TWM554942U - 車用點火裝置 - Google Patents

Abstract

一種車用點火裝置包含一控制電源、一帽蓋單元及一火星塞。該控制電源受控在一供電狀態及一斷電狀態之間變換。該帽蓋單元包括一帽蓋殼體、一設置於該帽蓋殼體內且電連接該控制電源的第一導電件、一設置於該帽蓋殼體內且電連接該第一導電件的第二導電件，及一設置於該帽蓋殼體內且設置於該第二導電件的外周面的磁力件。該磁力件具有一指北極及一指南極。該火星塞電連接該第二導電件。該磁力件的指北極朝向該火星塞的方向。當該控制電源在該供電狀態時，該火星塞會產生電弧。當該控制電源在該斷電狀態時，該火星塞不會產生電弧。

Description

車用點火裝置

本新型是有關於一種點火裝置，特別是指一種適用於引燃車輛引擎汽缸內的燃料的車用點火裝置。

參閱圖1，為現有的一種點火裝置1（ignition device），該點火裝置1包括一帽蓋組11（plug cap），及一火星塞12（spark plug）。該帽蓋組11具有一殼體13、一設置於該殼體13內的第一接頭14、一設置於該殼體13內且電連接該第一接頭14的彈簧15、一設置於該殼體13內且電連接該彈簧15的電阻16，及一設置於該殼體13內且電連接該電阻16的第二接頭17。該火星塞12具有一電連接該第二接頭17的中心電極18（center electrode），及一鄰近該中心電極18且與該中心電極18以一間隙（gap）互相間隔的接地電極19（ground electrode）。

當該第一接頭14被施加足夠高的供應電壓時，該中心電極18與該接地電極19之間的電場強度將使位於該間隙的絕緣介質（例如：油氣）發生電擊穿（electrical breakdown）而產生電弧（electric arc），並藉此引燃油氣。

然而，由於發生電擊穿時的峰值間隙電壓（peak gap voltage）受限於該第一接頭14所被施予的供應電壓，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）。

此外，若車輛的線路老舊，施於該第一接頭14的供應電壓必然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該火星塞12產生電弧，因而造成車輛無法發動或於行駛中熄火的情形。

因此，本新型的目的，即在提供一種能在不改變原有的供應電壓的條件下提升峰值間隙電壓的車用點火裝置。

於是，本新型車用點火裝置包含一控制電源、一帽蓋單元及一火星塞。

該控制電源受控在一供電狀態及一斷電狀態之間變換。

該帽蓋單元包括一帽蓋殼體、一設置於該帽蓋殼體內且電連接該控制電源的第一導電件、一設置於該帽蓋殼體內且電連接該第一導電件的第二導電件，及一設置於該帽蓋殼體內且設置於該第二導電件的外周面的磁力件。該磁力件具有一指北極，及一指南極。

該火星塞電連接該第二導電件。該磁力件的指北極朝向該火星塞的方向。當該控制電源在該供電狀態時，該火星塞會產生電弧。當該控制電源在該斷電狀態時，該火星塞不會產生電弧。

本新型的功效在於：利用設置於該第二導電件的外周面的磁力件，在電弧產生的瞬間，藉由該磁力件磁場的作用，令構成電流的自由電子持續以螺旋加速的方式通過該第二導電件，形成類似泵浦的效果，故能突破該控制電源供應電壓的限制，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燃料，達到完全燃燒的目的。

參閱圖2，為本新型車用點火裝置的一實施例，該車用點火裝置包含一控制電源2、一帽蓋單元3，及一火星塞4。

該控制電源2受控在一供電狀態及一斷電狀態之間變換。

在本實施例中，該帽蓋單元3包括一帽蓋殼體31、一設置於該帽蓋殼體31內且電連接該控制電源2的第一導電件32、一設置於該帽蓋殼體31內且電連接該第一導電件32的彈性件33、一設置於該帽蓋殼體31內且電連接該彈性件33的電阻件34、一設置於該帽蓋殼體31內且電連接該電阻件34的第二導電件35，及一設置於該帽蓋殼體31內且設置於該第二導電件35的外周面351的磁力件36。

要說明的是，在本實施例的其他變化例中，該彈性件33也可以是電連接於該電阻件34與該第二導電件35之間。此外，在本實施例的其他變化例中，該電阻件34也可以視需求而不設置，也就是該帽蓋單元3僅包括該帽蓋殼體31、該第一導電件32、該彈性件33及該第二導電件35。在本實施例中，該彈性件33為一螺旋彈簧，但不限於此。

該磁力件36具有一指北極N及一指南極S。在本實施例中，該磁力件36圍繞設置於該第二導電件35的外周面351，並具有一朝向該第二導電件35的外周面351的內周面361。該內周面361圍繞界定出一供該第二導電件35穿設的穿孔362，該內周面361與該第二導電件35的外周面351靠合。此外，該磁力件36是一釹鐵硼（NdFeB）磁鐵，或是一鐵氧體（ferrite）磁鐵，但不限於此。

該火星塞4電連接該第二導電件35，並包括一電連接該第二導電件35的中心電極41，及一與該中心電極41以一間隙互相間隔的接地電極42。該間隙具有一間隙電壓V _gap。

該磁力件36的指北極N朝向該火星塞4的方向。

當該控制電源2在該供電狀態時，該間隙電壓V _gap提供的電場強度甚高，足以引發電擊穿，故該火星塞4會產生電弧。當該控制電源2在該斷電狀態時，該間隙電壓V _gap所能提供的電場強度極小，遠不足以引發電擊穿，故該火星塞4不會產生電弧。

參閱圖3，為本新型車用點火裝置提升峰值間隙電壓的原理示意圖。當該間隙電壓V _gap的電場E引發電擊穿而產生電弧的瞬間，大量的自由電子e ^-由該接地電極42穿越電漿化的絕緣介質（見圖2），並依序沿該中心電極41、該第二導電件35、該電阻件34、該彈性件33、該第一導電件32的路徑朝該控制電源2移動而形成電流。

此時，該磁力件36在該第二導電件35的中心部位以高強度的磁場B沿著電流的方向作用於自由電子e ^-（圖中僅畫出一個自由電子e ^-作為示意），使通過該第二導電件35的自由電子e ^-以螺旋路徑加速前進，形成類似泵浦的效果，連帶使得該接地電極42被迫補充更多的自由電子e ^-至該中心電極41，因而使電弧形成瞬間的電流值大幅提升，再加上該電阻件34具有固定的電阻值（例如：3 kΩ），故使得該間隙電壓V _gap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。

參閱圖4，波形91為本新型車用點火裝置在電弧產生前後的間隙電壓V _gap隨時間的變化，其中，該磁力件36是採用釹鐵硼磁鐵；波形92為本新型車用點火裝置在電弧產生前後的間隙電壓V _gap隨時間的變化，其中，該磁力件36是採用鐵氧體磁鐵；波形93為現有的點火裝置在電弧產生前後的間隙電壓V _gap隨時間的變化。

如圖4所示，波形91、波形92與波形93的峰值間隙電壓分別為316 kV、222 kV及148 kV，而峰值間隙電壓發生的時間則分別為11 ns、25 ns及25 ns，可知本新型車用點火裝置採用釹鐵硼磁鐵時，相較於現有的點火裝置，除了能提升超過一倍（113.5%）的峰值間隙電壓以外，還能讓電弧在更短的時間內生成（由25 ns縮短為11 ns）。

最後，分別裝設本新型車用點火裝置與現有的點火裝置進行排氣檢測的結果，如下表所示： <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> </td><td> 現有的 點火裝置 </td><td> 本新型 </td><td> 改善比率 </td></tr><tr><td> 一氧化碳 </td><td> 0.3% </td><td> 0.2% </td><td> 減少33.3% </td></tr><tr><td> 碳氫化合物 </td><td> 620 ppm </td><td> 264 ppm </td><td> 減少57.4% </td></tr><tr><td> 二氧化碳 </td><td> 13.6% </td><td> 14.4% </td><td> 增加5.9% </td></tr></TBODY></TABLE>由上可知，本新型相較於現有的點火裝置，有毒的一氧化碳排放量減少三分之一，未被燃燒利用的碳氫化合物（hydrocarbon, HC）減少超過一半，而排出的二氧化碳（CO ₂）則是相對增加，表示燃料完全燃燒的程度較高。

經由以上的說明，可再將本新型的優點歸納如下：

一、本新型利用圍繞設置於該第二導電件35的外周面351的磁力件36，能在電弧產生的瞬間，藉由該磁力件36的磁場B的作用，令構成電流的自由電子e ^-持續以螺旋加速的方式通過該第二導電件35，形成類似泵浦的效果，相較於現有的點火裝置，本新型能突破該控制電源2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燃料的利用率。

二、本新型利用該磁力件36提高電弧生成時的峰值間隙電壓，相較於現有的點火裝置，本新型在車輛因線路老舊而導致該控制電源2的供應電壓低於額定值時，仍能有效且快速地生成穩定的電弧，避免車輛於行駛中熄火或無法發動的情形。

三、本新型藉由該磁力件36採用的是磁力較強的釹鐵硼磁鐵，相較於採用一般的鐵氧體磁鐵，該磁力件36採用釹鐵硼磁鐵使峰值間隙電壓有更為顯著的提升，同時也讓電弧在更短的時間內生成，故能瞬間引燃油氣，並以爆炸的方式對引擎活塞進行強而有力的做功。

綜上所述，本新型車用點火裝置不僅能在不改變原有的供應電壓的條件下提升峰值間隙電壓，還能提供快速且穩定的電弧去點燃引擎內的燃料，故確實能達成本新型的目的。

惟以上所述者，僅為本新型的實施例而已，當不能以此限定本新型實施的範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋的範圍內。

2‧‧‧控制電源
3‧‧‧帽蓋單元
31‧‧‧帽蓋殼體
32‧‧‧第一導電件
33‧‧‧彈性件
34‧‧‧電阻件
35‧‧‧第二導電件
351‧‧‧外周面
36‧‧‧磁力件
361‧‧‧內周面
362‧‧‧穿孔
4‧‧‧火星塞
41‧‧‧中心電極
42‧‧‧接地電極
91‧‧‧波形
92‧‧‧波形
93‧‧‧波形
B‧‧‧磁場
E‧‧‧電場
e^-‧‧‧自由電子
N‧‧‧指北極
S‧‧‧指南極
V_gap‧‧‧間隙電壓

本新型的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是現有的一種點火裝置的一局部剖視示意圖； 圖2是本新型車用點火裝置的一實施例的一局部剖視示意圖； 圖3是一示意圖，說明該實施例的一磁力件的磁場在電弧產生時使一通過一第二導電件的自由電子以螺旋路徑加速前進；及 圖4是一實驗量測圖，說明該實施例與現有的點火裝置在電弧產生前後的間隙電壓隨時間變化的比較結果。

2‧‧‧控制電源

3‧‧‧帽蓋單元

31‧‧‧帽蓋殼體

32‧‧‧第一導電件

33‧‧‧彈性件

34‧‧‧電阻件

35‧‧‧第二導電件

351‧‧‧外周面

36‧‧‧磁力件

361‧‧‧內周面

362‧‧‧穿孔

4‧‧‧火星塞

41‧‧‧中心電極

42‧‧‧接地電極

N‧‧‧指北極

S‧‧‧指南極

V_gap‧‧‧間隙電壓

Claims (9)

1. 一種車用點火裝置，包含： 一控制電源，受控在一供電狀態及一斷電狀態之間變換； 一帽蓋單元，包括一帽蓋殼體、一設置於該帽蓋殼體內且電連接該控制電源的第一導電件、一設置於該帽蓋殼體內且電連接該第一導電件的第二導電件，及一設置於該帽蓋殼體內且設置於該第二導電件的外周面的磁力件，該磁力件具有一指北極，及一指南極；及 一火星塞，電連接該第二導電件，該磁力件的指北極朝向該火星塞的方向，當該控制電源在該供電狀態時，該火星塞會產生電弧，當該控制電源在該斷電狀態時，該火星塞不會產生電弧。
2. 如請求項1所述的車用點火裝置，其中，該磁力件圍繞設置於該第二導電件的外周面，並具有一朝向該第二導電件的外周面的內周面，該內周面圍繞界定出一供該第二導電件穿設的穿孔。
3. 如請求項2所述的車用點火裝置，其中，該磁力件的內周面與該第二導電件的外周面靠合。
4. 如請求項1所述的車用點火裝置，其中，該帽蓋單元還包括一設置於該帽蓋殼體內且電連接於該第一導電件與該第二導電件之間的電阻件。
5. 如請求項4所述的車用點火裝置，其中，該帽蓋單元還包括一設置於該帽蓋殼體內且電連接於該第一導電件與該電阻件之間的彈性件。
6. 如請求項4所述的車用點火裝置，其中，該帽蓋單元還包括一設置於該帽蓋殼體內且電連接於該電阻件與該第二導電件之間的彈性件。
7. 如請求項1至請求項6中任一請求項所述的車用點火裝置，其中，該磁力件為一釹鐵硼磁鐵。
8. 如請求項1至請求項6中任一請求項所述的車用點火裝置，其中，該磁力件為一鐵氧體磁鐵。
9. 如請求項5至請求項6中任一請求項所述的車用點火裝置，其中，該彈性件為一螺旋彈簧。