專利名稱：用于空氣/燃料混合物及其發動機的點火器和將其裝入汽缸蓋的方法
技術領域：
本發明涉及在汽車等應用中用于點燃空氣/燃料混合物的點火器。
背景技術：
6，883，507號美國專利公開了一種用于電暈放電空氣/燃料點火系統的點火器。 該點火器的點火端具有金屬外殼，該金屬外殼包圍絕緣體且具有外螺紋，用于以和傳統火花塞相同的方式將點火器旋擰入內燃機汽缸蓋的帶螺紋的火花塞插槽。這些螺紋占據了原本可以用于點火器其它功能部分，例如絕緣體，以增強點火器和發動機性能的空間。此外， 形成這些螺紋需要額外的制造步驟，最終增加點火器的制造成本。
發明內容
本發明提供一種用于在汽缸蓋開口中連接的內燃機點火器。該點火器具有在鼻端和終端之間延伸的絕緣體，帶有容納于該絕緣體中的電極。該電極從鼻端向外延伸以點燃汽缸膛中的空氣/燃料混合物。容納于絕緣體中的接線端從終端向外延伸。該接線端與電極電連通。金屬外殼包圍該絕緣體的至少一部分。該金屬外殼不具有用于與汽缸體連接的外螺紋。連接線從接線端遠離絕緣體延伸，用于與電源電連通。管具有容納絕緣體的終端于其中的下端。該管圍繞連接線延伸到與該下端相對的上端。管的下端擠壓外殼，在汽缸蓋的開口中形成固定連接。因此，根據本發明的一個方面構造的點火器具有點火端，其不具有外裝配螺紋，從而允許絕緣體尺寸增大和/或汽缸蓋中的開口尺寸減小。根據本發明的另一方面，裝配凸緣被固定到管的上端，其中裝配凸緣用于與汽缸蓋的裝配表面連接，以便同時在汽缸蓋開口中將點火器座向肩部形成固定連接。根據本發明的另一方面，連接線與安裝到裝配凸緣的電路板電連通。根據本發明的另一方面，蓋子包圍電路板且被連接到裝配凸緣以圍繞電路板形成密封環境。根據本發明的另一方面，凸緣具有填充開口用于將惰性增壓填充氣體引入到點火器的密封空間。根據本發明的另一方面，提供一種內燃機。該內燃機包括帶有點火器開口的汽缸蓋和點火器，該汽缸蓋從上表面延伸到燃燒室且在上表面和燃燒室之間具有徑向延伸的上肩部。該點火器包括在鼻端和終端之間延伸的絕緣體。電極被容納于絕緣體中且從鼻端向外延伸。接線端被容納于絕緣體中且從終端向外延伸。該接線端與電極電連通。金屬外殼
4包圍該絕緣體的至少一部分，且不具有用于在點火器開口中連接的外螺紋。管具有將絕緣體的終端容納于其中的下端，且延伸到與該下端相對的上端。裝配凸緣連接到汽缸蓋的上表面以及管的上端。該裝配凸緣擠壓管的下端與外殼形成鄰接，且將外殼和絕緣體固定在汽缸蓋的點火器開口中。根據本發明的另一方面，提供一種在汽缸蓋中的點火器開口中連接點火器的方法。該方法包括提供帶有被外殼包圍至少一部分的絕緣體的點火器，且將該點火器設置于點火器開口中。然后，定向地沿點火器開口的中心軸向點火器的外殼施加純軸向擠壓力，且在擠壓力作用下將點火器固定于點火器開口中。
結合下列目前優選實施例和最佳實施方式的具體描述、所附權利要求以及附圖進行考慮，根據本發明的上述及其他方面、特征和優點將會更加容易理解，其中圖1是根據本發明一個方面構造的點火器的剖視圖；圖2是大致沿圖1中箭頭2方向的視圖；圖3是裝配在內燃機中的點火器的剖視圖；圖4是根據本發明另一方面構造的點火器的部分剖視圖；圖5是根據本發明另一方面構造的點火器的部分剖視圖；圖6是根據本發明另一方面構造的點火器的部分剖視圖；圖7是根據本發明另一方面構造的點火器的部分剖視圖；以及圖8是示出了將根據本發明構造的點火器裝在內燃機中的替代機制的部分剖視圖。
具體實施例方式更詳細地參閱附圖，圖1示出了根據本發明一個方面構造的點火器10。點火器10 包括點火端組件12，該點火端組件12具有絕緣體14，容納在絕緣體14中且從其下端(又稱為鼻端18)延伸的電極絲(又稱為電極16)，容納和包圍絕緣體14的中部從而使絕緣體 14的鼻端18從外殼20的下端21凸出的金屬外殼20，以及容納在絕緣體14中且從其上端 23向外延伸的接線端22。連接線M具有與接線端22電連通的下端，且從接線端22延伸到用于與電源(未示出)電連通的上端25。通過施加軸向力于外殼20的外凸緣觀上，此處示為通過金屬管30壓在徑向向外延伸的凸緣觀上，外殼20被固定和保持在內燃機的汽缸蓋沈中。例如通過焊接連接，金屬管30在其一端35處連接到裝配凸緣34上，而相對端 36壓在外殼凸緣觀上與其形成擠壓鄰接。該裝配凸緣34具有平坦或者大體平坦的裝配表面31，其用于與汽缸蓋沈的上表面四形成鄰接。因此，點火器10被固定和保持在汽缸蓋 26中，而不用螺紋將點火器10裝入汽缸蓋沈，這樣，制造和功能利益都實現了。例如，這允許絕緣體14，包括延伸到汽缸體33的燃燒室32中的鼻端18，尺寸增大，或者汽缸蓋沈中的開口尺寸減小，或者兩者皆有。連接線M在管30內部從接線端22向上延伸，穿過凸緣34的開口 36，并與電路板 38電連通，該電路板38通過其間的絕緣襯墊40被安裝到凸緣34上。金屬蓋子42包圍電路板38，且通過例如焊接連接到凸緣34上，以在蓋子42和管30內部形成密封環境44。電接線端46連接到電路板38上，且穿過凸緣34到達徑向向外延伸用于外部連接的接頭48。 凸緣34具有填充開口 49，用于將增壓惰性填充氣體引入到點火器10的密封空間44中，此后填充開口 49被密封封閉。點火器10的點火端12延伸到燃燒室32中，而金屬外殼20沿中心軸47以輕微間隙配合延伸通過汽缸蓋沈中的點火器開口 50，以便在外殼20和開口 50之間形成小的環形間隙51。如圖3的實施例所示，金屬外殼20不具有用于安裝到汽缸蓋沈上的外裝配螺紋，正如點火器開口 50也不具有內螺紋。這樣，環形間隙51直接從凸緣觀延伸到下端21。 因此，當管30的下端52擠壓靠在凸緣28的上表面57上時，外殼20和汽缸蓋沈之間唯一的銜接就出現在沿著凸緣觀的平坦或大體平坦的下密封表面55和點火器開口 50的肩部討，然而應該理解，隔離密封墊圈可被設于密封表面陽和肩部討之間。這允許絕緣體14， 包括延伸到燃燒室32中的鼻端18，直徑增大，和/或開口 50直徑減小。裝配凸緣34代替裝配螺紋連接到汽缸蓋沈上，從而使裝配表面31與汽缸蓋沈的上表面四形成鄰接，而管 30的下端52與外殼20的環形凸緣觀的上表面57形成直接擠壓鄰接，且凸緣觀的下密封表面陽與肩部M形成直接擠壓鄰接，從而擠壓外殼20的環形凸緣觀與汽缸蓋沈的開口 50中的環形肩部M形成密封鄰接，或者如果在密封表面55和肩部M之間采用墊圈，則另外在下密封表面55和肩部M之間可操作地施加擠壓密封力。于是，管30以間隙配合延伸通過開口 50以圍繞管30形成環形間隙53，其中管30具有足夠的長度以在裝配過程中定向地沿點火器開口 50的中心軸49施加純軸向擠壓力，以擠壓管30的下端52靠在外殼凸緣觀上。為了便于將裝配凸緣34固定到汽缸蓋沈上以向外殼20施加純軸向定向力，一個或多個裝配孔56設于裝配凸緣34中，通過該裝配孔56容納緊固件58，以便將點火器10 不依賴無螺紋的點火端12而安裝到汽缸蓋沈上。一旦將緊固件58擰緊到預定扭矩，預定公差限度內的純軸向定向力就被施加于外殼20，從而將點火器10固定在點火器開口 50中。圖4示出了根據本發明另一方面構造的點火器110的一部分，其中，使用相差100 的相同附圖標記指示相似特征。點火器110與前面討論的點火器10相似，其中管130沿中心軸149對點火器110的金屬外殼120施加純軸向定向力，以便將點火器110固定和保持在汽缸蓋126中的點火器開口 150中。點火器110具有被封裝和夾持在外殼120中形成固定連接的絕緣體114，其中外殼120在徑向延伸的肩部60和倒置的唇部62之間夾持絕緣體114。該絕緣體114在核心鼻端118上被燃燒室132中的燃燒氣體加熱。熱量從絕緣體 114穿過小的環形間隙151傳遞到汽缸蓋126中。因為小的空氣間隙151形成了隔熱層， 而該間隙151在外殼120的凸緣1 和外殼120的下端121之間延伸，因此很大比例的熱量在基座/密封區域64處流過絕緣體114、外殼120和絕緣體114中的中心電極116進入汽缸蓋126。該基座/密封區域64通過汽缸蓋126中直角的或者大體直角的肩部IM和外殼120的凸緣1 形成。此外，密封墊圈66被設置且擠壓于凸緣1 和肩部巧4之間。 此外，為了進一步在絕緣體114和汽缸蓋1 之間形成氣密密封，且為了阻止燃燒氣體直接流過密封區域64，環形密封元件68被容納在外殼120中的環形凹槽70中，其中在外殼120 的凸緣128和末端或下端121之間，該密封元件68被擠壓于外殼120與汽缸蓋126之間。 在其他方面，點火器110與上文描述的點火器10相同。圖5示出了根據本發明另一方面構造的點火器210的一部分，其中，使用相差200 的相同附圖標記指示相似特征。點火器210與前面討論的點火器10、110相似，其中管230沿中心軸249對點火器210的金屬外殼220施加純軸向定向力，以便將點火器210固定和保持在汽缸蓋226中的點火器開口 250中。然而，外殼220在點火器開口 250中延伸到環形臺階式下肩部72附近的下端221，而不是完全通過點火器開口 250延伸到燃燒室232。這樣，環形間隙251在燃燒室232附近圍繞絕緣體214下部形成，其中，間隙251在下肩部72 處徑向向外形成臺階，且沿外殼220延伸到密封區域沈4。與上述實施例相同，環形密封元件268被容納于外殼220中的環形凹槽270中，其中在外殼220的凸緣2 和末端或下端 221之間，該密封元件268被擠壓于外殼220與汽缸蓋2 之間。在其他方面，點火器210 與上文描述的點火器110相同。圖6示出了根據本發明另一方面構造的點火器310的一部分，其中，使用相差300 的相同附圖標記指示相似特征。點火器310與前面討論的點火器10、110、210相似，其中管 330沿中心軸349對點火器310的金屬外殼320施加純軸向定向力，以便將點火器310固定和保持在汽缸蓋326中的點火器開口 350中。與前面討論的點火器210相比，點火器310 的一個顯著區別是，基座/密封區域364形成于點火器開口 350中的環形臺階式下肩部372 和外殼320的下端321之間，而不是在外殼320的上凸緣3 和汽缸蓋3 中的上肩部3M 之間。于是，管330擠靠和擠壓在凸緣3 上，以使外殼320的下端321與該下端321和下肩部372之間的墊圈366形成擠壓和密封銜接，其中凸緣3 從上肩部354間隔開。于是， 由于墊圈366阻止了熱量向外殼320傳遞，外殼320沒有暴露于燃燒氣體中。在其他方面， 點火器310與上文描述的點火器210相同。圖7示出了根據本發明另一方面構造的點火器410的一部分，其中，使用相差400 的相同附圖標記指示相似特征。點火器410與前面討論的點火器10、110、210、310相似，其中管430沿中心軸449相對點火器410的金屬殼外420施加純軸向定向力，以便將點火器 410固定和保持在汽缸蓋426中的點火器開口 450中。與前面討論的點火器310相比，點火器410的一個顯著區別是，基座/密封區域464形成于點火器開口 450中的環狀錐形或圓錐形的下肩部472和外殼420的錐形下肩部74之間，其中，外殼420繼續越過直徑減小的錐形下肩部74到達鄰近燃燒室432的下端421。于是，管430擠靠和擠壓在外殼420的上凸緣4 上，以使外殼420的錐形下端421與汽缸蓋426的下肩部472形成擠壓和座式銜接，其中凸緣4 從汽缸蓋426的上肩部454間隔開。圖8示出了根據本發明另一方面構造的點火器510的一部分，其中，使用相差500 的相同附圖標記指示相似特征。點火器510與前面討論的點火器10、110、210、310、410相似，其中管530沿中心軸549對點火器510的金屬外殼520施加純軸向定向力，以便將點火器510固定和保持在汽缸蓋526中的點火器開口 550中。然而，與前面討論的點火器10、 110、210、310、410相比，點火器510的一個顯著區別是管530向外殼520施加純軸向定向力的方式。管530具有下端552，其外壁76上具有螺紋區域，用于與點火器開口 550中的內螺紋區域78螺紋銜接。帶有螺紋的外壁76鄰近下端552且具有足夠的長度以使外殼520 在汽缸蓋526中形成擠壓和固定鄰接(鄰接區域未示出，雖然在本實施例中它出現在外殼 520下部，例如如圖6和圖7所示，但是，該鄰接區域也可如圖3-5的實施例所示)。這樣， 一旦將容納絕緣體514于其中的外殼520設置在汽缸蓋點火器開口 550中，管530就被通過螺紋與外殼520形成銜接。這樣，在銜接的螺紋中產生了軸向和徑向力，然而，施加于外殼520的力是純軸向的。應該理解，這種管機制可以在前面討論的任意實施例中采用。在其他方面，點火器510與上文討論的點火器基本相同。 顯然，根據上述教導，本發明的各種修改和變化都是可能的。因此，應該理解，在所附權利要求范圍內，本發明也可通過除了具體描述以外的方式實現。
權利要求
1.一種用于在汽缸蓋開口中連接的內燃機點火器，包括絕緣體，其在鼻端和終端之間延伸；電極，其被容納于所述絕緣體中且從所述鼻端向外延伸；與所述電極電連通的接線端，其被容納于所述絕緣體中且從所述終端向外延伸；金屬外殼，其包圍所述絕緣體的至少一部分，且不具有用于與汽缸體連接的外螺紋；以及管，其具有容納所述絕緣體的所述終端于其中的下端，且所述管延伸到與所述下端相對的上端，所述管的所述下端在汽缸蓋開口中擠壓所述外殼形成固定連接。
2.如權利要求1所述的內燃機點火器，其特征在于，所述外殼具有徑向向外延伸的凸緣，且所述管的所述下端向所述凸緣施加擠壓力。
3.如權利要求2所述的內燃機點火器，進一步包括裝配凸緣，其具有用于與汽缸蓋的上表面連接的大體平坦的裝配表面，所述管的上端被可操作地連接到所述裝配凸緣。
4.如權利要求3所述的內燃機點火器，進一步包括連接線，其具有連接到所述接線端的下端，且延伸通過所述管到達用于與電源電連通的上端。
5.如權利要求4所述的內燃機點火器，進一步包括連接至所述裝配凸緣上的電路板， 所述電路板與所述連接線的所述上端電連通。
6.如權利要求3所述的內燃機點火器，進一步包括連接至所述裝配凸緣上的蓋子，所述蓋子在所述蓋子和所述管中形成密封環境。
7.一種包括帶有點火器開口的汽缸蓋和點火器的內燃機，該汽缸蓋從上表面延伸到燃燒室且在所述上表面和所述燃燒室之間具有徑向延伸的上肩部，所述點火器包括絕緣體，其在鼻端和終端之間延伸；電極，其被容納于所述絕緣體中且從所述鼻端向外延伸；與所述電極電連通的接線端，其被容納于所述絕緣體中且從所述終端向外延伸；金屬外殼，其包圍所述絕緣體的至少一部分，且不具有用于在所述點火器開口中連接的外螺紋；管，其具有容納所述絕緣體的所述終端于其中的下端，且延伸到與所述下端相對的上端；以及裝配凸緣，其被連接到汽缸蓋的所述上表面以及所述管的所述上端，所述裝配凸緣擠壓所述管的所述下端與所述外殼形成鄰接，且將所述外殼和所述絕緣體固定在汽缸蓋的所述點火器開口中。
8.如權利要求7所述的內燃機，其特征在于，所述外殼具有徑向向外延伸的凸緣，且所述管的所述下端向所述凸緣施加擠壓力以擠壓所述凸緣在所述下端和所述上肩部之間形成固定連接。
9.如權利要求8所述的內燃機，其特征在于，所述外殼在所述上肩部和所述燃燒室之間延伸。
10.如權利要求9所述的內燃機，其特征在于，所述外殼延伸到下端，在所述凸緣和所述下端之間形成圍繞所述外殼的環形間隙。
11.如權利要求10所述的內燃機，其特征在于，所述外殼延伸鄰近所述燃燒室。
12.如權利要求11所述的內燃機，其特征在于，所述外殼在所述下端和所述凸緣之間具有環形凹槽，容納于所述環形凹槽中的密封圈與所述汽缸蓋形成密封銜接。
13.如權利要求8所述的內燃機，其特征在于，所述凸緣從所述肩部間隔開。
14.如權利要求13所述的內燃機，其特征在于，所述點火器開口在所述上肩部和所述燃燒室之間具有徑向延伸的下肩部。
15.如權利要求14所述的內燃機，其特征在于，所述外殼延伸到所述徑向延伸的下肩部附近的下端。
16.如權利要求15所述的內燃機，其特征在于，所述凸緣從所述上肩部間隔開，且所述外殼的所述下端被擠壓與所述徑向延伸的下肩部形成固定連接。
17.如權利要求15所述的內燃機，其特征在于，所述絕緣體延伸越過所述下端，在所述絕緣體和所述汽缸蓋之間形成環形間隙。
18.如權利要求17所述的內燃機，進一步包括密封圈，其被軸向擠壓于所述外殼的所述下端和所述徑向延伸的下肩部之間。
19.如權利要求18所述的內燃機，其特征在于，所述外殼在所述下端和所述凸緣之間具有環形凹槽，容納于所述環形凹槽中的密封圈與所述汽缸蓋形成密封銜接。
20.如權利要求14所述的內燃機，其特征在于，所述外殼延伸到下端，且在所述凸緣和所述下端之間具有徑向延伸的肩部，所述外殼的所述肩部被擠壓與所述徑向延伸的下肩部形成固定連接。
21.如權利要求7所述的內燃機，進一步包括連接線，其具有連接到所述接線端的下端，且延伸通過所述管到達用于與電源電連通的上端。
22.如權利要求21所述的內燃機，進一步包括連接到所述裝配凸緣上的電路板，所述電路板與所述連接線的所述上端電連通。
23.如權利要求7所述的內燃機，進一步包括連接到所述裝配凸緣上的蓋子，所述蓋子在所述蓋子和所述管中形成密封環境。
24.如權利要求7所述的內燃機，其特征在于，所述管具有用于與所述點火器開口中的螺紋區域螺紋連接的鄰近所述下端的螺紋區域。
25.一種在汽缸蓋中的點火器開口中裝配點火器的方法，包括提供點火器，帶有被外殼包圍至少一部分的絕緣體；將點火器設置于點火器開口中；以及定向地沿點火器開口的中心軸向點火器的外殼施加純軸向擠壓力，且在擠壓力作用下將點火器固定于點火器開口中。
全文摘要
本發明提供一種內燃機及其點火器。該點火器具有在鼻端和終端之間延伸的絕緣體，帶有從該鼻端向外延伸以點燃汽缸膛中空氣/燃料混合物的電極。接線端從終端延伸，且與電極電連通。金屬外殼包圍絕緣體的至少一部分。金屬外殼不具有用于與汽缸體連接的外螺紋。連接線從接線端延伸，用于與電源電連通。管具有容納絕緣體終端于其中的下端。該管圍繞連接線延伸至與該下端相對的上端。該管的下端擠壓外殼以在汽缸蓋的開口中形成固定連接。
文檔編號H01T13/20GK102224650SQ200980146193
公開日2011年10月19日 申請日期2009年10月5日 優先權日2008年10月3日
發明者基斯·漢普頓, 約翰·伯羅斯, 詹姆斯·呂科瓦基 申請人:費德羅-莫格爾點火公司