KR101960564B1 - 향상된 전기적 성능을 지닌 코로나 점화장치 - Google Patents

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존 이. 밀러
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페더럴-모굴 이그니션 엘엘씨
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Abstract

코로나 점화장치(20)는, 전도성 구성요소에 의해 둘러싸여지는 절연체(26)에 의해 둘러싸이는 중앙 전극(22)을 포함한다. 전도성 구성요소는 전기적 전도성 재료로 형성된 쉘(34) 및 중간부분(36) 양자를 포함한다. 일반적으로 중간부분(36)은
절연체(26)를 쉘(34)에 삽입하기에 앞서 절연체 외부 면(50)의 하부 턱(52)에 부착된다. 쉘 점화 단부(56)는 일반적으로 하부 턱 및 중간 점화 단부와 정렬된다. 전도성 내경(Dc)은 하부 턱(52) 바로 아래의 절연체 외경((Dio)보다 작아서 절연체 두께(ti)는 전극 점화 단부(40)를 향해 증가한다.

Description

향상된 전기적 성능을 지닌 코로나 점화장치{CORONA IGNITION DEVICE WITH IMPROVED ELECTRICAL PERFORMANCE}
본 출원은, 여기에서 전체가 참조로 포함되는, 2012년 3월 23일 출원된 미국 가출원 시리얼 번호 61/614,808 및 2013년 3월 15일에 출원된 미국 특허출원 시리얼 번호 13/843,336 의 잇점을 주장한다.
본 발명은 연료-공기 혼합물을 전리(ionize)시키고 코로나 방전(corona discharge)을 제공하도록 무선 주파수 전계(radio frequency electric field)를 방출하기 위한 코로나 점화장치 및 점화장치를 형성하기 위한 방법에 관한 것이다.
코로나 방전 점화 시스템은 높은 무선 주파수 전압 전위로 충전되는 중앙 전극을 지닌 점화장치(igniter)를 포함하며, 연소실 내에서 강한 무선 주파수 전계(electric field)를 생성한다. 전계는 연소실 내의 연료 및 공기의 혼합물 일부가 전리되어 유전파괴(dielectric breakdown)가 시작되도록 하여 연료-공기 혼합물의 연소를 촉진시킨다. 바람직하게는 전계는 연료-공기 혼합물이 유전 특성(dielectric properties)을 유지하도록 제어되어 비-열적 플라즈마라고 불리우는, 코로나 방전이 일어난다. 연료-공기 혼합물의 이온화된 부분은 화염 면을 형성하여 자동으로 유지되어(self-sustaining) 연료-공기의 혼합물의 남은 부분을 연소시킨다. 바람직하게는, 전계는 연료-공기 혼합물이 모든 유전 특성을 상실하지 않도록 제어되어, 전극 및 접지된 실린더 벽(grounded cylinder walls), 피스톤 또는 점화장치의 다른 부분 사이에서 열 플라즈마(thermal plasma) 및 전기 아크(electric arc)를 생성한다. 코로나 방전 점화 시스템의 실례가 프리앤(Freen)에 의해 미국 특허 제6,883,507 호에 게시되어 있다.
일반적으로 코로나 점화장치는 높은 무선 주파수 전압을 수신하고 연료-공기 혼합물을 전리시키고 코로나 방전을 제공하도록 무선 주파수 전계를 방출하기 위해 전기적 전도성 재료로 형성된 중앙 전극(central electrode)을 포함한다. 일반적으로 전극은 전계를 방출하는 고전압 코로나-강화 전극 팁을 포함한다. 또한 점화장치는 중앙 전극을 수용하기 위해 금속 재료로 형성된 쉘(shell)을 포함하며, 쉘 및 중앙 전극 사이에 배치되며 전기 절연 재료로 형성된 절연체를 포함한다. 코로나 방전 점화 시스템의 점화장치는 중앙 전극의 점화 단부(firing end)에 의도적으로 근접 배치된 어떠한 접지된 전극 요소를 포함하지 않는다. 오히려, 바람직하게는 접지는 실린더 벽 또는 점화 시스템의 피스톤에 의해 제공된다. 코로나 점화장치의 실례가 리코위스키 및 햄프턴(Lykowski and Hampton)에 의해 미국 특허번호 2010/0083942 호에 게시되어 있다.
고주파 코로나 점화장치의 작동 중에, 접지된 금속 쉘로부터 고전압 전극 팁을 향해 멀어지게 이동하는 방향으로 절연체 외경이 증가하는 경우 전기적 장점이 있다. 이러한 설계의 실례가 미국 특허출원 공개번호 2012/0181916 호에 게시되어 있다. 최대 잇점을 위해 접지된 금속 쉘의 내경보다 더 큰 외경을 만드는 것이 종종 바람직하다. 이러한 설계는 "역-조립"(reverse-assembly)으로 불리우는, 연소실의 방향에서 절연체를 쉘로 삽입함으로써 점화장치를 조립할 필요성을 초래한다. 그러나, 역-조립 방법은 수용될 수 없는 작동 및 제작 손상(operational and manufacturing compromises)의 범위에 이르게된다. 예컨대, 장력을 절연체에 가하지 않고 절연체를 쉘 내에 유지시키는 것이 어렵다.
본 발명의 목적은 전방-조립될 수 있어서 역-조립된 점화장치와 관련된 문제들을 회피함과 동시에 뛰어난 전기적 성능을 제공하는 코로나 점화장치를 제공하데 있다.
본 발명의 하나의 양태는 중앙 전극(central electrode), 중앙 전극을 둘러싸는 절연체(insulator) 및 절연체를 둘러싸는 전도성 구성요소(conductive component)를 포함하는 코로나 점화장치를 제공한다. 중앙 전극은 높은 무선 주파수 전압을 수신하고 무선 주파수 전계를 방출하기 위해 전기적 전도성 재료로 형성된다. 절연체는 전기적 절연 재료로 형성되어 절연체의 상부 단부(upper end)에서 절연체의 앞 단부(nose end)까지 중심축을 따라 길이방향으로 연장된다. 절연체는 절연체의 상부 단부(upper end)에서 절연체의 앞 단부(nose end)까지 연장되는 절연체 외부 면(an insulator outer surface)을 포함하는데, 절연체 외부 면에는 중심 축에 대해 수직으로 가로질러서 연장되는 절연체 외경이 나타난다. 또한 절연체는 절연체 몸체 영역(insulator body region) 및 절연체 앞 영역(insulator nose region)을 포함한다. 절연체의 외부 면은 절연체 몸체 영역 및 절연체 앞 영역 사이에서 중심 축에 대해 가로질러 바깥쪽으로 멀어지게 연장되는 하부 턱(lower ledge)을 포함한다. 하부 턱에는 절연체 외경의 증가가 나타난다.
전도성 구성요소는 전기적 전도성 재료로 형성되며, 절연체 몸체 영역의 적어도 일부를 둘러싸므로 절연체 앞 영역은 전도성 구성요소의 바깥쪽으로 연장된다. 전도성 구성요소는 전도성 몸체 영역의 적어도 일부를 둘러싸며, 쉘 상부 단부에서 쉘 점화 단부까지 연장되는 쉘을 포함한다. 쉘은 중심 축과 대면(facing)하며 쉘 상부 단부에서 쉘 점화 단부까지 절연체 외부 면을 따라 연장되는 쉘 내부 면이 나타난다. 또한 쉘 내부 면은 중심 축에 대해 수직으로 가로질러서 연장되는 쉘 내경이 나타난다.
또한 전도성 구성요소는 절연체 몸체 영역의 일부를 둘러싸며, 중간부분 상부 단부에서 중간부분 점화 단부까지 길이방향으로 연장되는 중간부분(intermediate part)을 포함한다. 중간부분은 중심 축과 대면하며, 중간부분 상부 단부에서 중간부분 점화 단부까지 절연체 외부 면을 따라 길이방향으로 연장되는 중간부분 내부 면을 포함한다. 중간부분 내부 면은 중심축에 대해 수직으로 가로질러서 연장되는 전도성 내경이 나타난다. 전도성 내경은 절연체의 하부 턱 아래의 절연체 외경보다 더 작으며, 작동 중에 뛰어난 전기적 성능(exceptional electrical performance)을 제공한다. 또한, 중간부분 점화 단부는 절연체의 하부 턱과 맞물린다.
본 발명의 다른 양태는 코로나 점화장치를 형성하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 절연체의 하부 턱 상에 중간부분을 배치하는 것을 포함하며, 중간부분 및 절연체 주위에 전기적 전도성 재료로 형성되는 쉘을 배치하는 것을 포함한다.
본 발명의 코로나 점화장치는 전도성 내경이 절연체 앞 영역에 인접한 절연체 외경보다 더 작기 때문에 뛰어난 전기적 성능을 제공한다. 코로나 점화장치는 이러한 유익한 특징을 포함하며 또한 전방-조립(forward-assembled)될 수 있다. 따라서, 코로나 점화장치는 역방향-조립된 점화장치와 관련된 문제들을 회피함과 동시에 뛰어난 전기적 성능을 제공한다.
본 발명은 역-조립된 점화장치와 관련된 문제들을 회피할 수 있으며, 동시에 뛰어난 전기적 성능을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 장점들은 첨부된 도면과 관련하여 고려될 때 하기 상세한 설명을 참조하여 더 잘 이해되는 것과 같이, 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따라 전방-조립 방법을 이용하여 제작된 코로나 점화장치의 단면도이다.
도 1a는 도 1의 코로나 점화장치의 일부를 도시한 확대도로, 중간부분, 절연체 앞 부분 및 절연체 몸체 영역의 일부를 도시한다.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 코로나 점화장치의 단면도이다.
코로나 점화장치(20,corona igniter)의 예시적인 실시예가 도 1 내지 도 8에 도시되어 있다. 코로나 점화장치(20)는 높은 무선 주파수 전압을 수신하기 위한 중앙 전극(22,central electrode)을 포함한다. 중앙 전극(22)은 연료-공기 혼합물(fuel-air mixture)을 전리시키고 코로나 방전(corona discharge)을 제공하도록 무선 주파수 전계(radio frequency electric field)를 방출하기 위한 코로나-강화 팁(24,corona-enhancing tip)을 포함한다. 절연체(26,insulator)는 중앙 전극(22)을 둘러싼다. 절연체(26)는 절연체 몸체 영역(28) 및 절연체 외경(Dio)이 나타나는 절연체 앞 영역(30)을 포함한다. 또한 코로나 점화장치(20)는 금속 쉘(34,metal shell) 및 전도성 내경(Dc)이 나타나는 중간부분(36,intermediate part)을 포함하는 전도성 구성요소(conductive component)를 포함한다. 절연체 앞 영역(30)의 일부를 따라 절연체 외경(Dio)은 전도성 내경(Dc)보다 더 크다. 절연체 외경(Dio)은 금속 쉘(34)로부터 고전압 코로나 강화 팁(24)을 향해 멀어지게 이동하는 방향으로 증가하여, 작동 중에 전기적 잇점을 지닌 코로나 점화장치(20)를 제공한다.
코로나 점화장치(20)의 중앙 전극(22)은 일반적으로 20㎸ 내지 75㎸ 피크/피크(peak/peak) 범위의 높은 무선 주파스 전압을 수신하기 위해 전기적 전도성 재료로 형성된다. 또한 중앙 전극은 일반적으로 0.9 내지 1.1㎒ 범위의 높은 무선 주파수 전계(high radio frequency electric field)를 방출한다. 중앙 전극(22)은 터미널 단부(38,terminal end)로부터 전극 점화 단부(40,electrode firing end)까지 중심 축(A)을 따라 길이방향으로 연장된다. 일반적으로 중앙 전극(22)은 전극 점화 단부(40)에 있는 코로나 강화 팁(24,corona enhancing tip)을 포함하는데, 예컨대 팁은 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 다수의 뾰족한 가지들(prongs)을 포함한다.
코로나 점화장치(20)의 절연체(26)는 전기적 절연 재료로 형성된다. 상기 절연체(26)는 중앙 전극(22)을 둘러싸며, 절연체 상부 단부(42,insulator upper end)에서 절연체 앞 단부(44,insulator nose end )까지 중심 축(A)을 따라 길이방향으로 연장된다. 일반적으로 전극 점화 단부(40)는 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 절연체 앞 단부(44)의 바깥쪽에 배치된다. 절연체 내부 면(46)은 중앙 전극(22)을 수용하는 절연체 보어(insulator bore)를 둘러싼다. 일반적으로 전도성 씨일(47,conductive seal)은 절연체 보어 내에서 중앙 전극(22) 및 전기 접촉부(49,electrical contact)를 고정시키는데 사용된다.
또한 절연체 내부 면(46)에는 중심 축(A)에 대해 수직으로 가로질러서 연장되는 절연체 내경(Dii)이 나타난다. 절연체(26)는 절연체 상부 단부(42,insulator upper end )에서 절연체 앞 단부(44,insulator nose end )까지 연장되는 절연체 외부 면(50)을 포함한다. 또한 절연체 외부 면(50)에는 중심 축(A)에 대해 수직으로 가로질러서(across and perpendicular)연장되는 절연체 외경(Dio)이 나타난다. 바람직하게는 절연체 내경(Dii)은 절연체 외경((Dio)의 15 내지 25%이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 절연체(26)는 절연체 몸체 영역(28,insulator body region) 및 절연체 앞 영역(30,insulator nose region)을 포함한다. 절연체 외부 면(50)은 절연체 몸체 영역(28) 및 절연체 앞 영역(30) 사이에서 중심 축(center axis)(A)에 대해 가로질러 바깥쪽으로 멀어지게 연장되는 하부 턱(52)을 포함한다. 하부 턱(52,lower ledge)에는 절연체 외경(Dio)의 증가가 나타난다. 절연체 몸체 영역(28) 및 절연체 앞 영역(30)은, 도면들에 도시된 디자인 및 치수들 이외에, 그들 사이에 배치된 하부 턱(52)과는 다양한 다른 디자인 및 치수들을 갖을 수 있다.
도면들에 도시된 바와 같이, 코로나 점화장치(20)의 전도성 구성요소는 절연체 몸체 영역(28)의 적어도 일부를 둘러싸므로 절연체 앞 영역(30)은 전도성 구성요소의 바깥쪽으로 연장된다. 전도성 구성요소는 쉘(34,shell) 및 중간부분(36,intermediate part)를 포함하는데, 양자는 전기적 전도성 금속으로 형성된다. 쉘(34) 및 중간부분(36)은 동일한 또는 다른 전기적 전도성 재료들로 형성될 수 있다.
일반적으로 쉘(34)은 스틸과 같은 금속 재료로 형성되며, 절연체 몸체 영역(28)의 적어도 일부를 둘러싼다. 쉘(34)은 쉘 상부 단부(54)에서 쉘 점화 단부(56)까지 중심 축(A)을 따라 연장된다. 쉘(34)은 중심 축(A)과 대면하며 쉘 상부 단부(54)에서 쉘 점화 단부(56)까지 절연체 외부 면(50)을 따라 연장되는 쉘 내부 면(58)이 나타난다. 또한 쉘(34)은 쉘 내부 면(58)과 대향하여 대면하고 쉘 외경(Dso)을 나타내는 쉘 외부 면(60)을 포함한다. 쉘 내부 면(58)은 중심 축(A)을 둘러싸는 쉘 보어 및 중심 축(A)에 대해 수직으로 가로질러서 연장되는 쉘 내경(Dsi)이 나타난다. 쉘 내경((Dsi)은 절연체 상부 단부(42)에서 절연체 앞 단부(44)까지 절연체(26)의 전체 길이(l)를 따라서 일반적으로 절연체 외경(Dio) 보다 더 크거나 같을 수 있어서, 코로나 점화장치(20)는 전방-조립(forward-assembled)될 수 있다. 절연체(26)의 길이는 몸체 영역(28) 및 앞 영역(30) 양자를 포함한다. 용어 "전방-조립" 은 절연체 앞 단부(44)가, 쉘 점화 단부(56,shell firing end)를 통해서 보다는, 쉘 상부 단부(54,shell upper end)를 통해서 쉘 보어(shell bore)에 삽입될 수 있는 것을 의미한다. 그러나, 대안적인 실시예에서, 쉘 내경(Dsi)은 절연체 상부 단부(42)에서 절연체 앞 단부(44)까지 절연체(26) 전체 길이(l)의 일부를 따라서 절연체 외경(Dio) 보다 더 작거나 같을 수 있으며, 그것으로 코로나 점화장치(20)가 역 조립(reversed assembled)된다. 용어 "역-조립" 은 절연체 상부 단부(42)가 쉘 점화 단부(56)를 통해서 쉘 보어에 삽입되는 것을 의미한다.
코로나 점화장치(20)의 중간부분(36)은 쉘(34)의 안쪽에 배치되며, 절연체 몸체 영역(28)의 일부를 둘러싼다. 중간부분(36)은 절연체 몸체 영역(28)을 따라 절연체 앞 영역(30) 바로 위쪽에 배치된다. 중간부분은 중간 상부 단부(64)에서 중간 점화 단부(66)까지 길이방향으로 연장된다. 중간부분(36)은 절연체 외부 면(50)에 단단하게 부착된다. 바람직하게는, 중간 내부 면(68)은 절연체 외부 면(50)에 기밀하게 밀봉(hermetically sealed)되어, 축 조인트(axial joint)를 폐쇄하고 연소기관에서 코로나 점화장치(20)의 사용 동안에 가스누출을 방지한다.
일반적으로 중간부분(36)은 금속 또는 니켈, 코발트, 철, 구리,주석, 아연, 은 및 금 중 하나 이상을 포함하는 금속합금으로 형성된다. 금속 또는 금속합금은 절연체 외부 면(50) 상의 위치에 캐스팅될 수 있다. 대안적으로, 중간부분(36)은 유리 또는 세라믹 기반(ceramic based)일 수 있으며 상기 금속 또는 금속합금 중 하나 이상의 추가로 전도성으로 만들어진다. 유리 또는 세라믹 기반 중간부분(36)은 절연체 외부 면(50) 상의 위치에 직접 소결(sintered)되어 형성될 수 있다. 또한 중간부분(36)은 솔더링(soldering), 브레이징(brazing), 확산 접합(diffusion bonding), 고온 접착제 또는 다른 방법으로 절연체 외부 면(50)의 제위치에 부착되는 금속 링으로 제공될 수 있다. 또한 중간부분(36)은, 바람직하게는 솔더링, 브레이징, 용접, 죔쇠 끼워맞춤(interference fit) 및 열 수축 끼워맞춤(thermal shrink fit)을 포함하는 어떤 적합한 방법에 의해 쉘 내부 면(58)에 부착된다. 중간부분(36)을 형성하는데 사용되는 재료들은 바람직하게는 순응적이어서(conformable) 절연체(26)를 통과하지 않고 작동 중에 발생하는 응력(stress)을 흡수할 수 있다.
중간부분(36)의 중간 내부 면(68)은 중심 축(A)과 대면하며 중간 상부 단부(64)에서 중간 점화 단부(66)까지 절연체 외부 면(50)을 따라서 길이방향으로 연장된다. 또한 중간부분(36)은 중간 내부 면(68)과 대향하여 대면하고 중간 상부 단부(64)에서 중간 점화 단부(66)까지 길이방향으로 연장되는 중간 외부 면(70)을 포함한다. 일반적으로 중간 외경(Dint)은 도 1 내지 7에 도시된 바와 같이 쉘 외경(Dso)보다 작거나 같으나, 도 8에 도시된 바와 같이 쉘 내경(Dsi)보다 더 클수 있다. 중간 내부 면(68)에는 중심 축(A)에 대해 수직으로 가로질러서 연장되는 전도성 내경(Dc)이 나타난다. 전도성 내경(Dc)은 절연체 앞 영역(30) 및 절연체 몸체 영역(28) 사이에 있는 절연체(26)의 하부 턱(52)의 절연체 외경(Dio)보다 작다. 또한, 절연체(26)에는 쉘 점화 단부(56)에 인접하여 증가되고 중간 점화 단부(66)에 인접하여 증가되는 두께(ti)가 나타난다. 절연체 두께(ti)는 전극 점화 단부(40)를 향하는 방향으로 증가한다. 이러한 특징은 종래 기술의 역-조립에서 달성되는 전기적 장점을 제공하며, 한편으로 여전히 전방-조립 방법 사용을 허용한다. 전도성 내경(Dc)은 일반적으로 하부 턱(52) 바로 아래의 절연체 외경(Dio)의 80 내지 90% 이다.
전도성 내경(Dc)은 일반적으로 중간부분(36)을 따라서 쉘 내경(Dsi)의 75 내지 90% 와 같다. 도 1 내지 8에 도시된 바와 같이, 중간 점화 단부(66)는 바람직하게는 절연체(26)의 하부 턱(52)과 맞물리며, 쉘 점화 단부(56)와 길이방향으로 정렬된다. 또한 도 1 내지 8에 도시된 바와 같이, 절연체 외경((Dio)은 일반적으로 하부 턱(52)으로부터 절연체 앞 영역(30)을 따라 절연체 앞 단부(44)까지 점점 줄어(tapers)든다.
코로나 점화장치(20)의 예시적인 실시예는 다양한 다른 특징을 포함할 수 있다. 도 1 내지 3 및 도 5 내지 8의 예시적인 실시예에서, 절연체 몸체 영역(28)의 절연체 외부 면(50)에는 중심 축(A)을 향해 안쪽으로 연장되는 상부 턱(72)이 나타나서 상부 턱(72) 및 하부 턱(52) 사이에 오목부(74,recess)가 나타난다. 중간부분(36)은 오목부(74) 내에 배치되며, 일반적으로 오목부(74)의 전체 길이를 따라 연장된다. 바람직하게는 중간 상부 단부(64)는 상부 턱(72)과 맞물리며 중간 점화 단부(66)는 하부 턱(52)과 맞물려서 조립 동안 및 작동 중에 중간부분(36)의 이동을 제한한다. 오목부(74) 및 중간부분(36)의 길이는 변할 수 있다. 예컨대, 오목부(74) 및 중간부분(36)의 길이는, 도 1,3 및 도 6 내지 8에 도시된 바와 같이, 절연체(26) 길이(l)를 따라서 4분의1 또는 그 이하로 연장될 수 있다. 대안적으로, 오목부(74) 및 중간부분(36)의 길이는, 도 2 및 4에 도시된 바와 같이, 절연체(26) 길이(l)를 따라서 4분의1 보다 더 크게 연장될 수 있다. 도 2 및 4에 도시된 바와 같이, 중간부분(36) 길이 연장은 열적 성능(thermal performance)을 향상시키고 조립체 내의 작은 공기 틈(air gaps)을 제거하는데, 이는 전기적 성능을 향상시킨다.
도 1 내지 5 및 도 8의 예시적인 실시예에서, 코로나 점화장치(20)의 쉘 내부 면(58)은 쉘 상부 단부(54)에 인접하는 절연체 외부 면(50)에서 멀어지게 연장되며 쉘 내부 면(58) 및 절연체 외부 면(50)사이에 크레바스(76)가 나타난다. 충전 재료들(88)은 적어도 부분적으로 절연체 외부 면(50) 및 쉘 상부 단부(54)에 인접하는 쉘 내부 면(58)사이의 크레바스(76)에 충전된다. 일반적으로 충전 재료(88)는 절연체(26)를 쉘(34)에 부착하는 접착제이며, 중간부분(36)의 조인트가 고장난 경우 절연체(26)가 연소실로 진입하는 것을 방지한다. 또한 충전 재료(88)는 향상된 전기적 및 열적 성능 뿐만 아니라 증가된 안정성을 제공한다. 충전 재료(88)는, 세라믹-적재 접착제(ceramic-loaded adhesive), 실리콘, 에폭시-기반 충전제(epoxy-based filler), PTFE, 프린터블 캐리어(printable carrier), 페인터블 캐리어(paintable carrier) 또는 탬퍼드 파우더(tampered powder)와 같은, 전기적 절연성일 수 있다. 충전 재료(88)는 대안적으로 금속-적재 에폭시, 전도성 재료를 포함하는 프린터블 캐리어 또는 페인터블 캐리어, 솔더(solder) 또는 브레이즈(braze)와 같은, 전기적 전도성일 수 있다. 만약 충전 재료(88)가 충분한 접착력, 기계적 강도 및 열적 성능을 제공하면, 중간부분(36)을 절연체(26)에 단단하게 부착하는 단계를 생략할 수 있다. 앞서와 같이, 중간부분(36)은 쉘(34)에 부착되어, 절연체(26)가 붙잡히게 한다. 이 실시예에서, 충전 재료(88)는 중간부분(36)을 따라 조인트 대신에 기밀 밀봉(gas-tight seal)을 제공할 수 있다. 그러나, 중간 내부 면(68)은 여전히 절연체 외부 면(50)에 대해서 또는 턱들(52,72) 및 오목부(74)에 대해서 밀접하게 맞춰져서, 작동 동안에 구성요소들의 가능한 이동을 제한한다.
도 1 및 8의 예시적인 실시예에서, 절연체 외경(Dio)은 상부 턱(72)으로부터 절연체 몸체 영역(28)의 일부를 따라 절연체 상부 단부(42)를 향해서 일정하고, 그 후 절연체 몸체 영역(28)의 일부를 따라 절연체 상부 단부(42)를 향해서 점진적으로 증가된다. 절연체 외경(Dio)은 절연체 상부 단부(42)를 향해서 점진적인 증가로부터 일정하다. 점진적 증가는 정확한 조립을 달성하고, 상부 몸체 영역을 지지하고, 열적 성능을 향상시키는데 도움을 주고, 중간부분(36)의 조인트가 고장난 경우 절연체(26)가 연소실로 진입하는 것을 방지한다. 등각 요소(78,conformal element)는 점진적 증가에 따라 절연체(26)와 쉘(34) 사이에 위치될 수 있다. 일반적으로 등각 요소(78)는 구리 또는 풀림된 스틸(annealed steel), 또는 플라스틱 또는 고무 재료로 형성된 연질 금속 가스켓으로 형성된다. 도 1 및 8의 예시적인 실시예에서, 크레바스(76)는 절연체 상부 단부(42)를 향해서 점진적 전이(gradual transition)로부터 확장된다.
도 2의 예시적인 실시예에서, 절연체 외경(Dio)은 상부 턱(72)으로부터 절연체 상부 단부(42)를 향해 점진적으로 증가하고, 절연체 상부 단부(42)까지 점진적 증가(gradual increase)로부터 일정하다. 이 실시예에서, 또한 크레바스(76)는 절연체 상부 단부(42)를 향해 점진적 증가로부터 확장된다.
도 3의 예시적인 실시예에서, 절연체 외경(Dio)은 상부 턱(72)으로부터 절연체 상부 단부(42)까지 일정하다. 이것은 작동 동안에 절연체(26)가 장력상태(in tension)에 처하게되는 것을 방지하기 더 쉽게 한다. 이 실시예에서, 코로나 점화장치(20)는 전방-조립 또는 역-조립될 수 있다. 그러나, 다른 시스템 구성요소(미도시 도미)과 적절히 조화되게끔 크레바스(76)의 위쪽에서 또는 크레바스를 따라 절연체 외경(Dio)을 증가시키는 것이 바람직할 수도 있다. 대안적으로, 크레바스(76)의 위쪽 또는 크레바스를 따라 절연체 외경(Dio)을 증가시키게끔 별도 구성요소(미도시 됨)가 부가될 수 있다.
도 4는 또 다른 예시적인 실시예를 예시하는데, 여기에서 크레바스(76)는 중간 상부 단부(64)로부터 쉘 상부 단부(54)까지 연장된다. 이 실시예에서, 절연체 외경(Dio)은 하부 턱(52)으로부터 절연체 상부 단부(42)까지 일정하다. 도 5의 예시인 실시예에서, 절연체 외경(Dio)은, 하부 턱(52) 및 절연체 상부 단부(42) 사이의 절연체 몸체 영역(28)을 따라, 중간 상부 단부(64) 위쪽에서 약간 감소된다.
도 6 및 도 7은 다른 예시적인 실시예를 예시하는데, 여기에서 절연체 외경(Dio)은 상부 턱(72)로부터 전환영역(turnover region)까지 일정하다. 절연체(26) 직경은 전환영역에서 증가하고 그 후에 쉘 상부 단부(54)를 지지하고 맞물기 위한 전환 쇼울더(82,turnover shoulder)에서 감소가 나타난다. 절연체 외경(Dio)은 그 후에 전환 쇼울더(82)로부터 절연체 상부 단부(42)까지 일정하다. 이들 실시예들에서, 쉘(34) 내에 절연체(26)가 붙잡혀서 유지되게 쉘 상부 단부(54)가 접어져서 전환 쇼울더(82)에서 절연체 외부 면(50)에 맞물린다. 이것은 절연체(26)가 압축상태에 놓이게 하여 중간 상부 단부(64) 및 중간 점화 단부(66)를 따라 중간부분(36)과 절연체(26) 사이에 기밀 밀봉을 형성시킬 수 있다. 만약 기밀 밀봉이 달성되면, 중간부분(36)을 절연체(26) 및 쉘(34)에 부착하는 브레이징 또는 다른 방법의 단계가 생략될 수 있다.
도 6의 예시적인 실시예에서, 중간 내부 면(68)은 중심 축(A)에 대해 수직으로 가로질러서 연장되는 전도성 내경(Dc)이 나타나며, 전도성 내경(Dc)은 절연체(26)의 하부 턱(52) 바로 아래의 절연체 외경(Dio) 보다 작다. 중간 점화 단부(66)는, 다른 실시예에서와 같이, 절연체(26)의 하부 턱(52)과 맞물린다. 그러나, 이 실시예에서, 중간 외부 면(70)은 중간 상부 단부(64) 및 중간 점화 단부(66) 사이에 중간 시트(84,intermediate seat)를 포함하며, 중간 외경(Dint)은 중간 시트(84)를 따라 중간 점화 단부(66)를 향해 감소된다. 또한, 쉘 내부 면(58)에는 중간 외부 면(70)을 향해 연장되는 쉘 시트(86,shell seat)가 나타난다. 쉘 시트(86)는 중간 시트(84)와 평행하게 정렬되어 맞물린다. 또한 쉘(34)은 쉘 내부 면(58)으로부터 쉘 외부 면(60)까지 연장되는 두께(ts)를 갖으며, 두께(ts)는 쉘 시트(86)에서 증가한다.
도 7의 예시적인 실시예에서, 쉘(34)은 절연체(26) 상부 턱(72)과 대면하는 쉘 시트(86)를 또 다시 포함한다. 쉘 내경(Dsi)은 쉘 시트(86)를 따라 쉘 점화 단부(56)를 향해 감소한다. 가스켓(80)은 쉘 시트(86) 및 절연체(26) 상부 턱(72) 사이에 배치되어 쉘 시트 및 절연체 상부 턱을 분리한다. 가스켓(80)은 밀봉을 제공하게끔 절연체 외부 면(50) 및 쉘 시트(86)사이에서 압축된다. 이 실시예에서, 중간부분(36)은 가스 압력에 대해 밀봉 또는 절연체(26)를 유지할 필요가 없으며, 조립 동안에 쉘(34)에 압입 끼워맞춰질 수 있다. 이 실시예에서, 상부 턱(72)에서 절연체 외경(Dio)은 하부 턱(52)에서 절연체 외경(Dio) 보다 더 크다. 도 6의 실시예에서와 같이, 쉘(34) 두께(ts)는 쉘 시트(86)에서 증가한다.
도 8의 예시적인 실시예에서, 중간 상부 단부(64)의 중간 외경(Dint)은 절연체(26) 상부 턱(72)의 절연체 외경(Dio)보다 더 크다. 중간 상부 단부(64)는 절연체 외부 면(50)에 대하여 방사상 바깥쪽으로 연장되며, 쉘 점화 단부(56)는 중간 상부 단부(64) 상에 배치된다. 이 실시예에서, 중간 상부 단부(64)로부터 중간 점화 단부(66)까지 전도성 내경(Dc)은 일정하며 중간 외경(Dint)은 중간 상부 단부(64)로부터 중간 점화 단부(66)까지 점점 줄어(tapers)든다.
본 발명의 다른 양태는 코로나 점화장치(20)를 형성하는 방법을 제공한다. 일반적으로 상기 방법은 전방-조립 방법인데, 이는 절연체 앞 단부(44)를 역-조립 방법처럼 쉘 점화 단부(56) 보다는 쉘 상부 단부(54)를 통해서 쉘 보어에 삽입한다. 그러나 이 방법은 대안적으로 역-조립 방법을 포함할 수 있는데, 여기에서 쉘 내경(Dsi)은 절연체(26)의 일부를 따라서 절연체 외경(Dio)보다 작거나 같은데, 이 방법은 절연체 앞 단부(44)를 쉘 점화 단부(56)를 통해서 쉘 보어에 삽입하는 것을 포함한다.
코로나 점화장치(20)를 형성하는 방법은 조립 동안이나 작동 중에 시차 열팽창(differential thermal expansion)으로 인해 절연체(26)가 장력상태에 처하지 않게 힘 및 재료 온도의 제어를 포함한다.
상기 방법은 절연체 상부 단부(42)에서 절연체 앞 단부(44)까지 중심 축(A)을 따라 연장되는 전기적 절연 재료로 형성되는 절연체(26)를 제공하는 것을 포함한다. 절연체(26)는 절연체 상부 단부(42)에서 절연체 앞 단부(44)까지 연장되는 절연체 외부 면(50)을 포함한다. 절연체 외부 면(50)에는 절연체 외경(Dio)이 나타내고, 절연체 몸체 영역(28) 및 절연체 앞 영역(30) 사이에서 중심 축(A)에 대해 가로질러 바깥쪽으로 멀어지게(outwardly away from)연장되는 하부 턱(52,lower ledge)을 포함한다.
또한 상기 방법은 절연체(26)의 하부 턱(52) 상에 전기적 전도성 재료로 형성되는 중간부분(36)을 배치하는 것을 포함한다. 일반적으로 이 단계는 절연체(26)가 쉘(34)에 삽입되기 전에 실행된다. 그러나, 도 8에 코로나 점화장치(20)에 도시된 바와 같이, 만약 중간 외경(Dint)이 쉘 내경(Dsi)보다 더 크면, 중간부분(36)은 절연체(26)가 쉘(34)에 삽입된 후에 하부 턱(52) 상에 배치된다.
또한 방법은 일반적으로 절연체(26)를 쉘(34)에 삽입하기 전에, 중간부분(36)이 절연체 외부 면(50)에 단단하게 부착되는 것을 포함한다. 부착 단계는 중간부분(36) 및 절연체 외부 면(50) 사이에 일반적으로 캐스팅(casting), 소결(sintering), 브레이징(brazing), 솔더링(soldering), 확산 접합(diffusion bonding), 또는 고온 접착제(high temperature adhesive)를 적용하는 것을 포함한다. 만약 중간부분(36)이 금속 또는 금속합금 이면, 부착 단계는 일반적으로 캐스팅을 포함한다. 만약 중간부분(36)이 유리 또는 세라믹 기반이면, 부착 단계는 일반적으로 절연체 외부 면(50) 주위의 위치에 직접 소결하여 형성하는 것을 포함한다. 만약 중간부분(36)이 금속 링이면, 부착 단계는 중간부분(36) 및 절연체 외부 면(50) 사이에 일반적으로 솔더링, 확산 접합, 또는 고온 접착제를 적용하는 것을 포함한다. 상기 방법은 축 조인트를 폐쇄하며 연소기관에서 코로나 점화장치(20)의 사용 동안에 가스누출을 방지하게끔 일반적으로 중간부분(36)을 절연체(26)에 기밀 밀봉하는 것을 포함한다.
또한 방법은 쉘 상부 단부(54)에서 쉘 점화 단부(56)까지 중심 축(A) 주위를 따라 연장되는 전기적 전도성 재료로 형성된 쉘(34)을 제공하는 것을 포함한다. 쉘(34)은 쉘 상부 단부(54)에서 쉘 점화 단부(56,shell firing end)까지 연장되는 쉘 내부 면(58)을 포함하며, 쉘 내부 면(58)은 중심 축(A)을 따라 연장되는 쉘 보어가 나타난다. 각각의 예시적인 실시예에서, 쉘 내경(Dsi)은 절연체 외경(Dio)보다 더 크거나 같다.
다음으로 상기 방법은 전방-조립 방향으로 절연체(26)를 쉘(34)에 삽입하는 것을 포함한다. 이 단계는 일반적으로 중간부분(36)을 절연체(26)에 부착한 후에 실행되나 이전에 실행될 수 있다. 이 단계는 절연체 앞 단부(44)를 쉘 상부 단부(54)를 통해서 쉘 보어에 삽입하는 것을 포함한다. 절연체(26)는 절연체 앞 단부(44)가 쉘 점화 단부(56)의 바깥쪽으로 연장될 때 까지 쉘 내부 면(58)을 따라서 이동된다. 도 1 내지 7의 예시적인 실시예들을 제작하기 위해, 이 단계는 쉘 점화 단부(56)를 절연체(26)의 하부 턱(52) 및 중간 점화 단부(66)와 정렬시키는 것을 포함한다. 도 8의 예시적인 실시예를 제작하기 위해, 그 방법은 절연체(26)를 쉘(34)에 삽입하는 것에 뒤이어 절연체 외부 면(50)을 따라서 중간 부분(36)이 배치됨으로서 중간 상부 단부(64)가 쉘 점화 단부(56)에 맞물리는 것을 포함한다.
또한 방법은 절연체(26) 및 쉘 상부 단부(54) 사이의 크레바스(76)에 충전 재료(88)를 배치하는 것을 포함한다. 이 단계는 크레바스(76)의 적어도 일부에 충전 재료(88)로 충전하는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로, 충전 재료(88)는 절연체(26)를 쉘(34)에 삽입하기 전에 절연체 외부 면(50) 및 쉘 내부 면(58)에 적용될 수 있어서, 절연체(26) 및 쉘(34)이 연결될 때 충전 재료(88)는 적어도 부분적으로 크레바스(76)에 충전된다. 만약 충전 재료(88)가 기밀 밀봉을 제공하면, 중간 부분(36)을 절연체(26)에 단단하게 부착하는 단계를 생략할 수 있다.
명백하게, 본 발명의 많은 수정 및 변형은 상기 지침에 비추어 가능할 것이며 첨부된 청구항들의 범주 내에서 구체적으로 설명된 것 이외의 다른 방법으로 실행될 수 있다.

Claims (33)

  1. 연료-공기 혼합물을 전리시키고 코로나 방전을 제공하도록 무선 주파수 전계(radio frequency electric field)를 방출하기 위한 코로나 점화장치는,
    높은 무선 주파수 전압을 수신하고 무선 주파수 전계를 방출하기 위해 전기적 전도성 재료로 형성된 중앙 전극; 을 포함하며,
    상기 중앙 전극을 둘러싸며 절연체 상부 단부에서 절연체 앞 단부까지 중심 축을 따라 길이방향으로 연장되는 전기적 절연 재료로 형성된 절연체; 를 포함하며,
    상기 절연체는 절연체 상부 단부에서 절연체 앞 단부까지 연장되는 절연체 외부 면을 포함하고,
    상기 절연체 외부 면에는 상기 중심 축에 대해 수직으로 가로질러서 연장되는 절연체 외경이 나타나며,
    상기 절연체는 절연체 몸체 영역 및 절연체 앞 영역을 포함하며,
    상기 절연체 외부 면은 절연체 몸체 영역 및 절연체 앞 영역 사이에서 중심 축에 대해 가로질러 바깥쪽으로 멀어지게 연장되는 하부 턱을 포함하며,
    상기 하부 턱은 절연체 외경의 증가가 나타나며,
    절연체 앞 영역이 전도성 구성요소의 바깥쪽으로 연장되게 상기 절연체 몸체 영역의 적어도 일부를 둘러싸는 전도성 구성요소; 를 포함하며,
    상기 전도성 구성요소는 전도성 몸체 영역의 적어도 일부를 둘러싸고 쉘 상부 단부에서 쉘 점화 단부까지 연장되는 쉘을 포함하며,
    상기 쉘은 중심 축과 대면하며 쉘 상부 단부에서 쉘 점화 단부까지 절연체 외부 면을 따라 연장되는 쉘 내부 면이 나타나며,
    상기 전도성 구성요소는 절연체 몸체 영역의 일부를 둘러싸며 중간 상부 단부에서 중간 점화 단부까지 길이방향으로 연장되는 전기적 전도성 재료로 형성된 중간 부분을 포함하며,
    상기 중간 부분은 중심 축과 대면하며 중간 상부 단부에서 중간 점화 단부까지 절연체 외부 면을 따라 길이방향으로 연장되는 중간 내부 면을 포함하며,
    상기 중간 내부 면은 중심 축에 대해 수직으로 가로질러서 연장되는 전도성 내경이 나타나며,
    상기 전도성 내경은 절연체의 하부 턱 아래의 절연체 외경보다 작으며,
    상기 중간 점화 단부는 상기 절연체의 하부 턱과 맞물리고,
    그리고, 상기 절연체 몸체 영역의 절연체 외부 면에는 하부 턱에 대해
    중심 축을 향해 안쪽으로 연장되는 상부 턱이 나타나며, 상부 턱에서 하부 턱 까지의 사이에는 오목부가 나타나며, 상기 중간 부분은 오목부 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 쉘 내부 면에는 중심 축을 수직으로 가로질러서 연장되는 쉘 내경이 나타나며, 상기 쉘 내경은 절연체 외경보다 더 크거나 같은 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 절연체는 절연체 내부 면 및 절연체 외부 면 사이에서 두께가 나타나며, 상기 두께는 쉘 점화 단부에 인접하고 중간 점화 단부에 인접하여 증가하는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 쉘 내부 면은 쉘 상부 단부에 인접하는 절연체 외부 면에서 멀어지게 연장되며, 상기 쉘 내부 면 및 절연체 외부 면 사이에 크레바스가 나타나는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 절연체 몸체 영역을 따라 절연체 외부 면에는 중심 축을 향해 안쪽으로 연장되는 상부 턱이 나타나며, 상부 턱에서 하부 턱 까지의 사이에는 오목부가 나타나며, 상기 중간 부분은 오목부 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 절연체 외경은 절연체 몸체 영역의 일부를 따라 상부 턱으로부터 절연체 상부 단부를 향해서 일정하고, 상기 절연체 외경은 상기 절연체 상부 단부를 향해서 절연체 몸체 영역의 일부를 따라 점진적으로 증가하며, 상기 절연체 외경은 절연체 상부 단부를 향해서 점진적 증가로부터 일정하며, 크레바스는 절연체 상부 단부를 향해서 점진적 전이(gradual transition)로부터 확장되는 것을 특징으로하는 코로나 점화장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 절연체 외경은 상기 상부 턱으로부터 상기 절연체 상부 단부를 향해서 점진적으로 증가하고, 상기 점진적 증가로부터 절연체 상부 단부까지 일정하며, 크레바스는 점진적 증가로부터 절연체 상부 단부를 향해서 확장되는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 절연체 외경은 상기 상부 턱으로부터 절연체 상부 단부까지 일정한 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 절연체 상기 절연체 상부 단부 및 절연체 앞 단부 사이의 길이를 갖으며, 중간 부분 및 오목부는 상기 길이를 따라서 4분의1 보다 더 크지 않게 연장되는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  11. 제 6항에 있어서,
    상기 절연체는 상기 절연체 상부 단부 및 절연체 앞 단부 사이의 길이를 갖으며, 중간 부분 및 오목부는 상기 길이를 따라서 4분의1 보다 더 크게 연장되는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  12. 제 5항에 있어서,
    상기 크레바스는 상기 중간 상부 단부로부터 쉘 상부 단부까지 확장되는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 절연체 외경은 하부 턱으로부터 절연체 상부 단부까지 일정한 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 절연체 외경은 하부 턱 및 절연체 상부 단부 사이에서 감소되는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  15. 제 6항에 있어서,
    상기 절연체 외경은 상부 턱으로 부터 절연체 상부 단부를 향해 절연체 몸체 영역의 일부를 따라 점진적으로 증가되며, 상기 절연체 몸체 영역의 일부를 따라 점진적 증가로부터 절연체 상부 단부까지 일정한 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  16. 제 5항에 있어서,
    상기 절연체 외경은 하부 턱으로부터 절연체 앞 영역을 따라 절연체 앞 단부까지 점점 줄어드는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  17. 제 5항에 있어서,
    접착제 충전 재료는 절연체 외부 면 및 쉘 상부 단부에 인접하는 쉘 내부 면 사이의 크레바스에 충전되며, 절연체를 쉘에 부착하는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 중간 외부 면은 중간 상부 단부 및 중간 점화 단부 사이에 중간 시트를 포함하며, 중간 외경은 중간 시트를 따라 중간 점화 단부를 향해 감소되고, 쉘 내부 면에는 중간 시트에 맞물리는 쉘 시트가 나타나는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 쉘 내부 면에는 절연체 상부 턱과 대면하는 쉘 시트가 나타나고, 쉘 내경은 쉘 시트를 따라 쉘 점화 단부를 향해 감소되며, 가스켓은 쉘 시트 및 절연체 상부 턱을 분리하는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 상부 턱에서 절연체 외경은 하부 턱에서 절연체 외경보다 더 큰 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 쉘은 쉘 내부 면으로부터 쉘 외부 면까지 연장되는 두께를 갖으며, 상기 두께는 쉘 시트에서 증가하는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  22. 제 1항에 있어서,
    상기 쉘 점화 단부는 중간 상부 단부 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 중간 상부 단부로부터 중간 점화 단부까지 전도성 내경은 일정하며, 중간 외경은 중간 상부 단부로부터 중간 점화 단부까지 점점 줄어드는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  24. 제 1항에 있어서,
    상기 중간 점화 단부는 쉘 점화 단부와 길이방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  25. 제 1항에 있어서,
    상기 쉘 내부 면은 중심 축에 대해 수직으로 가로질러서 연장되는 쉘 내경이 나타나며, 상기 쉘 내경은 절연체의 일부를 따라서 절연체 외경보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.
  26. 코로나 점화장치를 형성하는 방법은,
    절연체 상부 단부에서 절연체 앞 단부까지 중심 축을 따라 연장되는 전기적 절연 재료로 형성되는 절연체를 제공하는 단계; 상기 절연체는 절연체 상부 단부에서 절연체 앞 단부까지 연장되는 절연체 외부 면을 포함하며, 절연체 외경이 나타나며, 절연체 외부 면은 절연체 몸체 영역 및 절연체 앞 영역 사이에서 중심 축에 대해 가로질러 바깥쪽으로 멀어지게 연장되는 하부 턱을 포함하며, 절연체 외부 면에는 하부 턱에 대해 중심 축을 향해 안쪽으로 연장되는 상부 턱이 더 나타나며, 상부 턱에서 하부 턱 까지의 사이에는 오목부가 나타나며,
    절연체의 하부 턱 상에 전기적 전도성 재료로 형성되는 중간 부분을 배치하는 단계; 중간 부분은 오목부 내에 배치되고,
    중간 부분 및 절연체 주위에 전기적 전도성 재료로 형성되는 쉘을 배치하는 단계; 를 포함하는 코로나 점화장치를 형성하는 방법.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 절연체 앞 단부가 쉘 점화 단부의 바깥쪽으로 연장될 때 까지 절연체 앞 단부를 쉘 상부 단부를 통해서 쉘 보어에 삽입하는 것을 포함하는 코로나 점화장치를 형성하는 방법.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 절연체를 쉘에 삽입하기 전에 중간 부분을 절연체 외부 면에 부착하는 부착 단계를 포함하며, 상기 부착 단계는 적어도 하나의 하기의 단계: 캐스팅, 소결, 브레이징, 솔더링, 확산 접합, 및 접착제에 의한 부착, 을 포함하는 코로나 점화장치를 형성하는 방법.
  29. 제 26항에 있어서,
    상기 절연체를 쉘 하부 단부를 통해서 쉘 보어에 삽입하는 것을 포함하는 코로나 점화장치를 형성하는 방법.
  30. 제 26항에 있어서,
    상기 중간 부분은 중간 상부 단부에서 중간 점화 단부까지 연장되며, 쉘 점화 단부를 따라 중간 상부 단부를 배치하는 단계를 포함하는 코로나 점화장치를 형성하는 방법.
  31. 제 26항에 있어서,
    상기 절연체 주위에 쉘을 배치한 후에 중간부분을 절연체 외부 면에 부착하는 부착 단계를 포함하며, 상기 부착 단계는 적어도 하나의 하기의 단계: 캐스팅, 소결, 브레이징, 솔더링, 확산 접합, 및 접착제에 의한 부착, 을 포함하는 코로나 점화장치를 형성하는 방법.
  32. 제 26항에 있어서,
    상기 중간 부분을 절연체에 기밀하게 밀봉하는 것을 포함하는 코로나 점화장치를 형성하는 방법.
  33. 연료-공기 혼합물을 전리시키고 코로나 방전을 제공하도록 무선 주파수 전계(radio frequency electric field)를 방출하기 위한 코로나 점화장치는,
    높은 무선 주파수 전압을 수신하고 무선 주파수 전계를 방출하기 위해 전기적 전도성 재료로 형성된 중앙 전극; 을 포함하며,
    상기 중앙 전극은 터미널 단부로부터 전극 점화 단부까지 중심 축을 따라 길이방향으로 연장되며,
    절연체 상부 단부로부터 절연체 앞 단부까지 중심 축을 따라 길이방향으로 연장되며 전기적 절연 재료로 형성된 절연체; 를 포함하며,
    상기 절연체 앞 단부의 바깥쪽에 상기 전극 점화 단부가 배치되며,
    중앙 전극의 점화 단부에 코로나 강화 팁이 배치되며,
    상기 절연체는 중앙전극을 둘러싸는 절연체 내부 면을 포함하며, 중심 축에 대해 수직으로 가로질러서 연장되는 절연체 내경이 나타나며,
    상기 절연체 내부 면은 중앙 전극을 수용하는 절연체 보어를 둘러싸며,
    상기 절연체는 절연체 상부 단부로부터 절연체 앞 단부까지 연장되는 절연체 외부 면을 포함하며,
    상기 절연체 외부 면에는 중심 축에 대해 수직으로 가로질러서 연장되는 절연체 외경이 나타나며,
    상기 절연체 내경은 절연체 외경의 15 내지 25% 이며,
    상기 절연체는 절연체 몸체 영역 및 절연체 앞 영역을 포함하며,
    상기 절연체 외부 면은 절연체 몸체 영역 및 절연체 앞 영역 사이에서 중심 축에 대해 가로질러 바깥쪽으로 멀어지게 연장되는 하부 턱을 포함하며,
    상기 하부 턱에는 절연체 외경의 증가가 나타나며,
    절연체 앞 영역이 전도성 구성요소의 바깥쪽으로 연장되게, 상기 절연체 몸체 영역의 적어도 일부를 둘러싸며 전기적 전도성 재료로 형성되는 전도성 구성요소; 를 포함하며,
    상기 전도성 구성요소는 절연체 몸체 영역의 적어도 일부를 둘러싸고 쉘 상부 단부로부터 쉘 점화 단부까지 연장되는 쉘을 포함하며,
    상기 쉘은 중심 축과 대면하며 쉘 상부 단부로부터 쉘 점화 단부까지 절연체 외부 면을 따라 연장되는 쉘 내부 면이 나타나며,
    상기 쉘 내부 면은 중심 축을 둘러싸는 쉘 보어가 나타나며, 쉘 내경은 중심 축에 대해 수직으로 가로질러서 연장되며,
    상기 쉘 내경은 절연체 상부 단부로부터 절연체 앞 단부까지 절연체 외경보다 크거나 같으며,
    상기 쉘은 쉘 내부 면과 대향하여 대면하며 쉘 외경이 나타나는 쉘 외부 면을 포함하며,
    상기 전도성 구성요소는 상기 절연체 몸체 영역의 일부를 둘러싸며, 중간 상부 단부로부터 중간 점화 단부까지 길이방향으로 연장되는 중간부분을 포함하며,
    상기 중간부분은 중심 축과 대면하며 중간 상부 단부로부터 중간 점화 단부까지 절연체 외부 면을 따라서 길이방향으로 연장되는 중간 내부 면을 포함하며,
    상기 중간 내부 면은 절연체 외부 면에 기밀하게 밀봉되며,
    상기 중간 내부 면은 중심 축에 대해 수직으로 가로질러서 연장되는 전도성 내경이 나타나며,
    상기 전도성 내경은 절연체의 하부 턱 아래의 절연체 외경보다 작으며,
    상기 전도성 내경은 하부 턱 아래의 절연체 외경의 80 내지 90% 이며, 중간부분을 따라서 쉘 내경의 75 내지 90% 이며,
    상기 중간 점화 단부는 상기 절연체의 하부 턱과 맞물리며, 쉘 점화 단부와 길이방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 코로나 점화장치.







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