CN101599355A - 闭磁路笔式点火线圈 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种闭磁路笔式点火线圈，它包括中央铁芯、高压骨架以及缠绕在高压骨架上的高压线圈、低压骨架以及缠绕在低压骨架上的低压线圈、导磁筒以及位于导磁筒外侧的外壳，高压骨架套设于中央铁芯上端部的外侧，低压骨架套设于中央铁芯的下端部的外侧，导磁筒套设在高压线圈与低压线圈的外部且与高压线圈与低压线圈之间设置有间隙，闭磁路笔式点火线圈还包括用于连接中央铁芯与导磁筒的高压端连接部与低压端连接部，高压端连接部位于高压骨架的上方，低压端连接部位于低压骨架的下方，中央铁芯、高压端连接部、导磁筒、低压端连接部构成一个闭合磁路。本发明解决了现有技术中的问题，提供了一种闭合磁路、性能稳定的点火线圈。

Description

闭磁路笔式点火线圈

技术领域

本发明涉及一种用于车辆发动机中的点火线圈。

背景技术

在汽车发动机点火系统中，点火线圈是一种为点燃发动机汽缸内空气和燃油混合物提供点火能量的执行部件，它是一种基于电磁感应原理的特殊脉冲变压器，可以将10～12V的低电压转换成25000V甚至更高的电压。

现有技术下，汽车发动机普遍采用笔式点火线圈，这种点火线圈因为直接安装于火花塞孔上，其铁芯和线圈部分基本都引入了火花塞孔中，线圈的主体部分形似铅笔，所以称为笔式线圈，如附图1所示，笔式线圈从内向外依次由中央铁芯1、高压骨架2以及缠绕在高压骨架2上的高压线圈3、低压骨架4以及缠绕在低压骨架4上的低压线圈5、导磁筒6以及位于导磁筒6外侧的外壳7构成，中央铁芯1采用多个硅钢片剪裁成不同宽度的条状后迭制成圆柱体，高压骨架2与低压骨架4依次套设在中央铁芯1的外侧，高压线圈3和低压线圈5采用同轴同侧安装的方式，高压骨架的最大壁厚为1mm，导磁筒6套设在高压线圈3与低压线圈5的外部，因为火花塞孔的位置限制，点火线圈的直径大多在22～26mm，所以均设计为开磁路的结构以节省空间。

但是众所周知，开磁路的结构有很多的不足之处：1、因为开磁路的漏磁通较大、转换效率较低，所以火花输出的能量不高，为了增大输出能量，只能增加高低压线圈的圈数或者增大输入电流以弥补磁路的损失，而增加圈数或者增大电流必然导致点火线圈的直径加粗，但是受火花塞孔直径的限制，点火线圈的直径无法增加，此外，输入电流增大必然要引起线圈发热量的增加，由于笔式线圈工作于高温环境，发热量的增加是破坏性的；2、开磁路的笔式线圈由于磁路决定的关系，高低压线圈只能绕制成长条的同轴同侧安装在中央铁芯上，高压骨架只能制作得比较薄，导致高压骨架的绝缘性能下降，容易造成开裂和中央铁芯的击穿。

发明内容

为了克服上述缺点，本发明的第一个目的是提供一种闭合磁路的点火线圈；本发明的第二个目的是提供一种性能稳定的点火线圈。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于安装在发动机火花塞上的闭磁路笔式点火线圈，它包括中央铁芯、高压骨架以及缠绕在所述的高压骨架上的高压线圈、低压骨架以及缠绕在所述的低压骨架上的低压线圈、导磁筒以及位于导磁筒外侧的外壳，所述的高压骨架套设于所述的中央铁芯上端部的外侧，所述的低压骨架套设于所述的中央铁芯的下端部的外侧，所述的导磁筒套设在所述的高压线圈与低压线圈的外部，且与所述的高压线圈与低压线圈之间设置有间隙，所述的闭磁路笔式点火线圈还包括用于连接所述的中央铁芯与导磁筒的高压端连接部与低压端连接部，所述的高压端连接部位于所述的高压骨架的上方，所述的低压端连接部位于所述的低压骨架的下方，所述的中央铁芯、高压端连接部、导磁筒、低压端连接部构成一个闭合磁路，当连通并关断点火线圈的低压线圈的电源时，低压线圈中的电流增加后又突然减小，这样在高压线圈中就会感应产生点燃火花塞所需的高电压，由于采用了闭合磁路，即使在低温、高速、火花塞积炭等恶劣条件下，也能够提供足够的点火能量。

本发明进一步的改进在于，所述的高压端连接部的上方还设置有使所述的高压端连接部与高压铜头绝缘的高压引出支架。

本发明进一步的改进在于，所述的间隙内填充有使所述的高压线圈、低压线圈与所述的导磁筒绝缘的填充物，所述的填充物主要是热固性、耐压性、绝缘性好，散热性、密封性非常优越环氧树脂，所述的高压端连接部上开设有高压火花引出孔和填充物流出孔，所述的低压端连接部开设有低压线圈输入引出孔和填充物流入孔。

本发明进一步的改进在于，所述的高压骨架和低压骨架均与中央铁芯热膨胀系数相同。

本发明进一步的改进在于，所述的高压骨架与低压骨架由聚苯撑硫经过热膨胀性能改善后制成。

本发明进一步的改进在于，所述的高压骨架的上部壁厚大于下部壁厚。

本发明进一步的改进在于，所述的中央铁芯分为上部中央铁芯与下部中央铁芯，所述的上部中央铁芯与所述的高压端连接部一体成型，所述的下部中央铁芯与所述的低压端连接部一体成型，所述的上部中央铁芯与所述的下部中央铁芯对接配合，所述的导磁筒套设在所述的高压端连接部与低压端连接部的外围以形成闭合磁路。

本发明进一步的改进在于，所述的上部中央铁芯与所述的高压端连接部使用软磁复合材料粉末一体压制成型，所述的下部中央铁芯与所述的低压端连接部使用软磁复合材料粉末一体压制成型。

本发明进一步的改进在于，所述的中央铁芯分为上部中央铁芯与下部中央铁芯，所述的导磁筒分为上部导磁筒和下部导磁筒，所述的上部中央铁芯、高压端连接部、上部导磁筒一体成型，所述的下部中央铁芯、低压端连接部、下部导磁筒一体成型，所述的上部中央铁芯与所述的下部中央铁芯对接配合，所述的上部导磁筒与下部导磁筒对接配合。

本发明进一步的改进在于，所述的上部中央铁芯、高压端连接部、上部导磁筒使用软磁复合材料粉末一体压制成型，所述的下部中央铁芯、低压端连接部、下部导磁筒使用软磁复合材料粉末一体压制成型。

由于采用了上述技术方案，使得本发明具有以下优点：1、磁路闭合，减少了磁路损失，磁力线集中，能量转换效率高，在相同输出的情况下，线径和圈数均可以减小，只要保持原有圈数和线径就可以获得高的输出能量；2、高压线圈和低压线圈同轴上下安装，绕制高压线圈的骨架壁厚可以增大，提高了高压骨架和铁芯绝缘性能，具有材料节约，工作可靠的特点。

附图说明

附图1为现有技术中开磁路笔式点火线圈的主剖视图；

附图2为本发明闭磁路笔式点火线圈的主剖视图；

附图3为本发明闭磁路笔式点火线圈闭合磁路的示意图；

附图4为本发明闭磁路笔式点火线圈高压端连接部的主视图；

附图5为本发明闭磁路笔式点火线圈低压端连接部的主视图；

附图6为本发明闭磁路笔式点火线圈高压支架的主剖视图。

其中：1、中央铁芯；11、上部中央铁芯；12、下部中央铁芯；2、高压骨架；3、高压线圈；4、低压骨架；5、低压线圈；6、导磁筒；61、上部导磁筒；62、下部导磁筒；7、外壳；81、高压端连接部；82、低压端连接部；9、高压铜头；10、高压引出支架。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的描述。

参见附图2，一种闭磁路笔式点火线圈，适用于直接安装在火花塞上使火花塞点燃发动机汽缸内的空气和燃油混合物，它包括中央铁芯1、高压骨架2以及缠绕在高压骨架2上的高压线圈3、低压骨架4以及缠绕在低压骨架4上的低压线圈5、导磁筒6以及位于导磁筒6外侧的外壳7，高压骨架2套设于中央铁芯1上端部的外侧，低压骨架4套设于中央铁芯1的下端部的外侧，高压骨架2与低压骨架4由聚苯撑硫经过热膨胀性能改善后制成，具有强度高、耐热性好等特点，具有适中的非极性和尺寸稳定性，与中央铁芯1热膨胀系数接近，防止受热膨胀时出现开裂的现象；高压骨架2的上部壁厚大于下部壁厚，同时高压线圈3采用槽绕分段制作，一方面可以降低高压线圈3之间的电压降，防止绝缘击穿，另外一方面可以减少分布电容，改善高频性能，高压骨架2的壁厚也可以从下到上逐渐增厚，这样效果更加优越；高压骨架2与低压骨架4采用连体结构可以使加工方便，由于采用了闭磁路结构，高低压骨架线圈可以各缩短一半，并且可以上下安装，另外，由于圈数得以下降1/3以上使得点火线圈的内部空间增大，所以高压骨架2与低压骨架4的绝缘厚度可以增大，经过热膨胀性能改善后的聚苯撑硫的特性是随着厚度的增加其抗开裂的机械强度也增大，绝缘性能也随之提高，高压端因为接近于火花塞其温度可以达到140℃左右，离火花塞越远其温度会降低，而经过热膨胀性能改善后的聚苯撑硫的绝缘性能随着温度的增加耐压性能随之下降，所以高压骨架2的厚度是不同。

导磁筒6套设在高压线圈3与低压线圈5的外部，且与高压线圈3与低压线圈5之间设置有间隙，间隙内填充有使高压线圈3、低压线圈5与导磁筒6之间绝缘的填充物，这种填充物通常使用环氧树脂；另外，导磁筒6的内表面喷涂有厚度为0.1mm柔性树脂涂层，该柔性树脂涂层一般使用软性环氧，该软性环氧一方面可以消除各个部件由不同温度膨胀系数引起的应力，进而防止环氧树脂开裂后沿裂缝与中央铁芯1进行放电，另一方面由于软性环氧与用于填充的环氧树脂都是环氧系的，可以有很好的粘结性能。

参见附图3，闭磁路笔式点火线圈还包括用于连接中央铁芯1与导磁筒6的高压端连接部81与低压端连接部82，高压端连接部81位于高压骨架2的上方，低压端连接部82位于低压骨架4的下方，中央铁芯1、高压端连接部81、导磁筒6、低压端连接部82构成一个闭合磁路，闭磁路的结构改变了目前笔式点火线圈开磁路的结构，可以获得更大的点火能量输出，使发动机燃烧更充分，还可以使笔式线圈的工作更稳定，制作方便，可靠性得到保证；中央铁芯1分为上部中央铁芯11与下部中央铁芯12，导磁筒6分为上部导磁筒61和下部导磁筒62，上部中央铁芯11、高压端连接部81、上部导磁筒61使用软磁复合材料粉末一体压制成型，下部中央铁芯12、低压端连接部82、下部导磁筒62使用软磁复合材料粉末一体压制成型，该软磁复合材料粉末主要成份为80～100目的铁粉与体积百分比为0.5的二氧化锆以及体积百分比为1.2的酚醛树脂，共同在压力大于30吨的环境下使得压制密度达到7.5g/mm，上部中央铁芯11与下部中央铁芯12对接配合，上部导磁筒61与下部导磁筒62对接配合，采用这种结构可以极大地加快生产速度，降低生产成本。

参见附图4和附图5，为了配合环氧树脂的填充与输入输出端的引出，高压端连接部81上开设有高压火花引出孔和填充物流出孔，低压端连接部82上也开设有低压线圈5输入引出孔和填充物流入孔，低压线圈5的低压引出线由低压端连接部82上的引出孔引出，热变形温度140℃以上的环氧树脂在真空状态下通过流入孔和流出孔进行灌封填充。

参见附图2和附图6，高压端连接部81的上方还设置有使高压端连接部81与高压铜头9绝缘的高压引出支架10，高压引出支架10由聚苯撑硫经过热膨胀性能改善后制成，高压引出支架10起到将高压线圈3的输出端引出到中心高压铜头9上的作用。

当低压线圈5与电源导通时，通过低压线圈5的电流以磁场的形式储存能量，当低压线圈5的电流突然被切断或者通过功率晶体管断开电路接地端时，磁场衰减，使高压线圈3中产生感应电动势，该感应电动势的电压足以使火花塞放电，进而点燃发动机汽缸内的空气和燃油混合物。

通过上述的实施方式，不难看出本发明是一种闭合磁路、输出能量高的点火线圈。

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做出的等效变化或修饰，例如将中央铁芯分为上部中央铁芯与下部中央铁芯，上部中央铁芯与高压端连接部使用软磁复合材料粉末一体压制成型，下部中央铁芯与低压端连接部使用软磁复合材料粉末一体压制成型，上部中央铁芯与下部中央铁芯对接配合，采用硅钢片制作的导磁筒套设在高压端连接部与低压端连接部的外围以形成闭合磁路，诸如此类的等效变换都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1、一种用于安装在发动机火花塞上的闭磁路笔式点火线圈，它包括：中央铁芯(1)、高压骨架(2)以及缠绕在所述的高压骨架(2)上的高压线圈(3)、低压骨架(4)以及缠绕在所述的低压骨架(4)上的低压线圈(5)、导磁筒(6)以及位于导磁筒(6)外侧的外壳(7)，其特征在于：所述的高压骨架(2)套设于所述的中央铁芯(1)上端部的外侧，所述的低压骨架(4)套设于所述的中央铁芯(1)的下端部的外侧，所述的导磁筒(6)套设在所述的高压线圈(3)与低压线圈(5)的外部，且与所述的高压线圈(3)与低压线圈(5)之间设置有间隙，所述的闭磁路笔式点火线圈还包括用于连接所述的中央铁芯(1)与导磁筒(6)的高压端连接部(81)与低压端连接部(82)，所述的高压端连接部(81)位于所述的高压骨架(2)的上方，所述的低压端连接部(82)位于所述的低压骨架(4)的下方，所述的中央铁芯(1)、高压端连接部(81)、导磁筒(6)、低压端连接部(82)构成一个闭合磁路。

2、根据权利要求1所述的闭磁路笔式点火线圈，其特征在于：所述的高压端连接部(81)的上方还设置有使所述的高压端连接部(81)与高压铜头(9)绝缘的高压引出支架(10)。

3、根据权利要求1所述的闭磁路笔式点火线圈，其特征在于：所述的间隙内填充有使所述的高压线圈(3)、低压线圈(5)与所述的导磁筒(6)绝缘的填充物，所述的高压端连接部(81)上开设有高压火花引出孔和填充物流出孔，所述的低压端连接部(82)开设有低压线圈(5)输入引出孔和填充物流入孔。

4、根据权利要求1所述的闭磁路笔式点火线圈，其特征在于：所述的高压骨架(2)和低压骨架(4)均与中央铁芯(1)热膨胀系数相同。

5、根据权利要求4所述的闭磁路笔式点火线圈，其特征在于：所述的高压骨架(2)与低压骨架(4)由聚苯撑硫经过热膨胀性能改善后制成。

6、根据权利要求1所述的闭磁路笔式点火线圈，其特征在于：所述的高压骨架(2)的上部壁厚大于下部壁厚。

7、根据权利要求1所述的闭磁路笔式点火线圈，其特征在于：所述的中央铁芯分为上部中央铁芯(11)与下部中央铁芯(12)，所述的上部中央铁芯(11)与所述的高压端连接部(81)一体成型，所述的下部中央铁芯(12)与所述的低压端连接部(82)一体成型，所述的上部中央铁芯(11)与所述的下部中央铁芯(12)对接配合，所述的导磁筒(6)套设在所述的高压端连接部(81)与低压端连接部(82)的外围以形成闭合磁路。

8、根据权利要求7所述的闭磁路笔式点火线圈，其特征在于：所述的上部中央铁芯(11)与所述的高压端连接部(81)使用软磁复合材料粉末一体压制成型，所述的下部中央铁芯(12)与所述的低压端连接部(82)使用软磁复合材料粉末一体压制成型。

9、根据权利要求1所述的闭磁路笔式点火线圈，其特征在于：所述的中央铁芯分为上部中央铁芯(11)与下部中央铁芯(12)，所述的导磁筒(6)分为上部导磁筒(61)和下部导磁筒(62)，所述的上部中央铁芯(11)、高压端连接部(81)、上部导磁筒(61)一体成型，所述的下部中央铁芯(12)、低压端连接部(82)、下部导磁筒(62)一体成型，所述的上部中央铁芯(11)与所述的下部中央铁芯(12)对接配合，所述的上部导磁筒(61)与下部导磁筒(62)对接配合。

10、根据权利要求9所述的闭磁路笔式点火线圈，其特征在于：所述的上部中央铁芯(11)、高压端连接部(81)、上部导磁筒(61)使用软磁复合材料粉末一体压制成型，所述的下部中央铁芯(12)、低压端连接部(82)、下部导磁筒(62)使用软磁复合材料粉末一体压制成型。

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