Свеча накаливания с уменьшенным нагарообразованием



Свеча накаливания с уменьшенным нагарообразованием
Свеча накаливания с уменьшенным нагарообразованием
Свеча накаливания с уменьшенным нагарообразованием
Свеча накаливания с уменьшенным нагарообразованием
Свеча накаливания с уменьшенным нагарообразованием
Свеча накаливания с уменьшенным нагарообразованием
Свеча накаливания с уменьшенным нагарообразованием
Свеча накаливания с уменьшенным нагарообразованием

 


Владельцы патента RU 2480676:

БоргВарнер БЕРУ Системс ГмбХ (DE)

Свеча накаливания, в частности, для эксплуатации в двигателе внутреннего сгорания, содержащая по меньшей мере один нагревательный стержень (1) и по крайней мере один корпус (2), а также по меньшей мере один кольцевой зазор (3), расположенный между нагревательным стержнем (1) и корпусом (2), и по крайней мере одну полость (4), расположенную, в сущности, между нагревательным стержнем (1) и корпусом (2), при этом ее поверхность в полости (4) покрыта катализатором, понижающим температуру воспламенения продуктов сгорания, причем в качестве катализатора использован никель Рения, пентоксид ванадия, оксид самария или гопкалит. Кольцевой зазор (3) свечи накаливания с полостью (4) образует резонатор Гельмгольца. Повышение степени сгорания углерода и увеличение срока бесперебойной работы двигателя внутреннего сгорания является техническим результатом предложенного изобретения. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Данное изобретение относится к свече накаливания. Такие свечи накаливания известны, например, из документа DE 10346295. Недостаток этих свечей состоит в том, что при обычной эксплуатации свечей накаливания в двигателе внутреннего сгорания происходит нагарообразование между нагревательным стержнем и головкой блока цилиндров и в кольцевом зазоре свечи накаливания, из-за чего возникают проблемы при демонтаже установленных в головке блока цилиндров свечей накаливания или свечей накаливания с датчиком давления, а также при теплопередаче к свече накаливания или в свече накаливания.

Задача данного изобретения состоит в том, чтобы избежать вышеназванных недостатков и создать свечу накаливания, которая делает возможной работу двигателя внутреннего сгорания без нагарообразования, то есть предотвращает образование нагара на свече накаливания в головке блока цилиндров или в кольцевом зазоре свечи.

В соответствии с изобретением эта задача решена благодаря свече накаливания по пункту 1 формулы изобретения. Благодаря предлагаемой конструкции предпочтительно обеспечивается надежный газообмен, который обеспечивает полное окисление в местах контакта между головкой блока цилиндров и свечой или между корпусом и нагревательным стержнем и, таким образом, предотвращает отложения нагара.

Благодаря такому исполнению кольцевого зазора и полости в течение длительного времени предотвращается образование нагара на свечах накаливания в отверстии головки блока цилиндров между нагревательным стержнем и головкой блока цилиндров. В результате температурная кривая и тепловые свойства свечи накаливания остаются неизменными в течение всего срока ее службы. В случае подвижных нагревательных стержней подвижность стержней остается неизменной в течение всего срока их службы. Трудности при демонтаже, а также повреждения из-за возможного нагарообразования и необходимого вследствие этого слишком высокого крутящего момента могут быть надежно предотвращены. Предпочтительные варианты осуществления изобретения и усовершенствования описаны в зависимых пунктах.

Ниже изобретение более подробно поясняется при помощи чертежей. На чертежах изображено следующее.

Фиг.1. Свеча накаливания с объемом, соответствующая уровню техники, в монтажном положении в головке блока цилиндров.

Фиг.2. Монтажное положение свечи накаливания с измененным объемом.

Фиг.3. Свеча накаливания с измененным объемом и корпусом, состоящим из двух частей.

Фиг 4. Свеча накаливания с объемом в головке блока цилиндров.

Фиг 5. Объем и кольцевой зазор.

Фиг.6. Монтажное положение свечи накаливания с встроенным датчиком давления и объемом.

Фиг.7. Вариант с корпусом, состоящим из двух частей.

Фиг.8. Датчик давления.

На фиг.2 показана свеча накаливания, установленная в головке 5 блока цилиндров. Между нагревательным стержнем 1 и корпусом 2 свечи имеется кольцевой зазор 3. К кольцевому зазору 3 примыкает полость 4, которая через кольцевой зазор 3 сообщается с камерой сгорания двигателя внутреннего сгорания таким образом, что в полость 4 проникает кислородосодержащий газ. Благодаря кольцевому зазору 3 и полости 4 существует возможность объемного потока из камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания в полость 4, который обеспечивает надежный газообмен, а вместе с тем достаточное содержание кислорода в районе поверхностей контакта между головкой блока цилиндров и свечей накаливания. В результате благодаря окислительным процессам в кольцевом зазоре 3 и полости 4 достигаются очень высокие температуры. Из-за высоких температур сгорает находящийся в этом районе углерод, который, таким образом, не может скапливаться в области, важной для бесперебойной работы двигателя внутреннего сгорания.

Благодаря предлагаемому исполнению кольцевого зазора 3 объемный поток, а вместе с тем и газообмен может быть отрегулирован так, что отложения нагара не возникают.

Важно, чтобы в кольцевом зазоре 3 обеспечивалось достаточное содержание кислорода и, таким образом, поддерживалось и было возможным полное сгорание.

Благодаря возможности газообмена также повышается температура в кольцевом зазоре между головкой 5 блока цилиндров и нагревательным стержнем 1.

В применениях, в которых используется подвижный нагревательный стержень 1, как показано на фиг.6, комбинация из кольцевого зазора 3 и полости 4 предусмотрена для обеспечения подвижности нагревательного стержня 1.

Благодаря определенному кольцевом зазору 3 и относящейся к нему полости 4 может быть достигнут соответствующий объем, который в особенно предпочтительном варианте составляет примерно 140 мм3, чтобы сделать возможным достаточный поток газообразных продуктов сгорания.

Определенный кольцевой зазор 3 и соответствующая ему полость 4, которая, как описано выше, делает возможным определенный объем для газообмена в процессе горения, основаны на принципе так называемого резонатора Гельмгольца.

Резонатор Гельмгольца состоит из некоторого объема газа с узким отверстием - выходящим наружу кольцевым зазором 3. Благодаря эластичности объема воздуха внутри в сочетании с инертной массой находящегося в отверстии воздуха возникает механическая система масса-пружина с характерным собственным резонансом.

Значение поправочного члена для поверхностей раздела трубки примерно в два раза меньше, чем в следующей формуле:

с: скорость звука

V: объем полого тела

r: радиус трубки

l: длина трубки

Поправочный член для поверхностей раздела трубки: +πr/4

Так как переход между газовыми областями, действующими как масса или пружина, изменчив, вычислить точную частоту резонатора Гельмгольца нелегко.

Приближенная формула для вычисления резонансной частоты выглядит следующим образом:

l: длина туннеля

А: площадь туннеля

V: внутренний объем ящика.

Как видно из фиг.5, объем резонатора Гельмгольца состоит из объема кольцевого зазора, образованного из b и с. Из фиг.5 также видно, что радиус трубки резонатора Гельмгольца получается из размера кольцевого зазора 3, причем внутренняя длина кольцевого зазора 3 соответствует длине 1 трубки в формуле Гельмгольца.

Благодаря газообмену и связанному с ним снабжению объема 4 и кольцевого зазора 3 кислородосодержащим горючим газом температура в кольцевом зазоре 3 и полости 4 повышается до таких значений, что углерод сгорает, в частности, в проблемных зонах контакта.

Этот эффект может быть усилен благодаря целенаправленному и предпочтительному покрытию поверхностей материалом с каталитическим действием. Здесь особенно предпочтительно действует, например, платиновое покрытие.

При применении образцов во время специальных длительных испытаний двигателей и длительных испытаний на загрязнение нагаром никаких следов углерода или отложений нагара в кольцевом зазоре 3 и полости 4 не наблюдалось. В гофрированном кожухе 7, который показан на фиг.6, сажи и ее отложений в процессе длительных испытаний, устроенных в соответствии с изобретением, обнаружено также не было.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что, по меньше мере, один элемент, например гофрированный кожух, состоит из содержащего катализатор покрытия и/или сочетания материалов, чтобы понизить температуру воспламенения остаточных продуктов сгорания.

В качестве материалов для катализатора, например, подходит платина и/или палладий, сплав церия с железом, никель Ренея, родий, гопкалит, пентоксид ванадия и оксид самария. Также катализатором может быть покрыт любой другой элемент описанной свечи накаливания. При измерениях температуры с описанными предлагаемыми конфигурациями были измерены температуры, при которых углерод сгорает без остатка.

На фиг.2 показана свеча накаливания, установленная в головке 5 блока цилиндров. Между нагревательным стержнем 1 и корпусом 2 свечи имеется кольцевой зазор 3. К кольцевому зазору 3 примыкает полость 4, которая через кольцевой зазор 3 сообщается с камерой сгорания двигателя внутреннего сгорания таким образом, что в полость 4 проникает кислородосодержащий газ. Благодаря кольцевому зазору 3 и полости 4 существует возможность объемного потока из камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания в полость 4, который обеспечивает надежный газообмен, а вместе с тем достаточное содержание кислорода в районе поверхностей контакта между головкой блока цилиндров и свечей накаливания. В результате, если имеется соответствующая поверхность катализатора, то за счет полного сгорания в кольцевом зазоре 3 и полости 4 достигается температура 600 градусов Цельсия или ниже. Из-за высоких температур сгорает находящийся в этом районе углерод, который, таким образом, не может скапливаться в области, важной для бесперебойной работы двигателя внутреннего сгорания.

На фиг.3 показана свеча накаливания, установленная в головке 5 блока цилиндров. Между нагревательным стержнем 1 и корпусом 2 свечи, состоящим из двух частей, имеется кольцевой зазор 3. К кольцевому зазору 3 примыкает полость 4, которая через кольцевой зазор 3 сообщается с камерой сгорания двигателя внутреннего сгорания таким образом, что в полость 4 проникает кислородосодержащий газ. Благодаря кольцевому зазору 3 и полости 4 существует возможность объемного потока из камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания в полость 4, который обеспечивает надежный газообмен, а вместе с тем достаточное содержание кислорода в районе поверхностей контакта между головкой блока цилиндров и свечей накаливания. В результате благодаря окислительным процессам в кольцевом зазоре 3 и полости 4 достигаются очень высокие температуры. Из-за высоких температур также сгорает находящийся в этом районе углерод, который, таким образом, не может скапливаться в области, важной для бесперебойной работы двигателя внутреннего сгорания.

На фиг.4 показана свеча накаливания, установленная в головке 5 блока цилиндров. Между нагревательным стержнем 1 и корпусом 2 свечи имеется кольцевой зазор 3, который имеет радиус, соответствующий радиусу трубки в формуле Гельмгольца, и содержит дополнительную полость 8, длина которой соответствует длине трубки в формуле Гельмгольца. К кольцевому зазору 3 примыкает полость 4, которая через кольцевой зазор 3 сообщается с камерой сгорания двигателя внутреннего сгорания таким образом, что в полость 4 проникает кислородосодержащий газ. Благодаря кольцевому зазору 3 и полости 4 во взаимодействии с полостью 8 существует возможность объемного потока из камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания в полость 8, который обеспечивает надежный газообмен, а вместе с тем достаточное содержание кислорода в районе поверхностей контакта между головкой блока цилиндров и свечей. В результате за счет полного сгорания в кольцевом зазоре 3 и полости 4 достигается температура более 600 градусов Цельсия. Из-за высоких температур сгорает находящийся в этом районе углерод, который, таким образом, не может скапливаться в области, важной для бесперебойной работы двигателя внутреннего сгорания.

В альтернативном варианте осуществления изобретения полость 4 образуется состоящим из двух частей корпусом 2, 2а, как показано на фиг.7, то есть верхней частью (2) и нижней частью (2а) корпуса, причем части 2, 2а корпуса расположены вокруг нагревательного стержня 1.

Части 2, 2а корпуса соединены друг с другом сварным швом 9.

На фиг 6. показан подвижный нагревательный стержень 1 с гофрированным кожухом 7, который вместе с корпусом 2 образует свечу накаливания в головке 5 блока цилиндров. Между корпусом 2 и нагревательным стержнем 1 находится кольцевой зазор 3. Гофрированный кожух 7 установлен с возможностью перемещения в полости 4. Полость 4 и кольцевой зазор 3 сообщаются с расположенной в головке 5 блока цилиндров камерой сгорания двигателя внутреннего сгорания, которая подробно также не показана. Вследствие постоянного перемещения полости 4 с кислородосодержащим горючим газом осуществляется надежное окисление всех возможно существующих частиц сажи, нагарообразование в районе нагревательного стержня, в частности в районе кольцевого зазора 3 или в полости 4 предотвращается уже в самом зародыше, что является предпочтительным, так как благодаря этому гофрированный чехол остается подвижным в течение всего срока службы свечи.

На фиг.8 показан датчик давления, который, как и на фиг.6, изображен в головке 5 блока цилиндров непоказанного двигателя внутреннего сгорания. Датчик давления содержит состоящий из двух частей корпус 2, 2а, который, как и на фиг.6, может состоять из одной части. В полости 4 между корпусом 2 и толкателем 1а установлен гофрированный кожух 7 так, что толкатель 1а может перемещаться вместе с кожухом 7, в сущности, вдоль продольной оси.

Перечень ссылочных обозначений

1. нагревательный стержень

2. корпус

2а. нижняя часть корпуса

3. кольцевой зазор

4. полость (объем/полость)

5. головка блока цилиндров

6. прессовая посадка

7. гофрированный кожух

8. полость (объем/полость)

9. сварной шов

а. ширина кольцевого зазора

b. ширина полости

с. длина полости

1. Свеча накаливания, в частности для эксплуатации в двигателе внутреннего сгорания, содержащая по меньшей мере один нагревательный стержень (1) и по крайней мере один корпус (2), а также по меньшей мере один кольцевой зазор (3), расположенный между нагревательным стержнем (1) и корпусом (2), и по крайней мере одну полость (4), расположенную, в сущности, между нагревательным стержнем (1) и корпусом (2), отличающаяся тем, что ее поверхность в полости (4) покрыта катализатором, понижающим температуру воспламенения остаточных продуктов сгорания, причем в качестве катализатора использован никель Ренея, пентоксид ванадия, оксид самария или гопкалит.

2. Свеча по п.1, отличающаяся тем, что кольцевой зазор (3) с полостью (4) образует резонатор Гельмгольца.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для сжигания газообразного топлива в системах отопления сушильных, подогревательных, термических, плавильных печей, паровых и водогрейных котлов и других тепловых агрегатов.

Изобретение относится к области энергетики, в частности горелочным устройствам, и может быть использовано в автомобильной промышленности. .

Изобретение относится к запальным горелкам с калильным зажиганием. .

Изобретение относится к бытовой зажигалке. .

Изобретение относится к теплоэнергетике и может использоваться для управления тепловым режимом котлоагрегатов и промышленных печей. .

Изобретение относится к штифтовой свече накаливания. .

Запальник // 1252616

Изобретение относится к запальной свече для дизельных двигателей, содержащей корпус (1), имеющий внешнюю резьбу (2), обеспечивающую возможность ввинчивания свечи в резьбовое отверстие дизельного двигателя, нагревательный стержень (3), установленный с возможностью смещения в корпусе (1) в осевом направлении свечи и выступающий из него, устройство (7) измерения давления, предназначенное для измерения давления в камере сгорания, действующего на нагревательный стержень (3), и уплотнительную мембрану (5), расположенную между корпусом (1) запальной свечи и нагревательным стержнем (3)

Данное изобретение относится к способу определения давления в камере сгорания, в частности в камере двигателя внутреннего сгорания. Заявлен способ определения давления в камере сгорания, в частности в камере двигателя внутреннего сгорания, при этом в нем применяют устройство для определения давления в камере сгорания, которое содержит по меньшей мере один нагревательный стержень (5), по меньшей мере один измерительный элемент (4), по меньшей мере две пружинные мембраны (1, 2) и по меньшей мере один трубчатый корпус (6), при этом указанные пружинные мембраны (1, 2) установлены концентрически вокруг нагревательного стержня (5). Технический результат, достигаемый от реализации заявленной группы изобретений, заключается в упрощении конструкции, снижении восприимчивости к боковым колебаниям и исключению влияния на измерительный элемент внешних деформаций с обеспечением более высокой концентричности между нагревательным стержнем и корпусом. Благодаря возможности двойного направления нагревательного стержня при помощи двух пружинных мембран, а также благодаря размещению измерительных и ссылочных элементов в нейтральной плоскости предложенная запальная свеча, обеспечивающая возможность измерения давления, развязана от действия боковых колебаний и прочих деформаций. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) с воспламенением от сжатия. Штифтовая запальная свеча содержит корпус с нагревательным элементом 3 (НЭ), выполненным в форме стержня. НЭ одним концом выдается за пределы корпуса свечи и размещается внутри камеры сгорания (КС) ДВС. В корпусе свечи размещен также измерительный элемент (ИЭ) 7. ИЭ предназначен для измерения давления в КС ДВС. ИЭ выполнен из пьезоэлектрического материала. НЭ и ИЭ соединены неразъемно, причем ИЭ присоединен к торцу НЭ. Технический результат заключается в повышении точности измерения давления за счет устранения влияния теплового расширения на результаты измерений. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение предназначено для применения в нефтегазовой промышленности в качестве герметичного устройства для поджига термитных составов, которые приваривают выводы электрохимической защиты (ЭХЗ) к трубопроводам для защиты их от коррозии. Герметичное устройство для поджига термитных составов состоит из корпуса, снаряженного воспламенительным и зажигательным составами, и электровоспламенителя, приводящегося в действие от батарейных источников питания. Устройство дополнительно снабжено чашечкой с отверстием в донышке, закрытое с внешней стороны кружком из сетчатого материала, пропускающего форс пламени электровоспламенителя, воспламенительный и зажигательный составы снаряжены без подпрессовки, при этом чашечка своим донышком фиксирует их, а в корпусе над чашечкой выполнены два или одно загерметизированных отверстия диаметром 0,4-0,7 от внутреннего диаметра корпуса, через которые происходит сброс внутреннего давления, что обеспечивает устойчивое горение зажигательного состава. Навеска воспламенительного состава составляет 0,4-1,2 от веса зажигательного состава, равного порядка 1,0-1,5 г, температура горения которого выше 2000°C. Изобретение позволяет значительно упростить технологию изготовления и удешевить стоимость работ, повысить надежность его действия в самых сложных условиях проведения поджигов, а также повысить промышленную безопасность при его использовании. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области техники для средств механизации проведения поисково-спасательных, подводно-технических и судоподъемных работ. Способ зажигания твердого химически активного топлива в жидкой среде, включающий использование нагревательного элемента. Нагревательный элемент выполняют в виде трубки накаливания длиной lmp. путем плотной намотки проволоки, имеющей высокое омическое сопротивление, в блоке твердого химически активного топлива выполняют открытый с двух сторон горизонтальный канал длиной Lk с диаметром dk, равным внешнему диаметру трубки накаливания, в который плотно устанавливают трубку накаливания. Изобретение позволяет обеспечить повышение надежности зажигания твердого химически активного топлива, находящегося в жидкой среде. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение может быть использовано при проектировании систем управления нагревом свечей накаливания (запальных свечей), применяемых в камерах сгорания дизелей. Способ заключается в том, что определяют электроэнергию, подаваемую на запальную свечу (С), и температуру камеры сгорания. При этом прогнозируют температуру С и используют прогнозируемую температуру С для управления подачей электроэнергии на С. Прогнозируемую температуру С получают из числового решения дифференциального уравнения (ДУ) для температуры С, причем ДУ для температуры С является нелинейным по температуре С. ДУ для температуры С получают из уравнения баланса мощности, содержащего, по меньшей мере, четыре члена Pg, Pi, Pe, Pc, где Pg моделирует электроэнергию, подаваемую на С, Pi моделирует энергию, аккумулируемую в С за единицу времени, Pe моделирует энергию излучения за единицу времени, и Pc моделирует тепловую энергию за единицу времени, причем тепловая энергия передается посредством конвекции или теплопроводности. Технический результат заключается в повышении точности управления температурой С. 5 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх