RU74524U1 - SPARK PLUG - Google Patents

Abstract

Предлагаемая свеча зажигания, позволяет значительно понизить тепловые потери в холодные стенки рабочей камеры корпуса свечи зажигания и в боковой электрод, что приводит к увеличению эффективности, надежности и других характеристик свечи зажигания. В предлагаемой свече зажигания, насадка закреплена в центральном отверстии корпуса, а боковой электрод расположен снаружи насадки, причем конец бокового электрода, образующий искровой зазор, расположен над насадкой.The proposed spark plug can significantly reduce heat loss to the cold walls of the working chamber of the spark plug housing and to the side electrode, which leads to an increase in the efficiency, reliability and other characteristics of the spark plug. In the proposed spark plug, the nozzle is fixed in the central hole of the housing, and the side electrode is located outside the nozzle, with the end of the side electrode forming a spark gap located above the nozzle.

Description

Полезная модель относится к устройствам зажигания горючей смеси в двигателях на легком топливе, а именно к свечам зажигания, предназначенным для воспламенения горючей смеси в двигателях на легком топливе.The invention relates to ignition devices for a combustible mixture in light fuel engines, namely to spark plugs designed to ignite a combustible mixture in light fuel engines.

Все свечи зажигания работают по принципу высоковольтного искрового разряда в условиях сжатой горючей смеси. Благодаря высокой температуре искры происходит воспламенение горючей смеси.All spark plugs operate on the principle of high-voltage spark discharge in a compressed combustible mixture. Due to the high temperature of the spark, ignition of the combustible mixture occurs.

Подавляющее большинство свечей зажигания по своей технической сути представляют собой пассивный поджигатель.The vast majority of spark plugs are, in their technical essence, a passive arsonist.

Несмотря на то, что искровой разряд бывает воздушный, поверхностный и комбинированный, воспламенение горючей смеси происходит в небольшом объеме рядом со стенкой камеры сгорания (каталог фирмы NGK «Свечи зажигания», 2006).Despite the fact that the spark discharge is air, surface and combined, ignition of the combustible mixture occurs in a small volume near the wall of the combustion chamber (NGK catalog “Spark plugs”, 2006).

Дальнейшее развитие горения определяется направлением и силой вихрей горючей смеси в камере сгорания.Further development of combustion is determined by the direction and strength of the vortices of the combustible mixture in the combustion chamber.

Основным недостатком таких свечей зажигания является ассиметричное горение смеси по удлиненной траектории. Это существенно снижает все характеристики двигателя.The main disadvantage of such spark plugs is the asymmetric combustion of the mixture along an elongated path. This significantly reduces all engine characteristics.

Для получения максимальных характеристик двигателя горючую смесь необходимо воспламенять в центре камеры сгорания. В этом случае горение будет происходить симметрично и быстро. При существующих конструкциях двигателей это возможно лишь при использовании активных поджигателей, т.е. свечей зажигания, обладающих факельным эффектом.To obtain maximum engine performance, the combustible mixture must be ignited in the center of the combustion chamber. In this case, combustion will occur symmetrically and quickly. With existing engine designs, this is only possible with active ignitors, i.e. spark plugs having a flare effect.

В основном исследования проводились с форкамерными свечами зажигания, например, патент Немецкого Рейха №661768, опубликован 2.06.1938 и патент RU №2239925, опубликован 10.11.2004. Основным признаком форкамерных свечей, содержащих корпус, изолятор и центральный электрод, является наличие внутри корпуса полости, играющей роль форкамеры, и узкого канала (сопла), связывающего форкамеру с камерой сгорания двигателя.The studies were mainly carried out with prechamber spark plugs, for example, the German Reich patent No. 661768, published on 2.06.1938 and RU patent No. 2239925, published on 10.11.2004. The main feature of prechamber candles containing a housing, an insulator, and a central electrode is the presence of a cavity inside the housing, which plays the role of a prechamber, and a narrow channel (nozzle) connecting the prechamber to the combustion chamber of the engine.

Форкамерным свечам свойственен ряд недостатков. Объем форкамеры мал для накопления необходимого заряда горючей смеси. Холодные стенки форкамеры усугубляют первый недостаток за счет тепловых потерь в стенки. Отсутствует вентиляция, и остаточные газы еще более снижают заряд горючей смеси и повышают нестабильность зажигания. Это в сумме проявляется в плохом запуске холодного двигателя, нестабильной работе двигателя на холостом ходу и при резком дросселировании.Pre-chamber candles have a number of drawbacks. The volume of the prechamber is small for the accumulation of the necessary charge of the combustible mixture. The cold walls of the prechamber exacerbate the first drawback due to heat loss to the walls. There is no ventilation, and residual gases further reduce the charge of the combustible mixture and increase the ignition instability. This in total is manifested in a poor start of a cold engine, unstable engine idling and sharp throttling.

В то же время эти свечи зажигания склонны к калильному зажиганию на больших нагрузках. После слабого «выстрела» продуктов горения из форкамеры в основную камеру происходит ответный мощный «выстрел», который перегревает центральный электрод и изолятор.At the same time, these spark plugs are prone to glow ignition at high loads. After a weak “shot” of the combustion products from the prechamber to the main chamber, a powerful response “shot” occurs, which overheats the central electrode and the insulator.

Более перспективным способом получения мощного факела является использование эффекта конусного резонатора.A more promising way to obtain a powerful torch is to use the effect of a conical resonator.

Известна свеча зажигания, содержащая корпус, изолятор с размещенным в нем центральным электродом, боковой электрод, закрепленный на корпусе с образованием искрового промежутка между ним и торцом центрального электрода (см. АС СССР №1720115, по кл. H01T 13/00, 1992).Known spark plug containing a housing, an insulator with a central electrode placed in it, a side electrode mounted on the housing with the formation of a spark gap between it and the end of the central electrode (see USSR AS No. 1720115, according to class H01T 13/00, 1992).

В известной конструкции на корпусе выполнена внутренняя расширяющаяся наружу конусная поверхность, которая симметрично охватывает искровой промежуток, а по высоте в 3-5 раз больше его.In a known design, an inner conical surface expanding outward is made on the housing, which symmetrically covers the spark gap, and is 3-5 times as high in height.

Однако из-за холодных стенок рабочей полости корпуса эффективность данной свечи была невысокой.However, due to the cold walls of the working cavity of the housing, the effectiveness of this candle was low.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой полезной модели является свеча зажигания, содержащая корпус с боковым электродом, изолятор с центральным электродом и соединенную с корпусом насадку с внутренней расширяющейся наружу конусной поверхностью и размещенный в ее канале боковой электрод (см. патент US №6667568).Closest to the technical nature of the proposed utility model is a spark plug containing a housing with a side electrode, an insulator with a central electrode and a nozzle connected to the housing with an inner conical surface expanding outward and a side electrode located in its channel (see US patent No. 6667568).

В известной конструкции благодаря низкой теплопроводности насадки уменьшились тепловые потери свечи зажигания.In a known design, due to the low thermal conductivity of the nozzle, the heat loss of the spark plug is reduced.

Однако, недостатком известной конструкции является значительные тепловые потери в холодные стенки рабочей камеры корпуса свечи зажигания и в боковой электрод, что приводит к снижению эффективности, надежности и других характеристик свечи зажигания.However, a disadvantage of the known design is significant heat loss in the cold walls of the working chamber of the spark plug housing and in the side electrode, which leads to a decrease in the efficiency, reliability and other characteristics of the spark plug.

Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является создание свечи зажигания, лишенной указанных недостатков.The problem solved by the proposed utility model is the creation of a spark plug devoid of these disadvantages.

Технический результат в предлагаемой полезной модели достигают созданием свечи зажигания, содержащей корпус с боковым электродом, установленный в его центральном отверстии изолятор с центральным электродом, торец которого образует с боковым электродом искровой зазор, и соединенная с корпусом насадка, имеющая внутреннюю расширяющуюся наружу конусную поверхность и канал для бокового электрода, в которой, согласно полезной модели, насадка закреплена в центральном отверстии корпуса, а боковой электрод расположен снаружи насадки, причем конец бокового электрода, образующий искровой зазор, расположен над насадкой.The technical result in the proposed utility model is achieved by creating a spark plug containing a housing with a side electrode, an insulator with a central electrode installed in its central hole, the end face of which forms a spark gap with the side electrode, and a nozzle connected to the housing, having an inner conical surface expanding outward and a channel for a side electrode, in which, according to a utility model, the nozzle is fixed in the central hole of the housing, and the side electrode is located outside the nozzle, moreover the end of the side electrode forming a spark gap is located above the nozzle.

Предлагаемая полезная модель позволяет защитить накапливаемую тепловую энергию во внутренней полости свечи зажигания от холодных стенок корпуса и бокового электрода.The proposed utility model protects the accumulated thermal energy in the internal cavity of the spark plug from the cold walls of the housing and the side electrode.

Кроме того, в предлагаемой конструкции улучшаются условия охлаждения бокового электрода за счет вихревых потоков, что снижает тепловую нагрузку на свечу зажигания.In addition, the proposed design improves the cooling conditions of the side electrode due to vortex flows, which reduces the heat load on the spark plug.

Расположение конца бокового электрода, образующего искровой зазор, над насадкой позволяет производить поджиг горючей смеси только в рабочей полости свечи зажигания.The location of the end of the side electrode forming the spark gap above the nozzle allows ignition of the combustible mixture only in the working cavity of the spark plug.

В предлагаемой полезной модели улучшается пробой искрового зазора.In the proposed utility model, the breakdown of the spark gap is improved.

Наличие вентиляционных отверстий в конусной насадке улучшает вентиляцию внутренней полости свечи зажигания и охлаждение изолятора. Также повышается дальность «стрельбы» свечи за счет эжекторного эффекта.The presence of ventilation holes in the cone nozzle improves ventilation of the internal cavity of the spark plug and the cooling of the insulator. Also increases the range of "firing" candles due to the ejector effect.

Проведенные патентные исследования показали, что не известны технические решения с указанной совокупностью существенных признаков в аналогичных свечах зажигания, т.е. предлагаемое решение, соответствует критерию «новизна».Patent studies have shown that technical solutions with the indicated set of essential features in similar spark plugs are not known, i.e. the proposed solution meets the criterion of "novelty."

Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления полезной модели.We believe that the information presented in the application materials is sufficient for the practical implementation of the utility model.

Сущность предлагаемой свечи зажигания поясняется нижеследующим описанием предлагаемой полезной модели и чертежом, где показан продольный разрез свечи зажигания.The essence of the proposed spark plugs is illustrated by the following description of the proposed utility model and the drawing, which shows a longitudinal section of the spark plug.

Свеча зажигания содержит корпус 1 с боковым электродом 2, установленный в его центральном отверстии 3, изолятор 4 с центральным электродом 5, торец которого образует с боковым электродом искровой зазор 6, насадку 7, закрепленную в центральном отверстии 3 корпуса 1.The spark plug contains a housing 1 with a side electrode 2 installed in its central hole 3, an insulator 4 with a central electrode 5, the end of which forms a spark gap 6 with the side electrode, a nozzle 7 fixed in the central hole 3 of the housing 1.

В зависимости от технологических требований насадка 7 может быть выполнена тонкостенной из жаростойкого сплава с каталитическими свойствами с внутренней расширяющейся наружу конусной поверхностью 8 и каналом 9, предназначенным для размещения в нем бокового электрода 2.Depending on the technological requirements, the nozzle 7 can be made thin-walled from a heat-resistant alloy with catalytic properties with an internal outwardly expanding conical surface 8 and a channel 9 designed to accommodate the side electrode 2.

Конусная насадка 7 имеет вентиляционное отверстие 10.The cone nozzle 7 has a ventilation hole 10.

В предлагаемой полезной модели конец 11 бокового электрода, образующий искровой зазор 6, расположен над насадкой 7, а именно, выше плоскости 12, проходящей через внешнюю кромку конусной насадки 7.In the proposed utility model, the end electrode 11 of the side electrode forming the spark gap 6 is located above the nozzle 7, namely, above the plane 12 passing through the outer edge of the conical nozzle 7.

Свеча зажигания работает следующим образом.The spark plug works as follows.

Во время такта сжатия происходит уплотнение горючей смеси, что приводит к повышению давления и температуры.During the compression stroke, the combustible mixture is densified, which leads to an increase in pressure and temperature.

При подаче высоковольтного напряжения на центральный электрод 5 начинается ионизация искрового зазора 6. В определенный момент времени наступает пробой искрового зазора 6.When applying a high voltage voltage to the central electrode 5, the ionization of spark gap 6 begins. At a certain point in time, breakdown of spark gap 6 occurs.

Ток разряда искры обладает высокой температурой, что приводит к образованию плазменного шарика и воспламенению горючей смеси. Несмотря на наличие газового вихря, сильное поле конусной насадки защищает от The spark discharge current has a high temperature, which leads to the formation of a plasma ball and ignition of the combustible mixture. Despite the presence of a gas vortex, the strong field of the cone nozzle protects against

распространения пламени в камере сгорания двигателя. Горение развивается только во внутренней полости свечи зажигания.flame propagation in the combustion chamber of the engine. Burning develops only in the internal cavity of the spark plug.

Выделяемая тепловая энергия хорошо накапливается, так как внутренняя полость хорошо защищена горячими стенками насадки 7 и отсутствием в ней бокового электрода 2.The released thermal energy is well accumulated, since the internal cavity is well protected by the hot walls of the nozzle 7 and the absence of a side electrode 2 in it.

В определенный момент времени (при завершении такта сжатия) свеча зажигания «выстреливает» запасенной тепловой энергией в виде мощного расширяющегося плазменного факела. При достижении факелом центра камеры сгорания, горение развивается симметрично и быстро.At a certain point in time (at the end of the compression stroke), the spark plug “shoots” with stored thermal energy in the form of a powerful expanding plasma torch. When the torch reaches the center of the combustion chamber, combustion develops symmetrically and quickly.

Это значительно повышает все характеристики двигателя.This greatly improves all engine performance.

Предлагаемая свеча зажигания была опробована и результаты показали, что искровой зазор можно увеличить с 0,8 мм до 1,5 мм без ущерба для высоковольтной части системы зажигания.The proposed spark plug was tested and the results showed that the spark gap can be increased from 0.8 mm to 1.5 mm without damage to the high-voltage part of the ignition system.

Значительно расширился крутящий момент на «низах и верхах». Так легковой автомобиль способен ехать и разгоняться на 5-ой передаче от 300 об/мин. На 1-ой передаче крутящий момент не снижается до 7 тыс. об/мин. Это позволяет получить рекордные экономические, динамические и др. характеристики.Significantly expanded torque at the bottom and top. So a car is able to drive and accelerate in 5th gear from 300 rpm. In 1st gear, the torque does not decrease to 7 thousand rpm. This allows you to get a record of economic, dynamic and other characteristics.

Claims (2)

1. Свеча зажигания, содержащая корпус с боковым электродом, установленный в его центральном отверстии изолятор с центральным электродом, торец которого образует с боковым электродом искровой зазор, и соединенная с корпусом насадка, имеющая внутреннюю расширяющуюся наружу конусную поверхность и канал для бокового электрода, отличающаяся тем, что насадка закреплена в центральном отверстии корпуса, а боковой электрод расположен снаружи насадки, причем конец бокового электрода, образующий искровой зазор, расположен над насадкой.1. An spark plug comprising a housing with a side electrode, an insulator with a central electrode installed in its central hole, the end of which forms a spark gap with the side electrode, and a nozzle having a conical inner surface that extends outwardly and a channel for the side electrode, characterized in that the nozzle is fixed in the Central hole of the housing, and the side electrode is located outside the nozzle, and the end of the side electrode, forming a spark gap, is located above the nozzle. 2. Свеча зажигания по п.1, отличающаяся тем, что конусная насадка содержит вентиляционные отверстия.

2. The spark plug according to claim 1, characterized in that the cone nozzle contains ventilation holes.