RU2083042C1

RU2083042C1 - Spark plug for internal-combustion engines

Info

Publication number: RU2083042C1
Application number: RU95106049A
Authority: RU
Inventors: Борис Абрамович Басс; Юрий Дмитриевич Калашников
Original assignee: Артемов Валерий Викторович; Борис Абрамович Басс; Юрий Дмитриевич Калашников
Priority date: 1995-04-18
Filing date: 1995-04-18
Publication date: 1997-06-27
Also published as: RU95106049A

Abstract

FIELD: electrical equipment for internal-combustion engines. SUBSTANCE: spark plug has rings-shaped member 8 made of insulating material and mounted on part of insulator 2 located beyond body 1. Hearing element 9 in the form of coil is embedded in ring-shaped member 8. EFFECT: improved design. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электрооборудованию двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано на транспортных средствах. The invention relates to electrical equipment of internal combustion engines and can be used on vehicles.

Для бесперебойной работы свечи зажигания нижняя часть изолятора (тепловой конус) должна иметь температуру примерно 500-600^oC. При температуре ниже указанной на свече образуется слой нагара и она начинает работать с перебоями. Недостаточная температура нагрева изолятора и электродов свечи особенно сильно проявляется при запуске холодного двигателя в условиях отрицательных температур, когда пары топлива частично конденсируются и надежность воспламенения смеси обусловлена не только ее ионизацией, но и нагревом прилегающего к электродам объема газа.For uninterrupted operation of the spark plug, the lower part of the insulator (thermal cone) should have a temperature of about 500-600 ^o C. At a temperature lower than that indicated on the candle, a layer of soot forms and it starts to work intermittently. The insufficient heating temperature of the insulator and the spark plug electrodes is especially pronounced when the cold engine is started at low temperatures, when the fuel vapor partially condenses and the ignition reliability of the mixture is due not only to its ionization, but also to the heating of the gas volume adjacent to the electrodes.

Для повышения надежности работы системы зажигания в условиях отрицательных температур применяют свечи с принудительным электроподогревом. To increase the reliability of the ignition system in conditions of negative temperatures, candles with forced electric heating are used.

Известна, например, свеча зажигания, содержащая металлический корпус, изолятор и нагревательный элемент, размещенный в кольцевой проточке, выполненной на боковой стенке изолятора, в его части, закрытой корпусом [1]
Недостатком такой конструкции является то, что нагревательный элемент может быть встроен в свечу только при ее изготовлении. Однако актуальной является также задача модернизации уже изготовленных свечей.Known, for example, a spark plug containing a metal housing, an insulator and a heating element placed in an annular groove made on the side wall of the insulator, in its part, closed by the housing [1]
The disadvantage of this design is that the heating element can be integrated into the candle only during its manufacture. However, the urgent task is the modernization of already made candles.

Известна также свеча зажигания, содержащая нагревательный элемент, выполненный в виде спирали, размещенной на тепловом конусе изолятора. Такое размещение нагревательного элемента ухудшает электрические характеристики свечи и может являться причиной возникновения пробоя между центральным электродом и корпусом, что, в свою очередь, приводит к снижению надежности работы свечи и пропускам искрообразования [2]
Считается, что в свечах зажигания возможность увеличения искрового зазора ограничивается пробивным напряжением между центральным электродом и корпусом по наружной поверхности изолятора. Однако, как показали исследования, пробой по поверхности возникает значительно позже по толщине изолятора, между центральным электродом и отбортованной кромкой корпуса. На данном участке изолятора рассмотренные выше свечи зажигания имеют минимальную толщину изолятора и минимальное расстояние между центральным электродом и корпусом.Also known is a spark plug containing a heating element made in the form of a spiral placed on the thermal cone of the insulator. This placement of the heating element affects the electrical characteristics of the candle and may cause a breakdown between the central electrode and the housing, which, in turn, leads to a decrease in the reliability of the candle and skipping sparking [2]
It is believed that in spark plugs the possibility of increasing the spark gap is limited by the breakdown voltage between the central electrode and the housing along the outer surface of the insulator. However, studies have shown that surface breakdown occurs much later in the thickness of the insulator, between the central electrode and the flanged edge of the housing. In this section of the insulator, the spark plugs discussed above have a minimum insulator thickness and a minimum distance between the central electrode and the housing.

В основу изобретения положена задача создания свечи зажигания с электроподогревом, позволяющей надежно работать при высокой величине пробивного напряжения. The basis of the invention is the task of creating a spark plug with electric heating, allowing reliable operation at a high breakdown voltage.

Задача решается тем, что свеча зажигания для двигателя внутреннего сгорания, содержащая металлический корпус с отбортованной кромкой, изолятор, часть которого расположена внутри корпуса, центральный электрод, расположенный внутри изолятора по его длине, боковой электрод, соединенный с металлическим корпусом и образующий с центральным электродом искровой зазор, и нагревательный элемент, снабжена кольцеобразным элементом из диэлектрического материала, установленным на расположенной вне металлического корпуса части изолятора, причем нагревательный элемент расположен в кольцеобразном элементе или закреплен на свече под ним. Кольцеобразный элемент может быть расположен непосредственно над отбортованной кромкой корпуса и контактировать с ней. Таким образом обеспечивается уменьшение токов утечки на наиболее напряженном с электрической точки зрения участке. Возможно также размещение кольцеобразного элемента на некотором расстоянии от кромки корпуса, что позволяет предотвратить теплоотвод от кольцевого элемента на корпус. The problem is solved in that the spark plug for the internal combustion engine, comprising a metal housing with a flanged edge, an insulator, part of which is located inside the housing, a central electrode located inside the insulator along its length, a side electrode connected to the metal body and forming a spark with the central electrode the gap and the heating element is provided with an annular element of dielectric material mounted on an insulator part located outside the metal housing, agrevatelny element is disposed in the annular element or fixed on the candle underneath. The ring-shaped element can be located directly above the flanged edge of the housing and in contact with it. This ensures a decrease in leakage currents in the most stressed section from an electrical point of view. It is also possible to place the ring-shaped element at a certain distance from the edge of the housing, which prevents heat removal from the ring element to the housing.

Геометрические размеры кольцеобразного элемента выбираются такими, чтобы электрическая прочность изолятора на участке его соединения с корпусом была равна или превышала минимальную прочность изолятора на участке, расположенном внутри корпуса. Это позволяет улучшить электрические характеристики свечи и уменьшить вероятность пробоя между центральным электродом и корпусом. Размещение нагревательного элемента в кольцевом элементе легко осуществимо с технологической точки зрения и не приводит к ухудшению электрических свойств свечи. Кольцеобразные элементы, снабженные нагревательными элементами, могут устанавливаться на серийно выпускаемые в настоящее время свечи зажигания. The geometrical dimensions of the ring-shaped element are selected so that the dielectric strength of the insulator in the area of its connection with the housing is equal to or exceeds the minimum strength of the insulator in the area located inside the housing. This allows you to improve the electrical characteristics of the candles and reduce the likelihood of breakdown between the Central electrode and the housing. The placement of the heating element in the annular element is easily feasible from a technological point of view and does not lead to deterioration of the electrical properties of the candle. Ring-shaped elements equipped with heating elements can be mounted on currently commercially available spark plugs.

На фиг.1 представлен вариант выполнения свечи зажигания с кольцеобразным элементом из диэлектрического материала, контактирующим с поверхностью отбортованной кромки корпуса; на фиг.2 фрагмент свечи зажигания на участке соединения корпуса с изолятором при наличии зазора между кромкой корпуса и кольцеобразным элементом. Figure 1 shows an embodiment of a spark plug with an annular element of dielectric material in contact with the surface of the flanged edge of the housing; in Fig.2 a fragment of a spark plug at the site of connection of the housing with the insulator in the presence of a gap between the edge of the housing and the annular element.

Свеча зажигания для двигателя внутреннего сгорания содержит металлический корпус 1, в котором размещен изолятор 2. Часть изолятора 2 расположена вне корпуса 1, а часть внутри него. Корпус 1 имеет участок соединения с изолятором 2. На этом участке отбортованная кромка 3 корпуса 1 контактирует с буртиком 4 изолятора 2. Внутри изолятора 2 по его длине расположен центральный электрод 5, образующий с боковым электродом 6, соединенным с корпусом 1, искровой зазор 7. The spark plug for an internal combustion engine comprises a metal housing 1 in which an insulator 2 is placed. A part of the insulator 2 is located outside the housing 1, and a part inside it. The housing 1 has a connection section with the insulator 2. At this section, the flanged edge 3 of the housing 1 is in contact with the bead 4 of the insulator 2. Inside the insulator 2 along its length there is a central electrode 5, which forms a spark gap 7 with the side electrode 6 connected to the housing 1.

Для гарантированного возникновения искрового разряда под действием по существу каждого импульса напряжения изолятор 2 снабжен кольцеобразным элементом 8, выполненным из диэлектрического материала с удельным электрическим сопротивлением, равным по меньшей мере 10¹⁰ Ом•м, и рабочей температурой, при которой сохраняются диэлектрические свойства кольцеобразного элемента 8, равной по меньшей мере 200^oC. Кольцеобразный элемент 8 может быть установлен на расположенной вне корпуса 1 части изолятора 2 в непосредственной близости от участка соединения корпуса 1 с изолятором 2 и жестко связан с изолятором и с корпусом 1 (фиг.1). Кольцеобразный элемент 8 может быть также расположен на некотором расстоянии от кромки 3 корпуса (фиг.2). В теле кольцеобразного элемента 8 размещен нагревательный элемент 9, выполненный в виде обмотки, один вывод которой соединен с корпусом 1 свечи, а другой с металлизированной поверхностью канавки 10, выполненной на боковой поверхности кольцевого элемента. Напряжение к нагревательному элементу может подаваться, например, с помощью контактного устройства, выполненного в виде пружинной скобы ( не показана), охватывающей кольцевой элемент по канавке 10.To ensure the occurrence of a spark discharge under the action of essentially every voltage pulse, the insulator 2 is equipped with an annular element 8 made of a dielectric material with a specific electrical resistance equal to at least 10 ¹⁰ Ohm • m and an operating temperature at which the dielectric properties of the ring-shaped element 8 are preserved equal to at least 200 ^o C. The ring-shaped element 8 can be installed on the part of the insulator 2 located outside the housing 1 in the immediate vicinity of the connection neniya case 1 with the insulator 2 and is rigidly connected with the insulator and with the housing 1 (figure 1). The annular element 8 can also be located at a certain distance from the edge 3 of the housing (figure 2). A heating element 9 is placed in the body of the ring-shaped element 8, made in the form of a winding, one output of which is connected to the candle body 1, and the other with a metallized surface of the groove 10, made on the side surface of the ring element. The voltage to the heating element can be supplied, for example, using a contact device made in the form of a spring clip (not shown), covering the annular element along the groove 10.

Свеча зажигания работает следующим образом. The spark plug works as follows.

На нагревательный элемент 9 перед пуском двигателя подается низкое напряжение. Протекающий через нагревательный элемент 9 ток приводит к разогреву кольцевого элемента и, соответственно, изолятора, корпуса и электродов свечи. При подаче высоковольтного импульса напряжения от системы зажигания на центральный электрод 5 происходит гарантированный искровой разряд между центральным электродом 5 и боковым электродом 6. Кольцеобразный элемент 8 ограничивает при этом токи утечки на участке соединения корпуса 1 с изолятором 2, приводящие к пропускам искрообразования. On the heating element 9 before starting the engine low voltage is applied. The current flowing through the heating element 9 leads to the heating of the annular element and, accordingly, of the insulator, the casing and the electrodes of the candle. When a high-voltage voltage pulse is supplied from the ignition system to the central electrode 5, a guaranteed spark discharge occurs between the central electrode 5 and the side electrode 6. In this case, the ring-shaped element 8 limits the leakage currents at the junction of the housing 1 with the insulator 2, leading to gaps in sparking.

Claims

1. A spark plug for an internal combustion engine, comprising a metal housing with a flanged edge, an insulator, part of which is located inside the housing, a central electrode located along the length of the insulator, a side electrode connected to the metal housing and forming a spark gap with the central electrode, and a heating element, characterized in that it is provided with an annular element of dielectric material mounted on an insulator part located outside the metal housing, m heating element located in an annular element fixed to the spark or under it.

2. The candle according to claim 1, characterized in that the annular element is in contact with the surface of the flanged edge of the housing.

3. The candle according to claim 1, characterized in that a gap is provided between the annular element and the flanged edge of the housing.