СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК H01T13/46 

Изобретение относится к технике воспламенения топливных смесей в карбюраторных двигателях внутреннего сгорания, в частности, к искровым свечам зажигания.

Известна искровая свеча зажигания [1] для воспламенения топливной смеси в двигателях внутреннего сгорания, содержащая корпус с закрепленным в нем изолятором и двумя центральным и боковым электродами. Отрицательный электрод соединен с корпусом свечи, имеет Г-образную форму и прилегает к центральному электроду, образуя искровой промежуток.

Недостатком известного решения является затрудненный запуск двигателя.

Известно техническое решение [2] в центральном электроде которого выполнено отверстие, в котором расположен отрицательный электрод конической формы.

Недостатком известного решения является недостаточная экономичность двигателя в связи с тем, что ионизация топливной смеси производится вне искрового промежутка.

Известно техническое решение [3] принятое за прототип, у которого свеча зажигания содержит металлический корпус, в корпусе расположен изолятор, в центре которого размещен центральный электрод, один конец которого имеет клемму для подключения к кабелю высокого напряжения системы зажигания, а другой его конец выступает из изолятора, отрицательный электрод соединен с корпусом свечи, образуя с ним одно целое, выполнен в виде скобы, конец которой исполнен в виде конуса, на конце центрального электрода имеется срез, перпендикулярный его оси, конец отрицательного электрода расположен перпендикулярно поверхности центрального электрода.

Недостатком известного решения является недостаточная экономичность двигателя в связи с тем, что топливная смесь недостаточно ионизирована, так как угол при вершине конца отрицательного электрода составляет 60-70^о, что далеко от угла, обеспечивающего максимальную ионизацию.

Задачей изобретения является создание свечи, обеспечивающей повышение экономичности двигателя и облегчение его пуска за счет ионизации топливной смеси в искровом промежутке.

Задача решается тем, что свеча зажигания для карбюраторного двигателя внутреннего сгорания содержит металлический корпус с расположенным в нем изолятором, центральный электрод с клеммой для подключения к кабелю высокого напряжения системы зажигания, размещенный в осевом отверстии изолятора, и выполненный зацело с корпусом изогнутый боковой отрицательный электрод с коническим концом, ось которого направлена по нормали к торцевой поверхности рабочего конца центрального электрода, образующего с боковым электродом искровой зазор, свеча снабжена по меньшей мере одним дополнительным боковым электродом, выполненным аналогично первому, причем углы при вершинах конических концов боковых электродов, оси которых пересекаются, составляют 110-130^о.

Задача достигается также тем, что в каждом из конических концов боковых электродов выполнена по меньшей мере, одна продольная прорезь находящаяся на оси конца электрода.

Задача достигается также тем, что торец рабочего конца центрального электрода имеет вид двух сопряженных между собой под углом плоских поверхностей.

Задача достигается также тем, что торцевая поверхность рабочего конца центрального электрода имеет вид конических углублений.

Задача достигается также тем, что по периметру торцевой поверхности рабочего конца центрального электрода выполнен выступ, имеющий в поперечном сечении вид полукруга.

Задача достигается также тем, что торцевая поверхность рабочего конца центрального электрода имеет вид полусферы.

Предлагаемая свеча снабжена боковым отрицательным электродом с коническим концом, ось которого направлена по нормали к торцевой поверхности рабочего конца центрального электрода, угол при вершине конического конца бокового электрода составляет 110-130^о. Кроме того, торец рабочего конца центрального электрода имеет вид двух сопряженных между собой под углом плоских площадок.

При этом технический результат следующий: повышение экономичности двигателя благодаря максимальному заполнению искрового промежутка заряженными частицами, что позволяет предварительно ионизировать топливную смесь в искровом промежутке и его окрестностях, за счет этого понизить сопротивление топливной смеси в этом промежутке, что способствует более легкому образованию искры и, как следствие этого более полному сгоранию топлива, что обеспечивает повышение экономичности двигателя и облегчение его пуска;
понижение сопротивления топливной смеси в искровом промежутке позволяет увеличить длину искрового промежутка и соответственно, площадь поверхности искры, что способствует более быстрому подвижению топливной смеси, ее энергичному и полному сгоранию, что обеспечивает повышение экономичности двигателя;
повышение экономичности двигателя и облегчение его пуска благодаря уменьшению пропусков в искрообразовании, в связи с уменьшением отложений на электродах и, соответственно, с неувеличением сопротивления в этом промежутке;
повышение безопасности при эксплуатации двигателя в связи с уменьшением концентрации окиси углерода в выхлопных газах вследствие более полного сгорания топлива;
повышение коэффициента полезного действия двигателя благодаря более энергичному сгоранию топлива;
повышение экологической безопасности в связи с уменьшением количества двуокиси углерода в выхлопных газах, вследствие более полного сгорания топлива.

Кроме того, торцевая поверхность рабочего конца центрального электрода имеет вид полусферы.

При этом технический результат следующий: облегчение пуска двигателя и повышение его экономичности в связи с большей концентрацией частиц (заряженных) у центрального электрода.

В каждом из конических концов боковых электродов выполнена по меньшей мере, одна продольная прорезь находящаяся на оси конца электрода.

В результате происходит облегчение пуска двигателя и повышение его экономичности в связи с повышенной концентрацией заряженных частиц внутри столба.

Свеча снабжена по меньшей мере одним дополнительным боковым электродом, выполненному аналогично первому, оси которых пересекаются.

Кроме того, торец рабочего конца центрального электрода имеет вид двух сопряженных между собой под углом плоских поверхностей.

В результате происходит повышение экономичности двигателя и облегчение его пуска вследствие более интенсивной ионизации топливной смеси в искровом промежутке, обусловленного увеличением концентрации заряженных частиц в общем их столбе, увеличение длины и площади поверхности искры.

Торец рабочего конца центрального электрода имеет вид полусферы.

В результате происходит повышение экономичности двигателя и облегчение его пуска вследствие увеличения концентрации заряженных частиц у центрального электрода.

Торцевая поверхность рабочего конца центрального электрода имеет вид конического углубления или полукруга.

В результате происходит повышение экономичности двигателя и облегчение его пуска в связи с увеличением концентрации заряженных частиц у центрального электрода и увеличение длины и площади поверхности искры, увеличение количества искр и наличия общей искры.

На фиг. 1 приведен общий вид свечи зажигания; на фиг.2 свеча с двумя отрицательными электродами, каждый из них направлен перпендикулярно поверхности центрального электрода, причем оси отрицательных электродов пересекаются друг с другом, а конец центрального электрода выполнен в виде сопряженных между собой двух плоских поверхностей, а угол при вершине конического конца бокового электрода составляет 110-130^о; на фиг.3 то же, но торцевая поверхность рабочего конца центрального электрода имеет вид конического углубления; на фиг.4 свеча с четырьмя отрицательными электродами, оси которых пересекаются друг с другом, а торцевая поверхность рабочего конца центрального электрода выполнена в виде полукруга; на фиг.5 свеча с двумя отрицательными электродами, оси которых пересекают друг друга, на торцевой поверхности рабочего конца центрального электрода выполнены два полусферических выступа, а оси концов отрицательных электродов перпендикулярны поверхности центрального электрода; на фиг.6 конец отрицательного электрода имеет форму конуса, а торцевая поверхность рабочего конца центрального электрода плоский срез, перпендикулярный его оси; на фиг.7 конец отрицательного электрода имеет форму конуса, на котором выполнены две грани, образующие ребро, а торцевая поверхность рабочего конца центрального электрода имеет цилиндрическую форму; на фиг.8 конец отрицательного электрода имеет форму трехгранной пирамиды, а торцевая поверхность рабочего конца центрального электрода вид полусферы; на фиг.9 при вершине конца отрицательного электрода, имеющего форму конуса, выполнена прорезь, выполненная вдоль оси; на фиг.10 при вершине отрицательного электрода, имеющего форму трехгранной пирамиды, выполнены три прорези под углом 120^о друг к другу, проходящие через ребра пирамиды, на фиг. 11 при вершине отрицательного электрода, имеющего форму четырехгранной пирамиды, выполнены две прорези, перпендикулярные друг к другу, проходящие через ребра пирамиды; на фиг.12 при вершине отрицательного электрода, имеющего форму конуса, выполнены три прорези под углом 120^о друг к другу.

Свеча зажигания состоит из металлического корпуса 1, расположенного внутри него изолятора 2, в центре изолятора размещен центральный электрод 3, клемма 4, часть центрального электрода 5, выступающая из изолятора 2, отрицательный электрод 6, конец которого выполнен в виде конуса.

Конец центрального электрода, направленный к отрицательному электроду, может быть выполнен, например, в виде среза, выполненного перпендикулярно его оси. Другим примером выполнения отрицательного электрода является его выполнение в виде полусферической поверхности. В случае, когда конец центрального электрода противостоит двум и более отрицательным электродам, он выполняется, например с двумя и более плоскими поверхностями, прикрепленными к электроду. Другим примером выполнения конца 5 центрального электрода является его исполнение с прорезью. Еще одним примером выполнения конца 5 центрального электрода является его исполнение в виде конического углубления. Еще одним примером выполнения конца 5 центрального электрода является его исполнение в виде полукруга. Еще одним примером выполнения конца 5 центрального электрода является его исполнение в виде полусферических выступов. Отрицательный электрод может быть, например один. Другим примером является его исполнение с двумя отрицательными электродами, оси которых перпендикулярны поверхности конца центрального электрода, при этом оси отрицательных электродов пересекаются друг с другом. Конец 5 отрицательного электрода может быть выполнен, например, в виде конуса. Конец 5 отрицательного электрода может быть выполнен, например, с одной прорезью, выполненной вдоль его оси. Еще одним примером выполнения конца 5 отрицательного электрода является его исполнение с двумя и более прорезями, исполненными вдоль оси. Конец 5 отрицательного электрода выполняется с углом при его вершине в пределах 110-130^о, при угле в 120^о наблюдается максимальная ионизация искрового промежутка. При угле 130^о наблюдается угасание ионизации газа в искровом промежутке. При угле менее 110^о наблюдается уменьшение ионизации газа в этом промежутке в связи с его контрагированием. При угле, например, 140^о в искровом промежутке ионизации газа нет. При угле, например, 55^о в искровом промежутке ионизация газа составляет примерно 20% от максимального уровня, наблюдающегося при угле 120^о.

Свеча зажигания работает следующим образом.

По кабелю высокого напряжения системы зажигания на клемму 4 центрального электрода 3 подается потенциал положительной полярности, при этом начинается рост напряжения. При достижении им уровня, достаточного для начала эмиссии электронов, с конца отрицательного электрода в сторону центрального электрода, торцевая поверхность рабочего конца которого имеет, например срез, перпендикулярный его оси, возникает поток отрицательных заряженных частиц, при этом сопротивление топливной смеси в искровом промежутке понижается. При угле на вершине конца отрицательного электрода 110-130^о наблюдается максимально возможная ионизация топливной смеси в искровом промежутке. При достижении напряжения величины, достаточной для пробоя топливной смеси в искровом промежутке, возникает искра, поджигающая топливную смесь в цилиндре двигателя, при этом наблюдается наибольшая экономичность двигателя.

В случае выполнения конца отрицательного электрода в полусферической форме у центрального электрода наблюдается еще большая по сравнению с предыдущим случаем концентрация заряженных частиц, что еще больше способствует облегчению пуска двигателя и повышению его экономичности, особенно при работе в тяжелых условиях.

В случае выполнения конца отрицательного электрода с одной или более прорезями, происходит увеличение местной концентрации зажженных частиц в искровом промежутке, при этом уменьшение угла между гранями и увеличение числа ребер увеличивает число зон с повышенной концентрацией заряженных частиц, что облегчает пуск двигателя и увеличивает его экономичность.

В случае выполнения свечи с двумя и более отрицательными электродами происходит ионизация каждого искрового промежутка, при этом, в связи с тем, что оси концов отрицательных электродов пересекаются между собой, то в искровом промежутке от точки их пересечения до центрального электрода образуется область совместно ионизированного газа, приводящая к дальнейшему уменьшению сопротивления топливной смеси в искровом промежутке и облегчающее возникновение искры, а также обеспечивающее интенсивное поджигание топливной смеси, достигаемого за счет увеличения площади повехности искры, обусловленного образованием двух и более искр.

В случае выполнения свечи зажигания с двумя и более отрицательными электродами, а центрального электрода с коническим углублением, на его конце происходит увеличение концентрации ионизированных частиц у центрального электрода, что облегчает пуск двигателя и повышает его экономичность. В случае выполнения центрального электрода в виде полукруга или с полусферическими выступами происходит дальнейшее увеличение концентрации ионизированного газа у центрального электрода, что еще больше облегчает пуск двигателя и повышает его экономичность.

Использование: карбюраторные двигатели внутреннего сгорания, а именно свечи зажигания, обеспечивающие повышение экономичности двигателя и облегчение его пуска за счет ионизации топливной смеси в искровом промежутке. Сущность изобретения: свеча зажигания содержит металлический корпус 1, изолятор 2, центральный электрод 3, клемму 4, часть центрального электрода 5, выступающую из изолятора, отрицательный электрод 6, конец 7 которого выполнен в виде конуса. Свеча дополнительно содержит один или более отрицательных электродов, аналогичных вышеуказанному, при этом оси отрицательных электродов пересекаются друг с другом, а угол при вершине конца отрицательного электрода составляет 110 130°, конусная часть отрицательного электрода имеет две или более граней, образующих одно или более ребер; при вершине отрицательного электрода выполнены одно или более прорезей. Конец центрального электрода, направленного к отрицательным электродам, имеет форму плоских площадок или конусного углубления, или форму тора. Конец центрального электрода, направленного к отрицательному электроду, имеет срез, выполненный перпендикулярно его оси, либо имеет цилиндрическую или сферическую форму. 5 з. п. ф-лы, 12 ил.

1. СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ, содержащая металлический корпус с расположенным в нем изолятором, центральный электрод с клеммой для подключения к кабелю высокого напряжения системы зажигания, размещенный в осевом отверстии изолятора и выполненный зацело с корпусом, изогнутый боковой отрицательный электрод с коническим концом, ось которого направлена по нормали к торцевой поверхности рабочего конца центрального электрода, образующего с боковым электродом искровой зазор, отличающаяся тем, что она снабжена по меньшей мере одним дополнительным боковым электродом, выполненным аналогично первому, причем углы при вершинах конических концов боковых электродов, оси которых пересекаются, составляют 110 130^o. 2. Свеча зажигания по п. 1, отличающаяся тем, что в каждом из конических концов боковых электродов выполнена по меньшей мере одна продольная прорезь, находящаяся на оси конца электрода. 3. Свеча зажигания по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что торец рабочего конца центрального электрода имеет вид двух сопряженных между собой под углом плоских поверхностей. 4. Свеча зажигания по п.1, отличающаяся тем, что торцевая поверхность рабочего конца центрального электрода имеет вид конического углубления. 5. Свеча зажигания по п.1, отличающаяся тем, что по периметру торцевой поверхности рабочего конца центрального электрода выполнен выступ, имеющий в поперечном сечении вид полукруга. 6. Свеча зажигания по п.1, отличающаяся тем, что торцевая поверхность рабочего конца центрального электрода имеет вид полусферы.