[发明专利]电晕点火装置和组装方法

说明书

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。

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。

发明背景

1.发明领域

本发明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。

发明内容

本发明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。