СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ Российский патент 2006 года по МПК H01T13/20 H01T13/46 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам зажигания двигателей внутреннего сгорания.

Известна свеча зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащая корпус с боковым массовым электродом и центральный электрод, размещенный в изоляторе. Рабочая часть массового электрода расположена непосредственно над торцом центрального электрода и образует с ним искровой промежуток (1).

Данная свеча не обеспечивает быстрое и эффективное воспламенение горючей смеси по всему объему камеры сгорания. Это вызвано тем, что искровой промежуток мал по величине и по отношению к размерам камеры сгорания является практически точечным источником воспламенения. Горючая смесь, в особенности с применением низкооктанового топлива, воспламеняется и сгорает с недостаточно высокой скоростью и, чтобы воспламенение распространилось по всей камере сгорания, требуется определенное время. Поэтому момент зажигания горючей смеси устанавливают с опережением, т.е. за 10-15° до прихода поршня в верхнюю мертвую точку в конце такта сжатия, чтобы воспламенение достигало максимального значения непосредственно в верхней мертвой точке. Таким образом, после момента воспламенения поршень продолжает движение к верхней мертвой точке, преодолевая давление уже воспламенившихся газов, которое возрастает по мере приближения поршня к верхней мертвой точке из-за нарастания фронта воспламенения. Это приводит к потере мощности и уменьшению кпд двигателя.

Попытка уменьшить угол опережения зажигания приводит к неполному сгоранию горючей смеси и перерасходу топлива. Кроме этого, увеличение оборотов и нагрузки двигателя сопровождается дополнительным увеличением угла опережения зажигания, что соответственно увеличивает потери на преодоление давления воспламенившихся газов. Обеднение или переобогащение горючей смеси уменьшает скорость распространения воспламенения, что приводит также к ее неполному и неэффективному сгоранию.

Целью настоящего изобретения является увеличение эффективности воспламеняющего действия свечи, обеспечивающего воспламенение горючей смеси по всему объему камеры сгорания одновременно.

Поставленная цель достигается тем, что в свече зажигания, содержащей корпус с массовым электродом и центральный электрод, закрепленный в изоляторе, рабочая часть свечи зажигания образует последовательность дополнительных электродов, расположенных между центральным и массовым электродами, составляющих между собой цепочку искровых промежутков, при этом дополнительные электроды расположены каждый в своем изоляторе, либо в одном общем изоляторе и размещены в полости камеры сгорания, а массовый электрод размещен в конце цепочки, причем в рабочих частях каждый из электродов образует заостренные выступающие поверхности, разделенные профильным углублением, составляющие профильную структуру искрового промежутка.

Искровые разряды во всех звеньях возникают одновременно. И поскольку элементарные разрядные промежутки распределены по объему камеры сгорания, обеспечивается одновременное объемное воспламенение горючей смеси.

На фиг.1 изображен пример 4-х звенной свечи зажигания с тремя дополнительными электродами, расположенными каждый в своем изоляторе.

На фиг.2 изображен пример 4-х звенной свечи зажигания с тремя дополнительными электродами, расположенными в одном общем дополнительном изоляторе.

На фиг.3 изображен пример распределения потенциала электрического поля между двумя разноименно заряженными плоскими электродами, используемыми в прототипе.

На фиг.4 изображено распределение потенциала электрического поля при наличии вспомогательных электродов, электрически ни с чем не соединенных.

На фиг.5 изображена профильная структура искрового промежутка.

Свеча зажигания содержит корпус 1, в котором расположен изолятор 2 с центральным электродом 3, последовательность дополнительных электродов 4, составляющих цепочку искровых промежутков 5, и массовый электрод 6 размещен в конце цепочки. Каждый из дополнительных электродов 4 расположен в своем дополнительном изоляторе 7 и закреплен скобой 8 к внутренней поверхности камеры сгорания 10 винтами 9. Если длина цепочки невелика, то дополнительные электроды 4 могут быть размещены в одном общем дополнительном изоляторе 7 (Фиг.2).

Дополнительный изолятор 7 с размещенными в нем дополнительными электродами 4 может быть прикреплен скобой 8 непосредственно к корпусу свечи 1, при этом свеча приобретает объединенную одним корпусом конструкцию, которая обеспечивает съемный вариант свечи. Каждый из искровых промежутков имеет профильную структуру, образованную профильной конфигурацией рабочих частей электродов, за счет расположенных напротив друг друга выступающих заостренных частей, разделенных профильными углублениями, создающих участок повышенной напряженности электрического поля в зоне канала искрового разряда (Фиг.5).

Описываемая свеча зажигания работает следующим образом.

При подаче высокого напряжения между центральным 3 и массовым 6 электродами электрическое поле в разрядном пространстве приобретает сложную периодическую структуру. Дополнительные электроды 4 являются концентраторами электрического поля и определяют его конфигурацию от центрального 3 к массовому электроду 6. В зазорах между электродами 5 возникает электрическое поле, создаваемое как за счет основного электрического поля, так и электрического поля, образованного за счет поверхностных электрических зарядов на противолежащих концах электродов, наведенных действием основного электрического поля (Фиг.4). При этом в элементарных разрядных промежутках градиент потенциала приобретает значительную величину. И поскольку «межэлектродное расстояние» в элементарных разрядных промежутках мало, а напряженность поля велика, искровой разряд в каждом звене, как и в целом, возникает одновременно, образуя многозвенный искровой разряд.

Дополнительные изоляторы 7 необходимы для электрической изоляции дополнительных электродов 4 от «массы» 10. Крепежная скоба 8 закрепляет изолятор, обеспечивает хороший теплоотвод и предотвращает «калильное зажигание» от раскаленного изолятора. Дополнительные электроды 4 электрически ни с чем не соединены.

Количество элементарных разрядных промежутков и их взаимное расположение по камере сгорания выбирают из расчета наибольшего и эффективного пространственного охвата воспламенением всего объема камеры сгорания. Ввиду одновременного искрового разряда во всех разрядных промежутках, воспламенение возникает в зоне каждого разрядного промежутка и за короткий период охватывает весь объем камеры сгорания со скоростью, значительно превышающей скорость движения поршня, поэтому момент зажигания возможен в непосредственной близости от верхней мертвой точки. Таким образом, поршень достигает положение верхней мертвой точки без сопротивления воспламенившихся газов.

Кроме этого, объемное воспламенение обладает более мощным энергетическим действием. Горючая смесь сгорает наиболее полно и эффективно.

Предлагаемая свеча зажигания способствует повышению мощности, экономичности и экологичности двигателя внутреннего сгорания за счет одновременного воспламенения горючей смеси по всему объему камеры сгорания, обеспечивающего более полное и эффективное сгорание горючей смеси.

Литература

1) ГОСТ 2043-74 «Свечи зажигания искровые».

2) Ю.И.Боровских и др. «Устройство автомобилей», М., Высшая школа, 1979 г., изд.2 ББК 39.33 Б 38 УДК 656.13.

3) В.Н.Тапчинский и др. «Автомобиль Москвич», М., Транспорт, 1985 г. изд.5. ББК 39.33.08. Т 18 УДК 629.114.61.629.113.004.5.

Изобретение относится к искровым свечам зажигания. Технический результат заключается в возможности увеличения эффективности воспламеняющего действия свечи, обеспечивающего воспламенение горючей смеси по всему объему камеры сгорания одновременно. Согласно изобретению свеча зажигания содержит корпус с массовым электродом, центральный электрод, закрепленный в изоляторе, и дополнительные электроды, расположенные между центральным и массовым электродами. Дополнительные электроды составляют между собой цепочку искровых промежутков, распределенных по объему камеры сгорания, а массовый электрод расположен в конце цепочки. Причем каждый дополнительный электрод расположен в своем дополнительном изоляторе и закреплен скобой к внутренней поверхности камеры сгорания винтами, либо дополнительные электроды размещены в одном общем дополнительном изоляторе, который прикреплен скобой непосредственно к корпусу свечи. При этом каждый из концов электродов, составляющих искровой промежуток, образует выступающие заостренные поверхности, разделенные углублением, а противолежащие выступающие поверхности и углубления электродов образуют искровой промежуток. 5 ил.

Свеча зажигания, содержащая корпус с массовым электродом, центральный электрод, закрепленный в изоляторе, и дополнительные электроды, расположенные между центральным и массовым электродами, отличающаяся тем, что дополнительные электроды составляют между собой цепочку искровых промежутков, распределенных по объему камеры сгорания, а массовый электрод расположен в конце цепочки, причем каждый дополнительный электрод расположен в своем дополнительном изоляторе и закреплен скобой к внутренней поверхности камеры сгорания винтами либо дополнительные электроды размещены в одном общем дополнительном изоляторе, который прикреплен скобой непосредственно к корпусу свечи, при этом каждый из концов электродов, составляющих искровой промежуток, образует выступающие заостренные поверхности, разделенные углублением, а противолежащие выступающие поверхности и углубления электродов образуют искровой промежуток.