CN109723596A - 汽车点火装置与点火加速器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种汽车点火装置与点火加速器。汽车点火装置包括磁屏蔽导电件、火星塞以及磁性件。磁屏蔽导电件具有第一设置部与第二设置部。火星塞的一端设置于第一设置部内，并与磁屏蔽导电件电性连接。磁性件设置于第二设置部，并具有指北极与指南极，指北极位于磁性件靠近火星塞的一侧，指南极位于磁性件远离火星塞的另一侧。其中，磁屏蔽导电件屏蔽磁性件往火星塞方向的磁力。本发明具有较高的点火效能。

Description

汽车点火装置与点火加速器
技术领域
本发明关于一种点火装置与点火加速器，特别关于一种具有较高点火效能的汽车点火装置与点火加速器。
背景技术
在现在的点火装置中，例如汽车点火装置一般包括帽盖(plug cap)与火星塞(spark plug)，帽盖盖设在火星塞上。当施加足够高的电压时，火星塞一端的两个电极之间的电场强度将使位于两电极之间的绝缘介质(例如：油气)发生电击穿(electricalbreakdown)而产生电弧(electric arc)，由此引燃油气而使引擎产生动力，使汽车可移动。
然而，由于发生电击穿时的峰值间隙电压(peak gap voltage)受限于所施加的控制电压，使电弧不能更有效快速地生成，因而无法一次引燃所有油气，导致燃烧不完全而排放出有毒的一氧化碳(CO)。另外，若车辆的线路老旧，所施加的控制电压可能会下降而低于额定值，此时便有可能因电场强度不足而无法令火星塞产生电弧，因而造成车辆无法发动或在行驶中熄火的情形。
此外，当火星塞使用一段时间后，两电极之间因电击穿所产生的高温将使一部分的电极熔化而产生碎屑，这些碎屑容易粘附在电极上，导致两电极之间的间距(点火距离)变小，也使两电极之间的阻抗变大，导致点火所需的间隙电压不足或是电流太小，使得尖端放电效果不佳，进而使得点火效率不佳，严重者也可能造成车辆无法发动或在行驶中熄火的情形。
发明内容
本发明的目的为提供一种汽车点火装置与点火加速器，可具有较高的峰值间隙电压与点火效能。
本发明的汽车点火装置除了使油气可以完全燃烧而可降低有害气体的排放与提升马力外，还可使点火效率较好，怠速时车辆也较不会抖动。另外，本发明的点火加速器可缩短点火时间，提高点火效能。
本发明提供一种汽车点火装置，包括磁屏蔽导电件、火星塞以及磁性件。磁屏蔽导电件具有第一设置部与第二设置部。火星塞的一端设置于第一设置部内，并与磁屏蔽导电件电性连接。磁性件设置于第二设置部，并具有指北极与指南极，指北极位于磁性件靠近火星塞的一侧，指南极位于磁性件远离火星塞的另一侧。其中，磁屏蔽导电件屏蔽磁性件往火星塞方向的磁力。
在一实施例中，第一设置部包含凹槽。
在一实施例中，第二设置部具有外周面，磁性件围绕设置于外周面。
在一实施例中，磁性件为环状体而具有穿孔，第二设置部穿设穿孔。
在一实施例中，磁性件的穿孔形成内周面，内周面与外周面贴合。
在一实施例中，火星塞的另一端具有两电极，电极之间具有间隙。
在一实施例中，汽车点火装置还包括高压电源，其分别电连接磁屏蔽导电件与火星塞，当高压电源在供电状态时，火星塞产生电弧。
在一实施例中，汽车点火装置还包括帽盖单元，其具有帽盖壳体，高压电源与磁屏蔽导电件设置于帽盖壳体内。
在一实施例中，磁性件为钕铁硼磁铁或铁氧体磁铁。
在一实施例中，磁屏蔽导电件的材料为导电性与导磁性良好的金属或合金，或者磁屏蔽导电件包括第一材料与第二材料，第二材料包覆第一材料，且第二材料为导电性与导磁性良好的金属或合金。
在一实施例中，金属为铜、铝、金、或银。
本发明另提供一种点火加速器，其与点火器配合应用，并包括磁屏蔽导电件以及磁性件。磁屏蔽导电件具有第一设置部与第二设置部，点火器的一端设置于第一设置部内，并与磁屏蔽导电件电性连接。磁性件设置于第二设置部，磁性件具有指北极与指南极，指北极位于磁性件靠近点火器的一侧，指南极位于磁性件远离点火器的另一侧；其中，磁屏蔽导电件屏蔽磁性件往点火器方向的磁力。
承上所述，在本发明的汽车点火装置中，通过将磁性件设置于磁屏蔽导电件，并使磁性件的指北极朝向火星塞的方向，且磁性件的指南极远离火星塞的结构设计，可在火星塞产生电弧的瞬间，通过磁性件的磁力作用，使构成电流的自由电子可加速通过，故能突破供应电压的限制而在电弧生成的瞬间大幅提升峰值间隙电压，以更快速、更稳定的电弧去点燃引擎汽缸内的油气燃料，达到完全燃烧、降低有害气体排放与提升马力的功效。另外，本发明的汽车点火装置更利用磁屏蔽导电件来屏蔽磁性件往火星塞方向的磁力，使因电击穿的高温所产生的碎屑不会因磁性而粘附在电极上，因此可提升点火效率，使汽车怠速时比较不会抖动。
此外，在本发明的点火加速器中，通过磁性件设置于磁屏蔽导电件，并使磁性件的指北极朝向点火器的方向，磁性件的指南极远离火星塞，且磁屏蔽导电件屏蔽磁性件往点火器方向的磁力的设计，使得本发明的点火加速器不仅可在电弧生成的瞬间大幅提升点火器的峰值间隙电压，更可缩短点火时间，提升点火器的点火效能。
附图说明
图1A与图1B分别显示依据本发明一实施例的一种汽车点火装置的不同示意图。
图2显示一实施例的磁性件所产生的磁场在电弧产生时使通过磁屏蔽导电件的自由电子以螺旋路径加速前进的示意图。
图3显示一实施例的火星塞的中心电极与接地电极之间的电弧产生前后的间隙电压随时间变化的比较示意图。
具体实施方式
以下将参照相关图式，说明依本发明优选实施例的一种汽车点火装置与点火加速器，其中相同的组件将以相同的参照符号加以说明。
图1A显示依据本发明一实施例的一种汽车点火装置的示意图。如图1A所示，汽车点火装置1包括磁屏蔽(magnetic shielding)导电件11、火星塞12以及磁性件13。另外，本实施例的汽车点火装置1还可包括高压电源14。
磁屏蔽导电件11具有第一设置部111与第二设置部112，而火星塞12的一端设置于磁屏蔽导电件11的第一设置部111内，并与磁屏蔽导电件11电性连接。在本实施例中，第一设置部111位于磁屏蔽导电件11的底面并且包含凹槽，火星塞12可插设于此凹槽内，使磁屏蔽导电件11可连接并固定火星塞12，并且与火星塞12电性连接。另外，本实施例的第二设置部112位于磁屏蔽导电件11远离火星塞12的另一侧，并为T字型。
磁屏蔽导电件11是由导电性与导磁性良好的金属或合金所制成。或者，磁屏蔽导电件11可包括第一材料(内层)与第二材料(外层)，第二材料包覆第一材料。第一材料可为金属、合金，或者是非金属，但第二材料可为导电性与导磁性良好的金属或合金，并不限制。其中，磁屏蔽的材质主要有两种，一种是利用磁反射原理，另一种是利用磁吸收原理。于此，选用的磁屏蔽材料是磁反射金属，例如可为铜、铝、金、或银。另外，若选用合金时则例如可为铁镍合金。本实施例的磁屏蔽导电件11的材料是以纯金属铜为例。金属铜的导电性与导磁性都很好，并且具有良好磁屏蔽(磁反射)效果，而且取得与加工也较容易，适合当成磁屏蔽导电件11的材料。
具体来说，本实施例的磁屏蔽导电件11的第一设置部111可罩设在火星塞12上，使磁屏蔽导电件11可与火星塞12的一端电性连接，而火星塞12的另一端则具有两个电极，即电连接磁屏蔽导电件11的中心电极121，及与中心电极121以间隙d互相间隔的接地电极122。当火星塞12通电时，中心电极121与接地电极122之间的间隙d可具有间隙电压(未标示)，当间隙电压够高时，火星塞12的中心电极121与接地电极122之间可产生电弧。
磁性件13设置于磁屏蔽导电件11的第二设置部112。其中，磁性件13具有指北极N及指南极S。于此，指北极N位于磁性件13靠近火星塞12的一侧，而指南极S位于磁性件13远离火星塞12的另一侧。磁性件13可例如为钕铁硼(NdFeB)磁铁，或是铁氧体(ferrite)磁铁，但不限于此。本实施例的磁屏蔽导电件11远离火星塞12的一侧的第二设置部112的形状为T字型而具有一外周面1121，而磁性件13具有朝向第二设置部112的外周面1121的内周面132，且磁性件13围绕设置于外周面1121。具体来说，本实施例的磁性件13为环状体而中间部份具有穿孔131，磁屏蔽导电件11的第二设置部112穿设穿孔131，且磁屏蔽导电件11的外周面1121与磁性件13的穿孔131所构成的内周面132贴合。磁屏蔽导电件11除了做为导电之外，更可屏蔽磁性件13往火星塞12方向的磁力，使磁性件13的磁力不会影响火星塞12的电弧产生，由此提高火星塞12的点火效能。
高压电源14分别电连接磁屏蔽导电件11与火星塞12。于此，高压电源14的一端电连接磁屏蔽导电件11，其另一端则电连接火星塞12的接地电极122。其中，高压电源14可受控在供电状态及断电状态之间变换。当高压电源14在供电状态时，中心电极121与接地电极122之间的间隙电压所提供的电场强度甚高，足以引发电击穿，使火星塞12的中心电极121与接地电极122之间会产生电弧，由此引燃油气而使引擎产生动力，使汽车可移动。于此，电弧是由接地电极122往中心电极121的方向产生；另外，当高压电源14在断电状态时，中心电极121与接地电极122之间的间隙电压所能提供的电场强度极小，远不足以引发电击穿，故火星塞12两电极之间不会产生电弧，引擎也不会产生动力。
图1B显示依据本发明一实施例的一种汽车点火装置的另一示意图。如图1B所示，除了图1A显示的磁屏蔽导电件11、火星塞12、磁性件13及高压电源14(图1B未绘示)外，本实施例的汽车点火装置1还可包括帽盖单元15。
帽盖单元15具有帽盖壳体151，帽盖壳体151的材料例如为橡胶或塑料等绝缘体，而高压电源14与磁屏蔽导电件则设置于帽盖壳体151内。在一些实施例中，帽盖单元141还可具有弹性件(图1B未绘示)，弹性件设置于帽盖壳体151内，且帽盖壳体151可罩设磁屏蔽导电件11(及火星塞12的一端)，使得磁屏蔽导电件11可通过此弹性件与位于帽盖壳体151内的高压电源14电性连接。在一些实施例中，弹性件可为螺旋弹簧，但不限于此。
请参照图2所示，其为一实施例的磁性件13所产生的磁场在电弧产生时使通过磁屏蔽导电件11的自由电子以螺旋路径加速前进的示意图。当中心电极121与接地电极122之间的间隙电压所提供的电场强度足以引发电击穿而产生电弧的瞬间，大量的自由电子e-可由接地电极122穿越电浆化的绝缘介质，并依序沿中心电极121、磁屏蔽导电件11(及弹性件)的路径(参照图2)朝高压电源14移动而形成电子流时，磁性件13可在磁屏蔽导电件11的中心部位以高强度的磁场B沿电流E的反方向(即电子流方向)作用于自由电子e-上(磁场B与电子流同方向，图2仅画出一个自由电子e-作为示意)，使通过磁屏蔽导电件11的自由电子e-可以螺旋路径加速前进，形成类似泵浦的效果，连带使得接地电极122被迫补充更多的自由电子e-至中心电极121，因而使电弧形成瞬间的电流值大幅提升，使两电极121、122之间的间隙电压的最大值会随着电弧形成瞬间的电流值提高而同步出现大幅度的提升。
请参照图3所示，其显示一实施例的火星塞12的中心电极121与接地电极122之间的电弧产生前后的间隙电压随时间变化的比较示意图。在图3中，曲线61是本发明一实施方式的磁性件13采用钕铁硼磁铁，且在电弧产生前后的间隙电压随时间的变化曲线，曲线62是本发明另一实施方式的磁性件13采用铁氧体磁铁，且在电弧产生前后的间隙电压随时间的变化曲线，而曲线63为习知的汽车点火装置在电弧产生前后的间隙电压随时间的变化曲线。
如图3所示，曲线61、曲线62与曲线63的峰值(peak)间隙电压分别为316kV、222kV及148kV，而且磁性件13采用钕铁硼磁铁时，电压从0V到峰值间隙电压为316kV时仅需要不到5ns的时间，但现有汽车点火装置在电压从0到峰值间隙电压远大于5nS的时间，因此本实施例的汽车点火装置1若磁性件13采用钕铁硼磁铁时，相较于现有的点火装置，除了能提升超过一倍(113.5％)以上的峰值间隙电压之外，还能让电弧在更短的时间内生成。另外，即使磁性件13采用铁氧体磁铁，相较于现有的点火装置而言，其峰值间隙电压也可提升了50％。
因此，本实施例的汽车点火装置1能突破高压电源14供应电压的限制，而在电弧生成的瞬间大幅提升峰值间隙电压，故能以更快速且更稳定的电弧去点燃引擎汽缸内的燃料，达到完全燃烧的目的，进一步减少有害气体的排放与提升能源利用率，使汽车更省油、更环保。另外，火星塞12所产生的电弧能在更短的时间内生成(若磁性件13采用钕铁硼磁铁时)，而且峰值间隙电压的提高，能瞬间引燃油气而以爆炸的方式对引擎活塞进行强而有力的做功，由此可提升引擎的马力。另外，峰值间隙电压提高时，油气爆炸燃烧的温度也较高，较高的温度也可清除引擎室的积碳，使引擎保持在较高的运转效能。
此外，由于火星塞12因电击穿所产生的高温可能会使一部分的电极熔化而产生碎屑，这些碎屑有可能会粘附在中心电极121或接地电极122上(可能因磁力)，导致两电极之间的间距变小(点火距离变小)，而且也会使两电极之间的阻抗变大，导致点火所需的电压不足或是电流太小，使得尖端放电效果不佳，因此，本实施例的汽车点火装置1利用磁屏蔽导电件11可屏蔽磁性件13往火星塞12方向的磁力，由此，使碎屑不会因磁性而粘附在中心电极121或接地电极122上，因此也可提升点火效率，使得怠速时汽车也比较不会抖动。
此外，本发明还提出一种点火加速器，其与点火器配合应用，并包括磁屏蔽导电件以及磁性件。磁屏蔽导电件具有第一设置部与第二设置部，点火器的一端设置于第一设置部内，并与磁屏蔽导电件电性连接。磁性件设置于第二设置部，磁性件具有指北极与一指南极，指北极位于磁性件靠近点火器的一侧，指南极位于磁性件远离点火器的另一侧；其中，磁屏蔽导电件屏蔽磁性件往点火器方向的磁力。
在一些实施例中，点火器可为上述的火星塞12；在一些实施例中，点火器可为瓦斯炉的点火装置；在一些实施例中，点火器可为瓦斯热水炉的点火装置，上述点火器的实施方式只是举例，不可限制本发明。
此外，磁屏蔽导电件的其他技术内容及与磁性件的相对关系可对应参照上述磁屏蔽导电件11与磁性件13，在此不再多作说明。通过上述的设计，使得本发明的点火加速器不仅可在电弧生成的瞬间大幅提升点火器的峰值间隙电压，更可缩短点火时间，提升点火器的点火效能。
综上所述，在本发明的汽车点火装置中，通过将磁性件设置于磁屏蔽导电件，并使磁性件的指北极朝向火星塞的方向，且磁性件的指南极远离火星塞的结构设计，可在火星塞产生电弧的瞬间，通过磁性件的磁力作用，使构成电流的自由电子可加速通过，故能突破供应电压的限制而在电弧生成的瞬间大幅提升峰值间隙电压，以更快速、更稳定的电弧去点燃引擎汽缸内的油气燃料，达到完全燃烧、降低有害气体排放与提升马力的功效。另外，本发明的汽车点火装置更利用磁屏蔽导电件来屏蔽磁性件往火星塞方向的磁力，使因电击穿的高温所产生的碎屑不会因磁性而粘附在电极上，因此可提升点火效率，使汽车怠速时比较不会抖动。
此外，在本发明的点火加速器中，通过磁性件设置于磁屏蔽导电件，并使磁性件的指北极朝向点火器的方向，磁性件的指南极远离火星塞，且磁屏蔽导电件屏蔽磁性件往点火器方向的磁力的设计，使得本发明的点火加速器不仅可在电弧生成的瞬间大幅提升点火器的峰值间隙电压，更可缩短点火时间，提升点火器的点火效能。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范围，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于所附的权利要求书中。

Claims (13)

1.一种汽车点火装置，其特征在于，包括：
磁屏蔽导电件，具有第一设置部与第二设置部；
火星塞，其一端设置于所述第一设置部内，并与所述磁屏蔽导电件电性连接；以及
磁性件，设置于所述第二设置部，所述磁性件具有指北极与指南极，所述指北极位于所述磁性件靠近所述火星塞的一侧，所述指南极位于所述磁性件远离所述火星塞的另一侧；
其中，所述磁屏蔽导电件屏蔽所述磁性件往所述火星塞方向的磁力。
2.权利要求1所述的汽车点火装置，其特征在于，所述第一设置部包含凹槽。
3.权利要求1所述的汽车点火装置，其特征在于，所述第二设置部具有外周面，所述磁性件围绕设置于所述外周面。
4.权利要求3所述的汽车点火装置，其特征在于，所述磁性件为环状体而具有穿孔，所述第二设置部穿设所述穿孔。
5.权利要求4所述的汽车点火装置，其特征在于，所述磁性件的所述穿孔形成内周面，所述内周面与所述外周面贴合。
6.权利要求1所述的汽车点火装置，其特征在于，所述火星塞的另一端具有两电极，所述电极之间具有间隙。
7.权利要求1所述的汽车点火装置，其特征在于，还包括：
高压电源，其分别电连接所述磁屏蔽导电件与所述火星塞，当所述高压电源在供电状态时，所述火星塞产生电弧。
8.权利要求7所述的汽车点火装置，其特征在于，还包括：
帽盖单元，具有帽盖壳体，所述高压电源与所述磁屏蔽导电件设置于所述帽盖壳体内。
9.权利要求1所述的汽车点火装置，其特征在于，所述磁性件为钕铁硼磁铁。
10.权利要求1所述的汽车点火装置，其特征在于，所述磁性件为铁氧体磁铁。
11.权利要求1所述的汽车点火装置，其特征在于，所述磁屏蔽导电件的材料为导电性与导磁性良好的金属或合金，或者所述磁屏蔽导电件包括第一材料与第二材料，所述第二材料包覆所述第一材料，且所述第二材料为导电性与导磁性良好的金属或合金。
12.权利要求11所述的汽车点火装置，其特征在于，所述金属为铜、铝、金、或银。
13.一种点火加速器，其特征在于，与点火器配合应用，并包括：
磁屏蔽导电件，具有第一设置部与第二设置部，所述点火器的一端设置于所述第一设置部内，并与所述磁屏蔽导电件电性连接；以及
磁性件，设置于所述第二设置部，所述磁性件具有指北极与指南极，所述指北极位于所述磁性件靠近所述点火器的一侧，所述指南极位于所述磁性件远离所述点火器的另一侧；
其中，所述磁屏蔽导电件屏蔽所述磁性件往所述点火器方向的磁力。
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