СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ ДЛЯ ДВС Российский патент 1998 года по МПК H01T13/32 

Изобретение относится к автомобилестроению, к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), а более конкретно - к элементам электрооборудования двигателей.

Изобретение касается конструкции свечи зажигания для ДВС.

Система зажигания двигателей автомобилей является одной из важнейших и служит для своевременной подачи искры в цилиндры ДВС для воспламенения рабочей смеси.

Элементом данной системы являются свечи зажигания, конструкция которых включает металлический корпус, изолятор с вмонтированным центральным электродом, а также боковой электрод, вмонтированный в юбку корпуса.

Свечи зажигания работают в сложных эксплуатационных условиях - высоких температурах, давлениях, при воздействиях агрессивных сред, поэтому для них применяют специальные коррозионностойкие материалы (НМЦ-5, Х25Т и др.). Однако стабильность работы ДВС, легкость запуска двигателей, полнота сгорания рабочей смеси, снижение токсичности выхлопных газов обусловлены не столько материалами, но конструкцией свечи, искрообразованием.

Известна также конструкция свечи зажигания для ДВС, выбранная авторами в качестве прототипа. В прототипе свеча имеет корпус, изолятор, центральный и общий боковой электрод, соединенный с "массой", причем электроды установлены с определенным разрядным промежутком между ними. При этом общий боковой электрод имеет сквозные отверстия, расположенные симметрично относительно центрального электрода.

К недостаткам прототипа относится то, что искрообразование в разрядной зоне межэлектродного промежутка осуществляется по кратчайшему пути, причем наличие отверстий с разрядной зоне снижает эффективность искрообразования.

Задачей заявляемого изобретения является обеспечение стабильности работы ДВС, облегчение запуска, получение полного сгорания рабочей смеси, упрощение продувки межэлектродного промежутка от остатков топлива и(или) продуктов горения.

Поставленная задача решается тем, что в известной конструкции свечи для двигателя внутреннего сгорания, имеющей металлический корпус, изолятор с вмонтированным центральным электродом, общий "массовый" боковой электрод со сквозными отверстиями, закрепленный на юбке корпуса и установленный относительно центрального электрода с зазором, боковой электрод снабжен отверстиями произвольной формы, расположенными вне зоны разрядного промежутка, причем диаметр описанной окружности отверстий не превосходит половины ширины бокового электрода.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, изображенными на фиг. 1-5. Литературный и патентный анализ показал, что аналогов отличительным признакам заявляемого технического решения, которые квалифицируются, как "существенные", нет.

На фиг. 1 представлен общий вид заявляемого изобретения, свечи зажигания для двигателя внутреннего сгорания. Свеча имеет металлический корпус 1, изолятор 2, внутри которого вмонтирован центральный электрод 3. На юбке 4 корпуса 1 расположен общий "массовый" боковой электрод 5, установленный относительно центрального электрода с зазором Δ . В боковом электроде 5 имеется отверстие 6.

На фиг. 2 в увеличенном виде представлен вид 1 электродов свечи 3 и 5, а также разрядной зоны. При прохождении в межэлектродном промежутке искры в первоначальный момент поджигается горючая смесь непосредственно в разрядной зоне. После этого факел пламени распространяется в радиальном направлении относительно оси центрального электрода 3 (показано на фиг.2 стрелками), а также в связь в осевом направлении через отверстия 6 в боковом электроде 5. Этим обеспечивается стабильность процесса зажигания, полнота горения горючей смеси, облегчение запуска двигателя. Кроме того, наличие сквозных отверстий 6 в боковом электроде 5 интенсифицирует продувку межэлектродного промежутка Δ (при необходимости) от остатков горючей смеси и(или) продуктов сгорания.

Положение сквозных отверстий 6 в боковом электроде 5 является важным фактором и иллюстрируется фиг. 3 (увеличенный вид по стрелке А). Как известно, искровой разряд проходит по кратчайшему пути мехду электродами, в частности, между центральным и боковым, в разрядной зоне. Эта зона представляет собой фигуру, близкую к цилиндру, образуемую проекцией центрального электрода на боковой. При изображении на плоскости чертежа разрядная зона может быть представлена в форме заштрихованного круга 7, как показано на фиг.3. Искровые разряды должны фиксироваться, как очевидно, в пределах этого круга, поэтому наличие в нем отверстий нецелесообразно. Этим же кругом Г ограничено минимальное межэлектродное расстояние. Поэтому сквозные отверстия 6 располагаются в боковом электроде 5 вне пределов разрядной зоны 7. Размер отверстий должен не превосходить половины ширины бокового электрода, а именно, D_отв. ≥ 0,5 B_эл. где D-диаметр отверстия, B_эл. -ширина бокового электрода.

Указанное соотношение выбрано в результате теоретического анализа, что подтверждено опытным путем. Так, установлено, что если D_отв. > 0,5 B_эл., конструкция бокового электрода ослабляется. При наличии сложных условий эксплуатации (высокие температуры, давление, агрессивная среда) возможна поломка электрода в зоне расположения отверстия, в противном случае ослабляется эффект стабилизации работы ДВС, т.к. прохождение факелом горения (а также продувка) через малые отверстия затруднительно или совершенно невозможно.

Фиг.4 и 5 иллюстрируют конструкцию отверстий 6 в боковом электроде 5. На фиг. 4 изображен боковой электрод 5 свечи зажигания ДВС с одним отверстием 6. В этом случае, как установлено, расположение отверстия 6 в периферийной области электрода 5 вблизи его оконечности предпочтительно по конструктивно-технологическим соображениям.

На фиг. 5 изображен электрод 5 со сквозными отверстиями 6 некруглыми в плане, в частности - квадратными. При этом диаметр описанной окружности должен не превосходить половины ширины электрода, а именно: D_оп.окр. ≤ B_эл.
Стенки сквозных отверстий 6 могут быть прямолинейными, как это показано на фиг.2, и фасонными. В последнем случае, как известно, возможна турбулизация, закручивание потоков, канализируемых через указанные отверстия, что обеспечивает дополнительные преимущества.

Пример. Отверстия в стандартных свечах двигателей автомобилей "Жигули", "Запорожец", выполнялись на станке мод. 4В721, методом электроэрозионной обработки, который допускает широкие возможности механики и автоматизации. Использовались цилиндрические медные электрод-инструменты, диаметр получаемых отверстий составлял 0,6 мм при ширине бокового "массового" электрода 1,7 мм. При постановке свечей на двигателе внутреннего сгорания новая конструкция свечей обеспечивала упрощение запуска (особенно холодного двигателя). Сравнение в эксплуатации позволили сделать заключение о повышении стабильности работы ДВС, более полном сгорании горючей смеси, незначительном сокращении расхода топлива. Положительные результаты были получены не только для новых свечей зажигания, но и для эксплуатированных (после 10-15 т. км пробега).

Использование: электрооборудование двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: свеча содержит центральный электрод и боковой электрод, в котором выполнены отверстия, расположенные вне зоны разрядного промежутка, причем диаметр отверстий не превышает половины ширины бокового электрода. 5 ил.

Свеча зажигания для ДВС, имеющая металлический корпус, изолятор с встроенным центральнм электродом, общий "массовый" боковой электрод, закрепленный на корпусе, установленный относительно центрального электрода с некоторым зазором и имеющий отверстия, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения стабильности работы двигателя внутреннего сгорания, облегчения его запуска, получения полного сгорания горючей смеси, упрощения продувки межэлектродного промежутка, боковой электрод имеет отверстия произвольной формы, расположенные вне зоны разрядного промежутка, причем диаметр описанной окружности отверстий не превосходит половины ширины бокового электрода.