Электродинамическая свеча зажигания

 

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно - к устройствам для воспламенения топливной смеси двигателей внутреннего сгорания. Свеча зажигания содержит корпус, изолятор, центральный электрод и массовый электрод с сопловой частью, поверхность которой имеет эрозионно стойкое покрытие. Внутренняя полость корпуса свечи выполнена цилиндрической или конической, переходящей в критическое сечение сопловой части свечи, при этом диаметр и длина критического сечения сопловой части свечи выбраны в пределах соответственно 0,22 - 0,91 и 0,12 - 0,49 от максимального диаметра внутренней полости корпуса свечи, сопловая часть выполнена заодно с корпусом свечи, нижняя часть центрального электрода имеет цилиндрическую или грибовидную форму, при этом грибовидная форма выполнена с цилиндрической или конической закругленной шляпкой, размещенной своим основанием на срезе изолятора, а диаметр и высота цилиндрической формы, а также диаметр основания и высота грибовидной формы нижней части центрального электрода выбраны в зависимости от объема внутренней полости корпуса свечи и составляют соответственно 0,19 - 0,98 и 0,26 - 2,27 от максимального диаметра внутренней полости корпуса свечи, а соединение корпуса свечи с изолятором осуществлено через прокладки из пластичного металла. Изобретение позволяет повысить скорость и надежность воспламенения рабочей смеси и снизить токсичность выхлопных газов. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам для воспламенения топливной смеси двигателей внутреннего сгорания.

Известна свеча зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащая корпус, размещенный в корпусе изолятор с центральным электродом, нижняя часть которого обращена в сторону сопловой части свечи, массовый электрод корпуса с сопловой частью, а боковая поверхность нижней части центрального электрода и поверхность сопловой части имеют эрозионно стойкое покрытие (патент РФ N 2055432, H 01 T 13/54, 1990).

Однако известная свеча зажигания для двигателей внутреннего сгорания обладает недостаточными характеристиками.

Задачей настоящего изобретения является создание электродинамической свечи зажигания двигателя внутреннего сгорания, обладающей повышенными эксплуатационными характеристиками.

Поставленная задача решается тем, что в электродинамической свече зажигания двигателя внутреннего сгорания, содержащей корпус, размещенный в корпусе изолятор с центральным электродом, нижняя часть которого обращена в сторону сопловой части свечи, массовый электрод корпуса с сопловой частью, а боковая поверхность нижней части центрального электрода и поверхность сопловой части имеют эрозионно стойкое покрытие, отличительной особенностью является то, что внутренняя полость корпуса свечи выполнена цилиндрической или конической, переходящей в критическое сечение сопловой части свечи, при этом диаметр и длина критического сечения сопловой части свечи выбраны в пределах соответственно 0,22-0,91 и 0,12-0,49 от максимального диаметра внутренней полости корпуса свечи, сопловая часть выполнена заодно с корпусом свечи, нижняя часть центрального электрода имеет цилиндрическую или грибовидную форму, при этом грибовидная форма выполнена с цилиндрической или конической закругленной шляпкой, размещенной своим основанием на срезе изолятора, а диаметр и высота цилиндрической формы, а также диаметр основания и высота грибовидной формы нижней части центрального электрода выбраны в зависимости от объема внутренней полости корпуса свечи и составляют соответственно 0,19-0,98 и 0,26-2,27 от максимального диаметра внутренней полости корпуса свечи, а соединение корпуса свечи с изолятором осуществлено через прокладки из пластичного металла, при этом внутренняя полость корпуса свечи выполнена цилиндрической при выполнении грибовидной нижней части центрального электрода цилиндрической, или выполнена конической при выполнении грибовидной нижней части центрального электрода конической, при этом торец или закругление нижней части центрального электрода размещены во внутренней полости корпуса свечи, или в области критического сечения сопловой части или выступают из нее в сторону среза сопловой части на расстояние, равное 0,002-0,13 диаметра критического сечения сопловой части, а эрозионно cтойкое покрытие поверхности внутренней полости свечи, и/или ее сопловой части и/или нижней части центрального электрода выполнено биметаллическим или из карбидов, боридов, нитридов и силицидов тугоплавких металлов или их смесей.

Предложенная электродинамическая свеча зажигания двигателя внутреннего сгорания отличается от известной выполнением внутренней полости корпуса свечи цилиндрической или конической, переходящей в критическое сечение сопловой части свечи, при этом диаметр и длина критического сечения части свечи выбраны в пределах соответственно 0,22-0,91 и 0,12-0,49 от максимального диаметра внутренней полости корпуса свечи, выполнением сопловой части заодно с корпусом свечи, нижняя часть центрального электрода имеет цилиндрическую или грибовидную форму, при этом грибовидная форма выполнена с цилиндрической или конической закругленной шляпкой, размещенной своим основанием на срезе изолятора, а диаметр и высота цилиндрической части, а также диаметр основания и высота грибовидной формы нижней части центрального электрода выбраны в зависимости от объема внутренней полости корпуса свечи и составляют соответственно 0,19-0,98 и 0,26-2,27 от максимального диаметра внутренней полости корпуса свечи, осуществлением соединения корпуса свечи с изолятором через прокладки из пластичного металла, выполнением внутренней полости корпуса свечи цилиндрической при выполнении грибовидной нижней части центрального электрода цилиндрической или конической при выполнении грибовидной нижней части центрального электрода конической, размещением торца или закругления нижней части центрального электрода во внутренней полости корпуса свечи, или в области критического сечения сопловой части или выступающими из нее в сторону среза сопловой части на расстояние, равное 0,002-0,13 диаметра критического сечения сопловой части, а также выполнением эрозионно стойкого покрытия поверхностей внутренней полости свечи, и/или ее сопловой части и/или нижней части центрального электрода биметаллическим или из карбидов, боридов, нитридов и силицидов тугоплавких металлов или их смесей.

Экспериментально в течение длительной практической работы предложенных конструкций электродинамической свечи зажигания на двигателях внутреннего сгорания нами было установлено, что с использованием всех отличительных конструктивных особенностей и выбранных геометрических соотношений удастся значительно повысить эксплуатационные характеристики свечи зажигания, а именно достигнуто повышение мощности разрядной плазмы, скорости и надежности воспламенения рабочей смеси, а также увеличение ресурса эксплуатации при снижении токсичности выхлопных газов.

На фиг. 1-4 показаны конструкции предложенной электродинамической свечи зажигания двигателя внутреннего сгорания.

Свеча зажигания состоит из металлического корпуса 1, снабженного резьбой для вворачивания в головку ДВС, и многогранной головкой под гаечный ключ для обеспечения такого вворачивания.

Внутри корпуса 1 жестко, через прокладки из пластичного металла, закреплен изолятор 2, через который пропущен центральный электрод 3, нижняя часть 4 которого выполнена цилиндрической (фиг.1) или грибовидной формы (фиг.2-4). С наружной стороны центральный электрод 3 снабжен контактной клеммой (на чертеже не показана) любого типа, обеспечивающей подсоединение к центральному электроду 3 провода от источника импульсов высокого напряжения. Второй провод от этого источника должен соединяться с корпусом ДВС с тем, чтобы при вворачивании в него свечи обеспечивалась надежная гальваническая связь между корпусом свечи 1 и корпусом ДВС. Внутренняя полость 6 корпуса свечи 1 переходит в критическое сечение сопловой части 5 свечи. Поверхность внутренней полости свечи 6, ее сопловой части 5 и нижней части центрального электрода снабжены эрозионно стойким покрытием, которое может быть выполнено биметаллическим или из карбидов, боридов, нитридов и силицидов тугоплавких металлов или их смесей.

Работа предлагаемой электродинамической свечи двигателя внутреннего сгорания происходит следующим образом.

При заполнении топливной смесью камеры сгорания ДВС или при такте сжатия внутренняя полость свечи 6 заполняется этой смесью. При подаче на центральный электрод 3 и корпус свечи 1 импульса высокого напряжения происходит электрический пробой между нижней частью центрального электрода 4 и корпусом свечи. Сначала этот пробой имеет вид искрового шнура, но затем под его воздействием пробой практически мгновенно распространяется на весь кольцевой зазор. Сразу же под действием электродинамической силы, возникающей в результате взаимодействия радиального тока, проходящего через образовавшуюся при пробое плазму, и кольцевого магнитного поля, созданного этим же током, протекающим далее по нижней части центрального электрода, плазменный сгусток ускоряется вдоль оси сопловой части 5 свечи. Происходит "выдувание" плазменного сгустка к срезу сопловой части, которое приводит к воспламенению топливной смеси по всему объему соплового насадка, что существенно повышает надежность воспламенения. Струя продуктов сгорания истекает с большой скоростью из сопловой части свечи 5, смешивается с топливной смесью в объеме камеры сгорания ДВС и завершает процесс ее поджигания, начатый "выдуваемым" плазменным сгустком. Затем идет повторение процесса.

Эксплуатационные испытания предложенной конструкции электродинамической свечи зажигания ДВС показали, что она обладает повышенными эксплуатационными характеристиками, а именно повышенной мощностью разрядной плазмы, скоростью и надежностью воспламенения топливной смеси, увеличенным ресурсом эксплуатации при одновременном снижении токсичности выхлопных газов.

Формула изобретения

1. Электродинамическая свеча зажигания двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус, размещенный в корпусе изолятор с центральным электродом, нижняя часть которого обращена в сторону сопловой части свечи, массовый электрод корпуса с сопловой частью, а боковая поверхность нижней части центрального электрода и поверхность сопловой части имеют эрозионностойкое покрытие, отличающаяся тем, что внутренняя полость корпуса свечи выполнена цилиндрической или конической, переходящей в критическое сечение сопловой части свечи, при этом диаметр и длина критического сечения сопловой части свечи выбраны в пределах соответственно 0,22 - 0,91 и 0,12 - 0,49 максимального диаметра внутренней полости корпуса свечи, сопловая часть выполнена за одно с корпусом свечи, нижняя часть центрального электрода имеет цилиндрическую или грибовидную форму, при этом грибовидная форма выполнена с цилиндрической или конической закругленной шляпкой, размещенной своим основанием на срезе изолятора, а диаметр и высота цилиндрической формы, а также диаметр основания и высота грибовидной формы нижней части центрального электрода выбраны в зависимости от объема внутренней полости корпуса свечи и составляют соответственно 0,19 - 0,98 и 0,26 - 2,27 максимального диаметра внутренней полости корпуса свечи, а соединение корпуса свечи с изолятором осуществлено через прокладки из пластичного металла.

2. Свеча по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя полость корпуса свечи выполнена цилиндрической при выполнении грибовидной нижней части центрального электрода цилиндрической, или выполнена конической при выполнении грибовидной нижней части центрального электрода цилиндрической, или выполнена конической при выполнении грибовидной нижней части центрального электрода конической.

3. Свеча по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что торец или закругление нижней части центрального электрода размещены во внутренней полости корпуса свечи или в области критического сечения сопловой части или выступает из нее в сторону среза сопловой части на расстояние, равное 0,002 - 0,13 диаметра критического сечения сопловой части.

4. Свеча по пп.1 - 3, отличающаяся тем, что эрозионностойкое покрытие поверхности внутренней полости свечи, и/или ее сопловой части, и/или нижней части центрального электрода выполнено биметаллическим, или из карбидов, боридов, нитридов и силицидов тугоплавких металлов, или их смесей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

BF4A - Аннулирование более ранней публикации

Аннулируемые сведения: Публикацию о досрочном прекращении действия патента считать недействительной.

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2004

Извещение опубликовано: 27.11.2004        БИ: 33/2004