СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК H01T13/00 

Изобретение относится к электрооборудованию двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано на транспортных средствах.

Для бесперебойной работы свечи зажигания нижняя часть изолятора (тепловой конус) должна иметь температуру примерно 500-600^oC. При температуре ниже указанной на свече образуется слой нагара и она начинает работать с перебоями. Недостаточная температура нагрева изолятора и электродов свечи особенно сильно проявляется при запуске холодного двигателя в условиях отрицательных температур, когда пары топлива частично конденсируются и надежность воспламенения смеси обусловлена не только ее ионизацией, но и нагревом прилегающего к электродам объема газа.

Для повышения надежности работы системы зажигания в условиях отрицательных температур применяют свечи с принудительным электроподогревом.

Известна, например, свеча зажигания, содержащая металлический корпус, изолятор и нагревательный элемент, размещенный в кольцевой проточке, выполненной на боковой стенке изолятора, в его части, закрытой корпусом [1]
Недостатком такой конструкции является то, что нагревательный элемент может быть встроен в свечу только при ее изготовлении. Однако актуальной является также задача модернизации уже изготовленных свечей.

Известна также свеча зажигания, содержащая нагревательный элемент, выполненный в виде спирали, размещенной на тепловом конусе изолятора. Такое размещение нагревательного элемента ухудшает электрические характеристики свечи и может являться причиной возникновения пробоя между центральным электродом и корпусом, что, в свою очередь, приводит к снижению надежности работы свечи и пропускам искрообразования [2]
Считается, что в свечах зажигания возможность увеличения искрового зазора ограничивается пробивным напряжением между центральным электродом и корпусом по наружной поверхности изолятора. Однако, как показали исследования, пробой по поверхности возникает значительно позже по толщине изолятора, между центральным электродом и отбортованной кромкой корпуса. На данном участке изолятора рассмотренные выше свечи зажигания имеют минимальную толщину изолятора и минимальное расстояние между центральным электродом и корпусом.

В основу изобретения положена задача создания свечи зажигания с электроподогревом, позволяющей надежно работать при высокой величине пробивного напряжения.

Задача решается тем, что свеча зажигания для двигателя внутреннего сгорания, содержащая металлический корпус с отбортованной кромкой, изолятор, часть которого расположена внутри корпуса, центральный электрод, расположенный внутри изолятора по его длине, боковой электрод, соединенный с металлическим корпусом и образующий с центральным электродом искровой зазор, и нагревательный элемент, снабжена кольцеобразным элементом из диэлектрического материала, установленным на расположенной вне металлического корпуса части изолятора, причем нагревательный элемент расположен в кольцеобразном элементе или закреплен на свече под ним. Кольцеобразный элемент может быть расположен непосредственно над отбортованной кромкой корпуса и контактировать с ней. Таким образом обеспечивается уменьшение токов утечки на наиболее напряженном с электрической точки зрения участке. Возможно также размещение кольцеобразного элемента на некотором расстоянии от кромки корпуса, что позволяет предотвратить теплоотвод от кольцевого элемента на корпус.

Геометрические размеры кольцеобразного элемента выбираются такими, чтобы электрическая прочность изолятора на участке его соединения с корпусом была равна или превышала минимальную прочность изолятора на участке, расположенном внутри корпуса. Это позволяет улучшить электрические характеристики свечи и уменьшить вероятность пробоя между центральным электродом и корпусом. Размещение нагревательного элемента в кольцевом элементе легко осуществимо с технологической точки зрения и не приводит к ухудшению электрических свойств свечи. Кольцеобразные элементы, снабженные нагревательными элементами, могут устанавливаться на серийно выпускаемые в настоящее время свечи зажигания.

На фиг.1 представлен вариант выполнения свечи зажигания с кольцеобразным элементом из диэлектрического материала, контактирующим с поверхностью отбортованной кромки корпуса; на фиг.2 фрагмент свечи зажигания на участке соединения корпуса с изолятором при наличии зазора между кромкой корпуса и кольцеобразным элементом.

Свеча зажигания для двигателя внутреннего сгорания содержит металлический корпус 1, в котором размещен изолятор 2. Часть изолятора 2 расположена вне корпуса 1, а часть внутри него. Корпус 1 имеет участок соединения с изолятором 2. На этом участке отбортованная кромка 3 корпуса 1 контактирует с буртиком 4 изолятора 2. Внутри изолятора 2 по его длине расположен центральный электрод 5, образующий с боковым электродом 6, соединенным с корпусом 1, искровой зазор 7.

Для гарантированного возникновения искрового разряда под действием по существу каждого импульса напряжения изолятор 2 снабжен кольцеобразным элементом 8, выполненным из диэлектрического материала с удельным электрическим сопротивлением, равным по меньшей мере 10¹⁰ Ом•м, и рабочей температурой, при которой сохраняются диэлектрические свойства кольцеобразного элемента 8, равной по меньшей мере 200^oC. Кольцеобразный элемент 8 может быть установлен на расположенной вне корпуса 1 части изолятора 2 в непосредственной близости от участка соединения корпуса 1 с изолятором 2 и жестко связан с изолятором и с корпусом 1 (фиг.1). Кольцеобразный элемент 8 может быть также расположен на некотором расстоянии от кромки 3 корпуса (фиг.2). В теле кольцеобразного элемента 8 размещен нагревательный элемент 9, выполненный в виде обмотки, один вывод которой соединен с корпусом 1 свечи, а другой с металлизированной поверхностью канавки 10, выполненной на боковой поверхности кольцевого элемента. Напряжение к нагревательному элементу может подаваться, например, с помощью контактного устройства, выполненного в виде пружинной скобы ( не показана), охватывающей кольцевой элемент по канавке 10.

Свеча зажигания работает следующим образом.

На нагревательный элемент 9 перед пуском двигателя подается низкое напряжение. Протекающий через нагревательный элемент 9 ток приводит к разогреву кольцевого элемента и, соответственно, изолятора, корпуса и электродов свечи. При подаче высоковольтного импульса напряжения от системы зажигания на центральный электрод 5 происходит гарантированный искровой разряд между центральным электродом 5 и боковым электродом 6. Кольцеобразный элемент 8 ограничивает при этом токи утечки на участке соединения корпуса 1 с изолятором 2, приводящие к пропускам искрообразования.

Использование: электрооборудование двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: свеча зажигания снабжена кольцеобразным элементом 8, выполненным из диэлектрического материала и установленным на расположенной вне корпуса 1 части изолятора 2. В теле кольцеобразного элемента 8 размещен нагревательный элемент 9, выполненный в виде обмотки. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Свеча зажигания для двигателя внутреннего сгорания, содержащая металлический корпус с отбортованной кромкой, изолятор, часть которого расположена внутри корпуса, центральный электрод, расположенный внутри изолятора по его длине, боковой электрод, соединенный с металлическим корпусом и образующий с центральным электродом искровой зазор, и нагревательный элемент, отличающаяся тем, что она снабжена кольцеобразным элементом из диэлектрического материала, установленным на расположенной вне металлического корпуса части изолятора, причем нагревательный элемент расположен в кольцеобразном элементе или закреплен на свече под ним. 2. Свеча по п.1, отличающаяся тем, что кольцеобразный элемент контактирует с поверхностью отбортованной кромки корпуса. 3. Свеча по п.1, отличающаяся тем, что между кольцеобразным элементом и отбортованной кромкой корпуса предусмотрен зазор.