电晕点火装置和组装方法制造方法及图纸

提供了一种反向组装的电晕点火器，包括绝缘体，中心电极和金属壳体，其中绝缘体的外径在金属壳体的下端附近增加，以实现电气优势。此外，绝缘体保持强度，因为其在组装期间或之后或者一旦布置在发动机中时不处于张力状态。为了实现绝缘体外径的增加，绝缘体包括邻近壳体点火端的下肩部。中间部分，例如钎焊件和/或金属环，设置在绝缘体外表面和邻近壳体点火端的壳体之间。为了防止绝缘体中的张力，绝缘体可以在绝缘体上端和绝缘体下端之间的仅仅一个位置处受支撑，例如沿着中间部分。

Corona ignition device and assembly method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电晕点火装置和组装方法相关申请的交叉引用本申请要求于2016年8月18日提交的美国部分继续专利申请No.15/240,502的权益，该美国部分继续专利申请的全部内容通过引用结合于本申请中。专利技术背景1.专利
本专利技术一般涉及用于发射射频电场以电离燃料-空气混合物并提供电晕放电的电晕点火器，以及形成点火器的方法。2.相关技术电晕放电点火系统包括点火器，其中心电极充电至高射频电压电势，在燃烧室中产生强烈的射频电场。该电场使燃烧室中的燃料和空气的混合物的一部分电离并开始介电击穿，促进燃料-空气混合物的燃烧。优选地控制电场，使得燃料-空气混合物保持介电特性，并且发生电晕放电，其也称为非热等离子体。燃料-空气混合物的电离部分形成火焰前锋，该火焰前锋然后自我维持并燃烧燃料-空气混合物的剩余部分。优选地，控制电场使得燃料-空气混合物不会丧失所有介电特性，这将在电极与接地的气缸壁、活塞或点火器其它部分之间产生热等离子体和电弧。在Freen的美国专利No.6,883,507中公开了电晕放电点火系统的一个例子。电晕点火器的中心电极由导电材料形成，用于接收高射频电压并发射射频电场以电离燃料-空气混合物并提供电晕放电。电极通常包括发射电场的增强电晕的高压电极尖端。点火器还包括由金属材料形成的壳体，和由电绝缘材料形成的设置在壳体和中心电极之间的绝缘体。电晕放电点火系统的点火器不包括任何故意放置为紧邻中心电极点火端的接地电极元件。而是，接地优选地由汽缸壁或点火系统的活塞提供。在Lykowski和Hampton的美国专利申请公开文献No.2010/0083942中公开了电晕点火器的示例。在高频电晕点火器的操作期间，如果绝缘体的外径在远离接地金属壳并朝向高压电极尖端移动的方向上增加，则存在电气优势。在美国专利申请公开文献No.2012/0181916中公开了该设计的示例。为了最大的益处，通常希望使绝缘体的外径大于接地的金属壳的内径。这种设计导致需要通过将绝缘体从燃烧室的方向插入壳体中来组装点火器，这称为“反向组装”。然而，反向组装方法导致一系列操作和制造方面的妥协，这可能是不可接受的。例如，当将组件设置在内燃机中时，难以将绝缘体保持在壳体中而不使绝缘体处于张力状态。通常，一旦组件安装在发动机中，则绝缘体中的张力就会增加。
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供了一种反向组装的电晕点火器，用于发射射频电场以电离燃料-空气混合物并提供电晕放电。电晕点火器包括由导电材料形成的中心电极，用于接收高射频电压并发射射频电场。由电绝缘材料形成的绝缘体围绕中心电极。电晕点火器被设计成使得绝缘体在组装期间或一旦安装在发动机中时不会处于张力状态。绝缘体从绝缘体上端纵向地延伸到绝缘体鼻部端。绝缘体还包括从绝缘体上端延伸到绝缘体鼻部端的绝缘体外表面，绝缘体外表面具有绝缘体外径。绝缘体外表面包括向外延伸并位于绝缘体上端和绝缘体鼻部端之间的绝缘体下肩部，并且绝缘体下肩部呈现绝缘体外径的增加。壳体围绕绝缘体的至少一部分并且从壳体上端延伸到壳体点火端。壳体具有壳体内表面，该壳体内表面面向并沿着绝缘体外表面从壳体上端延伸到壳体点火端。壳体内表面具有壳体内径，并且壳体的至少一个位置的壳体内径小于绝缘体下肩部处的绝缘体外径。由导电材料形成的中间部分设置在绝缘体外表面和壳体内表面之间以及在绝缘体上端和绝缘体下肩部之间。还提供了一种形成电晕点火器的方法，特别是反向组装方法。该方法包括，提供由电绝缘材料形成的绝缘体，其从绝缘体上端延伸到绝缘体鼻部端。该绝缘体包括绝缘体外表面，该绝缘体外表面从绝缘体上端延伸到绝缘体鼻部端并且具有绝缘体外径。绝缘体外表面具有向外延伸并位于绝缘体上端和绝缘体鼻部端之间的绝缘体下肩部，并且该绝缘体下肩部呈现绝缘体外径的增加。该方法还包括，提供从壳体上端延伸到壳体点火端的壳体，并且该壳体包括具有壳体孔的壳体内表面。该壳体内表面具有壳体内径，壳体的至少一个位置的壳体内径小于绝缘体下肩部处的绝缘体外径。该方法还包括，通过壳体点火端将绝缘体上端插入壳体孔中；并且在绝缘体外表面和壳体内表面之间设置由导电材料形成的中间部分。由于绝缘体下肩部处的绝缘体外径增加，本专利技术的电晕点火器提供了优异的电性能。此外，由于绝缘体保持不处于张力状态，因此它可以取得比张力状态下的绝缘体更大的强度。附图的简要说明本专利技术的其它优点将是容易理解的，因为通过参考连同附图一起考虑的以下详细描述，可以更好地理解本专利技术的优点，其中：图1-8是根据示例实施例的反向组装的电晕点火器的剖视图，其中绝缘体处于压缩状态而没有处于张力状态；图9-16是根据其它示例实施例的电晕点火器的部分的剖视图，其中绝缘体处于压缩状态而没有处于张力状态；和图17是根据一示例实施例的另一种反向组装的电晕点火器的剖视图，其中绝缘体不处于压缩状态或张力状态。示例实施例的详细描述用于接收高射频电压并发射射频电场以电离燃料-空气混合物并在内燃机的燃烧室中提供电晕放电的反向组装电晕点火器20的示例实施例如图1-17所示。电晕点火器20包括接收高射频电压并发射射频电场的中心电极22，围绕中心电极22的绝缘体24，以及围绕绝缘体24的导电部件。导电部件包括金属壳体26并且可选地包括中间部分28。在若干实施例中，例如图1-9的那些实施例中，导电部件和绝缘体24布置成使得绝缘体24处于压缩状态，以与处于张力状态的绝缘体相比增加绝缘体24的强度。在图17的实施例中，绝缘体24不受压缩或拉伸，因此与处于张力状态的绝缘体相比也具有增加的强度。如图所示，电晕点火器20的中心电极22沿着中心轴线A从终端30纵向地延伸到电极点火端32。中心电极22由导电材料形成，用于接收通常在20至75KV峰值/峰值的范围内的高射频电压，并发射通常在0.8至1.2MHz的范围内的高射频电场。在该示例实施例中，中心电极22包括在电极点火端32处的电晕增强尖端34，例如包括多个尖头的尖端，如图1-10和17所示。中心电极22的终端30通常连接到电气端子36，电气端子36最终连接到点火线圈(未示出)。点火线圈连接到用于提供高射频电压的能量源。电晕点火器20的绝缘体24也沿着中心轴线A从绝缘体上端38纵向地延伸到绝缘体鼻部端40。绝缘体24通常围绕中心电极22，使得电极点火端32设置在绝缘体鼻部端40的外部，如图1-10和图17所示。绝缘体内表面42围绕容纳中心电极22的孔。密封件44设置在围绕电气端子36的孔中，以将中心电极22固定到电气端子36。绝缘体内表面42具有延伸经过并垂直于中心轴线A的绝缘体内径Dii。绝缘体24还包括从绝缘体上端38延伸到绝缘体鼻部端40的绝缘体外表面46。绝缘体外表面46具有经过并垂直于中心轴线A延伸的绝缘体外径Dio。绝缘体内径Dii优选为绝缘体外径Dio的15％至40％。在图1-9的实施例中，绝缘体外表面46具有绝缘体上肩部48和绝缘体下肩部50，它们中的每个都位于绝缘体上端38和绝缘体鼻部端40之间并且每个都相对于中心轴线A径向地延伸。上绝缘体肩部48和下绝缘体肩部50都面向绝缘体上端38并且呈现绝缘体外径Dio的增加。在绝缘体下肩部50处的绝缘体外径Dio的增加通常大于在绝缘体上肩部48处的增加，如图1-8所示。或者作为替代，在绝缘体下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于发射射频电场以电离燃料‑空气混合物并提供电晕放电的电晕点火器，包括：中心电极，其由导电材料形成，用于接收高射频电压和发射射频电场；由电绝缘材料形成的绝缘体，其围绕所述中心电极并从绝缘体上端纵向地延伸到绝缘体鼻部端；所述绝缘体包括从所述绝缘体上端延伸到所述绝缘体鼻部端的绝缘体外表面；所述绝缘体外表面具有绝缘体外径；所述绝缘体外表面包括绝缘体下肩部，其向外地延伸并且位于所述绝缘体上端和所述绝缘体鼻部端之间；所述绝缘体下肩部呈现所述绝缘体外径的增加；壳体，其围绕所述绝缘体的至少一部分并从壳体上端延伸到壳体点火端；所述壳体具有壳体内表面，所述壳体内表面面向所述绝缘体外表面并沿着所述绝缘体外表面从所述壳体上端延伸到所述壳体点火端；所述壳体内表面呈现壳体内径；所述壳体的至少一个位置的所述壳体内径小于在所述绝缘体下肩部处的所述绝缘体外径；由导电材料形成的中间部分，其设置在所述绝缘体外表面和所述壳体内表面之间以及在所述绝缘体上端和所述绝缘体下肩部之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.18 US 15/240,5021.一种用于发射射频电场以电离燃料-空气混合物并提供电晕放电的电晕点火器，包括：中心电极，其由导电材料形成，用于接收高射频电压和发射射频电场；由电绝缘材料形成的绝缘体，其围绕所述中心电极并从绝缘体上端纵向地延伸到绝缘体鼻部端；所述绝缘体包括从所述绝缘体上端延伸到所述绝缘体鼻部端的绝缘体外表面；所述绝缘体外表面具有绝缘体外径；所述绝缘体外表面包括绝缘体下肩部，其向外地延伸并且位于所述绝缘体上端和所述绝缘体鼻部端之间；所述绝缘体下肩部呈现所述绝缘体外径的增加；壳体，其围绕所述绝缘体的至少一部分并从壳体上端延伸到壳体点火端；所述壳体具有壳体内表面，所述壳体内表面面向所述绝缘体外表面并沿着所述绝缘体外表面从所述壳体上端延伸到所述壳体点火端；所述壳体内表面呈现壳体内径；所述壳体的至少一个位置的所述壳体内径小于在所述绝缘体下肩部处的所述绝缘体外径；由导电材料形成的中间部分，其设置在所述绝缘体外表面和所述壳体内表面之间以及在所述绝缘体上端和所述绝缘体下肩部之间。2.根据权利要求1所述的电晕点火器，其中，所述绝缘体仅沿所述中间部分被支撑，以便所述绝缘体不处于张力状态。3.根据权利要求1所述的电晕点火器，其中，所述壳体点火端的所述壳体内径小于在所述绝缘体下肩部处的所述绝缘体外径。4.根据权利要求1所述的电晕点火器，其中，所述中间部分是将所述绝缘体外表面固定到所述壳体内表面的金属层。5.根据权利要求4所述的电晕点火器，其中，所述金属层将所述绝缘体外表面钎焊到所述壳体内表面。6.根据权利要求1所述的电晕点火器，其中，所述中间部分是围绕所述绝缘体周向地延伸的金属套筒。7.根据权利要求6所述的电晕点火器，其中，所述中间部分包括金属层，所述金属层将所述金属套筒固定到所述绝缘体外表面和所述壳体内表面上。8.根据权利要求1所述的电晕点火器，其中，所述绝缘体外径减小，以呈现与所述绝缘体下肩部处的所述绝缘体外径的增加间隔开的中间凸台，所述绝缘体包括位于所述中间凸台和所述绝缘体下肩部之间的凹槽，并且所述中间部分设置在所述凹槽中。9.根据权利要求8所述的电晕点火器，其中，所述壳体包括位于所述壳体点火端的下翻转凸缘，所述下翻转凸缘径向地向内延伸并进入所述绝缘体的所述凹槽中，所述中间部分设置在所述凹槽中并处于所述下翻转凸缘和所述绝缘体外表面之间。10.根据权利要求9所述的电晕点火器，其中，所述下翻转凸缘围绕所述中间凸台弯曲。11.根据权利要求1所述的电晕点火器，其中，所述中间部分固定在所述绝缘体外表面和所述壳体内表面上。12.根据权利要求1所述的电晕点火器，其中，所述中间部分是金属层，并且所述绝缘体外表面具有多个肋，沿着所述中间部分在所述肋之间具有凹陷。13.根据权利要求1所述的电晕点火器，其中，所述中间部分与所述绝缘体下肩部间隔开。14.根据权利要求1所述的电晕点火器，其中，所述中心电极包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·安东尼·巴罗斯，约翰·E·米勒，克里斯托弗·米克赛尔，詹姆斯·D·莱科夫斯基，
申请(专利权)人：天纳克公司，
类型：发明
国别省市：美国,US