Форкамерна свічка запалювання

1. Форкамерна свічка запалювання, що містить корпус, розташовані у корпусі ізолятор з центральним електродом та дві камери згоряння, яка відрізняється тим, що у корпусі розташовані попередня камера згоряння та основна камера згоряння, де попередня камера згоряння з′єднана із соплом, що являє собою пустотілий канал, який веде у основну камеру згоряння, причому робочий кінець центрального електрода розташований у попередній камері згоряння з утворенням міжелектродного проміжку зі стінками камери, а співвідношення об'ємів попередньої камери згоряння та основної камери згоряння складає 1:(2÷5) відповідно. 2. Форкамерна свічка запалювання за п. 1, яка відрізняється тим, що співвідношення об'ємів попередньої камери згоряння та основної камери згоряння складає 1:(2÷3) відповідно. U 2 (19) 1 3 внутрішнього згоряння (патент RU 2360342, МПК Н01Т 13/54, опубл. 27.06.2009), яка включає корпус, розташовані у корпусі ізолятор з центральним електродом та дві камери згоряння. Причому, у корпусі свічки розташована втулка, яка поділяє порожнину свічки на дві камери - верхню та нижню, причому співвідношення внутрішніх об'ємів верхньої та нижньої камер складає 1:(6÷24). Втулка виконана такою, що переходить в критичний перетин соплової частини верхньої камери із розташованим в ньому центральним електродом. При цьому робочий кінець центрального електрода розташований в області критичного перетину соплової частини втулки або виступає з неї. Недоліком зазначеної свічки запалювання є порівняно низький рівень тепловіддачі за рахунок наявності всередині корпуса втулки; порівняно низька ефективність впливу на паливну суміш за рахунок недостатньої швидкості та надійності її запалювання; недостатня стабільність електричного розряду, за рахунок низької концентрації початкової емісії електронної хмари, що призводить до нерівномірного запалювання паливної суміші; недостатня динаміка плазмоутворення; недостатній рівень економічності та екологічності, обумовлені конструктивним виконанням камер свічки та розташуванням центрального електрода. В основу корисної моделі поставлена задача розробити таку форкамерну свічку запалювання, у якій за рахунок оптимальної конструкції свічки буде досягнуто максимальне згоряння паливної суміші, що призведе до зменшення шкідливих викидів у вихлопі, покращення теплового режиму роботи свічки, а отже зниження теплового впливу на деталі двигуна та зменшення ймовірності виникнення детонації при будь-якому діапазоні режимів роботи двигуна, збільшення потужності двигуна, збільшення економії палива. Поставлена задача вирішується тим, що форкамерна свічка запалювання включає корпус, розташовані у корпусі ізолятор з центральним електродом та дві камери згоряння. Згідно корисної моделі, у корпусі розташовані попередня камера згоряння та основна камера згоряння, де попередня камера згоряння сполучена із соплом, що являє собою пустотілий канал, який веде у основну камеру згоряння. Робочий кінець центрального електрода розташований у попередній камері згоряння з утворенням міжелектродного проміжку зі стінками цієї камери. Співвідношення об'ємів попередньої камери згоряння та основної камери згоряння складає 1:(2÷5) відповідно. У переважному варіанті виконання форкамерної свічки запалювання, співвідношення об'ємів попередньої камери згоряння та основної камери згоряння складає 1:(2÷3) відповідно. У переважному варіанті виконання, основна камера згоряння складається зі сполучених куполоподібної частини, що плавно розширюється, та циліндричної частини, та включає впускний отвір, поєднаний із соплом, і випускний отвір із завальцьованими краями. Переважно, випускний отвір основної камери згоряння має діаметр, що залежить від типу двигуна, в якому встановлена свічка запалювання. 64273 4 Бічні стінки попередньої та основної камер згоряння утворені стінками корпусу, а робочий кінець центрального електрода розташований у попередній камері згоряння безпосередньо біля сопла. У переважному варіанті виконання, співвідношення висоти основної камери згоряння та висоти сопла складає 1:(10÷25) відповідно. А співвідношення висоти сопла та ширини сопла складає 1:(4÷9) відповідно. Така реалізація форкамерної свічки запалювання, при якій корпус включає попередню камеру згоряння та основну камеру згоряння, де попередня камера згоряння сполучена із соплом, що являє собою пустотілий канал, який веде у основну камеру згоряння, причому робочий кінець центрального електрода розташований у попередній камері згоряння з утворенням міжелектродного проміжку зі стінками камери, переважно, безпосередньо біля сопла, дозволяє, здійснювати послідовне запалювання паливної суміші спочатку у попередній камері за рахунок пробою міжелектродного проміжку між центральним електродом та стінками попередньої камери, а потім за рахунок утвореного первинного факелу, ініціювати запалювання паливної суміші у основній камері згоряння із одночасним збільшенням швидкості горіння. Далі факел потрапляє у камеру згоряння двигуна та ініціює ще більш швидке запалювання паливної суміші, яке супроводжується згорянням паливної суміші з дуже високим ККД. Таке швидке запалювання та майже повне згоряння паливної суміші дозволяють забезпечити зниження шкідливих викидів, зниження теплового впливу на деталі двигуна (за рахунок більш короткого часу теплового контакту), збільшення потужності двигуна, збільшення економії палива (зниження витрат палива на 20-25 %), зниження вимог до якості палива. Крім того, розташування центрального електрода у попередній камері сприяє рівномірному запалюванню паливної суміші у цій камері та наступному рівномірному запалюванню у основній камері свічки та камері згоряння двигуна. Таке виконання форкамерної свічки запалювання, у якій співвідношення об'ємів попередньої камери згоряння та основної камери згоряння складає 1:(2÷5) відповідно, у переважному варіанті складає 1:(2÷3) відповідно, співвідношення висоти основної камери згоряння та висоти сопла складає 1:(10÷25) відповідно, а співвідношення висоти сопла та ширини сопла складає 1:(4÷9) відповідно, було отримане експериментальним шляхом, являється оптимальним для процесу запалювання паливної суміші у камері згоряння двигуна, і вихід за межі вказаного інтервалу не дозволить досягти зазначеного технічного результату. Виконання бічних стінок попередньої та основної камер згоряння утвореними стінками корпусу дозволяє ефективно використовувати наявний об'єм, а отже вибирати найбільш ефективне співвідношення об'ємів попередньої камери згоряння та основної камери згоряння. Таке виконання основної камери згоряння, при якому вона складається зі сполучених куполоподібної частини, що плавно розширюється, та цилін 5 дричної частини, та включає впускний отвір, поєднаний із соплом, і випускний отвір із завальцьованими краями, дозволяє забезпечити оптимальну геометрію основної камери, завдяки якій буде забезпечено збільшення об'єму горіння та наступне надійне та стрімке запалювання паливної суміші в камері згоряння двигуна. А виконання випускного отвору основної камери згоряння із діаметром, що залежить від типу двигуна, в якому встановлена свічка запалювання, дозволяє забезпечити оптимальний розмір випускного отвору основної камери згоряння для двигуна певного об'єму, тим самим здійснювати максимально ефективне запалювання паливної суміші в камері згоряння двигуна. Корисна модель, що заявляється, пояснюється за допомогою креслення, де зображений переріз робочої частини форкамерної свічки запалювання. Форкамерна свічка запалювання включає корпус 1, розташований у корпусі ізолятор 2 з центральним електродом 3 та дві камери згоряння. Корпус виконують металевим, ізолятор із керамічного матеріалу. Згідно корисної моделі, у корпусі 1 утворені попередня камера згоряння 4 та основна камера згоряння 5, де попередня камера згоряння 4 сполучена із соплом 6, що являє собою пустотілий канал, який веде у основну камеру згоряння 5. Робочий кінець центрального електрода 3 розташований у попередній камері згоряння 4 з утворенням міжелектродного проміжку зі стінками попередньої камери згоряння 4, переважно, безпосередньо біля сопла 6. Розмір камер згоряння виконують таким, щоб виконувалось співвідношення об'ємів попередньої камери згоряння 4 та основної камери згоряння 5 1:(2÷5) відповідно, у переважному варіанті 1:(2÷3) відповідно. Основна камера згоряння 5 складається зі сполучених куполоподібної частини 7, що плавно розширюється, та циліндричної частини 8 та включає впускний отвір, поєднаний із соплом, і випускний отвір із завальцьованими краями. Діаметр d випускного отвору основної камери згоряння 5 залежить від типу двигуна, в якому встановлена свічка запалювання. Бічні стінки попередньої 4 та основної 5 камер згоряння утворені стінками корпуса 1, тобто зовнішні стінки камер згоряння 4 і 5 відповідають внутрішній стінці корпуса 1. Співвідношення висоти основної камери згоряння 5 та висоти сопла 6 64273 6 складає 1:(10÷25) відповідно. Співвідношення висоти сопла 6 та ширини сопла 6 складає 1:(4÷9) відповідно. Корисна модель здійснюється, наприклад, у такий спосіб. Попередньо обирають свічку запалювання із діаметром d випускного отвору основної камери згоряння 5, відповідним двигуну певного об'єму. Встановлюють форкамерну свічку запалювання в головку блока циліндрів двигуна. Вприскують паливо у камеру згоряння двигуна. Паливо поширюється у камері згоряння двигуна і змішуючись із повітрям утворює паливну суміш. При такті стиску паливна суміш потрапляє у камери форкамерної свічки запалювання. Наприкінці такту стиску подають напругу на електроди свічки запалювання за рахунок чого у міжелектродному проміжку, тобто між центральним електродом 3 та стінками попередньої камери згоряння 4 відбувається іскроутворення. Підпалюють паливну суміш у попередній камері згоряння 4, утворюють первинний об'ємний факел, за рахунок переходу якого через сопло 6 у основну камеру згоряння 5, ініціюють рівномірний розподіл об'ємного факела та подальше запалювання паливної суміші із одночасним збільшенням швидкості горіння. Подальший виплеск об'ємного факела у камеру згоряння двигуна ініціює ще більше швидке запалювання паливної суміші у камері згоряння двигуна, що супроводжується її згорянням з дуже високим коефіцієнтом корисної дії. Крім того, під час такту стиску, всі продукти згоряння, що залишились від попереднього такту згоряння, концентруються у попередній камері згоряння 4, що дозволяє забезпечити подання "свіжої" паливної суміші до електродів з мінімальним вмістом не згорілих або відпрацьованих газів під час запалювання. Це збільшує швидкість горіння та ефективність згоряння палива. Таким чином, корисна модель, що заявляється дозволяє забезпечити максимальне згоряння паливної суміші, що призводить до відсутності шкідливих викидів у вихлопі, покращення теплового режиму роботи свічки, а отже зниження теплового впливу на деталі двигуна та зменшення ймовірності виникнення детонації при любому діапазоні режимів роботи двигуна (навіть при використанні низькооктанового бензину), збільшення потужності двигуна, збільшення економії палива. 7 Комп’ютерна верстка М. Мацело 64273 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601