Лазерно-электрическая свеча зажигания курихина в.и.

 

Использование: устройство для воспламенения горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания. Сущность изобретения: свеча содержит корпус, изолятор с трубчатым центральным электродом, в котором установлен прозрачный элемент в виде тепловой трубы со световолоконным фитилем и теплоносителем. Фитиль соединен одним концом со световводом, а другим - со световыводом. Свеча снабжена собирательной линзой, закрепленной на торце центрального электрода со стороны бокового электрода, причем в боковом электроде выполнено сквозное отверстие, соосное линзе. Собирательная линза установлена с возможностью расположения ее фокальной плоскости между электродами. Наружная поверхность линзы покрыта электропроводным прозрачным материалом, соединенным с центральным электродом. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технике воспламенения горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания и может быть использовано в производстве автомобильных лазерно-электрических свеч зажигания.

Известна свеча зажигания, содержащая корпус, изолятор с трубчатым центральным электродом, в котором установлен прозрачный элемент, и боковой электрод на корпусе [1] Эта свеча позволяет осуществлять оптический контроль электрического разряда в межэлектродном зазоре и процесс сгорания топлива в двигателе. Однако из-за неравномерности нагрева вдоль изолятора она характеризуется недостататочным качеством светопередачи через центральный электрод и межэлектродный зазор, поскольку показатель преломления сплошного прозрачного элемента изменяется по его объему пропорционально температурному полю, а межэлектродной среды пропорционально профилю температуры по продолжению оптической линии этого элемента. Возникают погрешности квалиметрии процесса горения топлива в двигателе.

Целью изобретения является повышение качестве светопередачи.

На фиг. 1 показана свеча, общий вид; на фиг.2 узел I на фиг.1; на фиг.3 узел II на фиг.1; на фиг.4- покрытие линзы.

Свеча состоит из корпуса 1, изолятора 2 с трубчатым центральным электродом 3, в котором установлен прозрачный элемент, и бокового электрода 4 на коpпусе. Прозрачный элемент центрального электрода представляет собой светотепловую трубу 5. В ее герметичной полости размещены теплоноситель 6, например на основе калия, и световолоконный фитиль 7, например из плазменного кварца. Пространство между волокнами фитиля насыщено теплоносителем. Волокна в капиллярах фитиля могут быть с покрытием из металла, например никеля, меди и др. Часть полости трубы образует продольный паровой канал. Одним концом фитиль соединен со световводом 8, а другим со световыводом 9, выполненными, например из термостойкого стекла на основе кварца. Световвод и световывод могут быть выполнены фасеточными в виде пучка из окончаний волокон фитиля и формообразованы скрепляющей их матрицей.

Свеча снабжена собирательной линзой 10, закрепленной на торце светотепловой трубы, который обращен к боковому электроду. В боковом электроде выполнено сквозное отверстие 11, расположенное соосно собирательной линзе.

Собирательная линза свечи установлена с возможностью расположения фокальной плоскости 12 между центральным и боковым электродами в разрядном зазоре.

Наружная поверхность собирательной линзы свечи покрыта электропроводным прозрачным материалом 13, например на основе окислов металлов. Слой этого материала электрически соединен с центральным электродом, например из хромистой стали.

Работает свеча следующим образом. Вместе с передачей электричества по центральному электроду к искрообразующему торцу 14 у межэлектродного зазора 15 во встречном направлении по оптической линии 16 светотепловой трубы принимают световой поток из области межэлектродного пространства. Этот поток передают последовательно через искрообразующий торец и фитиль с возможностью считывания его внешней аппаратурой квалиметрии процесса горения в двигателе для последующей обработки на компьютере и получения показателей невозмущающей диагностики. Измерения могут проводиться в широком временном и пространственном диапазонах с передачей составляющих светового потока по отдельным световодам фитиля и фасеточным световводу и световыводу. Считывание этих составляющих возможно как одновременно, так и со смещением по времени. При лазерном спектроскопии межэлектродной среды в процессе наполнения цилиндра двигателя горючей смесью, сжатия ее, воспламенения и сгорания лазерный луч 18 подводят к светоприемной поверхности световвода. На работающем двигателе в свече реализуется процесс автобалансировки показателя преломления ее оптической системы. Величина показателя преломления световодных волокон, световвода и световывода выравнивается теплоносителем, циркулирующим в светотепловой трубе с изменением фазового состояния, между более нагретой зоной 19 испарения и менее нагретой зоной 20 конденсации. При этом перепад температуры по длине парового канала 21 и световодных волокон между капиллярно-пористой структурой 23 на световводе и световыводе не превышает 2-4^оС.

Собирательная линза на торце стенки 24 светотепловой трубы, фокусирующая луч 25, в области внешнего отрезка 26 оптической линии светотепловой трубы, и сквозное отверстие в боковом электроде совместно работают как двухлинзовая система транспорта света в турбулентных и конвективных потоках в межэлектродной и заэлектродной средах. Горючая смесь вблизи бокового электрода и стенки отверстия в нем неравномерно прогревается и приобретает способность передавать свет как градиентная линза с переменным показателем преломления. Градиентная линза 27 образуется и существует во времени при тактах наполнения и сжатия в двигателе. Градиентная линза воспроизводится с синхронной периодичностью при энерго- и ресурсосбережении. Она постоянно обновляется, обеспечивая стабильное светопропускание. На ней не могут осаждаться и накапливаться загрязняющие частицы рабочей среды цилиндра двигателя. Двухлинзовая система 28 расширяет функциональные возможности межэлектродного зазора.

При расположении фокальной плоскости собирательной линзы между электродами фокальная область 29 этой линзы работает как межэлектродная зона тепловыделения в процессе воспламенения горючей смеси лазерным лучом, обеспечивая универсальность свечи.

Слой электропроводного прозрачного материала на собирательной линзе препятствует ее электризации и осаждению на нее загрязняющих частиц рабочей среды цилиндра двигателя.

Свеча пригодна для работы как в электроразрядной, так и лазерной системах зажигания автомобильных двигателей со средством оптической диагностики процессов в цилиндрах.

Достигнутое повышение качества светопередачи свечи зажигания обеспечивает повышенную экологичность и экономичность двигателей.

Формула изобретения

1. Лазерно-электрическая свеча зажигания, содержащая корпус, изолятор с закрепленным в нем трубчатым центральным электродом, в котором установлен прозрачный элемент, и боковой электрод, закрепленный в корпусе, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества светопередачи, центральный электрод выполнен в виде тепловой трубы с размещенными в ее полости теплоносителем и световолоконным фителем, соединенным одним концом со световводом, а другим - со световыводом.

2. Свеча по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена собирательной линзой, закрепленной на торце центрального электрода со стороны бокового электрода, причем в боковом электроде выполнено сквозное отверстие, соосно с собирательной линзой.

3. Свеча по п.2, отличающаяся тем, что собирательная линза установлена с возможностью расположения ее фокальной плоскости между электродами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4