Устройство для воспламенения и сжигания горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам для воспламенения и сжигания горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания. С целью увеличения срока службы свечи зажигания в свече зажигания с центральным первым и вторым электродами второй электрод представляет собой вмонтированную в тело головки фигурную петлю с П-образными выступами по ее длине, образованную проволочным помещенным в изолирующую оплетку металлическим сердечником, концы которого выполнены в виде спиралей, одна из которых установлена по периферии кольцевого вкладыша, а вторая по центру, и поджаты соответственно к корпусу и электроду свечи для обеспечения их электрического соединения. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к устройствам для воспламенения посредством под-жига смеси от искровой свечи с повышенной поджигающей способностью разряда, и может быть использовано в двигателестроении.

Известны устройства для воспламенения и сжигания горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания [1, 2], содержащие управляемый источник питания, подсоединенный к обмотке катушки зажигания, и искровую свечу с двумя электродами, установленными между собой с образованием искрового зазора.

Однако, эти устройства характеризуются достаточно сложной электрической связью с конструктивными элементами двигателя или не обеспечивают гарантированного возникновения искровых разрядов между электродами.

Известно устройство для воспламенения и сжигания горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания [3], содержащее установленную в головке поршня и подключенную к управляемому источнику питания свечу зажигания с центральным первым электродом и второй электрод, размещенный во вкладыше из диэлектрического материала и смонтированный на днище головки цилиндров.

Данное устройство обладает повышенной надежностью, не требует частого обслуживания за счет выполнения одного из электродов-свечи зажигания - в виде пьезоэлектрического элемента. Предложенное расположение электродов на поршне и днище цилиндра позволяет формировать искровой разряд, достаточный для зажигания горючей смеси, упростить схему связи вращающихся элементов двигателя с пьезоэлектрическим электродом, обеспечить устойчивую синхронизацию момента зажигания с работой остальных узлов двигателя. Размещение электродов во вкладышах из изолирующего материала позволяет обеспечить эффективную изоляцию конструктивных элементов двигателя, а также оптимальные условия для формирования разряда электродами.

Однако, в известном устройстве не исключены пропуски искрообразования.

Была поставлена задача создания такого устройства для воспламенения и сжигания горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания, которое обеспечивало бы повышенную поджигающую способность разряда.

Данная задача была решена в настоящем изобретении. В устройстве для воспламенения и сжигания горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания, содержащем установленную в головке цилиндра и подключенную к управляемому источнику питания свечу зажигания с центральным первым электродом и второй электрод, размещенный во вкладыше из диэлектрического материала, согласно изобретению, второй электрод выполнен в виде вмонтированной в тело головки цилиндра фигурной петли с П-образными разрезными выступами по ее длине, образованный проволочным, помещенным в изолирующую оплетку, металлическим сердечником, концы которого выполнены в виде спиралей, одна из которых установлена по периферии вкладыша, выполненного в виде кольца, а другая - по его центру, и поджаты соответственно к корпусу и электроду свечи.

Вкладыш, несущий концы сердечника, установлен в гнезде свечи под ней плавающе в направлении, перпендикулярном оси центрального электрода.

Второй электрод устройства выполнен, по меньшей мере, с двумя П-образными разрезными выступами над поверхностью днища головки.

Второй электрод, один конец которого контактирует с центральным электродом, а второй - с корпусом свечи, позволяет при воздействии на первый электрод высокого потенциала обеспечить проскакивание искры практически одновременно между всеми соответствующими разрезными плечами выступов фигурной петли и гарантирование зажигания горючей смеси.

Расположение электродов в головке цилиндра позволяет в совокупности с многоточечным выполнением второго электрода, управляемого электрически от одной свечи зажигания, упростить схему связи вращающихся элементов двигателя с электродом высокого потенциала.

Расположение выступов второго электрода над наружной поверхностью днища головки цилиндра является оптимальным для формирования искрового разряда между плечами выступов под действием каждого импульса напряжения от первого электрода.

Расположение концов второго электрода во вкладыше и сердечника в оплетке из диэлектрического материала, вмонтированного в головку цилиндра, позволяет обеспечить эффективную изоляцию указанных конструктивных элементов.

Установка вкладыша, несущего спиральные концы петли, плавающе позволяет обеспечить постоянное попадание (контакт) конца первого электрода в отверстие кольца вкладыша и спирального конца второго электрода, т.е. не требуется корректировки взаимоположения электродов.

Предлагаемое устройство поясняется чертежами, где: на фиг. 1 показан схематично пример выполнения устройства; на фиг. 2 - вид сверху; на фиг. 3 - сечение А-А (на фиг. 2).

Устройство для воспламенения и сжигания горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания содержит установленную в гнезде головки 1 цилиндра и подключенную к управляемому источнику 2 питания свечу 3 зажигания с центральным первым электродом 4, установленным внутри изолятора 5, размещенного в металлическом корпусе 6, второй электрод 7, размещенный во вкладыше 8 из диэлектрического материала. Второй электрод 7 выполнен в виде вмонтированной в тело головки 1 фигурной петли 9 с П-образными разрезными выступами 10, распределенными по длине петли. Электрод 7 образован проволочным металлическим (например, из нихрома) сердечником 11, помещенным в изолирующую (например, из керамики) оплетку 12. Концы 13 сердечника 11 выполнены в виде спиралей, одна из которых установлена по периферии вкладыша 8, выполненного, например, из керамики, в виде кольца, а другая - по его центру и поджаты к корпусу 6 и электроду 4 соответственно.

Вкладыш 8 размещен в гнезде свечи 3 под ней свободно - плавающе, т.к. соединен лишь с концами сердечника, и электрический контакт корпуса и электродов обеспечивается поджатием свечи к вкладышу, имеющему возможность перемещаться в плоскости, перпендикулярной электроду 4.

Второй электрод 7 может быть выполнен, например, с двумя, тремя, предпочтительно с пятью П-образными выступами 10, выступающими над поверхностью днища головки цилиндра и имеющими каждый в плече разрез, образующий искровой зазор, который устанавливается максимально возможным, т.к. величина искрового зазора определяет энергию искры, а следовательно вероятность воспламенения рабочей смеси.

Устройство работает следующим образом. При подаче высоковольтного импульса напряжения от источника питания 2 на центральный электрод 4, происходит гарантированный "бегущий" искровой разряд между соответствующими разрезными плечами П-образных выступов 10 электрода 7, обеспечиваемый контактом кольцеобразного вкладыша 8, несущего концы 13 сердечника, контактирующие соответственно с корпусом 6 и электродом 4 свечи, и ограничивающего утечки тока в тело головки цилиндра.

Предлагаемое устройство обеспечивает гарантированное возмещение искрового "бегущего" разряда под действием практически каждого высоковольтного импульса напряжения от одной свечи на всех выступах (точках) второго электрода, на всех режимах работы двигателя и при искровых зазорах до 1,5 мм. Увеличение искрового зазора в процессе работы за счет электрической эрозии не требует профилактических работ на регулирование величины искрового зазора, а сам предел изменения его величины увеличивает срок службы свечи зажигания. Уменьшение пропуска искрообразования обеспечивает уменьшение образования нагара на стенках камеры сгорания двигателя, гарантирует снижение вредных выбросов в атмосферу. Увеличение искрового зазора, энергии искрового разряда за счет многоточечности поджига, гарантирует воспламенение обедненного и тяжелого топлива, в целом увеличивается КПД двигателя.

Конструкция предлагаемого устройства не требует существенной переналадки технологического процесса.

Опытный образец устройства был изготовлен, проведены экспериментальные испытания, подтвердившие возможность получения по существу непрерывной искры, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого устройства основным критериям изобретения: новизне, изобретательскому уровню и промышленной применимости.

Формула изобретения

1. Устройство для воспламенения и сжигания горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания, содержащее установленную в головке цилиндра и подключенную к управляемому источнику питания свечу зажигания с центральным первым электродом и второй электрод, размещенный во вкладыше из диэлектрического материала, отличающееся тем, что второй электрод выполнен в виде вмонтированной в тело головки фигурной петли с П-образными разрезными выступами по длине, образованной проволочным металлическим помещенным в изолирующую оплетку сердечником, концы которого выполнены в виде спиралей, одна из которых установлена по периферии вкладыша, выполненного в виде кольца, а другая по его центру, и поджаты соответственно к корпусу и электроду свечи.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вкладыш установлен в гнезде под свечей плавающе в направлении, перпендикулярном оси центрального электрода.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что второй электрод выполнен по меньшей мере с двумя П-образными разрезными выступами над поверхностью днища головки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3