置的最大可能的半径处承载机械应力，从而尽量减小材料本身上的机械应 力。
因此，罩61、62有效提供电磁屏蔽同时实现作为具有高膨胀系数的材料的绝缘体7的功能。
本发明不限于所说明和示出的作为实例给出的实施例。
Claims (12)
1.一种用于机动车辆的内燃机的火花塞(1)，其为细长形状，包括：
底部的电容性的部分(C)，其具有两个同轴电极(2，3)，
顶部的电感性的部分(I)，其具有：
芯棒(8)，
围绕所述芯棒(8)的同轴绕组(5)，
执行电磁屏蔽功能的外部管状罩(61)，
轴向插入在所述外部管状罩(61)和所述绕组(5)之间的绝缘体(7)，
其特征在于，所述顶部的电感性的部分(I)包括内部电磁屏蔽罩(62)，所述内部电磁屏蔽罩(62)轴向插入在所述绝缘体(7)和所述外部管状罩(61)之间。
2.根据权利要求1的火花塞(1)，其特征在于，所述内部电磁屏蔽罩(62)的内表面(622)与所述绝缘体(7)的外表面(71)相邻。
3.根据权利要求1或2中一项的火花塞(1)，特征在于，所述内部电磁屏蔽罩(62)的厚度恒定。
4.根据权利要求1或2的火花塞(1)，其特征在于，所述外部管状罩(61)的厚度至少等于电流在所述外部管状罩(61)中穿透的深度。
5.根据权利要求1或2的火花塞(1)，其特征在于，
所述外部管状罩(61)的内表面(612)为具有圆形截面的柱状，
所述内部电磁屏蔽罩(62)的外表面(621)为具有多边形截面的柱状，
所述内部电磁屏蔽罩(62)被设计为，使所述内部电磁屏蔽罩(62)的轴向脊(623)与所述外部管状罩(61)的内表面(612)电接触。
6.根据权利要求1或2的火花塞(1)，其特征在于，所述芯棒(8)为柱状。
7.根据权利要求1或2的火花塞(1)，其特征在于，所述外部管状罩(61)选择为由导电材料制成。
8.根据权利要求7的火花塞(1)，其特征在于，所述导电材料为铜。
9.根据权利要求1或2的火花塞(1)，其特征在于，所述内部电磁屏蔽罩(62)选择为由导电材料制成。
10.根据权利要求9的火花塞(1)，其特征在于，所述导电材料为铜。
11.根据权利要求1或2的火花塞(1)，其特征在于，选择所述外部管状罩(61)的材料和所述外部管状罩(61)的尺寸，使得所述外部管状罩(61)至少对所述绕组(5)产生的电场形成屏蔽。
12.根据权利要求1或2的火花塞(1)，其特征在于，选择所述内部电磁屏蔽罩(62)的材料和所述内部电磁屏蔽罩(62)的尺寸，使得所述内部电磁屏蔽罩(62)形成电磁屏蔽。
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