RU2133535C1

RU2133535C1 - Spark amplified

Info

Publication number: RU2133535C1
Application number: RU97122210/06A
Authority: RU
Inventors: С.В. Трегубов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ухтинский завод "Прогресс"
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 1999-07-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines; electrical equipment. SUBSTANCE: amplifier for spark plug consisting of body with electrode and insulator with central electrode and connecting threaded tip has capacitor in form of detachable cap of ceramic bushing with outer and inner plates and threaded fastening device. One end face of ceramic bushing forms electric contact of outer plate with spark plug body by means of metallic shell, and inner plate of ceramic bushing and central electrode also form and electric contact. Design peculiarity of amplifier is that tubular insulator with electrode is rigidly secured in second end face of ceramic bushing. Electrode follows connecting dimensions if insulator and connecting threaded end of spark plug. EFFECT: provision of high power spark discharge and possibility of easy demounting of amplifier. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электричества, а именно к свечам зажигания, конструктивно объединенными с другими устройствами, имеющими электрические конденсаторы и может быть использовано во всех отраслях промышленности для улучшения работы двигателей внутреннего сгорания. The invention relates to the field of electricity, namely to spark plugs, structurally combined with other devices having electric capacitors and can be used in all industries to improve the operation of internal combustion engines.

Известны устройства, конструктивно объединяющие свечи зажигания и конденсаторы для усиления искрообразования при воспламенении горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания. При этом конденсатор электрически подсоединен параллельно электродам свечи зажигания и может быть установлен внутри корпуса свечи зажигания /заявка ЕПВ N 0118789, МКИ Н 01 T 13/40, опубл. 19.09.84. Изобретения в СССР и за рубежом, вып. 120, N 9, 1985 г./ или снаружи /заявка Франции N 2301117, МКИ H 01 T 13/40, опубл.15.10.76. Изобретения за рубежомм, вып.19 N 49, 1977г., стр. 97/. Known devices that structurally combine spark plugs and capacitors to enhance spark formation during ignition of a combustible mixture in internal combustion engines. In this case, the capacitor is electrically connected in parallel with the electrodes of the spark plug and can be installed inside the body of the spark plug / EPO application N 0118789, MKI N 01 T 13/40, publ. 09/19/84. Inventions in the USSR and abroad, vol. 120, No. 9, 1985 / or outside / French application N 2301117, MKI H 01 T 13/40, publ. 15.10.76. Inventions Abroad, issue 19 N 49, 1977, p. 97 /.

Использование конденсатора обуславливает усиление тока искры, что улучшает воспламенение горючей смеси. The use of a capacitor determines the amplification of the spark current, which improves the ignition of the combustible mixture.

Это происходит следующим образом: при подаче высокого напряжения конденсатор заряжается, а затем при возникновении ионизации искрового промежутка разряжается. При разрядке величина тока существенно возрастает вследствие того, что внутреннее сопротивление конденсатора незначительно, поэтому конденсатор может давать бесконечно большой ток, и таким образом является усилителем искры. This happens as follows: when a high voltage is applied, the capacitor is charged, and then when the spark gap ionizes, it is discharged. During discharge, the current value increases significantly due to the fact that the internal resistance of the capacitor is negligible, therefore, the capacitor can give an infinitely large current, and thus is a spark amplifier.

Все известные усилители искры имеют ряд недостатков. Как правило они представляют собой стационарные системы, исключающие демонтаж или использование свечи зажигания отдельно без конденсатора, что значительно снижает эксплуатационные возможности. Известные усилители предполагают наличие проводов, крепление колпака к корпусу свечи ненадежно, не исключает возможность осевого смещения в процессе эксплуатации, что снижает надежность и эффективность работы. All known spark amplifiers have a number of disadvantages. As a rule, they are stationary systems that exclude the dismantling or use of the spark plug separately without a capacitor, which significantly reduces operational capabilities. Known amplifiers assume the presence of wires, the cap is not securely attached to the candle body, it does not exclude the possibility of axial displacement during operation, which reduces the reliability and efficiency.

Близким к заявляемому является колпачок для электрического подключения свечи зажигания к двигателю внутреннего сгорания, представляющий собой устройство усиления искрового разряда /усилитель искры/ для свечи зажигания, содержащей корпус с электродом, изолятор с центральным электродом и присоединительным резьбовым концом, конденсатор, образующий параллельную систему со свечой зажигания /заявка ФРГ N OS 3403461, МКИ H 01 T 13/04. Изобретения стран мира, вып.120, N 3, 02.08.84/. Close to the claimed is a cap for electrical connection of the spark plug to an internal combustion engine, which is a spark discharge amplification device / spark amplifier / for a spark plug containing a housing with an electrode, an insulator with a central electrode and a connecting threaded end, a capacitor forming a parallel system with a candle ignition / application of Germany N OS 3403461, MKI H 01 T 13/04. Inventions of the countries of the world, issue 120, N 3, 02.08.84 /.

В этом усилителе искры конденсатор образован изолирующим колпачком и электропроводным металлическим кольцом с боковым выступом, образующим электрический контакт с корпусом свечи. Благодаря наличию конденсатора наблюдается усиление искры, необходимое для воспламенения горючей смеси, однако конструктивное выполнение усилителя имеет ряд недостатков. Колпачок закреплен стационарно на высоковольтном проводе, вследствие чего усилитель не предполагает сборку-разборку, форма и конфигурация элементов таковы, что конструкция может легко деформироваться, что исключает надежность электрического контакта колпачка с центральным электродом свечи, не исключено осевое смещение колпачка относительно корпуса свечи, поэтому не обеспечивается надежный контакт бокового выступа с корпусом свечи. Для установки такого усилителя необходим комплект с унифицированными проводами высокого напряжения, что возможно лишь при унификации разъемов на распределителях зажигания. Конструкция усилителя громоздка, затруднено его использование в различных двигателях внутреннего сгорания. Все перечисленное ведет к снижению эффективности воспламенения горючей смеси и к снижению эксплуатационных возможностей усилителя. In this spark amplifier, the capacitor is formed by an insulating cap and an electrically conductive metal ring with a side protrusion forming electrical contact with the candle body. Due to the presence of a capacitor, spark amplification is observed, which is necessary to ignite the combustible mixture, but the design of the amplifier has several disadvantages. The cap is fixed stationary on the high-voltage wire, as a result of which the amplifier does not involve disassembly, the shape and configuration of the elements are such that the design can be easily deformed, which excludes the reliability of the electrical contact of the cap with the central electrode of the candle, axial displacement of the cap relative to the candle body is possible, therefore, it is not reliable contact of the side protrusion with the candle body. To install such an amplifier, you need a kit with unified high voltage wires, which is possible only with the unification of the connectors on the ignition distributors. The design of the amplifier is cumbersome, it is difficult to use it in various internal combustion engines. All of the above leads to a decrease in the ignition efficiency of the combustible mixture and to a decrease in the operational capabilities of the amplifier.

Прототипом изобретения является съемный колпачок для свечи зажигания содержащий конденсатор, выполненный в виде керамической втулки с наружной и внутренней обкладками (патент СССР N 1836763, кл. H 01 T 13/04, 1993). Данный колпачок имеет недостаточные эксплуатационные возможности. The prototype of the invention is a removable cap for the spark plug containing a capacitor made in the form of a ceramic sleeve with outer and inner covers (USSR patent N 1836763, class H 01 T 13/04, 1993). This cap has insufficient operational capabilities.

Задачей изобретения является повышение эффективности воспламенения горючей смеси с одновременным расширением эксплуатационных возможностей. The objective of the invention is to increase the efficiency of ignition of a combustible mixture while expanding operational capabilities.

Поставленная задача решается путем того, что в усилителе искры для свечи зажигания, содержащей корпус с электродом, изолятор с центральным электродом и присоединительным резьбовым концом, включающем конденсатор в виде съемного колпачка из керамической втулки с наружной и внутренней обкладками и резьбового устройства фиксации, причем один торец керамической втулки образует электрический контакт наружной обкладки с корпусом свечи с помощью металлической обечайки, а внутренняя обкладка керамической втулки и центральный электрод также образуют между собой электрический контакт, во второй торец керамической втулки жестко закреплен трубчатый изолятор с электродом, повторяющий присоединительные размеры изолятора и присоединительного резьбового конца свечи. The problem is solved by the fact that in the amplifier sparks for a spark plug containing a housing with an electrode, an insulator with a central electrode and a connecting threaded end, including a capacitor in the form of a removable cap from a ceramic sleeve with outer and inner plates and a threaded fixation device, with one end the ceramic sleeve forms the electrical contact of the outer lining with the candle body using a metal shell, and the inner lining of the ceramic sleeve and the central electrode also form an electric contact between each other, in the second end of the ceramic sleeve a tubular insulator with an electrode is rigidly fixed, repeating the connecting dimensions of the insulator and the connecting threaded end of the candle.

Керамическая втулка выполнена из керамического материала со структурой перовскита. The ceramic sleeve is made of ceramic material with a perovskite structure.

Выполнение колпачка съемным обуславливает возможность быстрого демонтажа и при необходимости использования свечи зажигания автономно, этот признак усиливает наличие резьбового устройства фиксации, которое, кроме того, гарантирует надежное крепление колпачка к свече и образует надежный электрический контакт между наружной обкладкой втулки и корпусом и внутренней обкладкой втулки и центральным электродом и, как следствие, повышает эффективность воспламенения горючей смеси. Кроме того, конструкция колпачка предполагает образование между втулкой и изолятором свечи замкнутого изолированного кольцевого пространства, что благоприятствует повышению эксплуатационной надежности усилителя, так как исключается попадание загрязненной воздушно-капельной среды подкапотного пространства между колпачком и корпусом свечи. Наличие в колпачке трубчатого изолятора с электродом и выполнение их по присоединительным размерам изолятора свечи с присоединительным резьбовым концом придает компактность и позволяет использовать усилитель искры во всех случаях, когда используется автономная свеча. Металлическая обечайка, установленная с возможностью поджатия резьбовым устройством фиксации, гарантирует надежный электрический контакт между наружной обкладкой керамической втулки и корпусом свечи. В результате экспериментов найден оптимальный вариант выполнения конструкции колпачка, а использование в керамической втулке керамического материала со структурой перовскита позволяет иметь оптимальную электрическую емкость конденсатора /в пределах 20-200 пФ/. Сочетание предлагаемой конструкции с керамическим материалом на основе перовскита в данном конкретном усилителе способствует усилению тока искры почти в 100 раз и достижения его величины до 200-500 А. The removable cap makes it possible to quickly dismantle and, if necessary, use the spark plug autonomously, this feature enhances the presence of a threaded fixing device, which, in addition, guarantees reliable fastening of the cap to the candle and forms reliable electrical contact between the outer liner of the sleeve and the housing and the inner liner of the sleeve and the central electrode and, as a result, increases the ignition efficiency of the combustible mixture. In addition, the design of the cap involves the formation of a closed isolated annular space between the plug and the insulator of the plug, which contributes to an increase in the operational reliability of the amplifier, since the contaminated airborne medium between the cap and the plug body does not enter. The presence in the cap of a tubular insulator with an electrode and their execution by the connecting dimensions of the candle insulator with the connecting threaded end gives compactness and allows the use of a spark amplifier in all cases when an autonomous candle is used. The metal shell, installed with the possibility of pressing the threaded locking device, ensures reliable electrical contact between the outer lining of the ceramic sleeve and the candle body. As a result of the experiments, the optimal embodiment of the cap design was found, and the use of a ceramic material with a perovskite structure in the ceramic sleeve allows you to have the optimal electric capacitance of the capacitor / in the range of 20-200 pF /. The combination of the proposed design with perovskite-based ceramic material in this particular amplifier enhances the spark current by almost 100 times and reaches its value up to 200-500 A.

Этим достигается высокая эффективность воспламенения. Поиск, проведенный по патентной и научно-технической литературе показал, что заявленная совокупность неизвестна, т. е. она соответствует условию патентоспособности "новизна". This achieves high ignition efficiency. A search conducted in patent and scientific and technical literature showed that the claimed combination is unknown, that is, it meets the condition of patentability "novelty."

Поскольку усилитель изготовлен из известных составных частей и имеется потребность в такого рода устройствах, то заявленное соответствует условию "промышленная применимость". Since the amplifier is made of known components and there is a need for such devices, the claimed meets the condition of "industrial applicability".

А так как в результате использования данного усилителя наблюдается более высокий эффект по сравнению с известными усилителями искры, то заявленное соответствует условию "Изобретательский уровень". And since as a result of using this amplifier a higher effect is observed in comparison with the known spark amplifiers, the declared one meets the condition "Inventive step".

На чертеже представлен разрез усилителя искры Трегубова. Усилитель для свечи зажигания, содержащей корпус 1 с электродом 2, закрепленный в корпусе изолятор 3 с центральным электродом 4, имеющим присоединительный резьбовой конец 5, содержит конденсатор. Конденсатор выполнен в виде съемного колпачка. Колпачок содержит резьбовое устройство фиксации 6, с помощью которого колпачок съемно установлен на присоединительном резьбовом конце 5, керамическую втулку 7 с внутренней 8 и наружной 9 обкладками. The drawing shows a section of the amplifier spark Tregubova. An amplifier for a spark plug comprising a housing 1 with an electrode 2, an insulator 3 fixed to the housing with a central electrode 4 having a threaded connecting end 5, comprises a capacitor. The capacitor is made in the form of a removable cap. The cap contains a threaded locking device 6, with which the cap is removably mounted on the connecting threaded end 5, a ceramic sleeve 7 with an inner 8 and an outer 9 plates.

Один торец керамической втулки 7 одет в металлическую обечайку 10, а во второй торец жестко закреплен трубчатый изолятор 11 с электродом 12, повторяющий присоединительные размеры изолятора 3 и присоединительного резьбового конца 5 свечи. One end of the ceramic sleeve 7 is dressed in a metal shell 10, and in the second end, a tubular insulator 11 with an electrode 12 is rigidly fixed, repeating the connecting dimensions of the insulator 3 and the connecting threaded end 5 of the candle.

Устройство работает следующим образом. Колпачок навинчивают на свечу зажигания с помощью резьбового устройства фиксации 6 до того момента, как металлическая обечайка 10 упрется в корпус свечи 1. При этом образуется надежный электрический контакт между внутренней обкладкой 8 и центральным электродом 4 через присоединительный резьбовой конец 5, а также между наружной обкладкой 9 и корпусом свечи 1 с электродом 2, а под колпачком возникает воздушная кольцевая полость 13. The device operates as follows. The cap is screwed onto the spark plug using a threaded locking device 6 until the metal shell 10 abuts the candle body 1. This creates a reliable electrical contact between the inner lining 8 and the central electrode 4 through the connecting threaded end 5, as well as between the outer lining 9 and the body of the candle 1 with the electrode 2, and under the cap there is an air annular cavity 13.

Усилитель искры готов к эксплуатации. После установки в двигатель внутреннего сгорания на свечу с колпачком подают высокое напряжение через разъем высоковольтного провода, при этом в процессе работы электрическая емкость заряжается и после достижения ионизации искрового промежутка между электродом корпуса и центральным электродом разряжается. Происходит воспламенение горючей смеси усиленным током. The spark amplifier is ready for use. After installation in the internal combustion engine, a high voltage is supplied to the candle with the cap through the high-voltage wire connector, while in the process the electric capacitance is charged and after reaching the spark gap between the housing electrode and the central electrode it is discharged. Ignition of the combustible mixture by amplified current.

Эффект усиления тока искры происходит за счет:
- компенсации реактивных токов индуктивности катушки зажигания и емкости усилителя искры;
- сохранения энергии на конденсаторе усилителя искры после гашения искры и ее использования в последующем цикле;
- способностью конденсатора давать большой ток разряда, что обусловлено малым внутренним сопротивлением конденсатора.The effect of amplifying spark current occurs due to:
- compensation of reactive currents of the inductance of the ignition coil and the capacity of the spark amplifier;
- energy conservation on the capacitor of the spark amplifier after the quenching of the spark and its use in a subsequent cycle;
- the ability of the capacitor to give a large discharge current, which is due to the small internal resistance of the capacitor.

Предлагаемый усилитель искры гарантирует воспламенение обедненной топливной смеси, низкооктанового топлива, запуск холодного и перегретого двигателя, уменьшает образование нагара, удлиняет срок службы свечи, уменьшает расход топлива. The proposed spark amplifier guarantees the ignition of a lean fuel mixture, low-octane fuel, starting a cold and overheated engine, reduces the formation of soot, prolongs the life of the spark plug, and reduces fuel consumption.

Если условия эксплуатации двигателя внутреннего сгорания не требует усиления искры, то колпачок может быть легко снят и свеча зажигания используется без него. If the operating conditions of the internal combustion engine do not require amplification of the spark, then the cap can be easily removed and the spark plug is used without it.

Claims

1. Amplifier spark for a spark plug containing a housing with an electrode, an insulator with a central electrode and a connecting threaded end, including a capacitor in the form of a removable cap of a ceramic sleeve with outer and inner plates and a threaded locking device, one end of the ceramic sleeve forms an electrical contact of the outer plate with the body of the candle with the help of a metal shell, and the inner lining of the ceramic sleeve and the central electrode also form an electrical contact between each other, I distinguish which consists in the fact that a tubular insulator with an electrode repeating the connecting dimensions of the insulator and the connecting threaded end of the candle is rigidly fixed in the second end of the ceramic sleeve.

2. The amplifier according to claim 1, characterized in that the ceramic sleeve is made of ceramic material with a perovskite structure.