Запалювальна свічка

Реферат: Запалювальна свічка містить корпус, встановлений ізолятор з осьовим центральним електродом і боковий електрод, який містить прикріплену до корпуса струмопровідну частину і відігнуту робочу частину із отвором. Відстань між двома найближчими точками периметра отвору у робочій частині бокового електрода, яка проходить крізь вісь отвору, більша за діаметр поперечного перерізу центрального електрода. Подовжений центральний електрод установлений із зазором у отворі робочої частини бокового електрода при положенні торця центрального електрода ближче до рівня внутрішньої поверхні робочої частини бокового електрода або на рівні зовнішньої поверхні робочої частини бокового електрода, або між цими поверхнями, а величина зазначеного зазору становить 0,3-2,7 мм. UA 98461 U (54) ЗАПАЛЮВАЛЬНА СВІЧКА UA 98461 U UA 98461 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до техніки запалювання паливних сумішей у двигунах внутрішнього згоряння, а саме до іскрових запалювальних свічок, і може бути використана у електрообладнанні двигунів внутрішнього згоряння автомобілів, літаків, різного устаткування тощо. Відома запалювальна свічка, що містить корпус, ізолятор, осьовий центральний електрод і боковий електрод, який утворює з торцевою поверхнею центрального електрода іскровий проміжок. Боковий заземлений електрод запалювальної свічки вигнутий і має L-подібну форму, будучи перпендикулярним до напрямку осьового центрального електрода так, що поперечний переріз розрядної частини, так званої мініфоркамери, зверненої до осьового центрального електрода, є прямокутним (Банников С.П. Электрооборудование автомобилей. М.: Транспорт, 1970. - С. 238). Коли виникає іскровий розряд запалювальної свічки, іскра з'являється між осьовим центральним електродом і кінцевою розрядною частиною заземленого бокового електрода, розташованої нижче осьового центрального електрода. Газова суміш в іскровому проміжку, сформованому цими електродами, запалюється за рахунок іскри так, що стисна газова суміш запалюється спочатку в мініфоркамері між електродами, а потім горизонтально стікаючий факел запалює решту паливно-повітряної суміші. Недоліком відомої запалювальної свічки є те, що високий тиск газу, спричинений запаленням, може бути заблокований кінцевою розрядною частиною бокового електрода так, що ефект поширення горіння на повітряно-паливну газову суміш у камері згоряння буде недостатнім. А запуск двигуна при низьких температурах взагалі викликає утруднення через охолодження запалювального факела від холодних металевих частин головки циліндра. Крім того, коли залишковий вуглець (продукт неповного згоряння паливно-повітряної суміші) залишається в іскровому проміжку між електродами, то він може накопичуватися і змінюватися від фази частинок до фази сполук на поверхнях електродів так, що між електродами може виникнути коротке замикання. У такому стані, навіть при подачі напруги, іскра може не виникати, що веде до серйозних проблем аж до зупинки двигуна або випуску паливно-повітряної суміші через вихлопну трубу без згоряння. Коли незгоріла газова суміш випускається у вихлопну трубу, часто проявляється ефект зворотного спалаху, при цьому проявляється аварійний ефект і знижується ефективність згоряння. Вихід з ладу одного з декількох циліндрів може тривалий час залишатися без уваги, що приведе до поломки двигуна через дисбаланс роторних частин. А під час роботи двигуна внутрішнього згоряння через корозію можуть з'явитися тріщини на кінці осьового центрального електрода, що призводить до виникнення критичного ушкодження. Термін служби запалювальної свічки може знизитися через такий дефект. Відома також запалювальна свічка, що містить корпус, ізолятор, осьовий центральний електрод і боковий електрод L-подібної форми, виконаний з металевої пластини, що має дві частини, перша з яких кріпиться до корпуса свічі, а друга робоча частина розміщена із зазором перпендикулярно центральному електроду, при цьому робоча частина бокового електрода оснащена отвором, розміщеним напроти торця центрального електрода з тим самим діаметром, із спільною віссю обертання, із фасками по обидва боки (RU 127259 U1, МПК(2006.01) H01T 13/20, оп. 20.04.2013). У відомій запалювальній свічці при подачі імпульсів високої напруги на центральний електрод свічки, а другого електричного потенціалу з блока високої напруги - до корпуса свічки, відразу ж, до виникнення електричної іскри, виникає потужний потік електронів і іонів з центрального електрода, який спрямовується в отвір бокового електрода і далі проходить у паливну суміш усередині камери згоряння. Потім, з виникненням електричної іскри, частина цієї плазми також проходить крізь отвір усередину камери згоряння. У результаті паливна суміш активно запалюється і повніше згоряє, а залишковий вуглець не накопичується в іскровому проміжку між електродами, а проходить крізь отвір у боковому електроді. Недоліком відомої запалювальної свічки є низька ефективність іскрового розряду, зумовлена невідповідністю форми, розмірів і взаємного розташування електродів оптимальним для електричного розряду в газовому проміжку. Ще одним недоліком є те, що площа центрального отвору виконана менше площі поперечного перерізу центрального електрода, у результаті чого отвір малого діаметра легше забивається продуктами неповного згоряння паливно-повітряної суміші і, крім цього, отвір виконує роль вихідного сопла мініфоркамери і при малій площі отвору потужність факела незначна і не може забезпечити запуск двигуна при низьких температурах. Роль другого сопла виконують бічні зазори між центральним і боковим електродами, але стікаючі з них уздовж головки непрогрітого циліндра продукти згоряння різко охолоджуються і не можуть запалити весь об'єм камери згоряння циліндра. 1 UA 98461 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Найближчим аналогом пристрою, що заявляється, є запалювальна свічка, що містить корпус, ізолятор, осьовий центральний електрод для розряду іскри запалювання і боковий заземлений електрод L-подібної форми, який складається із двох частин: прикріпленої до корпуса струмопровідної частини і робочої частини із центральним отвором. При цьому площа центрального отвору виконана більше площі поперечного перерізу центрального електрода (RU 138895 U1, МПК(2006.01) H01T 13/00, оп. 27.03.2014). У відомій запалювальній свічці, за рахунок збільшення площі отвору в боковому електроді відносно площі поперечного перерізу центрального електрода, отвір практично не забивається продуктами неповного згоряння паливно-повітряної суміші. Недоліками відомої запалювальної свічки, які знижують її ефективність і надійність, є: - збільшення величини іскрового проміжку між електродами (між торцем центрального електрода і стінкою отвору у боковому електроді), внаслідок чого пробивна напруга може бути недостатньою для виникнення іскрового розряду, що може призвести до перебоїв у іскроутворенні і збільшення витрат палива; - невизначеність співвідношення між розмірами центрального отвору робочої частини бокового електрода і поперечного перерізу центрального електрода, що може призвести до необмеженого зростання розмірів отвору і, відповідно, необмеженого зростання іскрового проміжку. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення запалювальної свічки, в якій нове виконання відомих елементів, а саме конструктивні зміни електродів, їх нове взаємне розташування, нові співвідношення розмірів конструктивних елементів, забезпечує підвищення ефективності займистості робочої суміші і рівномірне її займання в камері згоряння двигуна, що зумовлює зниження енергетичних витрат на проскакування іскри, збільшення запалення паливної суміші в одиницю часу, повніше згоряння паливної суміші, підвищення довговічності і ремонтопридатності, а також потужності й економічності двигуна, зменшення шкідливих викидів в атмосферу. Поставлена задача вирішується тим, що у запальній свічці, що містить корпус, встановлений у ньому ізолятор з осьовим центральним електродом і боковий електрод, який має прикріплену до корпуса струмопровідну частину і відігнуту робочу частину із отвором, згідно з корисною моделлю, новим є те, що відстань між двома найближчими точками периметра отвору у робочій частині бокового електрода, яка проходить крізь вісь отвору, більша за діаметр поперечного перерізу центрального електрода, при цьому подовжений центральний електрод установлений із зазором у отворі робочої частини бокового електрода при положенні торця центрального електрода ближче до рівня внутрішньої поверхні робочої частини бокового електрода або на рівні зовнішньої поверхні робочої частини бокового електрода, або між цими поверхнями, а величина зазначеного зазору становить 0,3-2,7 мм. Новим також є те, що отвір у робочій частині бокового електрода має форму кола або овалу, або багатокутника із заокругленими кутами, або форму, близьку до зазначених фігур. Новим також є те, що отвір у робочій частині бокового електрода виконаний співвісно або неспіввісно із віссю центрального електрода. Новим також є те, що на щонайменше одну поверхню робочої частини бокового електрода наплавлений шар металу або сплаву. Між сукупністю суттєвих ознак корисної моделі, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, існує наступний причинно-наслідковий зв'язок. Нове виконання відомих елементів, а саме: - виконання отвору таким чином, що відстань між двома найближчими точками периметра отвору у робочій частині бокового електрода, яка проходить крізь вісь отвору, більша за діаметр поперечного перерізу центрального електрода; - установлення подовженого центрального електрода із зазором у отворі робочої частини бокового електрода; - установлення центрального електрода таким чином, що його торець розташований ближче до рівня внутрішньої поверхні робочої частини бокового електрода або на рівні зовнішньої поверхні робочої частини бокового електрода, або між цими поверхнями; - установлення величини зазору 0,3-2,7 мм; у сукупності з відомими ознаками корисної моделі, що заявляється, забезпечує створення розрядної частини (мініфоркамери) між електродами у формі циліндра або близькій до нього формі, товщина якого дорівнює величині зазору між стінками отвору у робочій частині бокового електрода і поверхнею встановленого у цей отвір центрального електрода, при цьому величина зазначеного зазору і становить величину іскрового проміжку між електродами, що дозволяє збільшити просторову поверхню іскрового розряду, його площу, периметр, а також величину, 2 UA 98461 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 при тій самій пробивній напрузі, підвищити ефективність займистості робочої суміші і рівномірність її займання в камері згоряння двигуна, збільшити запалення паливної суміші в одиницю часу і повноту її згоряння, а це забезпечує стійкий запуск двигуна, в т.ч. і при низьких температурах. Величина зазору між центральним електродом і отвором робочої частини бокового електрода у межах 0,3-2,7 мм є оптимальною і установлена виходячи з того, що при зменшенні зазору менше 0,3 мм іскровий проміжок між електродами не забезпечує достатню просторову поверхню і величину іскрового розряду, а збільшення вище за 2,7 мм потребує значного збільшення пробивної напруги. Технічний результат полягає у поліпшенні експлуатаційних і технологічних характеристик запалювальної свічки, збільшенні її надійності і терміну служби, зниженні енергетичних витрат на проскакування іскри, підвищенні довговічності, ремонтопридатності, потужності й економічності двигуна, зменшенні шкідливих викидів в атмосферу, загальному покращенні роботи двигуна на низьких і високих оборотах, при збільшенні навантаження на двигун. Крім цього, виконання отвору у робочій частині бокового електрода у формі кола або овалу, або багатокутника із заокругленими кутами, або у формі, близькій до зазначених фігур, а також виконання цього отвору співвісно або неспіввісно із віссю центрального електрода, дозволяє отримати оптимальну форму мініфоркамери в залежності від типу двигуна й умов його роботи без збільшення ширини робочої частини бокового електрода. А наплавлення на щонайменше одну поверхню робочої частини бокового електрода шару металу або сплаву дозволяє підвищити зносостійкість цієї частини бокового електрода, а також максимально збільшити просторову поверхню і величину іскрового розряду. Суть корисної моделі пояснюють креслення. На фіг. 1 зображений фронтальний переріз запалювальної свічки; на фіг. 2 - вид знизу свічки. Запалювальна свічка в одному з виконань корисної моделі, що заявляється, яке не є єдино можливим, містить корпус 1 з різьбовою частиною 2, у якому розміщений центральний електрод 3, екранований від корпуса 1 ізолятором 4 (фіг. 1, 2). До зовнішньої поверхні корпуса 1 приєднаний боковий електрод 5 L-подібної форми, що складається із двох частин: прикріпленої до корпуса струмопровідної частини 6 і робочої частини 7 із отвором 8, який може мати форму кола або овалу, або багатокутника із заокругленими кутами, або форму, близьку до зазначених фігур. Відстань між двома найближчими точками периметра отвору 8, яка проходить крізь його вісь, більша за діаметр поперечного перерізу центрального електрода 3. При цьому центральний електрод 3 виконаний подовженим і встановлений із зазором у отворі 8 робочої частини 7 бокового електрода 5 при положенні торця центрального електрода 3 ближче до рівня внутрішньої поверхні робочої частини 7 бокового електрода 5 або на рівні зовнішньої поверхні робочої частини 7 бокового електрода 5, або між цими поверхнями, тобто всередині отвору 8. Величина зазору між центральним електродом 3 і отвором 8 може становити 0,3-2,7 мм. Оптимальна величина зазору є різною в залежності від виконання свічки запалювання й відповідно конкретного двигуна, і обирається у вказаних вище межах для конкретної свічки запалювання й відповідно конкретного двигуна. При цьому на розмір іскрового проміжку впливають ряд факторів: розмір і форма центрального електрода, конструкція бічного електрода, щільність паливно-повітряної суміші. Отвір 8 виконаний співвісно або неспіввісно із віссю центрального електрода 3. Отвір 8 з одного або обох боків може мати фаски. Величина іскрового проміжку між електродами дорівнює величині зазору між стінками отвору 8 і поверхнею встановленого у цей отвір центрального електрода 3, а об'єм цього зазору створює розрядну частину (мініфоркамеру). Боковий електрод 5 може бути виготовлений як з пластини з отвором, так і зі спеціального дроту, а щонайменше на одну поверхню його робочої частини 6 може бути наплавлений шар металу або сплаву для її посилення. Запалювальна свічка працює таким чином. При роботі двигуна внутрішнього згоряння, до складу якого входить запалювальна свічка, після упорскування паливно-повітряної суміші і замиканні кола з високою пробивною напругою між різнополярними центральним електродом 3 і заземленим боковим електродом 5 у іскровому проміжку виникає іскровий розряд, який охоплює весь об'єм мініфоркамери і має збільшену просторову поверхню. При цьому утворюється невеликий обсяг високотемпературного газу, який займає паливну суміш поблизу електродів, внаслідок чого виникає фронт полум'я, який швидко поширюється в камері згоряння двигуна і який запалює всю паливну суміш, що міститься в циліндрі, і відбувається запуск двигуна. Таким чином заявлена корисна модель дозволяє досягти збільшення просторової поверхні 3 UA 98461 U іскрового розряду, його площі, периметра, а також величини, при тій самій пробивній напрузі, підвищення ефективності займистості робочої суміші і рівномірності її займання в камері згоряння двигуна, збільшення запалення паливної суміші в одиницю часу і повноти її згоряння. 5 10 15 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Запалювальна свічка, що містить корпус, встановлений у ньому ізолятор з осьовим центральним електродом, і боковий електрод, який має прикріплену до корпуса струмопровідну частину і відігнуту робочу частину із отвором, яка відрізняється тим, що відстань між двома найближчими точками периметра отвору у робочій частині бокового електрода, яка проходить крізь вісь отвору, більша за діаметр поперечного перерізу центрального електрода, при цьому подовжений центральний електрод установлений із зазором у отворі робочої частини бокового електрода при положенні торця центрального електрода ближче до рівня внутрішньої поверхні робочої частини бокового електрода або на рівні зовнішньої поверхні робочої частини бокового електрода, або між цими поверхнями, а величина зазначеного зазору становить 0,3-2,7 мм. 2. Свічка за п. 1, яка відрізняється тим, що отвір у робочій частині бокового електрода має форму кола або овалу, або багатокутника із заокругленими кутами, або форму, близьку до зазначених фігур. 3. Свічка за п. 1 або 2, яка відрізняється тим, що отвір у робочій частині бокового електрода виконаний співвісно або неспіввісно із віссю центрального електрода. 4. Свічка за пп. 1-3, яка відрізняється тим, що на щонайменше одну поверхню робочої частини бокового електрода наплавлений шар металу або сплаву. 4 UA 98461 U 5 UA 98461 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6