CN102619667B - 电晕点火装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过产生电晕放电点燃内燃机中的燃料的点火装置，包括带有中心电极（2）的绝缘体（1），连接至中心电极（2）的线圈（3），所述线圈绕在绕线管（4）上并包裹在管式外壳（5）中。根据本发明，线圈（3）朝绝缘体（1）的方向成锥形。

Description

电晕点火装置
技术领域
本发明涉及一种点火装置，其具有权利要求所述的特征。该类型的点火装置被称为电晕点火装置或HF点火装置，并能够从例如EP1515594 A2获知。
背景技术
在US 2004/0129241 A1中还描述了通过燃烧室中产生的电晕放电点燃内燃机燃烧室中的燃料的方法。通过绝缘体固定住的中心电极被用作反电极，该中心电极与包裹绝缘体的外部导体或与处于接地电势的燃烧室壁一起形成一电容器。所述包裹中心电极的绝缘体和燃烧室及其内容物一起充当电介质。其中含有空气或燃料/空气混合物或废气，具体取决于活塞所在的冲程。
该电容器是电气振荡电路的一个组件，该电气振荡电路利用由（例如）带有中心抽头的变压器产生的高频电压激发。所述变压器连接有切换装置，其能够交替地向变压器的两个由中心抽头分开的初级绕组施加可指定的DC电压。变压器的次级绕组供电给一带有由中心电极和燃烧室各壁形成的电容器的串联振荡电路。激发振荡电路的交流电压的频率的控制方式为：该频率尽可能的接近振荡电路的谐振频率。其结果是点火电极和点火电极设置于其中的燃烧室的各壁之间的电压增高。谐振频率一般在30千赫兹至5兆赫兹之间，点火电极处的交流电压值达到10kV-500kV，例如。因此，燃烧室中能够产生电晕放电。
电晕点火装置可以代替常规点火系统，所述常规点火系统是在火花塞处采用电弧放电来引发点火，并且会由于电极腐蚀受到很大耗损。虽然现在还没有实现，但是电晕点火装置有可能达到更长的使用寿命。
发明内容
因此，本发明要解决的问题是提供一种能够提高电晕点火装置使用寿命的方法。
该问题通过具有权利要求1所述特征的点火装置和具有权利要求12所述特征的点火装置来解决。本发明的有益改进是从属权利要求的主题。
现已证明在一般至少1MHz的频率和几kV的电压下操作电晕点火装置时的介电强度是有问题的。电压过载和局部放电通常会引起点火装置过早损坏。在本发明的保护范围内，发现通过在面对绝缘体的绕线管（bobbin)端部插上一金属盖能够大大降低电压过载的风险。这种金属盖在线圈端部形成电磁屏蔽，从而降低了电压过载和局部放电的风险。
优选地，所述金属盖靠在至少一匝线圈绕线上。金属盖可以盖住一些线圈绕线或中断线圈上部。因此，当金属盖延伸到至少线圈端部或者甚至盖住线圈端部时是很有利的。优选地，所述金属盖朝盖子末端远离绝缘体的方向，即朝着线圈方向成锥形。这样，金属盖端部的电场分布会被均匀化，从而降低了电压过载的风险。
线圈端部的电场峰值（其能导致绝缘问题）也能够通过使线圈朝绝缘体方向成锥形而降低。通过将线圈绕在一包含朝着绝缘体方向成锥形的部分的绕线管上，可以以最小的努力降低上述风险。这样，绕线管的锥形部分上的绕线越靠近绝缘体，其直径越小。
通过使用朝着绝缘体成锥形的线圈绕线，即，绕线的外径朝着绝缘体减小，可以大大避免线圈端部的电场峰值问题（该问题尤其具有电压过载的风险）。因此，本发明的点火装置具有更长的使用寿命。
将本发明的两种措施结合起来是特别有利的，即，线圈朝着绝缘体成锥形，金属盖插在绕线管上面，因为采用这样的方式能够使使用寿命得到特别明显的提高。优选地，金属盖盖住绕线管的锥形部分。不过，所述点火装置的使用寿命可以仅采用两种措施中的一种就得到显著提高。
优选地，金属盖的外形是连续地朝着线圈方向成锥形。优选地，锥形部分从外壳表面上的较大曲率半径开始，切向朝着端面上的较小曲率半径延伸。优选的外形可以是，例如，椭圆或者多种半径的切向过渡。
附图说明
参考附图，利用具体实施例对本发明的其他细节和优点进行描述。其中：
图1是本发明的点火装置的实施例；
图2是点火装置的截面细节图；以及
图3是点火装置的另一个横截面细节图。
1、绝缘体；2、中心电极；3、线圈；4、绕线管；5、管式外壳；6、绝缘材料；7、外部导体；8、金属盖；8a、端部；9、接触套管。
具体实施方式
图1是局部剖视图，其显示了一通过在内燃机中产生电晕放电点燃燃料的点火装置的实施例。图2和3分别显示了该点火装置的截面细节图。
该点火装置包括一绝缘体1，其上带有中心电极2。在所示实施例中，中心电极2包括多个点火尖部，以便产生特别大的等离子（plasma)体积，从而提高点火性能。除了有分支的中心电极外，还能够使用没有分支的中心电极，即，简单的针状物（simple pin）。
绝缘体1包括一中心孔，通过该孔中心电极2可以连接到线圈3。线圈3绕到绕线管4上，并包裹在管式外壳5中。线圈3和管状外壳5之间的环状空间填充有绝缘物质6，如铸模化合物、涂料或绝缘油。
绝缘体1包裹在金属外部导体7中，该导体与管式外壳5以导电方式连接起来。在所示的实施例中，外部导体7包括有螺纹，通过该螺纹点火装置能够以与常规火花塞相同的方式旋入发动机中。
外部导体7与在绝缘体1中延伸的中心电极或与在绝缘体1中延伸的中心电极的电源线一起形成一电容器，该电容器与线圈3串联连接，形成振荡电路。
线圈3朝绝缘体的方向成锥形。带有线圈3的绕线管4朝绝缘体的方向成锥形。圆柱形绕线管部分与绕线管4的锥形部分邻接。线圈3包裹圆柱形绕线管部分和锥形部分。
通过采用特殊形状的线圈3，可以大大避免线圈末端区的电场达到峰值。由于电场线以有利的方式均匀分布，因此能够显著降低电压过载和局部放电的风险。
面对绝缘体1的绕线管4的端部带有金属盖8。金属盖8朝远离绝缘体的盖子端部成锥形。这表示金属盖8朝着线圈3成锥形。虽然圆柱形部分和圆锥形部分之间的过渡段应该是圆的，特别是正切的圆形，但是金属盖8的锥形端部8a可以是圆锥形的。
金属盖8可以覆盖线圈3端部的一匝或多匝绕线，或者在线圈3前面终止。优选地，金属盖8包裹绕线管4的圆柱形部分，具体如图3所示。金属盖8能够特别容易地插到绕线管4的圆柱形端部或稍为圆锥形的端部上面。另外，金属盖8还能够盖住绕线管的锥形端部。
金属盖8同样有助于防止在线圈3的端部达到电场峰值。就这一点而言，当金属盖8的外径朝着线圈3减少时是特别有利的。当金属盖8的外径减小跨过一长度比线圈3外径减小更短的部分时是特别有利的。例如，金属盖8可以跨过一小于绕线管4的锥形部分的长度一半的长度成锥形。当金属盖8跨过一长度在锥形线圈部分长度的1/10-1/2之间，特别是在1/5-1/2之间成锥形时是特别有利的。
绕线管4朝绝缘体1成锥形的部分应该被至少5匝，优选至少10匝相邻设置的线圈3的绕线包裹。金属盖8朝线圈3成锥形的部分的长度应该至少与3匝，优选至少5匝相邻设置的线圈3的绕线的宽度相同。
绕线管4，特别是绕线管4的锥形部分，可包括导电表面。例如，绕线管4可以由塑料制成并涂覆金属涂层。进一步通过在绕线管4的锥形部分区域采用导电表面的方式，电场分布可以被均匀化。
在所示的实施例中，金属盖8的最大外径与线圈3的最大外径一致。这表示金属盖8的最大外径与线圈3的最大外径相差小于10%，优选地小于5%。
线圈3可以采用接触套管（contact sleeve)9连接至中心电极2。在所示的实施例中，接触套管9插入绝缘体1中，并以导电方式连接至金属盖8。接触套管9可以与金属盖8一起形成一单件，或者作为独立部件在装配过程中以，例如，咬接连接（snap-in connection)方式连接至金属盖。
金属盖8配合线圈3的绕线外形以优化电场分布。因此，在所述的点火装置中避免了边缘及电场峰值的形成。有利地是，没有很小的半径。绕线管4和金属盖8上不同的曲率半径采用切线过渡。

Claims (9)

1.一种通过产生电晕放电点燃内燃机中燃料的点火装置，包括：
绝缘体(1)，其带有中心电极(2)，连接至中心电极(2)的线圈(3)，该线圈绕在绕线管(4)上并包裹在管式外壳(5)中，线圈(3)朝着绝缘体(1)的方向成锥形；绕线管(4)包括一朝着绝缘体(1)的方向成锥形的部分，所述部分环绕有一些线圈(3)的绕线；锥形部分与大致为圆柱形的环绕有一些线圈(3)的绕线的绕线管邻接；绕线管(4)的锥形部分上的绕线越靠近绝缘体(1)，其直径越小。
2.根据项权利要求1的点火装置，其特征在于：绕线管(4)的锥形部分包括导电表面。
3.根据权利要求1或2的点火装置，其特征在于：绕线管(4)面向绝缘体(1)的端部(8a)带有金属盖(8)。
4.根据权利要求3的点火装置，其特征在于：至少一匝线圈(3)的绕线接触金属盖(8)。
5.根据权利要求3的点火装置，其特征在于：金属盖(8)盖住至少一匝线圈(3)的绕线。
6.根据权利要求3的点火装置，其特征在于：金属盖(8)朝其本身远离绝缘体(1)的端部成锥形。
7.根据权利要求6的点火装置，其特征在于：金属盖(8)跨过一长度成锥形，该长度为朝向绝缘体(1)成锥形的线圈部分长度的1/10-1/2之间。
8.根据权利要求1或2的点火装置，其特征在于：金属盖(8)的最大外径与线圈(3)的最大外径一致。
9.根据项权利要求1或2的点火装置，其特征在于：绕线管(4)朝向绝缘体(1)成锥形的部分由至少5匝线圈(3)的绕线包裹。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8646432B1 (en) * 2012-10-11 2014-02-11 Mcalister Technologies, Llc Fluid insulated injector-igniter
DE102012111190B3 (de) * 2012-10-29 2014-04-30 Borgwarner Beru Systems Gmbh Koronazündeinrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Zündkopfes für eine Koronazündeinrichtung
DE102012111172B4 (de) * 2012-11-20 2016-01-28 Borgwarner Ludwigsburg Gmbh Korona-Zündeinrichtung
DE102013100925A1 (de) * 2013-01-30 2014-07-31 Borgwarner Beru Systems Gmbh Spule und Koronazündeinrichtung mit einer solchen Spule
DE102013101060B4 (de) * 2013-02-01 2016-07-21 Borgwarner Ludwigsburg Gmbh Koronazündeinrichtung
DE102013104643B3 (de) * 2013-05-06 2014-06-18 Borgwarner Beru Systems Gmbh Korona-Zündeinrichtung
DE102013110246B4 (de) 2013-09-17 2017-03-09 Borgwarner Ludwigsburg Gmbh Korona-Zündeinrichtung
DE102014112674A1 (de) * 2013-10-24 2015-05-13 Borgwarner Ludwigsburg Gmbh Korona-Zündeinrichtung
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
DE102014101967B3 (de) * 2014-02-17 2015-03-19 Borgwarner Ludwigsburg Gmbh Koronazündeinrichtung mit geschlitztem Kontaktelement
CN103850847B (zh) * 2014-03-31 2017-02-01 长城汽车股份有限公司 集成电晕点火装置的柴油喷油器及喷油器系统和控制方法
US9484719B2 (en) 2014-07-11 2016-11-01 Ming Zheng Active-control resonant ignition system
EP2977603A1 (en) * 2014-07-21 2016-01-27 Apojee Ignition unit and system
US10340664B2 (en) * 2015-01-30 2019-07-02 Borgwarner Ludwigsburg Gmbh Corona ignition device
US9755405B2 (en) 2015-03-26 2017-09-05 Federal-Mogul Llc Corona suppression at the high voltage joint through introduction of a semi-conductive sleeve between the central electrode and the dissimilar insulating materials
DE102015113075A1 (de) 2015-08-07 2017-02-09 Borgwarner Ludwigsburg Gmbh Koronazündeinrichtung mit hohlem Spulenkörper
DE102016121985A1 (de) * 2016-11-16 2018-05-17 Borgwarner Ludwigsburg Gmbh Koronazündeinrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Koronazündeinrichtung
US10879677B2 (en) 2018-01-04 2020-12-29 Tenneco Inc. Shaped collet for electrical stress grading in corona ignition systems
CN108397789B (zh) * 2018-04-23 2023-03-31 珠海格力电器股份有限公司 点火装置及壁挂炉
US10622788B1 (en) * 2018-12-13 2020-04-14 Tenneco lnc. Corona ignition assembly including a high voltage connection and method of manufacturing the corona ignition assembly
AT523774A2 (de) * 2020-05-07 2021-11-15 Man Energy Solutions Se Kontaktierungseinrichtung einer Spannungsübertragungseinrichtung einer Zündeinrichtung eines Großmotors, Zündkerze, Zündeinrichtung und Großmotor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1175781A (zh) * 1996-08-31 1998-03-11 东洋电装株式会社 发电机点火线圈装置和卷绕点火线圈的方法
EP1515594A2 (fr) * 2003-09-12 2005-03-16 Renault s.a.s. Système de génération de plasma
CN201130816Y (zh) * 2007-12-17 2008-10-08 比亚迪股份有限公司 一种点火间隙可调的火花塞
CN101421891A (zh) * 2006-02-13 2009-04-29 费德罗-莫格尔公司 高容量火花塞的金属绝缘体涂层

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3882341A (en) * 1974-01-24 1975-05-06 Champion Spark Plug Co Spark plug with inductive suppressor
US4384256A (en) * 1981-03-18 1983-05-17 Monte Ronald J Di Diagnostic ignition spark detector
US4841925A (en) * 1986-12-22 1989-06-27 Combustion Electromagnetics, Inc. Enhanced flame ignition for hydrocarbon fuels
EP1351356A3 (en) * 2002-04-01 2006-06-07 Denso Corporation Ignition device for an internal combustion engine
US6668810B1 (en) * 2002-11-06 2003-12-30 Visteon Global Technologies, Inc. Ignition coil assembly with spark plug connector
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
WO2007135584A1 (en) * 2006-05-18 2007-11-29 North-West University Ignition system
FR2913297B1 (fr) * 2007-03-01 2014-06-20 Renault Sas Optimisation de la generation d'une etincelle d'allumage radio-frequence
JP4948515B2 (ja) * 2008-12-26 2012-06-06 日本特殊陶業株式会社 プラズマジェット点火プラグ
US8760067B2 (en) * 2011-04-04 2014-06-24 Federal-Mogul Ignition Company System and method for controlling arc formation in a corona discharge ignition system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1175781A (zh) * 1996-08-31 1998-03-11 东洋电装株式会社 发电机点火线圈装置和卷绕点火线圈的方法
EP1515594A2 (fr) * 2003-09-12 2005-03-16 Renault s.a.s. Système de génération de plasma
CN101421891A (zh) * 2006-02-13 2009-04-29 费德罗-莫格尔公司 高容量火花塞的金属绝缘体涂层
CN201130816Y (zh) * 2007-12-17 2008-10-08 比亚迪股份有限公司 一种点火间隙可调的火花塞

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Publication number Publication date
DE102010055570B3 (de) 2012-03-15
CN102619667A (zh) 2012-08-01
US20130155570A1 (en) 2013-06-20
US8767372B2 (en) 2014-07-01

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