RU2273082C1 - Spark plug for internal-combustion engine - Google Patents
Spark plug for internal-combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2273082C1 RU2273082C1 RU2004129263/06A RU2004129263A RU2273082C1 RU 2273082 C1 RU2273082 C1 RU 2273082C1 RU 2004129263/06 A RU2004129263/06 A RU 2004129263/06A RU 2004129263 A RU2004129263 A RU 2004129263A RU 2273082 C1 RU2273082 C1 RU 2273082C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spark plug
- dielectric
- side electrodes
- capacitor
- candle
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T13/00—Sparking plugs
- H01T13/40—Sparking plugs structurally combined with other devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T13/00—Sparking plugs
- H01T13/20—Sparking plugs characterised by features of the electrodes or insulation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T13/00—Sparking plugs
- H01T13/46—Sparking plugs having two or more spark gaps
- H01T13/467—Sparking plugs having two or more spark gaps in parallel connection
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Spark Plugs (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к устройствам зажигания в двигателях внутреннего сгорания с принудительным зажиганием топливовоздушной или топливоокислительной смеси.The invention relates to the field of engine building, in particular to ignition devices in internal combustion engines with forced ignition of a fuel-air or fuel-oil mixture.
Обычно в двигателях с принудительным зажиганием топливовоздушной смеси используют электрические разрядные свечи [1÷3]. Электрические разрядные свечи (далее свечи зажигания) поджигают горючую смесь с помощью электрического разряда. Для этого используют различные виды самостоятельного электрического разряда в газе, включая импульсный разряд в газовом промежутке между электродами [1], комбинированный импульсный разряд через газовый промежуток и по поверхности диэлектрика [2], скользящий разряд по поверхности диэлектрика [3].Typically, in engines with forced ignition of the air-fuel mixture, electric spark plugs are used [1 ÷ 3]. Electric discharge candles (hereinafter spark plugs) ignite the combustible mixture with the help of an electric discharge. For this, various types of self-sustained electric discharge in a gas are used, including a pulsed discharge in the gas gap between the electrodes [1], a combined pulsed discharge through the gas gap and on the surface of the dielectric [2], and a sliding discharge on the surface of the dielectric [3].
Наиболее близкой по конструктивному выполнению к настоящему изобретению (прототипом) является электрическая свеча для искрового зажигания топливовоздушной смеси в двигателях внутреннего сгорания, описанная в [1]. В этом устройстве так же, как и в аналогах [2, 3], разряд происходит между электродами свечи зажигания, на один из которых подают импульсы высокого напряжения от силового блока системы зажигания, а другой электрод (или несколько электродов) находится в электрическом контакте с корпусом свечи ("заземленный" боковой электрод). При такой конструкции свечи после искрового пробоя газового промежутка между ее электродами или пробоя по поверхности диэлектрика электрический потенциал высоковольтного электрода резко уменьшается. После достижения напряжения пробоя наступает фаза формирования искрового разряда. Продолжительность этой фазы между началом пробоя и моментом спада напряжения зависит от скорости нарастания напряжения на электродах, и она тем меньше, чем больше скорость нарастания напряжения. Продолжительность фазы формирования искрового разряда может составлять в зависимости от условий от долей до десятков микросекунд. После завершения фазы формирования искрового разряда происходит собственно искровой разряд, разогревающий проводящий канал. При разряде за промежуток времени порядка 10-8 сек происходит крутой спад напряжения (разности потенциалов) на разрядном промежутке, более чем на порядок величины от значения, близкого к пробивному, а спустя примерно 10-6 сек напряжение составляет всего лишь несколько десятков вольт.The closest in structural embodiment to the present invention (prototype) is an electric spark plug for spark ignition of the air-fuel mixture in internal combustion engines described in [1]. In this device, as well as in analogues [2, 3], a discharge occurs between the electrodes of the spark plug, one of which is supplied with high voltage pulses from the power unit of the ignition system, and the other electrode (or several electrodes) is in electrical contact with candle body ("grounded" side electrode). With this design of the candle, after the spark breakdown of the gas gap between its electrodes or breakdown on the surface of the dielectric, the electric potential of the high-voltage electrode sharply decreases. After the breakdown voltage is reached, the phase of spark discharge formation begins. The duration of this phase between the onset of breakdown and the moment of voltage drop depends on the rate of increase in voltage at the electrodes, and it is the smaller, the greater the rate of increase in voltage. The duration of the phase of formation of a spark discharge can be, depending on conditions, from fractions to tens of microseconds. After the completion of the phase of formation of the spark discharge, the spark discharge proper occurs, heating the conductive channel. When discharging for a period of time of the order of 10 -8 sec, a sharp decrease in voltage (potential difference) occurs in the discharge gap, more than an order of magnitude from a value close to breakdown, and after about 10 -6 sec the voltage is only a few tens of volts.
Использование прототипа при зажигании топливовоздушной смеси в камере сгорания не позволяет создать колебательное возбуждение молекул газовой среды и тем самым осуществить объемное воспламенение горючей смеси. Это обусловлено в первую очередь тем, что после пробоя газового промежутка между электродами свечи зажигания потенциал высоковольтного электрода падает на 2÷3 порядка и не может создать в значительном объеме камеры сгорания электрическое поле требуемой напряженности, и практически вся запасенная энергия системы зажигания тратится на разогрев проводящего канала в газовой среде между электродами свечи зажигания.The use of the prototype when igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber does not allow to create vibrational excitation of the molecules of the gaseous medium and thereby carry out volumetric ignition of the combustible mixture. This is primarily due to the fact that after the breakdown of the gas gap between the electrodes of the spark plug, the potential of the high-voltage electrode drops by 2–3 orders of magnitude and cannot create an electric field of the required strength in a significant volume of the combustion chamber, and almost all the stored energy of the ignition system is spent on heating the conducting channel in a gas medium between the electrodes of the spark plug.
Техническим результатом настоящего изобретения является осуществление объемного зажигания топливовоздушной смеси в камере сгорания двигателей внутреннего сгорания.The technical result of the present invention is the implementation of volumetric ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber of internal combustion engines.
Этот результат достигается усовершенствованием известной свечи зажигания для двигателя внутреннего сгорания, выполненной в виде электрического разрядника, состоящего из заземленного металлического корпуса, высоковольтного электрода с диэлектрическим изолирующим покрытием на его боковой поверхности и установленного вдоль центральной оси корпуса, и одного или нескольких боковых электродов.This result is achieved by the improvement of the known spark plug for an internal combustion engine, made in the form of an electric spark gap, consisting of a grounded metal casing, a high voltage electrode with a dielectric insulating coating on its side surface and installed along the central axis of the casing, and one or more side electrodes.
Усовершенствование заключается в том, что в свечу дополнительно введены подпорные конденсаторы по числу боковых электродов, одна из обкладок каждого подпорного конденсатора электрически соединена с металлическим корпусом свечи, а другая - с одним из боковых электродов.The improvement consists in the fact that retaining capacitors are additionally introduced into the candle by the number of side electrodes, one of the plates of each retaining capacitor is electrically connected to the metal housing of the candle, and the other to one of the side electrodes.
Подпорный конденсатор может быть выполнен в виде диэлектрической трубки, поверхность которой металлизирована и является внешней обкладкой конденсатора, при этом диэлектрическая трубка размещена между металлическим корпусом свечи зажигания и диэлектрическим изолирующим покрытием высоковольтного электрода, электрическое соединение внешней обкладки конденсатора с корпусом осуществляется путем их непосредственного контакта, а вторая обкладка конденсатора размещена внутри стенки диэлектрической трубки.The supporting capacitor can be made in the form of a dielectric tube, the surface of which is metallized and is the outer lining of the capacitor, while the dielectric tube is placed between the metal housing of the spark plug and the dielectric insulating coating of the high voltage electrode, the electrical connection of the outer lining of the capacitor with the housing is carried out by direct contact, and the second capacitor plate is located inside the wall of the dielectric tube.
В одном из вариантов выполнения свечи в стенке диэлектрической трубки подпорного конденсатора выполнены полости, открытые на одном из торцов трубки, внутренние стенки полостей металлизированы, а металлическое покрытие поверхности каждой полости является второй обкладкой конденсатора, при этом каждый боковой электрод вставлен в соответствующую полость и приведен в электрический контакт с металлическим покрытием поверхности полости.In one embodiment, the candles in the wall of the dielectric tube of the retaining capacitor have cavities open at one of the ends of the tube, the inner walls of the cavities are metallized, and the metal coating of the surface of each cavity is the second lining of the capacitor, with each side electrode inserted into the corresponding cavity and brought into electrical contact with a metal coating of the surface of the cavity.
В одном случае боковые электроды размещены вокруг высоковольтного электрода и образуют с ним газовые разрядные промежутки, а в другом - концы боковых электродов размещены на поверхности диэлектрического покрытия высоковольтного электрода для организации скользящего разряда по поверхности диэлектрика.In one case, the side electrodes are placed around the high-voltage electrode and form gas discharge gaps with it, and in the other, the ends of the side electrodes are placed on the surface of the dielectric coating of the high-voltage electrode to organize a sliding discharge over the surface of the dielectric.
Сущность изобретения поясняется прилагаемыми чертежами.The invention is illustrated by the accompanying drawings.
На фиг.1 показан продольный разрез свечи зажигания с газовыми разрядными промежутками между высоковольтным и боковыми электродами.Figure 1 shows a longitudinal section of a spark plug with gas discharge gaps between the high voltage and side electrodes.
На фиг.2 показан продольный разрез свечи зажигания со скользящим разрядом по поверхности диэлектрика между высоковольтным и боковыми электродами.Figure 2 shows a longitudinal section of a spark plug with a sliding discharge on the surface of the dielectric between the high voltage and side electrodes.
На фиг.3 показан продольный разрез подпорного конденсатора с коаксиальными полостями в варианте выполнения с четырьмя полостями.Figure 3 shows a longitudinal section of a retaining capacitor with coaxial cavities in an embodiment with four cavities.
На фиг.4 показано поперечное сечение подпорного конденсатора с коаксиальными полостями в варианте выполнения с четырьмя полостями.Figure 4 shows a cross section of a retaining capacitor with coaxial cavities in an embodiment with four cavities.
На фиг.5 показан продольный разрез подпорного конденсатора в варианте выполнения с четырьмя боковыми электродами, имеющими металлические лепестки на проксимальном конце, внедренные внутрь керамической стенки.Figure 5 shows a longitudinal section of a retaining capacitor in an embodiment with four side electrodes having metal tabs at the proximal end embedded inside the ceramic wall.
На фиг.6 показано поперечное сечение подпорного конденсатора в варианте выполнения с четырьмя боковыми электродами, имеющими металлические лепестки на проксимальном конце, внедренные внутрь керамической стенки.Figure 6 shows a cross section of a retaining capacitor in an embodiment with four side electrodes having metal tabs at the proximal end embedded inside the ceramic wall.
На фиг.7 показана электрическая схема подключения свечи зажигания и ее эквивалентная электрическая схема в соответствии с предложенным изобретением.Figure 7 shows the electrical connection of the spark plug and its equivalent electrical circuit in accordance with the proposed invention.
На фиг.8 показано характерное изменение потенциала высоковольтного электрода, потенциала боковых электродов и тока зарядки подпорной емкости предложенной свечи зажигания в зависимости от времени при электрическом пробое разрядных промежутков между высоковольтным и боковыми электродами.On Fig shows a characteristic change in the potential of the high voltage electrode, the potential of the side electrodes and the charging current of the retaining capacity of the proposed spark plugs depending on time during electrical breakdown of the discharge gaps between the high voltage and side electrodes.
На фиг.9 изображен график типичного изменения разности потенциалов между электродами в зависимости от времени при электрическом пробое газового промежутка в искровой фазе разряда [4].Figure 9 shows a graph of a typical change in the potential difference between the electrodes depending on time during electrical breakdown of the gas gap in the spark phase of the discharge [4].
На фиг.10 показана зависимость долей энергии, передаваемых в единицу времени на возбуждение колебательных уровней, на возбуждение электронных уровней и на ионизацию при движении электрона через молекулярный азот с давлением Р под действием электрического поля Еуск от величины приведенной напряженности ускоряющего поля [5].Figure 10 shows the dependence of the fraction of energy transferred per unit time to the excitation of vibrational levels, to the excitation of electronic levels and to ionization when an electron moves through molecular nitrogen with a pressure P under the action of an electric field E accele on the magnitude of the reduced intensity of the accelerating field [5].
Свеча зажигания для двигателя внутреннего сгорания (фиг.1) выполнена в виде электрического разрядника и состоит из металлического корпуса 1 с установленным вдоль его центральной оси высоковольтным электродом 2, одного или нескольких боковых электродов 3 и подпорных конденсаторов, которые включают диэлектрическую, в частности керамическую, трубку 4 и две обкладки 5 и 6 (фиг.3, 4). Обкладкой 5 является металлическое покрытие на внешней и внутренней поверхностях трубки 4. В стенке трубки 4 выполнена полость 7 (фиг.3, 4), коаксиальная с цилиндрическими поверхностями трубки и открытая в верхней части на торце трубки. Трубка 4 размещена внутри корпуса 1 таким образом, что ее металлическое покрытие 5 соприкасается с корпусом и осуществляет их электрическое соединение. Коаксиальная полость 7, выполненная в стенке трубки 4, разделена диэлектрическими перегородками 8 на секции (фиг.4). Внутренние стенки каждой секции полости металлизированы, и эти металлические покрытия являются вторыми обкладками 6 подпорных конденсаторов. Внутри каждой секции полости размещены проксимальные концы 9 (фиг.1) боковых электродов 3, которые соприкасаются с металлическим покрытием 5, и таким образом осуществляется их электрическое соединение. В одном из вариантов конструкции боковые электроды могут иметь на проксимальном конце 9 металлический лепесток 10 в форме сектора цилиндра (фиг.5, 6). Металлические лепестки 10 боковых электродов 3 внедрены внутрь керамической стенки подпорного конденсатора (фиг.5, 6) и являются в этом варианте исполнения вторыми обкладками 6 подпорных конденсаторов. Боковая поверхность высоковольтного электрода 2 защищена диэлектрическим покрытием 11. Дистальные концы боковых электродов 3 размещены вокруг выступающей части высоковольтного электрода 2 и образуют с ним разрядные газовые промежутки (фиг.1). В другом варианте исполнения дистальные концы боковых электродов 3 размещены на поверхности диэлектрического покрытия 11 (фиг.2). В этом случае реализуется скользящий разряд по поверхности диэлектрика между электродами 2 и 3.The spark plug for an internal combustion engine (Fig. 1) is made in the form of an electric spark gap and consists of a
Принцип действия предложенной свечи зажигания заключается в том, что разряд между электродами свечи автоматически прерывается до того, как вся энергия, накопленная в силовом блоке системы зажигания, будет диссипирована в разрядном промежутке в процессе искрового или скользящего по поверхности диэлектрика разряде. В соответствии с изображенной на фиг.7 схемой подключения свечи от силового блока 12 на высоковольтный электрод 2 по сигналам управления от коммутатора 13 системы зажигания поступает нарастающее во времени электрическое напряжение U2 - высоковольтный электрический импульс. После того как разность потенциалов между высоковольтным 2 и боковым 3 электродами свечи достигнет значения ΔUпроб, при котором напряженность поля между электродами свечи Е2-3 станет выше напряженности пробоя Епроб, происходит искровой пробой газового промежутка. Нарастающий в соответствии с фиг.8 ток разряда протекает между электродами 2 и 3 и заряжает подпорную емкость С (фиг.7). После того как емкость С зарядится по цепи: силовой блок 12 - высоковольтный электрод 2 - разрядный промежуток - боковой электрод 3 - емкость С, потенциалы электродов U2 и U3 свечи практически выравниваются и разрядный ток между ними прекращается. Причем выравнивание потенциалов электродов 2 и 3 происходит не за счет уменьшения потенциала U2 электрода 2, как это происходит у прототипа (фиг.9), а за счет нарастания потенциала U3 бокового электрода 3 (фиг.8). Номинальное значение подпорной емкости С подобрано так, что на ее зарядку затрачивается только часть энергии, содержащейся в накопителе силового блока 12 и в собственной емкости высоковольтной цепи С0 (фиг.7). Искровой разряд в стадии зарядки подпорной емкости С является источником электромагнитного излучения, в том числе достаточно жесткого, способного производить фотоионизацию компонентов газовой среды, имеющих низкий потенциал ионизации (компоненты углеводородного топлива), а также вызывать фотоэмиссию из металлических стенок камеры сгорания и обогащать таким образом газовую среду камеры сгорания свободными электронами.The principle of operation of the proposed spark plug is that the discharge between the electrodes of the spark plug is automatically interrupted before all the energy accumulated in the power unit of the ignition system is dissipated in the discharge gap during the discharge or discharge moving across the surface of the dielectric. In accordance with the diagram of connecting the plug from the
Аналогично в ходе зарядки подпорной емкости С зарядным током (по цепи: силовой блок 12 - высоковольтный электрод 2 - разрядный промежуток - боковой электрод 3 - емкость С) происходит обогащение газовой среды свободными электронами и в варианте конструкции свечи со скользящим разрядом по поверхности диэлектрика, изолирующего центральный высоковольтный электрод свечи (фиг.2).Similarly, during charging of the retaining capacitance With a charging current (along the circuit:
Далее после зарядки подпорной емкости и увеличения потенциала на боковых электродах 3 свечи зажигания эти электроды совместно с центральным электродом 2, с одной стороны, и, находящиеся под потенциалом "земли" металлические стенки и другие конструктивные части камеры сгорания 14 (фиг.7), с другой стороны, создают в объеме камеры сгорания электрическое поле Еуск. Свободные электроны, образованные в газовой среде топливовоздушной смеси, заполняющей камеру сгорания, ускоряются под действием электрического поля Еуск и осуществляют несамостоятельный разряд в газе по цепи: силовой блок 12 - высоковольтный электрод 2 + боковой электрод 3 (или совокупность боковых электродов) - газовая среда - стенки камеры сгорания 14. При движении в газовой среде в процессе несамостоятельного разряда свободные электроны испытывают неупругие соударения (с передачей части или всей накопленной энергии) с молекулами газовой среды. Топливовоздушная смесь образована молекулами углеводородов и промежуточных продуктов их неполного окисления, а также молекулами газов, образующих воздушную среду. Поэтому свободные электроны при движении через молекулярный газ будут, в основном, испытывать соударения с молекулами азота, составляющими около 75% всех молекул топливовоздушной смеси. При неупругих соударениях электроны передают энергию, накопленную между столкновениями, различным степеням свободы молекул. Из фиг.10 видно, что при значениях приведенной напряженности электрического поля Е/Р<15 В/см·торр (вольт на сантиметр на торр) - соответствует 1÷4 кВ/см·атм (киловольт на сантиметр на атмосферу), основным механизмом потерь энергии электронами является возбуждение колебаний молекул. Аналогичный вид имеют зависимости и для других молекулярных газов. При возбуждении молекулярных газов, таких как СО2, СО, N2, у которых максимум сечения возбуждения колебаний молекул σv≈10-15 см2 расположен в области 1÷2 эВ и величина сечения резко спадает при увеличении и уменьшении энергии электронов, до 98% энергии электронов расходуется на возбуждение колебаний.Then, after charging the retaining capacity and increasing the potential on the
Свободные электроны, периодически набирая в процессе ускорения под действием электрического поля Еуск и передавая при неупругих соударениях энергию молекулам газа, "перекачивают" электрическую энергию, накопленную в системе зажигания, непосредственно в колебательные уровни молекул газа. Это и есть "механизм", осуществляющий практически мгновенное энергетическое воздействие на относительно большой объем газовой среды в камере сгорания. Под действием неупругих соударений с электронами молекулы азота переходят с нижнего уровня v0 на возбужденные колебательные уровни Колебательно-возбужденные молекулы азота, имеющие нулевой дипольный момент, живут в возбужденном состоянии очень долго (по атомным масштабам), и, по существу, единственным механизмом отвода их колебательной энергии служат столкновения с невозбужденными молекулами, в том числе и с молекулами промежуточных продуктов неполного окисления углеводородов. Во время этих столкновений колебательно возбужденные молекулы азота обмениваются колебательными квантами, которые имеют величину 0,29 эВ, с другими молекулами. В конечном итоге это приводит к возбуждению колебательных уровней метастабильных и других молекул промежуточных продуктов неполного окисления углеводородов, а также молекул кислорода, участвующих в цепной реакции окисления углеводородов, что приводит к быстрому разветвлению цепной реакции и объемному цепному взрыву топливовоздушной смеси.Free electrons, periodically gaining E accele in the course of acceleration under the influence of an electric field and transferring energy to gas molecules during inelastic collisions, "pump" the electric energy accumulated in the ignition system directly into vibrational levels of gas molecules. This is the "mechanism" that carries out an almost instantaneous energy impact on a relatively large volume of the gaseous medium in the combustion chamber. Under the action of inelastic collisions with electrons, nitrogen molecules pass from the lower level v 0 to excited vibrational levels Vibrationally excited nitrogen molecules having a zero dipole moment live in an excited state for a very long time (on atomic scales), and, essentially, collisions with unexcited molecules, including molecules of intermediate products of incomplete oxidation, serve as the only mechanism for removing their vibrational energy. hydrocarbons. During these collisions, vibrationally excited nitrogen molecules exchange vibrational quanta, which are 0.29 eV, with other molecules. Ultimately, this leads to the excitation of vibrational levels of metastable and other molecules of intermediate products of incomplete oxidation of hydrocarbons, as well as oxygen molecules involved in the chain reaction of oxidation of hydrocarbons, which leads to a rapid branching of the chain reaction and volumetric chain explosion of the air-fuel mixture.
Эффективность описанного выше механизма возбуждения колебательных состояний молекул газовой среды путем неупругих столкновений со свободными электронами сильно зависит от концентрации свободных электронов в газе. Поэтому одной из основных причин совершенствования конструкции предложенной свечи зажигания было стремление создать как можно большее число свободных электронов во всем объеме камеры сгорания. Так, в некоторых вариантах реализации свеча имеет несколько боковых электродов, каждый из которых подключен к "земляному" потенциалу через отдельную подпорную емкость. Использование нескольких боковых электродов позволяет более равномерно "осветить" жестким электромагнитным излучением объем камеры сгорания. Это возможно потому, что величина каждой подпорной емкости Сi подобрана так, что запасаемая в ней энергия Wi намного меньше, чем запасенная энергия WΣ в системе зажигания. Тогда при электрическом пробое первого и каждого последующего разрядных промежутков потенциал U2 центрального высоковольтного электрода 2 уменьшается незначительно (фиг.8), а разность потенциалов между центральным высоковольтным электродом и боковыми электродами 3 еще не "пробитых" разрядных промежутков быстро восстанавливается и практически постоянно превышает ΔUпроб. Поэтому в разряде последовательно участвуют все разрядные промежутки между центральным высоковольтным электродом 2 и всеми боковыми электродами 3. Вариант исполнения свечи зажигания с использованием скользящего разряда по поверхности диэлектрика, изображенный на фиг.2, имеет более высокий кпд по генерации жесткого электромагнитного излучения по сравнению с вариантом фиг.1, в котором разряд происходит через газовые промежутки. При скользящем разряде по поверхности диэлектрика за счет поляризации диэлектрика и появления на его поверхности связанных электрических зарядов, как правило, реализуется большее перенапряжение на разрядном промежутке. Поэтому излучательная способность скользящего разряда в области жесткого электромагнитного излучения выше.The effectiveness of the above-described mechanism for the excitation of vibrational states of molecules of a gaseous medium through inelastic collisions with free electrons strongly depends on the concentration of free electrons in the gas. Therefore, one of the main reasons for improving the design of the proposed spark plug was the desire to create the largest possible number of free electrons in the entire volume of the combustion chamber. So, in some embodiments, the candle has several side electrodes, each of which is connected to the "earth" potential through a separate retaining capacity. The use of several side electrodes allows more uniformly "illuminate" the volume of the combustion chamber with hard electromagnetic radiation. This is possible because the value of each retaining capacitance C i is selected so that the energy W i stored in it is much less than the stored energy W Σ in the ignition system. Then, during electric breakdown of the first and each subsequent discharge gaps, the potential U 2 of the central high-
Использование предложенной свечи зажигания в двигателе внутреннего сгорания позволяет существенно улучшить технические характеристики двигателя. Предложенная свеча зажигания обеспечивает стимулированное объемное самовоспламенение горючей смеси в нужной фазе рабочего цикла. При осуществлении объемного самовоспламенения практически в "верхней мертвой точке" реализуются все скрытые возможности поршневых двигателей внутреннего сгорания. Быстрое, синхронное практически во всем объеме камеры сгорания, развитие воспламенения и полное сгорание топлива позволяют поднять допустимую степень сжатия ε горючей смеси на основе бензина обычных марок (АИ 80÷АИ 92) до значений ε>16 и использовать "бедные" (α~1.1÷1,7) топливовоздушные смеси. При этом также существенно повышаются кпд, мощность, крутящий момент и эластичность двигателя одновременно со значительным повышением экономичности и экологической чистоты рабочего цикла.Using the proposed spark plug in an internal combustion engine can significantly improve the technical characteristics of the engine. The proposed spark plug provides stimulated volumetric self-ignition of the combustible mixture in the desired phase of the duty cycle. When volumetric self-ignition is carried out, practically all the latent possibilities of reciprocating internal combustion engines are realized practically at the “top dead center”. Fast, synchronous in almost the entire volume of the combustion chamber, the development of ignition and complete combustion of the fuel allow us to raise the permissible compression ratio ε of the combustible mixture based on conventional gasoline (AI 80 ÷ AI 92) to ε> 16 and use the "poor" (α ~ 1.1 ÷ 1.7) air-fuel mixtures. At the same time, the efficiency, power, torque and elasticity of the engine are significantly increased at the same time as a significant increase in efficiency and environmental cleanliness of the working cycle.
Источники информацииInformation sources
1. Levis В., v. Elbe G. "Combustion, Flames and Explosions of Gases". N.Y., 1951.1. Levis B., v. Elbe G. "Combustion, Flames and Explosions of Gases". N.Y., 1951.
2. US Patent 4092558.2. US Patent 4092558.
3. Патент RU №2161728.3. Patent RU No. 2161728.
4. Дж. М. Самервилл "Электрическая дуга", М.-Л., Госэнергоиздат, 1962, с.8.4. J. M. Samerville "Electric arc", M.-L., Gosenergoizdat, 1962, p.8.
5. W.L. Nighan, Phys. Rev. A2, 1989 (1970).5. W.L. Nighan, Phys. Rev. A2, 1989 (1970).
Claims (5)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004129263/06A RU2273082C1 (en) | 2004-10-06 | 2004-10-06 | Spark plug for internal-combustion engine |
PCT/RU2005/000460 WO2006041330A1 (en) | 2004-10-06 | 2005-09-12 | Spark plug for an internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004129263/06A RU2273082C1 (en) | 2004-10-06 | 2004-10-06 | Spark plug for internal-combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2273082C1 true RU2273082C1 (en) | 2006-03-27 |
Family
ID=36148557
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004129263/06A RU2273082C1 (en) | 2004-10-06 | 2004-10-06 | Spark plug for internal-combustion engine |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2273082C1 (en) |
WO (1) | WO2006041330A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2497251C1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-27 | Открытое акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" (ОАО УНПП "Молния") | Ignition plug for combustion chambers of power and propulsion plants |
RU2504059C1 (en) * | 2012-06-19 | 2014-01-10 | Николай Иванович Чепелев | Spark-plug |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2818547C (en) | 2012-09-18 | 2014-08-12 | Ming Zheng | Multi-coil spark ignition system |
CN111817140B (en) * | 2020-07-28 | 2021-09-10 | 北京航空航天大学 | Spark plug based on metal beam excitation discharge principle |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2810159C3 (en) * | 1978-03-09 | 1984-11-08 | Bloss, Werner H., Prof. Dr.-Ing., 7065 Winterbach | Device for igniting combustible mixtures |
SU1076994A1 (en) * | 1982-07-08 | 1984-02-29 | Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт | Surface discharge glow plug |
US4590536A (en) * | 1985-06-20 | 1986-05-20 | Gerry Martin E | Resistive-capacitive igniter and cable |
RU2100887C1 (en) * | 1994-05-12 | 1997-12-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Технокерам" | Spark plug |
-
2004
- 2004-10-06 RU RU2004129263/06A patent/RU2273082C1/en not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-09-12 WO PCT/RU2005/000460 patent/WO2006041330A1/en active Application Filing
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2497251C1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-27 | Открытое акционерное общество "Уфимское научно-производственное предприятие "Молния" (ОАО УНПП "Молния") | Ignition plug for combustion chambers of power and propulsion plants |
RU2504059C1 (en) * | 2012-06-19 | 2014-01-10 | Николай Иванович Чепелев | Spark-plug |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2006041330A1 (en) | 2006-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100317762B1 (en) | Traveling spark ignition system and ignitor therefor | |
US6321733B1 (en) | Traveling spark ignition system and ignitor therefor | |
US6662793B1 (en) | Electronic circuits for plasma-generating devices | |
WO2000077391A1 (en) | Add on unit to conventional ignition systems to provide a follow-on current through a spark plug | |
EP2067986A3 (en) | System and method for generating and sustaining a corona electric discharge for igniting a combustible gaseous mixture | |
JP2008521164A (en) | High frequency plasma spark plug | |
US9828967B2 (en) | System and method for elastic breakdown ignition via multipole high frequency discharge | |
KR20100126757A (en) | Plasma plug for an internal combustion engine | |
JP2009097500A (en) | Plasma ignition device | |
SU1074424A3 (en) | Arc-type ignition plug | |
US6474321B1 (en) | Long-life traveling spark ignitor and associated firing circuitry | |
WO2006041330A1 (en) | Spark plug for an internal combustion engine | |
JP4424384B2 (en) | Plasma ignition device | |
TW201734304A (en) | Ignition device for igniting an air-fuel mixture in a combustion chamber | |
Burrows et al. | 7.3 New Developments and Optimization of The Advanced Corona Ignition System (ACIS) | |
JP2010019203A (en) | Plasma type ignition device | |
WO2001020162A1 (en) | Ignition system for stratified fuel mixtures | |
RU1778842C (en) | Method for igniting fuel mixture | |
SU813830A1 (en) | Device for power supply of pulse gas-discharge tubes | |
SU1634145A3 (en) | Spark-plug | |
SU1589344A1 (en) | Device for igniting fuel-air mixture | |
RU79324U1 (en) | DEVICE FOR SUPPORTING POOR MIXTURE COMBUSTION | |
RU132499U1 (en) | DISCHARGE DEVICE FOR IGNITION OF FUEL-AIR MIXTURES | |
JP2018132032A (en) | Ignition device for internal combustion engine | |
CN1232140A (en) | Plasma igniter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20060922 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091007 |