СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ
IGNITION PLUG

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а именно к системам зажигания поршневых двигателей.
В наиболее распространенных свечах зажигания один из электродов (центральный) выполнен в виде стержня, а второй отходит от корпуса в виде изогнутого или прямого стержня, а второй электрод отходит от корпуса в виде изогнутого или прямого стержня, образующего с центральным требуемый зазор.
Недостатками таких свечей зажигания являются образование нагара на электродах, малая эффективность поджигания топливной смеси.
Известна свеча зажигания, содержащая корпус с закрепленным на нем боковым электродом и изолятор с центральным электродом, причем электроды выполнены из проволоки круглого сечения, имеют одинаковые диаметры и размещены параллельно один другому, при этом боковой электрод выполнен с изгибом в средней части в сторону центрального электрода так, что выпуклость изгиба образует с центральным электродом искровой промежуток (см. МПК Н01Т 13/00, описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №953687, опубл. 23.08.82 г.).
В известной свече зажигания искра образуется между двумя круглыми электродами, параллельными друг другу, при этом повышена энергия искрового разряда, уменьшено нагарообразование, так как электроды лучше обдуваются продуктами воспламенения.
Недостатком известной свечи зажигания является низкая надежность работы свечи.
Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является свеча зажигания для двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус, размещенный в корпусе изолятор с центральным электродом и массовый электрод, закрепленный на корпусе с образованием искрового промежутка между электродами, причем свеча снабжена сопловым насадком, закрепленным в корпусе, при этом центральный электрод снабжен наконечником в виде конуса, вершина которого обращена в сторону среза соплового насадка, массовый электрод выполнен в виде соплового насадка типа сопла Лаваля и образует с наконечником центрального электрода сопло с центральным телом сопла Лаваля и его срезом с образованием между стенкой сопла и наконечником искрового промежутка (см. МПК Н01Т 13/54, описание изобретения к патенту Российской Федерации №2055432, опубл. 27.02.1996 г.).
В данной свече зажигания разрядный промежуток находится в полости свечи, которая соединена с камерой сгорания через сопло Лаваля, а зазор между электродами регулируется, при этом обеспечивается лучшее воспламенение топливной смеси за счет истекающего через сопло Лаваля факела пламени и лучший обдув электродами сгорания.
Недостатком известной свечи зажигания является недостаточное охлаждение электродов и стенок форкамеры, что может нарушить работу двигателя, особенно на интенсивном режиме, а также недостаточная зона действия и мощность факела пламени, полнота сгорания топливной смеси.
Техническим результатом заявляемого технического решения является увеличение надежности, улучшение ремонтоспособности свечи, улучшение сгорания топливной смеси в камере сгорания, увеличение КПД двигателя.
Сущность технического решения заключается в том, что в свече зажигания, содержащей два коаксильных электрода, обращенных вершинами к камере сгорания двигателя, при этом внешний корпусный электрод выполнен в виде соплового насадка типа сопла Лаваля, имеется с внутренней стороны кольцевой выступ, а центральный электрод в зоне воспламенения и на выходе в камеру выполнен конусным, центральный электрод выполнен из трех частей, соединенных между собой резьбой с возможностью разборки и относительного перемещения относительно друг друга с полой внутренней полостью, причем в верхней части электрода размещен штуцер для ввода жидкости, клемма для подсоединения к высоковольтному источнику напряжения, крепление дополнительного электрода, соединенного с корпусным электродом, в средней части размещен обратный клапан, а на его внутренней стенке выполнен кольцевой выступ, нижняя часть электрода снабжена в боковых стенках отверстиями, при этом стенка на выходе в камеру сгорания выполнена со скосами и образует кавитационное сопло Лаваля.
Заявляемое изобретение поясняется чертежом, где изображен общий вид свечи зажигания в разрезе.
Свеча зажигания состоит из металлического корпуса 1, снабженного резьбой 2 для вворачивания в головку камеры сгорания гайкой 3. Внутри корпуса 1 жестко закреплен изолятор 4, через который пропущен полый цилиндрический электрод с конусообразной вершиной 5, обращенной в сторону камеры сгорания. Электрод состоит из трех частей, соединенных между собой регулируемым способом, например, с помощью резьбы. Верхняя часть 6 электрода содержит контактную клемму 7, клемму 8, которая с наружной стороны соединена с корпусом 1 (не показано), а с внутренней стороны соединена со стержневым электродом 9, закрепленным в изоляторе 10 и выполнен в виде конуса 11 в конечной его части. Средняя часть 12 снабжена кольцевым выступом 13 со стороны внутренней стенки и теплоизоляцией 14 с наружной стороны штуцером 15 для ввода воды, обратным клапаном 16, соединена с верхней и нижней частями электрода резьбой 17 и 18. Нижняя часть 19 электрода снабжена клапаном 20 с пружинами 21, скосами 22 в боковых стенках, причем стенки ее со стороны камеры сгорания образуют вместе с конусообразной вершиной 5 кавитационное сопло Лаваля. Корпус 1 состоит из нижней и верхней части, соединенных между собой резьбой 23 и зафиксированных гайкой 24. Полая часть 25 центрального электрода заполнена водой, нижняя часть корпуса 1 с кольцевым выступом 26 и нижняя часть 19 центрального электрода образуют между собой форкамеру 27, заканчивающуюся кавитационным соплом Лаваля 28. Стенки нижней части 19 снабжены отверстиями 29 с выходом в форкамеру 27.
Свеча зажигания работает следующим образом. В исходном положении полая часть 25 центрального электрода через входной штуцер 15 заполнена горячей водой под небольшим давлением из системы охлаждения или отдельного бачка. При подаче высокого напряжения на клеммы 7 и 8 между электродами в самом близком их расстоянии друг от друга, между кольцевыми выступами 26 и 13, и соответственно конусной частью вершины 5 и 11 возникает искра. За счет ионизации пробой мгновенно распространяется на весь кольцевой зазор. В нижней части свечи плазменный сгусток под действием электродинамических сил начинает ускоряться в сторону камеры сгорания. Происходит воспламенение топливной смеси по обе стороны плазменного кольца от критического сечения соплового насадка, что приводит к увеличению скорости истечения из соплового насадка и теплотворной способности струи, ее лучшему смешиванию с топливной смесью в камере сгорания и лучшему сгоранию топливной смеси. Большая скорость истечения продуктов сгорания из свечи способствует очищению электродов от продуктов горения.
В верхней части центрального электрода разряд между выступом 13 и конусной частью 11 электрода 9 вызывает гидравлический удар в жидкости полости 25. При этом в районе искрового промежутка образуется паровая область и часть молекул диссоциирует на водород и кислород. Давление в полости резко увеличивается, клапан 16 закрывается, а клапан 20 открывается и порция воды выплескивается из полости 25 и истекает через кавитационное сопло Лаваля в середину плазменной струи из сопла 28 и одновременно через отверстия 29 на стенки форкамеры корпуса 1. При истечении струйки воды, нагретой, частично диссоциированной под давлением, через кавитационное сопло 22 за счет кавитационных пузырьков, за счет ранее накопленного тепла, за счет тепла истекающей плазмы, происходит мгновенный взрыв, испарение капелек воды. При этом происходит дополнительная диссоциация молекул воды на водород и кислород, их сгорание, увеличение плазменного сгустка и его разброс по камере сгорания, что способствует лучшему и более полному сгоранию топливной смеси.
После выброса воды из полости 25 и снятия напряжения с электродов давление в полости 25 падает, клапан 20 закрывается, а клапан 16 открывается, новая порция воды поступает в полость 25.
С помощью резьб 17, 18, 23 можно регулировать зазор между электродами при их износе, производить ремонт свечи и замену ее отдельных элементов. Наличие двух разрядных промежутков потребует более мощной подпитки, более мощного конденсатора. При работе свечи в зимнее время перед выключением двигателя необходимо прекратить подачу воды на свечу, например, с помощью электромагнитного клапана. Оставшаяся в полости 25 вода, за счет тепла от искры в разрядном промежутке полости 25, «дорабатывается», вытесняясь паром, в камеру сгорания.