Свеча зажигания

СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ.
Полезная модель относится к области электротехники и
двигателестроения в частности, к устройствам зажигания, легких топливных смесей в двигателях внутреннего сгорания (ДВС),а именно, к свечам зажигания. Оно может быть использовано как в новых ДВС, так и при модернизации старых, находящихся в эксплуатации.
Подавляющее больщинство свечей зажигания по своей технической сути представляют собой пассивный поджигатель. Свеча зажигания осуществляет подачу высокого напряжения снаружи двигателя в камеру сгорания и высоковольтный искровой разряд в условиях сжатой воздушной топливной смеси. Искра обладает высокой температурой, что вызывает поджег горючей смеси.
Однако, такой пассивный поджег у стенки камеры сгорания приводит к асимметричному горению смеси по удлиненной траектории. Это приводит к существенному снижению крутящего момента при больших нагрузках и на больших оборотах. В итоге ухудшаются все характеристики двигателя.
Положение можно исправить, если поджигать воздушнотопливную смесь в центре камеры сгорания. Это можно осуществить только с помощью свечей зажигания, обладающих факельным эффектом.
Известна форкамерная свеча зажигания, содержащая корпус, изолятор и центральный электрод (см. патент RU № 2118026, по кл. Н01 Т 13/00,1997г.).
В торце корпуса, выходящем в камеру сгорания, выполнено отверстие, создающее совместно с центральным электродом коаксиальный искровой зазор и сопло для создания факела. Внутри корпуса выполнена
МЬСИ: HOI Т 13/00
полость, играющая роль форкамеры.
Недостатками известной форкамерной свечи зажигания являются:
-небольшой объем форкамеры,
-плохая вентиляция;
- большие потери тепловой энергии, в следствие чего, свечи работают нестабильно и обладают незначительной протяженностью факела.
Известна свеча зажигания, содержащая корпус с конусной поверхностью, в канале которой размешен боковой электрод, центральный электрод, образуюший с боковым электродом искровой зазор и изолятор (см.А.С. № 1720115, по кл Н01 Т 13/00, 1978г). Объем заряда в известной конструкции возрастает, улучшается вентиляция.
Однако по-прежнему высоки тепловые потери конструктивных элементов свечи зажигания.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой полезной модели является свеча зажигания, содержашая корпус , установленную на нем насадку с внутренней, расширяющейся, конусной поверхностью, в канале которой размещен боковой электрод, центральный электрод, образующий с боковым электродом искровой зазор и изолятор (патент RU № 2185015,по кл. Н01 Т 13/04,2002.)
Благодаря низкой теплопроводности насадки уменьшились тепловые потери свечи зажигания, и ее эффективность возросла. Из-за низкого коэффициента теплового расширения материала насадки уменьшаются механические напряжения в местах соединения насадки с корпусом при термоциклических воздействиях.
Однако эффективность и надежность свечи зажигания не достигли своего предела.
Толстостенная насадка не может нагреваться до больших
температур, так как обладает тепловой иперционпостью и заметной теплопроводностью. Между тем, при теромоциклических воздействиях толстостенная насадка развивает значительные механические напряжения в местах соединения насадки с корпусом.
Задачами, решаемыми предлагаемой полезной моделью, являются устранение указанных недостатков и повышение эффективности и надежности свечи зажигания.
Технический результат в предлагаемой полезной модели достигают созданием свечи зажигания, содержащей корпус , установленную на нем насадку с внутренней, расширяющейся, конусной поверхностью, в канале которой размещен боковой электрод, центральный электрод, образующий с боковым электродом искровой зазор и изолятор, в которой, согласно полезной модели, насадка выполнена тонкостенной из жаростойкого сплава с каталитическими свойствами и закреплена на внешней стороне корпуса, по крайней мере, в четырех точках.
Полезная модель характеризуется также тем ,что толшину стенки насадки выбирают от 0,1 до 0,5 мм, а насадка закреплена на корпусе точечной сваркой.
Проведенные патентные исследования показали, что не известны технические решения с указанной совокупностью существенных признаков, в аналогичных свечах зажигания, т.е. предлагаемое решение, соответствует критерию «новизна.
При анализе известных аналогов и прототипа не обнаружено предложение с совокупностью существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, из чего следует, что для специалистов, занимающихся устройствам зажигания легких топливных смесей в двигателях внутреннего сгорания, оно явным образом не следует из
уровня техники и , следовательно, соответствует критерию изобретения «изобретательский уровень.
Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения.
Предлагаемая полезная модель поясняется нижеследующим описанием и чертежом, на котором представлена предлагаемая свеча зажигания в разрезе.
Свеча зажигания содержит корпус 1 с боковым электродом 2, изолятор 3, центральный электрод 4, образующий с боковым электродом 2 искровой зазор 5, зону вокруг которого охватывает внутренняя расширяющаяся наружу конусная поверхность 6, выполненная на тонкостенной насадке 7 с каналом 8 для бокового электрода 2 и закрепленная на внещней стороне 9 корпуса 1, по крайней мере ,в четырех точках.
Насадка выполнена из жаростойкого сплава с каталитическими свойствами, например, из нержавеющей стали с высоким содержанием никеля и хрома. Угол а при верщине конусной поверхности насадки может составить 40 - 60°. Рекомендуемая толщина стенок насадки 0,1 - 0,5 мм..
В результате проведенных экспериментов установлено, что материал с заданными характеристиками получается только при содержании его компонентов в указанных пределах.
В случае, если толщина стенки насадки будет выходить выходит за указанные пределы, то необходимые характеристики не будут достигнуты, т.е. технический результат в полезной модели не будет получен.
Это позволяет сделать вывод о том, что указанные параметры толщины стенки относятся к существенным признакам данной полезной модели.
Предлагаемая свеча зажигания работает следующим образом.
При подаче высоковольтного напряжения на центральный электрод 4 и достижения пробивного напряжения в зазоре 5 образуется искровой канал, постепенно переходящий в плазменный шарик. Он хорошо укрыт от вихря воздушно-топливной смеси насадкой 7, поэтому горение осуп ;ествляется только в полости, образованной конусной насадкой 7, корпусом 1 и изолятором 3.
При полном прогорании данного ограниченного по объему заряда воздушно-топливной смеси свеча зажигания выстреливает вдоль своей оси импульсным факелом.
Когда факел достигает центральной области камеры сгорания, воздушно-топливная смесь сгорает симметрично и примерно в три раза интенсивнее, чем с традиционной свечой зажигания.
Так как насадка 7 выполнена тонкостенной, она максимально нагревается при минимальных затратах тепловой энергии.
При этом насадка не может развивать больших механических напряжений в местах соединения с корпусом. Материал насадки 7 обеспечивает высокую жаростойкость и не позволяет возникнуть калильному зажиганию. Крепление в четырех точках насадки 7 на внешней стороне 9 корпуса 1 обеспечивает максимальную прочность соединения, так как силы действуют на срез.
Точечная сварка позволяет демпфировать в промежутках между точками сварки увеличивающиеся размеры нагретой насадки 7.
Высокая эффективность и надежность заявляемой свечи зажигания подтверждается многочисленными испытаниями.