RU15816U1

RU15816U1 - SPARK PLUG

Info

Publication number: RU15816U1
Application number: RU2000110850/20U
Authority: RU
Inventors: А.Б. Тетерин; Г.В. Биев; И.В. Биев; А.В. Кубасов; Б.В. Плотников; М.С. Чернышев; Г.Н. Мурин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Урал-электрохим"
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2000-04-27
Publication date: 2000-11-10

Description

СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯSPARK PLUG

Полезная модель относится к свечам зажигания, предназначенным для воспламенения горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания.The utility model relates to spark plugs designed to ignite a combustible mixture in internal combustion engines.

Конструктивно свеча зажигания состоит из металлического корпуса с боковым электродом и керамического изолятора, в осевом канале которого помещен центральный электрод и контактный вывод. Центральный электрод и вывод связаны между собой токопроводящим герметиком, который предотвращает прорыв газов через осевой канал изолятора. Нижняя часть изолятора (тепловой конус), центральный и боковой электроды, выходящие в цилиндр, находятся в сложных условиях с большим перепадом температур (от 50°С до 2500°С) в агрессивной среде под давлением до 60 кГс/см. В зависимости от конструктивных особенностей и степени форсирования двигателя нормальной считается температура теплового конуса в интервале от 400 до 900°С. В этом интервале находится так называемая температура самоочищения свечи 500-600°С. Нри температуре теплового конуса ниже 400°С в полностью исправном и правильно отрегулированном двигателе между изолятором и корпусом возможно отложение нагара, который при определенной толщине и плотности становится токопроводящим, вызывая утечку тока. Нагрев теплового конуса выше 900°С вызывает калильное зажигание, когда рабочая смесь в камере сгорания двигателя воспламеняется преждевременно или даже при выключенном зажигании. Опытным путем установлено, что налет на нижней части изолятора от светло-бежевого до светло-коричневого (кирпичного) цвета свидетельствует о правильном подборе свечи д.г1я данного двигателя.Structurally, the spark plug consists of a metal casing with a side electrode and a ceramic insulator, in the axial channel of which a central electrode and a contact terminal are placed. The central electrode and the output are connected by a conductive sealant, which prevents the breakthrough of gases through the axial channel of the insulator. The lower part of the insulator (thermal cone), the central and side electrodes that exit into the cylinder, are in difficult conditions with a large temperature difference (from 50 ° C to 2500 ° C) in an aggressive environment under pressure up to 60 kG / cm. Depending on the design features and the degree of engine forcing, the temperature of the thermal cone in the range from 400 to 900 ° C is considered normal. In this interval is the so-called self-cleaning temperature of the candle 500-600 ° C. When the temperature of the thermal cone is below 400 ° C in a fully functional and correctly adjusted motor between the insulator and the housing, deposits may be deposited, which becomes conductive at a certain thickness and density, causing a current leak. Heating the thermal cone above 900 ° C causes ignition when the mixture in the combustion chamber ignites prematurely or even when the ignition is off. It has been experimentally established that plaque on the lower part of the insulator from light beige to light brown (brick) color indicates the correct selection of the spark plug for this engine.

Различие характеристик двигателей внутреннего сгорания, связанное с характером нагрузки, степенью сжатия, степенью охлаждения, регулировками состава топливно-воздушной смеси и другими факторами, делают невозможным создание одной конструкции свечи зажигания для всех двигателей. Одна и та же свеча в одном двигателе может сильно перегреваться, а в другом иметь относительно низкую температуру. Для нормальной работы свечи зажигания она должна обладать определенными теплоотводящими свойствами, которые характеризуются калильным числом. Свечи зажигания с малым калильным числом условно называют горячими, с большим калильным числом - холодными.The difference in the characteristics of internal combustion engines associated with the nature of the load, the degree of compression, the degree of cooling, adjustments to the composition of the fuel-air mixture and other factors makes it impossible to create a single spark plug design for all engines. One and the same candle in one engine can overheat, and in another have a relatively low temperature. For normal operation of the spark plug, it must have certain heat-removing properties, which are characterized by a heat rating. Spark plugs with a small heat number are conventionally called hot, with a large heat number - cold.

Чем более форсирован двигатель по степени сжатия, литровой мощности, числу оборотов, тем сложнее подобрать для него свечи, так как при этом расширяется диапазон рабочих температур, в котором они должны безотказно работать. Например, при холодном зимнем пускеThe more the engine is boosted in terms of compression, liter capacity, and number of revolutions, the more difficult it is to choose candles for it, since this expands the range of operating temperatures in which they must work without fail. For example, with a cold winter start

малофорсированного двигателя его штатная горячая свеча показывает прекрасные пусковые свойства (не боится забрызгивания маслом при пуске), в то же время будет хорошо работать и после прогрева двигателя, на режиме максимальной мош,ности.For a bare-force engine, its full-time hot candle shows excellent starting properties (it is not afraid of splashing oil during start-up), at the same time it will work well after warming up the engine, at maximum power.

Необходимая для высокофорсированного двигателя холодная свеча может стать виновницей затрудненного пуска - ее забрасывает маслом. Поэтому одна из самых актуальных задач, стоящих перед фирмами-производителями свечей зажигания, является расширение температурного диапазона их применения. Например, свечи Супертермоэластик фирмы Бош имеют центральный электрод из меди с термостойким наконечником и длинный выступающий в камеру сгорания тепловой конус. Эта конструкция позволила удовлетворить противоречивые требования - обеспечить должное охлаждение центрального электрода при больших оборотах двигателя и в то же время получить хорошие пусковые свойства свечи. Тепловой конус самоочищается даже при длительной работе на холостом ходу или с небольшими нагрузками.The cold candle necessary for a highly boosted engine can be the culprit of a difficult start - it is sprayed with oil. Therefore, one of the most pressing challenges facing manufacturers of spark plugs is to expand the temperature range of their application. For example, Bosch Superthermoelastic candles have a central copper electrode with a heat-resistant tip and a long thermal cone protruding into the combustion chamber. This design made it possible to satisfy conflicting requirements - to ensure proper cooling of the central electrode at high engine speeds and at the same time to obtain good starting properties of the spark plug. The heat cone is self-cleaning even during prolonged periods of idling or with light loads.

Нагрев деталей свечи в основном определяется размерами и формой теплового конуса изолятора, окружающей его части корпуса, центрального и бокового электродов, а также объемом внутренней камеры, образованной конической частью изолятора и цилиндрической частью металлического корпуса.The heating of candle parts is mainly determined by the size and shape of the thermal cone of the insulator, the surrounding part of the housing, the central and side electrodes, as well as the volume of the inner chamber formed by the conical part of the insulator and the cylindrical part of the metal body.

В патенте Российской Федерации на изобретение № 2133536 с приоритетом от 14.10.97 описана свеча зажигания для двигателей внутреннего сгорания, в которой введением некоторых конструктивных усовершенствований и путем выбора оптимального соотношения размеров внутренней камеры, конусности изолятора обеспечены необходимые характеристики свечи зажигания.In the patent of the Russian Federation for invention No. 2133536 with a priority dated 10.10.97, a spark plug for internal combustion engines is described, in which the introduction of certain design improvements and by choosing the optimal ratio of the dimensions of the inner chamber, the taper of the insulator provides the necessary characteristics of the spark plug.

Известна свеча зажигания для двигателя внутреннего сгорания, имеющая металлический корпус, изолятор с встроенным центральным электродом, обпщй массовый боковой электрод, закрепленный на корпусе, установленный относительно центрального электрода с некоторым зазором и имеющий отверстия, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения стабильности работы двигателя внутреннего сгорания, облегчения его запуска, получения полного сгорания горючей смеси, упрощения продувки межэлектродного промежутка, боковой электрод имеет отверстия произвольной формы, расположенные вне зоны разрядного промежутка, причем диаметр описанной окружности отверстий не превосходит половины ширины бокового электрода (см. патент РФ на изобретение № 2111593 с приоритетом от 19.04.95 г.)A known spark plug for an internal combustion engine having a metal casing, an insulator with a built-in central electrode, a general mass side electrode mounted on the casing, mounted relative to the central electrode with some clearance and having openings, characterized in that, in order to ensure the stability of the internal engine combustion, facilitate its launch, obtain complete combustion of the combustible mixture, simplify purging of the interelectrode gap, the side electrode has arbitrary holes hydrochloric shape disposed outside the discharge gap, wherein the diameter of the hole circle does not exceed half the width of the ground electrode (see. Russian patent № 2111593 with priority of 04.19.95 g)

Недостатками описанных выше свечей зажигания являются : 1) недостаточная эрозионная и коррозионная стойкость корпуса, бокового и центрального электродов, что приводит (при длительной недостаточно правильной работе двигателя) к появлению эрозии и коррозии металла, а это в свою очередь способствует образованию нагаpa, затрудняет самоочищение свечи из-за высокой адгезии образующегося нагара.The disadvantages of the spark plugs described above are: 1) insufficient erosion and corrosion resistance of the casing, side and central electrodes, which leads (with prolonged insufficient proper operation of the engine) to the appearance of erosion and corrosion of the metal, and this in turn contributes to the formation of nagar, makes candle self-cleaning difficult. due to the high adhesion of the resulting carbon deposits.

2) низкая термостойкость корпуса, бокового электрода - это приводит к появлению окалины и нагара на торце нижней части корпуса и электродах.2) low heat resistance of the housing, side electrode - this leads to the appearance of scale and carbon deposits on the end of the lower part of the housing and electrodes.

Вышеуказанные факторы, обуславливающие образование стойкого токопроводящего слоя нагара, приводят к утечке тока, сбоям и отказам в работе системы зажигания.The above factors causing the formation of a stable conductive layer of soot lead to current leakage, malfunctions and failures in the operation of the ignition system.

Известна также электродинамическая свеча зажигания двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус, размещенный в корпусе изолятор с центральным электродом, нижняя часть которого обращена в сторону сопловой части свечи, массовый электрод корпуса с сопловой частью, а боковая поверхность нижней части центрального электрода и поверхность сопловой части имеют эрозионностойкое покрытие. Формой выполнения внутренней полости корпуса, а также выбором соотношений размеров критического сечения сопловой части свечи достигнуто улучшение ее рабочих характеристик. Кроме того, эрозионностойкое покрытие поверхности внутренней полости свечи, и/или ее сопловой части, и/или нижней части центрального электрода выполнено биметаллическим, или из карбидов, боридов, нитридов и силицидов тугоплавких металлов, или их смесей (см. патент РФ на изобретение .№ 2118026 с приоритетом от 30.12.97 г.)An electrodynamic spark plug of an internal combustion engine is also known, comprising a housing, an insulator with a central electrode located in the housing, the lower part of which is facing the nozzle part of the candle, the mass electrode of the housing with the nozzle part, and the side surface of the lower part of the central electrode and the surface of the nozzle part are erosion resistant coating. The form of the internal cavity of the housing, as well as the choice of ratios of the critical section sizes of the nozzle part of the candle, improved its performance. In addition, the erosion-resistant coating of the surface of the inner cavity of the candle, and / or its nozzle part, and / or the lower part of the central electrode is made bimetallic, or from carbides, borides, nitrides and silicides of refractory metals, or mixtures thereof (see RF patent for the invention. No. 2118026 with a priority of 12/30/97)

Указанное техническое решение как наиболее близкий аналог может быть принято в качестве прототипа. Недостатками прототипа являются :The specified technical solution as the closest analogue can be taken as a prototype. The disadvantages of the prototype are:

1)недостаточная эрозионная и коррозионная стойкость корпуса;1) insufficient erosion and corrosion resistance of the housing;

2)малые антипригарные свойства;2) small non-stick properties;

3)невысокая термостойкость.3) low heat resistance.

Вышеуказанные недостатки приводят к появлению окалины и наращиванию толстого слоя нагара (особенно на торце нижней части корпуса или рабочей камеры), что снижает работоспособность свечи. Кроме того появляется возможность пригарания свечи зажигания, в процессе длительной эксплуатации двигателя к головке цилиндра, что затрудняет ее замену и приводит в негодность резьбу на головке цилиндров.The above disadvantages lead to the appearance of scale and the build-up of a thick layer of soot (especially at the end of the lower part of the housing or the working chamber), which reduces the efficiency of the candle. In addition, it becomes possible to burn the spark plug during prolonged operation of the engine to the cylinder head, which makes it difficult to replace it and renders the thread on the cylinder head unusable.

Задачей, на рещение которой направлено настоящее техническое решение, является улучшение антикоррозионных, антипригарных и прочностных характеристик свечей зажигания.The task, the solution of which the present technical solution is directed, is to improve the anti-corrosion, non-stick and strength characteristics of spark plugs.

Согласно техническому решению, предлагаемому в качестве полезной модели, поставленная задача решается применением защитного покрытия, наносимого на металлическую поверхность свечи зажигания. Покрытие выполнено на основе нетугоплавкого материала - никеля и наносится на свечу зажигания электрохимическим осаждением толщиной 10-15 мкм.According to the technical solution proposed as a utility model, the problem is solved by the use of a protective coating applied to the metal surface of the spark plug. The coating is based on a non-refractory material - nickel and is applied to the spark plug by electrochemical deposition with a thickness of 10-15 microns.

зованной нижней частью изолятора и корпуса. Свеча содержит металлический корпус 1, размещенный в корпусе изолятор 2 с центральным электродом 3, нижняя часть которого обращена в сторону сопловой части свечи, боковой электрод 4, приваренный к корпусу 1, при этом боковая поверхность нижней части центрального электрода и поверхность сопловой части свечи имеют эрозионностойкое покрытие на основе нетугоплавкого материала - никеля, нанесенное электрохимическим осаждением толщиной 10-15 мкм.the lower part of the insulator and housing. The candle contains a metal housing 1, an insulator 2 with a central electrode 3 located in the housing, the lower part of which is facing the nozzle part of the candle, a side electrode 4 welded to the housing 1, while the side surface of the lower part of the central electrode and the surface of the nozzle part of the candle are erosion resistant a coating based on a non-refractory material - nickel, deposited by electrochemical deposition with a thickness of 10-15 microns.

Нанесение покрытия осуществляется следующим образом. Корпуса свечей зажигания обезжириваются в растворе состава: сода кальцинированная, тринатрийфосфат, стиральный порошок при Т 50-60°С, затем промываются, травятся в растворе травления состава: кислота серная, кислота соляная при Т 20-25°С, промываются, далее наносится электрохимический сплав на основе никеля в растворе состава: никель сернокислый, никель двухлористый, кислота борная, сахарин и добавка КТ-1.The coating is as follows. Cases of spark plugs are degreased in a solution of composition: soda ash, trisodium phosphate, washing powder at T 50-60 ° C, then washed, etched in an etched solution of composition: sulfuric acid, hydrochloric acid at T 20-25 ° C, washed, then applied electrochemical Nickel-based alloy in a solution of the composition: nickel sulfate, nickel dichloride, boric acid, saccharin and additive CT-1.

Покрытие, нанесенное на наружную металлическую поверхность свечи зажигания, обеспечивает термостойкость (до 1000°С), коррозионные и антипригарные свойства. Свечи зажигания в процессе эксплуатации и хранения не подвержены коррозии, легко выворачиваются даже после длительного срока эксплуатации. Покрытие обладает достаточной прочностью, на нем не остаются царапины, поверхность гладкая и блестящая, снижает процесс появления нагара и улучшает самоочищаемость свечи зажигания в процессе эксплуатации двигателя.The coating applied to the outer metal surface of the spark plug provides heat resistance (up to 1000 ° C), corrosion and non-stick properties. Spark plugs during operation and storage are not susceptible to corrosion, they easily turn out even after a long service life. The coating has sufficient strength, there are no scratches on it, the surface is smooth and shiny, reduces the formation of soot and improves the self-cleaning of the spark plug during engine operation.

Кроме того, покрытие придает свече отличные декоративные качества.In addition, the coating gives the candle excellent decorative qualities.

2(TCf)2 (TCf)

Claims

The spark plug of an internal combustion engine, comprising a metal housing, an insulator with a central electrode placed in the housing, a side electrode welded to the housing, the side surface of the lower part of the central electrode and the surface of the nozzle part of the candle having an erosion-resistant coating, characterized in that the erosion-resistant coating is made on based on a non-refractory material - nickel and deposited by electrochemical deposition with a thickness of 10-15 microns.