СВЕЧА-ПУШКА

Полезная модель относится к области работы тепловых двигателей внутреннего сгорания, в частности к свечам зажигания.
Наиболее близким техническим решением является свеча-пушка содержащая металлический корпус, центральный цилиндрический электрод, боковой Г-образный электрод, оснащенный отверстием, размещенным напротив торца центрального электрода. Принято за прототип.
Недостатком данного технического решения является то, что известное устройство не позволяет осуществить максимальную напряженность электрического поля между электродами. Изменение геометрии бокового электрода, в том числе и использование в нем сквозных отверстий вызывает в свече два дополнительных воздействия на плазменный шнур электрического разряда, возникающего в искровом промежутке. Во-первых, - электродинамическое, обусловленное силой тока и измененной геометрией электрода, и, во-вторых, - аэродинамическое, вызванное изменением скорости движения потока горючей смеси в области искрового промежутка. В результате возникает увеличение динамических размеров искрового промежутка. Однако это устройство не позволяет достичь поставленной в заявляемой полезной модели цели, т.к. в нем предлагается изменять лишь геометрию бокового электрода. (Патент РФ на ПМ №127259, опубл. 20.04.2013 г.)
Сущностью заявляемой полезной модели является повышение эффективности воспламенения топливно-воздушной смеси в ДВС.
Техническим результатом является повышение эффективности воспламенение топливно-воздушной смеси.
Технический результат достигается тем, верхняя торцевая часть центрального электрода выполнена в виде вогнутой полусферы, а боковая цилиндрическая его часть в виде вогнутой гиперболической поверхности.
На фиг. 1 изображена схема свечи зажигания, где приняты следующие обозначения: металлический корпус - 1, центральный цилиндрический электрод - 2, электроизолятор - 3, боковой Г-образный электрод - 4, отверстие - 5, шестигранник - 6, торцевая вогнутая полусфера - 7, вогнутая гиперболическая поверхность - 8.
На фиг. 2 изображена схема потока горючей смеси при сжатии, где приняты следующие обозначения: центральный цилиндрический электрод -2, боковой Г-образный электрод - 4, границы перемещения плазменного шнура - 10, направление движения плазменного шнура - 9.
Свеча-пушка состоит из металлического корпуса - 1, центрального цилиндрического электрода - 2, размещенного в электроизоляторе - 3, и бокового Г-образного электрода - 4, причем рабочая часть бокового электрода оснащена отверстием - 5, размещенного напротив торцевой вогнутой полусферы - 7 центрального цилиндрического электрода - 2, верхняя боковая часть которого выполнена в виде вогнутой гиперболической поверхности - 8 с тем же диаметром, причем это отверстие - 5 снабжено фасками конической формы с обеих сторон.
Вначале вворачивается корпус - 1 свечи зажигания в камеру сгорания ДВС (двигатель внутреннего сгорания). Затем запускаем тепловой двигатель ДВС в работу и подаем импульс высокого напряжения на центральный электрод - 2 свечи, при этом второй электрический потенциал с блока высокого напряжения приложим к корпусу - 1 свечи. До возникновения электрической искры, сразу же возникает мощный поток электронов и ионов с центрального электрода - 2, который устремляется в отверстие - 5 бокового электрода - 4 и далее проходит в топливную смесь внутри камеры сгорания. Затем с возникновением электрической искры, часть этой плазмы также проходит сквозь отверстие - 5 внутрь камеры сгорания. За счет того, что верхняя торцевая часть центрального цилиндрического электрода - 2 выполнена в виде вогнутой полусферы - 7, а верхняя цилиндрическая его часть в виде вогнутой гиперболической поверхности - 8, увеличивается площадь более чем в два раза, а это приводит к повышению напряженности электрического поля между электродами - 2, 4.
Искровой разряд, который используется в свечах зажигания, представляет собой одну из форм электрического разряда в газах. Это явно выраженный нелинейный нестационарный процесс, который в современных условиях объясняется стримерной теорией пробоя газов.
Известно, что величины, характеризующие искровой разряд - напряжение зажигания, напряжение погасания, максимальная сила тока, длительность - могут меняться в широких пределах в зависимости от параметров разрядной цепи, величины разрядного промежутка, давления газа. Существенное влияние геометрии электродов на искровой разряд отмечено в целом ряде экспериментальных исследований.
Экспериментальные исследования, выполненные авторами предлагаемой полезной модели подтверждают ярко выраженное влияние геометрии электродов на режим работы свечи зажигания.
В заявляемой полезной модели изменяется геометрия центрального электрода, что позволяет в большей степени изменить аэродинамику горючей смеси в области искрового промежутка, в результате чего возрастает аэродинамическое воздействие на плазменный шнур - 9. Кроме того, за счет рацианольно подобранной поверхности центрального электрода в форме вогнутой полусферы верхней торцевой его части и вогнутой гиперболической поверхности на боковой цилиндрической его поверхности, возрастает электродинамическое воздействие на плазменный шнур - 9. Увеличение этих сил приводит к расширению границ плазменного шнура и к дальнейшему возрастанию (по сравнению с прототипом) динамических размеров искрового промежутка, что значительно улучшает технические характеристики свечи зажигания двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
В нашем варианте топливная смесь движется в районе электродов свечи-пушки в уже загоревшемся состоянии. Сжатие происходит частично загоревшейся топливной смеси, но так как температура горения смеси на порядок ниже температуры плазменного шнура электрического разряда, происходит охлаждение поверхностей искрового промежутка.
Можно говорить о температурной стабилизации поверхностей зоны искрового промежутка и снижению вероятности появления зон перегрева, приводящих к чрезмерной электроэрозии электродов. Практически отпадает необходимость в применение дорогих материалов для термостойких вставок или наплавок на электроды.
«Квазиувеличение» искрового промежутка улучшает процесс инициализации горения на больших оборотах ДВС, что имеет важность при применении бедных и ультра бедных горючих смесей.