一种生产电晕点火装置的方法
【专利摘要】本发明涉及一种生产电晕点火装置的方法，其中一中心电极（1）插入到一绝缘体（2）中，并且与一线圈（4）相连，该线圈（4）位于一套管（5）内，一绝缘体（2）固定装置（6）紧固在套管（5）的前端，一插塞式连接器（7）紧固在套管（5）后端，并使该套管（5）充满绝缘气体。根据本发明，该绝缘气体通过一钻孔（10）进入套管（5），该套管（5）之后通过焊接密封。在本发明一实施例中，一桩钉（18）插入钻孔（10），以有利于密封。在本发明另一实施例中，钻孔钻入到插塞式连接器（7）。
【专利说明】一种生产电晕点火装置的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种生产电晕点火装置的方法。
【背景技术】
[0002] 电晕点火装置包括一套管，套管内置有一线圈，所述线圈与一中心电极连接。该中 心电极被一绝缘体环绕，该绝缘体通过一固定装置固定在套管的前端。而在套管的后端，具 有一插塞式连接器，通过该连接器，电晕点火装置可以利用合适的配对的插塞式连接器连 接到汽车上的车载电力系统。
[0003] 该中心电极，连同绝缘体及固定装置，构成一电容器，该电容器与线圈形成了振荡 电路。如果共振激励该振荡电路，会导致在中心电极与燃烧室壁或电晕点火装置套管之间 产生一电压提升。这就形成了燃烧室内的电晕放电。由此，发动机燃烧室内的燃料就可以 通过源自中心电极的电晕放电引燃。
[0004] 与传统的利用电弧放电引燃燃料/空气混合物的火花塞相比，电晕点火装置的优 势在于大大降低了电极或者点火尖的耗损。因此，与传统火花塞相比，电晕点火装置拥有具 备更长使用寿命的潜能。
[0005] 造成电晕点火装置过早损坏的一般原因在于套管内部分流和电介击穿。为了防 止此类情况的发生，利用电绝缘灌注材料填充电晕点火装置的套管。另外一种可能性在 EP1662626B1中有所描述，包括利用绝缘气体填充套管。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于给出一种可经济节约地生产具有较长使用寿命的电晕点火装 置的方法。
[0007] 此目的可通过具有权利要求指定特征的方法实现。对本发明的有益改进为从属权 利要求的主题。
[0008] 根据本发明，绝缘气体通过一钻孔进入套管。该钻孔可以钻入套管或者位于靠近 套管后端的插塞式连接器。
[0009] 如果钻孔钻入到套管，其优选地位于套管后端部分，具体地，相对于套管的轴向， 位于线圈后端的后方。钻孔位于后端可以在不损坏电晕点火装置介电性能的情况下以气密 方式封闭，因此在后端将绝缘气体填充到套管是特别合适的。当封闭钻孔时，避免内表面出 现不平整的情况是困难的。任何的不平整、棱角及类似情况都会导致电场的局部增强，从而 增加电晕点火装置内部电介击穿的风险。因此套管环绕线圈部分的电场峰值会很容易地导 致线圈和套管间发生分流，即电晕点火装置过早损坏。通过比较，由于距离线圈较远，线圈 后端后方的电场峰值就非常不明显。因此，当封闭开口时，线圈后端后方任何不平整也变得 非常不成问题。
[0010] 钻孔位于插塞式连接器是有益的，由此套管的电气特性不受影响。此外，插塞式连 接器外壳的壁厚大于套管的壁厚，因此插塞式连接器外壳的生产不需要很大的成本。插塞 式连接器壁越厚，钻孔越容易被焊接封闭。
[0011] 在本发明一实施例中，通过一桩钉焊接到钻孔的边缘封闭钻孔。可以在绝缘气体 填充套管之前插入桩钉。如果桩钉为非圆形截面，则插入到钻孔时，不需要以气密方式对其 封闭。之后绝缘气体可以沿钻孔流动。只有当桩钉焊接到钻孔的边缘时，才需要以气密方 式封闭钻孔。可以通过如冲压圆柱销使之扁平，或者切割出一条板料金属薄片，来制作非圆 形截面的桩钉。
[0012] 也可以不利用桩钉，利用焊接封闭钻孔。然而，如果使用桩钉，以气密方式封闭钻 孔通常会更加可靠。这是因为绝缘气体会与熔融金属发生反应，使焊接具有易碎的脆性。对 桩钉材料的选取应该考虑到绝缘气体，使其不会构成脆性焊接。如，该桩钉可以由镍基合金 构成。套管及插塞式连接器，更确切地讲，钻孔将要钻入的插塞式连接器外壳，可由如铁构 成。优选地，桩钉与套管和/或插塞式连接器的构成材料不同，但是，也可以由同样的材料 构成。
[0013] 桩钉可以压入钻孔。在这种情况下，桩钉利用摩擦力固定在钻孔内，直到焊接。还 有一种可能性，即桩钉宽松地插入进钻孔中，而仅通过之后的焊接固定。
[0014] 根据本发明的有益改进，该桩钉具有一头部。当桩钉钻入到钻孔中，头部与钻孔边 缘相邻。头部防止桩钉伸入钻孔太深。
[0015] 如氮、二氧化碳、惰性气体以及/或者六氟化硫可以作为绝缘气体。可以在绝缘气 体中加入氦，以更容易地检测泄漏。作为氦的替代物，如氢，也可以作为探漏气体。
[0016] 优选地，绝缘气体以至少两巴的压强填充入套管，优选地，至少4巴。优选地，在完 成的电晕点火装置的套管内，气体压强在至少两巴或以上比较有优势。气体压强越高，绝缘 气体产生的电绝缘效果就越好。
[0017] 根据本发明的有益改进，在所述套管充满绝缘气体之前，先将套管内空气排空。优 选地，排空空气与之后绝缘气体进入套管所通过的为同一钻孔。有益地，一旦套管内已经填 充满绝缘气体，套管的气密封闭由此变得更易。例如，可以将电晕点火装置引入一压力室 内，然后排空空气，再充满绝缘气体。该电晕点火装置可以整体全部引入压力室，或者其前 端伸出至该压力室，然后以气密方式环绕套管。
[0018] 还存在一种可能，通过一钻孔将绝缘气体填充到套管，通过另一钻孔排空空气。两 开口必须以气密方式封闭。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 基于示例性实施例并参考相应附图，对本发明的细节和优势进行进一步阐述，其 中：
[0020] 图1所示为电晕点火装置示例性实施例的截面图；
[0021] 图2所示为图1中尚未密封的钻孔10中带有一桩钉的细部；
[0022] 图3所示为图2中沿线III-III的截面图；
[0023] 图4所示为置于用作填充绝缘气体的压力室的电晕点火装置的示意图；以及
[0024] 图5所示为置于用作填充绝缘气体的另一压力室的电晕点火装置的示意图。
【具体实施方式】
[0025] 图1所示的电晕点火装置具有一中心电极1，该中心电极1由绝缘体2包围，并引 出一个或多个点火尖3。中心电极1与置于套管5内的线圈4相连。在套管5前端面向燃 烧室一侧具有绝缘体2的固定装置6,后端具有用于将电晕点火装置连接至电压源的插塞 式连接器7。
[0026] 固定装置6以气密方式环绕绝缘体2,并焊接到套管5。固定装置6具有外螺纹， 以拧紧旋进发动机体。电晕点火装置也可以不同的方式安装到发动机体上，因此外螺纹不 是完全必要的。在一实施例中，固定装置6制成为一外直径小于套管5的套筒，其具有一凸 缘，用于紧固至套管5。
[0027] 中心电极1的一部分可以制成为一玻璃体，该玻璃体由于添加了金属颗粒或石墨 颗粒而具有导电性，并且封闭了通过绝缘体2的通道。
[0028] 插塞式连接器7包括一金属外壳，其形成了同轴插塞式连接器的外导体，一金属 内导体8,以及电绝缘玻璃体9,该玻璃体封闭了内导体8与外导体间的环形缝隙。玻璃体9 可为内导体8形成一压缩玻璃密封。在本实施例中，玻璃体9同时作为内导体8的绝缘支 撑，由此可以省去另外的组件。
[0029] 套管5以气密方式与插塞式连接器7的外导体连接，如通过焊接。插塞式连接器 的内导体8与线圈4连接，例如将线圈4缠绕到一线圈架上，该线圈架的端部带有一插口， 内导体8插入到该插口内。
[0030] 固定装置6、中央电极1，以及绝缘体2形成电容器。该电容器与线圈4串联，并随 之形成电振荡电路。通过激励振荡电路，点火尖3可以产生电晕放电。
[0031] 为了减少套管5内部电介击穿的风险，在套管5内部填充绝缘气体。气体压强要 大于大气压强，如，压强值大于2巴。压强值为5巴到30巴通常是比较合适的。
[0032] 例如，氮、六氟化硫、干空气，特别是水蒸气体积百分比小于0. 001vol. %的空气、 惰性气体以及/或者二氧化碳可以作为绝缘气体。绝缘气体，如氮、六氟化硫及二氧化碳是 特别适合的。特别地，含有如5% (根据气体分子或者气体原子的总数量）或以上的六氟化 硫的气体混合物，可以实现极好的气体绝缘。为了更容易地进行泄露检测，绝缘气体包含有 氦。较低的氦含量就足够了，如5%或更低。
[0033] 生产电晕点火装置时要执行下列步骤：中心电极1插入绝缘体2,绝缘体2固定在 固定装置6内，中心电极1与线圈4连接，将线圈4置于套管5内，绝缘体2的基座6紧固 到套管5前端，并且将插塞式连接器7紧固在套管5后端。优选地，这些步骤以上述顺序执 行，但是也可以按照不同的顺序执行。
[0034] 在执行完这些步骤之后，通过钻孔10使绝缘气体进入到套管5内，其中钻孔10钻 入到插塞式连接器7或者套管5,例如，其沿相对于套管5的轴向钻入至线圈4后端的后方 区域。需要注意，在本文中术语"线圈"仅表示绕线本身。丝圈4缠绕到的线圈架并不属于 线圈。
[0035] 图1显示了该钻孔10的两个可能位置的示例。在每种情况下，钻孔10均可与套 管5的轴向横切，并具有从0· 1mm到1. 5mm的直径，如0· 2mm到0· 5mm。首先，通过该钻孔 10从套管5中抽取空气，然后再向套管5中填充绝缘气体。然后通过焊接封闭钻孔10。
[0036] 可以仅利用钻孔10周围的插塞式连接器7的熔解材料，通过焊接密封钻孔10,不 需要添加其他材料或零件。如图2所示，更可靠的密封方式是通过将桩钉18插入钻孔10 实现。通过将桩钉18焊接到钻孔10边缘以密封钻孔10。在这种情况下，桩钉18和插塞式 连接器7的材料熔解以密封钻孔10。
[0037] 如果桩钉18的横载面不是圆形的，则可以在排空套管5中的空气并填充绝缘气体 之ill插入粧钉18。气体可以通过粧钉18与钻孔10周围的壁之间的空隙19流动。图3概 略地表示出了空隙19。可以将初始的圆柱段扁平化，作为该桩钉在钻孔10内的插入部分。 如，可以通过冲压或锤击使圆柱体桩钉或部分桩钉变平。如，变平的形状可以是椭圆或成角 形状。
[0038] 桩钉18具有置于钻孔10内的插入部分，此外还可具有头部，用于覆盖钻孔10边 缘。桩钉头部的形状可与钉头类似。插入部分的长度可短于钻孔10的长度。这样桩钉18 就不会伸出钻孔10,穿入到套管5内部。因此桩钉18在与钻孔10齐平的内部位置终止，或 者在钻孔10内终止。
[0039] 该桩钉18可以由镍基合金构成，如铬镍铁合金。套管5及插塞式连接器7,更确切 地，可以钻入钻孔10的插塞式连接器外壳，可以由，例如铁构成。
[0040] 图4概略地示出了置于压力室11内的电晕点火装置，用于向该装置填充绝缘气 体。在本示例性实施例中，用于向套管5填充绝缘气体的开口为钻入到插塞式连接器7的 钻孔10。如上文解释，该钻孔也可以钻入到套管5。桩钉18插入钻孔10,然后将点火装置 置于压力室11。
[0041] 将压力室11空气排空，通过此，可抽空套管5内的空气。然后使压力室11充满绝 缘气体。然后通过激光焊接封闭钻孔10,为此，通过窗口 13将激光束12引入到压力室11。 该压力室11可包括用于电晕点火装置的固定装置，以使所述电晕点火装置在焊接工艺过 程中的位置保持精确。
[0042] 图5所示为在压力室11内为电晕点火装置填充绝缘气体的电晕点火装置进一步 的示例性实施例。在本示例性实施例中，该电晕点火装置伸出概略描述的压力室11。该压 力室11以气密方式围绕着套管5或插塞式连接器7的环形区域。需要排空或填充的压力 室11的容积也因此减少了。在图4所示的示例性实施例中，也可以使用较小的压力室11， 使电晕点火装置伸出该压力室11。电晕点火装置伸出压力室11的部分可以置于另一压力 室内，与压力室11相邻。这样可以更容易使压力室11保持理想的压强值，尽管套管5与压 力室11密封间出现任何泄漏点。
[0043] 在图5所示示例性实施例中，空气通过插塞式连接器7中的钻孔从套管5中抽空， 绝缘气体通过此钻孔引入。
[0044] 在所有实施例中，压力室11可以通过一阀14连接真空室15,所述真空室容积大 于压力室11。由于阀14对真空室15是开放的，空气可以非常迅速地从电晕点火装置中抽 空。然后关闭通向真空室15的阀14,打开通向压缩气体容器17的阀16,以使压力室11和 套管5内部充满绝缘气体。
[0045] 真空管15的优势在于可以利用泵连续抽空。真空室15容积应大于压力室11，优 选地，前者至少为后者的两倍，因此通过打开真空室15的阀14,空气可以非常迅速地从压 力室11及电晕点火装置中抽空，即使利用较小的泵排量。一种相对较快的不需要真空室15 的气体抽空方法则需要高得多的泵排量。
【权利要求】
1. 一种生产电晕点火装置的方法，其中： 将一中心电极（1)插入到绝缘体（2)内，并与线圈（4)相连， 将线圈（4)置于套管（5)内， 将绝缘体（2)的一固定装置（6)紧固在套管（5)的前端，并将一连接器（7)紧固在套管 (5)的后端，以及 往套管内填充绝缘气体， 其特征在于： 通过一钻孔（10)将绝缘气体引入套管（5)，将一桩钉（18)插入至钻孔（10)，以及 通过将桩钉（18)焊接到钻孔（10)的边缘来密封钻孔（10)。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在绝缘气体引入套管（5)之前，将桩钉 (18)插入钻孔（10)，绝缘气体通过桩钉与钻孔（10)的壁之间的缝隙（19)进入套管。
3. 根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，钻孔（10)位于连接器（7) 内。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，桩钉（18)与连接器（7)的构成材料不同。
5. 根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，桩钉（18)具有头部。
6. 根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，桩钉（18)由镍基合金构 成。
7. 根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，桩钉（18)的沿插入方向的 前进端的端部位于钻孔（10)内。
8. 根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，桩钉（18)包括具有非圆形 截面的部分，将桩钉（18)压入至钻孔（10)，以使该部分摩擦地固定在钻孔（10)内，直到通 过焊接密封钻孔（10)。
9. 根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，在向套管（5)填充绝缘空 气之前，将套管（5)内的空气排空。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，将套管（5)置于一压力室（11)内，在压 力室（11)内，将空气从套管（5)内排空，然后向套管（5)内填充绝缘气体。
11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，压力室（11)具有一窗口（ 12)，通过窗口 (12)，将激光束（12)导入到压力室（11)，以焊接封闭钻孔（10)。
12. 根据权利要求9至11中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，压力室（11)与 一真空室（15)通过一阀（14)相连，真空室（15)具有比压力室（11)更大的容积，打开阀（14) 以使空气从套管（15)内排空。
13. 根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，所述绝缘气体包含氦或其 他示踪气体。
14. 一种生产电晕点火装置的方法，其中： 将一中心电极（1)插入到绝缘体（2)内，并连接到线圈（4)， 将线圈（4)置于套管（5)内， 将绝缘体（2)的一固定装置（6)紧固在套管（5)的前端，并将一连接器（7)紧固在套管 (5)的后端， 以及， 往套管（5)内填充绝缘气体， 其特征在于： 通过相对于套管（5)的轴向位于线圈（4)的后端的后方的钻孔（10)，将绝缘气体引入 套管（5)。
【文档编号】H01T19/04GK104112983SQ201410143935
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2013年4月22日
【发明者】T·阿赫特斯塔特, T·施蒂费尔, J·哈森坎普 申请人:博格华纳贝鲁系统有限公司