改进的高能点火火花点火器的制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年12月26日提交的美国临时申请No. 61/920,812的权益，该申 请被以引用方式并入本文。
技术领域
[0003] 本申请涉及点火系统并且更具体设计用于燃烧器和燃烧器引燃器的火花点火器。
【背景技术】
[0004] 气体燃烧器引燃器是用于通过燃烧低流速（相对于主燃烧器）的气态的燃料-空 气混合物而建立稳定的引燃火焰的装置。引燃火焰被用于点燃更大的主燃烧器，或用于点 燃难点火的燃料。气体引燃器设计通常包括点火系统。在气体燃烧器引燃器以及诸如火炬 系统的其它燃烧器系统中使用的一种常用类型的点火系统是高能点火（HEI)系统。
[0005] 在工业中，HEI系统由于它们能够在冷、湿、脏、受污染的点火器插塞或其它不利的 燃烧器启动条件下可靠地点燃轻或重燃料的能力而被使用。HEI系统典型地利用电容放电 激励器来将大电流脉冲传递到专门的火花（电弧）点火器。这些系统典型地特征在于IJ至 20J范围内的电容储能量，并且所产生的大电流脉冲通常大于lkA。HEI系统的火花点火器 (还已知为火花塞，火花杆或点火器探测器）通常使用被绝缘体环绕的圆柱形中心电极和 在绝缘体上的外部导电壳体进行构造，使得，在火花杆的轴向朝向的点火端部，环形气隙被 形成在绝缘体的表面上中心电极和外部导电壳体之间。在此气隙处，也称为火花缝隙，HEI 火花可在中心电极和外部导电壳体之间传递电流。通常在此缝隙处半导体材料被应用于绝 缘材料以有助于产生火花。一般来说，HEI系统的火花能量远远大于给定燃料所需要的最 低着火能，假设具有适当的燃料-空气比并且进行了混合的话。此多余的能量允许点火系 统形成强大的火花，从而受如上所述的不利的燃烧器启动条件的影响最小。
[0006] 出于成本和尺寸考虑，希望最小化HEI系统的输出能量，然而，因为输出能量被减 小，在不利的燃烧器启动条件下将更加难以形成火花。
【发明内容】
[0007] 根据本公开的一个实施例，提供了一种包括多个电极和绝缘体的火花点火器，所 述多个电极和绝缘体被配置用于形成具有外表面的本体。所述多个电极包括中心电极和壳 体电极。中心电极具有内表面、端部，并且所述中心电极的至少一部分形成所述本体的外表 面的至少一部分。
[0008] 壳体电极也具有内表面、端部，并且所述壳体电极的至少一部分形成所述本体的 外表面的至少一部分。所述绝缘体位于中心电极和壳体电极之间，并且所述绝缘体的至少 一部分未被中心电极和壳体电极覆盖。所述绝缘体的斜切部分邻近绝缘体的未覆盖部分， 并且所述斜切部分与所述中心电极的内表面的斜切部分并且与所述壳体电极的内表面的 斜切部分相匹配，使得中心电极和壳体电极被相互定位并且彼此电绝缘，从而火花缝隙由 所述中心电极的第一边缘和所述壳体电极的第二边缘形成。
[0009] 根据本公开的另一实施例，提供了一种包括多个电极和绝缘体的火花点火器，所 述多个电极和绝缘体被配置用于形成具有外表面的本体。所述多个电极包括中心电极和壳 体电极。中心电极具有内表面、端部，并且所述中心电极的至少一部分形成所述本体的外表 面的至少一部分。壳体电极也具有内表面、端部，并且所述壳体电极的至少一部分形成所述 本体的外表面的至少一部分。所述绝缘体位于中心电极和壳体电极之间，并且所述绝缘体 的至少一部分未被中心电极和壳体电极覆盖，使得中心电极和壳体电极被相互定位并且彼 此电绝缘,从而火花缝隙由中心电极的第一边缘和壳体电极的第二边缘形成。所述火花缝 隙的第一边缘和第二边缘中的至少一个具有不一致的几何形状。
[0010] 根据本公开的又另一实施例，提供了一种包括多个电极和绝缘体的火花点火器， 所述多个电极和绝缘体被配置用于形成具有外表面的本体。所述多个电极包括中心电极和 壳体电极。所述中心电极具有内表面、端部，并且所述中心电极的至少一部分形成所述本体 的外表面的至少一部分。壳体电极也具有内表面、端部，并且所述壳体电极的至少一部分形 成所述本体的外表面的至少一部分。所述绝缘体被定位于中心电极和壳体电极之间，并且 所述绝缘体的至少一部分未被中心电极和壳体电极覆盖，使得中心电极和壳体电极被相互 定位并且彼此电绝缘,从而火花缝隙由中心电极的第一边缘和壳体电极的第二边缘形成。 所述火花缝隙的深度被从所述绝缘体的未覆盖部分测量到所述本体的外表面，并且，所述 深度小于所述本体的外表面周长的8%。
【附图说明】
[0011] 图1示出了现有技术的轴向指向的火花点火器的立体图（图1A)和剖视图（图 1B)。
[0012] 图2示出了可根据本公开的某些实施例使用的轴向指向的火花点火器的立体图 (图2A)和剖视图（图2B)。
[0013] 图3示出了径向指向的火花点火器的立体图（图3A)和剖视图（图3B)。
[0014] 图4示出了可根据本公开的某些实施例使用的径向指向的火花点火器的立体图 (图4A)和剖视图（图4B)。
[0015] 图5是比较径向指向的火花点火器（图5A)和径向指向的火花点火器的实施例 (图5B)的图示。
[0016] 图6A是示意出根据一实施例的具有不一致电极壳体形状的轴向指向的火花点火 器的例子的图示。
[0017] 图6B是示意出根据另一实施例的具有不一致中心电极形状的轴向指向的火花点 火器的例子的图示。
[0018] 图7A-B分别示意出具有不一致中心电极形状的轴向指向的火花点火器的配置。 [0019] 图8示出了具有不一致电极形状的径向指向的火花点火器的立体图（图8A)和侧 视图（图8B)。
[0020] 图9A是示意出具有成条状的或局部半导体轮廓的轴向指向的火花点火器的例子 的图示。
[0021] 图9B是示意出具有成条状的或局部半导体轮廓的径向指向的火花点火器的例子 的图示。
【具体实施方式】
[0022] 下面的描述和附图示意出在具有用于供应燃料和空气混合物的主燃烧器的燃烧 炉中使用的类型的火花点火器。虽然本公开关于用于燃烧炉的火花点火器环境进行了描 述，但将了解本公开的火花点火器更宽泛地可应用于用于燃料的点火系统并且可应用于其 它系统。
[0023] 允许HEI系统最小化其输出能量、同时保持其输出电压不变并且在不利条件下继 续保持其性能的许多点火器几何结构的实施例已经被研发出来。
[0024] 已经公开了，通过减小点火器末端的槽深度以在壳体电极、中心电极和内部陶瓷 绝缘体之间生成齐平（flush)或"近乎齐平"的表面缝隙，横跨两个电极、具体为中心电极 和壳体电极、之间的气隙的电场集中可被增加。关于优势，这限制了可以集中或停留在点火 器的表面缝隙上的污染物的总量。
[0025] 用于增加两个电极之间的电场集中的另一实施例是对壳体电极、中心电极和/或 内部陶瓷绝缘体应用内斜角。关于优势，这些斜角允许配合零件之间更好地接触，并且因此 减小了液体穿过配合表面之间的机会。另外，另一实施例是形成不一致的电极周边。
[0026] 允许HEI系统最小化其输出能量同时保持其输出电压不变的又另一实施例是增 大横跨半导体的