RU2120690C1

RU2120690C1 - Spark plug cap

Info

Publication number: RU2120690C1
Application number: RU96107569A
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Арзамасцев; Юрий Владимирович Арзамасцев; Владимир Михайлович Арзамасцев
Original assignee: Александр Владимирович Арзамасцев; Юрий Владимирович Арзамасцев; Владимир Михайлович Арзамасцев
Priority date: 1996-04-09
Filing date: 1996-04-09
Publication date: 1998-10-20

Abstract

FIELD: electric equipment for internal combustion engines. SUBSTANCE: device has spark gap between high-voltage electrode and contact sleeve for connection to central electrode of spark plug. Size of spark gap of cap is greater than plug gap and is equal to 2 mm. EFFECT: stabilization of amplitude of high-voltage signal which is supplied to central electrode of spark plug during ignition, improved ignition for engine cranking with fuel- air mixture, increased service life of spark plug. 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройству наконечника свечи искрового зажигания топлива в двигателях внутреннего сгорания. The invention relates to a device for a tip of a spark plug for fuel in internal combustion engines.

В двигателе внутреннего сгорания (двигателе) с принудительным воспламенением рабочая смесь (топливо) воспламеняется электрической искрой, возникающей между электродами свечи зажигания в камере сгорания двигателя. Электрическая искра получается в результате подачи импульса высокого напряжения (высоковольтного сигнала) на электроды свечи. Импульс высокого напряжения создается в цепи высокого напряжения вследствие возникновения тока индукции во вторичной обмотке катушки зажигания при размыкании цепи низкого напряжения прерывателем. В двигателях внутреннего сгорания провода высокого напряжения укрепляются на центральных электродах свечи с помощью специальных пластмассовых наконечников с установленными в них резисторами, гасящими радиопомехи (автомобиль "Москвич") или без резисторов (автомобили ВАЗ) (Домиховский С. Ф. и др. Устройство и эксплуатация автомобилей "Жигули" и "Москвич". - М.: ДОСААФ СССР, 1985, стр. 86, рис. 46в; Орлик А.С. и др. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей.- М.: Машиностроение, 1980 г.). In a forced-ignition internal combustion engine (engine), the mixture (fuel) is ignited by an electric spark arising between the electrodes of the spark plug in the engine combustion chamber. An electric spark is obtained by applying a high voltage pulse (high voltage signal) to the spark plug electrodes. A high voltage pulse is created in the high voltage circuit due to the induction current in the secondary winding of the ignition coil when the low voltage circuit breaker opens. In internal combustion engines, high-voltage wires are fixed on the central electrodes of the candle with the help of special plastic tips with resistors installed in them that quench radio interference (Moskvich car) or without resistors (VAZ cars) (Domikhovsky S.F. et al. Device and operation Zhiguli and Moskvich automobiles. - M.: DOSAAF USSR, 1985, p. 86, Fig. 46c; Orlik AS and other Internal Combustion Engines. Design and operation of piston and combined engines .- M.: Engineering, 1980).

На фиг. 1 изображена принципиальная схема системы искрового зажигания топлива в двигателе внутреннего сгорания, где 1 - катушка зажигания; 2 - резистор, гасящий радиопомехи; 3 - свеча зажигания; 4 - ток самоиндукции. In FIG. 1 shows a schematic diagram of a spark ignition system for a fuel in an internal combustion engine, where 1 is an ignition coil; 2 - resistor suppressing radio interference; 3 - spark plug; 4 - self-induction current.

Резистор, гасящий радиопомехи, в автомобилях Волжского автомобильного завода расположен на бегунке распределителя зажигания, поэтому наконечники свечей зажигания выполнены без резисторов в отличие от наконечников свечей зажигания автомобилей "Москвич". (Домиховский С.Ф. и др. Устройство и эксплуатация автомобилей "Жигули" и "Москвич".- М.: ДОСАААФ СССР, 1985, стр. 82, рис. 42, поз. 13). The radio interference suppressor in the cars of the Volga Automobile Plant is located on the side of the ignition distributor, therefore the tips of the spark plugs are made without resistors, unlike the tips of the spark plugs of Moskvich cars. (Domikhovsky S.F. et al. Design and operation of Zhiguli and Moskvich cars .- M.: DOSAAAF USSR, 1985, p. 82, fig. 42, pos. 13).

На фиг. 2 показан наконечник свечи зажигания двигателя автомобиля Волжского автомобильного завода, где 5 - корпус наконечника; 6 - высоковольтный электрод наконечника; 7 - контактная втулка. In FIG. 2 shows the tip of the spark plug of a car engine of the Volga Automobile Plant, where 5 is the tip body; 6 - high-voltage electrode tip; 7 - contact sleeve.

Высоковольтный электрод 6 и контактная втулка 7 электрически соединены между собой. The high voltage electrode 6 and the contact sleeve 7 are electrically connected to each other.

Недостатком изображенного на фиг.2 наконечника свечи зажигания является то, что он выполняет функцию только передачи сигнала высокого напряжения с катушки на свечу зажигания и не в состоянии стабилизировать амплитуду высоковольтного сигнала катушки, подаваемого на центральный электрод свечи в момент искрообразования. The disadvantage of the spark plug tip shown in FIG. 2 is that it only performs the function of transmitting a high voltage signal from the coil to the spark plug and is not able to stabilize the amplitude of the high voltage signal of the coil supplied to the central electrode of the spark plug at the time of sparking.

Известно, что в двигателе внутреннего сгорания у свечи зажигания кроме активного сопротивления, вызванного образованием нагара, существуют токи утечки электрического заряда высоковольтного сигнала от наличия на поверхности изолятора между электродами свечи в камере сгорания двигателя жидкого топлива. Импульс высокого напряжения катушки 1 (см. фиг.1), воздействуя на центральный электрод свечи 3, вызывает в электрической цепи системы зажигания возникновение тока самоиндукции 4 из-за наличия у свечи активного сопротивления и тока утечки заряда между электродами свечи. Ток самоиндукции во вторичной обмотке катушки препятствует увеличению амплитуды высоковольтного сигнала катушки и искрообразованию между электродами свечи. It is known that in the internal combustion engine of the spark plug, in addition to the active resistance caused by the formation of soot, there are leakage currents of the electric charge of the high voltage signal from the presence on the surface of the insulator between the electrode electrodes in the combustion chamber of the liquid fuel engine. The high voltage pulse of the coil 1 (see Fig. 1), acting on the central electrode of the spark plug 3, causes the self-induction current 4 in the electric circuit of the ignition system due to the presence of active resistance in the spark plug and the charge leakage current between the spark plug electrodes. The self-induction current in the secondary winding of the coil prevents an increase in the amplitude of the high-voltage signal of the coil and sparking between the spark plug electrodes.

Задачей изобретения является использование наконечника свечи зажигания для стабилизации амплитуды высоковольтного сигнала катушки, подаваемого на центральный электрод свечи в момент искрообразования. The objective of the invention is the use of the tip of the spark plug to stabilize the amplitude of the high-voltage signal of the coil supplied to the central electrode of the spark plug at the time of sparking.

Это достигается размещением в наконечнике между высоковольтным электродом и контактной втулкой для подключения к центральному электроду свечи зажигания искрового промежутка, величина которого больше искрового промежутка свечи и равна 2 мм. По сравнению с существующим устройством наконечника свечи использование заявляемого устройства наконечника позволит:
стабилизировать амплитуду высоковольтного сигнала катушки, подаваемого на центральный электрод свечи в момент искрообразования;
улучшить искрообразование свечи при запуске холодного двигателя с обогащенной топливовоздушной смесью;
увеличить срок службы свечи зажигания;
улучшить работу двигателей со свечами зажигания, имеющими конечную величину активного сопротивления.This is achieved by placing in the tip between the high-voltage electrode and the contact sleeve for connecting a spark gap to the central electrode of the spark plug, the magnitude of which is greater than the spark gap of the spark plug and is equal to 2 mm. Compared with the existing device of the tip of the candle, the use of the inventive device of the tip will allow:
to stabilize the amplitude of the high-voltage signal of the coil supplied to the central electrode of the candle at the time of sparking;
to improve spark sparking when starting a cold engine with an enriched air-fuel mixture;
extend the life of the spark plug;
to improve the operation of engines with spark plugs having a finite value of active resistance.

На фиг.3 показано устройство заявляемого наконечника свечи зажигания. Figure 3 shows the device of the inventive tip of the spark plug.

В пластмассовом корпусе 5 наконечника между электродом 6 и контактной втулкой 7 наконечника расположен центральный электрод 8, который образует с контактной втулкой 7 наконечника искровой промежуток 9, величина которого больше искрового промежутка свечи. In the plastic case 5 of the tip between the electrode 6 and the contact sleeve 7 of the tip is a central electrode 8, which forms with the contact sleeve 7 of the tip a spark gap 9, the size of which is larger than the spark gap of the candle.

На фиг. 4 изображена принципиальная схема зажигания с использованием заявляемого наконечника свечи, где 1 - катушка зажигания, 2 - резистор, гасящий радиопомехи; 10 - наконечник свечи зажигания; 3 - свеча зажигания; 9 - искровой промежуток наконечника свечи (2,0 мм); 11 - искровой промежуток свечи (0,8 мм); 8 - центральный электрод наконечника; 7 - втулка наконечника. In FIG. 4 shows a schematic diagram of the ignition using the inventive candle tip, where 1 is the ignition coil, 2 is a resistor that suppresses radio interference; 10 - tip of the spark plug; 3 - spark plug; 9 - spark gap of the tip of the candle (2.0 mm); 11 - spark gap of the candle (0.8 mm); 8 - the central electrode of the tip; 7 - tip sleeve.

Первоначально с ростом амплитуды сигнала высокого напряжения катушки 1 искровой промежуток 9 наконечника 10 заполняется ионизированным облаком под воздействием напряженности электрического поля сигнала, приложенного к электроду 8. По мере того, как вырабатывается достаточное количество электронов обратной связи происходит сверхэкспотенциальное увеличение силы тока разряда под воздействием объемного заряда в искровом промежутке 9 наконечника свечи. В течение нескольких наносекунд увеличение тока продолжается. На этом этапе напряжение в искровом промежутке 9 наконечника и напряженность электрического поля быстро уменьшаются до очень малых значений (100 В и 1 кВ/см соответственно, т.е. происходит пробой). Initially, with an increase in the amplitude of the high voltage signal of coil 1, the spark gap 9 of tip 10 is filled with an ionized cloud under the influence of the electric field of the signal applied to electrode 8. As a sufficient number of feedback electrons is generated, a superexpotential increase in the discharge current under the influence of a space charge in the spark gap 9 of the tip of the candle. For several nanoseconds, the current continues to increase. At this stage, the voltage in the spark gap 9 of the tip and the electric field strength quickly decrease to very small values (100 V and 1 kV / cm, respectively, i.e., breakdown occurs).

Амплитуду сигнала высокого напряжения катушки 1 в момент пробоя искрового промежутка 9 наконечника обозначим "И". В момент пробоя искрового промежутка 9 наконечника к центральному электроду свечи 3 подается напряжение (И-100)В (Топливная экономичность автомобилей с бензиновыми двигателями.-М.: Машиностроение, 1988, с. 118). Учитывая, что искровой промежуток свечи 4 (0,8 мм) в 2,5 раза меньше искрового промежутка 9 наконечника амплитуда сигнала высокого напряжения (И-100)В будет достаточна для пробоя искрового промежутка 11 свечи 3 и стабильная по величине. The amplitude of the high voltage signal of the coil 1 at the time of breakdown of the spark gap 9 of the tip is denoted by "AND". At the time of breakdown of the spark gap 9 of the tip, the voltage (I-100) V (Fuel efficiency of cars with gasoline engines) is supplied to the central electrode of the candle 3.-M.: Mashinostroenie, 1988, p. 118). Given that the spark gap of candle 4 (0.8 mm) is 2.5 times smaller than spark gap 9 of the tip, the amplitude of the high-voltage signal (I-100) B will be sufficient for the breakdown of spark gap 11 of candle 3 and be stable in magnitude.

Результаты экспериментальной проверки подтверждают работоспособность заявленного устройства наконечника свечи зажигания в двигателе внутреннего сгорания. Благодаря малой электрической емкости участка электрической цепи "втулка 7 - центральный электрод свечи 3 - (8 пФ)" необходимость установки дополнительного резистора 1 мОм между втулкой 7 и корпусом двигателя для стекания электрических зарядов с центрального электрода свечи зажигания 3 при отсутствии высоковольтного сигнала необязательно. The results of the experimental verification confirm the operability of the claimed spark plug tip device in an internal combustion engine. Due to the small electric capacitance of the portion of the electric circuit "sleeve 7 - the central electrode of the spark plug 3 - (8 pF)", the need to install an additional 1 mOhm resistor between the sleeve 7 and the motor housing to drain electric charges from the central electrode of the spark plug 3 in the absence of a high-voltage signal is optional.

Для экспериментальной проверки заявляемого устройства наконечника свечи на автомобиль ВАЗ - 2101 были установлены 4 наконечника свечи (фиг.3) с искровым промежутком 2,0 мм. В один из цилиндров двигателя была установлена свеча А20Д1 с активным сопротивлением 77 кОм (измерено прибором Е7-8) и искровым промежутком 0,8 мм, у которой не удалось восстановить искрообразование известными способами. В остальные цилиндры были установлены работоспособные свечи А20Д1 с искровым промежутком 0,8 мм. For experimental verification of the inventive device of the tip of the candle on a VAZ-2101 car, 4 candle tips were installed (Fig. 3) with a spark gap of 2.0 mm. In one of the engine cylinders, an A20D1 spark plug was installed with an active resistance of 77 kOhm (measured by the E7-8 device) and a spark gap of 0.8 mm, which could not be restored by known methods. Workable candles A20D1 with a spark gap of 0.8 mm were installed in the remaining cylinders.

После запуска двигателя все свечи производили воспламенение топлива в двигателе, в том числе и свеча с активным сопротивлением между электродами 77 кОм. После снятия свечей с двигателя было проверено наличие искры свечей визуально на воздухе. Искра хорошо просматривалась. After starting the engine, all the candles ignited the fuel in the engine, including the candle with an active resistance between the electrodes of 77 kOhm. After removing the spark plugs from the engine, the presence of the spark of the spark plugs visually in the air was checked. The spark was clearly visible.

Таким образом, экспериментальная проверка заявляемого устройства наконечника свечи зажигания на автомобилей подтвердила оптимальность устройства наконечника свечи для достижения поставленной цели. Thus, the experimental verification of the inventive device of the tip of the spark plug on cars confirmed the optimality of the device of the tip of the candle to achieve the goal.

Claims

The tip of the spark plug containing a high voltage electrode and a contact sleeve for connecting to the central electrode of the spark plug, characterized in that it contains a spark gap of 2 mm between the high voltage electrode and the contact sleeve.