СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ

СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ
Полезная модель относится к свечам зажигания, предназначенным для воспламенения горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания.
Конструктивно свеча зажигания состоит из металлического корпуса с боковым электродом и керамического изолятора, в осевом канале которого помещен центральный электрод и контактный вывод. Центральный электрод и вывод связаны между собой токопроводящим герметиком, который предотвращает прорыв газов через осевой канал изолятора. Нижняя часть изолятора (тепловой конус), центральный и боковой электроды, выходящие в цилиндр, находятся в сложных условиях с большим перепадом температур (от 50°С до 2500°С) в агрессивной среде под давлением до 60 кГс/см. В зависимости от конструктивных особенностей и степени форсирования двигателя нормальной считается температура теплового конуса в интервале от 400 до 900°С. В этом интервале находится так называемая температура самоочищения свечи 500-600°С. Нри температуре теплового конуса ниже 400°С в полностью исправном и правильно отрегулированном двигателе между изолятором и корпусом возможно отложение нагара, который при определенной толщине и плотности становится токопроводящим, вызывая утечку тока. Нагрев теплового конуса выше 900°С вызывает калильное зажигание, когда рабочая смесь в камере сгорания двигателя воспламеняется преждевременно или даже при выключенном зажигании. Опытным путем установлено, что налет на нижней части изолятора от светло-бежевого до светло-коричневого (кирпичного) цвета свидетельствует о правильном подборе свечи д.г1я данного двигателя.
Различие характеристик двигателей внутреннего сгорания, связанное с характером нагрузки, степенью сжатия, степенью охлаждения, регулировками состава топливно-воздушной смеси и другими факторами, делают невозможным создание одной конструкции свечи зажигания для всех двигателей. Одна и та же свеча в одном двигателе может сильно перегреваться, а в другом иметь относительно низкую температуру. Для нормальной работы свечи зажигания она должна обладать определенными теплоотводящими свойствами, которые характеризуются калильным числом. Свечи зажигания с малым калильным числом условно называют горячими, с большим калильным числом - холодными.
Чем более форсирован двигатель по степени сжатия, литровой мощности, числу оборотов, тем сложнее подобрать для него свечи, так как при этом расширяется диапазон рабочих температур, в котором они должны безотказно работать. Например, при холодном зимнем пуске
малофорсированного двигателя его штатная горячая свеча показывает прекрасные пусковые свойства (не боится забрызгивания маслом при пуске), в то же время будет хорошо работать и после прогрева двигателя, на режиме максимальной мош,ности.
Необходимая для высокофорсированного двигателя холодная свеча может стать виновницей затрудненного пуска - ее забрасывает маслом. Поэтому одна из самых актуальных задач, стоящих перед фирмами-производителями свечей зажигания, является расширение температурного диапазона их применения. Например, свечи Супертермоэластик фирмы Бош имеют центральный электрод из меди с термостойким наконечником и длинный выступающий в камеру сгорания тепловой конус. Эта конструкция позволила удовлетворить противоречивые требования - обеспечить должное охлаждение центрального электрода при больших оборотах двигателя и в то же время получить хорошие пусковые свойства свечи. Тепловой конус самоочищается даже при длительной работе на холостом ходу или с небольшими нагрузками.
Нагрев деталей свечи в основном определяется размерами и формой теплового конуса изолятора, окружающей его части корпуса, центрального и бокового электродов, а также объемом внутренней камеры, образованной конической частью изолятора и цилиндрической частью металлического корпуса.
В патенте Российской Федерации на изобретение № 2133536 с приоритетом от 14.10.97 описана свеча зажигания для двигателей внутреннего сгорания, в которой введением некоторых конструктивных усовершенствований и путем выбора оптимального соотношения размеров внутренней камеры, конусности изолятора обеспечены необходимые характеристики свечи зажигания.
Известна свеча зажигания для двигателя внутреннего сгорания, имеющая металлический корпус, изолятор с встроенным центральным электродом, обпщй массовый боковой электрод, закрепленный на корпусе, установленный относительно центрального электрода с некоторым зазором и имеющий отверстия, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения стабильности работы двигателя внутреннего сгорания, облегчения его запуска, получения полного сгорания горючей смеси, упрощения продувки межэлектродного промежутка, боковой электрод имеет отверстия произвольной формы, расположенные вне зоны разрядного промежутка, причем диаметр описанной окружности отверстий не превосходит половины ширины бокового электрода (см. патент РФ на изобретение № 2111593 с приоритетом от 19.04.95 г.)
Недостатками описанных выше свечей зажигания являются : 1) недостаточная эрозионная и коррозионная стойкость корпуса, бокового и центрального электродов, что приводит (при длительной недостаточно правильной работе двигателя) к появлению эрозии и коррозии металла, а это в свою очередь способствует образованию нагаpa, затрудняет самоочищение свечи из-за высокой адгезии образующегося нагара.
2) низкая термостойкость корпуса, бокового электрода - это приводит к появлению окалины и нагара на торце нижней части корпуса и электродах.
Вышеуказанные факторы, обуславливающие образование стойкого токопроводящего слоя нагара, приводят к утечке тока, сбоям и отказам в работе системы зажигания.
Известна также электродинамическая свеча зажигания двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус, размещенный в корпусе изолятор с центральным электродом, нижняя часть которого обращена в сторону сопловой части свечи, массовый электрод корпуса с сопловой частью, а боковая поверхность нижней части центрального электрода и поверхность сопловой части имеют эрозионностойкое покрытие. Формой выполнения внутренней полости корпуса, а также выбором соотношений размеров критического сечения сопловой части свечи достигнуто улучшение ее рабочих характеристик. Кроме того, эрозионностойкое покрытие поверхности внутренней полости свечи, и/или ее сопловой части, и/или нижней части центрального электрода выполнено биметаллическим, или из карбидов, боридов, нитридов и силицидов тугоплавких металлов, или их смесей (см. патент РФ на изобретение .№ 2118026 с приоритетом от 30.12.97 г.)
Указанное техническое решение как наиболее близкий аналог может быть принято в качестве прототипа. Недостатками прототипа являются :
1)недостаточная эрозионная и коррозионная стойкость корпуса;
2)малые антипригарные свойства;
3)невысокая термостойкость.
Вышеуказанные недостатки приводят к появлению окалины и наращиванию толстого слоя нагара (особенно на торце нижней части корпуса или рабочей камеры), что снижает работоспособность свечи. Кроме того появляется возможность пригарания свечи зажигания, в процессе длительной эксплуатации двигателя к головке цилиндра, что затрудняет ее замену и приводит в негодность резьбу на головке цилиндров.
Задачей, на рещение которой направлено настоящее техническое решение, является улучшение антикоррозионных, антипригарных и прочностных характеристик свечей зажигания.
Согласно техническому решению, предлагаемому в качестве полезной модели, поставленная задача решается применением защитного покрытия, наносимого на металлическую поверхность свечи зажигания. Покрытие выполнено на основе нетугоплавкого материала - никеля и наносится на свечу зажигания электрохимическим осаждением толщиной 10-15 мкм.
зованной нижней частью изолятора и корпуса. Свеча содержит металлический корпус 1, размещенный в корпусе изолятор 2 с центральным электродом 3, нижняя часть которого обращена в сторону сопловой части свечи, боковой электрод 4, приваренный к корпусу 1, при этом боковая поверхность нижней части центрального электрода и поверхность сопловой части свечи имеют эрозионностойкое покрытие на основе нетугоплавкого материала - никеля, нанесенное электрохимическим осаждением толщиной 10-15 мкм.
Нанесение покрытия осуществляется следующим образом. Корпуса свечей зажигания обезжириваются в растворе состава: сода кальцинированная, тринатрийфосфат, стиральный порошок при Т 50-60°С, затем промываются, травятся в растворе травления состава: кислота серная, кислота соляная при Т 20-25°С, промываются, далее наносится электрохимический сплав на основе никеля в растворе состава: никель сернокислый, никель двухлористый, кислота борная, сахарин и добавка КТ-1.
Покрытие, нанесенное на наружную металлическую поверхность свечи зажигания, обеспечивает термостойкость (до 1000°С), коррозионные и антипригарные свойства. Свечи зажигания в процессе эксплуатации и хранения не подвержены коррозии, легко выворачиваются даже после длительного срока эксплуатации. Покрытие обладает достаточной прочностью, на нем не остаются царапины, поверхность гладкая и блестящая, снижает процесс появления нагара и улучшает самоочищаемость свечи зажигания в процессе эксплуатации двигателя.
Кроме того, покрытие придает свече отличные декоративные качества.
2(TCf)