СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ЛАЗЕРНАЯ СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ
DIESEL ENGINE IGNITION SYSTEM AND LASER SPARKING PLUG

Изобретение относится к системам зажигания, в частности к улучшенной свече зажигания, которая способна значительно улучшить эффективность распространения искры зажигания и эффективность сжигания топлива при использовании в дизельном двигателе.
Обычно в дизельном двигателе зажигание топлива производится за счет того, что топливо впрыскивается в сильно нагретый при сжатии воздух, т.е. происходит самовоспламенение и система зажигания отсутствует. В некоторых случаях система зажигания применяется.
Известна система зажигания дизельного двигателя по патенту РФ на изобретение №2546640, МПК F02B 75/32, опубл. 27.12.2014 г.
Этот двигатель содержит блок цилиндров, над каждым из которых закреплена головка блока цилиндров с вкрученной в головку свечой зажигания, камеру сгорания, а внутри блока цилиндров расположен поршень, соединенный с помощью поршневого пальца с верхней головкой центрального шатуна, планку, соединенную с втулкой, два шатуна, выполненные в виде трапеции с углом, который меняется от места расположения поршня.
Недостаток - сложность конструкции.
В качестве прототипа принята система зажигания дизельного двигателя по патенту РФ на изобретение №2300650, МПК F02B 75/32, опубл. 10.06.2007 г.
По этому патенту предложена система зажигания топлива в дизельном двигателе, содержащем топливный насос высокого давления и свечу зажигания с центральным электродом, соединенным с высоковольтным проводом, идущим от распределителя зажигания, и заземленным боковым электродом.
Недостаток этой системы - относительно низкая надежность воспламенения из-за того, что применена свеча зажигания, работающая по принципу накаливания провода с высоким удельным электрическим сопротивлением. Момент опережения зажигания четко невозможно выдержать и из-за этого снижается полнота сгорания и КПД дизельного двигателя.
Задача создания изобретения, совпадающая с техническим результатом, состоит в повышении мощности и надежности свечи зажигания.
Технический результат - значительное улучшение охлаждения свечи зажигания.
Решение указанных задач достигнуто в системе зажигания дизельного двигателя, содержащей топливный насос высокого давления и установленную в каждом цилиндре топливную форсунку и свечу зажигания, соединенную с проводом, идущим от распределителя зажигания, и заземленным корпусом свечи, тем, что применены лазерные свечи зажигания с источником лазерного излучения и фокусирующей линзой, содержащие форкамеру и канал подачи топлива в форкамеру, выполненный коаксиально источнику лазерного излучения, а топливный насос высокого давления трубкой соединен с каналом подачи топлива каждой свечи зажигания.
Решение указанных задач достигнуто в свече лазерного зажигания, содержащей корпус и источник лазерного излучения, тем, что она содержит форкамеру и канал подачи топлива в форкамеру, выполненный коаксиально источнику лазерного излучения.
Топливный канал может быть образован между двумя трубками: внутренней и внешней. Внутренняя и/или внешняя трубки могут быть выполнены из материала с высокой удельной электропроводностью. Внутренняя и/или внешняя трубки могут быть выполнены из сплава, содержащего медь. Внутренняя и/или внешняя трубки могут быть выполнены из сплава, содержащего драгоценные металлы.
Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг. 1 и 2, где
- на фиг. 1 приведена система зажигания;
- на фиг. 2 - лазерная свеча зажигания.
Система зажигания (фиг. 1…2) содержит лазерную свечу зажигания 1, имеющую источник лазерного излучения 2, оптическое волокно 3, фокусирующую линзу 4 на торце оптического волокна 3, форкамеру 5, канал подачи топлива 6 в форкамеру 5, выполненный коаксиально источнику лазерного излучения 2, установленному во внутренней полости 7, соединенный трубопроводом 8 с топливным насосом высокого давления 9.
Лазерная свеча зажигания 1 содержит, в свою очередь, корпус 10 с резьбовым участком 11. Длина резьбового участка 11 и его диаметр (резьба) для каждого двигателя свои, однако для многих типов автомобильных двигателей они унифицированы. Корпус 10 имеет место под ключ 12.
Основной особенностью лазерной свечи зажигания является выполнение топливного канала 4 между внутренней трубкой 13 и внешней трубкой 14 коаксиально источнику лазерного излучения 2 и топливных отверстий 15, выходящих в форкамеру 5. Такая конструкция не только позволит увеличить мощность факела воспламенения, но и обеспечит эффективное жидкостное охлаждение источника лазерного излучения 2 и фокусирующей линзы 4. Внутренняя полость 7 выполнена внутри внутренней трубки 13 и в ней установлено по меньшей мере одно оптическое окно 16.
В систему зажигания входит топливный насос высокого давления 9, к выходу которого присоединена топливная трубка 17, другой конец которой соединен с топливной форсункой 18, установленной в головке 19, установленной, в свою очередь, через прокладку 20 на цилиндре 21. Внутри цилиндра 21 образуется камера сгорания 22.
Форкамера 5 содержит корпус 23 (металлический, предпочтительно стальной), на котором выполнены отверстия 24. Во внутренней трубке 13 выполнено выходное отверстие 25 для выхода луча лазера в форкамеру 5. На верхнем торце 26 внутренней трубки 13 выполнена клемма 27, к которой с одной стороны присоединен внутренний провод 28, другой конец которого соединен с источником лазерного излучения 2, а с другой стороны клемма проводом 29 соединена с выходом распределителя 30, вход которого низковольтными проводами 31 соединен через выключатель 32 с источником энергии 33, например аккумуляторной батареей.
Корпус 19 и один из выводов источника энергии 33 заземляющим проводом 34 соединен с заземлением 35 (массой).
Работа устройства и свечи лазерного зажигания.
При работе воспламенителя, например, в составе дизельного двигателя (фиг. 1 и 2), в состав которого входит воспламенитель, после впрыска (топлива) и незадолго до завершения цикла сжатие (МЗ - момент зажигания) подается напряжение из распределителя 30 по проводу 29 через клемму 27 и внутренний провод 28 на источник лазерного излучения 2, который формирует лазерный луч. Лазерный луч проходит через оптическое волокно 3 (при его наличии), фокусирующую линзу 4 и оптические окна 16 через выходное отверстие 25 в форкамеру 5, где воспламеняет топливо-воздушную смесь. Множество факелов выходя из отверстий 24 в камеру сгорания 22 воспламеняет топливо-воздушную смесь в цилиндре 21.
Применение предложенной схемы и лазерной свечи зажигания позволит не только в несколько раз увеличить мощность лазерной свечи зажигания 1, но и значительно улучшить ее охлаждение.
В итоге применение изобретения позволит:
- обеспечить более надежное зажигание за счет своевременной подачи дополнительного топлива в форкамеру,
- уменьшить расход топлива за счет его более полного сгорания, обеспеченного воспламенением топлива мощным факелом форкамеры,
- снизить эмиссию вредных веществ вследствие более полного сгорания топлива,
- значительно увеличить ресурс лазерных свеч за счет жидкостного охлаждения топливом.