點火裝置的製作方法

2023-09-22 02:05:05

專利名稱：點火裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種按權利要求1前序部分所述的點火裝置。此外， 本發明還涉及一種燃氣發動機以及柴油發動機。
技術背景在燃氣發動機中燃燒氣體狀的燃料-空氣-混合物，其中藉助於 燃氣發動機的至少一個點火裝置將氣體狀的燃料-空氣-混合物點 燃。在由現有技術公開的燃氣發動機中，將點火裝置或者將每個點火 裝置構造成火花塞，該火花塞不是插入不分開的燃燒室中就是插入與 主燃燒室分開的預燃室中，並且在燃燒室中或者說在預燃室中點燃氣 體狀的燃料-空氣-混合物。在此，需要高的點火能量用於點火，該 點火能量隨著發動機功率的上升超過比例地增加。由DE 102 17 996 Al公開了 一種燃氣發動機，在該燃氣發動機中 可以獲得用於將氣體狀的燃料-空氣-混合物點燃的高點火能量。在 DE 102 17 996 Al中藉助於點火裝置實現了對氣體狀的燃料-空氣-混合物的點火，其中點火裝置的提供點火能量的點火源直接地與有待 點火的燃料-空氣-混合物或者說與由有待點火的燃料-空氣-混合 物組成的氣體狀的氣氛接觸。根據現有技術，點火裝置的點火源暴露 在腐蝕性條件下，由此會出現其過早的磨損。最終，這導致減少的使 用壽命或者說減少的維護周期，並且由此提高了燃氣發動機的成本。由至今還未公布的DE 10 2005 050 435.3公開了 一種具有至少一個 伸入燃燒室或者伸入預燃室的點火裝置的燃氣發動機，其中點火裝置 或者每個點火裝置包括用作點火源的加熱裝置，其中套筒狀的容納裝 置將相應的加熱裝置與有待點燃的燃料-空氣-混合物分開，並且其 中加熱裝置如此加熱相應的容納裝置的與有待點燃的燃料-空氣-混 合物接觸的區段，使得該容納裝置的該區段具有用於點燃燃料-空氣 -混合物所需的溫度。發明內容以此為基礎，本發明的任務是提供一種新式的點火裝置。該任務 通過一種按權利要求1所述的點火裝置得到解決。按本發明，將容納裝置和加熱裝置構造成單獨的組件，使得加熱裝置可以放在容納裝置 中以及可以從其中移除。在按本發明的點火裝置中，容納裝置和加熱裝置構造成單獨的組 件。如此，加熱裝置和容納裝置可以分開地進行製造。加熱裝置可以 放在容納裝置中以及可以從其中移除。在加熱裝置或容納裝置發生故 障時，可以相應地再使用另一個組件。根據本發明的優選改進方案，容納裝置具有0.5mm和3.0mm之間 的、優選地具有0.8mm和1.5mm之間的壁厚，並且由在室溫下具有最 大20W/n^K的、優選具有最大15W/n^K的導熱係數的並且具有直至 IOOO'C的、尤其直至110(TC的、優選直至120(TC的熱穩定性和耐腐蝕性的材料製成。加熱裝置優選地由氮化矽-陶資或者由穩定的二氧化鋯或者由氧 化物陶瓷的纖維複合材料製成，加熱裝置尤其如此布置在容納裝置中， 從而在加熱裝置和容納裝置之間存在間隙配合。


本發明的優選改進方案由從屬權利要求以及下面的說明中獲得。 下面參照附圖對本發明的實施例進行詳細解釋，但本發明不限於所述 實施例。其中圖1是按本發明的點火裝置按本發明第一實施例的非常簡要的示 意圖；圖2是按本發明的點火裝置按本發明第二實施例的非常簡要的示 意圖；圖3是按本發明的點火裝置按本發明第三實施例的非常簡要的示 意圖；圖4是按本發明的點火裝置按本發明第四實施例的非常簡要的示意圖；圖5是按本發明的點火裝置按本發明第五實施例的非常簡要的示意圖；圖6是按本發明的點火裝置按本發明第六實施例的非常簡要的示意圖；圖7是按本發明的點火裝置按本發明第七實施例的非常簡要的示 意圖；5圖8是按本發明的點火裝置按本發明第八實施例的非常簡要的示 意圖。
具體實施例方式
本發明涉及一種用於燃氣發動機的、尤其是用於快速燃燒式燃氣 發動機(Gas-Ottomotor)的或者用於柴油發動機的點火裝置。按本發 明的點火裝置伸入到燃燒室中，從而點燃燃料-空氣-混合物。在此， 燃燒室可以構造成不分開的燃燒室或者分開的燃燒室，其中，當燃燒 室分布地劃分成主燃燒室和預燃室時，將點火裝置伸入到燃燒室的預 燃室中。
圖l到8示出了按本發明的點火裝置的不同實施例，其中圖l到8 的所有點火裝置分別具有構造成加熱裝置IO的點火源，該點火源定位 或者說布置在套筒狀的容納裝置11中。容納裝置11將加熱裝置10並 由此將點火源與燃燒室內部的腐蝕性氣氛分離或者說分開。
加熱裝置10以加熱功率的形式提供將燃料-空氣-混合物點燃所 需要的能量。在此，加熱裝置IO將容納裝置11加熱到將燃料-空氣 -混合物點燃所要求的溫度。加熱裝置10可以構造成電阻-加熱裝置。
圖1到8的所有實施例的共同點是，加熱裝置lO以及容納裝置ll 構造成單獨的組件。相應地，加熱裝置IO可以與容納裝置11分開地 進行製造，加熱裝置可以;改到容納裝置11的內部以及可以從其中移除。
此外，圖1到8的實施例的共同點是，容納裝置ll由在室溫下具 有最大20W/m*K的、優選具有最大15W/m*K的導熱係數的材料製成。
容納裝置尤其由在室溫下具有2W/n^K和20W/n^K之間的、優 選具有5W/n^K和15W/n^K之間的導熱係數的材料製成。
此外，製成容納裝置10的材料具有直至100(TC的、尤其直至1100 "C的、優選直至120(TC的熱穩定性和耐腐蝕性。
容納裝置優選地由鎳基合金鋼或者由氧化物彌散合金鋼 (Oxiddispersionslegierungsstahl)製成。
此外，圖1到8的實施例的共同點是，容納裝置10優選地具有 0.8mm和1.5mm之間的壁厚。在與有待點燃的燃料-空氣-混合物接 觸的外表面12上，容納裝置11優選地由陶瓷材料製成，或者以陶資 材料對容納裝置11進行塗層。
製成容納裝置11的材料同樣可以在操作中在有待點燃的燃料-空氣 - 混合物的腐蝕性氣氛中將氧化鉻或氧化鋁、尤其是將氧化鋁作為保護層構造在其外表面12本身上。此外，圖1到8的實施例的共同點是，加熱裝置10優選地由氮化 矽-陶瓷或者由穩定的二氧化鋯或者由氧化物陶瓷的纖維複合材料制 成。圖1到2示出了本發明的實施例，其中容納裝置11分別具有比加 熱裝置IO的外直徑大的內直徑，從而在加熱裝置IO和容納裝置11之 間形成了一個自由空間。在圖1和2的實施例中，用填充材料13填滿該自由空間，其中填 充材料13優選地涉及氧化鎂。使用填充材料13改善了加熱裝置10和 容納裝置11之間的熱傳遞。此外，從外面作用到容納裝置11上的燃燒壓力通過填充材料13 傳遞到加熱裝置10上。由此，容納裝置11的材料的在^艮高溫度下降 低的屈服極限通過由填充材料13支撐容納裝置11得到補償。相應地， 對於外套筒11,使用具有較低的熱穩定性的材料。作為替代方案，可 以減小容納裝置11的壁厚。此外，通過使用填充材料13可以改善按 本發明的點火裝置的耐振性。圖3和4示出了本發明的實施例，其中加熱裝置IO如此布置在容 納裝置11中，使得在加熱裝置IO和容納裝置11之間存在間隙配合14 或者說過渡配合。此外，加熱裝置IO具有略微小於容納裝置11內直徑的外直徑。 通過保持裝置15避免加熱裝置IO從容納裝置11中掉出。圖5和6示出了本發明的實施例，其中加熱裝置IO分別如此布置 在容納裝置11中，從而在加熱裝置IO和容納裝置11之間存在壓配合 16。在圖5和6的實施例中，通過對加熱裝置IO的外直徑和容納裝置 11的內直徑的合適的直徑選擇來提供壓配合。在此，加熱裝置IO具有 略微大於容納裝置11內直徑的外直徑，其中將容納裝置11加熱並且/ 或者將加熱裝置11冷卻用來將加熱裝置IO插入容納裝置11中，以此 提供加熱裝置IO和容納裝置11之間的壓配合。在圖7和8的實施例中，在加熱裝置IO和容納裝置11之間也存在 壓配合17。在圖7和8的實施例中，通過將加熱裝置IO插入容納裝置 11中提供壓配合，容納裝置11具有略微大於加熱裝置IO外直徑的內直徑，其中隨後將加熱裝置IO通電並且在容納裝置11達到最大溫度後用足夠高的壓力將容納裝置進行擠壓，使得容納裝置11在形成壓配合或者說二級精度壓配合的情況下緊貼在加熱裝置10上。相應地，在圖7和8的實施例中首先通過間隙配合預裝配加熱裝 置IO和容納裝置11,在預裝配後加熱裝置IO以額定功率進行通電， 其中在達到最大溫度後，外套筒11從外面壓緊到加熱裝置10上，在 該最大溫度下容納裝置11是燒紅的並且具有低的屈服極限。此外，在壓縮室中將高壓力施加到容納裝置11上。作為替代方案， 也可以將容納裝置10進行滾輾或者以其它機械方法壓緊到加熱裝置10 上。在此，將容納裝置11的材料進行塑性變形，並且容納裝置在構成 壓配合的情況下以最佳的應力分布靠在加熱裝置10上。結合圖7和8的實施例，有利的是在將外套筒ll壓緊到加熱裝置 10上之前將填充材料、尤其將氧化鎂定位在外套筒11和加熱裝置10 之間，其中然後在將外套筒11壓緊到加熱裝置10上時將填充材料壓 實，並且填充材料在壓實狀態中夾緊在外套筒11和加熱裝置IO之間。 此外，在圖5和6的實施例中這也是可以的，其中填充材料在此同樣 通過壓配合在外套筒11和加熱裝置IO之間壓實。圖1到8的按本發明的點火裝置不僅可以在燃氣發動機中使用， 而且也可以在柴油發動才幾中4吏用。附圖標記列表10 加熱裝置11 容納裝置12 外表面13 填充材料14 間隙配合15 保持裝置16 壓配合17 壓配合
權利要求
1.尤其用於燃氣發動機或柴油發動機的點火裝置，該點火裝置用於將燃料-空氣-混合物點燃，其中點火裝置包括用作點火源的加熱裝置，其中容納裝置將相應的加熱裝置與有待點燃的燃料-空氣-混合物分開，並且其中加熱裝置加熱相應的容納裝置的與有待點燃的燃料-空氣-混合物接觸的區段，使得容納裝置的該區段具有用於點燃燃料-空氣-混合物所要求的溫度，其特徵在於，所述容納裝置(11)和所述加熱裝置(10)構造成單獨的組件，使得加熱裝置(10)可以放在容納裝置(11)中以及可以從其中移除。
2. 按權利要求1所述的點火裝置，其特徵在於，所述容納裝置(11) 由在室溫下具有最大20W/m*K的導熱係數的材料製成。
3. 按權利要求2所述的點火裝置，其特徵在於，所述容納裝置(ll) 由在室溫下具有2W/m*K和20W/m*K之間的導熱係數的材料製成。
4. 按權利要求3所述的點火裝置，其特徵在於，所述容納裝置(11) 由在室溫下具有5W/n^K和15W/n^K之間的導熱係數的材料製成。
5. 按權利要求1到4中一項或者多項所述的點火裝置，其特徵在 於，所述容納裝置(11)由具有直至IOO(TC的、尤其直至110(TC的、 優選直至120(TC的熱穩定性和耐腐蝕性的材料製成。
6. 按權利要求1到5中一項或者多項所述的點火裝置，其特徵在 於，所述容納裝置(11)由鎳基合金鋼製成。
7. 按權利要求1到5中一項或者多項所述的點火裝置，其特徵在 於，所述容納裝置(11)由氧化物彌散合金鋼製成。
8. 按權利要求1到7中一項或者多項所述的點火裝置，其特徵在 於，所述容納裝置(11)在與有待點燃的燃料-空氣-混合物接觸的 外表面上由陶瓷材料製成，或者以陶瓷材料進行塗層。
9. 按權利要求l到8中一項或者多項所述的點火裝置，其特徵在 於，所述容納裝置(11)具有0.5mm和3.0mm之間的壁厚。
10. 按權利要求9所述的點火裝置，其特徵在於，所述容納裝置 (11)具有0.8mm和1.5mm之間的壁厚。
11. 按權利要求l到IO中一項或者多項所述的點火裝置，其特徵 在於，所述加熱裝置(10)由氮化矽-陶瓷製成。
12. 按權利要求l到IO中一項或者多項所述的點火裝置，其特徵在於，所述加熱裝置(10)由穩定的二氧化鋯或者由氧化物陶瓷的纖維複合材料製成。
13. 按權利要求l到12中一項或者多項所述的點火裝置，其特徵 在於，所述加熱裝置(10)布置在容納裝置(11)中，從而在加熱裝 置(10)和容納裝置(11)之間存在間隙配合。
14. 按權利要求1到13中一項或者多項所述的點火裝置，其特徵 在於，所述加熱裝置(10)布置在容納裝置(11)中，從而在加熱裝 置(10)和容納裝置(11)之間存在過渡配合。
15，按權利要求l到14中一項或者多項所述的點火裝置，其特徵 在於，所述加熱裝置(10)布置在容納裝置(11)中，從而在加熱裝 置(10)和容納裝置(11)之間存在壓配合。
16. 按權利要求l到15中一項或者多項所述的點火裝置，其特徵 在於，用填充材料(13)、尤其用氧化鎂填滿加熱裝置(10)和容納 裝置(11)之間的自由空間。
17. 用於燃燒氣體狀的燃料-空氣-混合物的燃氣發動機，尤其 是快速燃燒式燃氣發動機，該燃氣發動機具有至少一個用於點燃氣體 狀的燃料-空氣-混合物的、伸入燃燒室或者伸入預燃室的點火裝置， 其特徵在於，所述點火裝置或者每個點火裝置根據權利要求1到16中 一項或者多項進行構造。
18. 用於燃燒燃料-空氣-混合物的柴油發動機，該柴油發動機 具有至少一個用於點燃燃料-空氣-混合物的、伸入燃燒室或者伸入 預燃室的點火裝置，其特徵在於，所述點火裝置或者每個點火裝置根 據權利要求1到16中一項或者多項進行構造。
19. 按權利要求l到16中一項或者多項所述的點火裝置在燃氣發 動才幾中的應用。
20. 按權利要求1到16中一項或者多項所述的點火裝置在柴油發 動才幾中的應用。
全文摘要
本發明涉及一種尤其用於燃氣發動機或柴油發動機的點火裝置，該點火裝置用於將燃料-空氣-混合物點燃，其中點火裝置包括用作點火源的加熱裝置(10)，其中容納裝置(11)將相應的加熱裝置(10)與有待點燃的燃料-空氣-混合物分開，並且其中加熱裝置(10)加熱相應的容納裝置(11)的與有待點燃的燃料-空氣-混合物接觸的區段，使得容納裝置的該區段具有用於點燃燃料-空氣-混合物所要求的溫度。按本發明，容納裝置(11)和加熱裝置(10)構造成單獨的組件，使得加熱裝置(10)可以放在容納裝置(11)中以及可以從其中移除。
文檔編號F02P19/02GK101294537SQ20081009594
公開日2008年10月29日 申請日期2008年4月25日 優先權日2007年4月27日
發明者A·哈南坎普, A·格拉布梅爾, H·伊姆坎普, S·特貝克 申請人:曼柴油機歐洲股份公司