用于电晕点火器的磨损保护特性的制作方法
【专利说明】用于电晕点火器的磨损保护特性
[0001]相关申请的相互引用
[0002]本申请要求受益于2013年3月15日提交的，申请号为61/799117的美国临时专利申请，该申请的全部内容并入本文以作参考。
技术领域
[0003]本发明一般涉及用于发射射频电场以电离燃料-空气混合物的电晕点火器，并且提供电晕放电、电晕放电点火系统及其制造方法。
【背景技术】
[0004]电晕放电点火系统的电晕点火器接收到来自电源的电压而发射电场，该电场形成电晕以电离内燃机的燃料和空气混合物。该点火器包括从电极端子末端纵向地延伸到电极点火末端的电极。绝缘体被沿着中心电极放置，外壳被沿着该绝缘体放置。
[0005]电极端子末端接收来自电源的电压，电极点火末端发射形成电晕的电场。电晕点火器的电极还可以包括在点火末端上的、用于发射电场的冠部。该电场包括至少一个流光，典型地包括多个流光以形成电晕。空气和燃料的混合物沿着由电极点火末端所生成的高电场的整个长度而被点燃。电晕点火器的一个例子被公开在Lykowski等人的公开号为US2010/0083942的美国专利申请。
[0006]在理想电晕点火系统中，对燃烧室中的电晕点火器的金属部分的腐蚀和/或侵蚀较少，这是因为电晕放电不具有与通常火花放电相关联的高电流和高温度。尽管电晕点火器不包括任何接地电极元件接近冠部的点火尖端，在一些应用中，呈现接地引擎元件靠近点火尖端。因此，并不总是能够避免在电晕点火器和接地元件之间的电弧形成(也被称为电弧放电)。如果形成了电弧，与电弧形成相关联的高电流和温度可能导致对冠部点火尖端的一些腐蚀和/或侵蚀损害。慢慢地，腐蚀和/或侵蚀损害可能降低电晕形成和燃烧的质量。
【发明内容】
[0007]本发明的一个方面提供了一种电晕放电器，其包括沿着中心轴线延伸以用于发射电场以形成电晕的电极，由围绕电极放置的电绝缘材料形成的绝缘体，该绝缘体沿着中心轴线延伸到绝缘体点火末端，和由围绕该绝缘体放置的金属材料形成的壳体。该电极包括沿着中心轴线纵向地延伸到中心点火末端的中心延伸构件。该电极还包括自绝缘体点火末端向外放置的冠部。该冠部包括从中心延伸构件径向向外延伸的至少一个分支。该冠部还沿着中心轴线从上表面延伸向至少一个点火尖端。该冠部在上表面和至少一个点火尖端之间具有冠部长度，中心延伸构件具有从冠部的上表面延伸到中心点火末端的延伸长度。冠部长度和延伸长度平行于中心轴线。由中心延伸构件具有的延伸长度大于由冠部具有的冠部长度。
[0008]本发明的另一个方面提供了一种电晕放电点火器系统，其包括具有大于冠部长度的延伸长度的电晕点火器。该系统包括具有用于接收电晕点火器的开口的气缸盖，相对于气缸盖放置的活塞，在气缸盖和活塞之间具有间隔，和连接到气缸盖并围绕活塞的气缸体。气缸盖、气缸体和活塞这三者之间呈现燃烧室。电晕点火器放置在气缸盖的开口中，使得中心延伸构件的中心点火末端和冠部放置于燃烧室中。
[0009]本发明的另一个方面提供一种用于电晕放电系统的电晕点火器的制造方法，该方法包括提供中心延伸构件使得延伸长度大于冠部长度的步骤。
[0010]电晕点火器包括具有大于冠部长度的延伸长度的中心延伸构件，这相比于不具有中心延伸构件的电晕点火器提供了众多优点。当诸如活塞等接地元件靠近中心延伸构件的中心点火末端和冠部的点火尖端时，如果形成任何电弧，将优先形成在活塞和中心延伸构件的中心点火末端，这是因为中心延伸构件的延伸长度靠近接地元件，并且这也是因为其相比于冠部的点火尖端具有更高的场强度。因此，如果发生电弧，可以降低对冠部的点火尖端的腐蚀和侵蚀。
[0011 ] 此外，在接地元件远离电晕点火器的情况下，中心延伸构件试图排斥电晕流光的形成，从而提供更宽的电晕放电量，以及降低对活塞电晕放电和形成电弧的倾向。
【附图说明】
[0012]当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述可以更好地理解本发明的其他优点，这些优点将容易察觉。
[0013]图1是根据本发明一个示例性实施例的电晕点火器的一部分的剖视图；
[0014]图1A是图1的电晕点火器的冠部的仰视图；
[0015]图1B是图1的电晕点火器的中心延伸构件和冠部的放大图；
[0016]图1C是表示第一球形半径的图1的电晕点火器的冠部的点火尖端的放大图；
[0017]图1D是表示第二球形半径的图1的电晕点火器的中心延伸构件的中心点火末端的放大图；
[0018]图2-11是根据本发明的其他示例性实施例的电晕点火器的一部分的剖视图；
[0019]图12A是当电晕点火器与活塞分隔时包括图1的电晕点火器的电晕放电点火系统的剖视图；
[0020]图12B是当比较的电晕点火器被活塞隔开如图12A所示的电晕点火器相同的距离时，包括比较的电晕点火器而不包括本发明的中心延伸构件的电晕点火系统的剖视图；
[0021]图13A是当电晕点火器靠近活塞时包括图1的电晕点火器的电晕点火系统的剖视图；
[0022]图13B是当比较的电晕点火器处于与图13A所示的电晕点火器相同的位置时，包括图12B的比较的电晕点火器的电晕点火系统的剖视图；
[0023]图14A是当电晕点火器离活塞一定距离放置时，根据提供电晕放电的本发明的另一个示例性实施例的电晕点火器的有限元分析(FEA)；
[0024]图14B是当比较的电晕点火器被放置于图14A所示的电晕点火器与活塞相同的距离时，提供电晕放电的比较的电晕点火器的FEA ；
[0025]图15A是当电晕点火器被放置在点火器的典型位置时，提供电晕放电的图14A的电晕点火器的FEA ;
[0026]图15B是当比较的电晕点火器被放置在点火器的典型位置时，提供电晕放电的图14B的比较的电晕点火器的FEA ;
[0027]图16A是当电晕点火器被放置最靠近活塞时，并且从电晕点火器的中心延伸构件处发生电弧，图14A的电晕点火器的FEA ;
[0028]图16B是当比较的电晕点火器被放置于与如图16A所示的电晕点火器与活塞的相同距离时，并且从比较的电晕点火器的冠部发生电弧，图14B的比较的电晕点火器的FEA ;
[0029]图17是当绝缘涂层应用到中心延伸构件时，图14A的电晕点火器的FEA ;
[0030]图18是可被用来在活塞和气缸体的多种距离处的获得球形半径的范围的峰值电场的示例性数据的图表；
[0031]图19是提供从活塞和气缸体的多种距离处的球形半径的范围的峰值电场的图不O
【具体实施方式】
[0032]参见附图，其中在众多视图中相同的参考标记代表相应的部件，电晕点火器20包括中心延伸构件22，如图所示其一般能够提供改进的电晕放电24和改进的燃烧性能。
[0033]如图1所示，电晕点火器20包括沿着中心轴线A延伸的电极，用于发射形成电晕放电24的电场。如同在传统电晕点火器中那样，由电绝缘材料(例如铝)形成的绝缘体28被放置在中心延伸构件22周围，并且沿着中心轴线A延伸向绝缘体点火末端30。由金属材料形成的壳体22围绕绝缘体28放置。电极包括中心延伸构件22和冠部34。
[0034]电极的冠部34向外地放置于绝缘体点火末端30。冠部34围绕中心轴线A和中心延伸构件22。电极的冠部34还包括从中心延伸构件22向外径向地延伸的至少一个分支36，但是典型地包括每个分支36，其每一个从中心轴线A向外径向地延伸，并且从中心延伸构件22向外径向地延伸。在一个示例性实施例中，如图1A所示，冠部34包括4个分支36，其围绕轴线A彼此之间间隔开相同的距离。分支36的每一个具