УСТРОЙСТВО ЗАЖИГАНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к системе зажигания двигателей внутреннего сгорания, в частности, может применяться для конвертированных двигателей, работающих на компримированном природном газе.
В описании к полезной модели RU №145313 приведены сведения о системе двигателя, содержащей свечу зажигания, свечной наконечник, свечной колодец («трубка свечи зажигания» по патенту №145313). Свечной колодец выполнен заодно с клапанной крышкой и продолжается ниже клапанной крышки, конец свечного колодца свободно вставлен в отверстие для свечи зажигания.
При использовании известного устройства проявляются некоторые недостатки. Жесткая связь крышки клапанов со свечным колодцем неизбежно приводит к жесткой связи системы «крышка - свечной колодец» со свечой зажигания. Такое соединение удобно, когда крышка установлена без наклона по отношению к свечным колодцам. Для двигателей с наклонно установленной крышкой жесткая связь без изменения конструкции свечного колодца отрицательно влияет на возможность установки/извлечения свечи зажигания.
Согласно патентной заявке US №2015136098 техническое решение «Катушка зажигания удлиненная в сборе» решает задачу оптимального размещения в двигателях, конструкция которых не адаптирована для удобного доступа при установке свечей зажигания. В некоторых случая это относится к двигателям с искровым зажиганием, конвертированным из дизельных двигателей. Принимая во внимание, что конвертирование двигателей является широко распространенной тенденцией, адаптация конструкции к вводимой системе зажигания является актуальной. Так, в заявке US №2015136098 устройство системы зажигания содержит катушку зажигания, соединенную со свечой зажигания посредством удлиненного свечного наконечника, выполненного из гибкого материала. Внутри свечного наконечника проходит центральный электрод свечи зажигания.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, относятся недостаточная герметичность устройства. При воспламенении топливно-воздушной смеси в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания давление распределяется на все элементы, вовлеченные в процесс зажигания. При этом выхлопные газы просачиваются между изолятором и корпусом свечи зажигания и проходят внутрь свечного наконечника. На практике такое явление нередко приводит к разрушению свечного наконечника.
Известно также устройство зажигания для двигателей (патент US №8474428), содержащее катушку зажигания, соединенную со свечой зажигания посредством удлиненного свечного колодца, выполненного из гибкого материала. Устройство содержит дополнительные элементы: пружинный элемент, связанный со свечой зажигания через промежуточный элемент, шарнирно соединенный со свечей зажигания.
Данная конструкция характеризуется сложностью выполнения из-за множества элементов и связей. Кроме того, недостатки, указанные для устройства по заявке US №2015136098, в полной мере проявляются в данном устройстве.
Указанный патент US №8474428 выбран в качестве ближайшего аналога.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в расширении арсенала средств подобного назначения, предназначенных для работы в воздушной и масляной среде, с сохранением принципа удобства установки. Технический результат заключается в реализации устройства, обладающего герметичностью, обеспечивающей его надежность.
Задача решается тем, что в устройстве зажигания для двигателя внутреннего сгорания, включающем свечу зажигания, катушку зажигания со свечным наконечником, согласно полезной модели, оно содержит свечной колодец, внутри которого проходит свечной наконечник, при этом свечной колодец выполнен составным из нижней части, связанной со свечой зажигания, и верхней части, концевой участок которой, заходящий в нижнюю часть, выполнен с кольцевой канавкой, в которой размещено упругое кольцо, прилегающее к внутренней поверхности нижней части, при этом наружная поверхность нижней части свечного колодца выполнена с резьбой, предназначенной для соединения с местом установки.
Аспекты выполнения полезной модели заключаются в следующем.
Нижняя часть свечного колодца выполнена с расточкой, ее внутренняя поверхность служит в качестве поверхности, к которой прилегает упругое кольцо, а концевой участок верхней части заходит в нижнюю часть до упора в выступ расточки.
Внутренняя поверхность нижней части свечного колодца, в которую заходит верхняя его часть, выполнена полированной.
Устройство зажигания снабжено уплотнительной манжетой, взаимодействующей с катушкой зажигания.
В качестве свечи зажигания применяется свеча зажигания с конусным уплотнением, связь указанной свечи и нижней части свечного колодца организована посредством концевого элемента, входящего в состав нижней части свечного колодца и выполненного в виде стакана форсунки, имеющего посадочную поверхность, адаптированную к форме поверхности свечи зажигания.
Введение свечного колодца в состав устройства предотвращает разрушение свечного наконечника, защищая его от действия выхлопных газов, возникающих при воспламенении топливно-воздушной смеси в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания.
Выполнение свечного колодца составным обеспечивает удобство установки в головку блока цилиндров, предполагая, что последовательность установки начинается с ввинчивания нижней части в канал головки блока цилиндров.
Наличие упругого кольца, связывающего обе части свечного колодца, обеспечивает поворот (наклон) верхней части относительно нижней.
Выполнение поверхности нижней части свечного колодца полированной объясняется необходимостью выполнения упругим кольцом функции шарнира с обеспечением благоприятных условий его скольжения при повороте (наклоне) верхней части относительно нижней.
Глубина захода верхней части свечного колодца в нижнюю часть выбрана для предотвращения выхода верхней части из зоны установки, исходя из шарнирной связи данных элементов посредством упругого кольца, следовательно, и возможности наклона (поворота) верхней части относительно нижней.
Вынужденный поворот верхней части свечного колодца происходит вместе с отклонением свечного наконечника от своей оси. Так, свечной наконечник расположен внутри свечного колодца с кольцевым зазором (в поперечном направлении), благодаря которому становится возможным такое отклонение.
При работе заявляемого устройства в масляной среде упругое кольцо выполняет функцию герметизирующего элемента, препятствуя проникновению масла в полость, ограниченную свечным колодцем.
К возможному варианту устройства зажигания относится выполнение расточки в нижней части свечного колодца. В этом случае выступ, образованный расточкой, служит упором для концевого участка верхней части.
Таким образом, предлагаемая конструкция адаптирована для установки в головку блока цилиндров двигателей, в которых свечи зажигания и катушки зажигания необходимо связывать удлиненными элементами.
Особенности предлагаемого устройства, связанные с достижением технического результата, поясняются чертежами и рассматриваются на примере его использования в двигателе, конвертированном из дизеля.
На фигуре 1 изображено устройство зажигания в сборе; на фигуре 2 - головка блока цилиндров (ГБЦ) конвертированного двигателя совместно с устройством зажигания.
Устройство зажигания содержит катушку зажигания 1, свечной колодец 2, свечу зажигания 3; внутри свечного колодца 2 проходит свечной наконечник 4 с центральным электродом 4 (фиг. 1).
Свечной колодец выполнен состоящим из нижней части 6 и верхней части 7. Нижняя часть 6 предназначена для установки в канал 8 ГБЦ 9 (изображена на фиг. 2) путем ввинчивания, для этого наружная поверхность нижней части 6 содержит резьбовой участок 10. Нижний концевой участок верхней части 7 установлен заходящим до упора в выступ расточки 11, выполненной в нижней части 6.
На концевом участке верхней части 7 выполнена кольцевая канавка 12 с упругим кольцом 13, прилегающим к полированной внутренней поверхностью расточки 11.
При использовании устройства зажигания в ГБЦ конвертированного двигателя проявляются дополнительные преимущества.
Согласно фигуре 2 ГБЦ 9 выполнена с крышкой 14, установленной на наклонной (верхней) поверхности стенок. Крышка 14 выполнена с отверстиями (не обозначены позициями) для установки катушек зажигания 1 и посадочными местами для уплотнительных манжет 15.
Наличие наклонной поверхности ГБЦ 9 обусловливает расположение болтов 16, которые прижимают соединительный край крышки, под углом к оси свечного колодца 2. Для исключения перекосов крышки 14 при монтаже служит возможность поворота верхней части 7 свечного колодца 2 относительно жестко установленной нижней части 6, в то же время, свечной наконечник 4 также способен поворачиваться относительно свечи зажигания 3.
При установке крышки 14 отверстия под катушки зажигания 1 и отверстия свечных колодцев 2 совмещаются с соблюдением соосности, следовательно, с гарантией точной установки уплотнительных манжет 15, обеспечивающих герметичность ГБЦ.
Как было указано в одном из возможных вариантов выполнения полезной модели, связь свечи зажигания и нижней части свечного колодца может быть обеспечена тем, что данная нижняя часть 6 также может быть выполнена составной, т.е. содержит концевой элемент, выполненный в виде стакана 17 форсунки.
Применение свечи зажигания 3 с конусным уплотнением целесообразно с точки зрения удобства организации посадочного места свечи зажигания 3 и стакана 17 форсунки.
Простота конструкции устройства зажигания демонстрируется при его монтаже на место установки.
В стакан 17 форсунки ГБЦ 9 устанавливается свеча зажигания 3. Стакан форсунки 17 стыкуется с нижней частью 6, которая устанавливается в существующий форсуночный канал 8 с использованием резьбового соединения 10. Концевой участок верхней части 7 свечного колодца 2, предварительно снабженный упругим кольцом 13, заводится в нижнюю часть 6 до упора в выступ расточки 11.
Перед монтажом крышки 14 устанавливаются уплотнительные манжеты 15; при размещении катушек зажигания 1 выходной элемент каждой катушки зажигания соединяется (стыкуется) с соответствующим свечным наконечником 4.
Составной свечной колодец выполнен из металла, например, из алюминиевого сплава.
Пример выполнения полезной модели указывает на следующие ее преимущества:
- адаптируемость к месту установки за счет возможности варьировать соотношением высоты верхней и нижней частей свечного колодца;
- выполнение своей функции при работе в масляной среде с обеспечением герметичности за счет установки упругого кольца;
- простота устройства.
Таким образом, расширение линейки устройств зажигания для двигателей внутреннего сгорания обеспечивается за счет реализации заявляемой полезной модели, обладающей предпочтениями по сравнению с ее аналогами.