CN103726972A - 具有气密hf插塞连接器的电晕点火装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种电晕点火装置，其包括中心电极（7）、中心电极（7）插入其中的绝缘子（6）、与中心电极（7）连接的线圈（5）、以及当中布置有线圈（5）的外壳（4），其中外壳（4）在一端通过绝缘子（6）封闭并且在另一端携载HF插塞连接器，该HF插塞连接器具有与线圈（5）连接的内导体（2）和与外壳（4）连接的外导体（1）。根据本发明，HF插塞连接器包含密封内导体（2）与外导体（1）之间的环形间隙的玻璃体（3）。本申请还涉及适用于这样的HF点火装置的HF插塞连接器。
Description
技术领域
本发明涉及如从EP1662626A1中已知的、具有权利要求1的前序部分中所规定特征的电晕点火装置，这样的电晕点火装置在其远离燃烧室的端部具有插塞连接器，利用该插塞连接器电晕点火装置可与车辆的高频发电机或车载供电系统连接。
背景技术
从EP1662626A1和WO2004/063560A1中已知如何能够借助电晕点火装置通过内燃机的燃烧室中产生的电晕放电对燃烧室中的燃料/空气混合物进行点火。电晕点火装置具有插入绝缘子中的中心电极。因此，中心电极关于处于地电位的电晕点火装置的外壳和燃烧室的壁电绝缘。中心电极与外壳或燃烧室的壁一起形成电容器。其中，外壳和燃烧室的壁起到电容器的对电极的作用。
该电容器与布置在外壳中的线圈一起形成由高频电压激发的电振荡电路，高频电压例如是借助具有中心抽头的变压器或另一高频发电机而产生的。当振荡电路被共振激发时，在中心电极与燃烧室的壁或电晕点火装置的外壳之间存在电压升高。这导致在燃烧室中形成电晕放电。电晕放电开始于中心电极上的点火尖端。
与常规的借助电弧放电对燃料/空气混合物点火的火花塞相比，电晕点火装置具有电极或点火尖端的燃耗低得多的优点。因此，与常规火花塞相比，电晕点火装置具有使用寿命长得多的潜能。
发明内容
本发明的目的是提出一种能够提高电晕点火装置的使用寿命的方法。
该目的通过具有权利要求1中规定特征的电晕点火装置并且通过用于电晕点火装置的高频插塞连接器来实现。从属权利要求公开了本发明的有利改进。
根据本发明的HF插塞连接器使得能够以气密的方式封闭电晕点火装置的壳管。因此可以增加电晕点火装置的使用寿命。具体地，电晕点火装置早期失效的原因通常是电晕点火装置内部的介电击穿。由于电晕点火装置的壳管由根据本发明的HF插塞连接器封闭，因此可以防止湿气渗入外壳中。这是重要的，因为湿气减小介电击穿的阈值，并且渗透的湿气可因此导致电晕点火装置的早期失效。
根据本发明的插塞连接器使得能够进一步减小介电击穿的风险，因为在外壳中可以提供在20℃下例如2bar或更多、优选地5bar或更多的增加的气压。因此即使使用干燥空气也可显著增加介电强度。
特别地，可以通过气体绝缘来减小介电击穿的风险。为此，外壳的内部可填充有绝缘气体，例如氮、二氧化碳和/或六氟化硫。例如，基于气体粒子的总数含有至少5%六氟化硫的气体混合物可用作绝缘气体。
对电晕点火装置的同轴HF插塞连接器的要求较高，因为发动机操作特别是由于振动而伴有高热负载以及高机械负载。然而，借助密封内导体与外导体之间的环形间隙的玻璃体，可以实现10-7mbar·l/s及更好的气密性。
玻璃体被提供为玻璃熔体，其环绕内导体。当液体玻璃与内导体和外导体产生接触时，一方面在玻璃与内导体之间产生整体结合，另一方面在玻璃与外导体之间产生整体结合。
玻璃体可形成压缩玻璃密封。压缩玻璃密封利用了如下事实，即金属体（在此情况下为外导体）与被其环绕的玻璃体相比具有更高的热膨胀系数。为了产生压缩玻璃密封，将外导体加热并且通过液体玻璃封闭外导体与内导体之间的环形间隙。在冷却时，玻璃体硬化并收缩。外导体因其更高的热膨胀系数而比玻璃体更强烈地收缩，因此玻璃体被以相当大的压力压在内导体上。由此可利用压缩玻璃密封，同时实现玻璃体与内导体之间以及玻璃体与环绕的外导体之间的优异密封。内导体可具有比玻璃体更小的热膨胀系数。于是，内导体在冷却过程中尤其比环绕其的玻璃体收缩更不强烈。玻璃体被压在内导体上的力于是更大，并且密封也相应地更好。
例如，外导体可由钢或铁/镍合金制成，优选地具有在20℃下至少每开尔文80·10-7的热膨胀系数，例如在20℃下每开尔文80～180·10-7的范围内的热膨胀系数。热膨胀系数为例如每开尔文50～100·10-7的玻璃于是可用于玻璃体。这种类型的玻璃可市售获得。例如，石英玻璃是适合的。内导体可由例如因瓦合金形成。适合的合金例如可以可伐合金的名称市售获得。
插塞连接器的外导体可例如通过焊接与电晕点火装置的壳管整体结合。
附图说明
将参照附图基于示例性实施方式说明本发明的其它细节和优点，其中：
图1示出HF插塞连接器的部分截面图；
图2示出具有这种HF插塞连接器的电晕点火装置；并且
图3示出图2的纵剖面。
附图标记
1 HF插塞连接器的外导体
1a 外导体的功能区域
1b 外导体的圆柱形端部
1c 外导体的外周肩部
2 HF插塞连接器的内导体
3 HF插塞连接器的玻璃体
4 电晕点火装置的外壳
4a 壳管
4b 外壳头部
5 线圈
6 绝缘子
7 中心电极
8 点火尖端
具体实施方式
图1中所示的HF插塞连接器包括形成同轴插塞连接器的外导体的金属外壳1、金属内导体2以及密封内导体2与外导体1之间的环形间隙的玻璃体3。玻璃体3可形成用于内导体2的压缩玻璃密封。在所示的实施方式中，玻璃体3是用于内导体2的绝缘支承，使得能够免除其它组件。
外导体1与内导体2之间的环形间隙可以是2mm宽或甚至更宽。内导体的直径可小于环形间隙的宽度，例如为1～1.5mm。以这些尺寸，可有效地实施气密压缩玻璃密封，并使其与足以用于内导体2与外导体1的电绝缘的宽的环形间隙连接。
可在HF组件可拆卸地电连接至高频线路的任何位置使用高频插塞连接器。HF插塞连接器特别适用于借助电晕放电对内燃机的燃烧室中的燃料/空气混合物进行点火的电晕点火装置。
所示的HF插塞连接器的外导体1可具有外表面形成用于与扳手接合的轮廓的部分1a。例如，部分1a可具有六边形轮廓或双六边形轮廓。如果HF插塞连接器安装在电晕点火装置的外壳上，则轮廓部分1a的功能区域可用于将电晕点火装置旋接到带螺纹的发动机机体中。外导体可具有例如用于与匹配的反插塞连接器接合的另外的功能区域。
为了便于将HF插塞连接器紧固至壳管，该连接器具有从外周肩部1c起始的圆柱形端部1b。借助该端部1b，HF插塞连接器能够插入到壳管中。外周肩部1c由凸缘形成，凸缘则设置于壳管的端面上。HF插塞连接器于是可例如通过激光焊接等焊接或磁卷曲而紧固至壳管。
图2和图3示出具有图1中所示的HF插塞连接器的电晕点火装置。电晕点火装置具有外壳4，外壳4例如通过焊接以气密的方式与HF插塞连接器的外导体1连接。在所示的示例性实施方式中，外壳4由多个部件组成，具体为其中布置有线圈5的壳管4a和环绕绝缘子6的外壳头部4b。线圈5卷绕在线圈架上，线圈架可在端部携载内导体2插入其中的插口。内导体2因此可与线圈5连接。
所示的实施方式中的外壳4b具有用于旋入发动机机体中的外螺纹。然而，外螺纹不是必需的，因为电晕点火装置也可以任何其它方式紧固至发动机机体。
中心电极7穿过绝缘子6至一个或多个点火尖端8。外壳头部4b、中心电极7和绝缘子6形成电容器。该电容器与线圈5串联连接并与其形成电振荡电路。通过激发该振荡电路，可从点火尖端8起始生成电晕放电。
电晕点火装置的外壳4在位于燃烧室侧的端部通过绝缘子6以气密的方式封闭，并且在远离燃烧室的端部通过HF插塞连接器以气密的方式封闭。为了减小外壳内部介电击穿的风险，关于大气压增加外壳内部的气压，例如增加至大于2bar的值。5bar至30bar的值很适合。
电晕点火装置的外壳4的气密封闭使得能够实现气体绝缘。气体绝缘不仅减小介电击穿的风险，而且还减小振荡电路在电晕点火装置的导电外壳4中的损耗。
可例如通过氮、干燥空气、六氟化硫和/或二氧化碳来实现电晕点火装置内部的气体绝缘。例如氮、六氟化硫和二氧化碳的绝缘气体特别适合。特别地，含有例如5%（基于气体分子的总数）或更多的六氟化硫的气体混合物使得能够实现优异的气体绝缘。
Claims (12)
1.一种电晕点火装置，包括：
中心电极（7），
绝缘子（6），环绕所述中心电极（7），
线圈（5），与所述中心电极（7）连接，
外壳（4），所述线圈（5）布置在所述外壳（4）中，
其中所述外壳（4）在一端由所述绝缘子（6）封闭并且在另一端携载HF插塞连接器，所述HF插塞连接器具有与所述线圈（5）连接的内导体（2）和与所述外壳（4）连接的外导体（1），
其特征在于
所述HF插塞连接器包括密封所述内导体（2）与所述外导体（1）之间的环形间隙的玻璃体（3）。
2.根据权利要求1所述的电晕点火装置，其特征在于所述外壳（4）的内部填充有绝缘气体。
3.根据权利要求2所述的电晕点火装置，其特征在于所述绝缘气体含有六氟化硫。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电晕点火装置，其特征在于所述外壳（4）中的气压高于环境气压。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电晕点火装置，其特征在于所述内导体（2）具有至多两毫米的直径。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电晕点火装置，其特征在于所述内导体（2）具有至多1.5毫米的直径。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电晕点火装置，其特征在于所述外壳（4）的一部分由壳管（4a）形成，所述外导体（1）的端部（1b）伸入所述壳管（4a）中。
8.根据权利要求7所述的电晕点火装置，其特征在于所述端部（1b）为圆柱形。
9.根据权利要求7或8所述的电晕点火装置，其特征在于所述插塞连接器具有外周肩部（1c），所述插塞连接器利用所述外周肩部（1c）就位于所述壳管（4a）的端面上。
10.根据权利要求7～9中任一项所述的电晕点火装置，其特征在于所述插塞连接器具有外表面形成与扳手接合的轮廓的部分（1a）。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电晕点火装置，其特征在于所述玻璃体（3）形成压缩玻璃密封。
12.一种气密高频插塞连接器，包括：
内导体（2）和外导体（1），其特征在于
密封所述内导体（2）与所述外导体（1）之间的环形间隙的玻璃体（3）。
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