CN102334252A - 用于空气/燃料混合物的可弯曲点火器装置及其构造方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一方面构造的点火器装置具有相连的上电感子组件和下点火端子组件，以在子组件间进行相对的梳转运动。上电感子组件包括带有纳入其中的电感绕组的管状外壳，且管状外壳还带有邻近该外壳上端的上电气接头和邻近该外壳下端的下电气接头。下点火端子组件包括陶瓷绝缘体和包围至少一部分陶瓷绝缘体的金属外壳。陶瓷绝缘体具有从终端开始延伸的电气末端和从点火端开始延伸的电极。可弯曲管连接上电感子组件至下点火端子组件，并在枢轴接头处使下点火端子组件的电气末端与上层的下电气接头电接触。

Description

用于空气/燃料混合物的可弯曲点火器装置及其构造方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年1月12日提交的第61/143,994号美国临时申请的权益，其全部内容通过引用并入此处。

技术领域

本发明涉及在汽车等应用中用于点燃空气/燃料混合物的点火器。

背景技术

6,883,507号美国专利公开了一种用于电晕放电空气/燃料点火系统的点火器。该点火器是笔直的，能够适用在笔直的点火器开口处。然而，它不能够适应非笔直的和/或部分阻塞的点火器开口。

发明内容

种根据本发明方面构造的点火器装置具有个上电感子组件，且上电感子组件包括在上端和下端之间延伸的、并带有容纳于其中的电感绕组的管状外壳以及邻近该外壳上端的上电气接头和邻近该外壳下端的下电气接头。上电气接头通过电感绕组与下电气接头电连通。点火器装置还具有下点火端子组件，该下点火端子组件包括陶瓷绝缘体和包围至少一部分陶瓷绝缘体的金属外壳。陶瓷绝缘体在终端和点火端之间延伸，并带有从终端开始延伸的且与上电感子组件的下电气接头电接触的电气末端。电极从陶瓷绝缘体的点火端开始延伸，并与电气末端电连通。点火器装置进一步具有用于连接上电感子组件到下点火端子组件的非金属管。非金属管使电气末端与下电气接头电接触。非金属管具有延伸在上电感子组件的管状外壳和陶瓷绝缘体之间的中间区域。中间区域在环向不受限制，以使电气末端和下电气接头可以进行相对的枢转运动。

因此，中间区域可以使可弯曲点火器装置自由地设置在发动机汽缸盖内的弯曲的、多轴的或部分阻塞的点火器孔内。进一步地，汽缸盖和整体点火器系统的设计者可以自由地利用更少的空间，并在必要时引入复杂的、部分阻塞的或多轴的孔来容纳点火器装置，而不用沿直线安装点火器装置。由于可弯曲点火器装置能有效利用汽缸盖和整体点火器系统内的可用空间，从而有助于减小整个发动机的尺寸、重量和成本。

一种根据本发明另一方面提供的构造点火器装置的方法。该方法包括构造下点火端子组件，该下点火端子组件具有陶瓷绝缘体和包围至少一部分陶瓷绝缘体的金属外壳，陶瓷绝缘体带有从绝缘体的终端开始延伸的电气末端和从绝缘体的点火端开始延伸的电极。进一步地，构造上电感子组件，该上电感子组件具有延伸在上端和下端之间并带有纳于其中的电感绕组的管状外壳，还具有邻近上端的上电气接头和邻近下端的下电气接头，下电气接头通过弹簧元件相对于管状外壳沿轴向偏置。然后，用非金属管连接上电感子组件外壳的下端到下点火端子组件的陶瓷绝缘体的终端，并使非金属管的中间区域在环向不受限制，以使电气末端和下电气接头之间可以进行相对的梳转运动。

附图说明

结合下列目前优选实施例和最佳实施方式的具体描述、所附权利要求以及附图进行考虑，根据本发明的上述及其他方面、特征和优点将会更加容易理解，其中：

图1是根据本发明的一个优选实施例构造的点火器装置的剖视图；

图1A是弯曲在点火器装置的枢轴接头的如图1所示的点火器装置的视图；

图2是点火器装置的上电感端与点火器装置的下点火端分离的如图1和图1A所示的点火器装置的分解视图；以及

图3是安装在内燃机内的如图1所示的点火器装置的剖视图。

具体实施方式

图1-3示出了一种根据本发明一个方面构造的点火器装置，表示为一种电晕放电点火器装置，以下简称为装置10。如图3所示，装置10安装在与内燃机18的发动机本体16连接的汽缸盖14的点火器孔12内。发动机本体16包括燃烧汽缸20，活塞(未示出)在其中往复。发动机18可能具有多个这样的燃烧汽缸20和连带的活塞。点火器孔12能够沿直线轴延伸，或者，如果需要的话，能够沿多个非平行轴延伸，例如，可能需要沿围绕其他相邻的发动机特征的路线延伸，例如，燃料喷射器孔19，容置其中的燃料喷射器头(未示出)用于向燃烧汽缸20内注射燃料/空气混合物，和/或内置有阀门总成23的阀孔21。无论如何，装置10在弯曲节点处弯曲，该弯曲节点也称为枢轴接头22，因此，装置10能够按需要和期望自由地实现弯曲的构造。所以，装置10能够适应弧形的和/或部分阻塞的点火器孔12，另外，装置10允许上电感子组件24与下点火端子组件26枢接。

与每个燃烧汽缸20关联的汽缸盖14形成至少一个点火器孔12。点火器孔12从盖14的上表面28延伸至下表面30，并与相关的燃烧汽缸20开放连通。孔12能沿垂直于或基本上垂直于上表面28的轴A延伸，或能沿相对于上表面28倾斜一斜角的轴B延伸，或同时延轴A、轴B延伸。无论如何，装置10能够适应在轴A和轴B之间的倾斜度，而并不影响装置10的功能。另外，点火器孔12可能定位和安置在紧邻发动机18的其他特征处，例如燃料喷射孔处。

发动机18具有以螺栓或其他方式与汽缸盖14固定连接的汽缸盖罩，也称为阀罩32。阀罩32具有容纳点火器装置10的开口34，从而使电线或电源能够容易地连接到点火器装置10。开口34可以设置为以下点火端子组件26的轴B为中心，或者可以按需要使开口34中心偏离轴B，例如沿轴C设置。如图所示，开口34可以是与阀罩32成一体的圆柱形通道，或者可以是分离的管状套筒，用来固定和密封在阀罩32上表面38，且该管状套筒与汽缸盖14的上表面28密封连接。另外，独立的管状护罩39布置在装置10的部分位置，以便于避免装置10与阀罩32内的油接触。因此，开口34或套筒36用于将上电感子组件24固定在下点火端子组件26的相对位置，即固定在汽缸盖14的孔12里，进一步地，用于避免上电感子组件24意外接触到任何润滑油。

最好参考图1、1A和2，上电感子组件24包括在上端42和下端44之间沿第一轴A’延伸的金属的管状外壳40。如图所示，外壳40具有加大直径的上部46和直径相对于上部46减小的下部48。上部46的尺寸按照能容纳电感绕组所需的配置，也就是高、低压电感绕组的线圈50来设置。线圈50绕置在中心的铁磁芯52的外缘，并与邻近外壳40上端42的上电气接头54以及邻近外壳40下端44的下电气接头56电连通。

外壳40与线圈50之间填充有压缩气体或树脂60，以抑制高电压。树脂60填满或基本上填满外壳40上部46中的任何空隙。如图所示，聚合物或橡胶帽62饶外壳40的上端42环向延伸，并具有从外壳40沿径向向外延伸的环形突出部或凸缘64，从而便于使外壳40和汽缸盖罩32密封固定连接。

下电气接头56由合适的导电金属材料制成，并具有圆柱形外形尺寸，以用于紧密地设在外壳40的下部48内上下运动。因此，圆柱形的下电气接头56的外径略小于下部48的内径，从而使两者之间为松配合。下电气接头56从外壳40的下端44向外延伸至具有凹面的自由端57。接头56的另一端59通过弹簧元件66和中间导体68与线圈50电连通。因此，弹簧元件66和中间导体68均由合适的金属材料制成。虽然其他弹簧形式也考虑在本发明的范围内，但在此处，弹簧元件66表现为螺旋弹簧元件。中间导体68采用例如与下部48过盈配合的方式和/或通过树脂60与线圈50固定。弹簧元件66的一端70与中间导体68电连通，另一端72与下电气接头56电连通。端70与中间导体68固定，例如连接或弹锁在导体68的一端，端72与下电气接头56固定，例如连接或弹锁在接头56的一端。因此，虽然下电气接头56能在外壳40的下部48中自由滑动，但必要时，它在弹簧元件66的作用下不会失控地掉出下部48。

下点火端子组件26包括延伸在上终端76和下点火端78之间并带有延伸在两端之间的中心直通道80的细长形的陶瓷绝缘体74。绝缘体74具有加大直径的中间区域82，该中间区域82分别设有沿径向向外延伸的上、下肩部84、86。绝缘体74还具有收敛至点火端78的锥形鼻部88。电气末端90纳于中心直通道80中，并从孔56的终端76延伸至显示为凸形的并可枢转地与上电感子组件24的下电气接头56电连通的自由端91。中心电极92纳于中心直通道80中，并从点火端78延伸至自由放电端94，且当点火器装置10在汽缸盖14上时，自由放电端94伸入发动机18的燃烧汽缸20。末端90和中心电极92彼此电连通，例如通过由任何应用于抑制电磁干扰(EMI)的合适的成分所制成的电阻层96。

下点火端子组件26还包括外部的金属护套，也被称为外壳或壳体98。壳体98以与陶瓷绝缘体74固定的方式包围至少一部分的陶瓷绝缘体74。为了便于将壳体98固定在绝缘体74上，壳体98具有形状适于纳入绝缘体74的内表面99，且内表面99设有紧靠绝缘体中间区域82下肩部86的内肩部100，壳体98还具有顶部的凸出部102，且凸出部102以卷曲、翻卷或其他方式叠在绝缘体中间区域82的上肩部84的上方，从而使壳体98夹持肩部100与凸出部102之间的中间区域82。壳体98可以设有外六角形的工具容置构件104或其他用于将下点火端子组件26拆卸和安装进点火器孔12的特征。优选地，特征尺寸符合用于相关应用的此类行业标准工具尺寸。当然，一些应用可能需要除六角形以外的工具容置界面，例如用于容纳活动扳手的插槽，或其他例如在汽车火花塞和其他应用中已知的特征。壳体98还具有从壳体98的外表面101沿径向向外延伸的环形法兰106，以提供环形的且一般为平面的密封座108，带螺纹区域110抵靠在密封座108上。密封座108与垫圈112搭配以便于在壳体98的外表面101和点火器孔12的螺纹孔之间形成高温气体密封的空间。可选地，密封座108可设置为沿壳体98下部设置的锥形座，以紧密密封安装在汽缸盖上，该锥形座也能设计成与此类火花塞座匹配的锥度。

下点火端子组件26通过介于其间的可弯曲管114连接到上电感子组件24，可弯曲管114例如为聚合材质的非金属管，聚合材质例如为有机硅或其他合适类型的橡胶。管114具有与上电感子组件24的外壳40连接的上端116和与带有中间区域120的陶瓷绝缘体74连接的相对的下端118，且中间区域120在上电感子组件24的管状外壳40与陶瓷绝缘体74之间延伸。直通道122在端116和端118之间沿轴向延伸。直通道122具有沿径向向内延伸的突起部，也称为收缩部124，且该收缩部124的尺寸适于限制或禁止下电气接头56的通道穿过。收缩部124位于管114的中间区域120内。因此，收缩部124通过使管114内的下电气接头56向着弹簧元件66的偏置位置，以便于使上电感子组件24在连接到下点火端子组件26之前，维持在已组装完成的状态。正如以下进一步讨论地，中间区域120在环向不受限制，从而使电气末端90和下电气接头56之间可以进行相对的梳转运动。

根据一种构造和装配点火器装置10于发动机18内的方法，下点火端子组件26首先螺纹连接在汽缸盖14的点火器孔12中。当壳体98的带螺纹区域110穿入点火器孔12时，密封座108在点火器孔12内与密封面126密封接触。然后，在下点火端子组件26固定在点火器孔12后，或者在将汽缸盖罩32与汽缸盖14紧固之前或之后，将上电感子组件24与下点火端子组件26连接。无论汽缸盖罩32何时与汽缸盖14固定，上电感子组件24都置于点火器孔12中，从而使可弯曲管114的下端118超过绝缘体74的终端76。随着管114滑套在绝缘体74上，末端90的凸自由端91纳于管114的收缩部124，并达到直接与下电极接头56的凹自由端57电连通。下电极接头56自由地向着弹簧元件66的偏置位置轴向下落，以为上电感子组件24提供和下点火端子组件26的装配，因此，必要时，下电极接头56轴向移动而不与收缩部124接触，以完成装配。为了使上电感子组件24和下点火端子组件26之间可以进行相对的梳转运动，可使下电极接头56的自由端57从外壳40的下端44轴向向外，或者紧邻该下端44。

一旦组装完成，凸自由端91和凹自由端57径向对齐，并与不受限制的管114的中间区域120构成枢轴接头22，在枢轴接头22处可自由旋转，例如像在球和球窝型接头处。

应该认识到，根据空间和入口的要求和限制，还有许多不同的方式可以将点火器10固定安装在点火器孔12内。举例来说，通过护套54的下端使点火器装置10拧入点火器孔12的盲螺纹区域，或点火器设有合适的夹具和/或紧固件，以使该点火器紧固在汽缸盖14的上表面上或靠近其上表面。如前所述，根据特定路线和紧固要求，阀罩32可以在安装点火器装置10之前或之后安装。因此，特定的、包括除了上述显示和描述以外的紧固技术对本发明和任何紧固装置10的方式来说并不重要。

本发明已根据相关法律标准描述，但并不限于此。对所披露的实施例的各种变化和修改对本领域技术人员是显而易见的并落在本发明的范围之内。因此本发明的法律保护范围只能通过权利要求确定。

Claims (13)

1.一种用于内燃机燃料/空气点火系统的点火器装置，包括：

上电感子组件，其具有延伸在上端和下端之间的管状外壳，且该外壳带有容置于所述上、下端之间的所述外壳中的电感绕组，所述上电感子组件还具有邻近所述外壳的所述上端的上电气接头和邻近所述外壳的所述下端的下电气接头，所述上电气接头通过所述电感绕组与所述下电气接头电连通；

下点火端子组件，其具有陶瓷绝缘体和包围至少一部分所述陶瓷绝缘体的金属外壳，所述陶瓷绝缘体在终端和点火端之间延伸，且该陶瓷绝缘体带有从所述终端开始延伸的且与所述下电气接头电接触的电气末端和从所述点火端开始延伸的电极，所述电极与所述电气末端电连通；以及

非金属管，其用于将所述上电感子组件连接至下点火端子组件，并使所述电气末端与所述下电气接头电接触，所述非金属管具有延伸在所述上电感子组件的所述管状外壳和所述陶瓷绝缘体之间的中间区域，所述中间区域在环向不受限制，以使所述电气末端和所述下电气接头之间进行相对的梳转运动。

2.根据权利要求1所述的点火器装置，其特征在于，所述非金属管具有连接到所述上电感子组件的所述管状外壳的一端和连接到所述陶瓷绝缘体的另一端，且该陶瓷绝缘体带有在所述的一端和所述的另一端之间轴向延伸的直通道，所述直通道具有限制所述下电气接头通过的收缩部。

3.根据权利要求2所述的点火器装置，其特征在于，所述电气末端延伸通过所述收缩部。

4.根据权利要求2所述的点火器装置，进一步包括弹簧元件，且该弹簧元件使所述下电气接头至少部分向外偏离所述上电感子组件的所述管状外壳的所述下端。

5.根据权利要求2所述的点火器装置，其特征在于，所述收缩部在所述非金属管的中间区域内。

6.根据权利要求1所述的点火器装置，其特征在于，所述下点火端子组件的金属外壳具有外螺纹区域和相对于所述外螺纹区域径向向外延伸的环形座。

7.根据权利要求1所述的点火器装置，其特征在于，所述非金属管具有高绝缘强度。

8.根据权利要求1所述的点火器装置，其特征在于，所述非金属管与所述上电感子组件的所述管状外壳连接，并压合在所述陶瓷绝缘体上。

9.一种构造点火器装置的方法，包括：

提供下点火端子组件，其具有陶瓷绝缘体和包围至少一部分该陶瓷绝缘体的金属外壳，且陶瓷绝缘体带有从该绝缘体的终端开始延伸的电气末端和从该绝缘体的点火端开始延伸的电极；

提供上电感子组件，其具有延伸在上端和下端之间的管状外壳，且管状外壳带有容置于该外壳中的电感绕组，上电感子组件还具有邻近上端的上电气接头和邻近下端的下电气接头，且下电气接头通过弹簧元件相对于管状外壳轴向偏置；以及

用非金属管连接上电感子组件外壳的下端和下点火端子组件的陶瓷绝缘体的终端，并使非金属管的中间区域在环向不受限制，以使电气末端和下电气接头之间进行相对的梳转运动。

11.根据权利要求10所述的构造点火器装置的方法，进一步包括用弹簧元件偏置下电气接头与电气末端电接触。

12.根据权利要求11所述的构造点火器装置的方法，进一步包括向着弹簧元件的偏置位置轴向移动下电气接头，使电气末端与下电气接头电接触。

13.根据权利要求11所述的构造点火器装置的方法，进一步包括提供带有收缩部的非金属管的中间区域，且收缩部的直径小于下电气接头的直径。

14.根据权利要求13所述的构造点火器装置的方法，进一步包括在连接上电感子组件外壳的下端到下点火端子组件的陶瓷绝缘体的终端之前，偏置下电气接头与收缩部邻接。

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