СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
INTERNAL COMBUSTION ENGINE SPARK PLUG

Изобретение относится к электрооборудованию двигателей внутреннего сгорания и предназначено для использования в двигателях внутреннего сгорания автомобилей, самолетов и др.
Известно устройство для поджига горючей смеси, описанное в патенте РФ на изобретение №2074609, МПК 6 A01G 9/24, Н01Т 13/46, A01D 73/00, от 1995.06.09, опубл. 1997.03.10 (аналог), содержащее корпус с боковым электродом и закрепленный в корпусе изолятор с размещенным в нем центральным электродом, отстоящим от бокового, причем в боковом электроде выполнено сквозное отверстие, а в центральном электроде со стороны бокового электрода выполнена выемка, расположенная соосно с отверстием в боковом электроде, отличающееся тем, что диаметр отверстия в боковом электроде на 3-35% превышает максимальный диаметр выемки, которая выполнена конусной.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что боковой электрод выполнен сочлененным и по крайней мере двухсекционным, а центральный электрод имеет на конце закругление, в каждой секции выполнено по крайней мере одно сквозное боковое отверстие, а на центральном электроде напротив данного отверстия выполнена конусная выемка.
3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что вокруг по крайней мере одной конусной выемки выполнена соосно расположенная ей проточка, причем диаметр расположенного напротив данной конусной выемки отверстия на 3-20% превышает внутренний диаметр данной проточки.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диаметр отверстия на боковом электроде, расположенного по оси корпуса, превышает диаметр центрального электрода на 3-20%.
1
4
Недостатками аналога являются следующие. Изолятор не защищен от продуктов сгорания, что вызывает образование нагара на нем, находится в зоне высоких температур, что приводит к образованию трещин на нем. Возникающая в искровом промежутке искра защищена от основного объема рабочей смеси боковым электродом (его ширина увеличена в два раза, 5 мм). Это составляет / часть от внутреннего диаметра корпуса свечи, который равен 8 мм. Это приводит к неравномерности горения смеси в объеме камеры сгорания. Такая конструкция свечи требует более точного выполнения соосности центрального электрода и отверстия бокового электрода, параллельности торца центрального электрода и плоскости бокового электрода с отверстием - рабочего зазора, чтобы достичь равномерности и высокой мощности коронного разряда и эффективно поджечь горючую смесь. Искровой промежуток, а также соосность центрального электрода относительно отверстия в боковом электроде могут произвольно изменяться в процессе работы двигателя из-за температурных напряжений, что приводит к падению мощности и неравномерности коронного разряда. В заявляемой свече боковой электрод выполнен в виде симметричного стакана и при воздействии на него температурных напряжений линейные расширения происходят пропорционально, равномерно, не изменяя соосности и параллельности рабочих поверхностей бокового и центрального электродов.
Известна свеча зажигания для двигателя внутреннего сгорания, описанная в патенте РФ №2239925, МПК 7 Н01Т 13/20, Н01Т 13/54, от 2003.09.03, опубл. 2004.11.10, содержащая корпус, закрепленный в нем изолятор, стержневой основной электрод, закрепленный в центральном отверстии изолятора так, что рабочий конец электрода выступает из торца изолятора, кольцевой электрод в виде пустотелого цилиндра, образующего своей внутренней полостью вокруг основного электрода форкамеру с выполненным в днище соосным с основным электродом отверстием сообщения с камерой сгорания цилиндра двигателя, образующим совместно с боковой поверхностью окончания основного электрода искровой промежуток, отличающаяся тем, что длина выступающей из торца изолятора части электрода выполнена равной двум-трем его диаметрам с соответствующим удлинением кольцевого электрода.
Эта свеча наиболее близка по конструкции к заявляемому изобретению, выбрана в качестве прототипа
Недостатками аналога являются следующие. Удлинение рабочих электродов и факельный поджиг рабочей смеси приемлем не для всех выпускаемых двигателей. Данная свеча требует установки в камеру сгорания в определенном месте и с определенным углом наклона, чтобы добиться максимального эффекта поджига рабочей смеси. Кроме этого удлинение рабочей части электродов ведет к увеличению расхода дорогостоящих материалов при их изготовлении. Данная конструкция свечи зажигания требует более точного выполнения соосности основного электрода и отверстия в днище кольцевого электрода, чтобы достичь высокой мощности и равномерности коронного разряда.
Известные свечи зажигания содержат корпус, изолятор, в котором закреплен центральный электрод и изогнутый боковой электрод, закрепленный в корпусе, образующий с торцевой поверхностью центрального электрода искровой зазор. Недостатками таких свечей являются, во-первых, то, что изолятор не защищен от продуктов сгорания, что вызывает образование нагара, находится в зоне высоких температур, что приводит к образованию трещин на нем. Во-вторых, возникающая в искровом промежутке искра защищена от основного объема рабочей смеси боковым электродом, что приводит к неравномерному поджигу и горению смеси в объеме камеры сгорания. В-третьих, искровой промежуток может произвольно изменяться в процессе работы двигателя из-за температурных напряжений, возникших в боковом изогнутом электроде. В-четвертых, известные конструкции не обеспечивают полное сгорание рабочей смеси.
Технический результат: увеличение мощности двигателя, экономия топлива, снижение содержания угарного газа в выхлопе, увеличение срока службы свечи, обеспечение устойчивого запуска двигателя при температуре среды ниже 0°.
Технический результат достигается за счет того, что свеча зажигания для двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус, закрепленный в нем изолятор, стержневой центральный электрод, закрепленный в центральном отверстии изолятора так, что рабочий конец электрода выступает из торца изолятора, кольцевой электрод в виде стакана, образующего своей внутренней полостью вокруг центрального электрода форкамеру с просверленным в дне соосным с центральным электродом отверстием сообщения с камерой сгорания цилиндра двигателя, образующим совместно с боковой поверхностью окончания центрального электрода искровой промежуток, отличающаяся тем, что центральный электрод располагается выше плоскости торца кольцевого электрода и в его торце выполнена коническая воронка, причем габариты свечи остаются неизменными.
Заявляемая свеча в отличие от аналогов содержит корпус, закрепленный в нем изолятор, стержневой центральный электрод, закрепленный в центральном отверстии изолятора так, что рабочий конец электрода выступает из торца изолятора, кольцевой электрод, закрепленный на корпусе свечи, центральный электрод выступает за торец кольцевого электрода, т.е. располагается выше его плоскости и в его торце высверлена коническая воронка. Кольцевой электрод изготовлен в виде стакана с отверстием в дне, который образует своей внутренней полостью вокруг центрального электрода форкамеру. Отверстие в дне кольцевого электрода сообщается с камерой сгорания и выполнено соосно центральному электроду и образует совместно с боковой поверхностью его окончания искровой промежуток - рабочий зазор. Длина центрального электрода, вступающего из торца изолятора, остается неизменной,
Благодаря тому, что центральный электрод располагается выше плоскости торца кольцевого электрода и в его торце выполнена коническая воронка, при неизменных габаритных размерах свечи происходит более качественный поджог рабочей смеси и полное сгорание в камере сгорания цилиндра двигателя совместно с помощью факела пламени, вылетающего из форкамеры, и с помощью мощного электрического разряда, исходящего с острой кромки центрального электрода на острую кромку кольцевого электрода, находящегося непосредственно в объеме рабочей смеси. Это позволяет повысить эффективность работы свечи зажигания, увеличивается мощность двигателя, а следовательно, экономится топливо. Благодаря большой мощности и площади искрового разряда более полно осуществляется процессы сгорания топлива, окисления продуктов сгорания, вредных веществ в выхлопе, снижается содержание угарного газа в выхлопе, обеспечивается устойчивый запуск двигателя при температуре среды ниже 0°.
Изолятор защищен от продуктов сгорания, и на нем не образуется нагара, отсутствие высоких температур не приводит к образованию трещин на нем. Возникающая в искровом промежутке искра не защищена от основного объема рабочей смеси боковым электродом, что приводит к равномерному поджигу и горению смеси в объеме камеры сгорания. Искровой промежуток не изменяется в процессе работы двигателя из-за температурных напряжений, возникающих в центральном и боковом электродах, в результате чего увеличивается мощность, и площадь искрового разряда остается не изменой. Срок службы свечи увеличивается благодаря большой рабочей площади электродов, так как сектор искрового разряда работает не на одном месте, а попеременно по всей длине окружностей рабочих поверхностей электродов.
Поиск, проведенный по патентной и научно-технической литературе, показал, что заявленная совокупность неизвестна, т.е. она соответствует условию патентоспособности "новизна".
Поскольку устройство изготовлено из известных составных частей и имеется потребность в такого рода устройствах, то заявленное соответствует условию "промышленная применимость".
А так как в результате использования данного устройства имеется более высокий эффект, наличие которого очевидно, и этот эффект найден в результате практического применения, то заявленное соответствует условию «изобретательский уровень».
Заявляемая свеча зажигания для двигателя внутреннего сгорания поясняется чертежами.
На фиг.1 показан продольный разрез свечи.
На фиг.2 показан вид сверху на торец свечи.
Заявляемая свеча зажигания для двигателей внутреннего сгорания содержит центральный электрод 1, корпус свечи 2, боковой кольцевой электрод 3, кольцевой искровой промежуток - рабочий зазор 4, коническую воронку 5, форкамеру 6, изолятор 7.
Свеча зажигания для двигателей внутреннего сгорания работает следующим образом. Во время такта сжатия происходит наполнение рабочей смесью форкамеры 6 под давлением. В форкамеру 6 рабочая смесь инжектируется через кольцевой искровой промежуток 4 с большой скоростью, в результате происходит дополнительное распыление поступающей в нее смеси. В стадии завершения процесса наполнения форкамеры 6 рабочей смесью на центральный электрод 1 подается высоковольтный импульс напряжения, вызывающий на его боковой поверхности искровой разряд в зоне кольцевого искрового промежутка 4, который надежно поджигает рабочую смесь в этом промежутке, что вызывает воспламенение рабочей смеси в форкамере 6 и в камере сгорания. Одновременно с этим искровой разряд исходит с острой кромки торца центрального электрода 1 на острую кромку кольцевого электрода 3, образуя сектор искрового разряда, который находится непосредственно в объеме рабочей смеси, что обеспечивает надежность и большую площадь поджига рабочей смеси. При горении смеси в форкамере 6 давление в ней больше, чем в камере сгорания, и поэтому из форкамеры 6 в камеру сгорания будет вылетать факел пламени и продукты горения, которые совместно с электрической искрой надежно воспламеняют основной заряд рабочей смеси. Зоны образования электрического разряда указаны пунктирными линиями на фиг.1 и фиг.2.
Предлагаемая свеча позволяет создать более мощный, чем в аналогах, искровой разряд большой площади, что повышает надежность воспламенения смеси и полноту ее сгорания.
Результаты опробования свечей зажигания данной конструкции в двигателях всех типов отечественных автомобилей подтвердили ее ожидаемые характеристики: увеличение мощности двигателя на 15-20%, экономия топлива до 20%, содержание угарного газа в выхлопе снижается в 2-3 раза, ресурс свечи увеличивается в 5-7 раз, устойчивый запуск двигателя особенно при температуре среды ниже 0°.
Заявляемая свеча позволяет модернизировать выпускаемые свечи зажигания для двигателей внутреннего сгорания за минимально короткое время, при минимальных денежных затратах.