专利名称：用于空气/燃料混合物及其发动机的点火器和将其装入汽缸盖的方法
技术领域：
本发明涉及在汽车等应用中用于点燃空气/燃料混合物的点火器。
背景技术：
6，883，507号美国专利公开了一种用于电晕放电空气/燃料点火系统的点火器。 该点火器的点火端具有金属外壳，该金属外壳包围绝缘体且具有外螺纹，用于以和传统火花塞相同的方式将点火器旋拧入内燃机汽缸盖的带螺纹的火花塞插槽。这些螺纹占据了原本可以用于点火器其它功能部分，例如绝缘体，以增强点火器和发动机性能的空间。此外， 形成这些螺纹需要额外的制造步骤，最终增加点火器的制造成本。
发明内容
本发明提供一种用于在汽缸盖开口中连接的内燃机点火器。该点火器具有在鼻端和终端之间延伸的绝缘体，带有容纳于该绝缘体中的电极。该电极从鼻端向外延伸以点燃汽缸膛中的空气/燃料混合物。容纳于绝缘体中的接线端从终端向外延伸。该接线端与电极电连通。金属外壳包围该绝缘体的至少一部分。该金属外壳不具有用于与汽缸体连接的外螺纹。连接线从接线端远离绝缘体延伸，用于与电源电连通。管具有容纳绝缘体的终端于其中的下端。该管围绕连接线延伸到与该下端相对的上端。管的下端挤压外壳，在汽缸盖的开口中形成固定连接。因此，根据本发明的一个方面构造的点火器具有点火端，其不具有外装配螺纹，从而允许绝缘体尺寸增大和/或汽缸盖中的开口尺寸减小。根据本发明的另一方面，装配凸缘被固定到管的上端，其中装配凸缘用于与汽缸盖的装配表面连接，以便同时在汽缸盖开口中将点火器座向肩部形成固定连接。根据本发明的另一方面，连接线与安装到装配凸缘的电路板电连通。根据本发明的另一方面，盖子包围电路板且被连接到装配凸缘以围绕电路板形成密封环境。根据本发明的另一方面，凸缘具有填充开口用于将惰性增压填充气体引入到点火器的密封空间。根据本发明的另一方面，提供一种内燃机。该内燃机包括带有点火器开口的汽缸盖和点火器，该汽缸盖从上表面延伸到燃烧室且在上表面和燃烧室之间具有径向延伸的上肩部。该点火器包括在鼻端和终端之间延伸的绝缘体。电极被容纳于绝缘体中且从鼻端向外延伸。接线端被容纳于绝缘体中且从终端向外延伸。该接线端与电极电连通。金属外壳
4包围该绝缘体的至少一部分，且不具有用于在点火器开口中连接的外螺纹。管具有将绝缘体的终端容纳于其中的下端，且延伸到与该下端相对的上端。装配凸缘连接到汽缸盖的上表面以及管的上端。该装配凸缘挤压管的下端与外壳形成邻接，且将外壳和绝缘体固定在汽缸盖的点火器开口中。根据本发明的另一方面，提供一种在汽缸盖中的点火器开口中连接点火器的方法。该方法包括提供带有被外壳包围至少一部分的绝缘体的点火器，且将该点火器设置于点火器开口中。然后，定向地沿点火器开口的中心轴向点火器的外壳施加纯轴向挤压力，且在挤压力作用下将点火器固定于点火器开口中。
结合下列目前优选实施例和最佳实施方式的具体描述、所附权利要求以及附图进行考虑，根据本发明的上述及其他方面、特征和优点将会更加容易理解，其中图1是根据本发明一个方面构造的点火器的剖视图；图2是大致沿图1中箭头2方向的视图；图3是装配在内燃机中的点火器的剖视图；图4是根据本发明另一方面构造的点火器的部分剖视图；图5是根据本发明另一方面构造的点火器的部分剖视图；图6是根据本发明另一方面构造的点火器的部分剖视图；图7是根据本发明另一方面构造的点火器的部分剖视图；以及图8是示出了将根据本发明构造的点火器装在内燃机中的替代机制的部分剖视图。
具体实施例方式更详细地参阅附图，图1示出了根据本发明一个方面构造的点火器10。点火器10 包括点火端组件12，该点火端组件12具有绝缘体14，容纳在绝缘体14中且从其下端(又称为鼻端18)延伸的电极丝(又称为电极16)，容纳和包围绝缘体14的中部从而使绝缘体 14的鼻端18从外壳20的下端21凸出的金属外壳20，以及容纳在绝缘体14中且从其上端 23向外延伸的接线端22。连接线M具有与接线端22电连通的下端，且从接线端22延伸到用于与电源(未示出)电连通的上端25。通过施加轴向力于外壳20的外凸缘观上，此处示为通过金属管30压在径向向外延伸的凸缘观上，外壳20被固定和保持在内燃机的汽缸盖沈中。例如通过焊接连接，金属管30在其一端35处连接到装配凸缘34上，而相对端 36压在外壳凸缘观上与其形成挤压邻接。该装配凸缘34具有平坦或者大体平坦的装配表面31，其用于与汽缸盖沈的上表面四形成邻接。因此，点火器10被固定和保持在汽缸盖 26中，而不用螺纹将点火器10装入汽缸盖沈，这样，制造和功能利益都实现了。例如，这允许绝缘体14，包括延伸到汽缸体33的燃烧室32中的鼻端18，尺寸增大，或者汽缸盖沈中的开口尺寸减小，或者两者皆有。连接线M在管30内部从接线端22向上延伸，穿过凸缘34的开口 36，并与电路板 38电连通，该电路板38通过其间的绝缘衬垫40被安装到凸缘34上。金属盖子42包围电路板38，且通过例如焊接连接到凸缘34上，以在盖子42和管30内部形成密封环境44。电接线端46连接到电路板38上，且穿过凸缘34到达径向向外延伸用于外部连接的接头48。 凸缘34具有填充开口 49，用于将增压惰性填充气体引入到点火器10的密封空间44中，此后填充开口 49被密封封闭。点火器10的点火端12延伸到燃烧室32中，而金属外壳20沿中心轴47以轻微间隙配合延伸通过汽缸盖沈中的点火器开口 50，以便在外壳20和开口 50之间形成小的环形间隙51。如图3的实施例所示，金属外壳20不具有用于安装到汽缸盖沈上的外装配螺纹，正如点火器开口 50也不具有内螺纹。这样，环形间隙51直接从凸缘观延伸到下端21。 因此，当管30的下端52挤压靠在凸缘28的上表面57上时，外壳20和汽缸盖沈之间唯一的衔接就出现在沿着凸缘观的平坦或大体平坦的下密封表面55和点火器开口 50的肩部讨，然而应该理解，隔离密封垫圈可被设于密封表面阳和肩部讨之间。这允许绝缘体14， 包括延伸到燃烧室32中的鼻端18，直径增大，和/或开口 50直径减小。装配凸缘34代替装配螺纹连接到汽缸盖沈上，从而使装配表面31与汽缸盖沈的上表面四形成邻接，而管 30的下端52与外壳20的环形凸缘观的上表面57形成直接挤压邻接，且凸缘观的下密封表面阳与肩部M形成直接挤压邻接，从而挤压外壳20的环形凸缘观与汽缸盖沈的开口 50中的环形肩部M形成密封邻接，或者如果在密封表面55和肩部M之间采用垫圈，则另外在下密封表面55和肩部M之间可操作地施加挤压密封力。于是，管30以间隙配合延伸通过开口 50以围绕管30形成环形间隙53，其中管30具有足够的长度以在装配过程中定向地沿点火器开口 50的中心轴49施加纯轴向挤压力，以挤压管30的下端52靠在外壳凸缘观上。为了便于将装配凸缘34固定到汽缸盖沈上以向外壳20施加纯轴向定向力，一个或多个装配孔56设于装配凸缘34中，通过该装配孔56容纳紧固件58，以便将点火器10 不依赖无螺纹的点火端12而安装到汽缸盖沈上。一旦将紧固件58拧紧到预定扭矩，预定公差限度内的纯轴向定向力就被施加于外壳20，从而将点火器10固定在点火器开口 50中。图4示出了根据本发明另一方面构造的点火器110的一部分，其中，使用相差100 的相同附图标记指示相似特征。点火器110与前面讨论的点火器10相似，其中管130沿中心轴149对点火器110的金属外壳120施加纯轴向定向力，以便将点火器110固定和保持在汽缸盖126中的点火器开口 150中。点火器110具有被封装和夹持在外壳120中形成固定连接的绝缘体114，其中外壳120在径向延伸的肩部60和倒置的唇部62之间夹持绝缘体114。该绝缘体114在核心鼻端118上被燃烧室132中的燃烧气体加热。热量从绝缘体 114穿过小的环形间隙151传递到汽缸盖126中。因为小的空气间隙151形成了隔热层， 而该间隙151在外壳120的凸缘1 和外壳120的下端121之间延伸，因此很大比例的热量在基座/密封区域64处流过绝缘体114、外壳120和绝缘体114中的中心电极116进入汽缸盖126。该基座/密封区域64通过汽缸盖126中直角的或者大体直角的肩部IM和外壳120的凸缘1 形成。此外，密封垫圈66被设置且挤压于凸缘1 和肩部巧4之间。 此外，为了进一步在绝缘体114和汽缸盖1 之间形成气密密封，且为了阻止燃烧气体直接流过密封区域64，环形密封元件68被容纳在外壳120中的环形凹槽70中，其中在外壳120 的凸缘128和末端或下端121之间，该密封元件68被挤压于外壳120与汽缸盖126之间。 在其他方面，点火器110与上文描述的点火器10相同。图5示出了根据本发明另一方面构造的点火器210的一部分，其中，使用相差200 的相同附图标记指示相似特征。点火器210与前面讨论的点火器10、110相似，其中管230沿中心轴249对点火器210的金属外壳220施加纯轴向定向力，以便将点火器210固定和保持在汽缸盖226中的点火器开口 250中。然而，外壳220在点火器开口 250中延伸到环形台阶式下肩部72附近的下端221，而不是完全通过点火器开口 250延伸到燃烧室232。这样，环形间隙251在燃烧室232附近围绕绝缘体214下部形成，其中，间隙251在下肩部72 处径向向外形成台阶，且沿外壳220延伸到密封区域沈4。与上述实施例相同，环形密封元件268被容纳于外壳220中的环形凹槽270中，其中在外壳220的凸缘2 和末端或下端 221之间，该密封元件268被挤压于外壳220与汽缸盖2 之间。在其他方面，点火器210 与上文描述的点火器110相同。图6示出了根据本发明另一方面构造的点火器310的一部分，其中，使用相差300 的相同附图标记指示相似特征。点火器310与前面讨论的点火器10、110、210相似，其中管 330沿中心轴349对点火器310的金属外壳320施加纯轴向定向力，以便将点火器310固定和保持在汽缸盖326中的点火器开口 350中。与前面讨论的点火器210相比，点火器310 的一个显著区别是，基座/密封区域364形成于点火器开口 350中的环形台阶式下肩部372 和外壳320的下端321之间，而不是在外壳320的上凸缘3 和汽缸盖3 中的上肩部3M 之间。于是，管330挤靠和挤压在凸缘3 上，以使外壳320的下端321与该下端321和下肩部372之间的垫圈366形成挤压和密封衔接，其中凸缘3 从上肩部354间隔开。于是， 由于垫圈366阻止了热量向外壳320传递，外壳320没有暴露于燃烧气体中。在其他方面， 点火器310与上文描述的点火器210相同。图7示出了根据本发明另一方面构造的点火器410的一部分，其中，使用相差400 的相同附图标记指示相似特征。点火器410与前面讨论的点火器10、110、210、310相似，其中管430沿中心轴449相对点火器410的金属壳外420施加纯轴向定向力，以便将点火器 410固定和保持在汽缸盖426中的点火器开口 450中。与前面讨论的点火器310相比，点火器410的一个显著区别是，基座/密封区域464形成于点火器开口 450中的环状锥形或圆锥形的下肩部472和外壳420的锥形下肩部74之间，其中，外壳420继续越过直径减小的锥形下肩部74到达邻近燃烧室432的下端421。于是，管430挤靠和挤压在外壳420的上凸缘4 上，以使外壳420的锥形下端421与汽缸盖426的下肩部472形成挤压和座式衔接，其中凸缘4 从汽缸盖426的上肩部454间隔开。图8示出了根据本发明另一方面构造的点火器510的一部分，其中，使用相差500 的相同附图标记指示相似特征。点火器510与前面讨论的点火器10、110、210、310、410相似，其中管530沿中心轴549对点火器510的金属外壳520施加纯轴向定向力，以便将点火器510固定和保持在汽缸盖526中的点火器开口 550中。然而，与前面讨论的点火器10、 110、210、310、410相比，点火器510的一个显著区别是管530向外壳520施加纯轴向定向力的方式。管530具有下端552，其外壁76上具有螺纹区域，用于与点火器开口 550中的内螺纹区域78螺纹衔接。带有螺纹的外壁76邻近下端552且具有足够的长度以使外壳520 在汽缸盖526中形成挤压和固定邻接(邻接区域未示出，虽然在本实施例中它出现在外壳 520下部，例如如图6和图7所示，但是，该邻接区域也可如图3-5的实施例所示)。这样， 一旦将容纳绝缘体514于其中的外壳520设置在汽缸盖点火器开口 550中，管530就被通过螺纹与外壳520形成衔接。这样，在衔接的螺纹中产生了轴向和径向力，然而，施加于外壳520的力是纯轴向的。应该理解，这种管机制可以在前面讨论的任意实施例中采用。在其他方面，点火器510与上文讨论的点火器基本相同。 显然，根据上述教导，本发明的各种修改和变化都是可能的。因此，应该理解，在所附权利要求范围内，本发明也可通过除了具体描述以外的方式实现。
权利要求
1.一种用于在汽缸盖开口中连接的内燃机点火器，包括绝缘体，其在鼻端和终端之间延伸；电极，其被容纳于所述绝缘体中且从所述鼻端向外延伸；与所述电极电连通的接线端，其被容纳于所述绝缘体中且从所述终端向外延伸；金属外壳，其包围所述绝缘体的至少一部分，且不具有用于与汽缸体连接的外螺纹；以及管，其具有容纳所述绝缘体的所述终端于其中的下端，且所述管延伸到与所述下端相对的上端，所述管的所述下端在汽缸盖开口中挤压所述外壳形成固定连接。
2.如权利要求1所述的内燃机点火器，其特征在于，所述外壳具有径向向外延伸的凸缘，且所述管的所述下端向所述凸缘施加挤压力。
3.如权利要求2所述的内燃机点火器，进一步包括装配凸缘，其具有用于与汽缸盖的上表面连接的大体平坦的装配表面，所述管的上端被可操作地连接到所述装配凸缘。
4.如权利要求3所述的内燃机点火器，进一步包括连接线，其具有连接到所述接线端的下端，且延伸通过所述管到达用于与电源电连通的上端。
5.如权利要求4所述的内燃机点火器，进一步包括连接至所述装配凸缘上的电路板， 所述电路板与所述连接线的所述上端电连通。
6.如权利要求3所述的内燃机点火器，进一步包括连接至所述装配凸缘上的盖子，所述盖子在所述盖子和所述管中形成密封环境。
7.一种包括带有点火器开口的汽缸盖和点火器的内燃机，该汽缸盖从上表面延伸到燃烧室且在所述上表面和所述燃烧室之间具有径向延伸的上肩部，所述点火器包括绝缘体，其在鼻端和终端之间延伸；电极，其被容纳于所述绝缘体中且从所述鼻端向外延伸；与所述电极电连通的接线端，其被容纳于所述绝缘体中且从所述终端向外延伸；金属外壳，其包围所述绝缘体的至少一部分，且不具有用于在所述点火器开口中连接的外螺纹；管，其具有容纳所述绝缘体的所述终端于其中的下端，且延伸到与所述下端相对的上端；以及装配凸缘，其被连接到汽缸盖的所述上表面以及所述管的所述上端，所述装配凸缘挤压所述管的所述下端与所述外壳形成邻接，且将所述外壳和所述绝缘体固定在汽缸盖的所述点火器开口中。
8.如权利要求7所述的内燃机，其特征在于，所述外壳具有径向向外延伸的凸缘，且所述管的所述下端向所述凸缘施加挤压力以挤压所述凸缘在所述下端和所述上肩部之间形成固定连接。
9.如权利要求8所述的内燃机，其特征在于，所述外壳在所述上肩部和所述燃烧室之间延伸。
10.如权利要求9所述的内燃机，其特征在于，所述外壳延伸到下端，在所述凸缘和所述下端之间形成围绕所述外壳的环形间隙。
11.如权利要求10所述的内燃机，其特征在于，所述外壳延伸邻近所述燃烧室。
12.如权利要求11所述的内燃机，其特征在于，所述外壳在所述下端和所述凸缘之间具有环形凹槽，容纳于所述环形凹槽中的密封圈与所述汽缸盖形成密封衔接。
13.如权利要求8所述的内燃机，其特征在于，所述凸缘从所述肩部间隔开。
14.如权利要求13所述的内燃机，其特征在于，所述点火器开口在所述上肩部和所述燃烧室之间具有径向延伸的下肩部。
15.如权利要求14所述的内燃机，其特征在于，所述外壳延伸到所述径向延伸的下肩部附近的下端。
16.如权利要求15所述的内燃机，其特征在于，所述凸缘从所述上肩部间隔开，且所述外壳的所述下端被挤压与所述径向延伸的下肩部形成固定连接。
17.如权利要求15所述的内燃机，其特征在于，所述绝缘体延伸越过所述下端，在所述绝缘体和所述汽缸盖之间形成环形间隙。
18.如权利要求17所述的内燃机，进一步包括密封圈，其被轴向挤压于所述外壳的所述下端和所述径向延伸的下肩部之间。
19.如权利要求18所述的内燃机，其特征在于，所述外壳在所述下端和所述凸缘之间具有环形凹槽，容纳于所述环形凹槽中的密封圈与所述汽缸盖形成密封衔接。
20.如权利要求14所述的内燃机，其特征在于，所述外壳延伸到下端，且在所述凸缘和所述下端之间具有径向延伸的肩部，所述外壳的所述肩部被挤压与所述径向延伸的下肩部形成固定连接。
21.如权利要求7所述的内燃机，进一步包括连接线，其具有连接到所述接线端的下端，且延伸通过所述管到达用于与电源电连通的上端。
22.如权利要求21所述的内燃机，进一步包括连接到所述装配凸缘上的电路板，所述电路板与所述连接线的所述上端电连通。
23.如权利要求7所述的内燃机，进一步包括连接到所述装配凸缘上的盖子，所述盖子在所述盖子和所述管中形成密封环境。
24.如权利要求7所述的内燃机，其特征在于，所述管具有用于与所述点火器开口中的螺纹区域螺纹连接的邻近所述下端的螺纹区域。
25.一种在汽缸盖中的点火器开口中装配点火器的方法，包括提供点火器，带有被外壳包围至少一部分的绝缘体；将点火器设置于点火器开口中；以及定向地沿点火器开口的中心轴向点火器的外壳施加纯轴向挤压力，且在挤压力作用下将点火器固定于点火器开口中。
全文摘要
本发明提供一种内燃机及其点火器。该点火器具有在鼻端和终端之间延伸的绝缘体，带有从该鼻端向外延伸以点燃汽缸膛中空气/燃料混合物的电极。接线端从终端延伸，且与电极电连通。金属外壳包围绝缘体的至少一部分。金属外壳不具有用于与汽缸体连接的外螺纹。连接线从接线端延伸，用于与电源电连通。管具有容纳绝缘体终端于其中的下端。该管围绕连接线延伸至与该下端相对的上端。该管的下端挤压外壳以在汽缸盖的开口中形成固定连接。
文档编号H01T13/20GK102224650SQ200980146193
公开日2011年10月19日 申请日期2009年10月5日 优先权日2008年10月3日
发明者基斯·汉普顿, 约翰·伯罗斯, 詹姆斯·吕科瓦基 申请人:费德罗-莫格尔点火公司