ФАКЕЛЬНАЯ СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ

Полезная модель относится к тепловым двигателям внутреннего сгорания (ДВС), и, конкретнее, к их свечами зажигания и иным устройствам воспламенения топливной смеси (ТВС) в тепловых двигателях.
Известна свеча зажигания по патенту РФ на полезную модель №113881, МПК Н01Т 13/00, опубл. 27.02.2012 г.
Эта свеча зажигания содержит корпус, боковые электроды с искрообразующими поверхностями, выполненные на торце корпуса, и изолятор с центральным электродом и торцевой разрядной поверхностью, расположенной над торцем корпуса и образующей своей внешней кромкой с боковыми электродами воздушные искровые зазоры, при этом искрообразующие поверхности боковых электродов, выступающие над внешней кромкой торцевой разрядной поверхности изолятора, наклонены в сторону центрального электрода.
Недостаток малая мощность искрового разряда.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является форкамерная свеча зажигания «Плазмафор». Она содержит в ее рабочей части корпуса дополнительную коническую полость, причем эта полость выполнена расширяющимся к камере сгорания теплового двигателя, а в качестве бокового электрода массы используют корпус устройства, а центральный электрод расположен в этой полости. (прототип-свеча зажигания «Плазмафор» - описана в статье «Экспертиза. Форкамерные свечи: Факел или искра?», Журнал «За рулем, 2008/11, прототип.
Устройство позволяет предварительно воспламенять топливно-воздушную смесь (ТВС) внутри полости устройства и обеспечивает факельное воспламенение ТВС в камерах сгорания ДВС.
При всех достоинствах прототипа, следует отметить то, что он имеет ограниченную сферу применения, поскольку такие свечи зажигания имеют ограниченное применение, поскольку более дорогие и не обеспечивают достаточно полное сгорание топлива, особенно при дефиците воздуха, например, на холостых оборотах теплового двигателя или в режиме максимальных оборотов и при полной его нагрузке, что приводит к перерасходу топлива и требует для получения достаточной степени очистки выхлопных газов таких тепловых машин дополнительного применения дорогих и ненадежных сотовых каталитических нейтрализаторов их токсичности.
Задачей создания полезной модели является повышение степени сгорания топлива в тепловом двигателе путем конструктивного усовершенствования данного прототипа.
Технический результат данной полезной модели состоит в усовершенствовании данного устройства, и, как следствие, в улучшении степени сгорания топливовоздушной смеси, повышении экологической чистоты выхлопных газов и улучшении топливной экономичности любых тепловых двигателей.
Решение указанных задач достигнуто в факельная свече зажигания для теплового двигателя внутреннего сгорания, содержащей свечу зажигания с центральным и боковым электродами и проставку, согласно полезной модели проставка выполнена в виде металлического корпуса, состоящего из наружного корпуса шестигранной формы и ввертного цилиндра, причем ввертной цилиндр имеет наружную резьбу, идентичную резьбе на свече зажигания, для ввертывания его в камеру сгорания теплового двигателя, а наружный корпус снабжен резьбовым отверстием для ввертывания свечи зажигания, внутри корпуса выполнены рабочая полость и канал, сообщающий эту полость с камерой сгорания теплового двигателя, причем канал выполнен в виде в виде сужающегося и расширяющегося усеченных конусов, соединенных между собою сужающимися концами через цилиндрическое отверстие, причем проставка снабжена завихрителем факела пламени в виде винтовой резьбы на внутренней поверхности рабочей полости и канала.
Сущность полезной модели поясняется на чертеже.
Описание полезной модели в статике
Предложена факельная свеча зажигания, которая содержит свечу зажигания 1, которая в свою очередь содержит внешний изолятор 2, центральный электрод 3, внутренний изолятор 4, ввертную часть 5, внутренний изолятор 6, боковой электрод 7 и внешний корпуса 8. Кроме того, факельная свеча зажигания содержит проставку 9.
Проставка 9, выполнена металлической и содержит металлический корпус 10 (шестигранной формы с внешней стороны) с резьбовым отверстием для ввертывания свечи 1, с одной стороны, и ввертной цилиндр 11 проставки 9, с наружной резьбой, для ее ввертывания в камеру сгорания теплового двигателя.
Проставка 9 содержит внутри рабочую полость 12, и рабочий канал 13, соединяющий рабочую полость 12 с камерой сгорания теплового мотора (не показана), причем канал 13 выполнен в виде двух усеченных сужающегося и расширяющегося конусов 14 и 15, соединенных между собою сужающимися частями через цилиндрическое отверстие 16.
Сужающийся конус 14 соединен с рабочей полостью 12, а цилиндрическое отверстие соединяет полость сужающегося конуса 14 с полостью расширяющегося конуса 15 и далее с с камерой сгорания, причем проставка 9 снабжена внутренним завихрителем факела пламени в виде винтовой резьбы 17 в рабочей полости 12.
Кроме того, рабочая полость 12, может иметь внутри параболическую поверхность (для упрощения рисунка она не показана). На чертеже показан также пунктиром факел 18 пламени и его направление вращения 19.
Отметим, что длина ввертного цилиндра 11 проставки 9 для разных типов тепловых моторов, может быть разной при стандартной длине ввертной части 5 свечи 1. Таким образом, достигается универсальность применения этого гибрида «проставка-свеча» при одинаковой длине ввертной части самих свеч зажигания 1 для его массового применения на любых тепловых бензиновых ДВС.
Описание работы факельной свечи зажигания
Проставка 9 под свечу 1 зажигания позволяет осуществить эффективное факельное воспламенение топливно-воздушной смеси (ТВС) сначала внутри самой проставки 9 и потом формирует в канале струю пламени и воспламеняет скоростной факельной струей горящего топлива и всю топливную смесь в камере сгорания внутреннего сгорания (ДВС). Она вначале устанавливается в тепловой двигатель ДВС. Процесс установки свечи 1 и проставки 9 состоит в следующем: сначала вкручивается в свечное отверстие камеры сгорания ДВС ввертной цилиндр 11 проставки 9 торцевым ключом, который накидывают на шестигранный внешний корпус 10 проставки 9, затем в проставку 9 вкручивается свеча зажигания 1 ввертной частью 5 посредством торцевого ключа, надетого на шестигранник 8 корпуса свечи 1. Демонтаж изделия производится в обратном порядке. Работа факельной свечи осуществляется следующим образом
Вначале, на этапе впуска воздуха и топлива, по мере наполнения и сжатия в камере сгорания ДВС (не показана) очередной порции ТВС, она заполняет и объем рабочей полости 12 проставки 9. Затем подается высокое напряжение на свечу зажигания (1) и в промежутке между горизонтальным боковым электродом 7 и центральным электродом 3 свечи (1) возникает мощная электрическая искра. Возникает интенсивное воспламенение ТВС в рабочей полости 12 и полученная низкотемпературная плазма расширяется, и формируется, и частично отражается параболической поверхностью рабочей полости 12, и далее фокусируется в виде факела 18 и закручивается завихрителем 17, и устремляется через рабочий канал 13. Далее факел пламени 18 с ускорением проходит через отверстие 16 и выстреливает в выходной конус 15 проставки 9 в виде завихренного факела пламени 18 с направлением вращения 19, и далее - поступает с ускорением в камеру сгорания ДВС (не показана). Таким образом, на выходе из проставки 9 получаем скоростной завихренный факел пламени 18, у которого способность воспламенить ТВС гораздо выше, чем у стандартной искры зажигания от свечи зажигания 1.
Такое факельное воспламенение ТВС в тепловом двигателе посредством проставки 9 и обычной свечи зажигания 1 позволяет существенно интенсифицировать процесс воспламенения ТВС внутри камер сгорания ДВС даже при низкосортном бензине и в холодное время года. В итоге это приводит к повышению полноты сгорания топлива, к экономии топлива и повышению мощности двигателя и снижения токсичности выхлопных газов ДВС. Данная проставка может быть применена с успехом на самых различных ДВС не только любого автотранспорта, но и в мототехнике, в лодочных моторах, снегоходах, и т.д., т.е. на любых тепловых двигателях с использованием свечей зажигания.
Достижение положительного эффекта от применения полезной модели
Предлагаемые свечи зажигания с проставками для создания форкамерного плазменного зажигания ТВС в тепловом ДВС имеют следующие преимущества по сравнению с обычными свечами зажигания:
- Отличное воспламенение ТВС не электрической искрой (как на обычных свечах), а плазмой;
- Отсутствие детонации в ДВС - как следствие полноценного сгорания ТВС;
- Повышение мощности двигателя на 10%;
- Снижение токсичности выхлопов в 3-4 раза;
- Улучшаются пусковые возможности двигателя (особенно в сильные морозы -30°C и ниже);
- Снижение расхода топлива на 10%.