[发明专利]具有改进的电气性能的电晕点火装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年3月15日提交的美国专利申请序列号No.13/843,336和于2012年3月23日提交的美国临时申请序列号61/614,808的权益，其全部内容通过引用整体合并入此处。

技术领域

本发明大致涉及一种用于发射射频电场来电离燃料-空气混合物并提供电晕放电的电晕点火装置，以及该点火装置的成形方法。

背景技术

电晕放电点火系统包括具有中心电极的点火装置，该中心电极被施加一种高射频电压进而在燃烧室内形成强射频电场。该电场使得燃烧室内的一部分的燃料和空气混合物离子化并开始介质击穿，加速燃料-空气混合物的燃烧。该电场优选被控制使得燃料-空气混合物维持介电性能和产生电晕放电，也称作非热等离子体。该燃料-空气混合物的电离部分形成火焰前缘，该火焰前缘然后变得自我维持并燃烧燃料-空气混合物的剩余部分。优选地，该电场被控制使得燃料-空气混合物并不丧失所有的介电性能，该介电性能可在电极和接地的气缸壁，活塞，或点火装置的其他部分之间形成热等离子体和电弧。Freen的美国专利No.6,883,507中公开了一种电晕放电点火系统的一个例子。

该电晕点火装置通常包括由导电材料制成的中心电极，用于接收高射频电压并发射射频电场从而将燃料-空气混合物离子化并提供电晕放电。该电极通常包括发射电场的高压电晕增强的电极尖端。该点火装置还包括由金属材料制成的容纳中心电极的壳体，并且由绝缘材料制成的绝缘体设置于壳体和中心电极之间。该电晕放电点火系统的点火装置并不包括任何特意靠近中心电极的点火端放置的接地电极元件。此外，地面优选通过气缸壁或点火系统的活塞提供。Lykowski和Hampton的美国专利申请No.2010/0083942中公开了电晕点火装置的一个例子。

在高频电晕点火装置的工作期间，如果绝缘体外径在远离接地金属壳体并朝着高压电极尖端移动的方向上增加，则具有电子优势。美国专利申请公开号No.2012/0181916中公开了这种设计的一个例子。为了获得最大利益，通常理想的是使该外径大于接地金属壳体的内径。这种设计使得需要通过将绝缘体从燃烧室的方向插入壳体中对点火装置进行装配，也称作“反向装配”。但是，该反向装配的方法导致了一系列可能无法接受的操作和制造问题。例如，很难将绝缘体在不受张力的条件下保持在壳体内。

发明内容

本发明的一方面提供一种电晕点火装置，包括：中心电极，围绕该中心电极的绝缘体，以及围绕该绝缘体的导电元件。该中心电极由导电材料制成用于接收高射频电压并发射射频电场。绝缘体由电绝缘材料制成并沿中心轴从绝缘体上端纵向延伸到绝缘体鼻端。所述绝缘体包括从所述绝缘体上端延伸到所述绝缘体鼻端的绝缘体外表面，并且所述绝缘体外表面具有横穿并垂直于所述中心轴延伸的绝缘体外径。所述绝缘体还包括绝缘体本体区域和绝缘体鼻端区域。所述绝缘体外表面包括在所述绝缘体本体区域和所述绝缘体鼻端区域之间远离并横向于所述中心轴向外延伸的下缘。所述下缘增大了所述绝缘体外径。

所述导电元件由导电材料制成并围绕至少部分所述绝缘体本体区域，使得所述绝缘体鼻端区域在所述导电元件以外延伸。所述导电元件包括围绕至少一部分所述绝缘体本体区域并从壳体上端延伸到壳体点火端的壳体。所述壳体具有面向所述中心轴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的壳体内表面。所述壳体内表面还具有横穿并垂直于中心轴延伸的壳体内径。

所述导电元件还包括围绕一部分所述绝缘体本体区域并从中间上端纵向延伸到中间点火端的中间部分。所述中间部分包括面向所述中心轴并沿着所述绝缘体外表面从所述中间上端纵向延伸到所述中间点火端的中间内表面。所述中间内表面具有横穿并垂直于所述中心轴延伸的导电内径。所述导电内径小于位于所述绝缘体的下缘下方的绝缘体外径，从而提供工作时的超常的电气性能。此外，所述中间点火端与所述绝缘体的下缘配合。

本发明的另一方面提供了一种电晕点火装置的成形方法。该方法包括将中间部分设置于所述绝缘体的下缘上；以及将由导电材料制成的壳体围绕所述中间部分和绝缘体设置。

由于导电内径小于邻近绝缘体鼻端区域的绝缘体外径，本发明的电晕点火装置提供了超常的电气性能。该电晕点火装置包括这种有利特征并且还能被向前装配。因此，该电晕点火装置提供了超常的电气性能，还避免了与反向装配点火装置相关的问题。

附图说明