TWI631276B

TWI631276B - 汽車點火裝置與點火加速器

Info

Publication number: TWI631276B
Application number: TW106137641A
Authority: TW
Inventors: 林鴻裕
Original assignee: 電子設計天地貿易責任有限公司
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2018-08-01
Also published as: TW201918623A; KR102095122B1; JP6688365B2; JP2019082175A

Abstract

本發明揭露一種汽車點火裝置與點火加速器。汽車點火裝置包括一磁屏蔽導電件、一火星塞以及一磁性件。磁屏蔽導電件具有一第一設置部與一第二設置部。火星塞的一端設置於第一設置部內，並與磁屏蔽導電件電性連接。磁性件設置於第二設置部，並具有一指北極與一指南極，指北極位於磁性件靠近火星塞的一側，指南極位於磁性件遠離火星塞的另一側。其中，磁屏蔽導電件屏蔽磁性件往火星塞方向的磁力。本發明具有較高的點火效能。

Description

汽車點火裝置與點火加速器

本發明關於一種點火裝置與點火加速器，特別關於一種具有較高點火效能的汽車點火裝置與點火加速器。

按，在現在的點火裝置中，例如汽車點火裝置一般包括一帽蓋(plug cap)與一火星塞(spark plug)，帽蓋蓋設在火星塞上。當施加足夠高的電壓時，火星塞一端的兩個電極之間的電場強度將使位於兩電極之間的絕緣介質(例如：油氣)發生電擊穿(electrical breakdown)而產生電弧(electric arc)，藉此引燃油氣而使引擎產生動力，使汽車可移動。

然而，由於發生電擊穿時的峰值間隙電壓(peak gap voltage)受限於所施加的控制電壓，使電弧不能更有效快速地生成，因而無法一次引燃所有油氣，導致燃燒不完全而排放出有毒的一氧化碳(CO)。另外，若車輛的線路老舊，所施加的控制電壓可能會下降而低於額定值，此時便有可能因電場強度不足而無法令火星塞產生電弧，因而造成車輛無法發動或在行駛中熄火的情形。

此外，當火星塞使用一段時間後，兩電極之間因電擊穿所產生的高溫將使一部分的電極熔化而產生碎屑，這些碎屑容易粘附在電極上，導致兩電極之間的間距(點火距離)變小，也使兩電極之間的阻抗變大，導致點火所需的間隙電壓不足或是電流太小，使得尖端放電效果不佳，進而使得點火效率不佳，嚴重者也可能造成車輛無法發動或在行駛中熄火的情形。

本發明的目的為提供一種汽車點火裝置與點火加速器，可具有較高的峰值間隙電壓與點火效能。

本發明的汽車點火裝置除了使油氣可以完全燃燒而可降低有害氣體的排放與提升馬力外，更可使點火效率較好，怠速時車輛也較不會抖動。另外，本發明的點火加速器可縮短點火時間，提高點火效能。

本發明提供一種汽車點火裝置，包括一磁屏蔽導電件、一火星塞以及一磁性件。磁屏蔽導電件具有一第一設置部與一第二設置部。火星塞的一端設置於第一設置部內，並與磁屏蔽導電件電性連接。磁性件設置於第二設置部，並具有一指北極與一指南極，指北極位於磁性件靠近火星塞的一側，指南極位於磁性件遠離火星塞的另一側。其中，磁屏蔽導電件屏蔽磁性件往火星塞方向的磁力。

在一實施例中，第一設置部包含一凹槽。

在一實施例中，第二設置部具有一外周面，磁性件圍繞設置於外周面。

在一實施例中，磁性件為環狀體而具有一穿孔，第二設置部穿設穿孔。

在一實施例中，磁性件的穿孔形成一內周面，內周面與外周面貼合。

在一實施例中，火星塞的另一端具有兩電極，該些電極之間具有一間隙。

在一實施例中，汽車點火裝置更包括一高壓電源，其分別電連接磁屏蔽導電件與火星塞，當高壓電源在一供電狀態時，火星塞產生電弧。

在一實施例中，汽車點火裝置更包括一帽蓋單元，其具有一帽蓋殼體，高壓電源與磁屏蔽導電件設置於帽蓋殼體內。

在一實施例中，磁性件為一釹鐵硼磁鐵或一鐵氧體磁鐵。

在一實施例中，磁屏蔽導電件的材料為導電性良好的金屬或合金，或者磁屏蔽導電件包含一第一材料與一第二材料，第二材料包覆第一材料，且第二材料為導電性良好的金屬或合金。

在一實施例中，金屬為銅、鋁、金、或銀。

本發明另提供一種點火加速器，其與一點火器配合應用，並包括一磁屏蔽導電件以及一磁性件。磁屏蔽導電件具有一第一設置部與一第二設置部，點火器的一端設置於第一設置部內，並與磁屏蔽導電件電性連接。磁性件設置於第二設置部，磁性件具有一指北極與一指南極，指北極位於磁性件靠近點火器的一側，指南極位於磁性件遠離點火器的另一側；其中，磁屏蔽導電件屏蔽磁性件往點火器方向的磁力。

承上所述，在本發明的汽車點火裝置中，透過將磁性件設置於磁屏蔽導電件，並使磁性件的指北極朝向火星塞的方向，且磁性件的指南極遠離火星塞的結構設計，可在火星塞產生電弧的瞬間，透過磁性件的磁力作用，使構成電流的自由電子可加速通過，故能突破供應電壓的限制而在電弧生成的瞬間大幅提升峰值間隙電壓，以更快速、更穩定的電弧去點燃引擎汽缸內的油氣燃料，達到完全燃燒、降低有害氣體排放與提升馬力的功效。另外，本發明的汽車點火裝置更利用磁屏蔽導電件來屏蔽磁性件往火星塞方向的磁力，使因電擊穿的高溫所產生的碎屑不會因磁性而粘附在電極上，因此可提升點火效率，使汽車怠速時比較不會抖動。

此外，在本發明的點火加速器中，透過磁性件設置於磁屏蔽導電件，並使磁性件的指北極朝向點火器的方向，磁性件的指南極遠離火星塞，且磁屏蔽導電件屏蔽磁性件往點火器方向的磁力的設計，使得本發明的點火加速器不僅可在電弧生成的瞬間大幅提升點火器的峰值間隙電壓，更可縮短點火時間，提升點火器的點火效能。

1‧‧‧汽車點火裝置

11‧‧‧磁屏蔽導電件

111‧‧‧第一設置部

112‧‧‧第二設置部

1121‧‧‧外周面

12‧‧‧火星塞

121‧‧‧中心電極

122‧‧‧接地電極

13‧‧‧磁性件

131‧‧‧穿孔

132‧‧‧內周面

14‧‧‧高壓電源

15‧‧‧帽蓋單元

151‧‧‧帽蓋殼體

61、62、63‧‧‧曲線

B‧‧‧磁場

d‧‧‧間隙

E‧‧‧電流

N‧‧‧指北極

S‧‧‧指南極

e-‧‧‧自由電子

圖1A與圖1B分別顯示依據本發明一實施例之一種汽車點火裝置的不同示意圖。

圖2顯示一實施例之磁性件所產生的磁場在電弧產生時使通過磁屏蔽導電件的自由電子以螺旋路徑加速前進的示意圖。

圖3顯示一實施例之火星塞的中心電極與接地電極之間的電弧產生前後的間隙電壓隨時間變化的比較示意圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例的一種汽車點火裝置與點火加速器，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

圖1A顯示依據本發明一實施例之一種汽車點火裝置的示意圖。如圖1A所示，汽車點火裝置1包括一磁屏蔽(magnetic shielding)導電件11、一火星塞12以及一磁性件13。另外，本實施例的汽車點火裝置1更可包括一高壓電源14。

磁屏蔽導電件11具有一第一設置部111與一第二設置部112，而火星塞12的一端設置於磁屏蔽導電件11的第一設置部111內，並與磁屏蔽導電件11電性連接。在本實施例中，第一設置部111位於磁屏蔽導電件11的底面並且包含一凹槽，火星塞12可插設於此凹槽內，使磁屏蔽導電件11可連接並固定火星塞12，並且與火星塞12電性連接。另外，本實施例的第二設置部112位於磁屏蔽導電件11遠離火星塞12的另一側，並為T字型。

磁屏蔽導電件11是由導電性良好的金屬或合金所製成。或者，磁屏蔽導電件11可包含一第一材料(內層)與一第二材料(外層)，第二材料包覆第一材料。第一材料可為金屬、合金，或者是非金屬，但第二材料可為導電性良好的金屬或合金，並不限制。其中，磁屏蔽的材質主要有兩種，一種是利用磁反射原理，另一種是利用磁吸收原理。於此，選用的磁屏蔽材料是磁反射金屬，例如可為銅、鋁、金、或銀。另外，若選用合金時則例如可為鐵鎳合金。本實施例的磁屏蔽導電件11的材料是以純金屬銅為例。金屬銅的導電性很好，並且具有良好磁屏蔽(磁反射)效果，而且取得與加工也較容易，適合當成磁屏蔽導電件11的材料。

具體來說，本實施例的磁屏蔽導電件11的第一設置部111可罩設在火星塞12上，使磁屏蔽導電件11可與火星塞12的一端電性連接，而火星塞12的另一端則具有兩個電極，即電連接磁屏蔽導電件11的一中心電極121，及與中心電極121以一間隙d互相間隔的一接地電極122。當火星塞12通電時，中心電極121與接地電極122之間的間隙d可具有一間隙電壓(未標示)，當間隙電壓夠高時，火星塞12的中心電極121與接地電極122之間可產生電弧。電極122之間可產生電弧。

磁性件13設置於磁屏蔽導電件11的第二設置部112。其中，磁性件13具有一指北極N及一指南極S。於此，指北極N位於磁性件13靠近火星塞12的一側，而指南極S位於磁性件13遠離火星塞12的另一側。磁性件13可例如為一釹鐵硼(NdFeB)磁鐵，或是一鐵氧體(ferrite)磁鐵，但不限於此。本實施例的磁屏蔽導電件11遠離火星塞12的一側的第二設置部112的形狀為T字型而具有一外周面1121，而磁性件13具有朝向第二設置部112的外周面1121的一內周面132，且磁性件13圍繞設置於外周面1121。具體來說，本實施例的磁性件13為環狀體而中間部份具有一穿孔131，磁屏蔽導電件11的第二設置部112穿設穿孔131，且磁屏蔽導電件11的外周面1121與磁性件13的穿孔131所構成的內周面132貼合。磁屏蔽導電件11除了做為導電之外，更可屏蔽磁性件13往火星塞12方向的磁力，使磁性件13的磁力不會影響火星塞12的電弧產生，藉此提高火星塞12的點火效能。

高壓電源14分別電連接磁屏蔽導電件11與火星塞12。於此，高壓電源14的一端電連接磁屏蔽導電件11，其另一端則電連接火星塞12的接地電極122。其中，高壓電源14可受控在一供電狀態及一斷電狀態之間變換。當高壓電源14在供電狀態時，中心電極121與接地電極122之間的間隙電壓所提供的電場強度甚高，足以引發電擊穿，使火星塞12的中心電極121與接地電極122之間會產生電弧，藉此引燃油氣而使引擎產生動力，使汽車可移動。於此，電弧是由接地電極122往中心電極121的方向產生；另外，當高壓電源14在斷電狀態時，中心電極121與接地電極122之間的間隙電壓所能提供的電場強度極小，遠不足以引發電擊穿，故火星塞12兩電極之間不會產生電弧，引擎也不會產生動力。

圖1B顯示依據本發明一實施例之一種汽車點火裝置的另一示意圖。如圖1B所示，除了圖1A顯示的磁屏蔽導電件11、火星塞12、磁性件13及高壓電源14(圖1B未繪示)外，本實施例的汽車點火裝置1更可包括一帽蓋單元15。

帽蓋單元15具有一帽蓋殼體151，帽蓋殼體151的材料例如為橡膠或塑膠等絕緣體，而高壓電源14與磁屏蔽導電件11則設置於帽蓋殼體151內。在一些實施例中，帽蓋單元15更可具有一彈性件(圖1B未繪示)，彈性件設置於帽蓋殼體151內，且帽蓋殼體151可罩設磁屏蔽導電件11(及火星塞12的一端)，使得磁屏蔽導電件11可透過此彈性件與位於帽蓋殼體151內的高壓電源14電性連接。在一些實施例中，彈性件可為一螺旋彈簧，但不限於此。

請參照圖2所示，其為一實施例之磁性件13所產生的磁場在電弧產生時使通過磁屏蔽導電件11的自由電子以螺旋路徑加速前進的示意圖。當中心電極121與接地電極122之間的間隙電壓所提供的電場強度足以引發電擊穿而產生電弧的瞬間，大量的自由電子e-可由接地電極122穿越電漿化的絕緣介質，並依序沿中心電極121、磁屏蔽導電件11(及彈性件)的路徑(參照圖2)朝高壓電源14移動而形成電子流時，磁性件13可在磁屏蔽導電件11的中心部位以高強度的磁場B沿電流E的反方向(即電子流方向)作用於自由電子e-上(磁場B與電子流同方向，圖2僅畫出一個自由電子e-作為示意)，使通過磁屏蔽導電件11的自由電子e-可以螺旋路徑加速前進，形成類似泵浦的效果，連帶使得接地電極122被迫補充更多的自由電子e-至中心電極121，因而使電弧形成瞬間的電流值大幅提升，使兩電極121、122之間的間隙電壓的最大值會隨著電弧形成瞬間的電流值提高而同步出現大幅度的提升。

請參照圖3所示，其顯示一實施例之火星塞12的中心電極121與接地電極122之間的電弧產生前後的間隙電壓隨時間變化的比較示意圖。在圖3中，曲線61是本發明一實施態樣之磁性件13採用釹鐵硼磁鐵，且在電弧產生前後的間隙電壓隨時間的變化曲線，曲線62是本發明另一實施態樣之磁性件13採用鐵氧體磁鐵，且在電弧產生前後的間隙電壓隨時間的變化曲線，而曲線63為習知的汽車點火裝置在電弧產生前後的間隙電壓隨時間的變化曲線。

如圖3所示，曲線61、曲線62與曲線63的峰值(peak)間隙電壓分別為316kV、222kV及148kV，而且磁性件13採用釹鐵硼磁鐵時，電壓從0V到峰值間隙電壓為316kV時僅需要不到5ns的時間，但習知汽車點火裝置在電壓從0到峰值間隙電壓遠大於5ns的時間，因此本實施例的汽車點火裝置1若磁性件13採用釹鐵硼磁鐵時，相較於習知的點火裝置，除了能提升超過一倍(113.5%)以上的峰值間隙電壓之外，還能讓電弧在更短的時間內生成。另外，即使磁性件13採用鐵氧體磁鐵，相較於習知的點火裝置而言，其峰值間隙電壓也可提升了50%。

因此，本實施例的汽車點火裝置1能突破高壓電源14供應電壓的限制，而在電弧生成的瞬間大幅提升峰值間隙電壓，故能以更快速且更穩定的電弧去點燃引擎汽缸內的燃料，達到完全燃燒的目的，進一步減少有害氣體的排放與提升能源利用率，使汽車更省油、更環保。另外，火星塞12所產生的電弧能在更短的時間內生成(若磁性件13採用釹鐵硼磁鐵時)，而且峰值間隙電壓的提高，能瞬間引燃油氣而以爆炸的方式對引擎活塞進行強而有力的做功，藉此可提升引擎的馬力。另外，峰值間隙電壓提高時，油氣爆炸燃燒的溫度也較高，較高的溫度也可清除引擎室的積碳，使引擎保持在較高的運轉效能。

此外，由於火星塞12因電擊穿所產生的高溫可能會使一部分的電極熔化而產生碎屑，這些碎屑有可能會粘附在中心電極121或接地電極122上(可能因磁力)，導致兩電極之間的間距變小(點火距離變小)，而且也會使兩電極之間的阻抗變大，導致點火所需的電壓不足或是電流太小，使得尖端放電效果不佳，因此，本實施例的汽車點火裝置1利用磁屏蔽導電件11可屏蔽磁性件13往火星塞12方向的磁力，藉此，使碎屑不會因磁性而粘附在中心電極121或接地電極122上，因此也可提升點火效率，使得怠速時汽車也比較不會抖動。

此外，本發明更提出一種點火加速器，其與一點火器配合應用，並包括一磁屏蔽導電件以及一磁性件。磁屏蔽導電件具有一第一設置部與一第二設置部，點火器的一端設置於第一設置部內，並與磁屏蔽導電件電性連接。磁性件設置於第二設置部，磁性件具有一指北極與一指南極，指北極位於磁性件靠近點火器的一側，指南極位於磁性件遠離點火器的另一側；其中，磁屏蔽導電件屏蔽磁性件往點火器方向的磁力。

在一些實施例中，點火器可為上述的火星塞12；在一些實施例中，點火器可為瓦斯爐的點火裝置；在一些實施例中，點火器可為瓦斯熱水爐的點火裝置，上述點火器的實施態樣只是舉例，不可限制本發明。

此外，磁屏蔽導電件的其他技術內容及與磁性件的相對關係可對應參照上述磁屏蔽導電件11與磁性件13，在此不再多作說明。藉由上述的設計，使得本發明的點火加速器不僅可在電弧生成的瞬間大幅提升點火器的峰值間隙電壓，更可縮短點火時間，提升點火器的點火效能。

綜上所述，在本發明的汽車點火裝置中，透過將磁性件設置於磁屏蔽導電件，並使磁性件的指北極朝向火星塞的方向，且磁性件的指南極遠離火星塞的結構設計，可在火星塞產生電弧的瞬間，透過磁性件的磁力作用，使構成電流的自由電子可加速通過，故能突破供應電壓的限制而在電弧生成的瞬間大幅提升峰值間隙電壓，以更快速、更穩定的電弧去點燃引擎汽缸內的油氣燃料，達到完全燃燒、降低有害氣體排放與提升馬力的功效。另外，本發明的汽車點火裝置更利用磁屏蔽導電件來屏蔽磁性件往火星塞方向的磁力，使因電擊穿的高溫所產生的碎屑不會因磁性而粘附在電極上，因此可提升點火效率，使汽車怠速時比較不會抖動。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

Claims

一種汽車點火裝置，包括：一磁屏蔽導電件，具有一第一設置部與一第二設置部；一火星塞，其一端設置於該第一設置部內，並與該磁屏蔽導電件電性連接，該火星塞的另一端具有兩電極，該些電極之間具有一間隙；以及一磁性件，其為環狀體而具有一穿孔，該第二設置部穿設該穿孔，該磁性件具有一指北極與一指南極，該指北極位於該磁性件靠近該火星塞的一側，該指南極位於該磁性件遠離該火星塞的另一側；其中，該磁屏蔽導電件屏蔽該磁性件往該火星塞方向的磁力。
如申請專利範圍第1項所述之汽車點火裝置，其中該第一設置部包含一凹槽。
如申請專利範圍第1項所述之汽車點火裝置，其中該第二設置部具有一外周面，該磁性件圍繞設置於該外周面。
如申請專利範圍第3項所述之汽車點火裝置，其中該磁性件的該穿孔形成一內周面，該內周面與該外周面貼合。
如申請專利範圍第1項所述之汽車點火裝置，更包括：一高壓電源，其分別電連接該磁屏蔽導電件與該火星塞，當該高壓電源在一供電狀態時，該火星塞產生電弧。
如申請專利範圍第5項所述之汽車點火裝置，更包括：一帽蓋單元，具有一帽蓋殼體，該高壓電源與該磁屏蔽導電件設置於該帽蓋殼體內。
如申請專利範圍第1項所述之汽車點火裝置，其中該磁性件為一釹鐵硼磁鐵。
如申請專利範圍第1項所述之汽車點火裝置，其中該磁性件為一鐵氧體磁鐵。
如申請專利範圍第1項所述之汽車點火裝置，其中該磁屏蔽導電件的材料為導電性良好的金屬或合金。
如申請專利範圍第1項所述之汽車點火裝置，其中該磁屏蔽導電件包含一第一材料與一第二材料，該第二材料包覆該第一材料，且該第二材料為導電性良好的金屬或合金。
如申請專利範圍第9項所述之汽車點火裝置，其中該金屬為銅、鋁、金、或銀。
一種點火加速器，與一點火器配合應用，並包括：一磁屏蔽導電件，具有一第一設置部與一第二設置部，該點火器的一端設置於該第一設置部內，並與該磁屏蔽導電件電性連接，該點火器的另一端具有兩電極，該些電極之間具有一間隙；以及一磁性件，其為環狀體而具有一穿孔，該第二設置部穿設該穿孔，該磁性件具有一指北極與一指南極，該指北極位於該磁性件靠近該點火器的一側，該指南極位於該磁性件遠離該點火器的另一側；其中，該磁屏蔽導電件屏蔽該磁性件往該點火器方向的磁力。