СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
SPARK PLUG FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Изобретение относится к электротехнике, в частности к элементам электрооборудования двигателей внутреннего сгорания (ДВС), и может быть использовано преимущественно в автомобилестроении.
Как известно, эффективность работы свечи зажигания и ее ресурс определяются стабильностью искрового разряда и качеством керамического изолятора центрального электрода, на котором откладываются продукты неполного сгорания топлива.
Нестабильность искрообразования ведет к неполному сгоранию топлива и, как результат, к повышению содержания СО и СН в выхлопных газах и отложению нагара на изоляторе центрального электрода свечи зажигания ДВС.
Продукты неполного сгорания топлива, являясь углеродными и углеводородными соединениями, электропроводны. Отложения этих соединений на изоляторе центрального электрода приводят к утечке тока. Свеча «пробивается» и выходит из строя.
Некоторые производители свечей зажигания применяют относительно дорогие металлы (медь, платина) для изготовления электродов свечи NGK V-Line GE (изготовитель Япония) (5), BOSCH PLATINUM WR 7 (изготовитель Германия) (5), чтобы решить проблему стабильности искрообразования. Проблема же отложения нагара остается открытой.
Фирма BOSCH использует дорогостоящие материалы с большой чистотой поверхности при изготовлении изолятора центрального электрода, для уменьшения отложений продуктов неполного сгорания топлива BOSCH PLATINUM WR 7 (5).
При большом увеличении поверхность керамического изолятора обычной свечи зажигания выглядит неровной. На ней четко просматриваются выступы, выпады, микротрещины и т.д. Это благоприятные условия для оседания микрочастиц несгоревших продуктов топлива. Следовательно, чем ниже шероховатость поверхности керамического изолятора, тем меньше отложение нагара. Срок службы такой свечи увеличивается.
Техническим результатом изобретения является повышение стабильности и надежности работы свечи зажигания двигателя внутреннего сгорания.
Известна свеча зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащая металлический корпус, размещенный в корпусе изолятор с центральным электродом, боковой электрод, приваренный к корпусу, при этом боковая поверхность нижней части центрального электрода и поверхность сопловой части свечи имеют эрозионно стойкое покрытие, выполненное на основе нетугоплавкого материала - никеля, нанесенного электрохимическим осаждением (см. свидетельство на полезную модель Российской Федерации №15816 U1, 11.10.2000 г.).
Указанное техническое решение может быть принято в качестве прототипа.
Технический результат достигается тем, что на поверхность центрального и бокового электродов, а также места соединения металлических частей свечи с керамическим изолятором нанесен металл с низким удельным сопротивлением, а на поверхность керамического изолятора - соль металла с низким удельным сопротивлением.
Известен химический способ полирования металлов, стекла, керамики. Также известен способ отложения металлов на металле (3), (4).
Заявителем разработан способ полирования керамики изолятора центрального электрода свечи с применением солей металлов с низким удельным сопротивлением - солей меди, серебра, золота, платины.
Способ делится на три этапа:
I. Травления, погружением свечи в кислотный раствор, что обеспечивает снижение шероховатости керамического изолятора центрального электрода (начальное полирование) и подготовку металлических поверхностей свечи для следующего этапа;
II. Окончательного полирования, погружением свечи в кислотном растворе солей металлов с низким удельным сопротивлением, в результате чего происходит сцепление молекул солей металлов с молекулами керамики изолятора (диффузия) и одновременное нанесение металла на металлические поверхности свечи и места соединений металла с керамикой;
III. Термообработки, заключающейся в нагреве свечи до определенной температуры с последующим выдерживанием в термопечи, в результате чего из-за различия в структурах молекул солей металла и керамики и разницы коэффициентов теплового расширения происходит окончательная диффузия молекул солей металлов с молекулами керамики изолятора.
При применении указанного способа:
1. Снижается шероховатость поверхности керамического изолятора за счет полирования и выравнивания его поверхности.
2. Повышается герметичность соединения корпуса с изолятором, а также изолятора с центральным электродом свечи за счет уплотнения нанесенными металлом и солями металла мест соединений металлических частей с изолятором (выбираются технологические допуски размеров на усадку).
3. Обеспечивается «несмачиваемость» свечи - возможность сохранять работоспособность в случае перелива топлива или попадания воды, масла в камеру сгорания ДВС.
4. Обеспечиваются более высокие параметры электротехнических характеристик свечи.
Применение солей металлов с низким удельным сопротивлением, а не самих металлов, для улучшения электротехнических характеристик свечи приводит к значительному удешевлению свечи. Низкое удельное сопротивление металла электродов обеспечивает прожог русла искры только в начальный момент искрообразования, поэтому применение металлов с низким удельным сопротивлением, при изготовлении свечи, нецелесообразно. Достаточно тонкого покрытия рабочих частей электродов.
Химическая обработка уплотнения керамического изолятора свечи зажигания ДВС, полирование его поверхности с одновременным отложением металла с низким удельным сопротивлением на электродах свечи, после ее изготовления, является новым и существенно отличающимся от известных решений повышения качеств свечи.
Данный способ применен впервые и отличается от известных (BOSCH PLATINUM WR 7) (5) применением недорогих материалов для повышения электрических и электродинамических свойств изолятора свечи зажигания ДВС. Основным преимуществом данного решения является то, что при малых затратах и без изменения технологии сборки изготовитель свечей зажигания ДВС получает продукт, сопоставимый по качеству с дорогими типами свечей зажигания ведущих мировых производителей.
По вышеуказанному способу автором изготовлено более двухсот комплектов свечей зажигания. Свечи устанавливались на различные автомобили с разными типами двигателей.
После доработки свечи зажигания по патенту на изобретение Российской Федерации №2325745 С2, 27.05.2008 в сочетании с заявленным способом наблюдается подтверждение заявленного технического результата. За время эксплуатации свечей (больше полутора лет) заменено несколько комплектов на аналогичные вследствие естественного выгорания электродов (50-70 тыс.км). Отказов не выявлено. Отзывы владельцев машин положительные.
Источники информации
1. Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. «Автомобильный двигатель внутреннего сгорания». - М.: Высшая школа, 1970.
2. Никандров Л.И. «Химические способы получения металлических покрытий». Л., Машиностроение, 1977.
3. Грилихес С.Я. «Обезжиривание, травление и полирование металлов». Л., Машиностроение, 1977.
4. Попилов Л.Я. «Гальванопластика». М.; Л. Машгиз, 1961.
5. Журнал «За рулем», №10 (892), октябрь 2005, с.220-230.