[发明专利]高频点火装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种包含如权利要求1的前序部分中所述的特征的高频点火装置。EP 1515594A2中公开了这种类型的高频点火装置。

背景技术

为了点燃发动机中的可燃气体混合物，使用适合的电路，例如高频振荡电路，来激发这种高频点火装置的中心电极。然后，中心电极发射高频电磁波到发动机的燃烧室中，由此产生诱发点火的等离子体。

通过电晕放电进行点火的高频点火装置是传统的利用电弧放电诱发点火并且容易因电极烧损而产生严重磨损的火花塞的替代部件。尽管高频点火装置有可能实现较长的使用寿命，但是这一点目前尚未实现。

因此，本发明所要解决的技术问题就是提供一种能够改善高频点火装置的使用寿命的方法。

这一技术问题通过具有如权利要求1中所述的特征的高频点火装置得到了解决。针对本发明的有利改进则是从属权利要求的主题。

发明内容

为了激发中心电极以发射高频电磁波，高频点火装置包含通常为振荡电路或者例如为压电高频发生器的电路。该电路中的一个元件是电容器，该电容器的电介质由绝缘体形成。

对于通常至少为1MHz的频率和几千伏的电压，已证明工作期间的介质强度是成问题的。电压过载和局部放电经常引起高频点火装置过早地出现故障。

令人惊讶的是，可以通过在绝缘体的由壳体围绕的那部分上设置导电涂层来显著提高介质强度。在根据本发明的点火装置中，绝缘体的导电涂层和中心电极共同形成电容器，而该电容器的电介质是所述绝缘体。相反，在EP 1515594A2所披露的点火装置中，金属壳体和中心电极共同形成电容器，由此导致不太均匀的电场，并因而使介质强度降低。

导电涂层可以例如是金属涂层。然而，导电涂层优选地为陶瓷涂层。陶瓷涂层具有硬度很大的优点。硬涂层大大减少了绝缘体在插入壳体中时发生损坏的风险。这是一个重要的优点，因为对涂层的破坏会形成可能产生电场峰的脆弱部位，这会导致局部放电。

合适的涂层包括例如非氧化陶瓷涂层，比如：硼化物，尤其是二硼化物(例如硼化钛或硼化锆)；碳化物，尤其是碳化钛或碳化硅；和氮化物。因为氮化物兼具良好的导电性和很高的硬度及较高的耐化学性，所以氮化陶瓷涂层是特别优选的。尤其是在利用基于氮化钛和/或氮化铬的陶瓷材料的情况下，可以获得较好的结果。其他可能的涂层包括基于氧化物的陶瓷涂层，例如铟锡氧化物，尤其是主要由氧化铟(例如(In₂O₃)_1-x(SnO₂)_x，其中，x小于或等于0.2，尤其是x小于或等于0.1)组成的铟锡氧化物。

导电涂层优选地具有小于100μm，特别优选地是小于50μm，尤其是不大于20μm的厚度。甚至是非常薄的涂层也足以提高使用寿命。然而，优选地是，涂层至少具有1μm的厚度。

可以通过例如气相沉积，尤其是PVD(物理气相沉积)或CVD(化学气相沉积)而在根据本发明的点火装置的绝缘体上设置导电涂层。

导电涂层优选地由单层组成。然而，也可以使用多层涂层，例如，包括基于氮化铬的一层和基于氮化钛铬的另一层。

导电涂层优选地具有小于50Ω，特别优选地是小于20Ω，尤其是不超过10Ω的薄膜电阻。通常，涂层的导电率约大，越容易防止会引起电压过载和局部放电的电场峰。

绝缘体的导电涂层与金属壳体电接触。因此，在操作期间，导电层通常会接地，金属壳体也一样。绝缘体可以例如粘接或焊接到壳体中。然而，优选地是，绝缘体以夹紧的方式保持在壳体中。这可以例如通过将绝缘体压入壳体中或者通过热缩配合来实现。有利的是，陶瓷涂层的硬度足以满足这种连接过程。

优选地，导电涂层的硬度至少为1500HV 0.05，特别优选地至少为2000HV 0.05。这些值是基于用0.05千克力的测试力进行的维氏硬度试验而获得的。

根据本发明的一个有利的改进，线圈设置在外壳中，该线圈与由导电涂层和中心电极组成的电容器相结合，共同形成用于高频激励的电路。这种类型的电路是一种振荡电路。该电路优选地为串联谐振电路。然而，本质上也可以使用并联谐振电路。

根据本发明的另一有利的改进，绝缘体的未涂覆部分延伸至壳体之外。