KR20160002908A - 밀봉 연소 실을 갖는 코로나 점화 - Google Patents

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패트릭 듀람
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Abstract

코로나 점화기(20)는 금속 셸(26)에 의해 둘러싸인 절연체(24)에 의해 둘러싸인 중앙 전극(22)을 포함하고 있다. 세라믹 연소 실(30)은 셸 하단부(52)와 절연체 노즈 영역(48) 사이의 갭(32)을 따라 배치되어 그 사이를 밀봉한다. 세라믹 연소 실(30)은 보통, 소결 알루미나로 형성된 부싱, 실린더, 또는 링이다. 유리 재료 또는 유리/세라믹 혼합물(60)은 보통 세라믹 연소 실(30)을 셸(26)과 절연체(24)에 부착시킨다. 대안으로, 세라믹 연소 실(30)은 셸(26)에 납땜되고, 유리 재료 또는 유리/세라믹 혼합물(60)이 세라믹 연소 실(30)을 절연체(24)에 부착시킨다.

Description

밀봉 연소 실을 갖는 코로나 점화{CORONA IGNITION WITH HERMETIC COMBUSTION SEAL}
본 발명은 일반적으로 무선 주파수 전계를 방출하여 연료-공기 혼합물을 이온화하고 코로나 방전을 제공하기 위한 코로나 점화기, 및 이러한 점화기를 형성하는 방법에 관한 것이다.
코로나 방전 점화 시스템은 연소실에 강한 무선 주파수 전계를 생성하는 높은 무선 주파수 전위로 충전되는 중앙 전극을 구비한 점화기를 포함하고 있다. 이러한 전계에 의해 연소실 내의 연료 및 공기의 혼합물의 일부가 이온화하고 유전 파괴가 시작되어, 연료-공기 혼합물의 연소를 돕니다. 이러한 전계는 연료-공기 혼합물이 유전 특성을 유지하고 저온(non-thermal) 플라즈마로도 불리는 코로나 방전이 발생되도록 제어되는 것이 바람직하다. 이러한 연료-공기 혼합물의 이온화된 부분은 자생되고 연료-공기 혼합물의 나머지 부분을 연소시키는 불꽃면을 형성한다. 이러한 전계는 연료-공기 혼합물이 모든 유전 특성을 상실하지 않도록 제어되어, 전극과 접지된 실린더 벽, 피스톤, 또는 점화기의 다른 부분 사이에 열 플라즈마 및 전기 아크를 생성한다. 코로나 방전 점화 시스템의 예는 Freen의 미국 특허 번호 6,883,507에 개시되어 있다.
이러한 코로나 점화기는 보통 높은 무선 주파수 전압을 수신하고 무선 주파수 전계를 방출하여 연료-공기 혼합물을 이온화하고 코로나 방전을 제공하기 위한 전기 도전성 재료로 형성된 중앙 전극을 포함하고 있다. 이러한 전극은 보통 전계를 방출하는 고전압 코로나 강화 전극 팁을 포함하고 있다. 전기 절연성 재료로 형성된 절연체는 이러한 중앙 전극 둘레에 배치되어 있다. 이러한 점화기는 또한 중앙 전극과 절연체를 수용하는 금속 셸(shell)을 포함하고 있다. 그러나, 이러한 점화기는 중앙 전극의 점화 단부 근방에 의도적으로 배치된 임의의 접지 전극 부재를 포함하고 있지 않다. 오히려, 접지는 점화 시스템의 피스톤 또는 실린더 벽에 의해 제공되는 것이 바람직하다. 코로나 점화기의 예는 Lykowski등의 미국 특허 출원 공개 번호 2012/0210968에 개시되어 있다.
'968 공개의 도 1에 도시된 바와 같이, 금속 개스킷이 셸과 절연체 사이의 전환 영역을 따라 실(seal)을 제공한다. 그러나, 시간이 지남에 따라, 기계 및 열 응력이 개스킷을 마모시켜 개스캣이 점화기의 전체 수명 동안 기밀 밀봉을 보장할 수 없다. 또한, 금속 개스킷은 갭에 코로나 방전이 형성될 수 있는, 공기가 셸의 하부 개구를 통해 셸과 절연체 사이의 갭에 들어가는 것을 차단할 수 없다. 수지와 같은 필러 재료는 셸과 절연체 사이에 배치되어 갭에 코로나 방전이 형성되는 것을 차단할 수 있다. 그러나, 필러 재료는 엔진의 동작 동안 가혹한 상태에 노출되어 시간이 지남에 따라 열화되기 쉽다.
본 발명의 하나의 특징은 중앙 전극, 절연체 및 금속 셸을 포함하는 코로나 점화기를 제공한다. 상기 중앙 전극은 높은 무선 주파수 전압을 수신하고 무선 주파수 전계를 방출하여 연료-공기 혼합물을 이온화하고 코로나 방전을 제공한다. 상기 셸은 금속으로 형성되어 있고 중앙 전극을 둘러싸고 있다. 상기 셸은 또한 셸 상단부로부터 셸 하단부로 중심축을 따라 길이방향으로 뻗어 있다. 상기 절연체는 중심 전극과 셸 사이에 배치되어 있다. 상기 절연체는 또한 상기 중심축을 따라 길이방향으로 뻗어 있고 셸 하단부의 외측으로 뻗은 절연체 노즈(nose) 영역을 포함하고 있다. 상기 절연체 및 셸은 상기 중심축을 따라 길이방향으로 뻗은 갭을 그 사이에서 제공하고, 세라믹 연소 실은 상기 셸과 절연체 사이의 갭을 밀봉한다.
본 발명의 다른 특징은 코로나 점화기를 형성하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 무선 주파수 전압을 수신하고 무선 주파수 전계를 방출하여 연료-공기 혼합물을 이온화하고 코로나 방전을 제공하기 위한 중앙 전극을 제공하는 단계를 포함한다. 그다음, 상기 방법은 절연체의 보어에 상기 중앙 전극을 배치하는 단계를 포함하고, 상기 절연체는 중심축을 따라 길이방향으로 뻗어 있고 절연체 노즈 영역을 포함하고 있다. 상기 방법은 금속으로 형성된 셸에 의해 절연체를 둘러싸는 단계를 더 포함하고, 상기 셸은 셸 상단부로부터 셸 하단부로 길이방향으로 뻗어 상기 절연체 노즈 영역은 상기 셸 하단부의 외측으로 뻗고 상기 절연체 및 셸은 그 사이에 갭을 형성한다. 상기 갭은 상기 중심축을 따라 길이방향으로 뻗어 있다. 그다음, 상기 방법은 상기 절연체와 셸 사이에 세라믹 연소 실을 배치함으로써 상기 갭을 밀봉하는 단계를 포함한다.
상기 세라믹 연소 실은 상기 갭을 상기 연소 가스로부터 보호하고 또한 상기 갭에 배치될 수도 있는 임의의 필러 재료를 보호한다. 또한, 상기 세라믹 연소 실은 상당한 기계 또는 열 응력을 생성하지 않고 내구성을 가져서, 상기 코로나 점화기의 수명 동안 양호한 성능을 보일 가능성이 높다.
본 발명의 다른 이점들은 첨부된 도면과 연관지어 아래의 상세한 설명을 참조함으로써 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 부싱의 형태로 세라믹 연소 실을 포함하는 하나의 실시예에 따른 코로나 점화기의 단면도이다.
도 1a는 절연체와 셸 사이의 세라믹 연소 실을 도시하는, 도 1의 일부의 확대도이다.
도 2는 세라믹 연소 실이 실린더 형태인 다른 실시예에 따른 코로나 점화기의 단면도이다.
도 2a는 절연체와 셸 사이의 세라믹 연소 실을 도시하는, 도 2의 일부의 확대도이다.
도 3은 세라믹 연소 실이 링의 형태를 갖는 다른 실시예에 따른 코로나 점화기의 단면도이다.
도 3a는 절연체와 셸 사이의 세라믹 연소 실을 도시하는, 도 3의 일부의 확대도이다.
도 4는 세라믹 연소 실이 셸 하단부를 따라 배치된 다른 실시예에 따른 코로나 점화기의 단면도이다.
도 4a는 절연체와 셸 사이의 세라믹 연소 실을 도시하는, 도 4의 일부의 확대도이다.
도 5는 세라믹 연소 실을 금속 셸 및 절연체에 부착하기 이전의, 다른 실시예에 따른 코로나 점화기의 단면도이다.
도 6은 절연체가 도 1 내지 도 5에 도시된 절연체와 상이하고 세라믹 연소 실이 부싱의 형태를 갖는, 또 다른 실시예에 따른 코로나 점화기의 단면도이다.
도 7은 갭을 밀봉하기 위해 절연체의 홈에 배치되고 절연체 및 금속 셸에 납땜된 구리 링을 포함하는 비교 코로나 점화기의 단면도이다.
본 발명에 따른 코로나 점화기(20)의 실시예가 도 1 내지 도 6에 도시되어 있고, 비교 코로나 점화기가 도 7에 도시되어 있다. 코로나 점화기(20)는 높은 무선 주파수 전압을 수신하기 위한 중앙 전극(22), 중앙 전극(22)을 둘러싸는 절연체(24), 절연체(24)를 둘러싸는 금속 셸(26)을 포함하고 있다. 중앙 전극(22)은 연료-공기 혼합물을 이온화하고 코로나 방전을 제공하기 위해 무선 주파수 전계를 방출하기 위한 코로나 강화 팁(28)을 포함하고 있다. 세라믹 연소 실(30)은 절연체(24)를 금속 셸(26)에 부착하고 절연체(24)와 금속 셸(26) 사이의 갭(32)을 밀봉한다. 세라믹 연소 실(30)은 코로나 점화기(20)의 성능 또는 수명에 부정적인 영향을 줄 수도 있는 연소 가스가 갭(32)에 들어가지 않도록 차단한다. 세라믹 연소 실(30)은 또한 갭(32)에 배치될 수도 있는 임의의 필러 재료(34)를 보호한다.
코로나 점화기(20)의 중앙 전극(22)은 보통 20 내지 75 KV 피크/피크의 범위의 높은 무선 주파수 전압을 수신하기 위한 전기 도전성 재료로 형성되어 있다. 중앙 전극(22)은 또한 보통 0.9 내지 1.1 MHz의 범위의 높은 무선 주파수 전계를 방출한다. 중앙 전극(22)은 단자 단부(36)로부터 전극 점화 단부(38)까지 중심축 A를 따라 길이방향으로 뻗어 있다. 중앙 전극(22)은 보통 전극 점화 단부(38)에서 코로나 강화 팁(28), 예를 들어, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 프롱(prong)을 포함하는 팁(28)을 포함하고 있다.
코로나 점화기(20)의 절연체(24)는 알루미나와 같은 전기 절연성 재료로 형성되어 있다. 절연체(24)는 보어를 둘러싸고 중앙 전극(22)을 수용하고 절연체 상단부(42)로부터 절연체 노즈 단부(44)로 중심축 A를 따라 길이방향으로 뻗은 절연체 내면(40)을 포함하고 있다. 실은 보통 중앙 전극(22) 및 전기 콘택트를 절연체(24)의 보어에 고정시키는데 사용된다. 절연체(24)는 또한 절연체 외경 Di를 나타내고 절연체 상단부(42)로부터 절연체 노즈 단부(44)로 뻗은 절연체 외면(46)을 포함하고 있다. 도 1 내지 도 도 6에 도시된 바와 같이 절연체(24)는 절연체 노즈 영역(48)을 포함하고 절연체 노즈 영역(48)을 따라 절연체 외경 Di는 절연체 노즈 단부(44)쪽으로 테이퍼되어 있다. 전극 점화 단부(38)는 보통 절연체 노즈 단부(44)의 외측에 배치되어 있다. 도 1 내지 도 6의 실시예에서, 절연체 외면(46)은 도 7에 도시된 비교 점화기의 절연체와 같은, 세라믹 연소 실(30)을 보유하기 위한 스트레스 라이저(stress riser)로서 홈을 포함하고 있지 않다.
도 1 내지 도 6의 실시예에서, 절연체 외경 Di는 절연체 노즈 단부(44) 쪽으로 이동하는 절연체(24)의 일부를 따라 감소하여 절연체 하부 숄더(49)를 제공하고 또한, 절연체 하부 숄더(49)로부터 이격된 위치에서 절연체 상부 단부(42) 쪽으로 이동하는 절연체(24)의 일부를 따라 감소하여 절연체 상부 숄더(62)를 제공한다. 도 1 내지 도 5의 실시예에서, 절연체 외경 Di는 절연체 하부 숄더(49) 사이에서 절연체(24)의 일부를 따라 일정하다. 그러나, 절연체 외경 Di는 대안으로 절연체 하부 숄더(49)와 절연체 노즈 영역(48) 사이에서 절연체(24)의 일부를 따라 변할 수도 있다. 도 6의 실시예에서, 절연체 외경 Di는 절연체 노즈 영역(48)쪽으로 이동하면서 감소하여 제2 절연체 하부 숄더(49)를 제공한다. 절연체 하부 숄더(49)와 절연체 노즈 단부(44) 사이의 절연체 외경 Di는 보통 절연체 하부 숄더(49)와 절연체 상부 숄더(62) 사이의 절연체 외경 Di 보다 작다. 절연체 외경 Di는 보통 절연체 노즈 영역(48)을 따라 절연체 노즈 단부(44)로 테이퍼되어 있다.
셸(26)은 강과 같은 금속 재료로 형성되어 있고, 절연체(24)의 적어도 일부를 둘러싸고 있다. 셸(26)은 셸 상단부(50)로부터 셸 하단부(52)로 중심축 A를 따라 뻗어 있다. 셸(26)은 셸 외면(54) 및 셸 내면(56)을 제공한다. 셸 내면(56)은 중심축 A쪽으로 향하고 셸 상단부(50)로부터 셸 하단부(52)로 절연체 외면(46)을 따라 뻗어 있다. 이러한 셸 내면(56)은 중심축 A를 둘러싸는 보어와 중심축 A를 따라 뻗어 있고 수직인 셸 내경 Ds를 제공한다. 내면(56)은 또한 절연체(24)의 숄더(49,62)와 맞물리기 위한 숄더를 제공할 수 있다. 도 6의 실시예에서, 셸(26)은 2개의 절연체 하부 숄더(49)의 최하부와 맞물리기 위한 내부 립(rib, 64)을 포함하고 있다. 셸 내경 Ds는 보통 절연체 상단부(42)로부터 절연체 노즈 단부(44)까지 절연체(24)의 전체 길이를 따라 절연체 외경 Di 보다 크거나 같아서, 코로나 점화기(20)는 순방향 조립될 수 있다. 용어 "순방향 조립"은 절연체 노즈 단부(44)가 셸 하단부(52) 보다는 셸 상단부(50)를 통해 셸 보어에 삽입될 수 있다는 것을 의미한다. 그러나, 대안의 실시예에서, 셸 내경 Ds는 절연체(24)의 길이의 일부를 따라 절연체 외경 Di 보다 작거나 같고, 코로나 점화기(20)는 역방향 조립된다. 용어 "역방향 조립"은 절연체 상단부(42)가 셸 하단부(52)를 통해 셸 보어에 삽입되는 것을 의미한다. 도 1 내지 도 6의 실시예는 절연체 노즈 영역(48)이 셸 하단부(52)의 외측으로 뻗은 순방향 조립 코로나 점화기(20)를 도시하고 있지만, 본 발명은 역방향 조립 코로나 점화기, 또는 다른 설계를 갖는 점화기와 함께 사용될 수도 있다. 도 1 내지 도 5의 이러한 실시예에서, 셸(26)은 절연체(24)의 숄더(49, 62) 둘레에 형성되어 있고, 셸 상단부(50)는 절연체 상부 숄더(62) 위에 안착되어 있다. 도 6의 실시예에서, 셸 상단부(50)는 절연체 상단부(42)를 지나 길이방향으로 뻗어 있다.
절연체(24)와 셸(26) 사이의 갭(32)은 보통 셸 하단부(52)로부터 점화기(20)의 전환 영역에 인접한 절연체 하부 숄더(49)로 중심축 A를 따라 길이방향으로 뻗어 있다. 갭(32)은 또한 절연체 외면(46)으로부터 셸 내면(56)으로 중심축 A에 대해 외측 방사상으로 뻗어 있다. 도 1 및 도 2의 실시예에서, 셸 내경 Ds는 셸 하단부(52)에 인접하여 증가하여 갭(32)의 일부를 증가시키고, 갭(32)의 증가된 부분은 세라믹 연소 실(30)을 보존 유지한다.
구리 또는 열연 강으로 형성된 연질 금속 개스킷, 플라스틱 또는 고무 재료와 같은 등각 부재(58)가 금속 셸(26)과 절연체(24) 사이에 압축되어 코로나 점화기(20)에 안정도를 제공할 수 있다. 등각 부재(58)는 세라믹 연소 실(30)로부터 길이방향으로 이격된 위치에서 갭(32)에 배치되어 있다. 따라서, 등각 부재(58)는 절연체(24)와 셸(26) 사이에서 다른 실을 제공하고 갭(32)의 단부를 단말처리한다. 도 1 내지 도 6은 절연체(24)의 숄더(49, 62)와 금속 셸(26)의 숄더(26) 사이에 배치된 개스킷의 형태의 등각 부재(58)를 도시하고 있다. 도 1 내지 도 5에서, 개스킷은 절연체 하부 숄더(49)와 금속 셸(26) 사이에 배치되어 있다. 도 5는 또한 절연체 상부 숄더(62)와 셸 상단부(50) 사이에 배치된 제2 개스킷을 도시하고 있다. 도 6에서, 개스킷은 절연체 상부 숄더(62)와 금속 셸(26) 사이에만 배치되어 있다.
일단 절연체(24)가 금속 셸(26)에 배치되면, 절연체 외면(46)과 셸 내면(56) 사이에는 갭(32)이 남게 된다. 이러한 갭(32)은 공기 및 연소실로부터의 다른 기체가 엔진 동작 동안 갭(32)에 들어가기 때문에 바람직하지 않다. 코로나 방전이 갭(32)에 형성될 수 있어서, 전극 점화 단부(38)에서의 코로나 방전의 강도를 감소시킨다. 자주, 필러 재료(34)가 도 3a 및 도 4a에 도시된 바와 같이 갭(32)에 배치되어 코로나 방전 형성을 차단하지만, 필러 재료(34)는 연소 가스에 노출되어 시간이 지남에 따라 열화될 수 있다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 세라믹 연소 실(30)이 셸(26)과 절연체(24) 사이에 갭(32)을 따라 배치되어 공기가 갭(32)에 들어가는 것을 차단하거나 연소 가스로부터 필러 재료(34)를 보호한다. 세라믹 연소 실(30)은 금속 셸(26)로부터 절연체 외면(46)에 연속 뻗어 있어서 절연체(24)와 셸(26) 사이에 밀봉 실을 제공한다. 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 세라믹 연소 실(30)은 셸 하단부(52), 또는 셸 하단부(52)에 인접한 셸 내면(56)으로부터, 절연체 노즈 영역(48)에 인접한 절연체 외면(46)으로 뻗어 있는 것이 바람직하다. 세라믹 연소 실(30)은 알루미나와 같은, 소결 세라믹 재료로서 제공되어 있다. 세라믹 연소 실은 절연체의 재료와 동일하거나 상이한 소결 세라믹 재료로 형성될 수 있다. 세라믹 연소 실(30)은 또한 고체 부싱, 실린더 또는 링과 같은 내구성을 갖는 부품인 것이 바람직하지만, 다양한 상이한 형상을 가질 수 있다. 셸(26) 및 절연체(24)와 맞물리는 세라믹 연소 실(30)의 외면은 보통 편평하고 절연체(24) 및/또는 셸(26)의 평면(46, 52, 56)과 맞물린다.
세라믹 연소 실(30)은 먼저 갭(32)을 따라 배치된 다음, 절연체(24) 및 셸(26)에 부착된다. 보통 유리 재료 또는 유리/세라믹 혼합물(60)이 도 1a 및 도 2a에 도시된 바와 같이, 세라믹 연소 실(30)을 절연체(24) 및 셸(26)에 부착하는데 사용된다. 유리 재료는 본질적으로 유리로 구성되어 있고, 유리/세라믹 혼합물은 임의의 비율의 유리 및 세라믹의 혼합물을 포함하고 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 세라믹 연소 실(30)은 금속 셸(26)에 납땜되지만, 도 3a 및 도 4a에 도시된 바와 같이, 유리 재료 또는 유리/세라믹 혼합물(60)을 사용하여 절연체(24)에 여전히 부착되어 있다.
도 1 및 도 1a의 실시예에서, 세라믹 연소 실(30)은 절연체(24)와 셸(26) 사이의 갭(32)에 배치된 부싱이다. 셸 내경 Ds는 셸 하단부(52)에 인접하여 증가하여 셸 내면(56)은 부싱을 수용하기 위한 홈을 제공한다. 이러한 부싱은 셸 내경 Ds가 증가하는 셸 내면(56)의 섹션을 따라 배치된 원통부를 포함하고 있다. 이러한 부싱은 또한 원통부로부터 외측으로 셸 하단부(52)를 따라 셸 외면(54)으로 뻗는 플랜지를 포함하고 있다. 이러한 부싱의 원통부 및 플랜지는 또한 절연체 노즈 영역(48)에 바로 인접하여 절연체 외면(46)을 따라 뻗어 있다.
도 2 및 도 2a의 실시예에서, 세라믹 연소 실(30)은 갭(32)에 배치된 원통부이다. 셸 내면(56)은 다시 증가되는 셸 내경 Ds를 제공하고, 원통부는 증가된 셸 내경 Ds를 따라 배치되어 있다. 이러한 원통부는 셸 내면(56)을 따라 뻗어 있고 셸 하단부(52)를 경미하게 지나지만, 셸 하단부(52)를 따라 뻗어 있지 않다. 이러한 원통부는 또한 절연체 노즈 영역(48)에 바로 인접하여 절연체 외면(46)을 따라 뻗어 있다.
도 3 및 도 3a의 실시예에서, 세라믹 연소 실(30)은 갭(32)을 따라 배치된 링이다. 이러한 링은 직방형 단면을 갖고 있다. 이러한 실시예에서, 셸 내면(56)은 홈을 제공하지 않는다. 대신에, 이러한 링은 절연체 노즈 영역(48)에 인접하여 셸 외면(54)으로부터 절연체 외면(46)으로 셸 하단부(52)를 따라 뻗어 있다. 또한, 도 3a 및 도 3a의 실시예에서, 필러 재료(34)는 절연체(24)와 셸(26) 사이의 갭(32)에 배치되어 있다.
도 4 및 도 4a의 실시예에서, 세라믹 연소 실(30)은 다시 셸 외면(54)으로부터 절연체 외면(46)으로 셸 하단부(52)를 따라 뻗어 있고, 필러 재료(34)는 절연체(24)와 셸(26) 사이의 갭(32)에 배치되어 있다. 그러나, 이러한 실시예에서, 세라믹 연소 실(30)은 삼각형 단면을 갖고 있다.
본 발명의 다른 특징은 코로나 점화기(20)를 형성하는 방법을 제공한다. 이러한 방법은, 순방향 조립 또는 역방향 조립 공정을 사용하여, 중앙 전극(22)을 절연체(24)에 배치하는 단계, 및 절연체(24)를 금속 셸(26)에 배치하는 단계를 포함한다. 이러한 방법은 알루미나와 같은 소결 세라믹 재료인 세라믹 연소 실(30)을 제공하는 단계를 더 포함한다. 이러한 세라믹 연소 실(30)은 부싱, 실린더, 또는 링인 것이 바람직하지만, 다양한 상이한 형상을 가질 수 있다. 도 5는 세라믹 연소 실(30)을 절연체(24) 및 셸(26)에 부착하기 이전의 코로나 점화기(20)를 도시하고 있다.
이러한 방법은 다음으로, 세라믹 연소 실(30)을 갭(32)을 따라 배치하고 이러한 세라믹 연소 실(30)을 절연체(24) 및 셸(24)에 부착하여 밀봉 실을 절연체(24)와 셸(26) 사이에 제공하는 단계를 포함한다. 이러한 부착 단계는 보통 세라믹 연소 실(30)을 절연체(24) 및 셸(26)에 유리 재료 또는 유리/세라믹 혼합물(60)에 의해 부착하는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 이러한 방법은 세라믹 연소 실(30)을 금속 셸(26)에 납땜하는 단계, 및 세라믹 연소 실(30)을 유리 재료 또는 유리/세라믹 혼합물(60)에 의해 절연체(24)에 부착하는 단계를 포함한다.
도 7은 절연체(124)와 셸(126) 사이에 실을 제공하기 위해 절연체 노즈 영역(148)에 인접한 절연체(124)의 홈에 구리 링(130)이 배치된 비교 코로나 점화기(120)를 도시하고 있다. 그러나, 절연체(124) 내의 홈에 큰 스트레스가 집중되어, 절연체(124)가 시간이 지남에 따라 파괴될 수도 있다. 고체 유리 필러 역시 절연체와 점화기의 셸 사이의 갭을 밀봉하는데 사용되었지만, 고체 유리 필러는 연소 가스로의 노출로 인해 시간이 지남에 따라 부식되기 쉽다.
본 발명의 세라믹 연소 실(30)을 구비한 코로나 점화기(20)는 절연체와 셸 사이의 갭을 밀봉하는데 사용된 다른 부품을 구비한 점화기와 비교하여, 보다 양호한 코로나 점화기(20)의 수명을 보이는 것으로 기대된다. 코로나 연소 실(30)은 상당한 기계적 응력 또는 열 응력을 생성하지 않고 내구성을 가져서, 양호한 코로나 점화기(20)의 수명 동안 양호한 성능을 보일 수 있다.
본 발명의 많은 수정 및 변형이 본원에 대해 가능하고 청구범위 내에서 특정 기술된 것 이외의 방식으로 실시될 수 있다는 것은 명백하다.

Claims (20)

  1. 코로나 점화기에 있어서,
    무선 주파수 전압을 수신하고 무선 주파수 전계를 방출하여 연료-공기 혼합물을 이온화하고 코로나 방전을 제공하기 위한 중앙 전극;
    상기 중앙 전극을 둘러싸고 셸 상단부로부터 셸 하단부까지 중심축을 따라 길이방향으로 뻗은 금속으로 형성된 셸;
    상기 중앙 전극과 상기 셸 사이에 배치된 절연체로서,
    상기 절연체는 상기 중심축을 따라 길이방향으로 뻗어 있고 상기 셸 하단부의 외측으로 뻗은 절연체 노즈 영역을 포함하고,
    상기 절연체 및 상기 셸은 그 사이에 갭을 제공하고, 상기 갭은 상기 중심축을 따라 길이방향으로 뻗어 있는 절연체; 및
    상기 셸과 상기 절연체 사이의 갭을 밀봉하는 세라믹 연소 실을 포함하는 것을 특징으로 하는 코로나 점화기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 세라믹 연소 실은 소결 세라믹 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 코로나 점화기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 세라믹 연소 실의 상기 소결 세라믹 재료는 알루미나를 포함하는 것을 특징으로 하는 코로나 점화기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 세라믹 연소 실은 상기 셸 하단부 및/또는 상기 셸 하단부에 인접한 셸 내면으로부터 상기 갭을 가로질러 상기 절연체에 연속 뻗어 있고, 상기 세라믹 연소 실은 상기 갭을 밀봉하는 것을 특징으로 하는 코로나 점화기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 셸은 상기 절연체로 향하고 상기 중심축에 수직으로 가로질러 뻗은 셸 내경을 제공하는 셸 내면을 포함하고; 상기 셸 내경은 상기 셸 하단부에 인접하여 증가하고; 상기 세라믹 연소 실은 상기 셸 하단부에 인접한 상기 증가된 셸 내경을 따라 상기 갭에 배치되는 것을 특징으로 하는 코로나 점화기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 세라믹 연소 실은 상기 증가된 셸 내경을 따라 상기 갭에 배치된 원통부를 포함하는 것을 특징으로 하는 코로나 점화기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 세라믹 연소 실은 상기 증가된 셸 내경을 따라 상기 갭에 배치된 상기 원통부를 포함하는 부싱이고; 상기 부싱은 상기 셸 하단부를 따라 상기 원통부로부터 외측으로 뻗은 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 코로나 점화기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 세라믹 연소 실은 상기 셸 하단부를 따라 배치된 링을 포함하는 것을 특징으로 하는 코로나 점화기.
  9. 제1항에 있어서, 유리 재료 또는 유리의 혼합물이 상기 세라믹 연소 실을 상기 절연체 및 사이 셸중 적어도 하나에 부착시키는 것을 특징으로 하는 코로나 점화기.
  10. 제1항에 있어서, 상기 세라믹 연소 실은 상기 셸에 납땜되어 있는 것을 특징으로 하는 코로나 점화기.
  11. 제1항에 있어서, 상기 절연체는 상기 중심축에 수직으로 가로질러 뻗은 절연체 외경을 갖는 절연체 외면을 제공하고;
    상기 절연체 외면은 절연체 상단부로부터 절연체 노즈 단부로 길이방향으로 뻗어 있고;
    상기 절연체 외경은 상기 절연체 노즈 단부쪽으로 이동하는 상기 절연체의 일부를 따라 감소하여 절연체 하부 숄더를 제공하고;
    상기 절연체 외경은 상기 절연체 하부 숄더로부터 이격된 위치에서 상기 절연체 상당부쪽으로 이동하는 상기 절연체의 일부를 따라 감소하여 절연체 상부 숄더를 제공하고;
    상기 절연체 외경은 상기 절연체 노즈 영역을 따라 상기 절연체 노즈 단부로 테이퍼되고;
    상기 절연체 하부 숄더와 상기 절연체 노즈 단부 사이의 상기 절연체 외경은 상기 절연체 하부 숄더와 상기 절연체 상부 숄더 사이의 상기 절연체 외경 보다 작고;
    상기 셸 상단부는 상기 절연체 상부 숄더 위에 배치되어 있고;
    상기 세라믹 연소 실은 상기 절연체 하부 숄더와 상기 절연체 노즈 영역 사이의 상기 절연체 외면의 일부를 따라 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 코로나 점화기.
  12. 제1항에 있어서, 상기 갭에 배치되어 있고 상기 절연체와 상기 셸 사이에 압축되어 있는 적어도 하나의 등각 부재를 포함하고; 상기 등각 부재는 상기 세라믹 연소 실로부터 길이방향으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 코로나 점화기.
  13. 제1항에 있어서, 상기 절연체와 상기 셸 사이의 상기 갭의 적어도 일부를 채우는 필러 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 코로나 점화기.
  14. 제1항에 있어서, 상기 중앙 전극은 단말 단부로부터 점화 단부로 상기 중심축에 배치되고 상기 중심축을 따라 길이방향으로 뻗어 있고;
    상기 중앙 전극의 점화 단부는 상기 절연체 노즈 영역의 외측으로 축방향으로 배치된 코로나 강화 팁을 포함하고, 상기 중심축으로부터 외측으로 방사상으로 각각 뻗은 복수의 프롱을 갖고 있고;
    상기 절연체는 절연체 상당부로부터 절연체 노즈 단부로 길이방향으로 뻗어 있고, 상기 절연체 노즈 영역은 상기 절연체 노즈 단부에 인접하여 있고;
    상기 절연체는 상기 중앙 전극을 수용하는 보어를 둘러싸고 상기 절연체 상단부로부터 상기 절연체 노즈 단부로 길이방향으로 뻗은 절연체 내면을 제공하고;
    상기 절연체는 상기 중심축에 수직으로 가로질러 뻗은 절연체 외경을 갖는 절연체 외면을 제공하고;
    상기 절연체 외면은 상기 절연체 상단부로부터 상기 절연체 노즈 단부로 길이방향으로 뻗어 있고;
    상기 절연체 외경은 상기 절연체 노즈 단부쪽으로 이동하는 상기 절연체의 일부를 따라 감소하여 절연체 하부 숄더를 제공하고;
    상기 절연체 외경은 상기 절연체 하부 숄더로부터 이격된 위치에서 상기 절연체 상단부쪽으로 이동하는 상기 절연체의 일부를 따라 감소하여 절연체 상부 숄더를 제공하고;
    상기 절연체 외경은 상기 절연체 노즈 영역을 따라 상기 절연체 노즈 단부로 테이퍼되어 있고;
    상기 절연체 하부 숄더와 상기 절연체 노즈 단부 사이의 상기 절연체 외경은 상기 절연체 하부 숄더와 상기 절연체 상부 숄더 사이의 상기 절연체 외경 보다 작고;
    상기 절연체 상부 숄더는 상기 셸 상단부와 맞물려있고;
    상기 절연체는 알루미나로 형성되어 있고;
    도전성 실이 상기 중앙 전극을 상기 절연체 내면에 고정시키고;
    상기 셸은 상기 절연체 외면을 둘러싸고 대향하는 셸 내면 및 상기 절연체 외면으로부터 외면하는 셸 외면을 제공하고;
    상기 셸 내면 및 상기 셸 외면은 상기 셸 상단부로부터 상기 셸 하단부로 상기 중심축을 따라 길이방향으로 뻗어 있고;
    상기 셸 내면은 상기 절연체를 수용하는 보어 및 상기 중심축을 수직으로 가로질러 뻗은 셸 내경을 제공하고;
    상기 셸 내경은 상기 셸의 길이를 따라 상기 절연체 외경 보다 크고;
    상기 절연체와 상기 셸 사이의 상기 갭은 상기 절연체 외면으로부터 상기 셸 내면으로 상기 중심축에 대해 방사상으로 뻗어 있고;
    상기 절연체와 상기 셸 사이의 상기 갭은 상기 절연체 하부 숄더로부터 상기 셸 하단부로 상기 중심축을 따라 길이방향으로 뻗어 있고;
    적어도 하나의 등각 부재가 상기 갭에 배치되어 있고 상기 절연체 외면과 상기 셸 내면 사이에 압축되어 있고 상기 세라믹 연소 실로부터 길이방향으로 이격되어 있고;
    상기 적어도 하나의 등각 부재가 상기 세라믹 연소 실로부터 길이방향으로 이격된 위치에서 상기 갭을 밀봉하고;
    상기 적어도 하나의 등각 부재중 하나가 상기 절연체 하부 숄더와 상기 셸 내면 사이에 배치되어 있고;
    상기 적어도 하나의 등각 부재중 하나가 금속, 고무 재료, 또는 플라스틱 재료로 형성된 개스킷이고;
    필러 재료가 상기 세라믹 연소 실과 상기 등각 부재 사이의 상기 갭에 배치되어 있고;
    상기 세라믹 연소 실은 상기 셸 하단부 및/또는 상기 셸 하단부에 인접한 상기 셸 내면으로부터 상기 갭을 가로질러 상기 절연체 외면으로 연속 뻗어 상기 갭을 밀봉하고;
    상기 세라믹 연소 실은 소결 세라믹 재료로 형성되어 있고;
    상기 세라믹 연소 실의 상기 소결 세라믹 제료는 알루미나를 포함하고;
    상기 세라믹 연소 실은 부싱, 실린더, 또는 링으로서 제공되어 있고;
    유리 재료 및/또는 유리와 세라믹의 혼합물은 상기 세라믹 연소 실을 상기 절연체 외면 및 상기 셸 내면중 적어도 하나에 부착시키는 것을 특징으로 하는 코로나 점화기.
  15. 제14항에 있어서, 상기 세라믹 연소 실은 상기 셸 하단부를 따라 또는 인접하여 배치된 실린더, 부싱, 또는 링을 포함하는 것을 특징으로 하는 코로나 점화기.
  16. 제14항에 있어서, 상기 적어도 하나의 등각 부재중 하나는 상기 절연체 상부 숄더와 상기 셸 내면 사이에 압축되어 있는 것을 특징으로 하는 코로나 점화기.
  17. 코로나 점화기를 형성하는 방법에 있어서,
    무선 주파수 전압을 수신하고 무선 주파수 전계를 방출하여 연료-공기 혼합물을 이온화하고 코로나 방전을 제공하기 위한 중앙 전극을 제공하는 단계;
    중심축을 따라 길이방향으로 뻗어 있고 절연체 노즈 영역을 포함하는 절연체의 보어에 상기 중앙 전극을 배치하는 단계;
    상기 절연체 노즈 영역이 셸 하단부의 외측으로 뻗도록 셸 상단부로부터 셸 하단부로 길이방향으로 뻗어 있고 금속으로 형성된 셸에 의해 상기 절연체를 둘러싸는 단계로서, 상기 절연체 및 셸은 그 사이에 갭을 제공하고, 상기 갭은 상기 중심축을 따라 길이방향으로 뻗어 있는 단계; 및
    상기 절연체와 셸 사이에 세라믹 연소 실을 배치함으로써 상기 갭을 밀봉하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코로나 점화기 형성 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 절연체 노즈 영역을 상기 셸 상단부를 통해 상기 셸의 보어 안으로 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코로나 점화기 형성 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 밀봉하는 단계는 상기 세라믹 연소 실을 유리 재료 및/또는 유리와 세라믹의 혼합물에 의해 상기 절연체 및 상기 셸중 적어도 하나에 부착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코로나 점화기 형성 방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 밀봉하는 단계는 상기 세라믹 연소 실을 상기 셸에 납땜하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코로나 점화기 형성 방법.
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