EA012859B1 - Свеча зажигания для двигателя внутреннего сгорания - Google Patents

Abstract

Предлагается свеча зажигания, имеющая насадку, выполненную в виде конуса или цилиндра (фиг. 1 и 2), на которой имеются три круглых отверстия, равноудаленные друг от друга (фиг. 3). Внутри насадки располагается металлический стержень (фиг. 4, 5, 7 или 8), от которого в стороны под равным между собой углом отходят три электрода (фиг. 6), на концах которых имеются шаровидные окончания (фиг. 9). Три электрода своими шаровидными окончаниями направлены в отверстия на насадке, через которые и происходит поджог горючей смеси. Так как расстояния от шаровидных окончаний до отверстий на насадке равны, то и искрообразование будет одинаково и стабильно на всех шаровидных окончаниях по отношению к стенкам отверстия на насадке.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к системам зажигания двигателей внутреннего сгорания, а именно к устройствам для воспламенения топливовоздушных смесей.

Уровень техники

Имеется сравнительный аналог: стандартная свеча зажигания с одним боковым электродом зажигания Видаей, сайт в Интернете: \у\у\у.Ьидае15.П1-1Шр://\у\у\у.Ьидае15.ги/тбех.р11р?р=сапб1е - Рубрика: Авто и мото.

Свеча зажигания Видаей имеет уникальную конструкцию и содержит «новый элемент» - тонкостенную конусную насадку. Насадка крепится соосно со свечой зажигания на торце корпуса так, что искровой промежуток оказывается в центре конусного участка. Насадка выполнена из особого жаростойкого сплава, обладающего антикалильными свойствами, и закреплена методом точечной сварки.

Представляемая данным проектом свеча зажигания имеет отличие от свечи зажигания Видаей по толщине металла, из которого изготавливается конусная насадка. Насадка должна быть выполнена не из тонкостенного металла, а из металла, толщина которого должна быть от 0,5 до 2,5 мм, причем металл также должен обладать антикалильными свойствами. Применение тонкостенного металла в представляемом проекте недопустимо по причине возможности его деформации, которая будет естественной по истечении некоторого времени работы в двигателе внутреннего сгорания. Тонкостенная насадка в результате работы двигателя будет подвержена деформации, в результате которой будут нарушены зазоры от шаровидных окончаний электродов до отверстий, находящихся в конусной насадке, что сможет привести к неправильному искрообразованию (неправильной работе свечи зажигания). Также насадка у свечи зажигания Видаей создает препятствие для воспламенения горючей смеси, в результате чего загорающаяся горючая смесь не может напрямую поджечь остальную (которая еще не загорелась), так как ей необходимо «обойти» препятствие, которое создается конусом, а это, естественно, требует затраты по времени на то, чтобы полностью поджечь горючую смесь. Представляемая проектом свеча зажигания имеет отверстия, расположенные на конусе свечи, которые дают возможность для части воспламенившейся смеси, «через себя», образуя «окно», поджечь остальную. Поэтому отверстия, расположенные на конусной (или цилиндрической) насадке свечи в количестве 3 шт., разрешают проблему с равномерным поджогом горючей смеси через них относительно площади возгорания очага, так как через них происходит поджог смеси, и они равноудалены друг от друга. Также, поджигая горючую смесь в трех разных точках, а не в одной, естественно, уменьшается время (микросекунды) на то, чтобы быстрей поджечь горючую смесь, а если сравнивать с одной точкой поджога, то горючая смесь воспламеняется быстрее в 3 раза.

Представляемая данным проектом свеча зажигания имеет тройной электрод с шаровидными окончаниями и три отверстия в насадке, через которые и происходит поджог горючей смеси внутри двигателя внутреннего сгорания. В свече зажигания Видаей эти отверстия и электроды отсутствуют, и поджог горючей смеси осуществляется не в трех разнесенных друг от друга точках, а лишь в одной. При сравнении эффективности в отношении точек поджога горючей смеси, в одной точке или в трех, становится ясно, что в представляемой модели, которая имеет три разнесенные друг от друга точки поджога, горючая смесь поджигается в нескольких местах одновременно, что обеспечивает более быстрое сгорание горючей смеси в сравнении с одной точкой поджога. Следовательно, эффективность (КПД) представленной данным проектом свечи зажигания в 3 раза выше, чем эффективность свечи Видаей.

Раскрытие полезной модели

Представляемая данным проектом свеча зажигания имеет насадку, выполненную в виде конуса или цилиндра, на которой имеются три круглых отверстия, равноудаленных друг от друга. Внутри насадки располагается металлический стержень, от которого в стороны под равным между собой углом отходят три электрода (фиг. 5), на концах которых имеются шаровидные окончания. Три электрода своими шаровидными окончаниями направлены в отверстия на насадке, через которые и происходит поджог горючей смеси внутри двигателя внутреннего сгорания. Так как расстояния от шаровидных окончаний до отверстий на насадке равны, то и искрообразование будет одинаково и стабильно на всех шаровидных окончаниях по отношению к отверстиям на насадке.

Технический результат

При использовании представляемой проектом свечи зажигания получаем такие показатели, как:

1) увеличение мощности двигателя при «полном» (99,9%) сгорании горючей смеси;

2) экономия топлива за счет уменьшения расхода топлива;

3) экологичность по проценту выброса отработанных (выхлопных) газов в атмосферу.

1) Так как представляемая данным проектом свеча имеет не одно, а три искрообразования, которые разнесены относительно друг друга, так что образуют три очага (при виде сверху эти очаги искрообразования напоминают углы треугольной фигуры), то, следовательно, ее КПД по отношению качества поджога горючей смеси в применяемых свечах зажигания будет в 3 раза выше, чем на сегодняшний день у свечей зажигания, которые имеют один очаг для искрообразования.

2) Также использование представленной проектом свечи зажигания даст возможность экономии топлива не только на малых оборотах двигателя, но и также на больших оборотах, так как при использова

- 1 012859 нии представленных проектом свечей получим такую характеристику, как длина промежутка времени, за которое происходит искрообразование и полное сгорание горючей смеси, которая будет короче временного промежутка, при котором происходят искрообразование и выброс отработанных газов.

Пример.

Допустим, что при использовании бензина АИ-95 авторы изобретения, добившись более быстрого воспламенения за счет замены старых свечей зажигания на свечи, представленные проектом, предлагают использовать бензин с низким октановым числом, например АИ-92 или даже АИ-76 - следует заметить, что без потери мощности двигателя, что свидетельствует об экономичности двигателя, так как не будет необходимости тратить деньги на более дорогостоящий бензин, если можно обойтись тем, который дешевле.

3) Получаем искрообразования, которые по своему количеству в 3 раза больше обычного (одинарного), что соответственно даст нам более быстрое сжигание топлива в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания, а так как горючая смесь в двигателях никогда полностью (на 100%) не сгорает и часть несгоревшего топлива выбрасывается в атмосферу, то данным проектом отчасти разрешается проблема в борьбе за экологическую чистоту по выбросу в атмосферу не полностью сгоревшего топлива.

Поясним: так как длина промежутка времени, за которое происходит искрообразование и полное сгорание горючей смеси, будет короче временного промежутка, при котором происходят искрообразование и выброс отработанных газов, то и соответственно в двигателе будет более полное сгорание горючей смеси.

Увеличение КПД заключается в более качественном поджоге горючей смеси внутри цилиндров двигателя внутреннего сгорания, происходит это (поджог горючей смеси) благодаря измененной форме электродов через которые «проходит» искра, зажигающая горючую смесь.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 изображена свеча Видаей, вид сбоку, где цифрами обозначены составные элементы свечи:

- металлический корпус свечи;

- насадка (конусная);

- изолятор;

- электродный контакт.

На фиг. 2 изображена представляемая данным проектом свеча с частично сделанным разрезом нижней части, где:

- металлический корпус свечи;

- насадка;

- изолятор;

- отверстия (3 шт.);

- электродный контакт;

- тройной электрод;

- шаровидное окончание.

На фиг. 3 изображена насадка конусной формы (вид сбоку) с тремя круглыми отверстиями.

На фиг. 4 изображен вариант насадки конусной формы (вид сбоку) с тремя круглыми отверстиями и расположенными внутри насадки электродами в количестве 3 шт., которые имеют шаровидные окончания и крепятся к контактному электроду под углом 90°.

На фиг. 5 изображен вариант насадки конусной формы (вид сбоку) с тремя круглыми отверстиями и расположенными внутри насадки электродами в количестве 3 шт., которые имеют шаровидные окончания и крепятся к контактному электроду под углом более 90°.

На фиг. 6 изображена конусная насадка (вид снизу) с видимыми на чертеже элементами:

- конусная насадка;

- отверстия (3 шт.);

- электрод «тройной»;

- шаровидное окончание электрода.

На фиг. 7 изображен вариант насадки цилиндрической формы (вид сбоку) с тремя круглыми отверстиями и расположенными внутри электродами (с шаровидными окончаниями) в количестве 3 шт., крепящимися к контактному электроду под углом 90°.

На фиг. 8 изображен вариант насадки цилиндрической формы (вид сбоку) с тремя круглыми отверстиями и расположенными внутри электродами (с шаровидными окончаниями) в количестве 3 шт., крепящимися к контактному электроду под углом более 90°.

На фиг. 9 изображена насадка цилиндрической формы в поперечном разрезе, где:

- стенка насадки;

- отверстие;

- электрод («тройной», один из трех);

- шаровидное окончание.

- 2 012859

На фиг. 10 изображен вариант тройного электрода (вид сбоку), где электроды с шаровидными окончаниями крепятся к контактному электроду под углом более 90°, где:

- стержень электродного контакта (проходящий внутри свечи);

- тройной электрод;

- шаровидное окончание.

На фиг. 11 изображен вариант тройного электрода фиг. 10 (вид сверху), где:

- стержень электродного контакта (проходящий внутри свечи);

- тройной электрод;

- шаровидное окончание.

На фиг. 12 изображен вариант тройного электрода (вид сбоку), где электроды с шаровидными окончаниями крепятся к контактному электроду под углом 90°:

- стержень электродного контакта (проходящий внутри свечи);

- тройной электрод;

- шаровидное окончание.

На фиг. 13 изображен вариант тройного электрода, фиг. 12 (вид сверху), где:

- стержень электродного контакта (проходящий внутри свечи);

- тройной электрод;

- шаровидное окончание.

Осуществление полезной модели

Для осуществления рабочего макета (согласно данному проекту) необходимо:

1) определить, какую форму будет иметь насадка свечи:

а) конусную,

б) цилиндрическую;

2) определить для насадки:

а) толщину стенки,

б) длину, верхний и нижний диаметры,

в) диаметр отверстий (для 3 шт.);

3) определить, какой вариант будут иметь три электрода с шаровидными окончаниями (тройной электрод):

а) с креплением к контактному электроду под углом 90°, фиг. 4 или 7,

б) крепится к контактному электроду под углом более 90°, фиг. 5 или 8;

4) определить размеры тройного электрода, который включает в себя:

а) длину,

б) сечение (для) трех электродов,

в) диаметр для шарообразных окончаний;

5) рассчитать расстояние от шарообразных окончаний до центров отверстий.

Конструктивный элемент заключается в объединении трех частей:

1) обычная (двух контактная) свеча зажигания;

2) насадка;

3) тройной электрод.

1) Свеча зажигания используется как корпус, к которому крепятся следующие элементы: насадка, тройной электрод.

2) Насадка крепится к свече, к ее нижней части, к торцу путем точечной или контактной сварки.

3) Тройной электрод крепится к металлическому стержню, который осуществляет роль контактного электрода (фиг. 2, поз. 5) для подачи на него через провода импульсов высокого напряжения из системы зажигания путем точечной сварки либо другим доступным способом.

Наличие связи между элементами заключается в следующем.

Согласно изобретению свеча зажигания включает в себя кольцевой конусообразный либо цилиндрический электрод-корпус, центральный электрод, расположенный в изоляторе, проходящий через основание свечи и разделяющийся внутри насадки свечи на три луча. Каждый отрезок луча (имеется в виду один из трех электродов), расположенный внутри насадки, отходит от центрального стержня (который по фиг. 2, поз. 5 назван электродным контактом), направлен своими шаровидными окончаниями от центра насадки в сторону отверстия на насадке и располагается напротив одного из трех отверстий (которые находятся на насадке).

В нижней части свечи зажигания, на которой имеется резьба для крепления свечи к головкам цилиндров, расположены (в зависимости от варианта) электроды, которые берут начало от нижней части металлического стержня, расположенного внутри свечи (контактный электрод, к которому крепится провод, «идущий» из системы (блока) зажигания). То есть электроды с шаровидными окончаниями берут начало от центрального металлического стержня и направлены относительно оси свечи под углом 90° либо под углом более чем 90°, в три стороны, относительно друг друга под углом 120°. Причем концы каждого из трех электродов с шаровидными окончаниями направлены в центр отверстий, находящихся

- 3 012859 на конусе свечи зажигания, и отцентрованы по отношению к этим отверстиям таким образом, что зазоры как от одного электрода до центра отверстия, так и зазоры двух остальных электродов до противоположных центров относительно расположенных напротив них отверстий равны в точности до микрон.

Следует учесть, что насадка и электроды с шаровидными окончаниями должны быть изготовлены из металла особого жаростойкого сплава, обладающего антикапильными свойствами.

Насадка крепится «соосно» со свечой зажигания на торце корпуса путем точечной сварки.

Электроды с шаровидными окончаниями крепятся друг к другу и центральному электроду путем точечной сварки либо другим способом (фиг. 2, 4 и 5).

Рассмотрим работу свечи зажигания в двигателе. После впрыска топлива в цилиндр происходит цикл сжатия, когда поршень поднимается вверх и происходит впрыск горючей смеси, при достижении поршнем верхней мертвой точки, в этот момент происходит подача импульса высокого напряжения на свечу зажигания. На свечу зажигания из системы зажигания поступает импульс высокого напряжения, который, проходя через находящийся внутри свечи металлический стержень, «растекается» по трем электродам, образуя на концах каждого электрода электронный заряд, который скапливается и имеет потенциал, больший, чем сопротивление от конца одного из трех электродов до стенки круглого отверстия, находящегося на насадке свечи. Происходит пробой, в результате электронный заряд образует искру, которая от шаровидного окончания электрода движется к стенке круглого отверстия, расположенного на насадке свечи, поджигая горючую смесь. Конкретного контакта, как на обычной модели свечи, имеющего общий потенциал относительно корпуса свечи и массой двигателя, в представляемой модели нет, так как искра от шаровидного окончания «бьет» в край (стенку) отверстия. Искра не будет «бить» в одно и то же место на стенке отверстия, а станет произвольно выбирать себе контакт (от шаровидного окончания электрода к круглому отверстию) на насадке свечи, а так как края отверстия равноудалены от окончания электрода, а импульс высокого напряжения не может быть каждый раз одной и той же величиной в вольтах, то и, следовательно, искра станет перемещаться по краю отверстия и создавать электрический разряд на стенке отверстия, а не на участках вокруг или рядом с отверстиями, поскольку именно края отверстия расположены на насадке (конусе или цилиндре) свечи, что является самым близким контактом для пробоя искры. Искры, образованные свечой, начинают поджигать горючую смесь. Заметим, что этот цикл «поджога» горючей смеси длится микросекунды и необходимо успеть поджечь всю горючую смесь, иначе, пока она будет продолжать воспламеняться, скажем, от «медленного» поджога, в работе двигателя наступает цикл опускания поршня из верхней мертвой точки вниз и выпускания из цилиндра отработанных газов. Вместе с отработанными газами происходит выброс не только отработанных газов, но и выброс не полностью сгоревшей (в камере сгорания) горючей смеси. Применение представляемой проектом свечи даст возможность сократить время поджога горючей смеси, в течение которого происходит полное возгорание, следовательно, в цилиндре быстрее станут собираться газы от воспламенившейся горючей смеси, а так как исходя из того, что горючая смесь станет «быстрее» поджигаться (т.е. в нескольких местах, а конкретно в трех), то, следовательно, будет воспламеняться и станет сгорать быстрее. Поскольку из вышеизложенного следует, что чем быстрее загорится вся топливная смесь внутри цилиндра, тем и соответственно будет больше «рабочих газов», что существенно отразится и на таком показателе, как повышение мощности двигателя; повышение мощности двигателя при использовании одного и того же «сырья» (газа, бензина) позволяет обеспечить экономичность в работе двигателя.

Очень важно, чтобы расстояния от стенок конуса до шаровидных окончаний электрода были равны, так как несоблюдение этих зазоров приведет к неправильному искрообразованию и нестабильности искр, количество которых на каждом электроде должно быть получено равным.

Для улучшения показателей при работе свечи в двигателе внутреннего сгорания будет не лишним использовать дополнительно электронный блок - «усилитель для искры зажигания» (который на сегодняшний день можно приобрести без проблем).

Claims (5)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Свеча зажигания, содержащая корпус с насадкой и электрод, отличающаяся тем, что рабочая часть электрода снабжена несколькими лучами с шаровидными окончаниями, а в насадке выполнены сквозные отверстия, каждое из которых расположено напротив соответствующего шаровидного окончания луча электрода.
2. 2. Свеча зажигания по п.1, отличающаяся тем, что насадка выполнена конической, расширяющейся от корпуса свечи.
3. 3. Свеча зажигания по п.1, отличающаяся тем, что насадка выполнена цилиндрической.
4. 4. Свеча зажигания по пп.1-3, отличающаяся тем, что лучи электрода расположены под тупым углом по отношению к продольной оси контактного электрода.
5. 5. Свеча зажигания по пп.1-3, отличающаяся тем, что лучи электрода расположены под прямым углом по отношению к продольной оси контактного электрода.