RU2055432C1 - Spark-plug - Google Patents
Spark-plug Download PDFInfo
- Publication number
- RU2055432C1 RU2055432C1 SU4812043A RU2055432C1 RU 2055432 C1 RU2055432 C1 RU 2055432C1 SU 4812043 A SU4812043 A SU 4812043A RU 2055432 C1 RU2055432 C1 RU 2055432C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle
- electrode
- spark
- tip
- central electrode
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для воспламенения рабочей топливной смеси в цилиндрах или камерах сгорания двигателей, работающих без самовоспламенения этой смеси, главным образом, карбюраторных двигателей внутреннего сгорания (ДВС). The invention relates to devices for igniting a working fuel mixture in cylinders or combustion chambers of engines operating without self-ignition of this mixture, mainly carbureted internal combustion engines (ICE).
Воспламенение топливных смесей в таких двигателях обычно осуществляется с помощью свечей зажигания (искровых запальных свечей), у которых между электродами или контактами, введенными в камеру сгорания ДВС, в требуемые моменты времени образуется электрическая искра, которая собственно и воспламеняет топливную смесь. The ignition of fuel mixtures in such engines is usually carried out using spark plugs (spark ignition candles), in which between the electrodes or contacts inserted into the combustion chamber of the internal combustion engine, an electric spark forms at the required times, which actually ignites the fuel mixture.
Для образования такой искры в известных свечах зажигания используется несколько явлений: образование искры между контактами, через которые протекает электрический ток, при их размыкании; образование поверхностного разряда по поверхности изолятора, разделяющего два электрода, на которые подается высокое напряжение; образование искры в зоне электрического пробоя между двумя электродами при подаче на них высокого напряжения. Several phenomena are used to form such a spark in known spark plugs: the formation of a spark between the contacts through which the electric current flows when they open; the formation of a surface discharge on the surface of the insulator separating the two electrodes, to which a high voltage is applied; the formation of a spark in the zone of electrical breakdown between the two electrodes when high voltage is applied to them.
Различие используемых явлений искрообразования приводит к различиям в конструктивных исполнениях свечей различных типов, но обязательными компонентами большинства свечей являются корпус (обычно металлический), изолятор и проводники, подводящие через отверстия в изоляторе напряжение к электродам (контактам), находящимся в зоне воспламенения. При этом корпус обычно снабжается резьбой для вворачивания свечи в соответствующее посадочное место на ДВС, изолятор размещается внутри корпуса, проводники проходят через изолятор и на последнем закрепляются клеммы для подключения проводников к источнику высокого напряжения. В качестве одного из проводников свечи обычно используется металлический корпус свечи, с которым и соединяется один из электродов (контактов) свечи. The difference in the used phenomena of sparking leads to differences in the design of candles of various types, but the required components of most candles are a body (usually metal), an insulator and conductors that supply voltage through the holes in the insulator to the electrodes (contacts) located in the ignition zone. In this case, the housing is usually supplied with a thread for screwing the plug into the appropriate seat on the engine, the insulator is placed inside the housing, the conductors pass through the insulator and the terminals for connecting the conductors to the high voltage source are fixed on the latter. As one of the conductors of the candle, the metal case of the candle is usually used, with which one of the electrodes (contacts) of the candle is connected.
В наиболее распространенных свечах с образованием искры в зоне электрического пробоя один из электродов (центральный) обычно выполнен в виде стержня в центре свечи, а второй (боковой) отходит от корпуса в виде изогнутого или прямого стержня, образующего с центральным требуемый искровой зазор. In the most common candles with the formation of a spark in the area of electrical breakdown, one of the electrodes (central) is usually made in the form of a rod in the center of the candle, and the second (side) moves away from the body in the form of a curved or straight rod, forming the required spark gap with the central.
Свечи зажигания с использованием первых двух явлений для искрообразования находят крайне ограниченное применение по следующим причинам:
у свечей с размыканием контактов (авт.св. СССР N 934565, авт.св. СССР N 1288800, кл. H 01 T 13/24) минимум один контакт должен быть подвижным, что резко снижает их надежность и ресурс работы по сравнению со свечами зажигания, в которых искра (разряд) возникает между неподвижными электродами. К тому же для перемещения контакта требуется особое устройство, что дополнительно усложняет конструкцию свечи, т.е. дополнительно снижает ее надежность;
свечи зажигания с использованием поверхностного разряда (авт.св. СССР N 1076994, авт.св. СССР N 1081719, кл. H 01 T 13/24) по сравнению со свечами с использованием других явлений дают наименьшую мощность разрядной плазмы, что резко сужает возможности их применения, ограничивая их только теми ДВС, которые работают на дорогих высоооктановых топливах (например, авиационные ДВС).Spark plugs using the first two phenomena for sparking are extremely limited in use for the following reasons:
for candles with open contacts (ed. St. USSR N 934565, ed. St. USSR N 1288800, class H 01 T 13/24), at least one contact must be movable, which sharply reduces their reliability and service life compared to candles ignition, in which a spark (discharge) occurs between the stationary electrodes. In addition, a special device is required to move the contact, which further complicates the design of the candle, i.e. further reduces its reliability;
spark plugs using a surface discharge (ed. St. USSR N 1076994, ed. St. USSR N 1081719, class H 01 T 13/24) compared with candles using other phenomena give the lowest discharge plasma power, which drastically limits the possibilities their applications, limiting them only to those ICEs that run on expensive high-octane fuels (for example, aircraft ICEs).
По указанным причинам в настоящее время в подавляющем большинстве ДВС применяются свечи зажигания, использующие явление образования искры в зоне электрического пробоя между электродами при подаче на них высокого напряжения. For these reasons, at present, in the vast majority of ICEs, spark plugs are used that use the phenomenon of spark formation in the zone of electrical breakdown between the electrodes when high voltage is applied to them.
Недостатком таких свечей зажигания является образование нагара между электродами (контактами), в результате чего свеча перерастает работать в режиме искрообразования и поджигать рабочую топливную смесь. В наибольшей степени этот недостаток проявляется в свечах зажигания с размыканием контактов, в наименьшей в свечах с поверхностным разрядом, но практически он наиболее ощутимо проявляется для свечей с электрическим пробоем между электродами из-за их преобладающего распространения. The disadvantage of such spark plugs is the formation of soot between the electrodes (contacts), as a result of which the spark develops to work in sparking mode and ignite the working fuel mixture. To the greatest extent, this drawback is manifested in spark plugs with open contacts, in the smallest in spark plugs with a surface discharge, but in practice it is most noticeable for spark plugs between the electrodes due to their prevailing propagation.
Другим недостатком всех известных свечей зажигания является малая эффективность поджигания рабочей топливной смеси, особенно обедненной, обусловленная привязкой образующейся искры строго к одной траектории прохождения в зоне минимального зазора между электродами. Этот недостаток приобретает наиболее существенное значение для свечей с образованием искры в зоне электрического пробоя между электродами, для которых и предложено множество технических решений, устраняющих влияние вышеперечисленных недостатков, обычно одного из них
Так, например, для самоочищения электродов от нагара (авт.св. СССР N 1372434, кл. H 01 T 13/00) предложено один из электродов (центральный) на его выступающей наружу части окружить обмоткой возбуждения ультразвуковых колебаний. Эти колебания, передаваясь на рабочую часть электрода в зону воспламенения, препятствуют закреплению частиц нагара на этой части, а также на окружающем изоляторе и частично на втором, боковом электроде.Another disadvantage of all known spark plugs is the low efficiency of ignition of the working fuel mixture, especially depleted, due to the binding of the resulting spark strictly to one path in the zone of minimum gap between the electrodes. This disadvantage is most significant for candles with the formation of a spark in the zone of electrical breakdown between the electrodes, for which many technical solutions have been proposed that eliminate the influence of the above disadvantages, usually one of them
So, for example, for self-cleaning of electrodes from soot (ed. St. USSR N 1372434, class H 01 T 13/00), one of the electrodes (central) on its protruding outward part was proposed to surround the excitation coil of ultrasonic vibrations. These vibrations, transmitted to the working part of the electrode in the ignition zone, prevent the carbon particles from being fixed on this part, as well as on the surrounding insulator and partially on the second, side electrode.
Недостатком этого решения является не только усложнение самой свечи, но и оборудования, требуемого для обеспечения ее работы (необходим генератор токов высокой частоты и система питания для него). Кроме того, механические колебания деталей свечи приводят к нарушению герметичности соединения этих деталей между собой, а также всей свечи с ДВС, что недопустимо. The disadvantage of this solution is not only the complication of the candle itself, but also the equipment required to ensure its operation (a high-frequency current generator and a power system for it are needed). In addition, mechanical vibrations of the details of the candle lead to a violation of the tightness of the connection of these parts with each other, as well as the entire candle with the internal combustion engine, which is unacceptable.
В патенте США N 4307316, кл. 313-143 и в патенте Японии N 56-38039, кл. H 01 T 13/20 предложены однотипные решения по самоочистке электродов свечи от нагара за счет такого расположения последних относительно изолятора, при котором часть траектории искры проходит по поверхности изолятора. In US patent N 4307316, cl. 313-143 and in Japan patent N 56-38039, class. H 01 T 13/20 proposed the same type of solution for self-cleaning the electrode of a candle from soot due to the location of the latter relative to the insulator, in which part of the spark path passes along the surface of the insulator.
Недостаток подобных решений значительное снижение мощности разрядной плазмы при неполном устранении нагарообразования. The disadvantage of such solutions is a significant reduction in the power of the discharge plasma with incomplete elimination of carbon formation.
Для повышения мощности (поджигающей способности) свечи в авт.св. СССР N 1368936, кл. H 01 T 13/00 предложено вводить в конструкцию свечи в ее рабочей зоне детали из гидрида металла, которые при нагреве свечи выделяют атомарный водород. To increase the power (incendiary ability) candles in ed.St. USSR N 1368936, class H 01 T 13/00 it is proposed to introduce metal hydride parts into the candle structure in its working area, which, when the candle is heated, emit atomic hydrogen.
При очевидной эффективности такого решения не менее очевиден и его главный недостаток ограниченный ресурс работы из-за наличия расходуемого гидрида металла. With the obvious effectiveness of such a solution, its main disadvantage is also the limited disadvantage of a limited working life due to the presence of consumable metal hydride.
В патенте США N 4006725, кл. 123-325 поджигающая способность свечи повышается за счет дополнительного подвода в зону воспламенения обогащенной смеси. In US patent N 4006725, CL. 123-325 the burning ability of a candle is increased due to the additional supply to the ignition zone of the enriched mixture.
Недостатки такого решения значительное усложнение конструкции и самой свечи, и другого оборудования, так как система подачи топлива фактически делается двойной. The disadvantages of this solution are a significant complication of the design of both the candle itself and other equipment, since the fuel supply system is actually made double.
Этот недостаток, хотя и в значительно меньшей степени, присущ и решению по авт.св. СССР N 877674, кл. H 01 T 13/00, где повышение поджигающей способности свечи достигается наличием испарителя топлива. This drawback, although to a much lesser extent, is inherent in the decision on ed. USSR N 877674, cl. H 01 T 13/00, where the increase in the burning ability of a candle is achieved by the presence of a fuel vaporizer.
Близким по технической сущности к предлагаемому решению является решение по авт.св. СССР N 953687, кл. H 01 T 13/00, в котором искра образуется между двумя круглыми электродами, параллельными друг другу, причем в зоне искрообразования один из электродов имеет изгиб в сторону другого, а их концы закруглены. Решая задачу повышения энергии искрового разряда при простоте конструкции, это решение в значительной степени уменьшает нагарообразование, так как здесь искра образуется в зоне, гораздо лучше продуваемой продуктами воспламенения, чем в обычных свечах этого типа, где центральный электрод располагается перпендикулярно боковому, на котором фактически существует застойная зона, способствующая образованию нагара. Close in technical essence to the proposed solution is the decision on ed. USSR N 953687, class H 01 T 13/00, in which a spark is formed between two circular electrodes parallel to each other, moreover, in the zone of sparking one of the electrodes has a bend towards the other, and their ends are rounded. Solving the problem of increasing the energy of the spark discharge with the simplicity of the design, this solution significantly reduces the formation of carbon, since here the spark is formed in the zone much better blown by the ignition products than in ordinary candles of this type, where the central electrode is perpendicular to the side electrode on which it actually exists stagnant zone contributing to the formation of soot.
Наиболее близкой к изобретению является свеча зажигания (патент Великобритании N 1160502, кл. H 01 T 13/48, опубл. 1969), в которой искра образуется в разрядном промежутке между центральным электродом и корпусным. Разрядный промежуток находится во внутренней полости свечи. Полость соединяется с камерой сгорания двигателя с помощью сменяемой трубки. Использование такой свечи обеспечивает воспламенение рабочей смеси в камере сгорания двигателя с помощью факела пламени, истекающего из внутренней полости свечи через трубку. Надежность воспламенения в камере сгорания определяется надежностью воспламенения в полости свечи. Closest to the invention is a spark plug (UK patent N 1160502, class H 01 T 13/48, publ. 1969), in which a spark is formed in the discharge gap between the central electrode and the housing. The discharge gap is in the inner cavity of the candle. The cavity is connected to the combustion chamber of the engine using a replaceable tube. The use of such a candle ignites the working mixture in the combustion chamber of the engine with the help of a torch of flame flowing out of the inner cavity of the candle through the tube. The reliability of ignition in the combustion chamber is determined by the reliability of ignition in the cavity of the candle.
Недостатком прототипа является то, что в нем траектория искры привязана к зоне минимального зазора между электродами, причем по мере обгорания электродов и увеличения зазора эта зона не изменяет места своего расположения. Это приводит к тому, что, во-первых, увеличивается вероятность пропуска пробоев и образования нагара именно в этой зоне, а во-вторых, эффективность воспламенения рабочей смеси, как и в любом из аналогов, остается низкой, так как воспламенение происходит в ограниченном объеме, а продукты воспламенения распространяются в зоне пробоя неорганизованно. The disadvantage of the prototype is that in it the trajectory of the spark is tied to the zone of the minimum gap between the electrodes, and as the electrodes burn out and the gap increases, this zone does not change its location. This leads to the fact that, firstly, the probability of skipping breakdowns and formation of soot in this zone increases, and secondly, the ignition efficiency of the working mixture, as in any of the analogues, remains low, since ignition occurs in a limited volume , and ignition products are distributed in the breakdown zone unorganized.
Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно, повышение эксплуатационных характеристик свечи за счет увеличения мощности разрядной плазмы и увеличение ресурса работы за счет уменьшения нагарообразования. The aim of the invention is to remedy these disadvantages, namely, increasing the operational characteristics of the candles by increasing the power of the discharge plasma and increasing the service life by reducing carbon formation.
Сущность изобретения заключается в том, что в свече зажигания с образованием искры в зоне электрического пробоя, содержащей металлический корпус, охватывающий изолятор, центральный электрод, проходящий через изолятор, и корпусный электрод, гальванически связанный с корпусом, рабочая часть центрального электрода в зоне воспламенения выполнена в виде конуса со скругленной вершиной, направленной в сторону зоны сгорания рабочей топливной смеси, а корпусной электрод выполнен в виде соплового насадка типа сопла Лаваля реактивного двигателя, соединенного с корпусом и направленного также в сторону зоны сгорания. При этом величина объема V полости, ограниченной корпусом, изолятором, центральным и корпусным электродами до критического сечения сопла, и минимальная величина площади S кольцевого зазора между электродами связаны соотношением (Алемасов В.Е. Дрегалин А.Ф. и Тишин А.И. Теория ракетных двигателей. М. Машиностроение, 1980): 20S < V < 300 S. The essence of the invention lies in the fact that in the spark plug with the formation of a spark in the zone of electrical breakdown containing a metal housing covering the insulator, a central electrode passing through the insulator, and a housing electrode galvanically connected to the housing, the working part of the central electrode in the ignition zone is made in the form of a cone with a rounded apex directed towards the combustion zone of the working fuel mixture, and the casing electrode is made in the form of a nozzle nozzle of the Laval type of a jet engine Connected to the body and also directed toward the combustion zone. Moreover, the volume V of the cavity bounded by the casing, the insulator, the central and casing electrodes to the critical section of the nozzle, and the minimum area S of the annular gap between the electrodes are related by the relation (Alemasov V.E. Dregalin A.F. and Tishin A.I. Theory rocket engines. M. Engineering, 1980): 20S <V <300 S.
Кроме того, наружная поверхность конического наконечника внутреннего электрода и внутренняя поверхность соплового насадка снабжена противоэрозионным покрытием, например нитридом бора или циркония. In addition, the outer surface of the conical tip of the inner electrode and the inner surface of the nozzle nozzle are provided with an anti-erosion coating, for example boron or zirconium nitride.
Такое конструктивное исполнение свечи зажигания обеспечивает повышение мощности разрядной плазмы, скорости и надежности воспламенения всей массы рабочей топливной смеси и при этом существенно уменьшает возможность образования нагара, так как все твердые или жидкие частицы, которые могут образоваться в процессе зажигания и сгорания, выносятся из полости плазменным сгустком, "выдуваемым" к торцу сопла электромагнитными силами, а также истекающей из сопла свечи высокоскоростной струей продуктов сгорания топливной смеси в объеме свечи. This design of the spark plug provides an increase in the power of the discharge plasma, the speed and reliability of ignition of the entire mass of the working fuel mixture, while significantly reducing the possibility of formation of soot, since all solid or liquid particles that can form during ignition and combustion are carried out from the plasma cavity a clot "blown" to the end of the nozzle by electromagnetic forces, as well as a high-speed jet of combustion products of the fuel mixture flowing out of the nozzle of the candle in the volume of the candle.
Таким образом, предлагаемая свеча зажигания характеризуется следующими отличительными от прототипа признаками. Thus, the proposed spark plug is characterized by the following distinctive features from the prototype.
Выполнение центрального электрода с коническим наконечником, выступающим вершиной в зону искрообразования. The implementation of the Central electrode with a conical tip protruding apex into the zone of sparking.
Выполнение корпусного электрода в виде соплового насадка типа сопла Лаваля реактивного двигателя, направленного срезом в сторону зоны сгорания, образующим вместе с центральным электродом сопло с центральным телом и коаксиальный ускоритель плазмы. The implementation of the housing electrode in the form of a nozzle nozzle of the Laval nozzle type of a jet engine directed by a cut towards the combustion zone, forming, together with the central electrode, a nozzle with a central body and a coaxial plasma accelerator.
Соотношение между объемом V полости, ограниченной корпусом, изолятором, центральным и боковым электродами до критического сечения сопла, и минимальной величины площади S кольцевого зазора между электродами определяется эмпирической формулой 20 S < V < 300 S (размерность см3 для V и см2 для S).The ratio between the volume V of the cavity bounded by the housing, the insulator, the central and side electrodes to the critical section of the nozzle, and the minimum area S of the annular gap between the electrodes is determined by the empirical formula 20 S <V <300 S (dimension cm 3 for V and cm 2 for S )
Поверхность конического наконечника внутреннего электрода и внутренняя поверхность соплового насадка покрыты противоэрозионным покрытием, например нитридом бора или циркония. The surface of the conical tip of the inner electrode and the inner surface of the nozzle nozzle are coated with an anti-erosion coating, for example boron or zirconium nitride.
На чертеже представлена предлагаемая свеча зажигания. The drawing shows the proposed spark plug.
Свеча зажигания состоит из металлического корпуса 1, снабженного резьбой А для вворачивания в головку ДВС, и многогранной (обычно шестигранной) головкой Б под гаечный ключ для обеспечения такого вворачивания. Внутри корпуса жестко и герметично закреплен изолятор 2, выходящий из него наружу, через который пропущен центральный электрод 3. С внутренней стороны (т.е. со стороны, вворачиваемой в ДВС) электрод 3 снабжен конусным наконечником 4, обращенным вершиной в сторону цилиндра ДВС. С наружной стороны электрод 3 снабжен контактной клеммой 5 любого типа, обеспечивающей подсоединение к электроду 3 провода от источника импульсов высокого напряжения (не показан). Второй провод от этого источника, как и в большинстве известных свечей зажигания, должен соединяться с корпусом ДВС с тем, чтобы при вворачивании в него свечи создавалась надежная гальваническая связь между этим проводом и корпусом 1 свечи. Корпусной электрод 6 свечи выполнен в виде соплового насадка типа сопла Лаваля реактивного двигателя и может соединяться с корпусом 1 либо жестко (например, сваркой), либо с помощью регулируемого соединения. Примером такого соединения может быть соединение на микрометрической резьбе В, выполненной в корпусе и на насадке. Жесткая фиксация соплового насадка 6 в требуемом положении обеспечивается фиксирующей гайкой 7. Регулируемое соединение в данном варианте обеспечивает регулировку минимального зазора между электродами. Такая регулировка может быть выполнена также с помощью аналогичного регулируемого соединения центрального электрода с изолятором при жестком (нерегулируемом) соединении соплового насадка с корпусом свечи. Таким образом в полностью собранной свече зажигания корпусом 1, изолятором 2, конусным наконечником 4 и критическим сечением соплового насадка 6 образуется полость С в виде камеры сгорания реактивного двигателя с выхлопным соплом. Форма и размеры деталей свечи проектируются так, чтобы объем V (в см3) указанной полости и минимальная величина площади S (в см2) кольцевого зазора между конусным наконечником 4 и соплом 6 подчинялись соотношению, например, 20 S < V < 300 S.The spark plug consists of a metal casing 1, equipped with thread A for screwing into the ICE head, and a polyhedral (usually hex) head B with a wrench to ensure such screwing. Inside the case, an
Внутренняя поверхность электрода 6 и наружная поверхность конусного наконечника 4 электрода 3 снабжены противоэрозионным покрытием. Примером такого покрытия может быть нитрид бора, обеспечивающий хорошую коррозионную стойкость в условиях высоких давлений и температур камеры сгорания ДВС. The inner surface of the electrode 6 and the outer surface of the
Работа предлагаемой свечи зажигания происходит следующим образом. The work of the proposed spark plug is as follows.
При заполнении топливной смесью камеры сгорания ДВС или при такте сжатия в ДВС полость С свечи также заполняется этой смесью. При подаче на электроды 3 и 6 импульса высокого напряжения происходит электрический пробой в зоне минимального зазора между наконечником 4 центрального электрода 3 и конусным электродом сопловым насадком 6. Сначала этот пробой имеет вид искрового шнура, но затем под его ионизирующим воздействием пробой практически мгновенно распространяется на весь кольцевой зазор в плоскости, перпендикулярной оси свечи (т.е. ее центральному электроду 3). Сначала эта плоскость находится в зоне минимального зазора между наконечником 4 и сопловым насадком 6 (в критическом сечении соплового насадка 6). When filling the combustion chamber of the internal combustion engine with the fuel mixture or during the compression stroke in the internal combustion engine, the candle cavity C is also filled with this mixture. When a high voltage pulse is applied to
Сразу же под действием электродинамической силы, возникающей в результате взаимодействия радиального тока, проходящего через образовавшуюся при пробое плазму, и кольцевого магнитного поля, созданного этим же током, протекающим далее по центральному электроду, плазменный сгусток начинает ускоряться вдоль оси соплового насадка, т. е. происходит перемещение ("выдувание") плазменного сгустка к торцу соплового насадка. В результате этого происходит увеличение размеров кольцевого разряда и обеспечивается его перемещение через рабочую смесь в объеме соплового насадка, что приводит к воспламенению этой смеси не по линии (шнуру), так в известных свечах зажигания, а практически по всему объему соплового насадка, что существенно повышает надежность воспламенения. Immediately under the influence of the electrodynamic force resulting from the interaction of the radial current passing through the plasma formed during breakdown and the ring magnetic field created by the same current flowing further along the central electrode, the plasma bunch begins to accelerate along the axis of the nozzle nozzle, i.e. there is a movement ("blowing") of the plasma bunch to the end of the nozzle nozzle. As a result of this, an increase in the size of the annular discharge occurs and its movement through the working mixture in the volume of the nozzle nozzle is ensured, which leads to ignition of this mixture not along the line (cord), as in well-known spark plugs, but practically over the entire volume of the nozzle nozzle, which significantly increases reliability of ignition.
Однако топливная смесь воспламеняется и по другую сторону от критического сечения соплового насадка 6, т.е. в полости С. Воспламенение топливной смеси в полости С приводит к тому, что струя продуктов сгорания истекает с большой скоростью из соплового насадка, смешивается с топливной смесью в объеме камеры сгорания ДВС и завершает процесс ее поджигания, начатый "выдуваемым" плазменным сгустком. However, the fuel mixture ignites on the other side of the critical section of the nozzle nozzle 6, i.e. in cavity C. Ignition of the fuel mixture in cavity C causes the stream of combustion products to flow out at a high speed from the nozzle nozzle, mixes with the fuel mixture in the volume of the ICE combustion chamber, and completes the process of ignition started by the “blown” plasma clot.
Кроме того, как перемещение плазменного сгустка вдоль оси соплового насадка, так и следующий за ним выброс с большой скоростью струи продуктов сгорания из камеры сгорания приводят к тому, что твердые или жидкие частицы, которые могут образоваться на электродах свечи в процессе ее работы, выносятся из разрядного промежутка. Свеча самоочищается, причем дважды при подаче на нее каждого импульса высокого напряжения, что приводит практически к полному устранению возможности образования нагара на ее электродах. In addition, both the movement of the plasma bunch along the axis of the nozzle nozzle and the subsequent ejection of the products of combustion from the combustion chamber at a high speed lead to the fact that solid or liquid particles that can form on the electrodes of the candle during its operation are removed from discharge gap. The candle cleans itself, and twice when each high-voltage pulse is applied to it, which leads to almost complete elimination of the possibility of formation of soot on its electrodes.
При последующем такте сжатия происходит охлаждение электродов топливной смесью, заполняющей полость С через кольцевой зазор, особенно интенсивное в зоне пробоя. During the subsequent compression stroke, the electrodes are cooled by the fuel mixture filling the cavity C through the annular gap, which is especially intense in the breakdown zone.
В отличие от известных свечей зажигания, в которых инициатором воспламенения топливной смеси является только один плазменный шнур, привязанный к месту электрического пробоя между электродами, в предлагаемой свече можно выделить четыре таких инициатора:
плазменный шнур, возникающий в месте электрического пробоя между электродами и инициирующий поджигание топливной смеси как в направлении среза сопла, так и в направлении внутренней полости свечи;
плазменное кольцо, возникающее между электродами в поперечном сечении свечи через период порядка наносекундного после возникновения указанного плазменного шнура;
плазменная трубка со стенками переменной толщины, возникающая за счет "выдувания" (перемещения к торцу сопла) указанного плазменного кольца электродинамическими силами;
высокоскоростная струя пламени, истекающая из внутренней полости свечи в камеру сгорания ДВС.In contrast to the known spark plugs, in which the initiator of ignition of the fuel mixture is only one plasma cord, tied to the place of electrical breakdown between the electrodes, four such initiators can be distinguished in the proposed candle:
a plasma cord arising in the place of electrical breakdown between the electrodes and initiating ignition of the fuel mixture both in the direction of the nozzle exit and in the direction of the inner cavity of the candle;
a plasma ring arising between the electrodes in the cross section of the candle after a period of the order of a nanosecond after the occurrence of the specified plasma cord;
a plasma tube with walls of varying thickness, arising from the "blowing" (moving to the end of the nozzle) of the specified plasma ring by electrodynamic forces;
high-speed jet of flame flowing from the inner cavity of the candle into the combustion chamber of the internal combustion engine.
Особо следует отметить следующий важный фактор, присущий описанному процессу воспламенения предлагаемой свечой. Образование неподвижных (прилипших к электродам) частиц нагара в предлагаемой свече, как и в известных, возможно только при возникновении плазменного шнура, который хотя и может быть привязан к одному месту в критическом сечении сопла Лаваля, но это место не может быть застойной зоной, а является как раз зоной наибольшей скорости как истекающей струи продуктов воспламенения, так и струи нагнетаемой в свечу топливной смеси. Of particular note is the following important factor inherent in the described process of ignition of the proposed candle. The formation of motionless (adhering to the electrodes) soot particles in the proposed candle, as in the known ones, is possible only with the appearance of a plasma cord, which although it can be tied to one place in the critical section of the Laval nozzle, but this place cannot be a stagnant zone, and It is precisely the zone of the highest velocity of both the outflowing stream of ignition products and the stream of the fuel mixture injected into the spark plug.
Остальные три инициатора воспламенения подвижны и могут образовывать только подвижные частицы нагара, которые перемещаются с ними и не могут вывести свечу из строя. Кроме того, подвижные частицы нагара способствуют отрыву уже прилипших частиц за счет кинетических соударений. The remaining three initiators of ignition are mobile and can only form mobile carbon particles, which move with them and cannot disable the candle. In addition, moving soot particles contribute to the separation of already adhering particles due to kinetic collisions.
Из приведенного описания конструкции и работы свечи зажигания видно, что цель изобретения повышение эксплуатационных характеристик свечи за счет повышения поджигающей возможности и снижения вероятности образования нагара за счет организованного распространения продуктов воспламенения достигается. From the above description of the design and operation of the spark plug, it is seen that the purpose of the invention is to increase the operational characteristics of the spark plug by increasing the ignition capability and reducing the likelihood of carbon formation due to the organized distribution of ignition products.
Эффективная работа предлагаемой свечи подтверждается проведенными предварительными испытаниями ее в составе автомобильного двигателя. The effective operation of the proposed candles is confirmed by preliminary tests of it in the automobile engine.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4812043 RU2055432C1 (en) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | Spark-plug |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4812043 RU2055432C1 (en) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | Spark-plug |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2055432C1 true RU2055432C1 (en) | 1996-02-27 |
Family
ID=21507096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4812043 RU2055432C1 (en) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | Spark-plug |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2055432C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA012859B1 (en) * | 2008-05-04 | 2009-12-30 | Сергей Леонидович Павловский | Spark-plug for internal combustion engine |
| RU2463692C1 (en) * | 2011-03-10 | 2012-10-10 | Николай Иванович Кузин | Ignition plug |
| RU2464684C1 (en) * | 2011-02-14 | 2012-10-20 | Николай Иванович Кузин | Ignition plug |
| RU2496197C1 (en) * | 2012-02-29 | 2013-10-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Рефмашпром" (Ооо "Рефмашпром") | Ignition plug |
| CN103925116A (en) * | 2014-04-28 | 2014-07-16 | 中国航天空气动力技术研究院 | Sliding arc ignition device |
| US11165226B2 (en) | 2017-06-20 | 2021-11-02 | Robert Bosch Gmbh | Spark plug including a multi-step insulator seat |
-
1990
- 1990-01-19 RU SU4812043 patent/RU2055432C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Заявка Великобритании N 1160502, кл. H 01T 13/48, 1969. * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA012859B1 (en) * | 2008-05-04 | 2009-12-30 | Сергей Леонидович Павловский | Spark-plug for internal combustion engine |
| RU2464684C1 (en) * | 2011-02-14 | 2012-10-20 | Николай Иванович Кузин | Ignition plug |
| RU2463692C1 (en) * | 2011-03-10 | 2012-10-10 | Николай Иванович Кузин | Ignition plug |
| RU2496197C1 (en) * | 2012-02-29 | 2013-10-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Рефмашпром" (Ооо "Рефмашпром") | Ignition plug |
| CN103925116A (en) * | 2014-04-28 | 2014-07-16 | 中国航天空气动力技术研究院 | Sliding arc ignition device |
| CN103925116B (en) * | 2014-04-28 | 2016-03-02 | 中国航天空气动力技术研究院 | Sliding arc ignition mechanism |
| US11165226B2 (en) | 2017-06-20 | 2021-11-02 | Robert Bosch Gmbh | Spark plug including a multi-step insulator seat |
| RU2765036C2 (en) * | 2017-06-20 | 2022-01-24 | Роберт Бош Гмбх | Spark plug with multi-stage landing part of its insulator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4795937A (en) | Spark plug with combined surface and air spark paths | |
| US7477008B2 (en) | Plasma jet spark plug | |
| JP4778301B2 (en) | Plasma jet ignition plug and its ignition device | |
| EP1701419A1 (en) | A pre-chamber sparkplug, and combustion engine including a pre-chamber sparkplug | |
| KR910002122B1 (en) | Plasma jet ignition apparatus | |
| JP4674219B2 (en) | Plasma jet ignition plug ignition system | |
| US8082897B2 (en) | Plasma jet ignition plug and ignition device for the same | |
| JP5945549B2 (en) | Corona igniter with asymmetric ignition | |
| JP5691662B2 (en) | Non-thermal equilibrium plasma ignition device | |
| US20070044449A1 (en) | Improved Plasma Torch for Ignition, Flameholding and Enhancement of Combustion in High Speed Flows | |
| JP2015122319A (en) | Corona tip insulator | |
| US3988646A (en) | Ignition devices | |
| US5799637A (en) | Rocket effect sparking plug | |
| US4388549A (en) | Plasma plug | |
| US20160305393A1 (en) | Plasma ignition device | |
| JPH09317621A (en) | Plasma ignition device | |
| CZ299358B6 (en) | Plasma igniter for ignition system and method of creating plasma | |
| EP3029785B1 (en) | Non-thermal equilibrium plasma ignition plug and non-thermal equilibrium plasma ignition device | |
| JP2014501432A (en) | Corona igniter with shaped insulator | |
| JP2018198209A (en) | Wear protection features for corona igniter | |
| EA032096B1 (en) | Plasma ignition plug for an internal combustion engine | |
| RU2055432C1 (en) | Spark-plug | |
| US20200185888A1 (en) | Pre-chamber spark plug with surface discharge spark gap | |
| EP2202854B1 (en) | Ignition Plug and Ignition System | |
| US8558442B2 (en) | Plasma jet ignition plug |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| REG | Reference to a code of a succession state |
Ref country code: RU Ref legal event code: MM4A Effective date: 20090120 |