CN101689751A - 用于内燃机的点火装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种点火装置，其包括：轴向延伸的腔室，所述轴向延伸的腔室具有通向气缸的开口部分和面对该开口部分的底面；绕开口部分设置的外部电极；以及形成底面的中央电极。当在中央电极和外部电极之间施加电压时，在腔室中产生等离子体，并且等离子体射流通过开口部分喷射。该点火装置包括：金属外壳，其与外部电极一体地或分离地形成；绝缘件，其支撑中央电极而同时使中央电极与外壳和外部电极绝缘；以及螺纹，其形成在外壳的周边上，点火装置通过所述螺纹拧紧到内燃机的气缸盖中。在更加靠近气缸的内部的一侧布置有密封垫。腔室的外围壁由绝缘件形成。

Description

用于内燃机的点火装置

技术领域

[0001]本发明涉及一种用于内燃机的点火装置。

背景技术

[0002]在内燃机中，必要的是使用火花塞可靠地点燃气缸内整个空间中的均匀的空气燃料混合物或气缸的一部分中的空气燃料混合物。然而，在火花隙中产生火花的传统火花塞仅在一点处点燃空气燃料混合物，因而传统火花塞具有较低的点火能力。

[0003](例如，参照日本专利申请公开NO.2006-294257(JP-A-2006-294257))已经公开了一种采用等离子体射流喷射以用于提高点火能力的点火装置。该点火装置包括腔室、外部电极和中央电极。腔室设有通向气缸的开口部分和布置成面对该开口部分的底面，所述腔室沿着轴向方向延伸。外部电极绕开口部分设置，并且中央电极布置成在腔室中提供底面。通过在中央电极和外部电极之间施加电压而在腔室中产生等离子体。在如此构造的点火装置中，等离子体射流通过腔室的开口部分喷射，以便使与喷射的等离子体射流的截面积相对应的预定面积上的空气燃料混合物的部分被同时点燃。因此，该点火装置提高了点火能力。

[0004]在日本专利申请公开NO.2006-294257(JP-A-2006-294257)中说明的点火装置包括金属外壳，所述金属外壳与外部电极一体地或单独地形成。中央电极由绝缘件支撑，使所述中央电极与外壳和外部电极绝缘，并且绝缘件形成腔室的外围壁。在外壳的周边上形成有螺纹，以便使点火装置拧紧到气缸盖中，相对于螺纹在外侧中布置有密封垫。因此，包括螺纹的点火装置的较长部分暴露于气缸中的高温燃烧气体，所述螺纹定位在比密封垫更加靠近气缸的内部的一侧，这样导致热量不能充分地从绝缘件耗散。因此，为了确保点火装置的耐热性，形成腔室的外围壁的绝缘件的厚度需要是较薄的。

发明内容

[0005]本发明提供一种用于内燃机的点火装置，其包括：腔室，所述腔室具有通向气缸的开口部分和布置成面对所述开口部分的底面，所述腔室沿着轴向方向延伸；绕开口部分设置的外部电极；以及形成腔室中的底面的中央电极，其中当在中央电极和外部电极之间施加电压时，在腔室中产生等离子体，并且等离子体射流通过开口部分喷射到气缸中，其中与根据现有相关技术的点火装置的绝缘件的厚度相比，减小了形成中央电极和外部电极之间的腔室的外围壁的绝缘件的厚度。

[0006]本发明的一方面涉及用于内燃机的点火装置，其包括：腔室，所述腔室具有通向内燃机的气缸的开口部分和布置成面对所述开口部分的底面，所述腔室沿着轴向方向延伸；绕开口部分设置的外部电极；以及形成腔室中的底面的中央电极，其中当在中央电极和外部电极之间施加电压时，在腔室中产生等离子体，并且等离子体射流通过开口部分喷射到气缸中。该点火装置包括：外壳，其容纳中央电极，所述外壳由金属制成并且与外部电极一体地或分离地形成；绝缘件，其支撑中央电极而同时使中央电极与外壳和外部电极绝缘；以及螺纹，点火装置通过所述螺纹拧紧到内燃机的气缸盖中，所述螺纹形成在外壳的周边上。在该点火装置中，在比螺纹更加靠近气缸的内部的一侧布置有用于保持气缸气密的密封垫；并且，腔室的外围壁由绝缘件形成。

[0007]根据上述方面，点火装置包括与外部电极一体地或单独地形成的金属外壳，并且中央电极由绝缘件支撑，使所述中央电极与外壳和外部电极绝缘。绝缘件形成腔室的外围壁，并且在外壳的周边上形成螺纹，以便使点火装置拧紧到气缸盖中。保持气缸气密的密封垫布置在比螺纹更加靠近气缸的内部的一侧中。借助这种构造，螺纹与提供抵抗气缸中的高温燃烧气体的密封件的密封垫相比布置在外侧中。因此，螺纹并没有被包括在暴露于气缸中的高温燃烧气体的部分中，因而能够减小点火装置暴露于高温燃烧气体的部分的轴向长度。因此，热量充分地从绝缘件耗散，由此能够使用于确保耐热性的腔室外围壁的绝缘件的径向厚度较薄。

[0008]这样，如果腔室外围壁的绝缘件的径向厚度减小了，则能够使点火装置更加紧凑，并且起接地电极作用的外壳产生背面(backside)电极效应(即，使沿面放电(creeping discharge)容易沿着腔室的外围壁的表面发生的效应)。因此，在由于腔室中的中央区域中的电弧放电的等离子体发生初期，甚至通过施加较低的电压，也能够沿着绝缘件的内部周边表面发生沿面放电，并且也能够减小用于点火装置的初始操作所需要的电压。

[0009]在上述方面中，形成腔室的外围壁的绝缘件的部分的径向厚度可以在0.5mm至1.0mm的范围内。

[0010]根据上述构造，形成腔室的外围壁的绝缘件的部分的径向厚度被设计成在0.5mm至1.0mm的范围内，由此能够实现如上所述的期望的背面电极效应。

[0011]在上述构造中，中央电极和外部电极中的至少一个可以设有靠近腔室的外围壁的突出部分。

[0012]根据上述构造，在设置在中央电极或外部电极上的突出部分处集中有电场，这样甚至通过施加较低的电压，也能够沿着绝缘件的内部周边表面发生沿面放电，由此能够进一步减小用于点火装置的初始操作所需要的电压。

[0013]在上述构造中，中央电极和外部电极中的至少一个在与腔室的中央部分相对应的部分中可以设有最小距离路径形成装置。

[0014]根据上述构造，在发生沿面放电之后，立即通过在中央电极和外部电极之间的最小距离路径形成装置在腔室中的中央区域中发生电弧放电。因此，从所述突出部分的放电并不持续较长的时间，由此能够保护该突出部分。

[0015]在上述构造中，在中央电极和外部电极之间的腔室的外围壁上可以设置有中间电极。

[0016]根据上述构造，当在中央电极和外部电极之间施加电压时，由于沿着从中央电极至中间电极的短路径的沿面放电，使中间电极处的电势容易基本等于所施加的电压。另外，使沿面放电容易沿着从中间电极至外部电极的短路径发生。因而，甚至当用于点火装置的初始操作所需要的电压的设定值减小时，仍然能够在中央电极和外部电极之间发生沿面放电，并能够在腔室中的中央区域中发生电弧放电。

[0017]在上述构造中，中间电极可以包括向外壳延伸的延伸部分。

[0018]根据上述构造，中间电极设置成进一步靠近作为外壳的接地电极。因此，甚至当在中央电极和外部电极之间施加的电压进一步减小时，也能够在中央电极和中间电极之间发生沿面放电，从而也能够在中间电极和外部电极之间发生沿面放电。因此，能够在腔室中的中央区域中发生电弧放电。

[0019]在上述构造中，在开口部分的周边中设置有进气槽，所述进气槽以沿切线方向延伸贯通的方式设置。

[0020]根据上述构造，当气缸中的气体流入腔室中时，在腔室中产生沿轴向方向导引的气体旋流。因此，电弧放电更加频繁地与腔室中的气体接触，由此能够更加容易地将腔室中的气体变成等离子体。

附图说明

[0021]本发明的前述和其它目的、特征以及优点将从以下参照附图的示例性实施例的说明而变得清楚，其中相同的附图标记用于表示相同的部件，其中：

图1是示出根据本发明的实施例的用于内燃机的点火装置的尖端部分的剖视图；

图2是示出图1中所示的点火装置的尖端部分的正视图；

图3示出中央电极的修改示例；

图4示出外部电极的修改示例；

图5示出绝缘件的修改示例；以及

图6示出绝缘件的另一个修改示例。

具体实施方式

[0022]图1是示出根据本发明的实施例的用于内燃机的点火装置的尖端部分的剖视图。如图1中所示，根据该实施例的用于内燃机的点火装置包括腔室1，所述腔室1设有通向气缸的开口部分10和布置成面对该开口部分10的底面20。腔室1沿着点火装置的轴向方向延伸，并且在腔室1中产生等离子体。绕开口部分10设置有外部电极2，并且中央电极3布置成在腔室1中提供底面20。

[0023]外部电极2和中央电极3可以由耐热性的、高度导电的金属制成，所述金属例如是诸如不锈钢的铁基金属、镍基金属或铱基金属。根据该实施例，外部电极2与金属外壳4单独地形成。然而，外部电极2可以与外壳4一体地形成。中央电极3由绝缘件5支撑，使该中央电极3与外壳4和外部电极2绝缘。绝缘件5可以由陶瓷(例如，氧化铝陶瓷)制成。这样，绝缘件5形成沿着腔室1的轴向方向延伸的外围壁。

[0024]在外壳4的周边上形成有螺纹部分4a，以便使点火装置拧紧到气缸盖(未示出)中。外壳4包括小直径部分4b，所述小直径部分4b布置在比螺纹部分4a更加靠近外壳4的尖端部分的部分中。作为小直径部分4b与外壳4的其它部分之间的界限的肩部部分4c提供与用于保持气缸气密的密封垫(未示出)接触的表面。如果O型环用作密封垫，则可以在与肩部部分4c的位置相对应的气缸盖的部分中形成O型环槽，或者可以在肩部部分4c中形成O型环槽。在比螺纹部分4a更加靠近气缸的内部的一侧布置有用于保持气缸气密的密封垫。另外，点火装置包括用于向中央电极3施加电压的导体6(例如，镍)，并且导体6和中央电极3通过导电性胶粘剂7相互电连接。

[0025]在根据该实施例的如此构造的点火装置中，当在中央电极3和外部电极2之间施加电压时，沿着中央电极3和外部电极2之间的绝缘件5的内部周边表面发生沿面放电。当发生沿面放电时，随后在中央电极3和外部电极2之间的腔室1的中央部分中发生电弧放电。由于发生了电弧放电，因此腔室1中的气体变成等离子体，并且使腔室1中的气体热膨胀。这样，含有电子和阳离子的等离子体射流通过腔室1的开口部分10喷射到气缸中。因为等离子体射流以具有一定的截面积的形式进行喷射，所以能够同时地点燃和燃烧气缸中的整个空间内的均匀的空气燃料混合物的较大部分或者气缸内的一部分空间中的可燃的空气燃料混合物。因此，等离子体射流喷射在点火能力方面是非常有利的。

[0026]图2示出根据实施例的点火装置的尖端部分的正视图。在点火装置的尖端表面中绕开口部分10形成有进气槽30，各进气槽都沿切线方向延伸贯通。在该实施例中，四个进气槽30以有规则的间隔形成。然而，进气槽30的数目可以是至少一个。借助该构造，当气缸中的气体通过进气槽30流入腔室1中时，在腔室1中产生沿轴向方向导引的气体旋流。因此，电弧放电更加频繁地与腔室中的气体接触，由此能够更加容易地将腔室中的气体变成等离子体。

[0027]在该实施例中，用于保持气缸气密的密封垫在比螺纹部分4a更加靠近气缸的内部的一侧布置。借助该构造，设置在外壳4的周边上的螺纹部分4a与密封气缸中的高温燃烧气体的密封垫相比布置在外侧中。因此，螺纹部分4a没有被包括在暴露于气缸中的高温燃烧气体的内部部分中，从而能够减小点火装置暴露于高温燃烧气体的部分的轴向长度。因此，热量能充分地通过外壳4从绝缘件5耗散，由此能够使用于形成腔室1以确保耐热性的绝缘件5的径向厚度较薄，例如在0.5mm至1.0mm的范围内。

[0028]在传统点火装置中，密封垫布置在相对于螺纹部分4a位于外侧中的肩部部分4d中。因而，螺纹部分4a被包括在暴露于气缸中的高温燃烧气体的部分中，并且暴露于高温燃烧气体的部分的轴向长度较长。因此，热量不能充分地从绝缘件5耗散，并且由此，必要的是使绝缘件5的径向厚度较薄，以便于确保耐热性。

[0029]这样，根据该实施例，如果限定腔室1的绝缘件5的径向厚度减小，则能够使点火装置更加紧凑，并且起接地电极作用的外壳4产生背面电极效应。因此，在由于腔室中的中央区域中的电弧放电的等离子体发生初期，甚至通过施加较低的电压，也能够沿着绝缘件5的内部周边表面发生沿面放电，并且也能够减小用于点火装置的初始操作所需要的电压。

[0030]图3示出中央电极的修改示例。根据该修改示例的点火装置的中央电极3′包括靠近腔室1的外围壁的突出部分3a′。多个突出部分3a′可以在靠近腔室1的外围壁的整个周边处设置在中央电极3′上。如果突出部分3a′如上所述设置，则在突出部分3a′处集中有电场，这样甚至通过施加较低的电压，也能够沿着绝缘件5的内部周边表面发生沿面放电，以便能够进一步减小用于点火装置的初始操作所需要的电压。另外，中央电极3′的中央部分3b′向外部电极2突出，以便在外部电极2和中央部分3b′之间形成最小距离路径。借助该构造，在发生沿面放电之后，立即在腔室1中的中央区域中沿最小距离路径发生电弧放电，并且腔室1中的气体通过电弧放电变成等离子体。借助如上所述设置的中央部分3b′，从中央电极3′的突出部分3a′的放电并不持续较长的时间，并因此能够保护所述突出部分3a′。

[0031]图4示出外部电极的修改示例。根据该修改示例的点火装置的外部电极2′包括靠近腔室1的外围壁的突出部分2a ′。多个突出部分2a′可以在靠近腔室1的外围壁的整个周边处设置在外部电极2′上。如果突出部分2a′如上所述设置，则在突出部分2a′处集中有电场，这样甚至通过施加较低的电压，也能够沿着绝缘件5的内部周边表面发生沿面放电，以便能够进一步减小用于点火装置的初始操作所需要的电压。另外，外部电极2′的中央部分通过设置U形线材件2b′而向中央电极3突出，以便在外部电极2′的中央部分和中央电极3之间形成最小距离路径。借助该构造，在发生沿面放电之后，立即在腔室1中的中央区域中沿最小距离路径发生电弧放电，并且腔室1中的气体通过电弧放电变成等离子体。这样，从外部电极2′的突出部分2a′的放电并不持续较长的时间，并因此能够保护所述突出部分2a′。

[0032]图5示出形成腔室1的外围壁的绝缘件的修改示例。在根据该修改示例的点火装置的绝缘件5′的内部周边表面上在中央电极3和外部电极2之间设置有中间电极8。在该修改示例中，三个中间电极8按照从中央电极3至外部电极2的爬电距离以有规则的间隔设置。然而，中间电极8的数目可以是至少一个。各中间电极8都是C环形状，并且配合到形成在绝缘件5′的内部周边表面中的槽中。

[0033]在上述构造中，当在中央电极3和外部电极2之间施加电压时，由于沿着从中央电极3至中间电极8中布置在最靠近中央电极3的一个中间电极8(以下称为“第一中间电极8”)的短路径的沿面放电，使第一中间电极8的电势容易基本等于所施加的电压。然后，容易发生沿着从第一中间电极8至中间电极8中布置在中间的一个中间电极8(以下称为“第二中间电极8”)的短路径的沿面放电，由此使第二中间电极8的电势基本等于所施加的电压。而且，容易发生沿着从第二中间电极8至中间电极8中布置在最靠近外部电极2的一个中间电极8(以下称为“第三中间电极8”)的短路径的沿面放电，由此使第三中间电极8的电势基本等于所施加的电压。而且，容易发生沿着从第三中间电极8至外部电极2的短路径的沿面放电。从而，甚至当用于点火装置的初始操作所需要的电压的设定值减小时，仍然能够在中央电极3和外部电极2之间发生沿面放电，并能够在腔室1中的中央区域中发生电弧放电。

[0034]图6示出形成腔室1的外围壁的绝缘件的另一个修改示例。在根据该修改示例的点火装置的绝缘件5″的内部周边表面上在中央电极3和外部电极2之间设置有中间电极9。在该修改示例中，三个中间电极9按照从中央电极3至外部电极2的爬电距离(creepagedistance)以有规则的间隔设置。然而，中间电极9的数目可以是至少一个。各中间电极9都包括向外壳4延伸的延伸部分，并且当绝缘件5″通过注入模制时各中间电极9都通过铸造而形成。

[0035]在上述构造中，中间电极9设置成进一步靠近作为外壳4的接地电极。因此，甚至当在中央电极3和外部电极2之间施加的电压进一步减小时，在中央电极3和中间电极9中布置在最靠近中央电极3的一个中间电极9之间、在两个相邻的中间电极9之间以及在外部电极2和中间电极9中布置在最靠近外部电极2的一个中间电极9之间顺序地发生沿面放电。因此，能够在腔室1中的中央区域中发生电弧放电。在该修改示例中，中间电极9通过中间电极9的延伸部分布置成更加靠近接地电极(外壳4)，该延伸部分可以构造成任何适当的形状，例如L形。

Claims (9)

1.一种用于内燃机的点火装置，其包括：腔室，所述腔室具有通向所述内燃机的气缸的开口部分和布置成面对所述开口部分的底面，所述腔室沿所述点火装置的轴向方向延伸；外部电极，其绕所述开口部分设置；以及中央电极，其形成所述腔室的所述底面，其中当在所述中央电极和所述外部电极之间施加电压时，在所述腔室中产生等离子体，并且等离子体射流通过所述开口部分喷射到所述气缸中，所述点火装置的特征在于包括：

外壳，其容纳所述中央电极，所述外壳由金属制成并且与所述外部电极一体地或分离地形成；

绝缘件，其支撑所述中央电极同时使所述中央电极与所述外壳和所述外部电极绝缘；以及

螺纹，所述点火装置通过所述螺纹拧紧到所述内燃机的气缸盖中，所述螺纹形成在所述外壳的周边上，其中：

在比所述螺纹更加靠近所述气缸的内部的一侧布置有用于保持所述气缸气密的密封垫；并且

所述腔室的外围壁由所述绝缘件形成。

2.根据权利要求1所述的点火装置，其中形成所述腔室的外围壁的所述绝缘件的径向厚度是在0.5mm至1.0mm的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的点火装置，其中所述中央电极和所述外部电极中的至少一个设有靠近所述腔室的外围壁的突出部分。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的点火装置，其中所述中央电极和所述外部电极中的至少一个在与所述腔室的中央部分相对应的部分中设有最小距离路径形成装置。

5.根据权利要求4所述的点火装置，其中所述最小距离路径形成装置是设置在所述中央电极的中央部分中并向所述开口部分突出的突出部分。

6.根据权利要求4所述的点火装置，其中所述最小距离路径形成装置是U形线材件，所述U形线材件设置在所述外部电极的中央部分中并向所述中央电极突出。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的点火装置，其中在所述中央电极和所述外部电极之间的所述腔室的外围壁上设置有中间电极。

8.根据权利要求7所述的点火装置，其中所述中间电极包括延伸部分，所述延伸部分沿所述腔室的径向向外方向朝所述外壳延伸。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的点火装置，其中：

所述腔室形成为基本上是圆柱形的形状；以及

在所述开口部分的周边中设置有进气槽，所述进气槽以沿所述腔室的切线方向延伸贯通的方式设置。

Images