SU1195919A3 - Запальна свеча - Google Patents

Abstract

1. ЗАПАЛЬНАЯ СВЕЧА, содержаща  корпус, центральный электрод, расположенньй в корпусе и электрически изолированный от него, и нагреватель , выполненный из подложки и электрического нагревательного элемента , расположенного на поверхности подложки, причем один конец нагревательного элемента находитс  в электрическом контакте с корпусом, а другой - с центральным электродом, отличающа с  тем, что, с целью повышени  надежности и экономичности, а также снижени  тепловой инерционности, электрический нагревательньй элемент выполнен в виде провод щей поверхностной пленки и расположен по меньшей мере на одной из поверхностей подложки. СО

Description

0 162S2S 29 S

2.Свеча поп.1,отличающ а   с   тем, что пленка выполнена металлической.

3.Свеча по п.2, отличающа с  тем, Что металлическа  пленка выполнена из переходного металла платиновой группы.

4.Свеча по п.2, отличающа с  тем что на поверхности металлической пленки расположена дополнительна  пленка, изготовленна из переходного металла платиновой группы.

5.Свеча пр п.4, о т л и ч а ю щ а   с   тем, что между металлической пленкой и дополнительной пленкой размещен слой диэлектрика.

6.Свеча попп. 4и5, отличающа с  тем, что металличека  пленка выполнена из сплава резитивного металла.

7.Свеча по пп.2,3,4 и 5, отлчающа с  тем, что подложка выполнеиа в виде ци ийдра, размещенного вокруг центрального электрода,

а металлическа  пленка расположена на наружной поверхности цилиндра.

8.Свеча по п.7, отличающа с  тем, что щшиндрическа 

подложка выполнена из керамики. I

9.Свеча по п.8, отличающа с  тем, что керш«1ческа  подложка изготовлена из окиси алюмини .

10.Свеча по п.8, отличающа с  тем, что керамическа  подложка изготовлена из кварца.

М. Свеча по п.7, о т л и ч а ющ а   с   тем, что подложка выполниа из металла, на нарзтной поверхности которого размещена пленка из орэлектрика.

12.Свеча по п.7, о т л и ч а ю щ а   с   тем, что металлическа  пленка вшюлнена в виде спиральной ленты, расположенной на наружной поверхности цилиндра.

13.Свеча по п.12,о т л и ч а ю щ а   с   тем, что металлическа  пленка выполнеиа в ввде нескольких спиральных лент, расположенных на наружной поверхности цилиндра.

14.Свеча по п.2-5 отлич ающа  с   тем, что подложка выполнена в виде элемента с двум  плоскими противолежащими поверхностми .

5919

15.Свеча по п.14, отличающа с  тем, что элемент подложки выполнен из керамики.

16.Свеча поп.15отлича5 ю щ а   с   тем, что металлическа 

пленка состоит по крайней мере из двух частей, расположенных по одной на каждой противолежащей поверхности элемента подложки.

17. Свеча по п.14, отличающа  с   тем, что элемент подпожки выполнен из металла и по меньшей мере на одной из его повер}сностей размещен слой диэлектрика.

5 18. Свеча по п.17, отличающа  с   тем, что слой диэлектрика размещен по меньшей мере на обеих поверхност х элемента подложки, а металлическа  пленка состоит по

0 меньшей мере из двух частей, расположенных на сло х диэлектрика.

19.Свеча поп.1,отличаю щ а   с   тем, что провод ща  поверхностна  пленка выполнена из

5 металлокерамического материала.

20.Свеча по п.19, отличающа  с   тем, что металлокерамический материал содержит по меньшей мере один переходный металл из

0 платиновой группы. .

21.Свеча по п.19, отличающа с  тем, что на поверхности металлокерамической провод щей пленки расположена дополнительна 

5 .пленка, изготовленна  из переходного металла платнновой группы.

22.Свеча по п.21, о тл ич а ю .Щ а   с   тем, что между металлокерамической провод щей пленкой и

0 дополнительной пленкой размещен слой диэлектрика.

23.Свеча по пп.19 - 22, отличающа с  тем, что подложка выполнена в виде.цилиндра, располо5  сенного концентрично с центральным электродом.

24.Свеча по п.23, о т л и ч а ю щ а   с   тем, что цилиндрическа  подложка вьтолнена из керамики.

25.Свеча по п.24, отличающа с  тем, что цилиндрическа  подложка выполнена из металла, на наружной поверхности которого размещена пленка из диэлектрика.

26.Свеча по п.23, отличающа  с   тем, что металлокерамическа  пленка выполнена в виде

спиральной ленты, расположенной на наружной поверхности цилиндра. 27.Свеча по п.24, о т л и ча ю щ а   с   тем, что спиральна  . лента выполнена в виде нескольких параллельных лент, расположенных

на нарзпкной поверхности цилиндра.

28.Свеча по пп.19 - 22, о т л чающа с  тем, что подложк выполнена в виде элемента с двум 

19

плоскими противолежащими поверхност ми .

29.Свеча по п.28, отличающа  с   тем, что элемент подложки выполнен из керамики.

30.Свеча по п.28, о т л и ч а ю щ а   с   тем, что элемент подложки выполнен из металла и по меньшей мере на одной из его плоскостей размещен слой диэлектрика.

1 Изобретение относитс  к двигател строению, в частности к устройствам зажигани  с помощью накаливаемых тел, предназначенньм дл  облегчени  запуска дизельного двигател . Цель изобретени  - повышение надежности и экономичности запально свечи, а также снижение ее тепловой инерционности. На фиг.1 изображена запальна  свеча (первый вариант ), продольный разрез; на фиг.2 - то же, поперечиьй разрез; на фиг.З - контактна  шайба, разрез; на фиг.4 - нагреватель (первый- вариант ), частичный разрез; на фиг.З - то же, второй вариант; на фиг.6 - то же, третий вариант; на фиг.7 - запальна  свеча ( второй вариант ), продольный разрез; на фиг.8 - запальна  свеча (третий вариант ) с плоским нагреват лем, продольный разрез; на фиг 9 то же, вид сверху; на фиг.10 плоский нагреватель, продольный раз рез; на фиг.П - то же, вид сверху; на фиг.12 - нагреватель (четвертый вариант ), продольньй разрез; на фиг.13 - возможный вариант нагревател  на фиг.12, продольный разрез; на фиг.14 - нагреватель, имеющий по ристый керамический верхний слой; на фиг,15 - то же, имеющий металлич Скую подложку; на фиг. 16 - электри- ческа  схема установки на дизельном двигателе запальной свечи, имеющей нагреватель с металлическим пленочным нагревателем. Запальна  свеча 1 содержит цилиндрический корпус 2, имеющий на одном конце внутренний уступ 3 дл  одного конца нагревател  4, а с другой стороны - ступенчатые отверсти  5,6 и 7, причем отверстие 7  вл етс  сквоз{шм. На границе между отверсти ми 5 и 6 образован опорный торец 8 дл  узла 9 стержн  10, а между отверсти ми 6 и 7 - опорный торец П дл  пружины 12. Узел 9 размещен в отверстии 5 и содержит контактный стержень 10, держатель 13, шайбу 14 из снластика и заглушку 15. Контактньй стержень 10 с одного конца имеет отверстие дл  размещени  пружинного штифта 16, с другого конца - езьбовую часть 17 дл  подсоединени  к источнику тока и буртик 18 дл  закреплени . Держатель 13 отформирован из конструкционного термопласта вокруг буртика 18 стержн  10 и центрует последний в корпусе 2. Заглущка 15 выполнена мето- дом литьевого формовани  и обеспечивает закрепление узла 9 в корпусе 2 посредством проточки 19 и шлицев 20, выполненных в корпусе 2. На конец нагревател  4, удаленньй от уступа 3, установлен колпачок 21, прикреплеиньй в электроду 22. Между уступом 3 и торцом нагревател  4 установлена снабженна  покрытием перва  контактна  шайба 23, обеспечивающа  электрический контакт между нагревателем 4 и корпусом 2. Втора  снабженна  покрытием контактна  шайба 24 установлена между колпачком 21 и другим торцом нагревател  4. Шайбы 23 и. 24 могут бытьконусными , однако более предпочтительно их выполн ть с выпуклой частью 25, упирающейс  в нагреватель 4 (фиг.З). Шайбы 23 и 24 могут быть покрыты драгоценным металлом, таким как золото, серебро, платина, палладий, или другим благородным металлом или сплавом благородных металлов, примен емым в области изготовлени  электрических контактов. Колпачок 21 навернут на снабженную резьбой конце вую часть осевого электрода 2-2, посл чего конец электрода расклепан.Проти воположный конец электрода 22 имеет радиальный выступ 26 и осевое отверстие 27 дл  штифта J6. Вокруг этого конца электрода 22 отформирована направл юща  28, котора  изолирует электрод 22 от корпуса 2. Направл юща  28 установлена в корпусе 2с возможностью перемещени  и имеет первое гнездо 29 да  пружины 12 и второе гнездо 30 дл  стержн  10. Мате1жалом направл ющей может быть .конструкционный термопласт типа полифенилсульфида. Пружина 12 воздействует через электрод 22 на нагреватель 4,прижима  его к уступу 3 с усилием от 22,5 до 45 кг. Пружина 12 обеспечивает хороший контакт между контактными шййбами 23 и 24 и нагревателем 4, а также компенсирует тепловое расширение деталей. Шайбы 31, 32,33 и 34 обеспечивают электрическую и тепловую изол цию между пружиной 12   корпусом 2. Шайба 31 выполнена из стали, шайба 33 - из силиката алкиини  и обеспечивает основную электрическую и тепловую изол цию. Шайба 32, вьшолненна  из высокотемпературного силастика, предотвращает истирание шайбы 33 шайбой 31. Шайба 34 выполнена из фенопласта и обеспечивает защиту от разрушени  шайбы 33 усилием пружины 12. Корпус имеет резьбу 35 дл  креплени  свечи в корпусе двигател  и шестигранник 36 дл 

удобства монтажа свечи. I

На фиг.4,5 и 6 представлены варианты исполнени  нагревател . Нагреватель 37, показанный на фиг.4, содержит цилиндрическую керамическую подложку 38, изготовленную, например , из окиси алюмини  или кварца и имеющую длину около 1,0 см и диаметр 0,5 см. Кромки 39 и 40 подложки 38 выполнены по радиусам и чисто отшлифованы . На наружную цилиндрическую поверхность нагревател  37 наклеена металлическа  или металлокерамическа  пленка 41 толщиной от 0,1 до 1,0 мкм,  вл юща с  электрическим нагревательным элементом. Пленка 41 может быть нанесена любым из известных способов (охлаждение из паров, вакуумное напыление, металлизаци  распылением, плазменное напыление или химический способJ. Пленка 41 выполнена из благородного металла или металлокерамики, содержщих переходный металл, выбранный из платиновой группы, содержащей платину , п aллaдий, иридий и радий или их сплавы. Пленка 41 может быть нанесена путем покрыти  наруткной поверхности нагревател  37 и его торцов тонким слоем платинового реактива и последующего обжига при в течение 10-20 мин.дл  создани  платинового покрыти  толщиной около 10 мкм. После нанесени  пленки 41 на нагревателе 37 вьшолн ют спиральные канавки 42,43 и 44 в среней части нагревател , образу  тем самым несколько спиралеобразных элементов 45,46 и 47. Участки 48 и 49 пленки 41, размещенные на противоположных концах нагревател  37 и на его торцах, обеспечивают параллельное соединение элементов 45, 46 и 47. Предпочтительна  величина электрического сопротивлени  параллельно соединенных элементов 45, 46 и 47 находитс  в пределах от 0,5 до 2,0 Ом.

Показанньй на фиг.5 нагреватель 50 содержит цилиндрическую керамическую подложку 51, такую же, как подложка 38. Аналогичным образом у обоих вариантов вьшолнены торцы подложки. На наружную поверхность подложки 51 нанесена перва  провод ща  пленка 52, служаща  нагревательным элементом, изготовленна , например , из платины толщиной от 0,1 до 10 мкм. На концевые участки цилиндрической поверхности и торцы подложки 51 поверх пленки 52 нанесены дополнительные пленки 53 и 54, толщина которых больше толщины пленки 52. Пленки 53 и 54 имеют низкое электрическое сопротивление и образуют электроды нагревател  50. Они изготовлены также из металлов платиновой группы. Участок, расположенньй между пленками 53 и 54 образует нагревательный элемент 55. Пленки, подобные пленкам 53 и 54, могут быть нанесены и на нагреватель 37 на фиг.4. Модификаци  нагревател  на фиг.5 изображена на фиг.6. В этом вариант перва  провод ща  пленка 56 нанесен на наружные цилиндрическую и торцовы поверхности подложки 57, также как. и на фиг.5. Затем поверх пленки 56 нанесен слой второго металла на участке 58, сплавлен с первой пленкой 56, в результате чего образован слой 59 сплава высокого сопротивлени  на средней части подложки 57. Второй металл выбирают так, чтобы образованньй сплав имел более высокое сопротивление, чем первой пленк 56. Сопротивление сло  сплава также выполн ют в пределах от 0,5 до 2,0 Ом. Нагревательные элементы предпочтительно выполн ют из металлов или металлокерамики на основе металлов платиновой группы их высокой коррозионной стойкости в услови х работы в двигател х внут ренного сгорани . Кроме того, эти металлы оказьшают каталитическое действие на воспламенение топлива. Другим преимуществом металлов платиновой группы  вл етс  то, что они имеют положительный температурн коэффициент сопротивлени , что Позв л ет путем подбора сопротивлени  и конфигурации нагревательного элемента сделать нагревательньй элемен самоограничивающимс  по сопротивлению . На фиг.7 показан вариант запальной свечи, в которой использованы металлический корпус 60 и керамичес кий изол тор 61, которые примен ютс в традиционных искровых свечах. Осевой электрод 62 закреплен в изол торе 61 н имеет резьбовую часть, выступающую из изол тора 61. На электроде 62 установлен нагреватель 63, аналогичньй изображенному на фиг.4,5 или 6. Он опираетс  в опорную поверхность выточки 64 в корпус i60. С концов нагревател  63 уста ов лены шайбы 65 и 66, покрытые благородньм металлом, которые упруго поддерживают нагреватель 63 между корпусом 60 и гайкой 67, повернутой на конец электрода 62. Конец электрода 62 со стороны гайки 67 расклёпан . Выточка 64 фиксирует нагреватель 63 по оси свечи. При необходи19 мости нагревателю может быть придана люба  требуема  форма. На фиг.8 и 9 представлен вариант запальной свечи, в которой нагреватель имеет плоскую форму. Осевой электрод 68 имеет на конце лыску 69, обеспечивающую возможность установки нагревател  70. Корпус 71 имеет пр моугольный вырез 72, в который входит один конец нагревател  70 и на дне которого расположена покрыта  благородным металлом пружина 73. На элект роде 68 установлен.с возможностью (перемещени  покрытый благородным еталЛом элемент 74, имеющий паз, в который входит другой конец нагревател  70. Элемент 74 и нагреватель 70 прижаты пружиной 73, а выступающий конец электрода 68 расклепан. На фиг.10 показан нагреватель 70 в увеличенном виде. Он содержит плоскую пр моугольную керамическую подложку 75. Кромки 76,77,78 и 79 чисто отшлифованы и закруглены в местах соединени  с плоскост ми 80,81,82 и 83. Поверхности 80,81, 82 и 83 покрыты провод щей пленкой, образующей плоские поверхностные нагревательные элементы 84, которые вьшолнены предпочтительно из металла платиновой группы или металлокерами ки, содержащей металл платиновой группы. Дл  утолщени  покрыти  на участках электрического контакта нагревател  70 с пружиной 73 и элементом 74 (фиг.8 и 9 ) на поверхности 82 и 83 и частично на поверхности 80 и 81 могут быть нанесены более толстые контактные пленки 85 и 86. При необходимости сопротивление нагревательного элемента 84 может быть увеличено путем прорезани  в нагревательном элементе канавок 87 и 88 в нагревателе 89 (фиг.1и. Дл  обеспечени  каталитического действи  запальной свечи не об за-. тельно вьшолн ть сам нагредательный элемент из металла платиновой группы. На фиг. 12 металлический пленочный нагреватель 90 выполнен из резистивного материала, например нихрома, и расположен непосредственно на подожке 91. Средний участок нагревательного элемента 90 между контактными торцами 92 и 93 покрыт тонким слоем 94 диэлектрика, например окиси алюини . Диэлектрический слой 94 порыт тонкой пленкой 95 металла пла7

тиновой группы. Пленка УЬпокрьшает контактный торец 92, обеспечива  электрическое заземление пленки 95 и предотвращение накапливани  статических 3 ар дов. Диэлект риче ский слой 94 может быть выполнен из полупроводникового материала, способ ного пропускать статические зар ды, возникшие на пленке 94, непосредственно к пленочному нагревателю 90 Показанна  на фиг.I2 конструкци  нагревател  в принципе пригодна дл  цилиндрического и плоского нагревател  .

На фиг.13, диэлектрический слой отсутствует и пленка 96 из металла платиновой группы нанесена на рез четивный нагревательный элемент 97. На поверхности контакта пленка 96 и элемент 97 частично сплавлены, так что открыта  наружна  поверхность нагревател  в основном покрыта ме таллом платиновой группы.

Дл  дополнительной защиты нагревательного элемента от жестких условий окружающей среды внутри цилиндра двигател  на поверхность нагревательного элемента 98 нанесен пористый керамический слой 99, вьшолненный из окиси aJHOMHHH, шпинели или другого керамического материала (фиг. 14). Этот пористый слой может быть использован в сочетании с любым из описанных нагревателей.

Дл  повьшени  конструктивньк качеств нагреватель может быть снабжен цилиндрической металлической подложкой 100 (фиг.15 На . наружной поверхности подложки 100 имеетс  диэлектрический слой 101 в виде образованного химическим путем окисла или в виде нанесенного сло  из окиси алюмини  или щпинели. На диэлектрический слой 101 нанесена провод ща  пленка 102. На фиг.16 показана запальна  свеча 103, установг енна  в головке 104 цилиндра двигател . Одна клемма аккумул торной батареи 105 присоединена к массе двигател . Корпус 106 свечи 103 ввернут в головку I04 двигател  и соедин ет

95919

один конец нагревател  107 с аккумул торной батареей 105. Другой конец нагревател  107, соединенный электрически с контактным стержнем 5 I08, соединен с выходом приборе 109 управлени  работой запальных свечей и через него - с второй клеммой аккумул торной батареи 103 при помощи выключател  110. «О

Запальна  свеча работает следующим образом.

Перед запуском двигател  оператор включает выключатели 110. При5 бор 109 управлени  получает энергию от аккумул торной батареи и обеспечивает ею запальную свечу. Обычно выключатель представл ет собой отдельный прибор, приводимьш в действие оператором перед пуском, однако благодар  малому времени сраба , тьшани  ( от I до 3 с ) этим выключателем может служить выключатель зажигани . Прибор 109 управлени 

25 обеспечивает подачу электрической энергии к запальной свече на заданньш промежуток времени и до того момента, пока двигатель выйдет на самосто тельньй режим работы, что

30 определ етс  выходным сигналом электрического генератора, температурой двигател , давлением масла и др. Прибор 109 регулирует и ограничивает электрическую энергию, подводимую к

3 запальной свече. После прекращени  подачи энергии к свече, достаточной дл  поддержани  работы двигател , температуру свечи будет обеспечивать тепло, выдел емое в цилиндре

40 двигател  в результате сгорани  топливной смеси.

Предлагаемые запальные свечи обладают повьшенной коррозионной стойкостью; низкой тепловой инерционностью, врем  нагрева до температуры 900-1500 С две-три секунды; высокой удельной мощностью; способностью самоограничени  тока; наличием каталитических свойств, улучшающих

50 зажигание смеси, а также достаточно высокой технологичностью. фиг. 2 48 47

pue,3 Vff I ff,ft фиа.З

Claims (28)

1. ЗАПАЛЬНАЯ СВЕЧА, содержащая корпус, центральный электрод, расположенный в корпусе и электричес ки изолированный от него, и нагреватель, выполненный из подложки и электрического нагревательного элемента, расположенного на поверхности подложки, причем один конец нагревательного элемента находится в электрическом контакте с корпусом, а другой - с центральным электродом, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и » экономичности, а также снижения тепловой инерционности, электрический нагревательный элемент выполнен в виде проводящей поверхностной пленки и расположен по меньшей мере на одной из поверхностей подложки.

SU <„,1195919

ΓΙ 95919

2. Свеча по π.1, отлич а года я с я тем, что пленка выполнена металлической.

3. Свеча по п.2, отличающаяся тем, Что металлическая 5 пленка выполнена из переходного металла платиновой группы.

4. Свеча по п.2, отличающаяся тем, что на поверхности металлической пленки расположена дополнительная пленка, изготовленная из переходного металла платиновой группы.

5. Свеча по п. 4, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что между металли- 15 ческой пленкой и дополнительной пленкой размещен слой диэлектрика.

6. Свеча по пп. 4и5,отличающаяся тем, что металлическая пленка выполнена из сплава резис-20 тивного металла.

7. Свеча по пп.2,3,4 и 5, отличающаяся тем, что подложка выполнена в виде цилиндра, размещенного вокруг центрального электрода, 25 а металлическая пленка расположена на наружной поверхности цилиндра.

8. Свеча по п.7, отличающаяся тем, что цилиндрическая подложка выполнена из керамики. зо I

9. Свеча по п.8, отличающаяся тем, что керамическая подложка изготовлена из окиси алюминия.

10. Свеча по п.8, отлича- ³⁵ ю щ а я с я тем, что керамическая подложка изготовлена из кварца.

И. Свеча по п.7, о т л и чающаяся тем, что подложка выполне- 40 на из металла, на наружной поверхности которого размещена пленка из диэлектрика.

12. Свеча по п.7, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что металлическая 45 пленка выполнена в виде спиральной ленты, расположенной на наружной поверхности цилиндра.

13. Свеча по π. 12, о т л и ч а - ю щ а я с я тем, что металлическая 50 пленка выполнена в виде нескольких спиральных лент, расположенных на наружной поверхности цилиндра.

14. Свеча по п.2 - 5> о т л и - ч ающая с я тем, что подложка 55 выполнена в виде элемента с двумя плоскими противолежащими, поверхностями. . -

15. Свеча по п.14, отличающаяся тем, что элемент подложки выполнен из керамики.

16. Свеча поп.15отличаю щ а я с я тем, что металлическая пленка состоит по крайней мере из двух частей, расположенных по одной на каждой противолежащей поверхности элемента подложки.

17. Свеча по п.14, отличающаяся тем, что элемент подложки выполнен из металла и по меньшей мере на одной из его поверхностей размещен слой диэлектрика.

18. Свеча по п.17, отличающаяся тем, что слой диэлектрика размещен по меньшей мере на обеих поверхностях элемента подложки, а металлическая пленка состоит по меньшей мере из двух частей, расположенных на слоях диэлектрика.

19. Свеча поп.1,отличаю щ а я с я тем, что проводящая поверхностная пленка выполнена из металлокерамического материала.

2'0. Свеча по п.19, о тл ич а — ю щ а я с я тем, что металлокерамический материал содержит по меньшей мере один переходный металл из платиновой группы. .

21. Свеча по п.19, о тличающ а я с я тем, что на поверхности / металлокерамической проводящей пленки расположена дополнительная пленка, изготовленная из переходного металла платиновой группы.

22. Свеча по п.21, отличающаяся. тем, что между металлокерамической проводящей пленкой и дополнительной пленкой размещен слой диэлектрика.

23. Свеча по пп.19 - 22, о т л ичающаяся тем, что подложка выполнена в виде.цилиндра, расположенного концентрично с центральным электродом.

24. Свеча по п.23, отличающаяся тем, что цилиндрическая подложка выполнена из керамики.

25. Свеча по п.24, отличающая с я тем, что цилиндрическая подложка выполнена 'из металла, на наружной поверхности которого размещена пленка из диэлектрика.

26. Свеча по п.23, отличающая с я тем, что металлокерамическая пленка выполнена в виде спиральной ленты, расположенной на наружной поверхности цилиндра. -

27. Свеча по п.24, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что спиральная . лента выполнена в виде нескольких * параллельных лент, расположенных на наружной поверхности цилиндра.

28. Свеча по пп.19 - 22, от л ичающаяся тем, что подложка выполнена в виде элемента с двумя плоскими противолежащими поверхнос тями.

29. Свеча по п.28, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что элемент подложки выполнен из керамики.

30. Свеча по п.28, отличающаяся тем, что элемент подложки выполнен из металла и по меньшей мере на одной из его плоскостей размещен слой диэлектрика.