CN102384003B - 一种点火器及适用该点火器的发动机 - Google Patents
一种点火器及适用该点火器的发动机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102384003B CN102384003B CN201110254999.9A CN201110254999A CN102384003B CN 102384003 B CN102384003 B CN 102384003B CN 201110254999 A CN201110254999 A CN 201110254999A CN 102384003 B CN102384003 B CN 102384003B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode branches
- electrode
- igniter
- branches
- head member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 25
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 12
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 4
- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T13/00—Sparking plugs
- H01T13/50—Sparking plugs having means for ionisation of gap
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P15/00—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
- F02P15/08—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits having multiple-spark ignition, i.e. ignition occurring simultaneously at different places in one engine cylinder or in two or more separate engine cylinders
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P13/00—Sparking plugs structurally combined with other parts of internal-combustion engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P15/00—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
- F02P15/04—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits one of the spark electrodes being mounted on the engine working piston
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P3/00—Other installations
- F02P3/01—Electric spark ignition installations without subsequent energy storage, i.e. energy supplied by an electrical oscillator
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
- Spark Plugs (AREA)
Abstract
本发明公开了一种通过产生高频电晕放电点燃燃料-气体混合物的点火器,包括一点火电极、环绕点火电极具有一前端和一后端的外部导体,点火电极和外部导体间设有一绝缘体。点火电极为高频谐振电路的一部分,其有一部分伸出外部导体前端,且与用于向高频谐振电路供电的交流电流源或者交流电压源相连,分别用于传递高频电流或者高频电压。点火电极的前端具有多于四个向远离外部导体方向伸展的电极分支,各电极分支向不同方向伸展,任意两个电极分支的电极末端彼此最大限度的分开。任两个相邻电极分支的末端延伸方向的立体角足够大,以便通过高频放电产生以及从电极分支产生的带电载体云至多在带电载体云的边缘区域上发生重叠。
Description
技术领域
本发明涉及一种点火器,尤其涉及一种通过高频电晕放电点燃燃料-气体混合物的点火器,本发明还涉及一种适用于该点火器的发动机。
背景技术
专利文件WO 2004/063560A1公开了如何通过燃烧室中的电晕放电点燃内燃机的燃烧室中的燃料-气体混合物的方法。为了达到这一目的,点火电极通过电绝缘的方式穿过燃烧室的其中一个外壁到达燃烧室内部,该外壁处于地电势,作为优选,该电极与燃烧室中的活塞相对。点火电极与处于地电势的燃烧室的外壁作为一对电极形成电容。点火电极的外侧包裹绝缘体,燃烧室的内部空间充当电介质的作用。依赖于燃烧室内活塞的循环,燃烧室中含有空气或者燃料-空气的混合物或者废气。
电容是构成谐振电路必须的一个部件,其通过例如由变压器的中间抽头产生的高频电压充电。变压器与一开关装置相接,该开关装置用于在变压器的两个由中间抽头连接的一次绕组侧轮流提供一预设定的直流电压。该变压器的二次绕组侧供电给一串联谐振电路,由点火电极及燃烧室外壁组成的电容设置在该谐振电路中。用于给谐振电路供电的交变电压的频率通过一方法控制,即使其尽可能的接近谐振电路的谐振频率。其结果是在装有点火电极的燃烧室的外壁和点火电极间的电压将过冲。谐振频率的范围通常在30KHz到3MHz间,且在点火电极端的交变电压值达到50kV到500kV。
通过此方法,可在燃烧室中产生一高频的电晕放电。一方面来说,电晕放电不能转变成为电弧放电或者火花放电。由此可确保在点火电极和接地的燃烧室间的电压保持在可引起完全击穿的电压之下。另一方面,电晕放电发生在伸入燃烧室中的点火电极的末端环境下,应该会释放最大量的可能的放电,从而为燃料气体混合物创造适宜的点火环境。现有技术多为在一个低于击穿电压的尽可能小的电压环境下产生高频电晕放电。
发明内容
本发明的目的是提供一种上述所提到类型的点火器,采用此种点火器能够形成优于现有技术的点火条件。
本发明的主题为具有本发明所述特征的点火器,还涉及安装本发明所介绍的点火器的发动机。
本发明所述的点火器用于在燃烧室中,特别是在具有一个或者多个燃烧室的内燃机中通过产生高频电晕放电来点燃燃料-气体混合物,该点火器包括一点火电极、环绕点火电极具有一前端和一后端的外部导体,且在点火电极和外部导体间设有一电绝缘体。点火电极和外部导体通过绝缘体相互连接。点火电极为高频谐振电路的一部分,且与用于向高频谐振电路供电的交流电流源或者交流电压源相连,分别用于传递高频电流或者高频电压。该点火电极的一端,下文指其前端,从外部导体的前端伸出。点火电极的前端具有多于四个向远离外部导体的方向伸展的电极分支,各电极分支向不同方向伸展,任意两个电极分支的电极末端彼此最大限度的分开。任两个相邻的电极分支的指向其电极末端的延伸方向间的立体角足够大,以使通过高频放电产生以及从电极分支产生的带电载体云至多在带电载体云的边缘区域上发生重叠。
作为本发明技术方案的进一步改进,两相邻的带电载体云的重叠对于带电载体云中的电荷的影响不超过百分之十。
该发明具有以下有益效果:
●可同时产生多个带电载体云,相对现有技术多个带电载体云可填充更大的区域,从而极大地改善对燃料-气体混合燃料的点火状态。
●由于本发明中设置了电极分支的电极末端并且它们的定位方式为带电载体云至多只在其边缘区域发生重叠,它们彼此不会相互减弱,而是能够实现燃料最佳的点火及范围更大、污染更低的燃烧。
●本发明可用于点火,特别是燃料-气体混合物的点火,并且使用时发动机的燃料消耗非常低中。
电极分支的电极末端以均匀的角距离环绕中心电极的纵轴安装,由此可使得各电极末端的电晕放电同时发生,并且在燃烧室中占据尽可能大的空间。
中心电极和外部导体最好具有一共同的纵向中心线,特别是一条直的纵轴,使得中心电极与外部导体彼此同轴装配。通过此装配方式,电极分支可向远离外部导体同时远离中心电极的方向分支至多个方向。从而得到放电范围更大的电晕放电。
用于产生高频电晕放电的电压需保持至尽可能小,电极分支需指向电极末端且终止于电极末端。同时,电极分支的电极末端也不能变的太热,为了冷却电极分支,电极分支的横截面的面积从其电极末端开始沿点火电极的纵向中心线逐渐增大。
作为本发明技术方案的改进,点火电极上设有一与外部导体共轴延伸的部件。下文中该部件是指中心电极,并且其具有一前端,在该前端安装一单独制造的导电头部件,所述电极分支从该部件引出。由此可获得一些额外的有益效果:
●由于电极分支从头部件伸出,该头部件从中心电极单独制造形成,因此具有相同的基本构造的点火器可以包括一绝缘体和嵌入绝缘体中的中心电极、一外部导体和一外壳,该外壳也能够作为外部导体,能够选择性的与不同的头部件配合装配,所述头部件适用于不同的发动机和不同的安装条件。
●该头部件可通过不同的方式与中心电极的端部连接:
中心电极的前端可以设有外部螺纹,从而可旋入一设有内螺纹的头部件。
另一种可能的安装为在头部件的中心设置一孔洞,点火电极可压入该孔洞中。
另一种可能的安装为在头部件中心设置一套筒,而将中心电极的前端插入套筒中,并夹压固定。
另一种可能的安装为将头部件焊接在中心电极的前端,特别是通过激光焊接。在此情况下,中心电极的前端最好是平的。
另一种更为优选的可能的安装为通过金属片形成头部件,冲压得到多个电极分支,在该金属片的中心设有一孔洞且在中心电极的末端设有一凸肩(shoulder),其将中心电极分成两个彼此直径不同的部分。具有更小直径的部分形成中心电极的前端,该中心电极的前端通过头部件上的孔洞嵌入,且在远离凸肩的一侧铆接于头部件上,为此,中心电极上前部且相对较薄的部分为铆钉杆,中心电极上从头部件上突出的部分为铆钉头。
●具有单独制成的的头部件的点火电极容易制作,且精确性更好及成本更低。
●长电极分支可与单独制造的头部件一起容易地制造出来,不过长度最多只能等于点火器的外螺纹内径(core diameter),通过此螺纹所述点火器可旋入内燃机的螺纹孔中。螺纹孔的内径对应于点火器的外螺纹内径限制了电极分支与点火器外导体的纵轴分开的距离。作为优选,点火器的外螺纹可以也设置在点火器的外部导体上。
●电极分支末端与外部导体纵轴也包括外导体上的外螺纹之间的距离越大,各电极分支间的距离也越大。由于从电极分支释放的高频电晕放电,电极分支末端彼此靠得太近会相互削弱,因此各电极分支的电极末端间的距离应该尽可能大。由此,优选的,电极分支与外部导体的纵轴间的距离略小于外部导体上设置的外螺纹内径的一半。通过该尺寸设置,从头部件伸出的各电极分支的数量可足够多,并且电极分支的电晕放电彼此不会相互削弱。
●不过各电极分支还有一种可能的设置方式,即各电极分支的电极末端与外部导体的纵轴间具有不同的距离,例如,各电极分支的第一组的电极末端与外部导体的纵轴距离较大,各电极分支的第二组与外部导体的纵轴距离稍小。然后第一组电极分支的电极末端优选地在第一个平面上,而另一组电极分支的电极末端优选地在另一个平面上,该平面最好与第一平面平行。通过将电极分支分布于两个平面上可得到一些额外的空间,从而能够安装更多的电极分支,并且它们的电晕放电彼此不会相互削弱。
作为本发明技术方案的改进,在头部件与绝缘体直接连接,以便热量可通过中心电极、绝缘体和与之连接的外部导体传递。电极分支可完全嵌入绝缘体中。电极分支的电极末端最好安装位于靠近绝缘体的表面以下或者终止于绝缘体的表面。由此电极末端可在不丧失其功能性的情况下而被保护起来。由于燃烧室通常会进行冷却,特别通过水冷,因而通过外部导体进行的散热特别有效,这样可保证来自外部导体以及间接来自电极分支的热量的良好扩散。
为了获得良好的散热效果,如果电极分支作为一个独立件连接至头部件则很有益处。这样头部件能够直接同时制成,特别是当头部件通过一金属片成形时。在此情况下,头部件与从头部件中伸出的电极分支通过一个加工步骤一起优一金属片切割出来,然后成形,特别是通过一联合的冲压工序和弯折工序制造。作为优选,冲压切割的定位最好在电极分支的电极末端。作为此方案的补充,在冲压工序前或者在冲压工序后在电极分支区域,通过,例如,旋转环形砂轮修整金属片得到所需要的尺寸,从而使电极分支的厚度减小,即该厚度朝电极分支的电极末端方向逐渐减小。弯折工序(bending process)可使电极分支弯折向任何远离外部导体和远离中心电极的方向伸展,只需避免点火电极的电极分支和外部导体间直接产生放电。
作为发明一个优选的实施方式,电极分支的电极末端位于一个共同的圆平面上,且电极分支的指向相对一轴倾斜形成同样的夹角,该轴垂直于上述共同平面且穿过圆平面中心。这种结构特别适合与柱形燃烧室联合应用,可获得扩展至较大的空间的电晕放电。外部导体的纵轴可穿过圆平面的中心,电极分支的电极末端终止于其上。由此可在给定的限制条件下,通过合适的电极分支的设置扩展电晕放电,即电极分支的末端与外部导体的纵轴的距离要小于点火器的外螺纹的内径。如果在柱状燃烧室中的螺纹孔与容纳点火器的燃烧室的柱状轴同轴安装,电极分支的电极末端所在的圆平面的中心可在燃烧室的柱状轴上。
也可能采用下述方案,其也是优选的方案,容纳点火器的螺纹孔与柱状轴不同轴或者不平行,而是与柱状轴成一角度安装。在此情况下,终止于圆平面的各电极分支具有不同的长度。在此方案中,电极分支是头部件的主要组成部分,该头部件通过联合的冲压工序和弯折工序成形。实际上在此方案中,相对于点火器的外螺纹,头部件不能设计有任何长度的对称,外螺纹优选地设置在外部导体上。
作为本发明点火器的另一优选实施方式,由两到四个电极分支组成的第一组电极分支的各电极末端均在第一平面上,且至少有由多个电极分支组成的另一组电极分支在另一个平面上,该平面与第一平面平行。由多个电极分支组成的第一组电极分支的各电极末端在第一圆面上,而至少由其他多个电极分支组成的另一组电极分支在另一个圆面上,且这两个圆面同轴安装,具有相同或不同的半径。当从穿过圆面中心的轴的方向来看时,每个组的每个电极分支置于另一组的任意两个电极分支之间。作为优选,设有两组这种电极分支组。如此设置不仅对点火器有用,其中点火器与其柱状头的柱状燃烧室的柱状轴同轴旋入;同时对其应用也有益,其中所述点火器点火器可不与燃烧室的柱状轴同轴安装,而是从柱状轴的侧面倾斜偏置。即使是通过此种方法安装的带电极分支的头部件,也可通过一联合的冲压工序和一弯折工序进行制造。
在限制条件下,点火器必须旋入的螺纹孔的螺纹范围为从M10到最多M14。作为优选,两个、三个或者至多四个电极分支的电极末端在同一平面上,优选地,可在一共同的圆平面上。
作为电极末端终止于圆平面的替代方法,一组电极分支的电极末端也可以终止于一平面多边形的角上该圆平面或者多边形不是实体存在的,而是仅通过各电极分支的电极末端的终点所在位置确定的。
作为优选,从头部件延伸出的电极分支有五到九个,优选地为五到七个。各电极分支的指向其电极末端方向的立面角的范围在15°到60°间,优选地大于30°。电极分支上两相邻的电极末端间的距离优选地在2mm到7mm之间,优选地大于3mm。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明,实施例的不同实例的附图中的同一或相关部件采用相同的附图标记,其中:
图1为本发明的点火器的侧视图;
图2为图1中所示点火器的前端部分放大的侧视细节图;
图3为与图2中所示点火器具有不同的电极分支的前端部分的侧视图;
图4和图5为与图3所示类似的点火器的前端部分示意图,但其电极的分支部分有所修改;
图6为与图4所示类似的点火器,但是在该点火器上设有一额外的中心电极末端;
图7为本发明所述的点火器的头部件的优选实施方式的放大侧视图;
图8为图7所述点火器头部件的正视图;
图9为图7所述点火器头部件的斜视图;
图10为图3所示的点火器的头部件的正视图;
图11到图13为改进的头部件的正视图;
图14为本发明所述的点火器的另一种实施方式;
图15为本发明中与图9相似的点火器头部件的斜视图,该图中包括在高频电晕放电发生的过程中电荷云的辐射图。
具体实施方式
图1所示为发明所述的一点火器,该点火器包括一组同轴装配的大致为圆柱形的金属外壳1,与之相连的金属外部导体2和绝缘体3,作为优选的实施方式,该绝缘体由陶瓷材料组成,特别是氧化铝材料。绝缘体3包裹点火电极4,从该点火电极4开始头部件6突出于绝缘体3。头部件6和一杆状的中心电极4一起构成点火电极4。该中心电极4a嵌入绝缘体3中并穿过外部导体2延伸直至外壳1中。该绝缘体3安装在外部导体2中并同轴包裹中心电极4a。所述外部导体2的外部设有外螺纹2a,通过该外螺纹可将点火器旋入内燃机的螺纹孔内。
外壳1内通常包括向点火电极4供电的组成高频谐振电路的若干零部件,一用于向点火器供电的电连接块10安装于外壳1的后端。
点火电极4的头部件6分支形成若干电极分支5,这些电极分支5从点火器的纵轴11沿倾斜纵轴11的方向成星形向外侧排布,更准确的说,电极分支5沿远离绝缘体3和外部导体2的方向向外伸展。
图2中所示为图1中所示点火器的前端部分放大的侧视图,其中一部分是剖面图。从此图中可以看到,中心电极4a的末端延伸终止于球形的头部件6,该头部件6焊接于中心电极4a的末端。头部件6优选地包含与中心电极4a相同的金属,例如不锈钢。五个电极分支5从头部件6伸出,它们具有相同的长度,这些电极分支5绕纵轴11旋转对称分布,且所有的电极分支相对纵轴11具有相同的倾斜角α。在图2中,电极分支5相对纵轴11的倾斜角α等于60°。电极分支5的末端与纵轴11的间距为B,该间距B稍小于外螺纹2a的内径D的一半。
图3中所示的实施例不同于图2中所示的实施例,图3中头部件6通过冲压和弯折工序由一金属片形成,该头部件6焊接或者铆接于中心电极4a的前端。该头部件6具有五个电极分支5,这些电极分支5成直线,绕纵轴11以相同的角距离对称分布延伸,图中其相对于纵轴11的夹角为45°。这些电极分支5的末端与纵轴11的间距为B,该间距B稍小于外螺纹2a的内径D的一半。
图4中所示的实施例也不同于图3中所示的实施例,在该实施例中,电极分支5弯折了两次。因此该分支末端5a与纵轴11有不同的夹角,例如与纵轴11所成的夹角为25°。
在图5所示的实施例中,电极分支5也弯折了两次。相比于图4中两次弯折均是沿纵轴11的方向进行,图5中所示的弯折其中一次为沿纵轴11的方向进行弯折,第二次为沿远离纵轴11的方向弯折。由此电极分支5上的分支末端5a与点火器的纵轴11形成了一等于60°的角度α。
在图6所示的实施例中,电极分支5也如图4所示的实施例的方式分布,不过在其中心设有一中心电极尖端4b,该电极尖端4b沿纵轴11的方向延伸。
在图4、图5和图6所示的实施例中,电极分支5的末端与纵轴11间也有一间距B,该间距B稍小于外螺纹2a的内径D的一半。
图7到图9所示为一适用于点火电极4的头部件6的详细结构示意图。该头部件6通过联合的冲压工序和弯折工序制造。该头部件6上有一平的圆形中心面7,从该平面有两组电极分支弯折。第一组分支逐渐变尖的末端5a落在第一圆弧上,第二组分支逐渐变尖的末端5b落在第二圆弧上。两组圆弧均为同轴设置,他们的中心均落在点火器的纵轴11上。两个圆弧所在的平面彼此间隔开。在图8所示的正视图中,各电极分支5彼此间的夹角小于60°。优选地,两相邻的电极尖端5a和5b的纵向中心线间的立体角β在15°到60°之间,作为优选,最好大于30°。两相邻的电极尖端5a和5b间的距离C在2mm到7mm之间,优选地大于3mm。由此可以保证,一方面电晕放电可以占用很大的空间,另一方面,各单独的电晕放电间不会彼此产生影响并彼此消弱。
图7至图9中所述的头部件6可直接焊接于中心电极4a的末端。如果在头部件6的中心面7上设有一孔,头部件6也可被铆接于中心电极4a的末端。如果中心电极4a上具有一凸肩或者类似的挡块(stop),则头部件6可安装于凸肩或挡块上。
图10到图13所示为各种形式的头部件6的正视图,即图10中对称设有五个电极分支5,图11中对称设有六个电极分支5,图12中对称设有七个电极分支5,而在图13中具有两个电极分支组8和9,每组8有三个电极分支5,这些电极分支5具有不同的长度且能通过不同的方式进行弯折。在图10到12中所示的实施例中电极分支5分别弯折至一圆环上。
电极分支5的构成及定位需要根据燃烧室的几何形状调整,使其能够最简单、最优化的产生电晕放电。以星形方式排布的各电极分支5可安装三到九个,优选的为五到七个电极分支,且每一个电极分支5在燃烧室内向远离外导体2的方向并且远离绝缘体3的方向伸展,特别是沿燃烧室中的活塞运动的活塞顶部方向伸展。
为了在电极分支5的电极尖端5a和5b间保持足够的距离,电极尖端5a和5b可以不仅安装于一个圆弧上,而且其安装可以与纵轴11和/或者与绝缘体3的前端具有不同距离。这些不同的定位点可在一方面可以使电极分支5长度不同,另一方面也可以使电极分支5弯折不同。
头部件6可简单的通过冲压和弯折工序由一金属片得到,其中冲压工序可由切割工序或者一电火花加工代替。相邻电极尖端5a、5b指向的方向之间的夹角β需通过以下方法来进行选择,该角度应该使电极尖端5a和5b所释放的电晕放电彼此间的影响和干扰尽可能的小。电极分支5上两相邻的电极尖端5a和5b间的距离C需在2mm到7mm之间,最好能大于3mm。
电极分支5上两相邻的电极尖端5a和5b的指向决定了电晕放电的传播方向。当电极分支5上两相邻的电极尖端5a和5b的立体角β在15°到60°之间,作为优选最好大于30°时,电晕放电的扩展传播较佳,此时电晕放电具有较为合适的空间占用量,且相邻的电晕放电间彼此不会造成干扰。
根据给定的安装条件,点火电极4的头部件6可有一个最优的定位方式。在中心电极4a上设一阻挡面(stop surface),头部件6连接到该阻挡面上,由此可简单地定位头部件6。
根据在燃烧室中的安装情况,可以证明在不提供旋转对称的电晕放电时燃烧室内的放电情况更好。为此,中心电极4a上可以连接一相应的不对称的头部件6。通过使中心电极4a和头部件6间形成一定夹角可以便于头部件6的定位。
图14所示为点火器的另一种实施方式,在该实施方式中,头部件6和电极分支5均嵌入绝缘体3中。通过此种方法,当点火器安装于发动机中时,可有效保护电极分支5免受损害。
电极分支5可通过喷射模塑法嵌入绝缘体3中,电极分支5的整个长度均嵌入绝缘体3中。具有绝缘材料薄膜的覆层,例如厚度可达10μm,覆盖在电极分支5的电极尖端5a和5b上,其不会妨碍高频点晕放电的点火。但是该电极分支5的电极尖端5a和5b也可以突出于绝缘体3外,其一部分或者其末端刚好在绝缘体3的表面中。为了做到这点,电极分支5的电极尖端5a和5b可通过绝缘材料盖住。
图15所示为所设想的理想状态下头部件6上的电极分支5的尖端产生的电晕放电的发展情况(progression),即电荷载体云13以圆锥形的方式扩展,其具有一高密度电荷负载的中心区域14和一相对低密度电荷负载的边缘区域15。
当然,本发明创造并不局限于上述实施方式,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换,这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (26)
1.一种用于在具有一个或者多个燃烧室的内燃机的燃烧室中,通过产生高频电晕放电点燃燃料-气体混合物的点火器,该点火器包括一点火电极(4)、环绕点火电极(4)具有一前端和一后端的外部导体(2),以及设置在点火电极(4)和外部导体(2)间的绝缘体(3),其中点火电极(4)为高频谐振电路的一部分,其伸出外部导体(2)的前端,并与用于向高频谐振电路供电的交流电流源或者交流电压源相连,分别用于传递高频电流或者高频电压,其特征在于:点火电极(4)上具有多于四个向远离外部导体(2)的方向伸展的电极分支(5),各电极分支(5)向不同方向伸展,以使任两个电极分支(5)的电极尖端(5a、5b)彼此最大限度的分开,且任两个相邻的电极分支(5)的指向其电极尖端(5a、5b)的延伸方向间的立体角足够大,以使通过高频放电产生以及通过电极分支(5)产生的带电载体云至多在带电载体云的边缘区域(15)上发生重叠。
2.根据权利要求1所述的点火器,其特征在于:电极分支(5)的电极尖端(5a)以均匀的角距离环绕中心电极(4a)的纵轴安装。
3.根据权利要求1或2所述的点火器,其特征在于:电极分支(5)的横截面的面积从电极尖端(5a、5b)开始沿点火电极(4)的纵向中心线(12)逐渐增大。
4.根据权利要求1或2所述的点火器,其特征在于:所述电极分支(5)的电极尖端(5a、5b)所指向的方向间的立体角(β)在15°到60°之间。
5.根据权利要求4所述的点火器,其特征在于:所述立体角(β)大于30°。
6.根据以权利要求1或2所述的点火器,其特征在于:头部件(6)延伸出五到九个电极分支(5)。
7.根据权利要求6所述的点火器,其特征在于:头部件(6)延伸出五到七个电极分支(5)。
8.根据权利要求1或2所述的点火器,其特征在于:电极分支(5)上两相邻的电极尖端(5a、5b)间的距离为2mm到7mm之间。
9.根据权利要求8所述的点火器,其特征在于:电极分支(5)上两相邻的电极尖端(5a、5b)间的距离大于3mm。
10.根据权利要求1或2所述的点火器,其特征在于:电极分支(5)上的电极尖端(5a、5b)与外部导体(2)的纵轴(11)间的间距(B)小于外部导体(2)上的外螺纹(2a)的内径(D)的一半。
11.根据项权利要求1或2所述的点火器,其特征在于:所述点火电极(4)包括一与外部导体(2)同轴的中心电极(4a)和作为一独立件安装于中心电极(4a)的前端的导电头部件(6),其中各电极分支(5)从所述头部件(6)中伸出。
12.根据权利要求11所述的点火器,其特征在于:头部件(6)为一圆盘或具有圆盘的形状。
13.根据权利要求11所述的点火器,其特征在于:电极分支(5)与头部件(6)相连作为一独立件。
14.根据权利要求11所述的点火器,其特征在于:所述头部件(6)焊接在中心电极(4a)上。
15.根据权利要求14所述的点火器,其特征在于:所述头部件(6)焊接在中心电极(4a)的平端面上。
16.根据权利要求11所述的点火器,其特征在于:所述头部件(6)铆接于中心电极(4a)上。
17.根据权利要求11所述的点火器,其特征在于:所述头部件(6)从一金属片上切割下来,并与电极分支(5)一起弯折作为一独立件。
18.根据权利要求17所述的点火器,其特征在于:从所述电极分支(5)的电极尖端(5a)开始至圆盘中心的方向,电极分支(5)的厚度以及宽度均逐渐增加。
19.根据权利要求1或2所述的点火器,其特征在于:所述电极分支(5)的各电极尖端(5a)在一个共同的圆平面上,且电极分支的指向相对一轴倾斜形成同样的夹角,该轴垂直于上述共同平面且穿过圆平面中心。
20.根据权利要求1或2所述的点火器,其特征在于:由两到四个电极分支(5)组成的第一组电极分支(8)的各电极尖端(5a)均在第一平面上,且至少有由多个电极分支(5)组成的另一组电极分支(9)的各电极尖端在另一个平面上,该平面与第一平面平行,且第一组(8)的电极分支的各电极尖端(5a)在第一圆环上,至少一个另一组(9)的电极分支(5)的各电极尖端(5b)在另一个圆环上,且这两个圆环同轴设置;当从穿过圆环中心轴的方向看时,每个组(8、9)的每个电极分支(5)置于另一组(8、9)的任意两个电极分支(5)之间。
21.根据权利要求20所述的点火器,其特征在于:设有两组电极分支的组(8、9)。
22.根据权利要求16所述的点火器,其特征在于:所述两个、三个或者四个电极分支(5)的电极尖端(5a、5b)在同一平面上。
23.根据权利要求19所述的点火器,其特征在于:所述外部导体(2)的纵轴(11)穿过各圆环的圆心。
24.根据权利要求1或2所述的点火器,其特征在于:所述电极分支(5)嵌入绝缘材料中。
25.根据权利要求24所述的点火器,其特征在于:所述电极分支(5)完全嵌入绝缘材料中,且其末端在或者紧靠在绝缘体(3)的表面下。
26.一种具有一个或者多个燃烧室的机动车的发动机,其每一个燃烧室内设有一个具有上述任一权利要求所述特征的点火器。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201010045175 DE102010045175B4 (de) | 2010-09-04 | 2010-09-04 | Zünder zum Zünden eines Brennstoff-Luft-Gemisches mittels einer HF-Korona-Entladung und Motor mit solchen Zündern |
DE102010045175.4 | 2010-09-04 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102384003A CN102384003A (zh) | 2012-03-21 |
CN102384003B true CN102384003B (zh) | 2015-08-26 |
Family
ID=45595503
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201110254999.9A Expired - Fee Related CN102384003B (zh) | 2010-09-04 | 2011-08-31 | 一种点火器及适用该点火器的发动机 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8857396B2 (zh) |
CN (1) | CN102384003B (zh) |
DE (1) | DE102010045175B4 (zh) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012111190B3 (de) | 2012-10-29 | 2014-04-30 | Borgwarner Beru Systems Gmbh | Koronazündeinrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Zündkopfes für eine Koronazündeinrichtung |
DE102012110362B4 (de) | 2012-10-30 | 2015-10-15 | Borgwarner Ludwigsburg Gmbh | Koronazündeinrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Zündkopfes für eine Koronazündeinrichtung |
DE102013102592B4 (de) | 2013-03-14 | 2015-01-22 | Borgwarner Ludwigsburg Gmbh | Koronazündeinrichtung mit bedeckter Zündspitze |
JP6370877B2 (ja) * | 2013-03-15 | 2018-08-15 | フェデラル−モーグル・イグニション・カンパニーFederal−Mogul Ignition Company | コロナ点火装置のための摩耗保護機構 |
KR102083337B1 (ko) * | 2013-03-15 | 2020-04-16 | 페더럴-모굴 이그니션 엘엘씨 | 코로나 점화 코일을 위한 고전압 연결부 밀봉 방법 |
DE102014111897B4 (de) * | 2013-10-31 | 2020-06-25 | Borgwarner Ludwigsburg Gmbh | Zündeinrichtung zum Zünden von Brennstoff-Luft-Gemischen in einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors durch eine Korona-Entladung |
DE102014222925B4 (de) * | 2014-11-11 | 2023-05-04 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Dielektrisch behinderte Vorkammerzündung |
US9771919B2 (en) | 2015-07-10 | 2017-09-26 | Caterpillar Inc. | Energy enhanced ignition system having lean pre-combustion |
US10714907B2 (en) * | 2017-08-28 | 2020-07-14 | Tenneco Inc. | Corona igniter firing end electrode tip with dual metal rivets and method of manufacture |
CN109297046B (zh) * | 2018-09-30 | 2024-03-26 | 赵刚 | 多路径高压放电装置及其控制方法和应用 |
CN111336542B (zh) * | 2019-12-12 | 2021-07-20 | 中国人民解放军空军工程大学 | 一种可变弧长的多通道点火器 |
JP7220167B2 (ja) * | 2020-02-11 | 2023-02-09 | 日本特殊陶業株式会社 | スパークプラグ |
DE102020205320A1 (de) * | 2020-04-27 | 2021-10-28 | Dkt Verwaltungs-Gmbh | Vorkammerzündkerze, Zündelektrode für eine Vorkammerzündkerze und Verfahren zur Herstellung einer Zündelektrode |
US11646551B2 (en) | 2021-06-23 | 2023-05-09 | Caterpillar Inc. | Spark plug |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4487177A (en) * | 1982-03-23 | 1984-12-11 | Nissan Motor Company, Limited | Apparatus and method for starting a diesel engine using plasma ignition plugs |
US5554908A (en) * | 1994-03-29 | 1996-09-10 | Kuhnert; Dieter | Precombustion chamber device |
WO2001059295A3 (en) * | 2000-02-11 | 2002-03-14 | Michael E Jayne | Plasma ignition for direct injected internal combustion engines |
US6608430B1 (en) * | 2001-12-07 | 2003-08-19 | Robert J. Schaus | Spark plug with multi-point firing cap |
CN2631077Y (zh) * | 2003-07-31 | 2004-08-04 | 王贵军 | 节能高效环保火花塞 |
CN201061082Y (zh) * | 2007-03-30 | 2008-05-14 | 李忠林 | 内燃机火花塞 |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57186066A (en) * | 1981-05-13 | 1982-11-16 | Hirose Seisakusho:Kk | Discharge ignition method and discharge spark plug of internal combustion engine |
DE19747700C2 (de) * | 1997-10-29 | 2000-06-29 | Volkswagen Ag | Zündeinrichtung mit einer Zündelektrode |
WO2000001047A1 (en) * | 1998-06-29 | 2000-01-06 | Witherspoon Chris W | Corona wind spark plug |
US6883507B2 (en) * | 2003-01-06 | 2005-04-26 | Etatech, Inc. | System and method for generating and sustaining a corona electric discharge for igniting a combustible gaseous mixture |
US20060066194A1 (en) * | 2004-09-28 | 2006-03-30 | Robert Morin | Spark plug |
US7798118B2 (en) * | 2007-01-12 | 2010-09-21 | Econo Plug Technologies Inc. | Method and apparatus for incorporation of a flame front—type ignition system into an internal combustion engine |
FR2919343B1 (fr) * | 2007-07-25 | 2013-08-16 | Renault Sas | Moteur a combustion et procede de commande d'un moteur a combustion. |
US8104444B2 (en) * | 2007-10-31 | 2012-01-31 | Caterpillar Inc. | Pre-chamber igniter having RF-aided spark initiation |
US20090107437A1 (en) * | 2007-10-31 | 2009-04-30 | Caterpillar Inc. | RF igniter having integral pre-combustion chamber |
JP5688368B2 (ja) * | 2008-10-03 | 2015-03-25 | フェデラル−モーグル・イグニション・カンパニーFederal−Mogul Ignition Company | 混合気の点火装置およびそれを備えるエンジンおよびそのシリンダヘッドへの組立方法 |
WO2010081153A2 (en) * | 2009-01-12 | 2010-07-15 | Federal-Mogul Ignition Company | Igniter system for igniting fuel |
DE102010010109B4 (de) * | 2010-03-04 | 2012-03-15 | Multitorch Gmbh | Vorkammerzündkerze |
US9010294B2 (en) * | 2010-04-13 | 2015-04-21 | Federal-Mogul Ignition Company | Corona igniter including temperature control features |
DE102010032412B4 (de) * | 2010-07-27 | 2012-03-08 | Dkt Verwaltungs-Gmbh | Verfahren zum Herstellen einer Zündelektrode für eine Vorkammerzündkerze und Vorkammerzündkerze |
US8217560B2 (en) * | 2010-09-04 | 2012-07-10 | Borgwarner Beru Systems Gmbh | Corona ignition device and method for its manufacture |
US8839752B2 (en) * | 2011-01-14 | 2014-09-23 | John A. Burrows | Corona igniter with magnetic screening |
DE102012111190B3 (de) * | 2012-10-29 | 2014-04-30 | Borgwarner Beru Systems Gmbh | Koronazündeinrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Zündkopfes für eine Koronazündeinrichtung |
DE102012110362B4 (de) * | 2012-10-30 | 2015-10-15 | Borgwarner Ludwigsburg Gmbh | Koronazündeinrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Zündkopfes für eine Koronazündeinrichtung |
DE102012111172B4 (de) * | 2012-11-20 | 2016-01-28 | Borgwarner Ludwigsburg Gmbh | Korona-Zündeinrichtung |
-
2010
- 2010-09-04 DE DE201010045175 patent/DE102010045175B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2011
- 2011-08-04 US US13/197,959 patent/US8857396B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2011-08-31 CN CN201110254999.9A patent/CN102384003B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4487177A (en) * | 1982-03-23 | 1984-12-11 | Nissan Motor Company, Limited | Apparatus and method for starting a diesel engine using plasma ignition plugs |
US5554908A (en) * | 1994-03-29 | 1996-09-10 | Kuhnert; Dieter | Precombustion chamber device |
WO2001059295A3 (en) * | 2000-02-11 | 2002-03-14 | Michael E Jayne | Plasma ignition for direct injected internal combustion engines |
US6608430B1 (en) * | 2001-12-07 | 2003-08-19 | Robert J. Schaus | Spark plug with multi-point firing cap |
CN2631077Y (zh) * | 2003-07-31 | 2004-08-04 | 王贵军 | 节能高效环保火花塞 |
CN201061082Y (zh) * | 2007-03-30 | 2008-05-14 | 李忠林 | 内燃机火花塞 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US8857396B2 (en) | 2014-10-14 |
CN102384003A (zh) | 2012-03-21 |
DE102010045175A1 (de) | 2012-03-08 |
US20120055434A1 (en) | 2012-03-08 |
DE102010045175B4 (de) | 2014-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102384003B (zh) | 一种点火器及适用该点火器的发动机 | |
JP5945549B2 (ja) | 非対称な着火を有するコロナ点火装置 | |
CN103444024B (zh) | 具有可控的电晕形成位置的电晕点火器 | |
EP2724430B2 (en) | Corona igniter assembly including corona enhancing insulator geometry | |
CN101057379B (zh) | 射频等离子火花塞 | |
JP2014501431A5 (zh) | ||
JP5926283B2 (ja) | 形状化された絶縁体を有するコロナ点火器 | |
US9236713B2 (en) | Spark plug having improved ground electrode orientation and method of forming | |
JP6238895B2 (ja) | 温度制御機能を有するコロナ点火器 | |
WO2011135903A1 (ja) | 内燃機関の点火装置及び当該点火装置の電極構造 | |
US10082293B2 (en) | Ceramic heater and manufacturing method thereof | |
US20140196684A1 (en) | Spark plug for an internal combustion engine | |
JP2013191560A (ja) | 点火プラグ、点火装置及びエンジン | |
US8269405B1 (en) | Neutral electrode spark plug | |
US10714907B2 (en) | Corona igniter firing end electrode tip with dual metal rivets and method of manufacture | |
KR20110005074U (ko) | 점화 플러그 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150826 Termination date: 20180831 |