Запальная свеча Советский патент 1985 года по МПК F02P19/02 

0 162S2S 29 S

2.Свеча поп.1,отличающ а я с я тем, что пленка выполнена металлической.

3.Свеча по п.2, отличающаяся тем, Что металлическая пленка выполнена из переходного металла платиновой группы.

4.Свеча по п.2, отличающаяся тем что на поверхности металлической пленки расположена дополнительная пленка, изготовленна из переходного металла платиновой группы.

5.Свеча пр п.4, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что между металлической пленкой и дополнительной пленкой размещен слой диэлектрика.

6.Свеча попп. 4и5, отличающаяся тем, что металличекая пленка выполнена из сплава резитивного металла.

7.Свеча по пп.2,3,4 и 5, отлчающаяся тем, что подложка выполнеиа в виде цияийдра, размещенного вокруг центрального электрода,

а металлическая пленка расположена на наружной поверхности цилиндра.

8.Свеча по п.7, отличающаяся тем, что щшиндрическая

подложка выполнена из керамики. I

9.Свеча по п.8, отличающаяся тем, что керш«1ческая подложка изготовлена из окиси алюминия.

10.Свеча по п.8, отличающаяся тем, что керамическая подложка изготовлена из кварца.

М. Свеча по п.7, о т л и ч а ющ а я с я тем, что подложка выполниа из металла, на нарзтной поверхности которого размещена пленка из орэлектрика.

12.Свеча по п.7, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что металлическая пленка вшюлнена в виде спиральной ленты, расположенной на наружной поверхности цилиндра.

13.Свеча по п.12,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что металлическая пленка выполнеиа в ввде нескольких спиральных лент, расположенных на наружной поверхности цилиндра.

14.Свеча по п.2-5 отлич ающая с я тем, что подложка выполнена в виде элемента с двумя плоскими противолежащими поверхностми.

5919

15.Свеча по п.14, отличающаяся тем, что элемент подложки выполнен из керамики.

16.Свеча поп.15отлича5 ю щ а я с я тем, что металлическая

пленка состоит по крайней мере из двух частей, расположенных по одной на каждой противолежащей поверхности элемента подложки.

17. Свеча по п.14, отличающая с я тем, что элемент подпожки выполнен из металла и по меньшей мере на одной из его повер}сностей размещен слой диэлектрика.

5 18. Свеча по п.17, отличающая с я тем, что слой диэлектрика размещен по меньшей мере на обеих поверхностях элемента подложки, а металлическая пленка состоит по

0 меньшей мере из двух частей, расположенных на слоях диэлектрика.

19.Свеча поп.1,отличаю щ а я с я тем, что проводящая поверхностная пленка выполнена из

5 металлокерамического материала.

20.Свеча по п.19, отличающая с я тем, что металлокерамический материал содержит по меньшей мере один переходный металл из

0 платиновой группы. .

21.Свеча по п.19, отличающаяся тем, что на поверхности металлокерамической проводящей пленки расположена дополнительная

5 .пленка, изготовленная из переходного металла платнновой группы.

22.Свеча по п.21, о тл ич а ю .Щ а я с я тем, что между металлокерамической проводящей пленкой и

0 дополнительной пленкой размещен слой диэлектрика.

23.Свеча по пп.19 - 22, отличающаяся тем, что подложка выполнена в виде.цилиндра, располо5 ясенного концентрично с центральным электродом.

24.Свеча по п.23, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что цилиндрическая подложка вьтолнена из керамики.

25.Свеча по п.24, отличающаяся тем, что цилиндрическая подложка выполнена из металла, на наружной поверхности которого размещена пленка из диэлектрика.

26.Свеча по п.23, отличающая с я тем, что металлокерамическая пленка выполнена в виде

спиральной ленты, расположенной на наружной поверхности цилиндра. 27.Свеча по п.24, о т л и ча ю щ а я с я тем, что спиральная . лента выполнена в виде нескольких параллельных лент, расположенных

на нарзпкной поверхности цилиндра.

28.Свеча по пп.19 - 22, о т л чающаяся тем, что подложк выполнена в виде элемента с двумя

19

плоскими противолежащими поверхностями.

29.Свеча по п.28, отличающая с я тем, что элемент подложки выполнен из керамики.

30.Свеча по п.28, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что элемент подложки выполнен из металла и по меньшей мере на одной из его плоскостей размещен слой диэлектрика.

1. ЗАПАЛЬНАЯ СВЕЧА, содержащая корпус, центральный электрод, расположенньй в корпусе и электрически изолированный от него, и нагреватель, выполненный из подложки и электрического нагревательного элемента, расположенного на поверхности подложки, причем один конец нагревательного элемента находится в электрическом контакте с корпусом, а другой - с центральным электродом, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и экономичности, а также снижения тепловой инерционности, электрический нагревательньй элемент выполнен в виде проводящей поверхностной пленки и расположен по меньшей мере на одной из поверхностей подложки. СО

1 Изобретение относится к двигател строению, в частности к устройствам зажигания с помощью накаливаемых тел, предназначенньм для облегчения запуска дизельного двигателя. Цель изобретения - повышение надежности и экономичности запально свечи, а также снижение ее тепловой инерционности. На фиг.1 изображена запальная свеча (первый вариант ), продольный разрез; на фиг.2 - то же, поперечиьй разрез; на фиг.З - контактная шайба, разрез; на фиг.4 - нагреватель (первый- вариант ), частичный разрез; на фиг.З - то же, второй вариант; на фиг.6 - то же, третий вариант; на фиг.7 - запальная свеча ( второй вариант ), продольный разрез; на фиг.8 - запальная свеча (третий вариант ) с плоским нагреват лем, продольный разрез; на фиг 9 то же, вид сверху; на фиг.10 плоский нагреватель, продольный раз рез; на фиг.П - то же, вид сверху; на фиг.12 - нагреватель (четвертый вариант ), продольньй разрез; на фиг.13 - возможный вариант нагревателя на фиг.12, продольный разрез; на фиг.14 - нагреватель, имеющий по ристый керамический верхний слой; на фиг,15 - то же, имеющий металлич Скую подложку; на фиг. 16 - электри- ческая схема установки на дизельном двигателе запальной свечи, имеющей нагреватель с металлическим пленочным нагревателем. Запальная свеча 1 содержит цилиндрический корпус 2, имеющий на одном конце внутренний уступ 3 для одного конца нагревателя 4, а с другой стороны - ступенчатые отверстия 5,6 и 7, причем отверстие 7 является сквоз{шм. На границе между отверстиями 5 и 6 образован опорный торец 8 для узла 9 стержня 10, а между отверстиями 6 и 7 - опорный торец П для пружины 12. Узел 9 размещен в отверстии 5 и содержит контактный стержень 10, держатель 13, шайбу 14 из снластика и заглушку 15. Контактньй стержень 10 с одного конца имеет отверстие для размещения пружинного штифта 16, с другого конца - езьбовую часть 17 для подсоединения к источнику тока и буртик 18 для закрепления. Держатель 13 отформирован из конструкционного термопласта вокруг буртика 18 стержня 10 и центрует последний в корпусе 2. Заглущка 15 выполнена мето- дом литьевого формования и обеспечивает закрепление узла 9 в корпусе 2 посредством проточки 19 и шлицев 20, выполненных в корпусе 2. На конец нагревателя 4, удаленньй от уступа 3, установлен колпачок 21, прикреплеиньй в электроду 22. Между уступом 3 и торцом нагревателя 4 установлена снабженная покрытием первая контактная шайба 23, обеспечивающая электрический контакт между нагревателем 4 и корпусом 2. Вторая снабженная покрытием контактная шайба 24 установлена между колпачком 21 и другим торцом нагревателя 4. Шайбы 23 и. 24 могут бытьконусными, однако более предпочтительно их выполнять с выпуклой частью 25, упирающейся в нагреватель 4 (фиг.З). Шайбы 23 и 24 могут быть покрыты драгоценным металлом, таким как золото, серебро, платина, палладий, или другим благородным металлом или сплавом благородных металлов, применяемым в области изготовления электрических контактов. Колпачок 21 навернут на снабженную резьбой конце вую часть осевого электрода 2-2, посл чего конец электрода расклепан.Проти воположный конец электрода 22 имеет радиальный выступ 26 и осевое отверстие 27 для штифта J6. Вокруг этого конца электрода 22 отформирована направляющая 28, которая изолирует электрод 22 от корпуса 2. Направляющая 28 установлена в корпусе 2с возможностью перемещения и имеет первое гнездо 29 дая пружины 12 и второе гнездо 30 для стержня 10. Мате1жалом направляющей может быть .конструкционный термопласт типа полифенилсульфида. Пружина 12 воздействует через электрод 22 на нагреватель 4,прижимая его к уступу 3 с усилием от 22,5 до 45 кг. Пружина 12 обеспечивает хороший контакт между контактными шййбами 23 и 24 и нагревателем 4, а также компенсирует тепловое расширение деталей. Шайбы 31, 32,33 и 34 обеспечивают электрическую и тепловую изоляцию между пружиной 12 я корпусом 2. Шайба 31 выполнена из стали, шайба 33 - из силиката алкииния и обеспечивает основную электрическую и тепловую изоляцию. Шайба 32, вьшолненная из высокотемпературного силастика, предотвращает истирание шайбы 33 шайбой 31. Шайба 34 выполнена из фенопласта и обеспечивает защиту от разрушения шайбы 33 усилием пружины 12. Корпус имеет резьбу 35 для крепления свечи в корпусе двигателя и шестигранник 36 для

удобства монтажа свечи. I

На фиг.4,5 и 6 представлены варианты исполнения нагревателя. Нагреватель 37, показанный на фиг.4, содержит цилиндрическую керамическую подложку 38, изготовленную, например, из окиси алюминия или кварца и имеющую длину около 1,0 см и диаметр 0,5 см. Кромки 39 и 40 подложки 38 выполнены по радиусам и чисто отшлифованы. На наружную цилиндрическую поверхность нагревателя 37 наклеена металлическая или металлокерамическая пленка 41 толщиной от 0,1 до 1,0 мкм, являющаяся электрическим нагревательным элементом. Пленка 41 может быть нанесена любым из известных способов (охлаждение из паров, вакуумное напыление, металлизация распылением, плазменное напыление или химический способJ. Пленка 41 выполнена из благородного металла или металлокерамики, содержщих переходный металл, выбранный из платиновой группы, содержащей платину, п aллaдий, иридий и радий или их сплавы. Пленка 41 может быть нанесена путем покрытия наруткной поверхности нагревателя 37 и его торцов тонким слоем платинового реактива и последующего обжига при в течение 10-20 мин.для создания платинового покрытия толщиной около 10 мкм. После нанесения пленки 41 на нагревателе 37 вьшолняют спиральные канавки 42,43 и 44 в среней части нагревателя, образуя тем самым несколько спиралеобразных элементов 45,46 и 47. Участки 48 и 49 пленки 41, размещенные на противоположных концах нагревателя 37 и на его торцах, обеспечивают параллельное соединение элементов 45, 46 и 47. Предпочтительная величина электрического сопротивления параллельно соединенных элементов 45, 46 и 47 находится в пределах от 0,5 до 2,0 Ом.

Показанньй на фиг.5 нагреватель 50 содержит цилиндрическую керамическую подложку 51, такую же, как подложка 38. Аналогичным образом у обоих вариантов вьшолнены торцы подложки. На наружную поверхность подложки 51 нанесена первая проводящая пленка 52, служащая нагревательным элементом, изготовленная, например, из платины толщиной от 0,1 до 10 мкм. На концевые участки цилиндрической поверхности и торцы подложки 51 поверх пленки 52 нанесены дополнительные пленки 53 и 54, толщина которых больше толщины пленки 52. Пленки 53 и 54 имеют низкое электрическое сопротивление и образуют электроды нагревателя 50. Они изготовлены также из металлов платиновой группы. Участок, расположенньй между пленками 53 и 54 образует нагревательный элемент 55. Пленки, подобные пленкам 53 и 54, могут быть нанесены и на нагреватель 37 на фиг.4. Модификация нагревателя на фиг.5 изображена на фиг.6. В этом вариант первая проводящая пленка 56 нанесен на наружные цилиндрическую и торцовы поверхности подложки 57, также как. и на фиг.5. Затем поверх пленки 56 нанесен слой второго металла на участке 58, сплавлен с первой пленкой 56, в результате чего образован слой 59 сплава высокого сопротивления на средней части подложки 57. Второй металл выбирают так, чтобы образованньй сплав имел более высокое сопротивление, чем первой пленк 56. Сопротивление слоя сплава также выполняют в пределах от 0,5 до 2,0 Ом. Нагревательные элементы предпочтительно выполняют из металлов или металлокерамики на основе металлов платиновой группы их высокой коррозионной стойкости в условиях работы в двигателях внут ренного сгорания. Кроме того, эти металлы оказьшают каталитическое действие на воспламенение топлива. Другим преимуществом металлов платиновой группы является то, что они имеют положительный температурн коэффициент сопротивления, что Позв ляет путем подбора сопротивления и конфигурации нагревательного элемента сделать нагревательньй элемен самоограничивающимся по сопротивлению. На фиг.7 показан вариант запальной свечи, в которой использованы металлический корпус 60 и керамичес кий изолятор 61, которые применяютс в традиционных искровых свечах. Осевой электрод 62 закреплен в изол торе 61 н имеет резьбовую часть, выступающую из изолятора 61. На электроде 62 установлен нагреватель 63, аналогичньй изображенному на фиг.4,5 или 6. Он опирается в опорную поверхность выточки 64 в корпус i60. С концов нагревателя 63 устаяов лены шайбы 65 и 66, покрытые благородньм металлом, которые упруго поддерживают нагреватель 63 между корпусом 60 и гайкой 67, повернутой на конец электрода 62. Конец электрода 62 со стороны гайки 67 расклёпан. Выточка 64 фиксирует нагреватель 63 по оси свечи. При необходи19мости нагревателю может быть придана любая требуемая форма. На фиг.8 и 9 представлен вариант запальной свечи, в которой нагреватель имеет плоскую форму. Осевой электрод 68 имеет на конце лыску 69, обеспечивающую возможность установки нагревателя 70. Корпус 71 имеет прямоугольный вырез 72, в который входит один конец нагревателя 70 и на дне которого расположена покрытая благородным металлом пружина 73. На элект роде 68 установлен.с возможностью (перемещения покрытый благородным еталЛом элемент 74, имеющий паз, в который входит другой конец нагревателя 70. Элемент 74 и нагреватель 70 прижаты пружиной 73, а выступающий конец электрода 68 расклепан. На фиг.10 показан нагреватель 70 в увеличенном виде. Он содержит плоскую прямоугольную керамическую подложку 75. Кромки 76,77,78 и 79 чисто отшлифованы и закруглены в местах соединения с плоскостями 80,81,82 и 83. Поверхности 80,81, 82 и 83 покрыты проводящей пленкой, образующей плоские поверхностные нагревательные элементы 84, которые вьшолнены предпочтительно из металла платиновой группы или металлокерами ки, содержащей металл платиновой группы. Для утолщения покрытия на участках электрического контакта нагревателя 70 с пружиной 73 и элементом 74 (фиг.8 и 9 ) на поверхности 82 и 83 и частично на поверхности 80 и 81 могут быть нанесены более толстые контактные пленки 85 и 86. При необходимости сопротивление нагревательного элемента 84 может быть увеличено путем прорезания в нагревательном элементе канавок 87 и 88 в нагревателе 89 (фиг.1и. Для обеспечения каталитического действия запальной свечи не обяза-. тельно вьшолнять сам нагредательный элемент из металла платиновой группы. На фиг. 12 металлический пленочный нагреватель 90 выполнен из резистивного материала, например нихрома, и расположен непосредственно на подожке 91. Средний участок нагревательного элемента 90 между контактными торцами 92 и 93 покрыт тонким слоем 94 диэлектрика, например окиси алюиния. Диэлектрический слой 94 порыт тонкой пленкой 95 металла пла7

тиновой группы. Пленка УЬпокрьшает контактный торец 92, обеспечивая электрическое заземление пленки 95 и предотвращение накапливания статических 3 арядов. Диэлект риче ский слой 94 может быть выполнен из полупроводникового материала, способ ного пропускать статические заряды, возникшие на пленке 94, непосредственно к пленочному нагревателю 90 Показанная на фиг.I2 конструкция нагревателя в принципе пригодна для цилиндрического и плоского нагревателя .

На фиг.13, диэлектрический слой отсутствует и пленка 96 из металла платиновой группы нанесена на рез четивный нагревательный элемент 97. На поверхности контакта пленка 96 и элемент 97 частично сплавлены, так что открытая наружная поверхность нагревателя в основном покрыта ме таллом платиновой группы.

Для дополнительной защиты нагревательного элемента от жестких условий окружающей среды внутри цилиндра двигателя на поверхность нагревательного элемента 98 нанесен пористый керамический слой 99, вьшолненный из окиси aJHOMHHH, шпинели или другого керамического материала (фиг. 14). Этот пористый слой может быть использован в сочетании с любым из описанных нагревателей.

Для повьшения конструктивньк качеств нагреватель может быть снабжен цилиндрической металлической подложкой 100 (фиг.15 На . наружной поверхности подложки 100 имеется диэлектрический слой 101 в виде образованного химическим путем окисла или в виде нанесенного слоя из окиси алюминия или щпинели. На диэлектрический слой 101 нанесена проводящая пленка 102. На фиг.16 показана запальная свеча 103, установг енная в головке 104 цилиндра двигателя. Одна клемма аккумуляторной батареи 105 присоединена к массе двигателя. Корпус 106 свечи 103 ввернут в головку I04 двигателя и соединяет

95919

один конец нагревателя 107 с аккумуляторной батареей 105. Другой конец нагревателя 107, соединенный электрически с контактным стержнем 5 I08, соединен с выходом приборе 109 управления работой запальных свечей и через него - с второй клеммой аккумуляторной батареи 103 при помощи выключателя 110. «О

Запальная свеча работает следующим образом.

Перед запуском двигателя оператор включает выключатели 110. При5 бор 109 управления получает энергию от аккумуляторной батареи и обеспечивает ею запальную свечу. Обычно выключатель представляет собой отдельный прибор, приводимьш в действие оператором перед пуском, однако благодаря малому времени сраба, тьшания ( от I до 3 с ) этим выключателем может служить выключатель зажигания. Прибор 109 управления

25 обеспечивает подачу электрической энергии к запальной свече на заданньш промежуток времени и до того момента, пока двигатель выйдет на самостоятельньй режим работы, что

30 определяется выходным сигналом электрического генератора, температурой двигателя, давлением масла и др. Прибор 109 регулирует и ограничивает электрическую энергию, подводимую к

3 запальной свече. После прекращения подачи энергии к свече, достаточной для поддержания работы двигателя, температуру свечи будет обеспечивать тепло, выделяемое в цилиндре

40 двигателя в результате сгорания топливной смеси.

Предлагаемые запальные свечи обладают повьшенной коррозионной стойкостью; низкой тепловой инерционностью, время нагрева до температуры 900-1500 С две-три секунды; высокой удельной мощностью; способностью самоограничения тока; наличием каталитических свойств, улучшающих

50 зажигание смеси, а также достаточно высокой технологичностью. фиг. 2 48 47

pue,3 Vff I ff,ft фиа.З