用于注入微波能的微波火花塞的制作方法
【專利摘要】一種用于注入微波能的微波火花塞，用于將微波能注入引擎的燃燒腔，其特征在于包括細(xì)長(zhǎng)殼體，殼體包括形成殼體內(nèi)部的空心導(dǎo)體的細(xì)長(zhǎng)的腔，殼體還包括設(shè)置于殼體的腔的第一端部處的微波窗，其中，微波窗相對(duì)于燃燒室關(guān)閉空心導(dǎo)體，其中空心導(dǎo)體包括在第二端部處的與微波窗相對(duì)設(shè)置的用于高頻進(jìn)給導(dǎo)體的連接元件，其中連接元件包括與微波窗處的高頻出口橫截面幾何結(jié)構(gòu)不同的高頻入口橫截面幾何結(jié)構(gòu)，并且其中，從空心導(dǎo)體第一端部處的高頻進(jìn)入橫截面幾何結(jié)構(gòu)至空心導(dǎo)體的第二端部處的高頻出口橫截面幾何結(jié)構(gòu)的過渡是連續(xù)的。微波火花塞被配置成可穿入火花塞的通用鉆孔中，且有助于將微波能安全注入內(nèi)燃機(jī)燃燒室中。
【專利說明】
用于注入微波能的微波火花塞
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及將微波能注入內(nèi)燃機(jī)的燃燒腔中的微波火花塞，以及具有至少一個(gè)火花塞的內(nèi)燃機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]DE 10 2009 016 665 Al描述了一種內(nèi)燃機(jī)，其通過微波輻射主動(dòng)引燃燃料空氣混合物以驅(qū)動(dòng)活塞。汽缸蓋中設(shè)置有微波導(dǎo)體，這樣微波導(dǎo)體就可以通過陶瓷透鏡將微波輻射引入燃燒室中，該陶瓷透鏡在朝燃燒腔的方向關(guān)閉微波導(dǎo)體。
[0003]當(dāng)在燃燒室產(chǎn)生微波點(diǎn)火時(shí)，通過可控的方式將微波能引入燃燒腔是非常重要的。這樣，就必須通過合適的空心導(dǎo)體將微波能引入到最接近引擎殼體的位置，然后必須將微波能注入燃燒腔。因此，在波傳導(dǎo)期間必須考慮高頻技術(shù)的情況，并且必須確保微波能是以可控的方式傳輸，如果可能的話，必須確保沒有非故意的反射或波型跳躍。同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)能沒有高復(fù)雜度地將存在的引擎連接至微波能源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種如何將微波能注入存在的引擎的方法。
[0005]根據(jù)本發(fā)明，該目的由具有權(quán)利要求1的特征的微波火花塞實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式可由從屬權(quán)利要求得到。
[0006]進(jìn)一步地，該目的由具有根據(jù)本發(fā)明的微波火花塞的內(nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)。
[0007]火花塞的一個(gè)典型特征是，其容易插入引擎殼體的鉆孔中，如往復(fù)式活塞內(nèi)燃機(jī)的汽缸蓋上的鉆孔中。因此，微波火花塞包括細(xì)長(zhǎng)的殼體，該殼體包括內(nèi)部伸長(zhǎng)的錐形腔和微波窗，該錐形腔形成空心導(dǎo)體，微波窗在所述空心導(dǎo)體的一個(gè)端部，其中，所述微波窗在朝向燃燒腔的方向關(guān)閉空心導(dǎo)體。所述微波窗由溫度穩(wěn)定且微波可透過的固體材料制成。這可為例如陶瓷材料，優(yōu)選具有>99%的純度的陶瓷材料，或可為另一種微波可透過的固體材料。可將該類型的微波火花塞引入引擎殼體的相應(yīng)的鉆孔中，其中所述鉆孔與所述燃燒腔連接，并且其中所述微波火花塞例如可以是螺旋成螺紋狀。所述微波火花塞中的空心導(dǎo)體進(jìn)一步包括高頻進(jìn)給導(dǎo)體的連接元件，所述連接元件設(shè)置在與所述微波窗相對(duì)的另一端部處，其中，可通過市售的現(xiàn)成連接元件或特定的高頻連接器元件來提供所述微波能。因此，所述連接元件包括高頻入口橫截面幾何結(jié)構(gòu)，其與所述微波窗側(cè)的端部處的有效高頻出口橫截面幾何結(jié)構(gòu)不同。該上下文中的橫截面幾何結(jié)構(gòu)意為所述幾何結(jié)構(gòu)是根據(jù)定義的三角形、矩形、圓形、橢圓形或具有其他不同形狀的，其中所述出口橫截面幾何結(jié)構(gòu)與所述入口橫截面幾何結(jié)構(gòu)不同。該術(shù)語應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)，正是所述橫截面幾何結(jié)構(gòu)表示了用于所述微波能的出口的開口的相應(yīng)位置。從構(gòu)型的角度看，對(duì)微波能有效的該橫截面幾何結(jié)構(gòu)可從所述微波火花塞的端部處的所述橫截面幾何結(jié)構(gòu)脫離，例如，即使所述殼體為圓形，插入多角形的微波窗，圓形橫截面幾何結(jié)構(gòu)對(duì)微波能卻仍然有效，因?yàn)橛晌⒉ù跋薅ǖ那皇菆A形。從所述空心導(dǎo)體一個(gè)端部處的所述高頻進(jìn)入橫截面幾何結(jié)構(gòu)至所述空心導(dǎo)體的另一端部處的所述高頻出口橫截面幾何結(jié)構(gòu)的過渡以連續(xù)的方式延伸。這對(duì)傳輸微波能是特別有利的，因?yàn)椴粫?huì)引起模式跳躍，而當(dāng)將微波能注入所述燃燒室時(shí)，也能相應(yīng)提供所需的橫截面幾何結(jié)構(gòu)，其中所述橫截面幾何結(jié)構(gòu)可容易地相對(duì)于所述燃燒腔密封，并且此外所述橫截面結(jié)構(gòu)還有利于優(yōu)化微波能進(jìn)入所述燃燒室的入口。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，從所述高頻入口橫截面幾何結(jié)構(gòu)至所述高頻出口橫截面幾何結(jié)構(gòu)的過渡是線性的。這使所述微波火花塞的制造更簡(jiǎn)單。
[0009]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，所述高頻入口橫截面幾何結(jié)構(gòu)為矩形，所述高頻出口橫截面幾何結(jié)構(gòu)為圓形或橢圓形，由此可以實(shí)現(xiàn)將微波能對(duì)稱地注入所述燃燒腔中。
[0010]優(yōu)選地，所述殼體的外圓周包括螺紋，從而可通過該螺紋用螺絲將所述微波火花塞安裝到的用于封裝燃燒室的引擎殼體內(nèi)。這方便以特別有利的方式更換微波火花塞，并且能夠使所述微波火花塞很容易地穿入傳統(tǒng)火花塞的現(xiàn)有開口中。特別優(yōu)選地，在遍布所述螺紋的整個(gè)長(zhǎng)度的方向上，所述螺紋的外徑與空心導(dǎo)體的直徑的比率介于1.15至1.45的范圍。
[0011]為了將微波能盡可能少折射和反射地注入燃燒室，所述微波窗由純度>99%的高純陶瓷材料制成，例如藍(lán)寶石玻璃或石英玻璃。
[0012]優(yōu)選地，將所述微波窗設(shè)置成盤狀，其中朝向所述空心導(dǎo)體的側(cè)面是平的，并且朝向所述燃燒腔的側(cè)面是平的或不平的。朝所述燃燒腔朝向的側(cè)面可設(shè)置為凸面或凹面，或者其可具有配置成錐形或金字塔形的點(diǎn)。優(yōu)選地，所述空心導(dǎo)體端部處的窗是粘入、壓入或縮入的，由此，可提供安全密封且生產(chǎn)簡(jiǎn)單。
[0013]優(yōu)選地，所述微波窗的厚度是所述微波的半波長(zhǎng)，這意味著為3mm至約7mm，優(yōu)選為4.5mm0
[0014]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述微波窗的厚度是由所述空心導(dǎo)體傳輸?shù)碾姶挪ǖ陌氩ㄩL(zhǎng)，或所述半波長(zhǎng)的整數(shù)倍。這改進(jìn)了反射性能并減少了反射。當(dāng)然，必須將所述腔或所述空心導(dǎo)體的內(nèi)表面配置成盡可能平。這樣，所述表面就可由貴金屬覆蓋，或可由銅制成，以改進(jìn)導(dǎo)電性。
[0015]本發(fā)明的微波火花塞可用于所有內(nèi)燃機(jī)，例如往復(fù)式活塞引擎或旋轉(zhuǎn)式活塞引擎。根據(jù)應(yīng)用，可在相應(yīng)的燃燒腔中的合適位置處設(shè)置一個(gè)或多個(gè)該類型的火花塞。此外，可在所述燃燒腔中設(shè)置突出的點(diǎn)，以用于局部場(chǎng)增強(qiáng)和觸發(fā)點(diǎn)火。在理想的情況下，本發(fā)明的微波火花塞的結(jié)構(gòu)，方便在不必改變引擎殼體的情況下將微波能注入燃燒室。
【附圖說明】
[0016]本發(fā)明的附加特征可根據(jù)以下結(jié)合附圖和專利權(quán)利要求書的闡述獲得。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，各特征可單獨(dú)實(shí)現(xiàn)，也可組合實(shí)現(xiàn)，其中:
[0017]圖1示意性地顯示了凸緣(圖1A)和微波窗(圖1B)的透視圖；
[0018]圖2示意性地顯示了微波火花塞的沿A-A線的面視圖(圖2a)和縱截面圖(圖2B);
[0019]圖3示意性地顯示了微波火花塞的沿線B-B的面視圖(圖3A)和縱截面圖(圖3B)，其中該視圖相對(duì)于圖2中的視圖旋轉(zhuǎn)了90° ；
[0020]圖4示意性地顯示了具有微波火花塞的往復(fù)式活塞引擎的汽缸蓋。
【具體實(shí)施方式】
[0021]圖1A和圖1B的透視圖描述了具有細(xì)長(zhǎng)殼體2的微波火花塞I，殼體2上設(shè)置有螺紋3，該螺紋3用于將微波火花塞I安裝到引擎中的相應(yīng)的鉆孔。具有螺紋3的微波火花塞I的直徑與傳統(tǒng)火花塞的典型直徑相對(duì)應(yīng)。殼體2的一個(gè)端部具有凸緣4，凸緣4具有鉆孔6和用于接收密封環(huán)9(未在該圖中示出)的槽5，其中，用于傳輸微波的空心導(dǎo)體的連接導(dǎo)體可附接于密封環(huán)9上。附接需要空心導(dǎo)體內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)與MW-火花塞內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)的機(jī)械連接/凸緣的精確匹配。因此，可使用所有類型的附接裝置，例如形式編碼的插塞式連接器或合適的快速連接器。在凸緣中，具有用于注入微波能的矩形開口。如在圖1B中顯而易見的，在所述縱向殼體的另一端部處，設(shè)置有配置成微波窗的陶瓷盤8，其可被壓入、粘入或縮入。
[0022]圖2的圖2A描述了凸緣4的面視圖，其中截線沿A-A線穿過微波火花塞。圖2B描述了微波火花塞I的沿截線A-A的截面圖，其顯示了插在凸緣4上的槽5中的密封環(huán)9，和插在殼體2的另一端部的陶瓷盤8。圖2A和2B示出了螺紋3，并且在殼體的內(nèi)部中示出了腔10，該腔10為用于微波能的空心導(dǎo)體，其高度從開口 7處至陶瓷盤8處線性增加，最低高度為開口 7的高度，最高高度與陶瓷盤8的直徑的高度接近。陶瓷盤8的直徑稍大于腔10的相應(yīng)端的高度，以在殼體2中提供用于陶瓷盤8的止檔11。
[0023]圖3與圖2相似，在圖3A中描述了具有截線B-B的凸緣的面視圖，其沒有圖2中所示的密封環(huán)9。圖3B描述了通過微波火花塞I的縱截面圖，其中在該描述中也去除了陶瓷盤8，以使具有止檔11的面開口 12在殼體2中可見，該面開口 12用于接收陶瓷盤8。在本實(shí)施例中，腔10的寬度也從開口 7開始沿至止檔11的方向線性增加，寬度從開口 7的寬度線性增加到止檔11的寬度，由此，結(jié)合圖2和3，空心導(dǎo)體10在微波窗處的止檔11處具有圓形構(gòu)型。
[0024]由于陶瓷盤8被布置于具有止檔11的凹部中，所以其比空心導(dǎo)體10在靠近止檔11端的出口幾何結(jié)構(gòu)的有效橫截面更大。理論上講，在一些實(shí)施方式中，陶瓷盤8還可具有與空心導(dǎo)體10的圓形出口橫截面完全不同的形狀。
[0025]圖4示意性地顯示了一種活塞式引擎的汽缸13的細(xì)節(jié)。該汽缸13具有汽缸蓋14、活塞19以及由多個(gè)開口制成的入口部分15。未描述從活塞19的出口，其可以通過任何已知的一般方式來提供。在汽缸蓋中提供了兩個(gè)鉆孔17，其中相應(yīng)的微波火花塞I通過螺絲安裝入各鉆孔中，以將微波能通過微波窗注入燃燒腔18中。在特定的引擎運(yùn)行范圍中，用相同的頻率和相同的相位注入微波能是有幫助的。基于該原因，在其他引擎運(yùn)行范圍中需要進(jìn)行頻移和相位移。因此，使用不同內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)的微波火花塞可能會(huì)是不可避免的。在本實(shí)施例中，以示例性的方式描述了往復(fù)式活塞引擎，其中火花塞當(dāng)然還可用于旋轉(zhuǎn)式活塞引擎。因此，用于注入微波能的微波火花塞可用于期望在燃燒室中進(jìn)行由微波能引發(fā)的點(diǎn)火的所有類型的引擎。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于注入微波能的微波火花塞(I)，用于將微波能注入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒腔(18)，其特征在于 包括細(xì)長(zhǎng)殼體(2)，所述殼體(2)包括 形成所述殼體內(nèi)部的空心導(dǎo)體的細(xì)長(zhǎng)的腔(10)，所述殼體(2)還包括 設(shè)置于所述殼體(2)的腔(10)的第一端部處的微波窗(8)，其中，所述微波窗相對(duì)于所述燃燒室(18)關(guān)閉所述空心導(dǎo)體(10)， 其中所述空心導(dǎo)體(10)包括在第二端部處的與所述微波窗(8)相對(duì)設(shè)置的用于高頻進(jìn)給導(dǎo)體的連接元件(4)， 其中所述連接元件(4)包括與所述微波窗處的高頻出口橫截面幾何結(jié)構(gòu)不同的高頻入口橫截面幾何結(jié)構(gòu)(7)，并且 其中，從所述空心導(dǎo)體(10)第一端部處的所述高頻進(jìn)入橫截面幾何結(jié)構(gòu)至所述空心導(dǎo)體的第二端部處的所述高頻出口橫截面幾何結(jié)構(gòu)的過渡是連續(xù)的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波火花塞，其特征在于，從所述高頻入口橫截面幾何結(jié)構(gòu)至所述高頻出口橫截面幾何結(jié)構(gòu)的過渡是線性的。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微波火花塞，其特征在于，所述高頻入口橫截面幾何結(jié)構(gòu)是矩形的，并且所述高頻出口橫截面幾何結(jié)構(gòu)是圓形的或橢圓形的。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的微波火花塞，其特征在于，所述殼體(2)的外圓周上設(shè)置有用于穿入限定所述燃燒室(18)的引擎殼體的螺紋。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微波火花塞，其特征在于，遍布所述螺紋(3)的整個(gè)長(zhǎng)度，所述螺紋(3)的外徑與所述空心導(dǎo)體(10)的直徑的比率介于1.15至1.45的范圍。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的微波火花塞，其特征在于，所述空心導(dǎo)體(10)的內(nèi)壁表面由具有良好導(dǎo)電性的材料制成，包括銅或貴金屬。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的微波火花塞，其特征在于，所述微波窗由純度大于99%的高純度陶瓷材料制成，包括藍(lán)寶石玻璃或石英玻璃。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微波火花塞，其特征在于，所述微波窗被配置成盤狀，其中朝向所述空心導(dǎo)體(10)的側(cè)面為平的，并且朝向所述燃燒腔的側(cè)面為平的或不平的。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微波火花塞，其特征在于，所述微波窗在所述空心導(dǎo)體(10)的第二端部處，被粘入、壓入或縮入所述殼體(2)。10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的微波火花塞，其特征在于，所述微波窗(8)的厚度是由所述空心導(dǎo)體傳輸?shù)碾姶挪ǖ陌氩ㄩL(zhǎng)，或所述半波長(zhǎng)的整數(shù)倍。11.一種內(nèi)燃機(jī)，包括 用于穿入至少一個(gè)火花塞的至少一個(gè)鉆孔(17); 至少一個(gè)燃燒腔(18)，所述燃燒腔(18)包括至少一個(gè)入口閥(15)和至少一個(gè)出口閥(16)； 其特征在于，所述至少一個(gè)鉆孔(17)中布置的微波火花塞為權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的微波火花塞(I)。
【文檔編號(hào)】H01T13/02GK105937475SQ201610122303
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年3月3日
【發(fā)明人】阿名·格萊茨, 沃爾克·格萊茨
【申請(qǐng)人】Mwi微波燃器股份公司