Свеча зажигания

Изобретение относится к свечам зажигания, предназначенным для воспламенения горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания на легком топливе. Свеча зажигания содержит корпус с боковым электродом, изолятор, центральный и боковой электроды. Металлическая часть корпуса и боковой электрод обработаны нитрид-титановым напылением. Верхняя часть корпуса представляет собой резонансную камеру, внутренняя поверхность которой имеет коническую форму с углом наклона 51-54 градуса к горизонтали и симметрично окружает искровой промежуток. В резонансной камере имеются вентиляционные отверстия. Боковой электрод расположен внутри резонансной камеры, при этом конец бокового электрода, образующий искровой зазор, расположен внутри резонансной камеры и не выступает за верхние границы металлического корпуса. Технический результат - увеличение ресурса и надежности работы свечи, улучнение искрообразования и воспламенения, а также увеличение резонансного эффекта, задающего направление фронта пламени. 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам зажигания горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания на легком топливе, а именно к свечам зажигания, предназначенным для воспламенения горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания на легком топливе.

Известна свеча зажигания, содержащая корпус, изолятор с размещенным в нем центральным электродом, боковой электрод, закрепленный на корпусе с образованием искрового промежутка между ним и торцом центрального электрода (см. А.С. СССР №1720115, кл. H01T 13/00, 1992).

В известной конструкции на корпусе выполнена внутренняя расширяющаяся наружу конусная поверхность, которая симметрично охватывает искровой промежуток, а по высоте в 3-5 раз больше его.

Однако из-за холодных стенок рабочей полости корпуса эффективность данной свечи была невысокой.

Известна свеча зажигания, содержащая корпус с боковым электродом, изолятор с центральным электродом и соединенную с корпусом насадку с внутренней расширяющейся наружу конусной поверхностью и размещенный в ее канале боковой электрод (см. патент US №6667568).

В известной конструкции благодаря низкой теплопроводности насадки уменьшились тепловые потери свечи зажигания.

Недостатком известной конструкции является значительные тепловые потери в холодные стенки рабочей камеры корпуса свечи зажигания и в боковой электрод, что приводит к снижению эффективности, надежности и других характеристик свечи зажигания.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является свеча зажигания по свидетельству РФ на полезную модель №74524, опубл. 27.06.2008 г. Эта свеча зажигания содержит корпус с боковым электродом, установленный в его центральном отверстии изолятор с центральным электродом, торец которого образует с боковым электродом искровой зазор, и соединенную с корпусом насадку. Насадка имеет внутреннюю расширяющуюся наружу конусную поверхность и канал для бокового электрода. Насадка закреплена в центральном отверстии корпуса. Боковой электрод расположен снаружи насадки, причем конец бокового электрода, образующий искровой зазор, расположен над насадкой. Конусная насадка содержит вентиляционные отверстия.

Но, так как в конструкции данной свечи зажигания боковой электрод расположен над насадкой, существует недостаток, связанный с нестабильным зажиганием, т.к. из-за полуоткрытости электродов появляется угроза сбоя искры вихревым потоком в камере сгорания.

Также из-за того, что верхняя часть электродов находится над насадкой, теряется функция конусной насадки как накопителя тепловой энергии.

Часть тепловой энергии поглощается корпусом самой свечи.

Представленная ниже свеча позволяет устранить недостатки, указанные выше.

Техническим результатом изобретения является увеличение ресурса свечи, повышение надежности работы, улучшенное искрообразование и воспламенение, а также увеличение резонансного эффекта.

Указанный технический результат достигается тем, что свеча зажигания содержит корпус с боковым электродом, изолятор, центральный и боковой электроды. Металлическая часть корпуса и боковой электрод обработаны нитрид-титановым напылением. Верхняя часть корпуса представляет собой резонансную камеру, внутренняя поверхность которой имеет коническую форму с углом наклона 51-54 градуса к горизонтали и симметрично окружает искровой промежуток. В резонансной камере имеются вентиляционные отверстия. Боковой электрод расположен внутри резонансной камеры, при этом конец бокового электрода, образующий искровой зазор, расположен внутри резонансной камеры и не выступает за верхние границы металлического корпуса.

Такая конструкция резонансной камеры защищает искру от вихревого потока, образующегося во время фазы СЖАТИЕ, когда поршень устремляется вверх. Угол от 51 до 54 градусов позволяет добиться оптимальной длины, направленности и силы расширяющегося факела (полученного после поджига воздушно-топливной смеси от электрического разряда между боковым и центральным электродами), способного противостоять вихревым потокам, получаемым во время фазы сжатия, когда поршень стремится к верхней мертвой точке

Резонансная камера выполняет функцию предварительной камеры (форкамера), где изначально происходит поджиг бензовоздушной смеси. Вентиляционные отверстия способствуют улучшенному поджигу, самоочистке и охлаждению электродов, что позволяет продлить ресурс свечей. Также вентиляционные отверстия выступают в роли поддува, для того чтобы увеличить силу пламени горения (вентиляционные отверстия работают по принципу поддува в печи). Нитрид-титановое напыление способствует улучшению всех рабочих характеристик свечи, основные из которых: продление ресурса свечи, улучшенное искрообразование и воспламенение, а главное увеличение самого резонансного эффекта, цель которого - задать направление фронта пламени. Нитрид-титановое покрытие способствует понижению теплового коэффициента проводимости металла, что позволяет уменьшить потери тепловой энергии. Благодаря каталитическим свойствам данного покрытия исключается калильное зажигание и, как следствие, детонация. Боковой электрод не выступает за верхние пределы резонансной камеры, что позволяет защитить искру от вихревых потоков, тем самым увеличить надежность искрообразования, а также способствует оптимальному накоплению тепловой энергии внутри конической поверхности данной свечи.

На чертеже изображена свеча зажигания в разрезе.

Свеча зажигания содержит корпус 1, боковой электрод 2, центральное отверстие металлического корпуса 3, центральный электрод 4, керамический изолятор центрального электрода 5, искровой зазор 6. Корпус 1 имеет в верхней части резонансную камеру 7. В резонансной камере 7 имеются вентиляционные отверстия 8. Резонансная камера имеет внутреннюю коническую поверхность 9 с углом наклона α, равным 51-54 градуса к горизонтали. Боковой электрод 2 расположен внутри резонансной камеры 7. Конец бокового электрода 10, образующий искровой зазор, расположен внутри резонансной камеры и не выступает за верхние границы металлического корпуса.

Коническая поверхность 9 резонансной камеры 7 корпуса 1 симметрично окружает искровой промежуток. Металлическая часть корпуса и боковой электрод обработаны нитрид-титановым напылением, которое способствует улучшению всех рабочих характеристик свечи, основные из которых: продление ресурса свечи, улучшенное искрообразование и воспламенение, а главное, увеличение самого резонансного эффекта, цель которого - задать направление фронта пламени.

Свеча зажигания работает следующим образом.

Во время фаз ВПУСК (подача топливной смеси в камеру сгорания) и СЖАТИЕ (когда поршень стремится к верхней мертвой точке, т.е. вверх) резонансная камера свечи заполняется горючей смесью. После этого на свечу подается ток и происходит высоковольтный пробой между центральным и боковым электродами. Образуется искра, которая вызывает воспламенение топливной смеси изначально непосредственно в резонансной камере, накапливая тепловую энергию. А также резонансная камера защищает искру от вихревого потока, образующегося во время фазы СЖАТИЕ, когда поршень устремляется верх и выполняет функцию предварительной камеры (форкамера), где изначально происходит поджиг бензовоздушной смеси. Затем фронт воспламенения сгоревших газов симметрично распределяется на всю поверхность поршня, т.е. благодаря резонансной камере, свеча зажигания выстреливает мощным импульсным расширяющимся факелом в центральную область камеры сгорания, что позволяет увеличить крутящий момент, значительно продлевает ресурс поршневой группы и повышает характеристики двигателя, такие как увеличение динамики, мощности, экономичности и экологичности.

Вентиляционные отверстия способствуют улучшенному поджигу, самоочистке и охлаждению электродов, что позволяет продлить рабочее время свечей. Также вентиляционные отверстия выступают в роли потдува, для того чтобы увеличить силу пламени горения.

При таком способе зажигания смесь сгорает максимально быстро и симметрично. Горение происходит только в фазе РАСШИРЕНИЕ. Сбалансированное давление на поршень повышает крутящий момент. Таким образом, исключены все стандартные термодинамические тормозящие эффекты и потери.

Свеча зажигания, содержащая корпус с боковым электродом, изолятор, центральный и боковой электроды, отличающаяся тем, что металлическая часть корпуса и боковой электрод обработаны нитрид-титановым напылением, верхняя часть корпуса представляет собой резонансную камеру, внутренняя поверхность которой имеет коническую форму с углом наклона, равным 51-54° к горизонтали, и симметрично окружает искровой промежуток, в резонансной камере имеются вентиляционные отверстия, боковой электрод расположен внутри резонансной камеры, при этом конец бокового электрода, образующий искровой зазор, расположен внутри резонансной камеры и не выступает за верхние границы металлического корпуса.