CZ17013U1 - Zapalovací svíčka - Google Patents

Description

Zapalovací svíčka Oblast techniky

Předložené technické řešení se týká uspořádání zapalovací svíčky pro pístové spalovací motory, zejména konstrukčního řešení kovového pouzdra zapalovací svíčky a jeho upevnění na keramic5 ký izolátor.

Dosavadní stav techniky

Zapalovací svíčky pro pístové spalovací motory sestávají z kovového pouzdra, na jednom konci opatřeného závitem, kterým se svíčka upevňuje do hlavy válce spalovacího motoru, a z válcovité elektricky izolační části, která je zasunuta do ocelového pouzdra a slouží k izolování přivedené10 ho vysokého napětí. Tímto izolátorem prochází kovový svorník, ke kterému je připevněna středová elektroda svíčky. S kovovým pouzdrem je vodivě a mechanicky pevně spojena zemnící boční elektroda, která je po montáži svíčky umístěna ve spalovacím prostoru motoru a její aktivní část je obvykle umístěna nad středovou elektrodou.

Převážná většina současných zapalovacích svíček má kovové pouzdro řešeno tak, že v principu sestává z následujících konstrukčních prvků: závitový čep, těsnicí plocha (pro těsnicí podložku nebo kuželová plocha), montážní šestihran a v axiálním směru vystupující deformační lem, kterým je zamáčknuta k přiléhající sešikmené ploše keramického izolátoru. Tyto prvky jsou řazeny v uvedeném pořadí při orientaci ze strany spalovacího prostoru. Těsnění keramického izolátoru v kovovém pouzdru zajišťuje kuželová těsnicí podložka na kuželové ploše pod úhlem 60°, která je umístěna bezprostředně za špičkou izolátoru a která je rozhodující pro odvod tepla ze špičky izolátoru do kovového pouzdra. Volbou délky špičky keramického izolátoru lze rovněž měnit tepelnou hodnotu svíčky.

Kromě této konvenční konstrukce zapalovací svíčky se rovněž používají svíčky s keramickým izolátorem, který je upevněn a utěsněn v kovovém pouzdru s charakteristicky štíhlým závitovým čepem, navazujícím na spalovací prostor, s těsnicím kuželem, se zápichem pro elektrotermickou montáž, závitem a montážním šestihranem. Toto řešení přináší celou řadu výhod. Tak například malý koncový průměr pouzdra, zasahujícího do spalovacího prostoru motoru, umožňuje velkorysejší dimenzování hlavy spalovacího motoru, jako například průměru ventilů, chladicího prostoru a podobně. Přesunutím závitu z této oblasti lze při stejném vnějším průměru dosáhnout zesílení stěny pouzdra nebo stěny keramického izolátoru a zvýšit tak mechanickou, případně dielektrickou odolnost svíčky. Závit na pouzdru je umístěn za těsnicím kuželem a to jej chrání před vysoko teplotou a úsadami, vznikajícími při nedokonalém spalování, které u klasické zapalovací svíčky mohou ztěžovat demontáž a montáž zapalovací svíčky do hlavy motoru. Závit je vytvořen na větším průměru, což vede k vyšší odolnosti svíčky proti poškození závitu na svíčce nebo v hlavě motoru. Při utahování zapalovací svíčky nedochází na rozdíl od klasické svíčky ke snižování montážního předpětí mezi pouzdrem a izolátorem, ale naopak k jeho žádoucímu zvýšení. Nevýhodou je ale narůstající zástavbová délka svíčky. Cílem předloženého technického řešení je alespoň částečně odstranit tuto nevýhodu.

Existují i řešení podobná, ale mají zásadní odlišnosti ve způsobu montáže, použitém materiálu, počtu součástí a konstrukci navazujících dílů zapalovací svíčky. Tak například je známa konstrukce zapalovacích svíček, kde kovové pouzdro zapalovací svíčky je dělené a sestává z vnější části s upevňovacím šestihranem a se závitem a do ní vložené vnitřní části s ukostřenou částí jiskřiště. Obě tyto části jsou zamáčknutím proti sešikmené ploše keramického izolátoru vzájemně spojeny. Toto uspořádání je výrobně složitější a je nevhodné pro zapalovací svíčky s vyššími tepelnými hodnotami, protože těsnicí část kovového pouzdra, která současně odvádí rozhodující podíl tepla ze špičky keramického izolátoru, zasahující do spalovacího prostoru válce spalovacího motoru, je poměrně vzdálena od této špičky.

CZ 17013 Ul

Podstata technického řešení

Předmětem tohoto technického řešení je uspořádání zapalovací svíčky pro spalovací motory, sestávající z tepelně a elektricky vodivého kovového pouzdra s upevňovacími prostředky, v jehož dutině je uložen keramický izolátor se středovou elektrodou, proti níž je pro vytvoření jiskřiště zapalovací svíčky uspořádána boční elektroda, připevněná k pouzdru, kde na čelní ploše vnějšího konce pouzdra, protilehlého vůči jiskřišti, je při okraji jeho vnitřního otvoru radiální osazení, zabírající s odpovídajícím vnějším osazením izolátoru pro fixaci jejich vzájemné polohy spolu s jejich vzájemným plynotěsným uložením na opačném vnitřním konci pouzdra při jiskřišti. Podstata tohoto technického řešení spočívá v tom, že v oblasti paty radiálního osazení je v čelní ploše vnějšího konce pouzdra vytvořena radiální drážka, umožňující vyhnutí takto vytvořeného výstupku s radiálním osazením směrem k ose zapalovací svíčky tak, že převýšení zahnutého výstupku nad čelní plochou vnějšího konce pouzdra je od 0 do 1 mm. Radiální osazení může mít průřez ve tvaru trojúhelníka o výšce 0,3 až 0,6 mm se stranami svírajícími se základnou o velikosti od 0,4 do 1 mm úhel 40 až 60°. Pouzdro může být s výhodou tvořeno jediným integrálním dílem. Radiální výstupek má po ohnutí stěnu o délce v rozsahu 0,5 až 1 mm, ukončenou do trojúhelníkového průřezu.

Výhodou tohoto řešení je, že při zachování rozměrů zapalovací svíčky dojde k prodloužení izolační vzdálenosti (přibližně o 2 mm) mezi středovým svorníkem svíčky a pouzdrem, čímž se zvyšuje odolnost svíčky proti nežádoucímu přeskoku elektrického výboje po povrchu keramického izolátoru. Je to důležité v situacích, kdy narůstá přeskokové napětí na jiskřišti svíčky, například u přeplňovaných motorů a motorů s plynovým palivem, nebo když na ploše izolátoru dochází k vysrážení vlhkosti nebo znečištění.

Přehled obrázků na výkresech

Na připojených výkresech je zobrazen příklad provedení zapalovací svíčky podle tohoto technic25 kého řešení. Na obr. 1 je zobrazena v částečném průřezu celková sestava zapalovací svíčky, na obr. 2, 3 a 4 je schematicky v časovém sledu znázorněn postup zajištění vzájemné polohy tělesa keramického izolátoru zapalovací svíčky s průchozí středovou elektrodou vůči tepelně a elektricky vodivému pouzdru s boční elektrodou zapalovací svíčky proti vysunutí tělesa keramického izolátoru z dutiny pouzdra na jeho vnějším konci.

Příklady provedení technického řešení

Zapalovací svíčka obsahuje tepelně a elektricky vodivé ocelové pouzdro 2 s upevňovacími prostředky (vnějším závitem 13 pouzdra 2 a šestihranem 14 k montáži svíčky do hlavy motoru). V dutině pouzdra 2 je plynotěsně uložen keramický izolátor 3 s průchozí středovou elektrodou 5 ze slitiny AgNiio. Proti zakončení středové elektrody 5 přiléhá zahnutá vnější boční elektroda 6 ze slitiny NiCr₂MnSi, spojená s pouzdrem 2. Vnitřní tvarový otvor pouzdra 2 je několikrát osazen a je opatřen sedlem pro uložení izolátoru 3 pomocí kovové podložky I (vyrovnávacího kroužku), které umožňuje dosažení dokonalého styku mezi pouzdrem 2 a izolátorem 3, plynotěsnost zapalovací svíčky a dobrý přestup tepla z izolátoru 3 do pouzdra 2 a dále do hlavy spalovacího motoru. Při svém okraji v oblasti závitového čepu v koncovém válcovém čele je otvor pouzdra 2 od40 lehčen vnitřním osazením. Pouzdro 2 je v oblasti šestihranu 14 na straně protilehlé vůči jiskřišti zapalovací svíčky zakončeno čelní plochou 9, v podstatě kolmou k ose pouzdra 2, ze které vystupuje při okraji vnitřního otvoru pouzdra 2 do výšky přibližně 0,5 mm radiální osazení 8 trojúhelníkového průřezu. Po nasunutí pouzdra 2 v montážním přípravku na sestavu izolátoru 3 s průchozí středovou elektrodou 5 přiléhá vnější konec pouzdra 2 s radiálním osazením 8 k sešikme45 nému osazení keramického izolátoru 3. Poloha pouzdra 2 vůči izolátoru 3 je definována dosednutím vnitřního osazení pouzdra 2 v oblasti špičky izolátoru 3 přes kovovou podložku 1 (vyrovnávací kroužek) na odpovídající přilehlé osazení izolátoru 3. V této poloze dosedne břit 12 tvářecího nástroje 11 na sešikmenou plochu v oblasti paty radiálního osazení 8 pouzdra 2 (obr. 3),

-2CZ 17013 Ul který se tak vystředí jednak vůči tvářecímu nástroji 11 a jednak vůči do pouzdra 2 vloženému keramickému izolátoru 3. Břit J_2 tvářecího nástroje H následně pod přítlakem vniká do materiálu čelní plochy 9 pouzdra 2, až nejprve v čelní ploše 9 pouzdra 2 vznikne v oblasti paty radiálního osazení 8 radiální drážka, čímž se vytváří radiální výstupek H) pouzdra 2 a současně se pod tla5 kem šikmo tvarované části radiálního břitu J2 tvářecího nástroje JJ_ postupně zvyšuje přítlak z vnější strany na boční stěnu tohoto výstupku 10, až se tento radiální výstupek 10 ohýbá přes osazení keramického izolátoru 3 směrem k jeho ose, čímž se zajistí pouzdro 2 proti vysunutí na tomto konci směrem od jiskřiště svíčky. Následuje elektrotermická montáž pouzdra 2, aby došlo k zajištění těsnosti spojení mezi pouzdrem 2 a izolátorem 3. Stěna pouzdra 2 je ve své části 7 zeslabena a průchodem elektrického proudu pouzdrem 2 dochází k odporovému ohřevu pouzdra 2 (v tomto jeho zeslabeném průřezu). Současným přítlakem v axiálním směru mezi sešikmenou plochou přiléhající ke špičce svíčky (v oblasti kovové podložky i) a vnější částí pouzdra 2 v oblasti šestihranu 14 dochází k deformaci uvedené zeslabené části 7 stěny pouzdra 2 a následnému vymezení vůlí sestavy zapalovací svíčky v axiálním směru. Po vychladnutí prohřáté zeslabe15 né stěny pouzdra 2 dojde ke smrštění pouzdra 2 v tomto místě (v axiálním směru) a vzniku žádoucího montážního předpětí.

Claims (4)

1. Zapalovací svíčka pro spalovací motory, sestávající z tepelně a elektricky vodivého kovového pouzdra (2) s upevňovacími prostředky, v jehož dutině je uložen keramický izolátor (3) se

20 středovou elektrodou (5), proti níž je pro vytvoření jiskřiště zapalovací svíčky uspořádána boční elektroda (6), připevněná k pouzdru (2), kde na čelní ploše (9) vnějšího konce pouzdra (2), protilehlého vůči jiskřišti, je při okraji jeho vnitřního otvoru radiální osazení (8), zabírající s odpovídajícím vnějším osazením izolátoru (3) pro fixaci jejich vzájemné polohy spolu s jejich vzájemným plynotěsným uložením na opačném vnitřním konci pouzdra (2) při jiskřišti, vyzná25 čující se tím, že v oblasti paty radiálního osazení (8) je v čelní ploše (9) vnějšího konce pouzdra (2) vytvořena radiální drážka, umožňující vyhnutí takto vytvořeného výstupku (10) s radiálním osazením (8) směrem k ose zapalovací svíčky tak, že převýšení zahnutého výstupku (10) nad čelní plochou (9) vnějšího konce pouzdra (2) je od 0 do 1 mm.

2. Zapalovací svíčka podle nároku 1, vyznačující se tím, že radiální osazení (8)

30 má průřez ve tvaru trojúhelníka o výšce 0,3 až 0,6 mm se stranami svírajícími se základnou o velikosti od 0,4 do 1 mm úhel 40 až 60 stupňů.

3. Zapalovací svíčka podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že pouzdro (2) je tvořeno jediným integrálním dílem.

4. Zapalovací svíčka podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že ra35 diální výstupek (10) má po ohnutí stěnu o délce (d) v rozsahu 0,5 až 1 mm, ukončenou do trojúhelníkového průřezu.