BRPI0616025A2 - vela de ignição - Google Patents

Abstract

VELA DE IGNIçãO Trata-se de uma vela de ignição que inclui uma célula principal oca que tem uma parte de extensão flexível e uma câmara de combustão primária, um isolador montado na célula principal, para isolar uma haste terminal encaixada centralmente na célula principal, um eletrodo central que tem um primeiro contato elétrico arranjado na câmara de combustão primária, sendo que o eletrodo central se estende para baixo da haste terminal enquanto é circundado pelo isolador, um segundo contato elétrico disposto em uma superfície interna inferior da célula principal enquanto é arranjado na câmara de combustão primária, sendo que o segundo contato elétrico corresponde ao primeiro contato elétrico, e uma válvula de ignição de chama transversal acoplada à célula principal pela parte de extensão em um estado curvo da parte de extensão, em que a válvula de ignição de chama transversal tem um furo de ignição principal e furos de ignição auxiliares para guiar as chamas da câmara de combustão primária para o interior de um cilindro.

Description

VELA DE IGNIÇÃO

DESCRIÇÃO

Campo Técnico

A presente invenção refere-se a um dispositivo deignição, e mais particularmente, a uma vela de ignição paraum motor de combustão interna que tem a capacidade deintensificar o desempenho da combustão do motor de combustãoe de reduzir a geração de óxidos de nitrogênio (NOx) ,enquanto é utilizado por um período de tempo prolongado.

Antecedentes da Invenção

Os motores de combustão interna, que são utilizadosprincipalmente como motores de veículos, podem serclassificados em um motor de quatro tempos e um motor de doistempos. 0 motor de quatro tempos tem um curso de compressão,um curso de sucção, um curso de combustão, e um curso deexaustão.

Tal motor interno utiliza uma vela de ignição a fimde queimar uma mistura de gases em um curso de combustão.Isto é, a vela de ignição refere-se a um dispositivo dedescarga de faísca para inflamar uma mistura de gasescomprimida em um motor interno.

Geralmente, onde tal vela de ignição é utilizada nomotor de combustão interna do tipo de ignição de faíscautilizando a gasolina de alta octanagem, o ponto desincronismo de ignição da vela de ignição deve serdeterminado dependendo da velocidade de giro do motor decombustão interna, a fim de obter uma eficiência da combustãopara uma potência de saída apropriada requerida no motor decombustão interna de alto desempenho.

Por exemplo, quando a velocidade de giro do motorde combustão interna é baixa, a ignição é realizada no pontodo tempo que corresponde a um ângulo do eixo de manivela deaproximadamente -6o de um centro morto superior (TDC) , ouseja, uma posição anterior ao TDC por um ângulo deaproximadamente 6o. À medida que a velocidade de giro domotor de combustão interna aumenta, o ponto de sincronismo deignição fica ainda mais anterior ao TDC, isto é, quando avelocidade de giro do motor de combustão interna aumenta, umaignição avançada é realizada para obter uma potência de saídamáxima do motor. Embora o ponto de tempo quando a igniçãoavançada é gerada dependa da velocidade de giro do motor decombustão interna, a ignição avançada é gerada tipicamente aum ângulo de aproximadamente -50° a partir do TDC.

Entrementes, o motor de combustão interna éequipado com uma unidade de controle eletrônico (ECU) paracontrolar a relação de ar-combustível entre a quantidade dear sugado e a quantidade de combustível injetado no motor decombustão interna. Particularmente, a ECU controla aquantidade de combustível injetado e o ponto de sincronismode ignição, com base nas rotações por minuto (RPM) do motor,da quantidade de ar sugado, e da pressão de ar sugado. A ECUtambém tem uma função de regulagem para suprimir a emissão dehidrocarboneto (HC) não queimado, de monóxido de carbono(CO), etc., enquanto melhora a relação máxima de ar-combustível do motor de combustão interna. Desse modo, a ECUfunciona de modo a otimizar o desempenho do motor.

No entanto, o mecanismo para obter a potência desaída máxima do motor não pode reduzir os óxidos denitrogênio (NOx) nocivos ao corpo humano. Particularmente, oproblema causado pelos óxidos de nitrogênio (NOx) fica maisintenso nos veículos que utilizam LPG (uma mistura gasosa depropano e butano).

A fim de reduzir os óxidos de nitrogênio (NOx) a umlimite de poluição ambiental apropriado ou menor, umdispendioso conversor catalítico de três vias pode ser unidoa uma região apropriada de um sistema do qual o gás deexaustão é descarregado. O conversor catalítico de três viascontrola a emissão de óxidos de nitrogênio (NOx) para queseja um limite padrão ou menor.

Neste caso, no entanto, o hidrocarboneto nãoqueimado é acumulado devido ao conversor catalítico de trêsvias. Em conseqüência disto, o sistema pode ficar bloqueadoou danificado.

Recentemente, para uma melhoria no desempenho domotor, uma vela de ignição foi proposta, a qual tem umaestrutura de câmara de pré-combustão na forma de umaestrutura encapsulada, uma estrutura em forma de tubo, ou umaestrutura fixada da tampa.

No entanto, as estruturas propostas incorrem em umaredução na eficiência de combustível, na falha de igniçãocausada pelo superaquecimento no TDPi e uma ignição anormal.

Em conseqüência disto, há um outro problema, tal como umaredução na potência de saída ou uma degradação no desempenhoda operação no caso de um motor de alto desempenho.

Além disso, a extremidade inferior da câmara depré-combustão em tal vela de ignição, por exemplo, uma tampaencapsulada, pode ser superaquecida além da capacidade datroca de calor da vela de ignição, ou seja, a faixa de calorda vela de ignição devido à alta temperatura de aquecimento eda fonte de gás do vórtice de calor presentes no cilindro.

Devido a tal superaquecimento, pode ocorrer uma detonação talcomo uma ignição mais prematura em um curso de compressão. Emconseqüência disto, pode ocorrer um fenômeno em que o motor éparado abruptamente.

Descrição da Invenção

Problema Técnico

Embora a vela de ignição convencional seja equipadacom a câmara de pré-combustão acima mencionada, ela não podeobter uma melhoria desejada no desempenho da combustão porqueuma pequena quantidade de pequenas chamas é transferida àcâmara de combustão. Além disso, a tampa encapsuladaarranjada na extremidade inferior da vela de ignição pode serderretida devido ao calor da alta temperatura e às chamas. Emconseqüência disto, há um problema de uma redução na extensãoda vida da vela de ignição ou de uma falha da vela deignição.

Particularmente, tais problemas ocorrem normalmentenos motores de combustão interna que utilizam gás LPG ougasolina de alta octanagem. Portanto, é necessáriodesenvolver uma vela de ignição que tenha uma faixa de calorque satisfaça os requisitos de alto desempenho dos motores decombustão interna.

Solução Técnica

Um objeto da presente invenção destinado a resolveros problemas acima mencionados reside na provisão de uma velade ignição que tem uma estrutura melhorada com a capacidadede ampliar a extensão de vida da vela de ignição.

Um outro objeto da presente invenção reside naprovisão de uma vela de ignição que exibe um desempenhoexcelente de troca de calor até mesmo em ambientes de altatemperatura e de alta pressão.

Ainda um outro objeto da presente invenção residena provisão de uma vela de ignição com a capacidade de obteruma melhoria na taxa de combustão e uma emissão reduzida deóxidos de nitrogênio.

De acordo com um aspecto, a presente invençãoapresenta uma vela de ignição que compreende: uma célulaprincipal oca que tem uma parte de extensão flexível formadaem uma extremidade inferior da célula principal, e uma câmarade combustão primária formada acima da parte de extensão; umisolador montado em uma parte oca da célula principal, paraisolar uma haste terminal encaixada centralmente na célulaprincipal; um eletrodo central que tem um primeiro contatoelétrico arranjado na câmara de combustão primária, sendo queo eletrodo central se estende para baixo da haste terminalenquanto é circundado pelo isolador; um segundo contatoelétrico disposto em uma superfície interna inferior dacélula principal enquanto é arranjado na câmara de combustãoprimária, sendo que o segundo contato elétrico corresponde aoprimeiro contato elétrico; e uma válvula de ignição de chamatransversal acoplada à extremidade inferior da célulaprincipal pela parte de extensão em um estado curvo da partede extensão, em que a válvula de ignição de chama transversaltem um furo de ignição principal e furos de igniçãoauxiliares para guiar as chamas da câmara de combustãoprimária a um interior de um cilindro.

A válvula de ignição de chama transversal podeincluir uma parte de borda em formato de anel, e uma partecentral em formato de disco que tem uma altura mais baixa doque uma altura da parte de borda.

De acordo com um outro aspecto, a presente invençãoapresenta um vela de ignição que compreende: uma célulaprincipal oca que tem uma câmara de combustão primáriadefinida em um interior da célula principal, e uma parte deextensão flexível formada em uma extremidade inferior dacélula principal; um isolador montado em uma parte oca dacélula principal, para isolar uma haste terminal encaixadacentralmente na célula principal; um eletrodo central que temum primeiro contato elétrico arranjado na câmara de combustãoprimária, sendo que o eletrodo central se estende para baixoda haste terminal enquanto é circundado pelo isolador; umsegundo contato elétrico disposto em uma superfície internainferior da célula principal enquanto é arranjado na câmarade combustão primária, sendo que o segundo contato elétricocorresponde ao primeiro contato elétrico; uma válvula deignição de chama transversal que tem uma estrutura em formatode disco tal que a válvula de ignição de chama transversalcobre o primeiro e o segundo contatos elétricos abaixo doprimeiro e segundo contatos elétricos, a válvula de igniçãode chama transversal tem um furo de ignição principal e furosde ignição auxiliares arranjados em uma região centralinferior da câmara de combustão primária; e um membro detransferência de calor intercalado entre a célula principal eo isolador, para transferir o calor causado pelas chamasgeradas durante uma operação de ignição do primeiro e segundocontatos elétricos a um elemento externo da vela de ignição epara cortar o vazamento de gás volátil.

O membro de transferência de calor pode ser feitode uma liga de cobre e alumínio. 0 primeiro e o segundocontatos elétricos podem ser feitos de uma liga à base deplatina.

A válvula de ignição de chama transversal pode serfeita de uma liga à base de zircônio. Alternativamente, aválvula de ignição de chama transversal pode ser feita deInconnel 6 01.

o número total do furo de ignição principal e furosde ignição auxiliares pode ser de três ou mais sob umacondição em que a área em seção transversal total do furo deignição principal e dos furos de ignição auxiliares varie de-1/400 a 1/700 da área em seção transversal do cilindro.

A válvula de ignição de chama transversal pode teruma inclinação de 15 a 20 em uma direção descendente a partirde uma linha horizontal da parte da borda.

De acordo ainda com um outro aspecto, a presenteinvenção apresenta uma vela de ignição que compreende: umacélula principal que tem uma peça de extensão flexívelformada em uma extremidade inferior da célula principal, euma parte oca definida em um interior da célula principal; umeletrodo central centralmente arranjado na célula principal;um isolador que circunda um corpo do eletrodo central, sendoque o isolador define uma câmara de combustão primária para apré-ignição de uma mistura de gases, juntamente com umasuperfície interna inferior da parede da célula principal; ummembro de transferência de calor intercalado entre asuperfície interna da parede da célula principal e oisolador, para transferir o calor da alta temperatura geradona câmara de combustão primária a um elemento externo da velade ignição; e uma válvula de ignição de chama transversalpara guiar as chamas da câmara de combustão primária a uminterior de um cilindro.

A válvula de ignição de chama transversal pode seracoplada à extremidade inferior da célula principal pelaparte da extensão em um estado curvo da parte de extensão sobuma condição em que a válvula de ignição de chama transversalé arranjada em um degrau definido entre a parte de extensão ea extremidade inferior da célula principal.

O membro de transferência de calor pode compreenderum primeiro membro de transferência de calor arranjado em umaextremidade superior da câmara de combustão primária, e umsegundo membro de transferência de calor arranjado entre umasuperfície interna superior da parede da célula principal e oisolador.

Efeitos Vantajosos

A vela de ignição descrita acima de acordo com apresente invenção tem os seguintes efeitos.

Primeiramente, a válvula de ignição de chamatransversal não é deformada nem mesmo sob condições de altatemperatura e de alta pressão porque ela é manufaturadautilizando uma liga à base de zircônio. Conseqüentemente, hávantagens, uma vez que é possível aumentar a extensão de vidada vela de ignição e impedir a ignição anormal causada pelocalor da alta temperatura.

Em segundo lugar, há uma vantagem, uma vez que épossível transferir facilmente o calor da alta temperaturagerado na câmara de combustão primária ao elemento externo davela de ignição em virtude do membro de transferência decalor ser intercalado entre a superfície interna da parede dacélula principal e o isolador. Também é possível impedir queas chamas escapem através de uma abertura definida entre acélula principal e o isolador.

Em terceiro lugar, há uma vantagem de montagemfácil da vela de ignição porque a válvula de ignição de chamatransversal é acoplada à extremidade inferior da célulaprincipal simplesmente ao dobrar a parte de extensão.

Em quarto lugar, é possível aumentar a taxa decombustão da mistura de gases porque a válvula de ignição dechama transversal tem uma elevada resistência à altatemperatura. De acordo com a taxa aumentada da combustão damistura de gases, é possível obter uma elevada potência desaída do motor. Também há uma vantagem, uma vez que épossível permitir a ignição retardada no curso total domotor. Além disso, há vantagens de uma extensão de vidaprolongada do óleo do motor, de uma redução no ruído e navibração gerados no motor, e de uma redução na emissão do gásde exaustão, particularmente de óxidos de nitrogênio.

Melhor Modo Para Praticar a Invenção

Os desenhos em anexo, que são incluídos parapropiciar uma compreensão adicional da invenção, ilustram asrealizações da invenção e, juntamente com a descrição, servempara explicar o princípio da invenção.

Nos desenhos:

a FIGURA 1 é uma vista secional que ilustra a velade ignição de acordo com a presente invenção;a FIGURA 2 é uma vista secional ampliada queilustra um estado acoplado de uma válvula de ignição de chamatransversal incluída na vela de ignição da FIGURA 1 de acordocom uma realização da presente invenção; e

a FIGURA 3 é uma vista secional ampliada queilustra um estado acoplado de uma válvula de ignição de chamatransversal incluída na vela de ignição de acordo com umaoutra realização da presente invenção.

Agora será feita referência em detalhes àsrealizações preferidas de uma vela de ignição de acordo com apresente invenção, cujos exemplos são ilustrados nos desenhosem anexo. A FIGURA 1 é uma vista secional que ilustra a velade ignição de acordo com a presente invenção. A FIGURA 2 éuma vista secional ampliada que ilustra um estado em que umaválvula de ignição de chama transversal de acordo com apresente invenção é acoplada a uma parte curva de uma célulaprincipal.

A vela de ignição inclui uma célula principal 110que tem uma estrutura oca, um isolador 12 0 arranjado nacélula principal 110, e uma válvula de ignição de chamatransversal 150 arranjada em uma extremidade inferior dacélula principal 110.

Um eletrodo central 13 0 é arranjado em uma partecentral da célula principal 110. Particularmente, o eletrodocentral 130 é encaixado em uma parte central do isolador 120.O eletrodo central 130 é acoplado a uma haste terminal 170que se estende para cima do eletrodo central 130. Os membrosde transferência de calor 160 e 161 são intercalados entreuma superfície interna da parede da célula principal 110 e oisolador 12 0 em posições predeterminadas, respectivamente.

O isolador 120 circunda a haste terminal 170 e oeletrodo central 13 0 encaixado na parte central da célulaprincipal 110, para isolar a haste terminal 170 e o eletrodocentral 130 da célula principal 110.

A célula principal 110 tem uma parte de extensão114 formada em uma extremidade inferior da célula principal110, para formar um espaço de acoplamento em que a válvula deignição de chama transversal 150 é acoplada à célulaprincipal 110. A célula principal 110 também tem uma paredeinferior 112 da célula principal que se estende para cima daparte de extensão 114 enquanto é escalonada da parte deextensão 114, para formar uma parte inferior da célulaprincipal 110. A parede inferior 112 da célula principaldefine uma câmara de combustão preliminar 111 para pré-inflamar uma mistura de gases. A célula principal 110 tambémtem uma parede superior 115 da célula principal que forma umaparte superior da célula principal 110, e uma paredeintermediária 113 da célula principal arranjada entre aparede superior 115 da célula principal e a parede inferior112 da célula principal.

Entrementes, a estrutura oca da célula principal110 tem uma seção transversal que varia ao longo docomprimento axial da célula principal 110. Particularmente, aárea em seção transversal da célula principal 110 no espaçodefinido pela parte de extensão 114 é maior do que a área emseção transversal no espaço definido pela parede inferior 112da célula principal. A área em seção transversal no espaçodefinido pela parede intermediária 113 da célula principal émaior do que a área em seção transversal no espaço definidopela parede inferior 112 da célula principal. A área em seçãotransversal no espaço definido pela parede superior 115 dacélula principal é maior do que a área em seção transversalno espaço definido pela parede intermediária 113 da célulaprincipal. O isolador 120 tem uma variação em seçãotransversal substancialmente similar àquela da célulaprincipal 110, para se conformar à estrutura oca da célulaprincipal 110.

A razão pela qual a estrutura oca da célulaprincipal 110 tem uma variação em seção transversal tal comodescrito acima é para formar facilmente a câmara de combustãoprimária 111 na parte inferior da célula principal 110, epara transferir facilmente o calor causado pelas chamasgeradas na câmara de combustão primária 111.

A parte de extensão 114, que é arranjada naextremidade inferior da célula principal 110, é flexível paraacoplar a válvula de ignição de chama transversal 150 àcélula principal 110. Particularmente, a parte de extensão114 é radialmente escalonada para fora da superfície internada parede inferior 112 da célula principal, e é radialmentecurvada para dentro em um processo para acoplar a válvula deignição de chama transversal 150.

A fim de acoplar a válvula de ignição de chamatransversal 150 à célula principal 110, a válvula de igniçãode chama transversal 150 é primeiramente inserida no espaçodefinido pela parte de extensão 114. A seguir, a parte deextensão 114 é dobrada para o eixo central da vela de igniçãode maneira tal que a parte de extensão curvada 114 é acopladacom uma parte periférica da válvula de ignição de chamatransversal 150. Desse modo, a válvula de ignição de chamatransversal 150 é acoplada à extremidade inferior da célulaprincipal 110.

Tal como descrito acima, a câmara de combustãopreliminar 111 é definida dentro da parede inferior 112 dacélula principal. Na câmara de combustão primária 111, umcorpo do eletrodo central 13 0 é arranjado em um estado em queé circundado pelo isolador 120. Um primeiro contato elétrico132 para a ignição é formado em uma superfície exterior deuma extremidade inferior do eletrodo central 13 0.Um segundo contato elétrico 142 que corresponde aoprimeiro contato elétrico 132 é formado na superfície internada parede inferior 112 da célula principal. Conseqüentemente,a parede inferior 112 da célula principal pode ser indicadacomo um eletrodo de ligação à terra que corresponde aoeletrodo central 13 0. 0 eletrodo central 13 0, que é arranjadocentralmente no isolador 12 0, é conectado a um terminal devoltagem externo. Conseqüentemente, o primeiro contatoelétrico 132 formado no eletrodo central 13 0 interageeletricamente com o segundo contato elétrico 142 formado nasuperfície interna da parede inferior 112 da célulaprincipal.

O primeiro e o segundo contatos elétricos 132 e 142são arranjados dentro da câmara de combustão primária 111 deuma maneira tal que eles ficam espaçados um do outro por umadistância predeterminada enquanto ficam voltados um para ooutro. De preferência, o primeiro e o segundo contatoselétricos 132 e 142 são feitos de platina ou de uma liga àbase de platina. Roscas são formadas em uma superfícieexterior da parede inferior 112 da célula principal, parafixar a vela de ignição a um motor.

Uma vez que o isolador 120 é preenchido no interiorda parede intermediária 113 da célula principal, a câmara decombustão primária 111 é isolada da parede superior 115 dacélula principal, isto é, a superfície interna da paredeintermediária 113 da célula principal fica diretamente emcontato com o isolador 120.

A parede superior 115 da célula principal éampliada suavemente enquanto se estende para a paredeintermediária 113 da célula principal. Um primeiro membro dosmembros de transferência de calor, ou seja, o membro detransferência de calor 160, é arranjado em uma região onde aparede superior 115 da célula principal e a paredeintermediária 113 da célula principal são conectadas.Particularmente, o primeiro membro de transferência de calor160 tem um formato de anel, e é intercalado entre asuperfície interna da parede superior 115 da célula principale a superfície exterior do isolador 120.

Um segundo membro dos membros de transferência decalor, ou seja, o membro de transferência de calor 161, éarranjado em uma extremidade superior da câmara de combustãoprimária 111. O segundo membro de transferência de calor 161tem um formato de anel, e é intercalado entre a superfícieexterior do isolador 120 e a superfície interna da paredeintermediária 113 da célula principal. O segundo membro detransferência de calor 161 transfere o calor da altatemperatura gerado das chamas na câmara de combustão primária111 ao elemento externo da vela de ignição. O segundo membrode transferência de calor 161 também funciona para cortar ovazamento de gás volátil presente na câmara de combustãoprimária 111.

O primeiro membro de transferência de calor 160funciona para transferir o calor da alta temperatura geradona câmara de combustão primária 111 ao elemento externo davela de ignição. De preferência, os membros de transferênciade calor 160 e 161 são feitos de uma liga de cobre ealumínio.

De acordo com uma outra realização da presenteinvenção, somente um dentre o primeiro e o segundo membros detransferência de calor 160 e 161 pode ser instalado.Alternativamente, uma pluralidade de membros de transferênciade calor pode ser instalada em posições diferentes,respectivamente. Os membros de transferência de calor podemestar em contato com a superfície interna da célula principalenquanto encerram o isolador 120 arranjado dentro da paredeintermediária 113 da célula principal e da parede superior115 da célula principal.

A válvula de ignição de chama transversal 150 temum formato de disco, e é arranjada na extremidade inferior dacélula principal 110 abaixo do primeiro e segundo contatoselétricos 132 e 142 enquanto cobre o primeiro e o segundocontatos elétricos 132 e 142. Particularmente, a válvula deignição de chama transversal 150 tem uma parte de borda emformato de anel 151 e uma parte central em formato de discoque tem uma altura mais baixa do que aquela da parte de borda151. A válvula de ignição de chama transversal 150 também temuma parte inclinada 155 que conecta a parte de borda 151 e aparte central 153.

A parte inclinada 155 é inclinada para baixo daparte de borda 151 para a parte central 153. A inclinação daparte inclinada 155 é de 15 a 20 em uma direção descendenteem referência à parte de borda 151.

Um furo de ignição principal 152 é formado atravésda parte central 153, para comunicar a câmara de combustãoprimária 111 com o interior de um cilindro. De preferência, ofuro de ignição principal 152 é formado em uma posição quecorresponde aproximadamente à posição central da câmara decombustão primária 111.

Os furos de ignição auxiliares 154 são formadosatravés da parte inclinada 155 nas posições arranjadas em umcírculo espaçado radialmente afastado do centro do furo deignição principal 152 por uma distância predeterminada,respectivamente. Naturalmente que os furos de igniçãoauxiliares 154 comunicam a câmara de combustão primária 111com o interior do cilindro. Os furos de ignição auxiliares154 também funcionam para permitir que as chamas geradas nacâmara de combustão primária 111 fluam suavemente para ointerior do cilindro. Os furos de ignição auxiliares 154podem ser arranjados simetricamente em um nívelpredeterminado do furo de ignição principal 152.Alternativamente, os furos de ignição auxiliares 154 podemser arranjados assimetricamente em níveis diferentes,respectivamente. Os furos de ignição auxiliares 154 tambémpodem ser formados na parte central 153.

A válvula de ignição de chama transversal 150 éfeita de um material contendo zircônio ou de uma liga à basede zircônio como um componente principal da mesma. Outrosmateriais de liga conhecidos podem ser utilizados, dependendodo motor ao qual a vela de ignição, de acordo com a presenteinvenção, é aplicada. Por exemplo, Inconnel601 pode serutilizado. No entanto, tais materiais de liga não podem seracoplados à célula principal, a qual é feita do aço aocarbono, utilizando um processo de soldagem. Para essafinalidade, a estrutura de acoplamento descrita acima éutilizada de acordo com a presente invenção.

Onde a válvula de ignição de chama transversal 150é manufaturada utilizando Inconnel 601, é preferível que aespessura da válvula de ignição de chama transversal 150 sejada ordem de aproximadamente 0,5 a 1 mm.

A válvula de ignição de chama transversal 150 temuma inclinação de aproximadamente 15 a 20 em uma direçãodescendente em referência à parte de borda 151. Depreferência, o número total de furo de ignição principal 152e furos de ignição auxiliares 154 é de três ou mais sob acondição em que a área de seção transversal total do furo deignição principal 152 e dos furos de ignição auxiliares 154varia de 1/4 00 a 1/700 da área em seção transversal docilindro.

o que segue é um resultado de uma comparação feitapara os casos que utilizam respectivamente uma vela deignição convencional e a vela de ignição de acordo com apresente invenção em termos da quantidade de gás de exaustão,particularmente da quantidade de óxidos de nitrogênio.

Para essa comparação, um veículo que utiliza ummotor de quatro cilindros de 2.000 cc foi testado sob acondição em que um conversor catalítico de três vias foiremovido. No caso que utiliza a vela de ignição convencional,126 ppm, 554 ppm e 814 ppm de óxidos de nitrogênio foramdetectados a 750 rpm, 1.600 rpm e 2.600 rpm da velocidade domotor, respectivamente. Por outro lado, no caso que utiliza avela de ignição de acordo com a presente invenção, 69 ppm,180 ppm e 386 ppm de óxidos de nitrogênio foram detectados a750 rpm, 1.600 rpm e 2.600 rpm da velocidade do motor,respectivamente.

Com referência ao resultado do teste, pode serobservado que o caso que utiliza a vela de ignição de acordoa presente invenção exibe uma emissão reduzida de óxidos denitrogênio de 45 a 68%, em comparação ao caso que utiliza avela de ignição convencional.

Em seguida, a operação da vela de ignição de acordocom a presente invenção será descrita com referência àsFIGURAS 1 e 2.

Durante o curso de compressão do motor, uma misturade gases é introduzida parcialmente na câmara de combustãoprimária 111 através do furo de ignição principal 152 e dosfuros de ignição auxiliares 154. A mistura de gases na câmarade combustão primária 111 é pré-queimada pelas faíscasgeradas entre o primeiro e o segundo contatos elétricos 132 e142 arranjados na câmara de combustão primária 111, no pontodo tempo anterior a um centro morto superior (TDC) do cursode compressão.

Em conseqüência disto, as chamas de alta pressãogeradas na câmara de combustão primária 111 são introduzidasno cilindro através do furo de ignição principal 152 e o furode ignição auxiliar 154. Isto ocorre porque a pressão dacâmara de combustão primária 111 onde as chamas de altapressão são geradas é relativamente mais elevada do que apressão interna do cilindro. As chamas injetadas no cilindroinflamam a mistura de gases comprimida ao TDC do curso decompressão dentro do cilindro. Em conseqüência disto, apotência do motor é gerada.

Uma outra realização da válvula de ignição de chamatransversal incluída na vela de ignição de acordo com apresente invenção será descrita com referência à FIGURA 3.

De acordo com esta realização, a válvula de igniçãode chama transversal 150 tem uma parte de borda 151 acopladacom a parte de extensão curvada 114 da célula principal, euma parte central 153 que se estende radialmente para dentroda parte de borda 151. A parte central 153 tem uma seçãotransversal que forma uma superfície suavemente curvada. Umfuro de ignição principal 152 e furos de ignição auxiliares154 são formados através da parte central 153, para comunicara câmara de combustão primária com o interior do cilindro.

Deve ficar aparente a um técnico no assunto quevárias modificações e variações podem ser feitas na presenteinvenção sem que se desvie do caráter ou do escopo dainvenção. Desse modo, pretende-se que a presente invençãocubra as modificações e as variações na presente invençãocontanto que elas se enquadrem dentro do escopo dasreivindicações anexas e seus equivalentes.

Aplicabilidade Industrial

Tal como é aparente a partir da descrição acima, avela de ignição de acordo com a presente invenção pode obterum aumento na taxa de queima de mistura de gases e acombustão completa instantânea da mistura de gases nocilindro, porque a vela de ignição utiliza uma válvula deignição de chama transversal feita de zircônio ou de uma ligaà base de zircônio apropriada para ser utilizada em ambientesde alta temperatura. Conseqüentemente, é possível reduzir aemissão de poluentes tais como óxidos de nitrogênio. Dessemodo, quando a vela de ignição de acordo com a presenteinvenção é utilizada, é possível fabricar um motor decombustão interna ambientalmente amigável que exibe umaeficiência excelente de combustão, ou seja, uma excelenteeficiência de energia.

Claims (13)

1. VELA DE IGNIÇÃO, caracterizada pelo fato decompreender:uma célula principal oca que tem uma parte deextensão flexível formada em uma extremidade inferior dacélula principal, e uma câmara de combustão primária formadaacima da parte de extensão;um isolador montado em uma parte oca da célulaprincipal, para isolar uma haste terminal encaixadacentralmente na célula principal;um eletrodo central que tem um primeiro contatoelétrico arranjado na câmara de combustão primária, sendo queo eletrodo central se estende para baixo da haste terminalenquanto é circundado pelo isolador;um segundo contato elétrico disposto em umasuperfície interna inferior da célula principal enquanto éarranjado na câmara de combustão primária, sendo que osegundo contato elétrico corresponde ao primeiro contatoelétrico; euma válvula de ignição de chama transversalacoplada à extremidade inferior da célula principal pelaparte de extensão em um estado curvo da parte de extensão,sendo que a válvula de ignição de chama transversal tem umfuro de ignição principal e furos de ignição auxiliares paraguiar as chamas da câmara de combustão primária para ointerior de um cilindro.

2. VELA DE IGNIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a válvula de ignição dechama transversal inclui uma parte de borda em forma de anel,e uma parte central em forma de disco que tem uma altura maisbaixa do que uma altura da parte de borda.

3. VELA DE IGNIÇÃO, caracterizada pelo fato decompreender:uma célula principal oca que tem uma câmara decombustão primária definida no interior da célula principal,e uma parte de extensão flexível formada em uma extremidadeinferior da célula principal;um isolador montado em uma parte oca da célulaprincipal, para isolar uma haste terminal encaixadacentralmente na célula principal;um eletrodo central que tem um primeiro contatoelétrico arranjado na câmara de combustão primária, sendo queo eletrodo central se estende para baixo da haste terminalenquanto é circundado pelo isolador;um segundo contato elétrico disposto em umasuperfície interna inferior da célula principal enquanto éarranjado na câmara de combustão primária, sendo que osegundo contato elétrico corresponde ao primeiro contatoelétrico;uma válvula de ignição de chama transversal que temuma estrutura em forma de disco tal que a válvula de igniçãode chama transversal cobre o primeiro e o segundo contatoselétricos abaixo do primeiro e segundo contatos elétricos,sendo que a válvula de ignição de chama transversal tem umfuro de ignição principal e furos de ignição auxiliaresarranjados em uma região central inferior da câmara decombustão primária; eum membro de transferência de calor intercaladoentre a célula principal e o isolador, para transferir ocalor causado pelas chamas geradas durante uma operação deignição do primeiro e segundo contatos elétricos a umelemento externo da vela de ignição e para cortar oescapamento de gás volátil.

4. VELA DE IGNIÇÃO, de acordo com a reivindicação3, caracterizada pelo fato de que o membro de transferênciade calor é feito de uma liga de cobre e alumínio.

5. VELA DE IGNIÇÃO, de acordo com a reivindicação-3, caracterizada pelo fato de que o primeiro e o segundocontatos elétricos são feitos de uma liga à base de platina.

6. VELA DE IGNIÇÃO, de acordo com a reivindicação-1 ou 3, caracterizada pelo fato de que a válvula de igniçãode chama transversal é feita de uma liga à base de zircônio.

7. VELA DE IGNIÇÃO, de acordo com a reivindicação-1 ou 3, caracterizada pelo fato de que a válvula de igniçãode chama transversal é feita de Inconnel 601.

8. VELA DE IGNIÇÃO, de acordo com a reivindicação-1 ou 3, caracterizada pelo fato de que o número total do furode ignição principal e furos de ignição auxiliares é três oumais, sob uma condição em que a área em seção transversaltotal do furo de ignição principal e dos furos de igniçãoauxiliares varia de 1/400 a 1/700 da área em seçãotransversal do cilindro.

9. VELA DE IGNIÇÃO, de acordo com a reivindicação-2, caracterizada pelo fato de que a válvula de ignição dechama transversal tem uma inclinação de 15 a 20 em umadireção descendente de uma linha horizontal da parte deborda.

10. VELA DE IGNIÇÃO, caracterizada pelo fato decompreender:uma célula principal que tem uma parte de extensãoflexível formada na extremidade inferior da célula principal,e uma parcela oca definida em um interior da célulaprincipal;um eletrodo central arranjado centralmente nacélula principal;um isolador que circunda um corpo do eletrodocentral, sendo que o isolador define uma câmara de combustãoprimária para a pré-ignição de uma mistura de gases,juntamente com uma superfície interna inferior da parede dacélula principal;um membro de transferência de calor intercaladoentre a superfície interna da parede da célula principal e oisolador, para transferir o calor à alta temperatura geradona câmara de combustão primária a um elemento externo da velade ignição; euma válvula de ignição de chama transversal paraguiar as chamas da câmara de combustão primária para ointerior de um cilindro.

11. VELA DE IGNIÇÃO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a válvula de ignição dechama transversal é acoplada à extremidade inferior da célulaprincipal pela parte de extensão em um estado curvo da partede extensão sob a condição de que a válvula de ignição dechama transversal é arranjada em um degrau definido entre aparte de extensão e a extremidade inferior da célulaprincipal.

12. VELA DE IGNIÇÃO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o membro de transferênciade calor compreende um primeiro membro de transferência decalor arranjado em uma extremidade superior da câmara decombustão primária, e um segundo membro de transferência decalor arranjado entre uma superfície da parede internasuperior da célula principal e o isolador.

13. VELA DE IGNIÇÃO, de acordo com qualquer umadas reivindicações 10 a 12, caracterizada pelo fato de que aválvula de ignição de chama transversal é feita de uma liga àbase de zircônio.