电晕点火设备和生产电晕点火设备的点火头的方法
【专利摘要】本发明涉及一种通过电晕放电点燃发动机燃烧室内燃料的电晕点火设备，包括绝缘子（2），插入绝缘子（2）内并支撑具有多个点火嘴（4b）的点火头（4）的中心电极（3），与中心电极（3）连接的线圈（5），以及围绕线圈（5）并供绝缘子（2）插入的外壳（1），其中所述点火头（4）具有由金属板材构成的主体（4a）。根据本发明，点火嘴（4b）由不同于主体（4a）的材料构成并固定在主体（4a）的侧面上。本发明还涉及一种此种电晕点火设备的点火头以及生产所述点火头的方法。
【专利说明】电晕点火设备和生产电晕点火设备的点火头的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种通过电晕放电点燃发动机燃烧室内燃料的电晕点火设备。
【背景技术】
[0002]一种具有权利要求的前述部分所述特征的电晕点火设备可从专利DE102010045175A1中得知。在此电晕点火设备中，其中心电极带有点火头，而所述点火头具有多个点火嘴并由金属板料通过切割制成。
[0003]从专利W02011/130365A1中可知，使用耐磨层覆盖此类点火头的点火嘴并可据此增加点火头的寿命。所述耐磨层通过电镀、粉末涂敷或者阴极溅射在点火嘴的区域内施加到点火头上部，并且也可施加到点火头下部。除此之外，钼系金属于此作为耐磨层的材料。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于描述一种能够以低成本方式生产电晕点火设备的耐磨点火头的方法。
[0005]此目的通过具有权利要求所述特征的电晕点火设备、点火头和方法实现。本发明的有益改进在从属权利要求中得到公开。
[0006]对于根据本发明的电晕点火设备，点火嘴由相比主体不同的材料制成并且在一些具体实施例中固定在主体的侧面上。这里，所述侧面应被理解为将点火头或者金属板材的上侧面连接至下表面的任何表面。所述侧面有时还被称为狭窄侧，横向侧或者外围侧。
[0007]本发明的点火头不是如专利W02011/130365A1所述的那样从金属板材上切割出点火头并随后在点火嘴的上侧和下侧上涂覆耐磨材料，而是从由两种不同材料组成的半成品中切割得出，具体地讲，由第一材料制成的金属板材和至少一个由第二材料制成的本体构成，其中，举例来说，所述第一材料可以是钢材或者其它过渡金属的基础合金，而第二材料则可以是钼系金属并被应用在边缘区域上，比如应用在金属板材的侧面上。根据本发明的点火头的点火嘴因此具有切边，即是具有通过切割产生的边缘，比如通过激光切割、冲压或火花蚀刻。点火嘴的锋利边缘对于电晕放电是十分有利的。点火嘴为点火头的径向凸起的末端部分，例如楔形凸起的末端部分。
[0008]对于本发明的点火头，点火嘴固定在主体的侧面上。所述点火嘴因此能够完全利用耐磨材料制成，举例来说，由钼系金属制成。如果点火嘴从其上侧至下侧均连续地由不同于主体的材料构成，则可实现与几乎仅具有一个由耐磨材料构成的薄层并在薄层下方含有抗磨损性能更差的材料(比如钢)的点火嘴相比更长的工作寿命。
[0009]通过将第二材料施加到由第一材料构成的金属板材的边缘区域，然后从半成品中切割出点火头，能以非常经济的方式生产出点火头，所述点火头的主体由第一材料和点火头的点火嘴构成，其中所述点火嘴由覆盖有第二材料的半成品的边缘区域制成。所述边缘区域可为金属板材的后侧或者前侧上的条带。所述边缘区域优选为金属板材的侧面。
[0010]第二材料，比如钼系金属，优选地应用在由第一材料(比如钢材或者其它过渡金属的基础合金)构成的金属板材的至少一个侧面上，然后点火头从此金属板材中切割得出，t匕如通过冲压、火花蚀刻或激光切割。这里，点火嘴从金属板材的边缘区域切割至第二材料覆盖的侧面得出。点火头的主体由第一材料构成,而点火嘴由第二材料构成。
[0011]因为点火头及其点火嘴从半成品中切割而成，每一点火嘴均具有至少一个切边。这些切边是有益的，因为这些锋利的切边带来局部增加的场强并因此促进了电晕放电的产生。相反，如果含有点火嘴的主体从均匀的金属板材中切出并然后在其点火嘴区域覆盖耐磨层，主体的边缘会因为此耐磨层而变得圆滑并因此导致电晕放电变差。
[0012]每一点火嘴优选地具有多个切边，例如两个切边，所述切边限定了一个楔形，例如在两者之间围成锐角并在上侧或下侧的边缘上延伸。楔形点火嘴的两个侧面在另一切边上会聚。
[0013]电晕放电总是在末端形成，因为此处的电场最强。点火嘴因此是最受电晕放电影响的部分。如果点火嘴含有坚固的耐磨材料，比如钼系金属或基于钼系金属的合金，这些点火嘴就会具有比那些仅在其上侧或下侧涂覆耐磨材料的点火嘴更长的工作寿命。
[0014]因为点火嘴较短，本发明的点火头仅需少量的耐磨材料，并因此具有符合成本效益的生产，即使是使用昂贵的钼系金属。
[0015]钼系金属有时也被称为钼族金属。钼系金属是钼系元素金属的一种，即是说其可以是Ru, Rh, Pd, Os, Ir或者Pt。钼系金属和基于钼系金属的合金，即是含有占主导地位的钼系金属的合金，其中钼系金属按重量计算优选地超过80%，尤其是超过90%，适合作为点火嘴的材料。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下文将基于示例性的具体实施例并参照附图对本发明的细节和优势做出进一步的解释，其中:
[0017]图1示出了电晕点火设备；
[0018]图2示出了图1的纵向平面；
[0019]图3示出了电晕点火设备的点火头的一个示例性实施例；
[0020]图4示出了用于生产图3所示点火头的半成品；
[0021]图5示出点火头的另一个示例性实施例；
[0022]图6示出了用于生产图5所示点火头的半成品；
[0023]图7示出了点火头的另一个示例性实施例；
[0024]图8示出了用于生产图所示点火头的半成品。
【具体实施方式】
[0025]图1和2所示的点火设备产生电晕放电以点燃发动机燃烧室内的燃料。此电晕点火设备具有一侧被绝缘子2闭合的外壳I。带有点火头4的中心电极3被绝缘子2所环绕，其中点火头4具有多个点火嘴。点火头4具有数个楔形凸起。这样一个楔形凸起的端部被称为点火嘴。中心电极3、绝缘子2以及外壳I构成了与线圈5串联连接的电容器，其中线圈5与中心电极3连接。此电容器和线圈5为电震荡电路的一部分，此电路的激励使得在点火头4的点火嘴上产生电晕放电成为可能。[0026]点火头4的不同示例性实施例在图3、5和7中分别得到显示。每一点火头4均具有由金属板材制成的主体4a，所述主体4a在其中心具有用于固定电晕点火设备的中心电极的孔隙4c，以及点火嘴4b。主体4a由第一材料组成，例如，钢或者其它过渡金属(比如镍)的基体合金。由其它金属材料制成的点火嘴4b固定到主体4a的侧面上。主体4a的侧面为连接图示的上侧和未在图中示出的下侧的侧面或者表面。所示实施例中的点火嘴4b的材料仅覆盖主体4a的侧面，即其不覆盖上侧或者下侧的任何部分。主体4a的上侧和下侧则从点火嘴4b的材料中完全露出。
[0027]举例来说，点火嘴4b由钼系金属或者其它基于钼系金属的合金组成。尤其是，由钼或铱或基于钼或铱的合金制成的点火嘴也是适用的。
[0028]为生产点火头，需将第二材料施加到由第一材料构成的金属板材上。举例来说,将第二材料制成的实体，优选地为金属带材，结合到金属板材的侧面上。然后从通过涂覆第二材料制成的半成品中切割出点火头4，其中点火头的点火嘴4b由第二材料制成。通过将第二材料结合到第一材料制成的金属板材的侧面上生产出的半成品的示例性实施例在图4、6和8中分别得到显示。
[0029]点火头4可从该半成品中切割出来，举例来说，通过冲压、激光切割或火花蚀刻制得。每一点火嘴4b均具有多个切边，所述点火嘴优选地在其侧面和上侧之间、在侧面和下侧之间、以及在两个限定一个楔形部分的侧面之间具有切边，例如通过在两者之间围成一个锐角。如果一个或者多个切面相对所述半成品上侧的法面倾斜延伸，所述切边之一就会更为平坦而其它切边则会具有更锐利的边缘。这会是有益的，举例来说，这是为了在上侧和一个或多个侧面之间产生特别锐利的切边，并因此提供对电晕放电尤其有利的条件。
[0030]采用锯齿状切面代替直线切面也能够用于产生额外的切边。举例来说，切出锯齿状凹凸的轮廓。
[0031]第二材料固定在金属板材的侧面上，例如通过焊接固定。除此之外，其它的焊接方法，焊接熔覆(weld cladding)，尤其是激光焊接熔覆也是适用的。相对第一材料而言惰性更强的第二材料通过焊接熔覆以简单的方式施加到所述侧面上。为减少材料用量，所述焊接熔覆被限制在边缘区域或者侧面内，然后点火嘴在此处通过切割形成。可于此使用单级或者多级焊接熔覆。在采用包括两级或更多级的焊接熔覆的情况下，与上层材料不同或者相同的材料可用于一个或多个中间层。在应用中间层时，其材料可与下方一层或者金属板材构成合金。此合金然后构成了下一步骤的基础，这样施加材料的纯度朝向表面增加。更抗磨材料增强的粘合性因此得以实现。
[0032]第二材料也能通过轧制复合附加到金属板材的侧面上，比如通过激光轧制复合。
[0033]在使用薄金属板材的情况下，将由第二材料构成的实体结合到由第一材料构成的金属板材的侧面上伴随着相当大的难度。因此将第二材料固定到厚于生产出的点火头的金属板材的侧面，然后再减少据此生产的半成品的厚度(例如通过轧制)，是有利的。因金属板材具有较大的厚度，而导致所述侧面较宽，因此能够更容易地将第二材料固定到由第一材料构成的金属板材的侧面上。据此由第一材料和第二材料生产的半成品的厚度于是能够被减少至点火头所需的厚度。
[0034]为了增强第二材料至第一材料的粘附力，在第一材料和第二材料之间设有中间层。由对第一材料和第二材料均具有亲和性的材料构成的中间层尤其适用。举例来说，所述中间层由第一材料和第二材料的合金组成。
[0035]第二材料可作为条带10固定到金属板材11的侧面上。在图4所示半成品的情况下，由第二材料构成的条带10固定到由第一材料构成的金属带材的纵向侧面上。通过此种方式，生产出带状的半成品，并且随后可从此半成品中切割出点火头。然后，具有两个或者四个点火嘴的点火头可从这样的带状半成品中很好地切割出来。也可以切割出具有多于四个点火嘴的点火头，所述点火头然后被设置在距点火头中心不同距离的位置上。
[0036]第二材料也能以条带10的形式固定到片状金属板材11的侧面上，如图6的实例所示。所述金属板材片可以是一圆片，如图6所示。圆片状半成品的优点在于具有任意数量的点火嘴的点火头能够从这样的半成品中切割出来。毫无困难地从这样的半成品中切割出具有4、5、6个或者更多的从中心处开始径向分布的楔形点火嘴的点火头也是可能的。
[0037]由第一材料构成的金属板件的侧面上沿其整个周边涂覆有第二材料，如图6所示。为了节省材料，将由第二材料构成的实体10，例如板、销、方块、球体或半球体，仅在某些点上固定到金属板材11的侧面上。图8示出了如此一种半成品的实例。
【权利要求】
1.一种通过电晕放电点燃发动机燃烧室内燃料的电晕点火设备，包括: 绝缘子(2)； 中心电极(3)，所述中心电极(3)被所述绝缘子(2)所围绕并支撑具有多个点火嘴(4b)的点火头(4)； 线圈(5)，所述线圈(5)与中心电极(3)连接； 外壳(1)，所述外壳(I)围绕线圈(5)并容纳绝缘子(2)； 其中所述点火头(4)具有由金属板材构成的主体(4a)； 其特征在于,点火嘴(4b)由相比主体(4a)不同的材料构成并具有至少一个切边。
2.根据权利要求1所述的电晕点火设备，其特征在于，所述点火嘴固定在主体(4a)的侧面上。
3.根据以上权利要求中任一项所述的电晕点火设备，其特征在于，所述点火嘴(4b)由钼系金属或者基于钼系金属的合金组成。
4.根据以上权利要求中任一项所述的电晕点火设备，其特征在于，在点火嘴(4b)和主体(4a)之间设有中间层以提高点火嘴(4b)至主体(4a)的粘附力。
5.根据以上权利要求中任一项所述的电晕点火设备，其特征在于，所述点火嘴(4b)从其上侧至下侧连续地由其它材料组成。
6.根据以上权利要求中任一项所述的电晕点火设备，其特征在于，所述点火嘴(4b)呈楔形并在点火头(4)的上侧上具有至少两个会聚的切边并且在点火头(4)的下侧上具有至少两个会聚的切边。
7.—种电晕点火设备的点火头，包括由含有第一材料的金属板材构成的主体(4a)，以及多个点火嘴(4b)，其特征在于，所述点火嘴(4b)由第二材料组成并设置在主体(4a)的侧面上。
8.—种生产电晕点火设备的点火头(4)的方法，其中通过将第二材料应用在由第一材料构成的金属板材(11)的边缘区域生产出半成品，然后从所述半成品上切割出点火头(4)，所述点火头的主体(4a)由第一材料组成而所述点火头的点火嘴(4b)由覆有第二材料的所述边缘区域构成。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述边缘区域为金属板材的侧面。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二材料呈条带状固定至金属板材的侧面。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，在切割出点火头(4)之前减少所述半成品的厚度。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二材料通过焊接固定至所述金属板材(11)。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，其特征在于，在将第二材料应用到金属板材(11)的边缘区域之前施加一由第三材料构成的层。
【文档编号】H01T19/04GK103790754SQ201310499467
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2012年10月29日
【发明者】T·施蒂费尔, W·尼斯纳, H·米勒 申请人:博格华纳贝鲁系统有限公司