CN101310422B - 内燃机火花塞 - Google Patents

Abstract

用于机动车辆内燃机的、总体上大致为圆柱形的火花塞(1)包括本质上呈电容性的下部(C)和本质上呈电感性的上部(I)。所述下部包括：两个同轴电极：称为中央电极(3)的具有轴线(D)的内电极和环绕中央电极(3)的称为外壳(2)的外电极；称为绝缘体(4)并插在中央电极(3)与外壳(2)之间的电绝缘块。所述上部包括：中央芯轴(8)，该中央芯轴被线圈(5)环绕，该线圈的底端部分(57)环绕中央电极(3)的顶端部分(31)；外部壳体(6)；以及绝缘体(7)，其径向插在壳体(6)与线圈(5)之间。中央电极(3)的顶端部分(31)包括涂层(9)，该涂层的材料具有与中央电极(3)的材料相比更好的导电性且不具有铁磁特性。

Description

内燃机火花塞

技术领域

本发明涉及一种产生等离子的火花塞，尤其用于通过电火花对内燃机点火。

具有大致圆柱形的总体形状的用于机动车辆的内燃机的火花塞包括：

-本质上呈电容性的下部，该下部包括：

●两个同轴电极：一个内电极和一个外电极，该内电极带有称为中央电极(3)的轴线，该外电极称为外壳，该外壳环绕中央电极，以及

●称为绝缘体的电绝缘块，该绝缘体被插在该中央电极与该外壳之间，以及

-本质上呈电感性的上部，该上部包括：

●中央芯轴，该中央芯轴被线圈环绕，该线圈的底端部分环绕该中央电极的顶端部分，

●外部壳体，以及

●绝缘体，该绝缘体径向地插入该壳体与该线圈之间。

背景技术

公开文件FR 2 859 830、FR 2 859 569以及FR 2 859 831涉及此类型的、集成了串联共振器的多火花塞。该线圈匝线的单一绕组允许其实现高品质系数，该系数是在该结构中存储的能量与欧姆及介电损耗之比。这样，所有能量以磁的形式存储并且被传输到本质上呈电容性的部分。此外，线圈的底端部分环绕中央电极的顶端部分。这一电磁重叠区域在中央电极中感应出涡(Foucault)电流，这些涡电流具有产生额外电阻的效应并因此减小了线圈/火花塞组件的过电压系数。

发明内容

为减轻这些缺点，本发明旨在减少在中央电极中由涡电流感应产生的电磁能量的耗散，以便优化火花塞的特性，特别是较高的过电压系数。

为此，本发明提供了一种上述类型的火花塞，其特征在于，中央电极的顶端部分包括涂层，该涂层的材料与该中央电极的材料相比具有更好的导电性并且不具有铁磁特性。

根据本发明的另一个特征，该涂层的厚度至少等于该中央电极的初始表皮厚度。

根据本发明的另一个特征，该涂层的轴向高度至少等于该中央电极的顶端部分的高度。

附图说明

参照附图，通过阅读对示例性实施例的描述，本发明的其他特征和优点将变得明显。

图1示出了根据现有技术的射频等离子火花塞沿轴线Z的示意性剖面图；

图2示出了根据现有技术的射频等离子火花塞沿轴线Z的一部分的示意性剖面图，该部分包括线圈的底端部分以及中央电极的顶端部分；

图3示出了根据本发明的中央电极的剖面图。

相同或相似的元件用相同的参考号码标注。

具体实施方式

如图1所示，具有大致圆柱形的总体形状并有轴线Z的射频等离子火花塞1主要包括串联连接的本质上呈电容性的下部C以及本质上呈电感性的上部I，这些部分C与I为大致狭长的形式。

本质上呈电容性的部分C特别包括：外壳2，该外壳用于接地并且环绕带有轴线Z的大致为圆柱形的中央电极3，该中央电极是高压电极。称为“绝缘体”的电绝缘块4被置于外壳2与中央电极3之间。如在现有技术中公知的那样，外壳2在其下部最接近于配有火花塞1的内燃机气缸盖的外表面上具有这样的形状：该形状适合于将火花塞1安装、夹持以及紧固到气缸盖上(例如(但并不限于)如图1所示的螺纹)。

火花塞1的本质上呈电感性的部分I从里向外包括：中央芯轴8、线圈5、绝缘体7以及外部壳体6。

中央芯轴8具有截面为圆形的圆柱形的总体形状，其轴线大致上与火花塞1的轴线Z一致。它是用绝缘非磁性材料制成的。

线圈5具有截面为圆形的圆柱形的总体形状。它包括直径D的绕线，该绕线形成环绕中央芯轴8的连续匝线51，从第一匝51a直到最后一匝51b，它们构成线圈5的两个端部匝51a、51b。第一匝51a连接到连接器12，而最后一匝51b通过适当的装置14连接到中央电极3的内端部。

如图2所示，线圈5的底端部分57环绕插入芯轴8中的中央电极3的顶端部分31。

如图1所示，环绕线圈5的绝缘体7具有圆柱形的总体形状。它可以选自不同材料，例如硅酮。

外部壳体6具有圆柱形的总体形状。它被接地并且环绕线圈5。壳体6具有电磁屏蔽功能。壳体6可以选自一种非铁的、高导电性材料，例如铜。

如图3所示，根据本发明的一个实施例，中央电极3包括涂层9。涂层9轴向地被置于中央电极3的顶端部分31上。例如，涂层9可以通过电解进行沉积。

该涂层的特征为与中央电极3的材料相比具有更好的导电性并且不具有铁磁特性。例如，中央电极3可以选自镍，其电导率是14.3＊10⁶S/m(西门子/米)，而涂层9可以选自银，其电导率是63＊10⁶S/m。

关于涂层9的尺寸，其特征为：

-厚度E，以及

-高度H。

径向厚度E至少等于没有涂层9的中央电极的表皮厚度。应当回想起表皮厚度被定义为在相关材料中的厚度，在该厚度之后感应电流被减小了一个因子“e”(此处ln(e)＝1)。该表皮厚度可用以下方程计算：

$\mathrm{\δ}=\sqrt{\frac{1}{\mathrm{\π}\·\mathrm{\μ}\·\mathrm{\σ}\·f}}$

其中：

●μ＝磁导率，

●μ＝μ₀.μr，其中μr＝材料的相对磁导率，而μ₀＝真空中的磁导率，

●σ(S/m)＝电导率，以及

●f(Hz)＝以赫兹为单位的频率。

高度H至少等于中央电极3的顶端部分31的高度。

环绕中央电极3的顶端部分31的线圈5的底端部分57称为电磁重叠区域A。这个区域A在中央电极3中感应出涡电流。由涡电流引起的损耗与频率的平方成比例。表皮厚度与相关器件的磁导率、频率、电导率以及尺寸的平方根成比例地减少。在垂直于磁场的平面中，该器件相对于表皮厚度而言越厚，所感应出的电流将会越高。

由于在中央电极3的材料的表皮厚度中存在涡电流，本发明的一个实施例提供了取代该表皮厚度的涂层9。这个涂层9使得涡电流和该表皮厚度能够减小。这样，中央电极3的电阻减小。于是过电压系数增加，火花塞的性能因而得到改善。

本发明不限于作为实例而给出的、所描述和说明的实施例。

Claims (3)

1.一种用于机动车辆的内燃机的火花塞(1)，具有大致为圆柱形的总体形状，包括：

-本质上呈电容性的下部(C)，所述下部包括：

两个同轴电极：内电极和外电极，带有轴线(D)的所述内电极称为中央电极(3)，所述外电极称为外壳(2)，该外壳环绕所述中央电极(3)，以及

电绝缘块，称为绝缘体(4)，该绝缘体插在所述中央电极(3)与所述外壳(2)之间，以及

-本质上呈电感性的上部(I)，所述上部包括：

中央芯轴(8)，该中央芯轴被线圈(5)环绕，该线圈的底端部分(57)环绕所述中央电极(3)的顶端部分(31)，

外部壳体(6)，以及

绝缘体(7)，该绝缘体轴向地插在所述壳体(6)与所述线圈(5)之间，

其特征在于，所述中央电极(3)的顶端部分(31)包括涂层(9)，该涂层的材料：

-与所述中央电极(3)的材料相比具有更好的导电性，以及

-不具有铁磁特性。

2.如权利要求1所述的火花塞(1)，其特征在于，所述涂层(9)的径向厚度(E)至少等于所述中央电极(3)的没有涂层的表皮厚度。

3.如以上权利要求之一所述的火花塞(1)，其特征在于，所述涂层(9)的轴向高度(H)至少等于所述中央电极(3)的顶端部分(31)的高度。

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