电晕点火装置以及制造用于电晕点火装置的点火头的方法
【专利摘要】本发明涉及到用于通过电晕放电在发动机的燃烧室内点燃燃油的电晕点火装置，包括绝缘体（2）、中心电极（3），所述中心电极（3）插入绝缘体（2）内并承载有具有多个点火针（5）的点火头（4），以及外壳（1），所述绝缘体（2）插入外壳（1）内。根据本发明，点火针（5）和中心电极（3）插入点火头（4）内。本发明还涉及到一种制造用于电晕点火装置的点火头（4）的方法，其中点火头（4）的生坯通过金属粉末的注射成型制造，点火针（5）和/或中心电极（3）插入生坯内时对生坯进行烧结。
【专利说明】电晕点火装置以及制造用于电晕点火装置的点火头的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电晕点火装置，其具有如DE102010045173A1中已知的权利要求1的前序部分中所述的特征。
【背景技术】
[0002]燃油在发动机的燃烧室内越容易通过电晕放电点燃，电晕放电量就越大。因此，电晕点火装置的中心电极通常都承载有一点火头，所述点火头具有多个点火尖，电晕放电能够从所述每一个点火尖开始。
[0003]具有多个点火尖的点火头可通过从金属板切割极具成本效益地生产出来，如DE10201045175A1中所述。但是，从金属板切割出的星状点火头的点火尖仅能够覆盖少数几个空间方向，因此限制了能够达到的从点火尖开始的电晕放电量。
[0004]由于点火针能够从点火头的任意方向伸出，通过具有多个点火针的点火头可产生更大的电晕放电量。但是生产这种类型的点火头相关费用要高得多。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是详细说明一种极具成本效益地生产具有多个点火针的点火头或包括这种点火头的电晕点火装置的方法。
[0006]该目的通过具有权利要求1中所述的特征的电晕点火装置和根据权利要求8中的方法达成。从属权利要求公开了本发明的有利改进。
[0007]根据本发明，通过将点火针作为单独组件制造来实现具有成本效益的生产制造，类似于将中心电极插入那样将所述点火针插入点火头。将包括点火针的点火头作为一体件生产也是可行的，但更为复杂。
[0008]根据本发明，点火头是通过金属(例如钢或镍基合金)粉末注射成型生产的。的确，通过熔铸(例如重力压铸或离心浇铸)生产同样是可行的，但需要更多的精力来关注微小的制造公差且还需要进行精加工。特别地，通过粉末注射成型生产的一个关键优势在于，当烧结通过粉末注射成型生产的生还(green compact)时，点火针能够卡进至生还内，其末端远离点火尖，然后，由于烧结工序的作用，点火针能够整体粘结到点火头上。粉末注射成型工序之后将点火针粘接至生坯内也是可行的。然而，制造生坯时对点火尖进行二次成型也是可行的。除了通过烧结工序将点火针连接至点火头以外，还可将点火针焊接到点火头上，例如通过激光焊或电阻焊。
[0009]取代将点火针卡在生坯内，在烧结工序之后，将点火针插入凹陷处或孔内，以及通过焊接将其固定也都是可行的。
[0010]根据本发明的一个有利的改进，点火针或点火针的点火尖由更耐磨的金属构成。例如，点火针可具有由钼金或钼基金属合金制成的点火尖。最简单的情况是点火针可完全由钼金制成。然而，将钼金制成的点火尖焊接在销状主体上也是可行的。
[0011]钼金有时也指钼系金属。钼金是钼系元素中的一种金属，钼系元素是指钌、铑、钯、锇、铱和钼。钼金和钼基合金(即主要由质量分数优选地超过80%特别优选地超过90%的钼金制成的合金)适合用作点火尖的原材料。
[0012]根据本发明的一个进一步有利的改进，点火尖具有一点火边，所述点火边在相对于点火针的纵向方向的斜面上延伸。类似于圆锥形尖端的点火边同样也会导致电场强度局部增加，从而促进电晕放电的形成。圆锥形点火尖由于燃耗而变钝是个难题，而且如果圆形尖端处不再形成足够强度的电场，就可能导致过早失效。至于点火边的情形，只有点火边的一小部分会由于燃耗而变钝，最大的电场强度产生于这一小部分处且电晕放电从这一小部分开始。如果这一小部分变钝，在点火边的一相邻部分处，电场的增加实际上是不变的，然后电晕放电从所述相邻部分处开始。在点火边的整个长度都变钝而由此使点火针无法使用以前，该点火边相比具有圆锥尖端的点火针，具有更多的操作时间。
[0013]通过沿横向于点火针的纵向方向延伸的平面磨削或切割点火针就能够很轻松地制造出一点火边。此处，可垂直于点火针的纵向方向或在一相对于点火针的纵向方向的斜面上磨削或切割点火针。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]本发明进一步的细节和优势将参考附图根据说明性的实施例进行说明。其中对相同和相应的组件设为一致的附图标记。附图中:
[0015]图1所示为电晕点火装置的一个说明性的实施例；
[0016]图2所示为图1的部分截面详图；
[0017]图3所示为包括点火针和中心电极的部分的电晕点火装置的点火头的一个说明性实施例的示意图；
[0018]图4所示为一点火针；
[0019]图5所示为点火针的一个进一步的说明性实施例。
【具体实施方式】
[0020]图1和2中所示的点火装置产生电晕放电点燃发动机燃烧室内的燃油。电晕点火装置具有外壳1，在其一个端部通过绝缘体2封闭。一中心电极3插入到绝缘体2中，所述中心电极承载具有多个点火针5的点火头4。中心电极3连同绝缘体2和外壳I形成一电容器，所述电容器串联连接至一线圈，所述线圈连接至中心电极3。该电容器和设置于外壳内的线圈为电振荡回路的一部分，激励振荡回路使得在点火头4的点火尖处产生电晕放电成为可能。
[0021]围绕绝缘体2的外壳I的端部Ia可具有用于旋入发动机缸体的外螺纹lb。然而也可不用外螺纹而采用其它方式将电晕点火装置固定至发动机缸体。
[0022]图3所示为包括点火针5和部分中心电极3的点火头4的一个说明性的实施例。点火头4由金属(例如钢或镍基合金)通过粉末注射成型制造。此处最先制造的是生坯。然后烧结生坯，且在烧结过程中去除了生坯中含有的粘合剂。在烧结工序期间，将点火针5卡在生坯中，点火针的末端远离其点火尖6。由于烧结的作用，精加工的点火头4和点火针5之间产生紧密一体的结合。此外，还可以随后再将点火针5焊接至点火头4。
[0023]点火针5可放置于注射模具内，然后当粉末注射成型生坯时对其进行二次成型。然而可选地，将点火针5插入到生坯中也是可行的。在任何情况下点火针5总是卡在精加工的点火头4内而其末端远离其点火尖6。部分中心电极3也卡在点火头4内。该部分可穿过点火头4或留在点火头4内。在图3所示的说明性实施例中，中心电极的一个端部3a从远离绝缘体2的那一侧的点火头4伸出。部分中心电极3可放置于注射模具内，然后当粉末注射成型生坯时进行二次成型。可选地，将中心电极3黏结至精加工的生坯内或者烧结后黏结至点火头4内也是可行的。例如，也可将中心电极3焊接或铆接至点火头。
[0024]固定至点火头4的那部分中心电极3可具有一圆锥形密封面3b,以便促进通向绝缘体2的孔的封闭的气密性。
[0025]图4所示为点火针5的一个说明性的实施例。点火针5具有一圆柱形的主体,所述主体在相对于其纵向方向的一斜面上是打磨过的。通过沿横向于点火针5的纵向方向延伸的一平面打磨或切割形成点火尖6。通过倾斜切割或打磨会产生沿纵长延伸形成点火边的毛边。钝器切割或打磨也是可行的，这样就能够产生刃状毛边，其构成周向点火边。
[0026]图4中所示的说明性的实施例是有其优势的，点火尖6 (即点火针5的端部)具有点火边6a,电晕放电即从所述点火尖开始。该点火边6a可具有椭圆形的轨迹。点火针5可由例如钢、镍基合金、钼金或钼基合金制成。
[0027]图5所示为点火针5的一个进一步的说明性实施例，包括一销状主体5a和焊接其上的点火尖6。点火尖6由钼金或钼基合金(例如铑基合金或铱基合金)制成。主体5a可由钢或镍基合金(例如铬镍铁合金)制成。因此，即使只使用了很少量的钼金也可大大延长点火针的使用寿命。与主体的贵金属镀层相比，此处焊接有钼金制成的点火尖6取得更好的效果，这是由于在相对较短的时间段后，由于燃耗使电镀保护层损坏而到达主体不再受到保护的程度。相反，钼金或钼基合金制成的点火边可经受更长一段时间的燃耗。优选地，点火尖由质量分数至少为90%的钼金(例如质量分数至少95%的钼金)制成。
[0028]例如,可将一金属丝焊接至销状主体5a上作为点火尖6。在所示实施例中，点火尖6为一焊接的金属丝，其中金属丝的纵向方向在主体的纵向方向上延伸。优选地，金属丝的直径小于主体的直径。取代金属丝部分，也可焊接不同形状的零件作为点火尖，例如立方体、球体或半球体。
[0029]点火尖的形状可通过对焊接于其上的贵金属元件进行成形磨削形成，也可以不采用焊接于其上的贵金属元件。为此，可对点火尖以与圆柱形点火针轴正切过渡成圆锥状进行反复打磨。为提高热量从点火尖的消散，有利的做法是不要完全打磨成球形，而是选择椭圆形的轮廓。
[0030]即使在点火针5具有焊接于其上的点火尖6的这种情况下，在相对于点火针5的纵向方向的一斜面处延伸的点火边也是有利的。例如，可沿横向于点火针的纵向方向延伸的平面打磨或切割图5中所示的点火针5，由此点火尖6可设置有椭圆形的点火边。
【权利要求】
1.一种用于通过电晕放电在发动机的燃烧室内点燃燃油的电晕点火装置，包括一绝缘体⑵， 一中心电极(3)，所述中心电极(3)由绝缘体(2)围绕并承载有具有多个点火针(5)的点火头(4)，以及 一外壳(I)，所述外壳(I)支承绝缘体(2 )， 其特征在于: 点火针(5)和中心电极(3)卡在点火头(4)内。
2.根据权利要求1所述的电晕点火装置，其特征在于:点火头(4)与点火针(3)粘结至一体。
3.根据以上权利要求中的任一项所述的电晕点火装置，其特征在于:点火针(5)包括销状主体(5a)和焊接至主体(5a)上的点火尖(6)。
4.根据以上权利要求中的任一项所述的电晕点火装置，其特征在于:点火尖(6)由钼金或钼基合金制成。
5.根据权利要求3或4所述的电晕点火装置，其特征在于:点火尖(6)由金属丝制成。
6.根据以上权利要求中的任一项所述的电晕点火装置，其特征在于:点火针(5)具有在相对于其纵向方向的斜面上延伸的点火边(6a)。
7.根据权利要求6所述的电晕点火装置，其特征在于:点火边(6a)具有一椭圆形轨迹。
8.—种制造用于电晕点火装置的点火头(4)的方法，其中，点火头(4)的生坯通过金属粉末的注射成型制造， 点火针(5)和/或中心电极(3)卡在生坯内时对生坯进行烧结，从而制造出使点火针(5)固定于其上和/或中心电极(3) —体地粘结于其上的点火头(4)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于:注射成型之前，将点火针(5)放置于注射模具内，然后当对生坯进行粉末注射成型时进行二次成型，从而制造出使点火针(5)卡在其中的生坯。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于:每一点火针(5)都设置有通过沿相对于点火针(5 )的纵向方向的斜面延伸的平面磨削或切割的点火边(6a)。
【文档编号】F02P23/04GK103790753SQ201310426230
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2012年10月30日
【发明者】T·施蒂费尔, H·米勒 申请人:博格华纳贝鲁系统有限公司