CZ28489U1

CZ28489U1 - Device for ignition of fuel mixture in spark-ignition engine and spark plug for such ignition

Info

Publication number: CZ28489U1
Application number: CZ2015-31130U
Authority: CZ
Inventors: Tomáš Miczka
Original assignee: Icon Company S.R.O.
Priority date: 2015-05-27
Filing date: 2015-05-27
Publication date: 2015-07-16

Description

Technické řešení se týká zapalování palivové směsi v zážehovém spalovacím motoru instalovaných především v kogeneračních jednotkách určených pro kombinovanou výrobu elektřiny a tepla.The technical solution concerns the ignition of the fuel mixture in a spark-ignition internal combustion engine installed primarily in cogeneration units intended for the combined production of electricity and heat.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V současné době jsou kogenerační jednotky vybaveny konvenčním systémem zapalování palivové směsi, který se skládá z řídicí elektroniky, která je propojena s minimálně jednou indukční cívkou, která je vysokonapěťovým kabelem propojena s minimálně jednou zapalovací svíčkou nainstalovanou v hlavě zážehového spalovacího motoru. Toto technické řešení produkuje vysokonapěťový výboj jiskřišti zapalovací svíčky, který zapaluje palivovou směs. Výboj je však příliš malý, proto se směs vznítí nedostatečně a může dohořívat ve výfukovém systému motoru. Zejména kogenerační jednotky, jejichž primárním palivem je bioplyn, mají díky tomuto systému potíže se starty a chodem motoru. Možné technické řešení spočívá v tom, že ve válci motoru je speciální předzápalová komora, do které se pod tlakem injektorem vstříkne a následně zapálí neředěný bioplyn, který následně zapálí palivovou směs bioplynu a vzduchu. Tento způsob je sice spolehlivý v zapalování, ale v předzápalové komoře je extrémně teplotně namáhaná zapalovací svíčka, která v důsledku má kratší čas seřízení a výměny. Také zařízení pro přípravu plynu pro vstřikování do předzápalové komory je velice finančně nákladné a poruchové. Známé řešení v oboru plazmových zapalovacích systému pro kogenerační jednotky je zdokumentováno v patentovém spisu US 20100206277 Al (Denso Corporation) zveřejněném 19.8.2010, ale servisování zařízení je velmi nepraktické, protože tělo indukční cívky slouží zároveň jako pouzdro pro plazmovou jednotku a jako konektor připojení k zapalovací svíčce. Technické řešení zapalovací svíčky s integrovanou diodou je zdokumentováno v patentovém spisu WO 2013163706 A1, jehož nevýhoda spočívá v tom, že dioda je umístěna v keramickém izolátoru svíčky, tím se dioda velmi tepelně namáhá a snižuje se výrazně její životnost.At present, the cogeneration units are equipped with a conventional fuel mixture ignition system consisting of a control electronics which is connected to at least one induction coil, which is connected to the high voltage cable with at least one spark plug installed in the head of a spark-ignition internal combustion engine. This technical solution produces a high voltage discharge spark gap that ignites the fuel mixture. However, the discharge is too small, so the mixture ignites poorly and may burn in the engine exhaust system. In particular, cogeneration units whose primary fuel is biogas have difficulties starting and running the engine. A possible technical solution is that there is a special pre-ignition chamber in the engine cylinder, into which undiluted biogas is injected under pressure by an injector and subsequently ignites the biogas-air fuel mixture. Although this method is reliable in ignition, there is an extremely temperature-stressed spark plug in the pre-ignition chamber, which consequently has a shorter adjustment and replacement time. Also, the gas preparation device for injection into the pre-ignition chamber is very costly and breakdown. A known solution in the field of plasma ignition systems for cogeneration units is documented in US 20100206277 A1 (Denso Corporation) published August 19, 2010, but servicing the device is very impractical because the induction coil body serves both as a housing for the plasma unit and as a connector to the spark plug. The technical solution of the spark plug with an integrated diode is documented in WO 2013163706 A1, whose disadvantage is that the diode is located in the ceramic insulator of the spark plug, whereby the diode is very thermally stressed and its lifetime is greatly reduced.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Výše uvedené nedostatky do značné míry řeší zařízení pro zapalování palivové směsi v zážehovém spalovacím motoru a zapalovací svíčka pro toto zapalování podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že řídicí elektronika je propojena s minimálně jednou indukční cívkou, která indukuje vysoké napětí. Na ni je připojena zapalovací svíčka vlastním kabelem odolným průrazu vysokým napětí a ochrannou diodou pro připojení plazmové jednotky. Svíčka je zároveň připojena vlastním kabelem opatřeným vysokoteplotní izolací na plazmovou jednotku, která je napájena ze zdroje napětí.The aforementioned drawbacks are largely solved by an apparatus for igniting a fuel mixture in a spark-ignition internal combustion engine and a spark plug for such ignition according to the present invention, which is characterized in that the control electronics is connected to at least one induction coil that induces a high voltage. The spark plug is connected to it with its own high-voltage breakdown cable and a protective diode for connecting the plasma unit. At the same time, the candle is connected by its own cable with high temperature insulation to the plasma unit, which is supplied from the power supply.

Zařízení podle tohoto technického řešení je osazeno zapalovací svíčkou speciální konstrukce, kdy tato zapalovací svíčka je složena z šroubení, ve kterém je vsazen izolátor, izolátorem prochází vysokonapěťová elektroda, na šroubení je upevněna zemnicí elektroda, mezi těmito elektrodami přeskakuje plazmový výboj, šroubení je upevněno na trubku tak, že šroubení vychází z trubky ven, ústím trubky vedou ven kabel odolný průrazu vysokým napětím a kabel opatřený vysokoteplotní izolací, v trubce je zabudovaná vysokonapěťová dioda, která je anodou připojena na vysokonapěťovou elektrodu a kabel odolný průrazu vysokým napětím a katoda diody je připojena na kabel opatřený vysokoteplotní izolací. Na koncích kabelů jsou konektory.The device according to this technical solution is fitted with a spark plug of a special construction, which spark plug consists of a fitting in which an insulator is inserted, a high-voltage electrode passes through the insulator, a grounding electrode is attached to the fitting. the pipe is fed out of the pipe, the high-voltage break-through cable and the high-temperature insulated cable lead through the mouth of the pipe, the high-voltage diode is built in the tube, the anode is connected to the high-voltage electrode and the high-voltage for cable with high temperature insulation. There are connectors at the ends of the cables.

- 1 CZ 28489 U1- 1 GB 28489 U1

Objasnění výkresůClarification of drawings

Technické řešení je blíže objasněno pomocí výkresů, kde obr. 1 znázorňuje schéma zapojení zařízení pro zapalování palivové směsi v zážehovém spalovacím motoru podle tohoto technického řešení a obr. 2 znázorňuje konstrukci zapalovací svíčky podle tohoto technického řešení.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 illustrates a circuit diagram of an apparatus for igniting a fuel mixture in a spark-ignition internal combustion engine according to the present invention; and FIG. 2 illustrates the construction of a spark plug according to the present invention.

Příklad uskutečnění technického řešeníExample of technical solution implementation

Je rozhodnutí realizovat zařízení pro zapalování palivové směsi zážehového spalovacího motoru a zapalovací svíčku pro toto zapalování podle tohoto technického řešení. Proto je řídicí elektronika 1, schopná známým způsobem řídit zapalování, propojena s indukční cívkou 2, na kterou je integrovaným vysokonapěťovým kabelem 3 připojená zapalovací svíčka 5. Na integrovaný kabel 4 zapalovací svíčky 5 je připojená plazmová jednotka 6, která je napájená ze zdroje napětí 7. Zapalovací svíčka 5 je složena z jiskřiště, které je tvořeno zemnicí elektrodou 9 a vysokonapěťovou elektrodou 8, která prochází izolátorem 10. Zemnicí elektroda 9 je připevněna na šroubem 11, kterým se zapalovací svíčka 5 montuje do motoru, šroubem 11 ie upevněno na trubku 12, na jejímž ústí 13 vychází integrovaný vysokonapěťový kabel 3 a integrovaný kabel 4. Trubka 12 také slouží jako pouzdro pro diodu 14, která je v trubce 12 a je vřazena tak, že její anoda 15 ie připojena na vysokonapěťovou elektrodu 8 a na integrovaný vysokonapěťový kabel 3, katoda 16 diody 14 je připojena na integrovaný kabel 4.It is a decision to realize an apparatus for igniting a spark ignition engine fuel mixture and a spark plug for this ignition according to the present invention. Therefore, the control electronics 1, capable of controlling ignition in a known manner, are connected to an induction coil 2 to which the spark plug 5 is connected by the integrated high voltage cable 3. The plasma unit 6 is connected to the integrated spark plug cable 5. The spark plug 5 is comprised of a spark gap consisting of a ground electrode 9 and a high voltage electrode 8 passing through the insulator 10. The ground electrode 9 is fixed to the screw 11 by which the spark plug 5 is mounted in the engine, screw 11 is fixed to the tube 12. at its mouth 13 an integrated high voltage cable 3 and an integrated cable 4 are provided. The tube 12 also serves as a housing for the diode 14 which is in the tube 12 and is inserted such that its anode 15 is connected to the high voltage electrode 8 and the integrated high voltage cable. 3, the cathode 16 of the diode 14 is connected to the integrated cable 4.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Zařízení pro zapalování palivové směsi v zážehovém spalovacím motoru a zapalovací svíčka pro toto zapalování je využitelné v oblasti energetiky, zejména v kogeneračních jednotkách.The apparatus for igniting a fuel mixture in a spark-ignition internal combustion engine and a spark plug for this ignition can be used in the field of power engineering, in particular in cogeneration units.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

An apparatus for igniting a fuel mixture in a spark-ignition internal combustion engine, characterized in that it consists of a plasma unit (6) connected to a voltage source (7), the plasma unit (6) being connected by an integrated spark plug cable (4) ), which is connected to the induction coil (2), which is connected to the control electronics (1) by an integrated high-voltage cable (3).

Spark plug for a device according to claim 1, characterized in that it consists of a fitting (11) in which an insulator (10) is inserted, a high voltage electrode (8) passes through the insulator, a grounding electrode (8) is fastened to the fitting (11). 9), The fitting (11) is fastened to the pipe (12) so that the fitting (11) extends out of the pipe (12), the integrated high voltage cable (3) and the cable (4) lead out through the mouth (13) of the pipe (12). , at least one diode (14) is built into the tube (12), which is connected to the high voltage electrode (8) by the anode (15) and the integrated high voltage cable (3) and the cathode (16) of the diode (14) is connected to the cable ), the connectors (17) are provided at the ends of the high voltage cable (3) and cable (4).

2 drawings

List of reference marks:

1 control electronics

2 induction coil

3 integrated high voltage cable

4 cable with temperature resistant insulation

-2EN 28489 Ul

5 Spark plug

6 plasma unit

7 power supply

8 high voltage electrode

9 a grounding electrode

10 Insulator

11 Fitting

12 tube

13 mouth

14 diode

15 anode

16 cathode

17 connector.