СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО РАЗРЯДА Российский патент 2010 года по МПК H01T13/20 H01T13/52 F02C7/266 

Изобретение относится к свечам зажигания поверхностного разряда, применяемым для инициации плазмы и воспламенения газообразных и жидких топлив.

Известна свеча зажигания (патент RU №2059986, С1, МПК Н01Т 13/52, 1996), содержащая цилиндрический корпус, образующий кольцевой массовый электрод. Внутри цилиндрического корпуса установлен искрообразующий элемент в виде кольца из магнитомягкого феррита (магнитного полупроводника) с плоской торцевой рабочей поверхностью. Сквозь искрообразующий элемент коаксиально цилиндрическому корпусу пропущен центральный электрод в виде стержня. Центральный электрод внутри цилиндрического корпуса концентрически закреплен через изолятор.

В другом варианте конструкции свечи зажигания искрообразующий элемент выполнен выступающим за пределы кольцевой поверхности массового электрода. Центральный электрод выполнен с закрепленным на конце металлическим диском, который поджат к торцевой поверхности искрообразующего элемента, а рабочая искровая поверхность образуется на его цилиндрической боковой поверхности.

Недостатком свечи зажигания в обоих вариантах является наличие паразитного тока, который в отличие от тока, проходящего в момент разряда по рабочей поверхности искрообразующего элемента, протекает от одного электрода к другому по объему полупроводникового материала (магнитомягкого феррита). Это приводит к излишним электрическим потерям, вызывающим перегрев искрообразующего элемента, снижению надежности и уменьшению долговечности свечи зажигания.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является свеча зажигания поверхностного разряда для емкостной системы зажигания (патент RU №2300164, С2, МПК Н01Т 13/00, F02C 7/266, 2005), содержащая искрообразующий элемент с рабочей поверхностью, центральный электрод, размещенный во внутреннем канале искрообразующего элемента, оканчивающийся дисковым контактом, корпус, в котором установлен искрообразующий элемент, торцевую часть корпуса с контактным буртиком, образующим с дисковым контактом центрального электрода по рабочей поверхности искрообразующего элемента кольцевой искровой зазор, дополнительный изолятор, коаксиально размещенный со стороны, противоположной рабочему торцу свечи. Для повышения термостойкости и ресурса свечи зажигания контакты выполнены из сплава повышенной термостойкости, искрообразующий элемент изготовлен из высокоглинистой керамики, покрывающейся на рабочей поверхности в результате специальной высоковольтной тренировки материалом, обладающим полупроводниковыми свойствами.

Недостатком этого изобретения является быстрая потеря работоспособности свечи вследствие выгорания под действием высоких температур и электрических разрядов тонкого слоя полупроводящего материала, нанесенного на искрообразующий элемент. Известная технология тренировки и выжигания электродов с целью восстановления проводимости искрообразующего элемента перед эксплуатацией свечи ведет к разрушению дискового контакта, контактного буртика и искрообразующего элемента. При этом изнашивающаяся рабочая поверхность искрообразующего элемента отступает вглубь корпуса. В результате этого увеличивается ширина кольцевого искрового зазора и длина пути электрического разряда вплоть до полного разрыва электрической цепи, образованной дисковым контактом, искрообразующим элементом и контактным буртиком. Заложенная в конструкции взаимная неподвижность элементов препятствует восстановлению гальванического контакта между элементами электрической цепи, поэтому свеча теряет проводимость и перестает работать.

Задачей изобретения является повышение надежности контактных соединений свечи зажигания и, как следствие, продление срока ее службы.

Поставленная цель достигается тем, что в свече зажигания поверхностного разряда, содержащей цилиндрический корпус, на рабочем торце которого выполнен контактный буртик, кольцевой искрообразующий элемент с рабочей поверхностью, центральный электрод с дисковым контактом и два коаксиальных изолятора. Новым, согласно изобретению, является то, что контактный буртик и дисковый контакт снабжены кольцевыми контактными выступами, ориентированными навстречу рабочей поверхности искрообразующего элемента, который подпружинен через коаксиальные изоляторы к контактному буртику и дисковому контакту с противоположной стороны рабочего торца цилиндрического корпуса, причем между последним, кольцевым искрообразующим элементом и центральным электродом выполнены диэлектрические зазоры.

На чертеже приведено продольное сечение свечи зажигания поверхностного разряда.

Свеча зажигания поверхностного разряда содержит цилиндрический корпус 1, внутри которого расположены внутренний 2 и внешний 3 коаксиальные изоляторы. Во внутреннем изоляторе 2 соосно установлен центральный электрод 4 с дисковым контактом 5. На рабочем торце корпуса 1 выполнен контактный буртик 6, между ним и изоляторами 2 и 3 установлен кольцевой искрообразующий элемент 7 с рабочей поверхностью 8. Кольцевой искрообразующий элемент 7 выполнен из полупроводящего материала, например, мягкого феррита. Между кольцевым искрообразующим элементом 7 и цилиндрическим корпусом 1, а также между кольцевым искрообразующим элементом 7 и центральным электродом 4 выполнены диэлектрические зазоры, соответственно, 9 и 10. На контактном буртике 6 и дисковом контакте 5 расположены кольцевые контактные выступы, соответственно, 11 и 12, которые ориентированы навстречу рабочей поверхности 8 кольцевого искрообразующего элемента 7 и образуют на ней между собой кольцевой искровой зазор 13. С противоположной стороны рабочего торца корпуса 1, последний и центральный электрод 4 имеют опорные площадки, соответственно, 14 и 15. Между опорной площадкой 14 и внешним изолятором 3, а также между опорной площадкой 15 и внутренним изолятором 2 установлены подпружинивающие элементы, соответственно, 16 и 17.

Свеча зажигания поверхностного разряда работает следующим образом.

При подаче напряжения между корпусом 1 и центральным электродом 4 рабочая поверхность 8 кольцевого искрообразующего элемента 7 под действием протекающего по ней электрического тока разогревается местами температурой выше 700°С. При этом происходит частичное испарение полупроводящего материала, в результате чего газ в кольцевом искровом зазоре 13 ионизируется. Через ионизированную газовую среду вдоль рабочей поверхности 8 проскакивает искровой разряд, развивающийся в плазменный сгусток с температурой более 4000°С, который воспламеняет топливовоздушную смесь, подаваемую на рабочий торец корпуса 1. Кольцевой искрообразующий элемент 7 постоянно поджимается к кольцевым контактным выступам 11 и 12 через коаксиальные изоляторы, соответственно, 3 и 2 под действием, соответственно, подпружинивающих элементов 16 и 17, упирающихся в опорные площадки, соответственно, 14 и 15. Этим обеспечивается перемещение кольцевого искрообразующего элемента 7 к кольцевым контактным выступам 11 и 12 на величину износа рабочей поверхности 8. Ориентирование кольцевых контактных выступов 11 и 12 навстречу рабочей поверхности 8 кольцевого искрообразующего элемента 7 способствует сохранению размера кольцевого искрового зазора 13 при эрозии металлических контактов. Все это создает постоянные и надежные контакты в электрической цепи, образованной корпусом 1, рабочей поверхностью 8 искрообразующего элемента 7 и дисковым контактом 5 центрального электрода 4 даже при значительном износе рабочей поверхности 8. Наличие диэлектрических зазоров 9 и 10 препятствует протеканию паразитных токов через внутреннюю и внешнюю боковые стенки искрообразующего элемента 7 по его объему, что уменьшает нагрев свечи джоулевым теплом, улучшает ее теплостойкость. Вследствие этого свеча продолжает стабильно и надежно работать даже при значительном износе рабочей поверхности 8 кольцевого искрообразующего элемента 7, а долговечность свечи увеличивается.

Применение изобретения позволяет повысить надежность контактных соединений свечи зажигания, улучшить ее теплостойкость, увеличить КПД и продлить срок службы.

Изобретение относится к свечам зажигания поверхностного разряда, применяемым для инициации плазмы и воспламенения газообразных и жидких топлив. Свеча зажигания поверхностного разряда содержит цилиндрический корпус (1), кольцевой искрообразующий элемент (7) с рабочей поверхностью (8), центральный электрод (4) и два коаксиальных изолятора (2, 3). На рабочем торце цилиндрического корпуса (1) выполнен контактный буртик (6). Центральный электрод (4) выполнен с дисковым контактом (5). Контактный буртик (6) и дисковый контакт (5) снабжены кольцевыми контактными выступами (11, 12). Контактные выступы (11, 12) ориентированны навстречу рабочей поверхности (8) кольцеобразного искрообразующего элемента (7). Искрообразующий элемент (7) подпружинен через коаксиальные изоляторы (2, 3) к контактному буртику (6) и дисковому контакту (5). Подпружинивающие элементы (16, 17) установлены с противоположной стороны рабочего торца цилиндрического корпуса (1). Между цилиндрическим корпусом (1), кольцевым искрообразующим элементом (7) и центральным электродом (4) выполнены диэлектрические зазоры (9, 10). Технический результат заключается в повышении надежности контактных соединений свечи зажигания и улучшении ее теплостойкости. 1 ил.

Свеча зажигания поверхностного разряда, содержащая цилиндрический корпус, на рабочем торце которого выполнен контактный буртик, кольцевой искрообразующий элемент с рабочей поверхностью, центральный электрод с дисковым контактом и два коаксиальных изолятора, отличающаяся тем, что контактный буртик и дисковый контакт снабжены кольцевыми контактными выступами, ориентированными навстречу рабочей поверхности искрообразующего элемента, который подпружинен через коаксиальные изоляторы к контактному буртику и дисковому контакту с противоположной стороны рабочего торца цилиндрического корпуса, причем между последним, кольцевым искрообразующим элементом и центральным электродом выполнены диэлектрические зазоры.