JP7086052B2

JP7086052B2 - 電気的性能が向上したコロナ点火装置

Info

Publication number: JP7086052B2
Application number: JP2019509466A
Authority: JP
Inventors: バローズ，ジョン・アントニー; ミラー，ジョン・イー; ミクセル，クリスタファー・アイ; リコウスキー，ジェームズ・ディ
Original assignee: Tenneco Inc
Current assignee: Tenneco Inc
Priority date: 2016-08-18
Filing date: 2017-08-11
Publication date: 2022-06-17
Anticipated expiration: 2037-08-11
Also published as: CN109952687A; WO2018034952A1; CN114024213B; CN114024213A; CN109952687B; KR20190034669A; EP3501073A1; JP2019531576A

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１６年８月１８日に出願された米国一部継続出願第１５／２４０，６５２号の利益を主張し、その内容全体は、引用によって本明細書に援用される。

発明の背景
１．発明の分野
本発明は、一般に、無線周波電場を放出して、燃料－空気混合物をイオン化し、コロナ放電を提供するためのコロナ点火器、および当該点火器を形成する方法に関する。

２．関連技術
コロナ放電点火システムは、中心電極を有する点火器を含み、中心電極は、高い無線周波電圧電位に充電されて、燃焼室内で強い無線周波電場を生じさせる。電場により、燃焼室内の燃料と空気との混合物の一部はイオン化して絶縁破壊を開始させ、燃料－空気混合物の燃焼を促進させる。電場は、好ましくは、燃料－空気混合物が誘電特性を維持して、非熱的プラズマとも称されるコロナ放電が生じるように制御される。燃料－空気混合物のイオン化された部分は、火炎前面を形成し、火炎前面は、その後自律的になって燃料－空気混合物の残りの部分を燃焼させる。好ましくは、電場は、点火器の電極と接地シリンダ壁、ピストンまたは他の部分との間に熱的プラズマおよび電気アークを生じさせる全ての誘電特性を燃料－空気混合物が失うことのないように制御される。コロナ放電点火システムの一例は、フリーン（Freen）による米国特許第６，８８３，５０７号に開示されている。

コロナ点火器は、典型的には、燃料－空気混合物をイオン化し、コロナ放電を提供するために、高い無線周波電圧を受信して無線周波電場を放出するための、導電性材料で形成された中心電極を含む。電極は、典型的には、電場を放出する高電圧コロナ促進電極先端部を含む。点火器は、中心電極を受ける金属材料で形成されたシェルも含み、シェルと中心電極との間には、電気絶縁材料で形成された絶縁体が配設されている。コロナ放電点火システムの点火器は、意図的に中心電極の点火端部に近接して設置されたいかなる接地電極要素も含まない。むしろ、接地は、好ましくは、点火システムのシリンダ壁またはピストンによって提供される。コロナ点火器の一例は、リコウスキー（Lykowski）およびハンプトン（Hampton）による米国特許出願公開第２０１０／００８３９４２号に開示されている。

高周波コロナ点火器の動作中、接地金属シェルから離れて高電圧電極先端部に向かう方向に絶縁体外径が大きくなる場合に電気的利点がある。この設計の一例は、米国特許出願公開第２０１２／０１８１９１６号に開示されている。最大の利益のために、接地金属シェルの外径を内径よりも大きくすることがしばしば望ましい。この設計の結果、燃焼室の方向から絶縁体をシェルに挿入することによって点火器を組み立てる（「逆方向組み立て」とも称される）必要があった。

発明の概要
本発明の一局面は、中心電極と、中心電極を取り囲む絶縁体と、絶縁体を取り囲む導電性構成要素とを備えるコロナ点火器を提供する。中心電極は、導電性材料で形成され、高い無線周波電圧を受信して無線周波電場を放出する。絶縁体は、電気絶縁材料で形成され、中心軸に沿って絶縁体上端から絶縁体ノーズ端部まで長手方向に延在している。絶縁体は、絶縁体上端から絶縁体ノーズ端部まで延在する絶縁体外面を含み、絶縁体外面は、中心軸に対して垂直に中心軸を横切って延在する絶縁体外径を提供する。また、絶縁体は、絶縁体本体領域と絶縁体ノーズ領域とを含む。絶縁体外面は、中心軸から離れて外向きに延在する下方レッジを絶縁体本体領域と絶縁体ノーズ領域との間に含む。下方レッジは、絶縁体外径の増大を示す。

導電性構成要素は、導電性材料で形成され、絶縁体ノーズ領域が導電性構成要素よりも外側に延在するように絶縁体本体領域の少なくとも一部を取り囲んでいる。導電性構成要素は、絶縁体本体領域の少なくとも一部を取り囲み、シェル上端からシェル点火端部まで延在するシェルを含む。シェルは、中心軸の方に面し、絶縁体外面に沿ってシェル上端からシェル点火端部まで延在するシェル内面を提供する。シェル内面は、中心軸に対して垂直に中心軸を横切って延在するシェル内径も提供する。

導電性構成要素は、絶縁体本体領域の一部を取り囲み、中間上端から中間点火端部まで長手方向に延在する中間部分も含む。たとえば、中間部分は、絶縁体をシェルにろう付けする金属の層であってもよい。中間部分は、中心軸の方に面し、絶縁体外面に沿って中間上端から中間点火端部まで長手方向に延在する中間内面を含む。中間内面は、中心軸に対して垂直に中心軸を横切って延在する導電内径を提供し、導電内径は、下方レッジと絶縁体ノーズ端部との間に位置する絶縁体の一部に沿った絶縁体外径未満である。中間部分は、絶縁体上端と下方レッジとの間に配設される。

本発明の別の局面は、コロナ点火器を形成する方法を提供する。当該方法は、中間部分を絶縁体上端と下方レッジとの間に配設するステップと、導電性材料で形成されたシェルを中間部分および絶縁体の周囲に配設するステップとを備える。

本発明のコロナ点火器は、導電内径が絶縁体ノーズ領域に隣接した絶縁体外径未満であるので、非常に優れた電気的性能を提供する。また、当該コロナ点火装置は、逆方向組み立てされることができる。

本発明の他の利点は、添付の図面に関連付けて検討したときに以下の詳細な説明を参照することによってよりよく理解されるので、容易に理解されるであろう。

本発明の１つの例示的な実施形態に係る順方向組み立て方法を使用して製造されたコロナ点火器の断面図である。中間部分、絶縁体ノーズ領域、および絶縁体本体領域の一部を示す、図１のコロナ点火器の一部の拡大図である。本発明の他の例示的な実施形態に係るコロナ点火器の断面図である。本発明の他の例示的な実施形態に係るコロナ点火器の断面図である。本発明の他の例示的な実施形態に係るコロナ点火器の断面図である。本発明の他の例示的な実施形態に係るコロナ点火器の断面図である。本発明の他の例示的な実施形態に係るコロナ点火器の断面図である。本発明の他の例示的な実施形態に係るコロナ点火器の断面図である。本発明の他の例示的な実施形態に係るコロナ点火器の断面図である。本発明の他の例示的な実施形態に係るコロナ点火器の断面図である。

例示的な実施形態の詳細な説明
コロナ点火器２０の例示的な実施形態を図１～図８に示す。コロナ点火器２０は、高い無線周波電圧を受信するための中心電極２２を含む。中心電極２２は、無線周波電場を放出して、燃料－空気混合物をイオン化し、コロナ放電を提供するためのコロナ促進先端部２４を含む。絶縁体２６は、中心電極２２を取り囲んでいる。絶縁体２６は、絶縁体本体領域２８と、絶縁体外径Ｄ_ｉｏを提供する絶縁体ノーズ領域３０とを含む。コロナ点火器２０は、導電性構成要素も備え、当該導電性構成要素は、金属シェル３４と、導電内径Ｄ_ｃを提供する中間部分３６とを含む。絶縁体ノーズ領域３０の一部に沿った絶縁体外径Ｄ_ｉｏは、導電内径Ｄ_ｃよりも大きい。絶縁体外径Ｄ_ｉｏは、金属シェル３４から遠ざかって高電圧コロナ促進先端部２４に向かう方向に大きくなって、動作中にコロナ点火器２０に電気的利点を提供する。

コロナ点火器２０の中心電極２２は、導電性材料で形成され、典型的には２０～７５ＫＶピーク／ピークの範囲内の高い無線周波電圧を受信するためのものである。中心電極２２は、典型的には０．９～１．１ＭＨｚの範囲内の高い無線周波電場も放出する。中心電極２２は、中心軸Ａに沿って終端端部３８から電極点火端部４０まで長手方向に延在している。中心電極２２は、典型的には、コロナ促進先端部２４、たとえば図１～図８に示されるように複数のプロングを含む先端部、を電極点火端部４０に含む。

コロナ点火器２０の絶縁体２６は、電気絶縁材料で形成されている。絶縁体２６は、中心電極２２を取り囲み、中心軸Ａに沿って絶縁体上端４２から絶縁体ノーズ端部４４まで長手方向に延在している。図１から図８に示されるように、電極点火端部４０は、典型的には、絶縁体ノーズ端部４４よりも外側に配設されている。絶縁体内面４６は、中心電極２２を受ける絶縁体ボアを取り囲んでいる。中心電極２２および電気接点４９を絶縁体ボア内に留めるために、典型的には導電性シール４７が使用される。

絶縁体内面４６は、中心軸Ａに対して垂直に中心軸Ａを横切って延在する絶縁体内径Ｄ_ｉｉも提供する。絶縁体２６は、絶縁体上端４２から絶縁体ノーズ端部４４まで延在する絶縁体外面５０を含む。絶縁体外面５０は、中心軸Ａに対して垂直に中心軸Ａを横切って延在する絶縁体外径Ｄ_ｉｏも提供する。絶縁体内径Ｄ_ｉｉは、好ましくは、絶縁体外径Ｄ_ｉｏの１５～２５％である。

図１に示されるように、絶縁体２６は、絶縁体本体領域２８と、絶縁体ノーズ領域３０とを含む。絶縁体外面５０は、中心軸Ａから離れて外向きに、中心軸Ａに対して横方向に延在する下方レッジ５２を絶縁体本体領域２８と絶縁体ノーズ領域３０との間に含む。下方レッジ５２は、絶縁体外径Ｄ_ｉｏの増大を示す。絶縁体本体領域２８および絶縁体ノーズ領域３０は、それらの間に下方レッジ５２が配設されていれば、図面に示されている設計および寸法以外のさまざまな異なる設計および寸法を有してもよい。

図面に示されるように、コロナ点火器２０の導電性構成要素は、絶縁体ノーズ領域３０が導電性構成要素よりも外側に延在するように絶縁体本体領域２８の少なくとも一部を取り囲んでいる。導電性構成要素は、両方とも導電性金属で形成されたシェル３４と中間部分３６とを含む。シェル３４および中間部分３６は、同じ導電性材料で形成されてもよく、または異なる導電性材料で形成されてもよい。

シェル３４は、典型的には、鋼鉄などの金属材料で形成されており、絶縁体本体領域２８の少なくとも一部を取り囲んでいる。シェル３４は、中心軸Ａに沿ってシェル上端５４からシェル点火端部５６まで延在している。シェル３４は、中心軸Ａの方に面し、絶縁体外面５０に沿ってシェル上端５４からシェル点火端部５６まで延在するシェル内面５８を提供する。シェル３４は、シェル内面５８とは反対の方に面し、シェル外径Ｄ_ｓｏを提供するシェル外面６０も含む。シェル内面５８は、中心軸Ａを取り囲むシェルボアであり、中心軸Ａに対して垂直に中心軸Ａを横切って延在するシェル内径Ｄ_ｓｉを提供する。シェル内径Ｄ_ｓｉは、典型的には、絶縁体２６の全長ｌに沿って絶縁体上端４２から絶縁体ノーズ端部４４まで絶縁体外径Ｄ_ｉｏ以上であるため、コロナ点火器２０を順方向組み立てすることができる。絶縁体２６の長さは、本体領域２８とノーズ領域３０とを両方とも含む。「順方向組み立て」という用語は、シェル点火端部５６からではなくシェル上端５４から絶縁体ノーズ端部４４をシェルボアに挿入できることを意味する。しかし、代替実施形態では、シェル内径Ｄ_ｓｉは、絶縁体２６の長さｌの一部に沿って絶縁体上端４２から絶縁体ノーズ端部４４まで絶縁体外径Ｄ_ｉｏ以下であり、コロナ点火器２０は逆方向組み立てされる。「逆方向組み立て」という用語は、シェル点火端部５６から絶縁体上端４２をシェルボアに挿入することを意味する。

コロナ点火器２０の中間部分３６は、シェル３４よりも内側に配設され、絶縁体本体領域２８の一部を取り囲んでいる。中間部分３６は、絶縁体本体領域２８に沿って絶縁体ノーズ領域３０の真上に配設されている。それは、中間上端６４から中間点火端部６６まで長手方向に延在している。中間部分３６は、絶縁体外面５０にしっかりと取り付けられている。好ましくは、中間内面６８は、絶縁体外面５０に密閉封止されて、軸方向継ぎ目を閉じ、燃焼機関内でのコロナ点火器２０の使用中にガス漏れを回避する。

中間部分３６は、典型的には、ニッケル、コバルト、鉄、銅、スズ、亜鉛、銀および金のうちの１つ以上を含む金属または金属合金で形成されている。当該金属または金属合金は、絶縁体外面５０上の所定の位置に鋳造され得る。代替的に、中間部分３６は、ガラスまたはセラミックベースであってもよく、上記の金属または金属合金のうちの１つ以上を添加することによって導電性にされてもよい。ガラスまたはセラミックベースの中間部分３６は、絶縁体外面５０上の所定の位置に直接形成され焼結され得る。また、中間部分３６は、はんだ付け、ろう付け、拡散接合、高温接着剤または別の方法によって絶縁体外面５０の所定の位置に取り付けられた金属リングとして設けられてもよい。また、中間部分３６は、好ましくははんだ付け、ろう付け、溶接、締まり嵌めおよび熱収縮嵌めを含む任意の好適な方法によってシェル内面５８に取り付けられる。中間部分３６を形成するために使用される材料は、好ましくは適合可能であり、動作中に発生する応力を、絶縁体２６に伝えることなく吸収することができる。

別の実施形態では、中間部分３６は、絶縁体２６をシェル３４にろう付けする。この実施形態では、中間部分３６は、ニッケル、コバルト、鉄、銅、スズ、亜鉛、銀および金のうちの１つ以上を含む金属の薄層である。金属は、液体の形態で提供され、絶縁体２６とシェル３４との間を流れ、次いで凝固して絶縁体２６をシェル３４にろう付けする。金属の層は、絶縁体２６をシェル３４に配設する前または後に適用されてもよい。また、中間部分３６は、順方向組み立て点火器２０または逆方向組み立て点火器２０のいずれにおいても絶縁体２６をシェル３４にろう付けするために使用することができる。

１つの例示的な実施形態では、中間部分３６は、金属の固体片、具体的には絶縁体２６の周囲に配設された銀（Ａｇ）および／または銅（Ｃｕ）合金からなる固体リング、から形成される。次に、シェル３４が絶縁体２６の周囲に配設され、アセンブリが加熱され、そのときに、ろう付け部と称される固体リングが液体になって、毛細管現象によって「ろう付け領域」と称される領域に運ばれる。部分が冷えると、液体合金は凝固して、絶縁体２６およびシェル３４にろう付けされた中間部分３６を提供する。合金が凝固した後と部分が冷えるときとの間の構成要素の収縮の差により、このプロセスはセラミック絶縁体２６を圧縮状態にする。動作中、エンジン温度は、中間部分３６を形成するために使用されるろう付け用合金の融点に達しないため、ろう付け用合金は、エンジン動作中は固体のままである。代替的に、中間部分３６は、上記のろう付けプロセスを使用して、固体リングよりも低い融点を有する別の金属などの別の金属材料によって固体リングを絶縁体２６およびシェル３４にろう付けすることによって形成されてもよい。

中間部分３６の中間内面６８は、中心軸Ａの方に面し、絶縁体外面５０に沿って中間上端６４から中間点火端部６６まで長手方向に延在している。中間部分３６は、中間内面６８とは反対の方に面し、中間上端６４から中間点火端部６６まで長手方向に延在する中間外面７０も含む。中間外径Ｄ_ｉｎｔは、典型的には図１～図７に示されるようにシェル外径Ｄ_ｓｏ以下であるが、図８に示されるようにシェル内径Ｄ_ｓｉよりも大きくてもよい。中間内面６８は、中心軸Ａに対して垂直に中心軸Ａを横切って延在する導電内径Ｄ_ｃを提供する。導電内径Ｄ_ｃは、絶縁体ノーズ領域３０と絶縁体本体領域２８との間である絶縁体２６の下方レッジ５２においては絶縁体外径Ｄ_ｉｏ未満である。また、絶縁体２６は、シェル点火端部５６に隣接して大きくなり、中間点火端部６６に隣接して大きくなる厚みｔ_ｉも提供する。絶縁体厚みｔ_ｉは、電極点火端部４０に向かう方向に大きくなっている。この特徴は、順方向組み立て方法の使用を依然として可能にしながら、先行技術の逆方向組み立て点火器で達成される電気的利点を提供する。導電内径Ｄ_ｃは、典型的には、下方レッジ５２の真下では絶縁体外径Ｄ_ｉｏの８０～９０％である。

導電内径Ｄ_ｃは、典型的には、中間部分３６に沿ってシェル内径Ｄ_ｓｉの７５～９０％に等しい。図１～図８に示されるように、中間点火端部６６は、好ましくは絶縁体２６の下方レッジ５２と係合し、シェル点火端部５６と長手方向に整列されている。また、図１～図８に示されるように、絶縁体外径Ｄ_ｉｏは、典型的には、下方レッジ５２から絶縁体ノーズ領域３０に沿って絶縁体ノーズ端部４４までテーパ状になっている。

コロナ点火器２０の例示的な実施形態は、さまざまな異なる特徴を含んでもよい。図１～図３および図５～図８の例示的な実施形態では、絶縁体本体領域２８の絶縁体外面５０は、上方レッジ７２を提供し、上方レッジ７２は、上方レッジ７２および下方レッジ５２がそれらの間に凹部７４を提供するように中心軸Ａに向かって内向きに延在している。凹部７４には中間部分３６が配設され、中間部分３６は、典型的には、凹部７４の全長に沿って延在している。好ましくは、中間上端６４は、上方レッジ７２と係合し、中間点火端部６６は、下方レッジ５２と係合して、組み立て中および動作時の中間部分３６の動きを制限する。凹部７４および中間部分３６の長さは、変動し得る。たとえば、図１、図３および図６～図８に示されるように、凹部７４および中間部分３６の長さは、絶縁体２６の長さ１の４分の１未満に沿って延在していてもよい。代替的に、図２および図４に示されるように、凹部７４および中間部分３６の長さは、絶縁体２６の長さ１の４分の１よりも長い長さに沿って延在していてもよい。図２および図４に示されるように中間部分３６の長さを延長することにより、熱的性能が向上し、アセンブリ内のいかなる小さな空隙も除去され、電気的性能が向上する。

図１～図５および図８の例示的な実施形態では、コロナ点火器２０のシェル内面５８は、シェル上端５４に隣接する絶縁体外面５０から離れて延在し、シェル内面５８と絶縁体外面５０との間に隙間７６を提供する。充填材材料８８が、シェル上端５４に隣接した絶縁体外面５０とシェル内面５８との間の隙間７６を少なくとも部分的に充填する。充填材材料８８は、典型的には、絶縁体２６をシェル３４に取り付ける接着剤であり、中間部分３６における継ぎ目が破損した場合に絶縁体２６が燃焼室に進入することを防止する。充填材材料８８は、電気的および熱的性能を向上させ、安定性を向上させることもできる。充填材材料８８は、セラミック含有接着剤、シリコーン、またはエポキシ系充填材、ＰＴＦＥ、印刷可能なキャリア、塗装可能なキャリア、または混合粉末などのように電気絶縁性であってもよい。代替的に、充填材材料８８は、導電性材料、はんだまたはろう付け材を含む金属含有エポキシ、印刷可能なキャリア、または塗装可能なキャリアなどのように導電性であってもよい。充填材材料８８が十分な接着力、機械的強度および熱的性能を提供する場合には、中間部分３６を絶縁体２６にしっかりと取り付けるステップを省略することができる。中間部分３６は、従来どおりシェル３４に取り付けられ、絶縁体２６を係留式にする。この実施形態では、充填材材料８８は、中間部分３６に沿った継ぎ目の代わりに気密シールを提供することができる。しかし、中間内面６８は、依然として絶縁体外面５０に対して、またはレッジ５２，７２および凹部７４に対して密接に嵌まり、動作中の構成要素の起こり得る動きを制限する。

図１および図８の例示的な実施形態では、絶縁体外径Ｄ_ｉｏは、上方レッジ７２から絶縁体本体領域２８の一部に沿って絶縁体上端４２に向かって一定であり、そして、絶縁体本体領域２８の一部に沿って絶縁体上端４２に向かって徐々に大きくなっている。絶縁体外径Ｄ_ｉｏは、徐々に大きくなっている部分から絶縁体上端４２まで一定である。徐々に大きくなっている部分は、正確な組み立てを実現するのに役立ち、上方本体領域を支持し、熱的性能を向上させ、中間部分３６に沿った継ぎ目が破損した場合に絶縁体２６が燃焼室に進入することを防止する。徐々に大きくなっている部分に沿った絶縁体２６とシェル３４との間に共形要素７８が設置され得る。共形要素７８は、典型的には、銅もしくは焼きなまし鋼、またはプラスチックもしくはゴム材料からなる軟金属ガスケットで形成される。図１および図８の例示的な実施形態では、隙間７６は、段階的遷移部から絶縁体上端４２に向かって延在している。

図２の例示的な実施形態では、絶縁体外径Ｄ_ｉｏは、上方レッジ７２から絶縁体上端４２に向かって徐々に大きくなり、徐々に大きくなっている部分から絶縁体上端４２まで一定である。この実施形態でも、隙間７６は、徐々に大きくなっている部分から絶縁体上端４２に向かって延在している。

図３の例示的な実施形態では、絶縁体外径Ｄ_ｉｏは、上方レッジ７２から絶縁体上端４２まで一定である。これにより、動作中に絶縁体２６を引っ張り状態にすることを回避することが容易になる。この実施形態では、コロナ点火器２０は、順方向組み立てされてもよく、または逆方向組み立てされてもよい。しかし、他のシステム構成要素（図示せず）と適切に接続するために隙間７６に沿ってまたは隙間７６の上方で絶縁体外径Ｄ_ｉｏを大きくすることが望ましいであろう。代替的に、隙間７６に沿ってまたは隙間７６の上方で絶縁体外径Ｄ_ｉｏを大きくするために別の構成要素（図示せず）を追加してもよい。

図４は、隙間７６が中間上端６４からシェル上端５４まで延在するさらに別の例示的な実施形態を示す。この実施形態では、絶縁体外径Ｄ_ｉｏは、下方レッジ５２から絶縁体上端４２まで一定である。図５の例示的な実施形態では、絶縁体外径Ｄ_ｉｏは、下方レッジ５２と絶縁体上端４２との間の絶縁体本体領域２８に沿って、中間上端６４の上方でわずかに小さくなっている。

図６および図７は、絶縁体外径Ｄ_ｉｏが上方レッジ７２から逆転領域（ターンオーバ領域）まで一定である他の例示的な実施形態を示す。絶縁体２６の直径は、逆転領域において大きくなり、そして小さくなって、シェル上端５４を支持してシェル上端５４と係合するための逆転肩部８２を提供する。そして、絶縁体外径Ｄ_ｉｏは、逆転肩部８２から絶縁体上端４２まで一定である。これらの実施形態では、シェル上端５４は、逆転肩部８２において絶縁体外面５０と向きを逆転して絶縁体外面５０と係合し、絶縁体２６をシェル３４内に係留した状態にする。これにより、絶縁体２６は圧縮状態になり、中間上端６４および中間点火端部６６に沿って中間部分３６と絶縁体２６との間に気密シールを形成することができる。気密シールが実現される場合、中間部分３６を絶縁体２６およびシェル３４にろう付けするまたはその他の態様で取り付けるステップは、省略されてもよい。

図６の例示的な実施形態では、中間内面６８は、中心軸Ａに対して垂直に中心軸Ａを横切って延在する導電内径Ｄ_ｃを提供し、導電内径Ｄ_ｃは、絶縁体２６の下方レッジ５２の真下では絶縁体外径Ｄ_ｉｏ未満である。他の実施形態と同様に、中間点火端部６６は、絶縁体２６の下方レッジ５２と係合する。しかし、この実施形態では、中間外面７０は、中間上端６４と中間点火端部６６との間に中間シート８４を含み、中間外径Ｄ_ｉｎｔは、中間点火端部６６に向かって中間シート８４に沿って小さくなっている。また、シェル内面５８は、中間外面７０に向かって延在するシェルシート８６を提供する。シェルシート８６は、中間シート８４と平行に整列され、中間シート８４と係合する。また、シェル３４は、シェル内面５８からシェル外面６０まで延在する厚みｔ_ｓを有し、厚みｔ_ｓは、シェルシート８６において大きくなっている。

図７の例示的な実施形態では、シェル３４は、再び、絶縁体２６の上方レッジ７２に対向するシェルシート８６を含む。シェル内径Ｄ_ｓｉは、シェル点火端部５６に向かってシェルシート８６に沿って小さくなっている。シェルシート８６と絶縁体２６の上方レッジ７２との間にはガスケット８０が配設され、ガスケット８０は、シェルシート８６および絶縁体２６の上方レッジ７２を分離する。ガスケット８０は、絶縁体外面５０とシェルシート８６との間で圧縮されて、シールを提供する。この実施形態では、中間部分３６は、ガス圧に対して封止したり絶縁体２６を保持したりする必要がなく、組み立て中にシェル３４にプレスフィットされてもよい。この実施形態では、上方レッジ７２における絶縁体外径Ｄ_ｉｏは、下方レッジ５２における絶縁体外径Ｄ_ｉｏよりも大きい。図６の実施形態のように、シェル３４の厚みｔ_ｓは、シェルシート８６において大きくなっている。

図８の例示的な実施形態では、中間上端６４における中間外径Ｄ_ｉｎｔは、絶縁体２６の上方レッジ７２の絶縁体外径Ｄ_ｉｏよりも大きい。中間上端６４は、絶縁体外面５０に対して径方向外向きに延在し、中間上端６４上にシェル点火端部５６が配設されている。この実施形態では、中間上端６４から中間点火端部６６までの導電内径Ｄ_ｃは、一定であり、中間外径Ｄ_ｉｎｔは、中間上端６４から中間点火端部６６までテーパ状になっている。

本発明の別の局面は、コロナ点火器２０を形成する方法を提供する。当該方法は、順方向組み立て方法であってもよく、逆方向組み立て方法のようにシェル点火端部５６ではなく、シェル上端５４から絶縁体ノーズ端部４４をシェルボアに挿入するステップを含む。しかし、当該方法は、代替的に、逆方向組み立て方法を備えてもよく、シェル内径Ｄ_ｓｉは、絶縁体２６の一部に沿って絶縁体外径Ｄ_ｉｏ以下であり、当該方法は、シェル点火端部５６から絶縁体ノーズ端部４４をシェルボアに挿入するステップを含む。

コロナ点火器２０を形成する方法は、組み立て中に、または動作中の熱膨張差により、絶縁体２６が引っ張り状態にならないように力および材料温度を制御することを含む。

当該方法は、電気絶縁材料で形成され、中心軸Ａに沿って絶縁体上端４２から絶縁体ノーズ端部４４まで延在する絶縁体２６を設けるステップを含む。絶縁体２６は、絶縁体上端４２から絶縁体ノーズ端部４４まで延在する絶縁体外面５０を含む。絶縁体外面５０は、絶縁体外径Ｄ_ｉｏを提供し、中心軸Ａから離れて外向きに、中心軸Ａに対して横方向に延在する下方レッジ５２を絶縁体本体領域２８と絶縁体ノーズ領域３０との間に含む。

当該方法は、導電性材料で形成された中間部分３６を絶縁体２６の下方レッジ５２上に配設するステップも含む。このステップは、典型的には、絶縁体２６をシェル３４に挿入するステップの前に行われる。しかし、図８のコロナ点火器２０のように中間外径Ｄ_ｉｎｔがシェル内径Ｄ_ｓｉよりも大きい場合、絶縁体２６をシェル３４に挿入するステップの後に中間部分３６が下方レッジ５２上に配設される。

当該方法は、典型的には絶縁体２６をシェル３４に挿入するステップの前に中間部分３６を絶縁体外面５０にしっかりと取り付けるステップも含む。取り付けるステップは、典型的には、鋳造、焼結、ろう付け、はんだ付け、拡散接合、または中間部分３６と絶縁体外面５０との間に高温接着剤を適用することを含む。中間部分３６が金属または金属合金である場合、取り付けるステップは、典型的には、鋳造を含む。中間部分３６がガラスまたはセラミックベースである場合、取り付けるステップは、典型的には、絶縁体外面５０の周囲の所定の位置に直接形成および焼結することを含む。中間部分３６が金属リングである場合、取り付けるステップは、典型的には、はんだ付け、拡散接合、または中間部分３６と絶縁体外面５０との間に高温接着剤を適用することを含む。当該方法は、典型的には、中間部分３６を絶縁体２６に密閉封止して、軸方向継ぎ目を閉じてコロナ点火器２０の使用中のガス漏れを回避するステップを含む。

当該方法は、導電性材料で形成され、中心軸Ａに沿って中心軸Ａの周囲にシェル上端５４からシェル点火端部５６まで延在するシェル３４を設けるステップも含む。シェル３４は、シェル上端５４からシェル点火端部５６まで延在するシェル内面５８を含み、シェル内面５８は、中心軸Ａに沿って延在するシェルボアを提供する。各々の例示的な実施形態では、シェル内径Ｄ_ｓｉは、絶縁体外径Ｄ_ｉｏ以上である。

当該方法は、次に、順方向組み立て方向に絶縁体２６をシェル３４に挿入するステップを含む。このステップは、典型的には、中間部分３６を絶縁体２６に取り付けるステップの後に行われるが、前に行われてもよい。このステップは、シェル上端５４から絶縁体ノーズ端部４４をシェルボアに挿入するステップを含む。絶縁体ノーズ端部４４がシェル点火端部５６よりも外側に延在するまで、絶縁体２６をシェル内面５８に沿って移動させるべきである。図１～図７の例示的な実施形態を製造するために、このステップは、シェル点火端部５６を絶縁体２６の下方レッジ５２および中間点火端部６６と整列させるステップを含む。図８の例示的な実施形態を製造するために、当該方法は、絶縁体２６をシェル３４に挿入するステップに続いて、中間上端６４がシェル点火端部５６と係合するように中間部分３６を絶縁体外面５０に沿って配設するステップを含む。

当該方法は、絶縁体２６とシェル上端５４との間の隙間７６に充填材材料８８を配設するステップも含んでもよい。このステップは、隙間７６の少なくとも一部を充填材材料８８で充填するステップを含んでもよい。代替的に、充填材材料８８は、絶縁体２６をシェル３４に挿入するステップの前に絶縁体外面５０およびシェル内面５８の両方に適用されてもよく、その結果、絶縁体２６およびシェル３４が接続されると、充填材材料８８は隙間７６を少なくとも部分的に充填する。充填材材料８８が気密シールを提供する場合、中間部分３６を絶縁体２６にしっかりと取り付けるステップを省略することができる。

明らかに、上記の教示に鑑みて、本発明の多くの変形例および変更例が可能であり、添付の特許請求の範囲の範囲内であれば、具体的に記載されている態様とは異なる態様で実施されてもよい。全ての請求項および全ての実施形態の全ての特徴は、互いに矛盾しない限り互いに組み合わせられてもよいと考えられる。

Claims

無線周波電場を放出して、燃料－空気混合物をイオン化し、コロナ放電を提供するためのコロナ点火器であって、
導電性材料で形成され、高い無線周波電圧を受信して前記無線周波電場を放出するための中心電極と、
電気絶縁材料で形成され、前記中心電極を取り囲み、中心軸に沿って絶縁体上端から絶縁体ノーズ端部まで長手方向に延在する、圧縮状態にある絶縁体とを備え、
前記絶縁体は、前記絶縁体上端から前記絶縁体ノーズ端部まで延在する絶縁体外面を含み、
前記絶縁体外面は、前記中心軸に対して垂直に前記中心軸を横切って延在する絶縁体外径を提供し、
前記絶縁体は、絶縁体本体領域と絶縁体ノーズ領域とを含み、
前記絶縁体外面は、前記中心軸から離れて外向きに延在する下方レッジを前記絶縁体本体領域と前記絶縁体ノーズ領域との間に含み、
前記下方レッジは、前記絶縁体外径の増大を示し、
前記コロナ点火器はさらに、
導電性構成要素を備え、前記導電性構成要素は、前記絶縁体ノーズ領域が前記導電性構成要素よりも外側に延在するように前記絶縁体本体領域の少なくとも一部を取り囲み、
前記導電性構成要素は、前記絶縁体本体領域の少なくとも一部を取り囲み、シェル上端からシェル点火端部まで延在するシェルを含み、
前記シェルは、前記中心軸の方に面し、前記絶縁体外面に沿って前記シェル上端から前記シェル点火端部まで延在するシェル内面を提供し、
前記導電性構成要素は、導電性材料で形成され、前記絶縁体本体領域の一部を取り囲み、中間上端から中間点火端部まで長手方向に延在する中間部分を含み、
前記中間部分は、前記中心軸の方に面し、前記絶縁体外面に沿って前記中間上端から前記中間点火端部まで長手方向に延在する中間内面を含み、
前記中間内面は、前記中心軸に対して垂直に前記中心軸を横切って延在する導電内径を提供し、
前記導電内径は、前記下方レッジと前記絶縁体ノーズ端部との間に位置する前記絶縁体の一部に沿った前記絶縁体外径未満であり、
前記中間部分は、前記絶縁体上端と前記下方レッジとの間に配設され、
前記中間部分は、金属の層であり、
前記金属の層は、前記絶縁体を前記シェルにろう付けする、コロナ点火器。