CN1135021A - 用于内燃发动机的点火设备和电气接插件 - Google Patents

Abstract

一种用于内燃发动机的点火设备，包括：具有高压端子(8)的火花塞(7)，产生提供给火花塞的高电压的点火线圈(1)，和在电气上连接点火线圈和火花塞高压端子的连接组合件(19a)，连接组合件有一个支持套筒(20)以容纳和支持火化塞的高压端子，防止高压端子的横向移动。支持套筒为连接组合件的连续延伸或金属管。组合件可包括耐磨材料，它为弹性构件或金属构件。还公开了用于这种点火设备的电接插件。

Description

用于内燃发动机的 点火设备和电气接插件

本发明涉及用于内燃发动机的一种点火设备和一个电接插件，更具体地说，涉及安装在内燃发动机的汽缸头盖上用于直接向火花塞提供高压的一种点火设备和一个电接插件。

图6以剖面方式示出了与日本专利公开第6-58237号所公开的相似的一种常规的点火设备。在图中，参考号1是点火线圈，2是要连接到点火线圈1所用的电源单元这样一类外部电路上去的接线，3是内燃发动机汽缸头盖，点火线圈1就安装在其上，4则是用于把点火线圈1固定在汽缸头盖上的安装螺栓。参考数字5是一个高压端子，用于从那里提供由点火线圈1所产生的高压，6是点火线圈1的高压柱，用于提供对高压连接部分的机械连接，7是火花塞，8是火花塞7的高压端子，9是棒状导体，用于把点火线圈1的高压端子5在电气上连接到火花塞7的高压端子上。在导体9的对面一端，压缩弹簧10和11以轻微受压的状态被固定以便对高压端子5和8建立良好的电接触。参考数字12是连接绝缘子，它由树脂构成并围绕棒状导体9而安装以便使高压导体9对接地的汽缸头的火花塞孔内壁13的内表面电绝缘。这样，棒状导体9、导电弹簧10和11、和连接用绝缘子12一起构成了一个连接用的组合件12a，用来在电气上把点火线圈1连接到火花塞7的高压端子8上。

参考数字15是个橡皮帽，它是第一个橡皮构件，用于在机械上连接点火线圈1的高压柱6和连接组合件12a并用于防止潮气侵入火花塞孔14，16是个橡皮帽，它是第二个橡皮构件，用于在机械上连接连接组合件12a到火花塞7的高压端子8上，并用于防止在高压端子8上的高电压泄漏到火花塞孔壁13上。由于橡皮帽16比起橡皮帽15来要经受到高得多的温度，所以橡皮帽16是由即使在高温下也能呈现出良好的耐受电压特性的材料所制成，例如价格很昂贵的硅橡胶。参考数字17是一个火花隙，用于产生电火花，18则是内燃发动机的偏心轮轴外壳部分，其高度相当于火花塞孔14的深度。

当连接到接线2上的包括功率晶体管或控制单元的外电路(未示出)提供一个间歇的初级电流给点火线圈1时，点火线圈1在它的高压端子5上产生一个高电压。由点火线圈1产生的高电压从高压端子5经过弹簧10、导体9和弹簧11而提供到火花塞7的高压端子8上并引起跨越火花间隙17而产生一个火花，从而使在汽缸内的燃油空气的混合气体发生爆燃。

★这样的点火设备可以很方便地适用于各种其偏心轮轴外壳部分18具有不同长度尺寸的内燃发动机，只要线圈的安装部分有同样的构造，那么，简单地把导体9和连接器12加以更换就可以了。★

图7是图6所示的常规点火设备的振动系统的说明图，从该图可以理解，连接组合件12a的谐振频率f可以表示为f∝此处K是橡皮帽16的刚度，m是连接组合件12a的质量。由于常规的内燃发动机的火花塞孔14的直径大而相对较浅，橡皮帽16的刚度可以通过增大其厚度而增大，而质量m则因为它的较短的长度而不会太大。因此，点火设备的振动系统的谐振频率f可以规定在一个与内燃发动机的振动频率有很大不同的高频上。

但是，近年来的内燃发动机的偏心轮轴外壳部分8具有相对较高的高度尺寸以便适合于其内的各种复杂的部件，这包括一系列进气和排气阀以及用于阀门运行的各种调节机构。因此，火花塞孔14变得窄而延长了，这导致增大了质量m，这是因为连接组合件12a的轴向长度增加了，同时也导致橡皮帽16的刚度K的减少，这是因为帽16变薄，从而，使点火设备具有足够低的谐振频率而成为一个和内燃发动机的振动相关联的谐振问题。

这就是说，由于内燃发动机的振动而使点火设备各部件发生了谐振。更具体地说，连接组合件12a沿着点火线圈1的高压柱6相对于火花塞孔壁13和火花塞7有明显的振动，这将导致弹簧11的振动端和火花塞7的高压端子8相接触并磨损，引起这些部件间的不良的电接触。

因此，本发明的一个目的是为内燃发动机提供一种点火设备，它没有上面所讨论的用于内燃发动机的传统点火设备中的问题。

本发明的另外目的是为内燃发动机提供一种点火设备，其中的连接器不会在火花塞孔内相对于火花塞振动、且不产生设备各部件的磨损。

本发明的进一步的目的是为内燃发动机提供一种点火设备，其中在点火设备的各部件之间可以可靠地维持良好的电接触。

本发明的还有另外的目的是为内燃发动机提供一种用于点火设备的电接插件，它在结构上简单但仍足够地牢固以防止谐振震动。

参考到上述目的，本发明可归结为一种用于内燃发动机的点火设备，它包括：含有高压端子的火花塞、向火花塞提供高电压的点火线圈和用于把点火线圈在电气上连接到火花塞的高压端子的连接组合件；该组合件包括有一个位于连接组合件上的支持套筒，它用于容纳并支持火花塞的高压端子以防止高压端子的横向移动。支持套筒可以是连接组合件的连续的延伸或者足以其一端固定在连接组合件上的导电金属管。

连接组合件可以包括一个在其中延伸的导电金属管，该金属管在其一端具有作为它整体的连续延伸的支持套筒。

支持套筒可以有一个向内延伸的凸起部分以便和火花塞的相对应的高压端子建立起电接触，或者，支持套筒也可以包括耐磨损的材料，如一个弹性构件、金属构件或薄膜，它固定于套筒的内表面并位于火花塞的高压端子和支持套筒的内表面之间，以便把套筒的磨损减到最小。

本发明还归结到一个用于把内燃发动机的火花塞的高压端子连接到点火线圈的电接插件，它包括一个适合于安装在点火线圈上的第一电绝缘帽，一个适合于安装在火花塞上的第二电绝缘帽，一个以其相对两端安装在第一和第二电绝缘帽上的电绝缘子，和一个由该电绝缘子支持并通过它延伸的导电体，用于把点火线圈和火花塞的高压端子在电气上相互连接。电绝缘子有一个设于其上的支持套筒，用于容纳、并在其内表面支持火花塞的高压端子以防止高压端子的横向移动。

导电体可以包括一个导体棒和安装在导体棒和火花塞的高压端子之间的压缩弹簧。火花塞的高压端子和连接到高压端子的导电体的一端被容纳于支持套筒内，该套筒则被支持在第二电绝缘帽之内。

通过对本发明的优选实施例的详细说明并结合附图，本发明将变得更加明显，图中：

图1是本发明的点火设备的一个实施例的电接插件的剖面图；

图2是本发明另一实施例的点火设备的电接插件的剖面图；

图3是本发明的又一实施例的点火设备的电接插件的剖面图；

图4是本发明再一个实施例的点火设备的电接插件的剖面图；

图5是本发明另一个实施例的点火设备的电接插件的剖面图；

图6是安装在内燃发动机的常规点火设备的剖面图；和

图7是说明常规点火设备的连接组合件的振动机理的振动系统示意图。

图1表示本发明的用于内燃发动机点火设备的电接插件。虽然图1只示出了点火设备的某些部分，但本发明的点火设备也包括和图6所示的那些点火线圈、第一橡皮帽、压缩弹簧等类似的部件。

在图1中，本发明的点火设备包括一个火花塞7，它具有高压端子8并且以螺纹固定在火花塞孔14的底上。电接插件用于把火花塞7连接到类似于图6中的点火线圈1的点火线圈(未示出)上，以便将由点火线圈产生的高电压供应到火花塞上。

在图1中，参考数字7是火花塞，8是火花塞7的高压端子，9是用于从高压端子5向高压端子8提供高电压的棒状导体，在其相对两端装着导电的压缩弹簧10和11用以保证对于高压端子5和8具有良好的电接触。参考数字19是围绕着导体9安装的连接绝缘子，它由电绝缘的树脂制成，用于把高电位的导体9和处于地电位的内燃发动机在电气上相互绝缘。这样，棒状导体9、导电弹簧10和11、以及连接绝缘子19一起组成了连接组合件19a，用于在电气上把点火线圈1和火花塞7的高压端子8相连接。

按照本发明，连接绝缘子19在其一端备有一个支持套筒20，它是连接绝缘子19的单向、连续、带孔的轴向延伸，用于在其中容纳和支持火花塞7的高压端子8。支持套筒20的轴向长度足以在其中接受火花塞7的高压端子8。连接绝缘子19以及支持套筒20都是由热塑性材料或热成型树脂制成的，而高压端子8则由金属制成，所以它们之间如处于加压装配的关系是不可取的。因此，支持套筒20的内径是这样确定的，即当支持套筒20的内径允差是在它的低限而高压端子8的外径允差是在它的上限时，在支持套筒20和高压端子8之间会产生一个最小的间隙。

参考数字21是火花塞孔壁13的深部，它的直径被减小，这是因为内燃发动机的机构所提出的限制而造成的。参考数字22是由硅橡胶制成的第二电绝缘帽，用于在机械上把连接组合件19a连接到火花塞7的高电压端子8，并用于防止在高压端子8上的高电压泄漏到火花塞孔壁13上。应该注意，第二绝缘帽的壁比用虚线所示的常规橡皮帽16的壁要更薄一些。

在本实施例中，火花塞7的高压端子8位于连接绝缘子19的支持套筒20之内，在高压端子8和支持套筒20的内周壁之间的间隙极小。这就是说，在这种状态下，高压端子8是由支持套筒20所固定的。

因此，即使连接组合件19a遭受到振动力，这种力本来会使组合件19a沿着高压柱6振动的，但由于火花塞7的高压端子8和连接组合件19a的支持套筒20是相接触的，连接组合件19a的振动被限制在仅为极小的水平上。

因此，当火花塞孔壁13的深部21变窄且由于内燃发动机的机械设计所提出的限制而只能提供较小的内径时，并且即使当橡皮帽22的壁变薄而使橡皮帽22的刚度K减小时，或即使当偏心轮轴外壳部分18的深度增加因而也使连接组合件19a的轴向长度增加、并且使连接组合件19a的质量m增加时，则由内燃发动机的振动所引起的连接组合件19a的谐振震动仍可以在实际上受到抑制。

这样，由于连接组合件19a相对于火花塞7沿着高压柱6的振动被消除，弹簧11由于和高压端子8的摩擦所致的磨损被防止，从而可以保持良好的电接触。

如前所述，橡皮帽22一般是由硅橡胶制成的，它具有在高温下耐受高压的极好的性能，但价格很昂贵。

应该指出，作为第二橡胶构件的橡皮帽22只需要这样一个厚度，即能够防止从高压端子8到火花塞孔壁13或其深部21的漏电就足够了。但是在常规的点火设备中，橡皮帽16具有过大的厚度，为的是使它具有所需的刚度K，这个刚度是防止连接组合件19a的谐振所需的。

相反，在本发明的实施例中，由于连接组合件19a并不振动而不必考虑橡皮帽22的刚度K，所以作为第二橡皮构件的橡皮帽22可以只有最小的壁厚，它足以防止在高压端子8和火花塞孔壁13或其深部21之间的高压漏电就可以，从而使所需的昂贵的硅橡胶材料的量可以明显地减少，使得点火设备可以微型化。

在上述的实施例中，火花塞7的高压端子8是容纳于连接器绝缘子19的支持套筒20中的，而且它们是相互间直接接触的。但是，当在支持套筒20中所用的材料在耐磨性方面很差时，支持套筒20的和高压端子28相接触的接触面被磨损后就会有一个较大的内径，使得支持套筒20不能紧贴地固定高压端子8、也不能限制连接组合件19a的有害的振动。因此，在高压端子8和支持套筒20之间可以放入一个缓冲器来减轻或缓解它们之间的撞击从而长期地防止连接组合件19a的振动。

图2表示本发明的另一个实施例，它利用了这样的缓冲器，其中在图中的同样参考数字表示前面所说明的相对应的或相同的那些部件。在图2中，参考数字23是一个连接器绝缘子，它和前面的实施例一样，从其一端向火花塞7延伸以限定一个其内径比图1所示的更大些的支持套筒24。参考数字25是一个橡皮帽，它是第二个橡皮构件并在其中形成一个延伸的圆筒部分26，使得在高压端子8容纳于支持套筒24之内时它位于高压端子8和连接器绝缘子23的支持套筒24之间。这个圆筒部分26构成了缓冲装置，用来减轻高压端子8和支持套筒24的内壁之间的碰撞。

在这个实施例中，支持套筒24通过橡皮帽25的圆柱部分26固定住高压端子8。因此，即使在点火设备因内燃发动机的振动而振动时，圆筒缓冲器26缓解了高压端子8和支持套筒24之间的碰撞，同时也消除了它们之间的摩擦接触从而减少磨损。这样，圆筒部分26可以被称做磨损抑制装置，用于减少支持套筒24内壁的磨损。因此，由于弹簧11和高压端子8之间的摩擦作用而引起的磨损可以被防止，而它们之间的良好的电接触则可长期得以维持。同时，也就没有必要在支持套筒24和圆筒部分26之间或圆筒部分26和高压端子8之间提供一个间隙。因此，支持套筒24可以更牢固地固定住通过圆筒部分26的高压端子8。这种安排也可以使连接组合件23的振动限制在更低的水平。

图3表示本发明的另外一种实施例，其中相同的参考数字表示前面已说明的那些相对应或相同的部件。在图3中，参考数字27是一个连接器绝缘子，28是支持套筒，29是安装在支持套筒28内表面上的圆筒形构件。圆筒形构件29组成了缓冲装置。

当连接器绝缘子27是由耐磨性低的材料制成时或当内燃发动机的振动非常剧烈时，圆筒形构件29可由具有高耐磨性的材料(如不锈钢)制成而且可能用加压装配或插入模铸等方法固定在连接器绝缘子27上。应该指出，在高压端子8和圆筒形构件29的内壁表面之间具有一个结合图1所示的实施例中所说明的相类似的小间隙。这样，这使得支持套筒28固定住通过圆筒形构件29的高压端子8，限制连接组合件27a的振动并防止连接组合件由于撞击或摩擦所引起的磨损。

作为圆筒形构件29的取代物，可以在连接器绝缘子27的支持套筒28的内表面上形成由具有高耐磨性的材料制成的保护膜或保护层，它构成了抑制磨损的装置。保护膜可由金属粉末、树脂类材料(聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺-酰亚胺等)经烘烤、涂刷或蒸汽蒸发而成。或者，可以用由合适的金属或树脂制成的单独的保护构件以压力安装、粘接、烘烤或插入模压的方式设置在连接器绝缘子27之中以代替保护膜。

图4表示另外的实施例，它在用于火花塞孔14的相对较高的位置具有变窄的部分30的情况下特别适合。在图4中，参考数字31 a是一个连接器绝缘子，32是带孔的金属圆柱制成的支持套筒，它的一端固定在连接器绝缘子31的一端并且在电气上连接到棒状导体9，它的另外一端被加以延伸以便容纳和固定住火花塞7的高压端子8。支持套筒32可以通过压力安装、粘接或插入模压而固定在连接器绝缘子31上，该支持套筒32可以用刚性材料制成。在支持套筒32和火花塞7的高压端子8之间可以形成一个小间隙，间隙的尺寸可以用结合图1所说明及表示的相同方法来确定。

在图4所示的火花塞孔结构的情况下，当包含连接器绝缘子31的橡皮帽22的直径大于火花塞孔的变窄部分30的直径时，橡皮帽22的那一部分就不能插入到变窄部分30以下更深的部分。为了对付这一情况，金属的支持套筒32是牢固地连接到连接器绝缘子31上的，不然的话它的前端是不能延伸到火花塞7以容纳和固定高压端子8的。因此，在本实施例中，即使当火花塞孔的变窄部分30位于火花塞孔的相对较高的位置，火花塞7的高压端子8仍然可以由支持套筒32所容纳和固定，且连接组合件31a的振动可减到最小。

同时根据本实施例，相同的公共的连接器绝缘子31可以用于具有不同火花塞孔长度的不同的火花塞孔中。这就是说，当火花塞孔长度不同时，支持套筒32可用适合于该特定火花塞孔长度的支持套筒来替换。实施例5

图5表示本发明的点火设备的电接插件的再一个实施例，其中图1中的棒状导体9用一个延伸经过连接器绝缘子33的导电金属管34来代替。导电金属管34在其一端有一个支持套筒36。在图5中，参考数字33是一个连接器绝缘子，34是导电金属管，35是一个接合片，它从支持套筒36向内伸展，以便使火花塞7的高压端子8靠上并接合在这个小片35上以便在它们间建立良好的电接触。这个接合片35可以通过把支持套筒36的一部分金属壁弯曲而形成。支持套筒36容纳并固定火花塞7的高压端子8。参考数字37是个压缩弹簧，位于点火线圈1的高压端子5和导电金属管34之间，它的直径较大的一端37a和导电金属管34的上端相接合以便在它们间建立电的连接。压缩弹簧37顶住接合片35使其紧靠火花塞7的高压端子8的顶部。应该指出，在支持套筒36和高压端子8之间也规定了一个小间隙，它和结合图1而说明并表示的实施例中的间隙是相似的。

因此，在本实施例中，支持套筒36容纳并固定住高压端子8，使得连接组合件33a的振动减到最小，由于使用了带孔的导电金属管以取代棒状导体，电接插件的重量也减少了。同时由于在火花塞一侧不再使用压缩弹簧，部件数量可减少，导致制造成本的降低。

虽然在本实施例中使用了具有较大直径部分37a的弹簧37，但和图6所示的弹簧10相似的简单的螺旋弹簧同样可以和在其一端具有适合于安装结构的导电金属管一起使用。另外，可以在导电金属管34的一部分形成一个喉管或变窄部分以代替接合片35。

虽然在上面的各实施例中的第一和第二橡皮帽相对于连接绝缘子是单独的分立部件，但是它们也可以是由同一种材料制造的整体的、合一的结构。

如前所述，按照本发明的点火设备，用于把点火线圈在电气上连接到火花塞高压端子的连接组合件包含一个放置在连接组合件中的支持套筒，以便容纳并支持火花塞的高压端子来防止高压端子的横向移动，从而使得连接组合件的振动可减到最小。

支持套筒可以有一个向内延伸的凸起以建立相对于火花塞的高压端子的电接触，或者。支持套筒可以包含附着在套筒内表面上的耐磨材料(例如一个弹性构件、金属构件或薄膜)它位于火花塞的高压端子和支持套筒的内表面之间，用来最大限度地减少套筒的磨损。因此，点火设备在长期内都是可靠的。

本发明的用于把内燃发动机的火花塞的高压端子连接到点火线圈的电接插件包括一个适合于固定在点火线圈上的第一电绝缘帽，一个适合于固定在火花塞上的第二电绝缘帽，一个在其相对的两端安装第一和第二电绝缘帽的电绝缘子，和一个由电绝缘子支持并穿过该电绝缘子的导电体，用于把点火线圈和火花塞的高压端子在电气上相互连接，且该电绝缘子还设置有支持套筒以便容纳和支持高压端子于其内表面，防止高压端子的横向移动。因此，电接插件的振动可减到最小并且是可靠的。

Claims (12)

1.一种用于内燃发动机的点火设备，包括：

一个含有高压端子的火花塞；

一个用于产生高电压以提供给该火花塞的点火线圈；

用于把该点火线圈在电气上连接到该火花塞的上述高压端子的连接组合件；

该连接组合件具有一个支持套筒，以便容纳并支持该火花塞的上述高压端子以防止该高压端子的横向移动。

2.权利要求1所要求的用于内燃发动机的点火设备，其特征在于，其中所说的支持套筒包括一个上述连接组合件的连续延伸部分。

3.权利要求1所要求的用于内燃发动机的点火设备，其特征在于，其中所说的支持套筒包括一个以其一端固定在上述连接组合件上的导电金属管。

4.权利要求1所要求的用于内燃发动机的点火设备，其特征在于，其中所说的连接组合件包括一个在其中延伸的导电金属管，该金属管在其一端具有作为它的整体的连续延伸部分的上述的支持套筒。

5.权利要求4所要求的用于内燃发动机的点火设备，其特征在于，其中所说的支持套筒有一个向内延伸的凸起，用于建立相对于上述火花塞的上述高压端子的电接触。

6.权利要求1所要求的用于内燃发动机的点火设备，其特征在于，其中所说的支持套筒包括耐磨损装置，它位于该火花塞的上述高压端子和该支持套筒的一个内表面之间，用于使上述套筒的磨损减至最小。

7.权利要求6所要求的用于内燃发动机的点火设备，其特征在于，其中所说的耐磨装置包括一个弹性构件。

8.权利要求6所要求的用于内燃发动机的点火设备，其特征在于，其中所说的耐磨装置包括一个附着在上述套筒的上述内表面上的金属构件。

9.权利要求6所要求的用于内燃发动机的点火设备，其特征在于，其中所说的耐磨装置包括一种附着在上述套筒的上述内表面上的金属膜。

10.一种用于把内燃发动机的火花塞的高压端子连接到点火线圈的电接插件，包括：

适合于安装在点火线圈上的第一电绝缘帽；

适合于安装在火花塞上的第二电绝缘帽；

一个以其相对两端固定到上述第一和第二电绝缘帽上的电绝缘子；

一个由上述电绝缘子支持并通过它延伸的导电体，用于把点火线圈和火花塞的高压端子在电气上相互连接；

上述电绝缘子具有一个设于其上的一个支持套筒，用于容纳、并在其内表面支持火花塞的高压端子以防止高压端子的横向移动。

11.权利要求10所要求的电接插件，其特征在于，其中所说的导电体包括一个导体棒和一个安插在该导电棒和火花塞的高压端子间的压缩弹簧。

12.权利要求10所要求的电接插件，其特征在于，其中的火花塞的高压端子和连接到该高压端子的该导电体的一端被容纳于上述支持套筒之内，该套筒则被支持在上述第二电绝缘帽内。

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