АКТИВАТОР ГОРЕНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2008 года по МПК H01T13/02 H01T13/40 F02M57/06 F02P13/00 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

В целом данное изобретение относится к активатору горения для двигателя внутреннего сгорания, а более конкретно к активатору горения для двигателя внутреннего сгорания, в камере сгорания которого установлен активирующий горение индуктор, выполненный из термостойкого и теплопроводного сплава.

ОПИСАНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИ

Вообще, в зависимости от вида используемого топлива, двигатели внутреннего горения подразделяются на бензиновые и дизельные двигатели внутреннего сгорания. Хорошо известно, что в бензиновом двигателе внутреннего сгорания смесь (топливо и воздух), введенная посредством клапанного механизма, воспламеняется системой зажигания, воспламенившаяся смесь сгорает и взрывается, образуя взрывную силу, которая посредством шатуна преобразует поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала, и, таким образом, возникает необходимая движущая сила. В данном случае для воспламенения и сжигания смеси в двигателе внутреннего сгорания имеется свеча зажигания. Свеча зажигания служит для подачи тока высокого напряжения, создаваемого катушкой зажигания, на центральный электрод, создания в зазоре между центральным и заземляющим электродами искры и воспламенения и сжигания смеси, сжатой в камере сгорания. Во время искрового разряда свеча зажигания подвергается воздействию высокой температуры (около 2000°С) и высокого давления (40 кгс/см²). Более того, поскольку в зазоре электродного участка должно создаваться высокое напряжение (10000 В или более), то свеча зажигания должна иметь высокие термостойкость, удельное объемное сопротивление изоляционного материала и герметичность, а также быть химически стойкой. Кроме того, электродный участок всегда должен находиться при температуре, соответствующей режиму вращения двигателя.

Конструкция обычной свечи зажигания, предназначенной для такого бензинового двигателя внутреннего сгорания, показана на фиг.1.

Как видно из фиг.1, обычная свеча 10 зажигания содержит электродный участок, изолятор 16, сердечник 11 и оболочку 18. Здесь электродный участок состоит из центрального электрода 12, расположенного на переднем конце сердечника 11, и заземляющего электрода 14, расположенного на нижнем конце оболочки 18 с заданным зазором относительно центрального электрода 12. В зазоре между центральным электродом 12 и заземляющим электродом 14 создается искра, которая поджигает смесь в камере сгорания. На этом электродном участке зазор между центральным электродом 12 и заземляющим электродом 14 устанавливается в диапазоне от 0,7 до 1,0 мм для аккумуляторного зажигания и от 0,5 до 0,7 мм для магнито-электрического зажигания.

Далее, изолятор 16 выполнен из керамического материала и работает в качестве канала, по которому в головку цилиндра от передней части электрода выделяется большое количество образованного тепла. По существу длина канала является важным фактором, определяющим количество тепла, которое выделяет свеча зажигания.

Оболочка 18 выполнена из углеродистой стали и состоит из участка, предназначенного для защиты изолятора 16, нижней резьбовой части (находящейся рядом с электродным участком), соответствующей резьбовому отверстию головки цилиндра, и верхнего плоского участка для свечного гаечного ключа.

Если свеча 10 зажигания, имеющая такую конструкцию, использовалась в течение длительного времени или ее залило от поступления избыточной смеси во время полного открытия дроссельной заслонки, то искра, созданная между центральным электродом 12 и заземляющим электродом 14, имеет узкий диапазон изменения амплитуды сигнала. По этой причине возрастает количество не полностью сгоревшей смеси и, таким образом, повышается количество вредных газов, выбрасываемых в атмосферу. В результате снижается мощность двигателя.

Более того, поскольку в обычной свече 10 центральный электрод 12 установлен вертикально, как показано на фиг.1, то тепловая область поверхностного трения в двигателе выступает, вызывая быстрое отложение нагара, затрудняющего зажигание. Заземляющий электрод 14 установлен над центральным электродом 12, имеет L-образную форму и выступает в направлении центра двигателя, поэтому он несет ответственность за нарушение нормальной работы, вызывающее слабую искру между центральным электродом 12 и заземляющим электродом 14.

Свеча зажигания для воспламенения топливовоздушной смеси ДВС, включающая электродный участок, предназначенный для создания искры и содержащий заземляющий электрод и центральный электрод, выполненный с наклоном в направлении заземляющего электрода, описана, например, в публикации US 2005/026415 А1, опубликованной 01.12.2005, МПК Н01Т 13/20.

Таким образом, обычная свеча 10 зажигания является причиной снижения мощности транспортного средства, которое вызвано неполным сгоранием топлива, повышения количества выхлопных газов, чрезмерного потребления топлива, повышения шума, сокращения срока службы двигателя внутреннего сгорания, что вызвано налипанием нагара в камере сгорания, уменьшения срока службы вспомогательных деталей и т.д.

В то же время универсальная технология в дизельном двигателе внутреннего сгорания заключается в том, что воздух втягивается в цилиндр дизельного двигателя внутреннего сгорания в клапанном механизме, втянутый воздух сжимается до получения высокотемпературного и находящегося под высоким давлением воздуха, который смешивается с топливом, впрыскиваемым через распылитель или инжектор, впрыснутое топливо самовоспламеняется, сгорает и взрывается, образуя взрывную силу, которая вызывает вращательное движение коленчатого вала, и, таким образом, создается необходимое вращательное усилие.

В этом дизельном двигателе внутреннего сгорания имеется свеча предпускового нагрева, служащая средством предварительного нагрева, предназначенным для обеспечения плавной пусковой характеристики. Свеча предпускового нагрева установлена вблизи распылителя или инжектора в верхней части камеры сгорания. Однако свеча предпускового нагрева служит только для предварительного нагрева внутреннего пространства камеры сгорания, а не для повышения эффективности сгорания топлива.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следовательно, данное изобретение выполнено для разрешения указанных проблем известного уровня техники, и цель данного изобретения заключается в создании активатора горения для двигателя внутреннего сгорания, способного улучшить уровень шума путем минимизации шума, повысить мощность и эффективность использования топлива и сократить количество вредных газов, таких как окись углерода (СО), углеводород (НС) и окись азота (NOx), для предотвращения загрязнения окружающей среды.

Согласно одному аспекту данного изобретения предлагается активатор горения для двигателя внутреннего сгорания. Активатор сгорания содержит свечу зажигания, предназначенную для воспламенения топливовоздушной смеси, введенной в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания; электродный участок, который предназначен для создания искры и имеет заземляющий электрод из иридия (Ir), который выполнен в области, выступающей с одной стороны верхнего конца свечи зажигания, и центральный электрод, который выполнен с наклоном от центра свечи зажигания в направлении к заземляющему электроду так, что имеет заданный зазор относительно него; и активирующий горение индуктор, который выполнен из термостойкого и теплопроводного сплава и имеет горизонтальный участок, который расположен на одном конце свечи зажигания вблизи электродного участка и с отступом от него, и вертикальный участок, который отогнут от горизонтального участка и прикреплен к одному концу свечи зажигания.

Здесь активирующий горение индуктор может содержать защиту от предварительного нагрева, которая выполнена в форме треугольника на вертикальном участке, так что свеча зажигания не поглощает тепло предварительного нагрева.

Кроме того, активирующий горение индуктор может содержать активатор предварительного нагрева, который имеет удлиненную форму и расположен на горизонтальном участке в продольном направлении таким образом, что может предварительно нагреваться во время воспламенения свечи зажигания и пропорционально количеству топлива, постепенно вводимого в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания.

Центральный электрод может быть установлен с углом наклона от 60° до 80°.

Сплав может быть выбран из сплавов, включающих никелевую сталь, хромистую сталь, хромоникелевую сталь, платиновую сталь, иридиевую сталь и осмиевую сталь.

Согласно другому аспекту данного изобретения предлагается активатор горения для двигателя внутреннего сгорания, содержащий свечу зажигания, предназначенную для воспламенения топливовоздушной смеси, введенной в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания; электродный участок, предназначенный для создания искры и имеющий горизонтальный стержень, который установлен перпендикулярно центральной оси свечи зажигания и отходит горизонтально от ее верхнего конца, и два заземляющих электрода из иридия (Ir), которые выполнены в областях, выступающих с противоположных сторон верхнего конца свечи зажигания, так что обеспечивают поддержание заданного зазора относительно каждого из противоположных концов горизонтального стержня; и активирующий горение индуктор, который выполнен из термостойкого и теплопроводного сплава и имеет горизонтальный участок, установленный на одном конце свечи зажигания вблизи электродного участка и с отступом от него на заданное расстояние, и вертикальный участок, который отогнут от горизонтального участка и прикреплен к одному концу свечи зажигания.

Согласно еще одному аспекту данного изобретения предлагается активатор горения для двигателя внутреннего сгорания, который содержит свечу предпускового нагрева, предназначенную для воспламенения топливовоздушной смеси, введенной в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, и активирующий горение индуктор, который выполнен из термостойкого и теплопроводного сплава, имеет корпус, установленный так, что доходит до переднего конца свечи предпускового нагрева и имеет форму цилиндра, одна сторона которого закрыта, а в наружной кольцевой поверхности выполнены мелкие отверстия, и опорный стержень, выполненный в корпусе.

Согласно еще одному аспекту данного изобретения предлагается активатор горения для двигателя внутреннего сгорания, содержащий распылитель, предназначенный для введения топлива в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, и активирующий горение индуктор, который выполнен из термостойкого и теплопроводного сплава, имеет корпус в форме кольца, установлен на переднем конце распылителя на заданном расстоянии и присоединен посредством опорного элемента.

Согласно еще одному аспекту данного изобретения предлагается активатор горения для двигателя внутреннего сгорания, содержащий инжектор, предназначенный для впрыскивания топлива в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, и активирующий горение индуктор, который выполнен из термостойкого и теплопроводного сплава, имеет корпус в форме диска, который установлен на переднем конце инжектора, причем на наружной поверхности корпуса выполнено углубление.

Согласно еще одному аспекту данного изобретения предлагается активатор горения для двигателя внутреннего сгорания, содержащий поршень, предназначенный для сжатия топливовоздушной смеси, введенной в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, и активирующий горение индуктор, который выполнен из термостойкого и теплопроводного сплава, имеет корпус, установленный на верхней поверхности поршня с отступом на заданное расстояние, и опорные ножки, которые выступают вниз из наружной кольцевой поверхности корпуса и прикреплены к верхней поверхности поршня.

Здесь корпус может иметь форму диска, на поверхности которого выполнены мелкие отверстия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Указанные выше и другие цели, признаки и преимущества данного изобретения станут более понятными из подробного описания, приведенного ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 представляет аксонометрический вид, иллюстрирующий конструкцию обычной свечи зажигания, установленной на бензиновый двигатель внутреннего сгорания;

фиг.2 представляет аксонометрический вид, иллюстрирующий конструкцию свечи зажигания, установленной на бензиновый двигатель внутреннего сгорания в соответствии с первым вариантом данного изобретения;

фиг.3 изображает важную часть свечи зажигания, представленной на фиг.2;

фиг.4 представляет аксонометрический вид, иллюстрирующий первую модификацию свечи зажигания, представленной на фиг.2;

фиг.5 представляет аксонометрический вид, иллюстрирующий вторую модификацию свечи зажигания, представленной на фиг.2;

фиг.6 изображает важную часть свечи зажигания, представленной на фиг.5;

фиг.7 представляет аксонометрический вид, иллюстрирующий свечу предпускового нагрева, установленную в дизельном двигателе внутреннего сгорания в соответствии со вторым вариантом данного изобретения;

фиг.8 представляет разрез свечи предпускового нагрева, показанной на фиг.7;

фиг.9 представляет увеличенный вид части "А", показанной на фиг.8;

фиг.10 представляет разрез по линии I-I, показанной на фиг.9;

фиг.11 иллюстрирует двигатель внутреннего сгорания, в котором используется свеча предпускового нагрева, показанная на фиг.7;

фиг.12 иллюстрирует передний конец распылителя, подающего топливовоздушную смесь в двигатель внутреннего сгорания, показанный на фиг.11;

фиг.13 представляет аксонометрический вид, иллюстрирующий инжектор, установленный в дизельном двигателе внутреннего сгорания в соответствии с третьим вариантом данного изобретения;

фиг.14 представляет разрез инжектора, показанного на фиг.13;

фиг.15 представляет увеличенный вид части "В", показанной на фиг.14;

фиг.16 иллюстрирует двигатель внутреннего сгорания, в котором используется инжектор, показанный на фиг.13;

фиг.17 представляет аксонометрический вид, иллюстрирующий поршень, установленный в двигателе внутреннего сгорания в соответствии с четвертым вариантом данного изобретения;

фиг.18 иллюстрирует положение, в котором поршень, показанный на фиг.17, установлен в двигателе внутреннего сгорания;

фиг.19 представляет увеличенный разрез, иллюстрирующий конструкцию важной части поршня, показанного на фиг.17;

фиг.20 представляет аксонометрический вид, иллюстрирующий модификацию четвертого варианта данного изобретения;

фиг.21 представляет увеличенный разрез, иллюстрирующий конструкцию важной части модификации, показанной на фиг.20; и

фиг.22 представляет частичный аксонометрический вид, иллюстрирующий конструкцию важной части модификации, показанной на фиг.20.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ

Ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи описывается пример осуществления данного изобретения. В приведенном ниже описании и на чертежах для обозначения одинаковых или подобных деталей используются одинаковые обозначения позиций, и поэтому описание одинаковых или подобных деталей не повторяется.

Фиг.2 представляет аксонометрический вид, иллюстрирующий конструкцию свечи зажигания, установленной в бензиновом двигателе внутреннего сгорания в соответствии с первым вариантом данного изобретения, а фиг.3 иллюстрирует важную часть свечи зажигания, показанной на фиг.2.

Позицией 100 обозначена свеча зажигания, устанавливаемая в бензиновом двигателе внутреннего сгорания. Свеча 100 зажигания установлена в камере сгорания бензинового двигателя внутреннего сгорания и предназначена для сжигания топливовоздушной смеси в этой камере. Конструкция свечи зажигания похожа на конструкцию существующей свечи зажигания. Поэтому будут описаны только особенности данного изобретения, а описание деталей, аналогичных деталям в существующей свече зажигания, будет опущено.

В соответствии с первым вариантом данного изобретения конструкция электродного участка 110 свечи 100 отличается от конструкции существующей свечи зажигания. В частности, электродный участок 110 содержит заземляющий электрод 114, который выполнен в области, выступающей с одной стороны верхнего конца свечи 100, и центральный электрод 112, который выполнен с заданным углом наклона от центра свечи 100 по направлению к заземляющему электроду 114 таким образом, что имеется заданный зазор, на который кратковременно подается ток высокого напряжения, вследствие чего образуется искра.

Угол наклона центрального электрода 112 может быть любым в пределах от 60° до 80°. Заземляющий электрод 114 может быть выполнен из иридия (Ir).

Более того, заземляющий электрод 114 может минимизировать внутреннее тепловое трение, не допуская образование слабой искры, поскольку он имеет отличающиеся направление и размер, в частности очень малую высоту, в сравнении с обычными заземляющими электродами. Заземляющий электрод 114 очень надежен в отношении длительности работы и характеристик зажигания, поскольку имеет малую термическую поверхность, на которой может образоваться нагар, что способствует повышению мощности.

Поэтому заземляющий электрод 114 по данному изобретению может предотвратить присущее известным техническим решениям образование слабых искр и нагаров, которые затрудняют зажигание из-за ухудшения характеристик зажигания, поскольку обычные заземляющие электроды выступают на большую высоту внутрь цилиндра в форме буквы "L", увеличивая поверхность и термическое трение и приводя к меньшей износостойкости и т.д.

Более того, центральный электрод 112 по данному изобретению выполнен с таким заданным углом наклона, что при сгорании и взрыве из нагара, образовавшегося на поверхностях центрального электрода 112 и заземляющего электрода 114, отщепляется углерод, за счет чего можно значительно улучшить характеристики зажигания.

В частности, центральный электрод 112 наклонен от центра свечи зажигания 100 в направлении заземляющего электрода 114, вследствие чего искра создается в неизменном направлении. Центральный электрод 112 проходит от центра свечи 100 в направлении заземляющего электрода 114 на небольшой высоте, вследствие чего минимизируется область термического трения с предотвращением образования слабой искры и нагара.

В соответствии с эффектами, которые могут быть получены за счет выполнения центрального электрода 112 с заданным углом наклона, можно устранить существующие проблемы, которые вызваны выступанием заземляющего электрода 114 внутрь цилиндра на большую высоту, и обеспечить непрерывное зажигание в течение длительного времени, поэтому значительно повышаются срок службы и износостойкость с улучшением характеристик свечи, и в связи с этим можно получить стабильный зажигающий разряд.

Позиция 200 обозначает активирующий горение индуктор. Активирующий горение индуктор 200 составляет характерную особенность данного изобретения и содержит горизонтальный участок 202, который установлен с отступом на заданное расстояние от электродного участка 110, и вертикальный участок 204, который отогнут от горизонтального участка 202 и соединен с одним концом свечи зажигания 100.

Активирующий горение индуктор 200 выполнен из термостойкого и теплопроводного сплава и установлен вблизи электродного участка 110 и над ним так, что может повысить интенсивность искры и усилить силу взрыва, которая сопутствует термическому расширению, за счет поглощения высокотемпературного тепла, кратковременно возникающего во время рабочего такта в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания, вследствие чего имеет место быстрый рост температуры газовой смеси, вновь введенной после такта выпуска.

Далее, активирующий горение индуктор 200 должен быть изготовлен из материала, имеющего большой срок службы без изменения физических свойств при высокой температуре в камере сгорания (1200°С и выше). Следовательно, активирующий горение индуктор 200 предпочтительней выполнять из материала, оказывающего сильное сопротивление температуре свечи 100 зажигания, температурной деформации и износу, например любого, выбранного из сплавов, включающих никелевую (Ni) сталь, хромистую (Cr) сталь, хромоникелевую сталь, платиновую (Pt) сталь, иридиевую (Ir) сталь и осмиевую (Os) сталь.

Активирующий горение индуктор 200, выполненный из этого материала, служит для выделения тепла в окружающую топливовоздушную смесь, в то время как его температура быстро повышается за счет взрыва, начавшегося вокруг участка формирования искры, и поддерживается в течение неизменного времени, таким образом, имеет место эффект теплового острова с экзотермической функцией.

В соответствии с первым вариантом выполнения данного изобретения пространство, окружающее индуктор 200, всегда поддерживается этим индуктором при температуре, превышающей температуру других участков. Поэтому топливовоздушная смесь вокруг участка образования искры всегда предварительно подогрета при температуре, превышающей постоянную температуру. Следовательно, за счет предварительного нагрева при заданной температуре топливовоздушной смеси, находящейся вокруг электродного участка свечи 100, то есть вокруг участка образования искры, для непрерывного поддержания температуры более высокой, чем на других участках, можно усилить взрывную силу топливовоздушной смеси.

Более того, поскольку активирующий горение индуктор 200 установлен вблизи и сверху как центрального электрода 112, так и заземляющего электрода 114, то он предварительно нагревается за счет высокой температуры, кратковременно создаваемой во время рабочего такта, а предварительно подогретый индуктор сжигает несгоревшее топливо введенной топливовоздушной смеси, доводя до максимума эффективность горения, поэтому можно добиться высокой эффективности топлива и мощности.

Позиция 210 обозначает защиту от предварительного нагрева. Защита от предварительного нагрева 210 образуется на вертикальном участке 204, расположенном в месте, находящемся рядом с одним концом свечи зажигания 100, поэтому тепло предварительно нагретого активирующего горение индуктора 200 не поглощается свечой 100. Предпочтительней, чтобы указанная защита от предварительного нагрева 210 была выполнена в виде треугольного отверстия 212.

Защита от предварительного нагрева 210 позволяет активирующему горение индуктору 200 иметь границу, в пределах которой тепло предварительно нагретого индуктора не поглощается свечой 100, за счет чего предотвращается тепловой поток предварительно нагретого индуктора 200. В результате активирующий горение индуктор 200 испускает тепло на максимальное расстояние, выполняя функцию ускорения горения и функцию доведения до максимума предварительного нагрева.

Фиг.4 представляет аксонометрический вид, иллюстрирующий первую модификацию свечи зажигания, представленной на фиг.2.

Первая модификация, представленная на фиг.4, отличается от предыдущего варианта выполнения тем, что описанный выше активирующий горение индуктор 200 дополнительно содержит активатор 220 предварительного нагрева, а в отношении остальных структур он идентичен предыдущему варианту выполнения. Если говорить более конкретно, то одинаковыми структурами являются электродный участок 110, состоящий из заземляющего электрода 114, который выполнен в области, выступающей с одной стороны верхнего конца свечи зажигания 100, и центрального электрода 112, который наклонен от центра свечи 100 в направлении заземляющего электрода 114, и активирующий горение индуктор 200, который состоит из горизонтального 202 и вертикального 204 участков, расположенных вблизи электродного участка 110, но различие состоит в том, что в описанном выше индукторе 200 дополнительно имеется активатор 220 предварительного нагрева.

Как видно из чертежа, активатор 220 предварительного нагрева в предпочтительном случае выполнен в виде удлиненного отверстия 222 с симметричными левой и правой сторонами для того, чтобы в то же время, когда происходит зажигание свечи 100, он мог предварительно нагреваться пропорционально количеству топлива, постепенно вводимого в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания. Другими словами, поскольку активатор 220 предварительного нагрева выполнен в виде удлиненного отверстия 222 с симметричными левой и правой сторонами для того, чтобы обеспечить предварительный нагрев индуктора 200 во время зажигания свечи 100 пропорционально количеству топлива, постепенно вводимого в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, то активатор 220 предварительного нагрева усиливает плавное развитие горения для сжигания несгоревшего топлива. Такой процесс полного сжигания не только повышает эффективность топлива, но и предотвращает неполное сгорание топлива.

Фиг.5 представляет аксонометрический вид, иллюстрирующий вторую модификацию свечи зажигания, представленной на фиг.2, а фиг.6 иллюстрирует важную часть свечи зажигания, представленной на фиг.5.

Вторая модификация, проиллюстрированная на фиг.5 и фиг.6, отличается конфигурацией электродного участка 110, который, как описано выше, расположен на свече 100, причем электродный участок 110 содержит центральный электрод 112, который имеет горизонтальный стержень 112а, установленный перпендикулярно центральной оси свечи 100, и выступает наружу из ее верхнего конца, и два заземляющих электрода 114а и 114b, каждый из которых установлен с заданным зазором от каждого из противоположных концов горизонтального стержня 112а. Заземляющие электроды 114а и 114b выполнены в областях, выступающих вверх от диаметрально противоположных верхних концов свечи 100. Кроме того, свеча зажигания 100 имеет описанный выше активирующий горение индуктор 200.

Поскольку во второй модификации заземляющие электроды 114а и 114b, образующие электродный участок 110 свечи 100, расположены на обеих противоположных сторонах центрального электрода 112, то искра возникает на двух сторонах свечи 100, поэтому характеристики зажигания улучшаются. Кроме того, дополнительно повышается эффективность горения за счет активирующего горение индуктора 200, описание которого уже приведено выше.

Поскольку во второй модификации данного изобретения заземляющие электроды 114а и 114b установлены с обеих сторон центрального электрода 112, то зажигание при запуске двигателя происходит в двух местах, вследствие чего улучшаются характеристики зажигания. Более того, корпус свечи зажигания может поглощать высокотемпературное тепло через каждый из электродов 114а и 114b, и можно предотвратить образование слабой искры.

В соответствии с описанными выше первым вариантом выполнения и первой и второй модификациями данного изобретения конструкция, в которой активирующий горение индуктор 200 установлен вблизи электродного участка 110 свечи 100, и конструкция, в которой центральный электрод 112 электродного участка 110 установлен с заданным углом наклона, подвергают предварительному нагреву пространство, которое окружает участок образования искрового разряда свечи зажигания с полным сжиганием введенной топливовоздушной смеси, поэтому указанные устройства могут еще более повысить характеристики зажигания свечи в данном рабочем объеме двигателя и, таким образом, увеличить эффективность сгорания.

Следовательно, в данном изобретении можно добиться минимизации шума, улучшения плавности работы и уровня шума двигателя, повышения мощности и эффективности топлива и сохранения окружающей среды, которая зависит от уменьшения влияния внешних факторов, таких вредных выхлопных газов, как окись углерода (СО), углеводород (НС) и окись азота (NOx), по сравнению с двигателем, имеющим такой же рабочий объем.

Фиг.7 представляет аксонометрический вид, иллюстрирующий свечу предпускового нагрева, устанавливаемую в дизельном двигателе внутреннего горения по второму варианту данного изобретения, а фиг.8 представляет разрез свечи предпускового нагрева, представленной на фиг.7. Фиг.9 представляет увеличенный вид части "А", показанной на фиг.8, а фиг.10 представляет разрез по линии I-I, показанной на фиг.9. Фиг.11 иллюстрирует двигатель внутреннего сгорания, в котором имеется свеча предпускового нагрева, показанная на фиг.7, а фиг.12 иллюстрирует передний конец распылителя, подающего топливовоздушную смесь в двигатель внутреннего сгорания, представленный на фиг.11.

Позицией 100а обозначена свеча предпускового нагрева, установленная в дизельном двигателе внутреннего сгорания. Свеча 100а предпускового нагрева является средством предварительного нагрева, которое установлено в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания, и предназначена для обеспечения плавной пусковой характеристики. Свеча 100а осуществляет предварительный нагрев внутреннего пространства камеры сгорания. Эта свеча 100а хорошо известна. Во втором варианте выполнения данного изобретения активирующий горение индуктор 200а выступает из переднего конца свечи предпускового нагрева.

Активирующий горение индуктор 200а в соответствии со вторым вариантом данного изобретения отличается только формой и идентичен по принципу действия и результатам работы активирующему горение индуктору, выполненному в соответствии с описанным выше первым вариантом. А именно, активирующий горение индуктор 200а по второму варианту данного изобретения изготовлен из термостойкого и теплопроводного сплава, имеет форму цилиндра, одна сторона которого закрыта, и состоит из корпуса 232, во внешней кольцевой поверхности которого имеются мелкие отверстия 234.

Более того, такой индуктор может быть установлен на переднем конце распылителя 101, подающего топливовоздушную смесь в двигатель внутреннего сгорания, проиллюстрированный на фиг.11 и фиг.12, в частности в отверстие 101а для впрыска топлива, которое имеется в распылителе 101. В данном случае активирующий горение индуктор 201а, установленный на переднем конце распылителя 101, выполнен из термостойкого и теплопроводного сплава и имеет кольцеобразный корпус, который выполнен на заданном расстоянии и одновременно присоединен посредством опорного элемента.

Активирующий горение индуктор 200а или 201а по второму варианту имеет тот же принцип действия и результаты работы, что и индуктор, выполненный в соответствии с первым вариантом. В частности, активирующие горение индукторы 200а или 201а предварительно нагревают пространство, окружающее передние концы свечи 100а и распылителя 101, для полного сжигания введенной топливовоздушной смеси, поэтому они могут повысить эффективность сгорания в данном рабочем объеме двигателя.

Следовательно, при втором варианте выполнения данного изобретения также можно добиться минимизации шума, улучшения плавности работы и уровня шума двигателя, повышения мощности и эффективности топлива и сохранения окружающей среды, которая зависит от уменьшения влияния внешних факторов, таких вредных выхлопных газов, как окись углерода (СО), углеводород (НС) и окись азота (NOx), по сравнению с двигателем, имеющим такой же рабочий объем.

Фиг.13 представляет аксонометрический вид, иллюстрирующий инжектор, установленный в дизельном двигателе внутреннего горения по третьему варианту данного изобретения, а фиг.14 представляет разрез, иллюстрирующий конструкцию инжектора, представленного на фиг.13. Фиг.15 представляет увеличенный вид части "В", показанной на фиг.14, а фиг.16 иллюстрирует двигатель внутреннего сгорания, в котором имеется инжектор, показанный на фиг.13.

Позиция 100b обозначает инжектор, установленный в дизельном двигателе внутреннего сгорания. Инжектор 100b установлен в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания и предназначен для впрыскивания топлива. Топливо впрыскивается в камеру сгорания с помощью инжектора 100b. Этот инжектор 100b хорошо известен. В третьем варианте выполнения данного изобретения на переднем конце инжектора 100b установлен активирующий горение индуктор 200b.

Активирующий горение индуктор 200b в соответствии с третьим вариантом данного изобретения отличается только формой и идентичен по принципу действия и результатам работы индукторам, выполненным в соответствии с описанными выше вариантами. В частности, активирующий горение индуктор 200b по третьему варианту данного изобретения установлен на переднем конце инжектора 100b и имеет корпус 242, который выполнен из термостойкого и теплопроводного сплава в форме диска и имеет уступ 244, выполненный сверху и снизу на наружной кольцевой поверхности.

Активирующий горение индуктор 200b по третьему варианту данного изобретения имеет тот же принцип действия и результаты работы, что и индукторы, выполненные в соответствии с описанными выше вариантами. В частности, активирующий горение индуктор 200b предварительно нагревает пространство, окружающее передний конец инжектора 100b, для полного сжигания введенной топливовоздушной смеси, поэтому он может повысить эффективность сгорания в данном рабочем объеме двигателя.

Следовательно, в третьем варианте выполнения данного изобретения также можно добиться минимизации шума, улучшения плавности работы и уровня шума двигателя, повышения мощности и эффективности топлива и сохранения окружающей среды, которая зависит от уменьшения влияния внешних факторов, таких вредных выхлопных газов, как окись углерода (СО), углеводород (НС) и окись азота (NOx), по сравнению с двигателем, имеющим такой же рабочий объем.

Фиг.17 представляет аксонометрический вид поршня, установленного в двигателе внутреннего горения по четвертому варианту данного изобретения. Фиг.18 иллюстрирует состояние, в котором поршень, показанный на фиг.17, установлен в двигателе внутреннего сгорания. Фиг.19 представляет увеличенный разрез, иллюстрирующий конструкцию важной части поршня, показанного на фиг.17.

Позиция 300 обозначает поршень, установленный в бензиновом или дизельном двигателе внутреннего сгорания. Хорошо известно, что поршень 300 предназначен для сжатия топливовоздушной смеси, втянутой в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания. В четвертом варианте выполнения данного изобретения на верхней поверхности поршня 300 установлен активирующий горение индуктор 200с.

Индуктор 200с по четвертому варианту данного изобретения отличается только формой и местом установки и по принципу действия и результатам работы идентичен индукторам, выполненным в соответствии с описанными выше вариантами. В частности, активирующий горение индуктор 200c по четвертому варианту данного изобретения установлен на верхней поверхности поршня 300.

Активирующий горение индуктор 200с по четвертому варианту данного изобретения имеет корпус 252, выполненный в форме кольца из теплостойкого и теплопроводного сплава, имеет опорные ножки 254, которые выступают вниз от заданных областей корпуса 252 и закреплены на верхней поверхности поршня 300. В способе крепления индуктора 200с на верхней поверхности поршня 300, проиллюстрированном на фиг.19, индуктор 200с крепится на верхней поверхности поршня в углублении, выполненном при изготовлении поршня.

Фиг.20 представляет аксонометрический вид, иллюстрирующий модификацию четвертого варианта выполнения данного изобретения. Фиг.21 представляет увеличенный разрез, иллюстрирующий конструкцию важной части модификации, показанной на фиг.20. Фиг.22 представляет частичный аксонометрический вид, поясняющий конструкцию важной части модификации поршня, показанной на фиг.20.

Как видно из чертежа, модификация индуктора 200с по четвертому варианту данного изобретения отличается только формой и местом установки, в остальном она идентична конфигурации описанного выше индуктора 200с по четвертому варианту данного изобретения. В частности, модифицированный индуктор 200с имеет корпус 252, выполненный в форме диска из термостойкого и теплопроводного сплава, и имеет сквозное отверстие 252а в центре и мелкие отверстия 252b на его поверхности, и опорные ножки 254, отогнутые вниз от корпуса 252, а сам корпус установлен на верхней поверхности поршня 300.

Для того чтобы каждую опорную ножку 254 отогнуть вниз от корпуса 252, средняя часть корпуса вырезана в виде буквы "С" и отогнута вниз, как показано на фиг.22.

В способе крепления описанного выше модифицированного индуктора 200с на верхней поверхности поршня 300 индуктор 200с крепится на верхней поверхности поршня 300 в углублении, выполненном при изготовлении поршня.

Активирующий горение индуктор 200с по четвертому варианту данного изобретения и его модификациям имеет тот же принцип действия и результаты работы, что и индукторы по описанным выше вариантам выполнения. В частности, индуктор 200с всегда предварительно нагревает верхнюю часть камеры горения для полного сжигания введенной топливовоздушной смеси, поэтому он может повысить эффективность сгорания в данном рабочем объеме двигателя.

Следовательно, в четвертом варианте выполнения данного изобретения также можно добиться минимизации шума, улучшения плавности работы и уровня шума двигателя, повышения мощности и эффективности топлива и сохранения окружающей среды, которая зависит от уменьшения влияния внешних факторов, таких вредных выхлопных газов, как окись углерода (СО), углеводород (НС) и окись азота (NOx), по сравнению с двигателем, имеющим такой же рабочий объем.

Более того, различные приведенные выше варианты выполнения данного изобретения можно применять в двигателях внутреннего сгорания, работающих на сжиженном нефтяном газе, в двигателях внутреннего горения для большегрузных судов, в тепловых электростанциях, в двухтактных двигателях внутреннего сгорания и т.п. для значительного повышения мощности и существенного снижения выброса вредных веществ из выхлопных газов. Кроме того, уменьшается экологическое загрязнение воздуха и повышается эффективность топлива, поэтому можно получить экономическую выгоду, например экономию энергии и увеличение срока службы транспортного средства.

Как видно из изложенного выше, согласно данному изобретению состояние предварительного нагрева всегда обеспечено за счет поглощения высокотемпературного тепла, кратковременно возникающего при рабочем такте двигателя внутреннего сгорания, а затем тепло испускается в окружающее пространство, способствуя горению, поэтому можно не только минимизировать шум, улучшая уровень шума, но также повысить мощность и эффективность топлива. Более того, можно уменьшить выброс вредных выхлопных газов, таких как окись углерода (СО), углеводород (НС) и окись азота (NOx), предотвращая загрязнение окружающей среды.

Несмотря на то, что для иллюстративных целей описаны примеры выполнения данного изобретения, специалистам в данной области техники очевидно, что возможны различные модификации, дополнения и замены, не выходящие за пределы сущности и объема правовой охраны изобретения, раскрытые в прилагаемой формуле изобретения.

Изобретение относится к активаторам горения для двигателя внутреннего сгорания, а более конкретно к активаторам горения для двигателя внутреннего сгорания, в камере сгорания которого установлен активирующий горение индуктор, выполненный из теплопроводного и термостойкого сплава. Активатор горения для двигателя внутреннего сгорания обеспечивает высокую эффективность сгорания и высокую мощность от двигателя внутреннего сгорания. Активатор горения имеет активирующий горение индуктор из теплопроводного и термостойкого сплава. Активирующий горение индуктор выполнен с возможностью поглощать высокотемпературное тепло, образованное во время рабочего такта. Это поглощение высокотемпературного тепла позволяет всегда поддерживать активирующий горение индуктор в предварительно нагретом состоянии, вследствие чего служит в качестве средства воспламенения (активатора искры). Техническим результатом является быстрое повышение температуры топливовоздушной смеси, введенной после такта выпуска, повышение взрывной силы, сопутствующей термическому расширению, вследствие чего - обеспечение получения высокой мощности двигателя внутреннего сгорания. 6 н. и 5 з.п. ф-лы, 22 ил.

1. Активатор горения для двигателя внутреннего сгорания, содержащий:

свечу зажигания, предназначенную для воспламенения топливовоздушной смеси, введенной в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания;

электродный участок, который предназначен для создания искры и содержит заземляющий электрод из иридия (Ir), расположенный в области, выступающей с одной стороны верхнего конца свечи зажигания, и центральный электрод, который выполнен с наклоном от центра свечи зажигания в направлении заземляющего электрода так, что имеет заданный зазор по отношению к нему; и

активирующий горение индуктор, выполненный из термостойкого и теплопроводного сплава и имеющий горизонтальный участок, который расположен на одном конце свечи зажигания так, что находится вблизи электродного участка и отстоит от него на заданное расстояние, и вертикальный участок, который отогнут от конца горизонтального участка и прикреплен к одному концу свечи зажигания.

свечу зажигания, предназначенную для воспламенения топливовоздушной смеси, введенной в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания;

электродный участок, который предназначен для создания искры и содержит горизонтальный стержень, установленный перпендикулярно центральной оси свечи зажигания и отходящий горизонтально от верхнего конца свечи зажигания, и два заземляющих электрода из иридия (Ir), расположенных в областях, выступающих от противоположных сторон верхнего конца свечи зажигания, вследствие чего сохраняется заданный зазор относительно каждого из противоположных концов горизонтального электрода; и

активирующий горение индуктор, выполненный из высококачественного термостойкого и теплопроводного сплава и имеющий горизонтальный участок, который расположен на одном конце свечи зажигания вблизи электродного участка и отстоит от него на заданное расстояние, и вертикальный участок, который отогнут от горизонтального участка и прикреплен к одному концу свечи зажигания.

свечу предпускового нагрева, предназначенную для воспламенения топливовоздушной смеси, введенной в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания; и

активирующий горение индуктор, выполненный из высококачественного термостойкого и теплопроводного сплава и содержащий корпус, который установлен так, что доходит до переднего конца свечи предпускового нагрева, и имеет форму цилиндра, одна сторона которого закрыта, а на наружной кольцевой поверхности выполнены мелкие отверстия, причем в корпусе имеется опорный стержень.

распылитель, предназначенный для введения топлива в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания; и

активирующий горение индуктор, выполненный из высококачественного термостойкого и теплопроводного сплава и имеющий корпус, который имеет форму кольца, установлен на заданном расстоянии на переднем конце распылителя и соединен с ним посредством опорного элемента.

инжектор, предназначенный для впрыскивания топлива в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания; и

активирующий горение индуктор, выполненный из термостойкого и теплопроводного сплава, имеющий корпус в форме диска, установленный на переднем конце инжектора, и углубление, выполненное на наружной поверхности корпуса.

поршень, предназначенный для сжатия топливовоздушной смеси, введенной в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания; и

активирующий горение индуктор, выполненный из высококачественного термостойкого и теплопроводного сплава, имеющий корпус, который установлен на верхней поверхности поршня так, что отстоит на заданное расстояние, и опорные ножки, которые отходят вниз от наружной кольцевой поверхности корпуса и закреплены на верхней поверхности поршня.