[发明专利]收缩配合式陶瓷中心电极

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年5月7日提交的第61/643,480号美国临时申请的权益，其全部内容通过引用并入此处。

技术领域

本发明主要涉及用于发射放电以点燃燃料-空气混合物的点火器(例如电晕点火器和火花塞)及其制造方法。

背景技术

电晕放电点火系统以及传统火花放电点火系统的点火器通常包括一中心电极，该中心电极由导电材料制成并被一陶瓷绝缘体包围。该中心电极通常延伸进入一燃烧室并发射放电(例如，电晕放电或火花放电)。在电晕点火系统中，提供交流电压和交流电流，以快速接连不断地使高电位电极和低电位电极的极性反向，从而增强了电晕放电的形成。电晕点火器的中心电极被充电至高射频电势，从而在燃烧室中产生强射频电场。该电场导致燃烧室中的部分燃料和空气的混合物电离并开始介电击穿，从而促进燃料-空气混合物的燃烧。优选地，通过控制电场可以使燃料-空气混合物保持介电性能，并且可以产生电晕放电(也被称为非热等离子体)。燃料-空气混合物的电离部分形成一火焰锋，然后该火焰锋将自我保持，并燃烧该燃料-空气混合物的剩余部分。优选地，通过控制电场可以使燃料-空气混合物不会失去所有介电性能，如果失去所有的介电性能将会导致在电极和接地的缸壁、活塞或电晕点火器的其他部分之间产生热等离子体和电弧。在弗里恩(Freen)发明的专利号为6,883,507的美国专利中公开了电晕放电点火系统的一个示例。

电晕点火器和火花塞经常这样组装，即中心电极和绝缘体之间的空隙形成了空气间隙。在点火器的运行过程中，来自周围生产环境或来自燃烧室的空气或其他气体填充空气间隙。在运行过程中，当向中心电极提供能量时，间隙中的空气开始电离，从而产生电场，进而导致明显的能量损耗。

发明内容

本发明一方面提供了一种用于发射放电的点火器。该点火器包括一外部绝缘体以及一导电芯体。该外部绝缘体由外部陶瓷材料制成，且导电芯体由芯体陶瓷材料与导电部件制成。该外部绝缘体包括一绝缘体内表面，该绝缘体内表面围绕一中心轴并形成一绝缘体孔，导电芯体设置在绝缘体孔内。导电芯体气密密封至绝缘体内表面。

本发明另一方面提供了一种制造点火器的方法。该方法包括提供一外部绝缘体，其由外部陶瓷材料制成，并具有一形成绝缘体孔的绝缘体内表面，该外部绝缘体为未烧结的；在该绝缘体孔内设置一导电芯体，该导电芯体由芯体陶瓷材料以及导电部件制成；以及在将导电芯体设置在绝缘体孔内之后，烧结该导电芯体与未烧结的外部绝缘体。该烧结步骤包括将绝缘体内表面气密密封至导电芯体。

本发明又另一方面提供了一种包括外部绝缘体和导电芯体的收缩配合式陶瓷中心电极及其制造方法。

该气密密封的外部绝缘体和导电芯体可用于替代现有技术的点火器中独立的绝缘体和中心电极。该气密密封形式消除了点火器的各部件之间的空气间隙以及这些空气间隙中的会导致不需要的能量损耗的相关电场。进一步地，导电芯体与外部绝缘体共同消除了对传统中心电极、上端子以及上端子与点火线圈之间的导电玻璃密封件的需求，从而减少了成本以及生产时间。这同样也不需要点火尖端(例如星形电晕点火尖端或传统的火花尖端)，因为导电芯体能够发射放电。相对于现有技术的点火器的中心电极，该电晕点火器的导电芯体还能够发射直径更大的电场，从而提高在运行过程中的能源效率。

附图说明

请参阅下述详细说明并结合附图进行考虑，本发明的其它优点将更加容易领会和理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的设置在燃烧室内的电晕点火器的剖视图；

图2是根据本发明另一个实施例的在烧结外部绝缘体之前设置在该外部绝缘体中的导电芯体的剖视图；

图2A是图2的部分导电芯体和外部绝缘体的放大图；

图3是图3的导电芯体和外部绝缘体在烧结之后的剖视图；以及

图3A是图3的部分导电芯体和外部绝缘体的放大图。

具体实施方式