RU2282290C2

RU2282290C2 - Spark-plug for internal combustion engine

Info

Publication number: RU2282290C2
Application number: RU2004114083/06A
Authority: RU
Inventors: Валерий Аркадьевич Горынцев (RU); Валерий Аркадьевич Горынцев
Original assignee: Валерий Аркадьевич Горынцев
Priority date: 2004-05-07
Filing date: 2004-05-07
Publication date: 2006-08-20
Also published as: RU2004114083A

Abstract

FIELD: engine engineering, namely, devices for ignition of gas mixture in internal combustion engines.

SUBSTANCE: in accordance to invention, spark plug contains body with chamber and aperture, central electrode with isolator and spark gap. Spark gap is made in form of circular slit, formed by edge of end of central electrode and edge of aperture in the body on internal surface of spark plug chamber. End of central electrode is positioned inside the chamber, and relation of parameters of spark gap is determined by formula

where A - difference of radiuses of central electrode and aperture, B - distance from electrode end plane to chamber surface plane, C - value of spark gap. Aperture in the body of spark plug may be made in form of truncated cone, while diameter of central electrode is greater than diameter of aperture in the body for not less than two widths of spark gap - 2C.

EFFECT: improved ignition of poor working mixtures, stable ignition at all engine operation modes.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к воспламенению горючей смеси.The invention relates to the field of engine engineering, namely, the ignition of a combustible mixture.

Известна свеча зажигания, содержащая корпус с камерой сгорания и Г-образный электрод, который образует искровой промежуток с внутренней боковой стенкой корпуса, в последнем имеется по меньшей мере одно тангенциальное отверстие (см. а.с. 422058, H 01 T 13/02, БИ №12 за 1974 г.).Known spark plug containing a housing with a combustion chamber and a L-shaped electrode that forms a spark gap with the inner side wall of the housing, the latter has at least one tangential hole (see AS 422058, H 01 T 13/02, BI No. 12 for 1974).

Недостатком указанной свечи является увеличение времени сгорания топлива, т.к. процесс разделен на две фазы горения. Первая фаза происходит в камере свечи, а вторая - в камере сгорания цилиндра двигателя. Процесс локального обогащения смеси за счет центробежного ускорения сопровождается обратным явлением, осаждением топлива на стенках камеры свечи, что снижает эффективность ее работы. Конструкция не технологична.The disadvantage of this candle is the increase in fuel combustion time, because the process is divided into two phases of combustion. The first phase occurs in the chamber of the candle, and the second in the combustion chamber of the engine cylinder. The process of local enrichment of the mixture due to centrifugal acceleration is accompanied by the opposite phenomenon, the deposition of fuel on the walls of the chamber of the candle, which reduces its efficiency. The design is not technological.

Известна также свеча зажигания, содержащая корпус с камерой сгорания и центральный электрод, размещенный в отверстии корпуса с зазором, образующим искровой промежуток (см. заявку №55-37075 от 25.09.80 г., Н 01 Т 13/40).Also known is a spark plug containing a housing with a combustion chamber and a central electrode located in the opening of the housing with a gap forming a spark gap (see application No. 55-37075 of 09.25.80, H 01 T 13/40).

Недостатком этой конструкции является то, что начальная фаза воспламенения ограничена узким кольцевым зазором. Это ограничивает фронт пламени и, соответственно, увеличивает время первой фазы горения. Несмотря на увеличенный объем воспламеняемой смеси, свеча не позволяет обеспечить устойчивую работу двигателя на обедненных рабочих смесях. Кроме того, беспорядочное возникновение искры в зазоре создает ощутимый разброс во времени сгорания топлива. Эта конструкция принята за прототип.The disadvantage of this design is that the initial ignition phase is limited by a narrow annular gap. This limits the flame front and, accordingly, increases the time of the first phase of combustion. Despite the increased volume of flammable mixture, the candle does not allow for stable operation of the engine on lean working mixtures. In addition, the random appearance of a spark in the gap creates a noticeable spread in the time of fuel combustion. This design is taken as a prototype.

Задача изобретения - улучшение воспламенения бедных рабочих смесей и обеспечение стабильного их воспламенения на всех режимах работы двигателя.The objective of the invention is to improve the ignition of poor working mixtures and ensure stable ignition at all engine operating modes.

Задача решается тем, что в свече зажигания для двигателя внутреннего сгорания, содержащей корпус с камерой, центральный электрод и искровой промежуток, последний выполнен в виде кольцевой щели, образованной кромкой торца центрального электрода и кромкой, образованной отверстием и внутренней поверхностью камеры свечи.The problem is solved in that in the spark plug for an internal combustion engine containing a housing with a chamber, a central electrode and a spark gap, the latter is made in the form of an annular gap formed by the edge of the end of the central electrode and the edge formed by the hole and the inner surface of the candle chamber.

Торец центрального электрода размещен внутри камеры, а соотношение параметров искрового промежутка определяется по формуле:The end of the central electrode is placed inside the chamber, and the ratio of the parameters of the spark gap is determined by the formula:

где

Where

С - постоянная величина искрового промежутка,C is a constant value of the spark gap,

А - разность радиусов центрального электрода и отверстия,A is the difference between the radii of the central electrode and the hole,

В - расстояние от плоскости торца электрода до плоскости поверхности камеры.B is the distance from the plane of the end face of the electrode to the plane of the surface of the chamber.

С целью увеличения скорости горения рабочей смеси в камере сгорания цилиндра двигателя отверстие в корпусе свечи может быть выполнено в форме усеченного конуса, что расширяет фронт пламени и улучшает условия сгорания смеси в начальной фазе.In order to increase the burning rate of the working mixture in the combustion chamber of the engine cylinder, the hole in the spark plug body can be made in the form of a truncated cone, which expands the flame front and improves the combustion conditions of the mixture in the initial phase.

С целью облегчения пуска двигателя в условиях низших температур центральный электрод может быть выполнен диаметром, большим диаметра отверстия в корпусе не менее чем на 2С, где С - величина искрового промежутка. Это значительно снижает случаи "забрызгивания свечи" (потеря искры).In order to facilitate starting the engine at low temperatures, the central electrode can be made with a diameter larger than the diameter of the hole in the housing by at least 2C, where C is the value of the spark gap. This greatly reduces the incidence of “sparkle spray” (loss of spark).

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на фиг.1 изображен общий вид свечи зажигания,figure 1 shows a General view of the spark plug,

на фиг.2 - узел с первым вариантом искрового промежутка,figure 2 - site with the first variant of the spark gap,

на фиг.3 - узел со вторым вариантом искрового промежутка.figure 3 - node with a second variant of the spark gap.

Свеча зажигания для двигателя внутреннего сгорания содержит корпус 1 с камерой 2 и центральным электродом 3, отверстие 4 и искровой промежуток 5, который выполнен в виде кольцевой щели. Он образован торцом центрального электрода 3 и кромкой отверстия 4, образованной внутренней поверхностью камеры 2.The spark plug for an internal combustion engine comprises a housing 1 with a chamber 2 and a central electrode 3, an opening 4 and a spark gap 5, which is made in the form of an annular gap. It is formed by the end face of the central electrode 3 and the edge of the hole 4 formed by the inner surface of the chamber 2.

На фиг.2 показано коническое отверстие в корпусе свечи, которое необходимо для увеличения скорости горения рабочей смеси в цилиндре двигателя в фазе воспламенения, что достигается расширением фронта пламени в конусе. Искровой промежуток 5 - величина постоянная, при этом соотношение параметров центрального электрода 3 и отверстия 4 в корпусе свечи будут иметь различные значения соответственно формулеFigure 2 shows a conical hole in the candle body, which is necessary to increase the burning rate of the working mixture in the engine cylinder in the ignition phase, which is achieved by expanding the flame front in the cone. The spark gap 5 is a constant value, while the ratio of the parameters of the central electrode 3 and the hole 4 in the candle body will have different values, respectively, according to the formula

причем А - разность радиусов центрального электрода и отверстия,moreover, A is the difference between the radii of the central electrode and the hole,

В - расстояние от плоскости торца электрода до плоскости поверхности камеры,B is the distance from the plane of the end face of the electrode to the plane of the surface of the chamber,

С - постоянная величина искрового промежутка.C is a constant value of the spark gap.

На фиг.3 показана конструкция свечи с центральным электродом, имеющим диаметр больше отверстия в корпусе свечи. Такая конструкция значительно сокращает вероятность забрызгивания изолятора свечи, т.к. распыляет капельную фракцию топлива в искровом промежутке 5 и отбрасывает ее на стенки камеры 2 свечи. При этом диаметр центрального электрода 3 должен быть больше диаметра отверстия 4 не менее чем два размера искрового промежутка 5 - 2С.Figure 3 shows the design of a candle with a central electrode having a diameter larger than the hole in the candle body. This design significantly reduces the likelihood of splashing the candle insulator, as sprays a droplet fraction of fuel in the spark gap 5 and discards it on the walls of the chamber 2 of the candle. In this case, the diameter of the central electrode 3 should be greater than the diameter of the hole 4 at least two sizes of the spark gap 5 - 2C.

Работает свеча следующим образом. При работе двигателя рабочая смесь во время такта сжатия из цилиндра двигателя поступает в камеру 2 через искровой промежуток 5, где в момент искрового разряда движется в перпендикулярном направлении, при этом большой объем рабочей смеси взаимодействует с искрой. Следует учесть и то, что скорость заполнения камеры 2 к моменту искрового разряда достигнет наибольшей величины. Задача обогащения горючей смеси в зоне искрового промежутка 5 в предлагаемой конструкции решается наиболее эффективным образом, т.к. размещение торца центрального электрода 3 внутри камеры 2 напротив отверстия 4 позволяет обеспечить наибольшее возможное локальное ускорение рабочей смеси. Это достигается за счет сужения потока рабочей смеси в искровом промежутке 5. Локальное обогащение рабочей смеси происходит за счет разницы удельных весов молекул воздуха и паров топлива под действием ускорения. При этом процесс сгорания разделяется на два этапа. На первом воспламеняется и начинает гореть обогащенная рабочая смесь в зоне искрового промежутка, а на втором - бедные смеси в камере 2 свечи и цилиндре двигателя.The candle works as follows. During engine operation, the working mixture during the compression stroke from the engine cylinder enters the chamber 2 through the spark gap 5, where at the time of the spark discharge it moves in the perpendicular direction, while a large volume of the working mixture interacts with the spark. It should be taken into account that the filling rate of chamber 2 reaches the highest value by the time of the spark discharge. The task of enrichment of the combustible mixture in the zone of the spark gap 5 in the proposed design is solved in the most efficient way, because the placement of the end face of the Central electrode 3 inside the chamber 2 opposite the hole 4 allows you to provide the greatest possible local acceleration of the working mixture. This is achieved by narrowing the flow of the working mixture in the spark gap 5. Local enrichment of the working mixture occurs due to the difference in the specific gravities of air molecules and fuel vapor under the action of acceleration. The combustion process is divided into two stages. On the first, the enriched working mixture ignites and begins to burn in the zone of the spark gap, and on the second, poor mixtures in the chamber 2 of the spark plug and the cylinder of the engine.

Таким образом, предлагаемая свеча позволяет использовать бедные рабочие смеси, при этом обеспечить стабильную работу двигателя на переходных режимах, снизить расход топлива и, соответственно, токсичность выхлопных газов.Thus, the proposed candle allows you to use poor working mixtures, while ensuring stable engine operation in transient conditions, reduce fuel consumption and, accordingly, exhaust emissions.

Claims

1. Spark plug for an internal combustion engine, comprising a housing with a chamber and a hole, a central electrode with an insulator, a spark gap, characterized in that the spark gap is made in the form of an annular gap formed by the edge of the end face of the central electrode and the edge formed by the hole in the housing and inner the surface of the chamber of the candle, and the end of the central electrode is placed inside the chamber, and the ratio of the parameters of the spark gap is determined by the formula:

where A is the difference between the radii of the central electrode and the hole;

B is the distance from the plane of the end face of the electrode to the plane of the surface of the chamber;

C is a constant value of the spark gap.

2. The candle according to claim 1, characterized in that the hole in the housing is made in the form of a truncated cone.

3. The candle according to claim 2, characterized in that the diameter of the central electrode is greater than the diameter of the hole in the housing by at least two sizes of the spark gap - 2C.