Изобретение относится к электрооборудованию двигателей внутреннего сгорания, а именно к устройствам для воспламенения топливовоздушных смесей. Технический результат заключается в возможности повышения эффективности поджигающей способности свечи за счет многократного увеличения динамической и тепловой энергии начального очага воспламенения топливовоздушной смеси в районе электродов свечи. Следствием указанного становится улучшение запуска двигателей при низких температурах, снижение токсичности выхлопных газов, экономия топлива и улучшение динамических характеристик транспортных средств. Согласно изобретению свеча зажигания содержит центральный электрод, корпус с боковым пластинчатым электродом в виде полосы и расположенный между ними изолятор. Боковой электрод выступает над торцом корпуса и выполнен полностью или частично перфорированным. Причем перфорационные отверстия образуют микрофоркамеры и расположены начиная от уровня торцов корпуса, изолятора или центрального электрода до конца бокового электрода.
Спойлер:
Изобретение относится к электрооборудованию двигателей внутреннего сгорания, а именно к устройствам для воспламенения топливовоздушных смесей (ТВС).
Затрудненный запуск двигателей при отрицательных температурах окружающей среды, высокая токсичность выхлопных газов, опасная для здоровья людей, представляют собой достаточно сложную техническую проблему. В ее решении весьма весомую роль играет эффективность поджигающей способности свечи зажигания, существенно влияющая на скорость и полноту сгорания топливовоздушной смеси.
Известна свеча зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащая корпус с боковым электродом, в котором выполнены конусообразные отверстия, при этом центральное отверстие расположено соосно конусообразному выступу на центральном электроде, а остальные расположены по окружности, диаметр которой равен диаметру центрального электрода, при этом на торце центрального электрода по его периметру имеется кольцевой конусообразный выступ [1].
Указанная свеча повышает эффективность поджига топливовоздушной смеси, в основном, за счет кинетической энергии потока электронов в форме кистевых каналов-стримеров, однако кумулятивный эффект за счет возникновения скачков давления, сопровождаемых выбросом факелов горящей плазмы из отверстий бокового электрода, мал из-за снижения давления при выходе факела плазмы из резко расширяющегося конусного отверстия.
Известно устройство для поджига горючей смеси, наиболее близкое к заявленному, содержащее центральный электрод, корпус с боковым пластинчатым электродом в виде полосы и расположенный между ними изолятор. Кроме того, в боковом электроде выполнено сквозное отверстие, а в центральном электроде - конусная выемка, расположенная соосно с отверстием в боковом электроде, кроме того, боковой электрод может быть выполнен, по крайней мере, двухсекционным, а центральный электрод имеет на конце закругление, в каждой секции бокового электрода выполнено отверстие, а напротив него в центральном электроде выполнена конусная выемка [2].
Такое устройство позволяет эффективнее воздействовать на топливовоздушную смесь по ее поджигу, однако диаметры отверстий в боковом электроде больше диаметра центрального электрода, и конусные отверстия в центральном электроде резко снижают кумулятивный эффект возникающих в отверстиях и выемках факелов горящих газов. Кроме этого, конструкция бокового многосекционного электрода нетехнологична по причине больших потерь дорогостоящих сплавов на никелевой основе при их изготовлении, а также крайне сложной приварки одновременно в нескольких местах к торцу корпуса свечи в случае использования контактной дуговой сварки, широко применяемой в настоящее время; любой другой вид сварки крайне сложно автоматизировать с учетом массового производства.
Целью настоящего изобретения является повышение эффективности поджигающей способности свечи за счет многократного увеличения динамической и тепловой энергии начального очага воспламенения ТВС в районе электродов свечи и технологическое обеспечение для массового производства вновь вводимых конструктивных элементов.
Для реализации поставленной цели в известное устройство, содержащее центральный электрод, корпус с боковым пластинчатым электродом в виде полосы и расположенный между ними изолятор, введен боковой электрод, выступающий над торцом корпуса свечи, выполненный полностью или частично перфорированным, причем перфорационные отверстия образуют микрофоркамеры и расположены, начиная от уровня торцов корпуса, или изолятора, или центрального электрода до конца бокового электрода. Кроме того, на внутреннюю поверхность бокового электрода, обращенную к центральному электроду, нанесено рифление. Кроме того, отверстия перфорации бокового электрода расположены друг за другом вдоль продольной оси бокового электрода и образуют ряд. Кроме того, в боковом электроде на обеих боковых поверхностях выполнен, по меньшей мере, один ряд дополнительных сквозных отверстий, каждое их которых соединяется с соответствующим отверстием перфорации, образуя дополнительные микрофоркамеры. Кроме того, на торце центрального электрода выполнен, по меньшей мере, один прямоугольный паз, расположенный вдоль продольной оси бокового электрода или перпендикулярно ей, образующий микрофоркамеру. Кроме того, плоскость торца центрального электрода расположена внутри изолятора ниже его торца так, что образует с внутренней поверхностью отверстия изолятора цилиндрическую микрофоркамеру. Кроме того, ширина пластины перфорированного бокового электрода соответствует диаметру центрального электрода. Кроме того, ширина пластины перфорированного бокового электрода соответствует диаметру торца изолятора. Кроме того, боковой электрод выполнен в виде перфорированной прямоугольной полосы, на конце которой выполнена круглая площадка, диаметр которой равен диаметру торца изолятора, расположенная над торцом изолятора и образующая с ним и воздушным искровым промежутком кольцевую микрофоркамеру, причем напротив центрального электрода выполнено круглое отверстие и, по крайней мере, одно кольцевое отверстие в виде частей кольцевой щели, концентричных центральному отверстию; круглое отверстие и кольцевые отверстия также образуют микрофоркамеры.
Кроме того, плоскости торца изолятора и центрального электрода совпадают и образуют с внутренней поверхностью бокового электрода и воздушным искровым промежутком плоскую цилиндрическую микрофоркамеру. Кроме того, в торце изолятора выполнен, по меньшей мере, один паз или, по меньшей мере, два взаимно перпендикулярных паза на глубину, совпадающую с торцом центрального электрода, или на глубину паза в торце центрального электрода, образующие микрофоркамеры. Кроме того, пазы на торце изолятора являются продолжением соответствующих пазов на торце центрального электрода. Кроме того, пазы на торце изолятора и центрального электрода совпадают по ориентации с крестообразным отверстием в круглой площадке бокового электрода. Кроме того, в торце изолятора выполнены, по меньшей мере, два равномерно расположенных радиальных паза на внешней поверхности конусной части конца изолятора, при этом пазы в продольном сечении представляют собой тупоугольные треугольники, большая сторона каждого из которых наклонена к оси симметрии изолятора под углом менее 90°, пазы образуют микрофоркамеры.
Кроме того, в торце изолятора выполнены, по меньшей мере, два равномерно расположенных радиальных паза на внутренней поверхности отверстия изолятора, причем пазы в продольном сечении представляют собой прямоугольные треугольники, гипотенуза каждого из которых наклонена к оси симметрии изолятора под углом менее 90°, пазы образуют микрофоркамеры. Кроме того, радиальные пазы на торце изолятора, расположенные на внешней поверхности конуса изолятора и на внутренней поверхности отверстия изолятора, чередуются между собой, располагаясь равномерно. Кроме того, в центре круглой площадки бокового электрода выполнено прямоугольное отверстие, расположенное вдоль продольной оси бокового электрода, а перпендикулярно ему выполнен паз в виде равнобедренного треугольника на внешней поверхности площадки, отверстие и паз образуют микрофоркамеры. Кроме того, в круглой площадке бокового электрода выполнено крестообразное отверстие, состоящее, по меньшей мере, из двух отверстий, центр которого ориентирован по продольной оси бокового электрода, причем оси перпендикулярно пересекающихся прямоугольных отверстий расположены под углом менее 90° к продольной оси бокового электрода, отверстия образуют микрофоркамеры.
Кроме того, цилиндрические части поверхности круглой площадки бокового электрода соединены, по меньшей мере, двумя сквозными отверстиями с соответствующими отверстиями перфорации, расположенными на круглой площадке, образуя дополнительные микрофоркамеры. Кроме того, введен, по меньшей мере, второй рад отверстий перфорации бокового электрода, расположенный параллельно первому ряду, причем ширина пластины бокового электрода может быть больше диаметра центрального электрода. Кроме того, каждая боковая поверхность пластины бокового электрода соединена, по меньшей мере, одним рядом дополнительных сквозных отверстий, каждое из которых соединено с соответствующим отверстием ряда перфорации, расположенного ближе к этой поверхности, образуя дополнительные микрофоркамеры. Кроме того, отверстия перфорации бокового электрода и/или дополнительные отверстия выполнены прямоугольными. Кроме того, отверстия перфорации бокового электрода и/или дополнительные отверстия выполнены круглыми. Кроме того, отверстия перфорации бокового электрода и/или дополнительные отверстия выполнены с закругленными краями. Кроме того, отверстия перфорации бокового электрода и/или дополнительные отверстия выполнены эллиптическими. Кроме того, отверстия перфорации бокового электрода и/или дополнительные отверстия выполнены треугольными. Кроме того, отверстия перфорации бокового электрода и/или дополнительные отверстия выполнены в виде ромбов. Кроме того, отверстия перфорации бокового электрода и/или дополнительные отверстия выполнены квадратными. Кроме того, сечение отверстий перфорации бокового электрода выполнено в виде трапеции, при этом меньшее основание трапеции направлено к центральному электроду. Кроме того, отверстия перфорации бокового электрода образуют сетку. Кроме того, профиль пластины бокового электрода выполнен в виде трапеции, причем большее основание ее направлено к центральному электроду. Кроме того, оси дополнительных отверстий бокового электрода наклонены в сторону от центрального электрода, каждая из которых образует острый угол между ней и осью отверстий перфорации, с которым соединено это дополнительное отверстие.
Кроме того, отверстия перфорации бокового электрода соединены между собой по продольной оси бокового электрода и образуют сплошную щелевую микрофоркамеру. Кроме того, дополнительные отверстия на обеих боковых поверхностях бокового электрода соединены между собой по продольной оси бокового электрода и образуют сплошную щелевую дополнительную микрофоркамеру. Кроме того, боковой электрод выполнен с утолщением в виде выступа в зоне, расположенной над торцом центрального электрода или торцом изолятора, или торцом свечи, при этом в утолщении расположен, по меньшей мере, еще один ряд дополнительных отверстий. Кроме того, боковой электрод выполнен в виде набора, по меньшей мере, из двух пластин, при этом плоскости их параллельны между собой и расположены параллельно центральной оси свечи, а щелевые микрофоркамеры образованы в зоне над торцом корпуса свечи щелевыми зазорами между пластинами, при выполнении наборного электрода из трех пластин, центральная пластина выполняется цельной, без дополнительных микрофоркамер.
Кроме того, ширина прямоугольного выступа бокового электрода больше ширины пластины в месте ее соединения с корпусом свечи, при этом в выступах расположен, по меньшей мере, еще один ряд дополнительных отверстий. Кроме того, выступы пластин выполнены закругленными. Кроме того, набор пластин бокового электрода состоит из чередующихся между собой плоских пластин и пластин с впадинами и выступами, соединяющимися с плоскими пластинами, причем промежутки между ними образуют микрофоркамеры. Кроме того, набор пластин бокового электрода состоит из пластин с выступами и впадинами, причем выступы их соприкасаются между собой и могут быть соединены. Кроме того, впадины и выступы пластин бокового электрода образованы их гофром, в виде которого выполнены эти пластины.
