Свеча зажигания

Свеча зажигания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к электрооборудованию двигателей внутреннего сгорания, а именно к устройствам для воспламенения топливовоздушных смесей (ТВС).

Затрудненный запуск двигателей при отрицательных температурах окружающей среды, высокая токсичность выхлопных газов, опасная для здоровья людей, представляют собой достаточно сложную техническую проблему. В ее решении весьма весомую роль играет эффективность поджигающей способности свечи зажигания, существенно влияющая на скорость и полноту сгорания топливовоздушной смеси.

Известна свеча зажигания для двигателей внутреннего сгорания, содержащая корпус с боковым электродом, в котором выполнены конусообразные отверстия, при этом центральное отверстие расположено соосно конусообразному выступу на центральном электроде, а остальные расположены по окружности, диаметр которой равен диаметру центрального электрода, при этом на торце центрального электрода по его периметру имеется кольцевой конусообразный выступ [1].

Указанная свеча повышает эффективность поджига топливовоздушной смеси, в основном, за счет кинетической энергии потока электронов в форме кистевых каналов-стримеров, однако кумулятивный эффект за счет возникновения скачков давления, сопровождаемых выбросом факелов горящей плазмы из отверстий бокового электрода, мал из-за снижения давления при выходе факела плазмы из резко расширяющегося конусного отверстия.

Известно устройство для поджига горючей смеси, наиболее близкое к заявленному, содержащее центральный электрод, корпус с боковым пластинчатым электродом в виде полосы и расположенный между ними изолятор. Кроме того, в боковом электроде выполнено сквозное отверстие, а в центральном электроде - конусная выемка, расположенная соосно с отверстием в боковом электроде, кроме того, боковой электрод может быть выполнен, по крайней мере, двухсекционным, а центральный электрод имеет на конце закругление, в каждой секции бокового электрода выполнено отверстие, а напротив него в центральном электроде выполнена конусная выемка [2].

Такое устройство позволяет эффективнее воздействовать на топливовоздушную смесь по ее поджигу, однако диаметры отверстий в боковом электроде больше диаметра центрального электрода, и конусные отверстия в центральном электроде резко снижают кумулятивный эффект возникающих в отверстиях и выемках факелов горящих газов. Кроме этого, конструкция бокового многосекционного электрода нетехнологична по причине больших потерь дорогостоящих сплавов на никелевой основе при их изготовлении, а также крайне сложной приварки одновременно в нескольких местах к торцу корпуса свечи в случае использования контактной дуговой сварки, широко применяемой в настоящее время; любой другой вид сварки крайне сложно автоматизировать с учетом массового производства.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности поджигающей способности свечи за счет многократного увеличения динамической и тепловой энергии начального очага воспламенения ТВС в районе электродов свечи и технологическое обеспечение для массового производства вновь вводимых конструктивных элементов.

Для реализации поставленной цели в известное устройство, содержащее центральный электрод, корпус с боковым пластинчатым электродом в виде полосы и расположенный между ними изолятор, введен боковой электрод, выступающий над торцом корпуса свечи, выполненный полностью или частично перфорированным, причем перфорационные отверстия образуют микрофоркамеры и расположены, начиная от уровня торцов корпуса, или изолятора, или центрального электрода до конца бокового электрода. Кроме того, на внутреннюю поверхность бокового электрода, обращенную к центральному электроду, нанесено рифление. Кроме того, отверстия перфорации бокового электрода расположены друг за другом вдоль продольной оси бокового электрода и образуют ряд. Кроме того, в боковом электроде на обеих боковых поверхностях выполнен, по меньшей мере, один ряд дополнительных сквозных отверстий, каждое их которых соединяется с соответствующим отверстием перфорации, образуя дополнительные микрофоркамеры. Кроме того, на торце центрального электрода выполнен, по меньшей мере, один прямоугольный паз, расположенный вдоль продольной оси бокового электрода или перпендикулярно ей, образующий микрофоркамеру. Кроме того, плоскость торца центрального электрода расположена внутри изолятора ниже его торца так, что образует с внутренней поверхностью отверстия изолятора цилиндрическую микрофоркамеру. Кроме того, ширина пластины перфорированного бокового электрода соответствует диаметру центрального электрода. Кроме того, ширина пластины перфорированного бокового электрода соответствует диаметру торца изолятора. Кроме того, боковой электрод выполнен в виде перфорированной прямоугольной полосы, на конце которой выполнена круглая площадка, диаметр которой равен диаметру торца изолятора, расположенная над торцом изолятора и образующая с ним и воздушным искровым промежутком кольцевую микрофоркамеру, причем напротив центрального электрода выполнено круглое отверстие и, по крайней мере, одно кольцевое отверстие в виде частей кольцевой щели, концентричных центральному отверстию; круглое отверстие и кольцевые отверстия также образуют микрофоркамеры.

Кроме того, плоскости торца изолятора и центрального электрода совпадают и образуют с внутренней поверхностью бокового электрода и воздушным искровым промежутком плоскую цилиндрическую микрофоркамеру. Кроме того, в торце изолятора выполнен, по меньшей мере, один паз или, по меньшей мере, два взаимно перпендикулярных паза на глубину, совпадающую с торцом центрального электрода, или на глубину паза в торце центрального электрода, образующие микрофоркамеры. Кроме того, пазы на торце изолятора являются продолжением соответствующих пазов на торце центрального электрода. Кроме того, пазы на торце изолятора и центрального электрода совпадают по ориентации с крестообразным отверстием в круглой площадке бокового электрода. Кроме того, в торце изолятора выполнены, по меньшей мере, два равномерно расположенных радиальных паза на внешней поверхности конусной части конца изолятора, при этом пазы в продольном сечении представляют собой тупоугольные треугольники, большая сторона каждого из которых наклонена к оси симметрии изолятора под углом менее 90°, пазы образуют микрофоркамеры.

Кроме того, в торце изолятора выполнены, по меньшей мере, два равномерно расположенных радиальных паза на внутренней поверхности отверстия изолятора, причем пазы в продольном сечении представляют собой прямоугольные треугольники, гипотенуза каждого из которых наклонена к оси симметрии изолятора под углом менее 90°, пазы образуют микрофоркамеры. Кроме того, радиальные пазы на торце изолятора, расположенные на внешней поверхности конуса изолятора и на внутренней поверхности отверстия изолятора, чередуются между собой, располагаясь равномерно. Кроме того, в центре круглой площадки бокового электрода выполнено прямоугольное отверстие, расположенное вдоль продольной оси бокового электрода, а перпендикулярно ему выполнен паз в виде равнобедренного треугольника на внешней поверхности площадки, отверстие и паз образуют микрофоркамеры. Кроме того, в круглой площадке бокового электрода выполнено крестообразное отверстие, состоящее, по меньшей мере, из двух отверстий, центр которого ориентирован по продольной оси бокового электрода, причем оси перпендикулярно пересекающихся прямоугольных отверстий расположены под углом менее 90° к продольной оси бокового электрода, отверстия образуют микрофоркамеры.

Кроме того, цилиндрические части поверхности круглой площадки бокового электрода соединены, по меньшей мере, двумя сквозными отверстиями с соответствующими отверстиями перфорации, расположенными на круглой площадке, образуя дополнительные микрофоркамеры. Кроме того, введен, по меньшей мере, второй рад отверстий перфорации бокового электрода, расположенный параллельно первому ряду, причем ширина пластины бокового электрода может быть больше диаметра центрального электрода. Кроме того, каждая боковая поверхность пластины бокового электрода соединена, по меньшей мере, одним рядом дополнительных сквозных отверстий, каждое из которых соединено с соответствующим отверстием ряда перфорации, расположенного ближе к этой поверхности, образуя дополнительные микрофоркамеры. Кроме того, отверстия перфорации бокового электрода и/или дополнительные отверстия выполнены прямоугольными. Кроме того, отверстия перфорации бокового электрода и/или дополнительные отверстия выполнены круглыми. Кроме того, отверстия перфорации бокового электрода и/или дополнительные отверстия выполнены с закругленными краями. Кроме того, отверстия перфорации бокового электрода и/или дополнительные отверстия выполнены эллиптическими. Кроме того, отверстия перфорации бокового электрода и/или дополнительные отверстия выполнены треугольными. Кроме того, отверстия перфорации бокового электрода и/или дополнительные отверстия выполнены в виде ромбов. Кроме того, отверстия перфорации бокового электрода и/или дополнительные отверстия выполнены квадратными. Кроме того, сечение отверстий перфорации бокового электрода выполнено в виде трапеции, при этом меньшее основание трапеции направлено к центральному электроду. Кроме того, отверстия перфорации бокового электрода образуют сетку. Кроме того, профиль пластины бокового электрода выполнен в виде трапеции, причем большее основание ее направлено к центральному электроду. Кроме того, оси дополнительных отверстий бокового электрода наклонены в сторону от центрального электрода, каждая из которых образует острый угол между ней и осью отверстий перфорации, с которым соединено это дополнительное отверстие.

Кроме того, отверстия перфорации бокового электрода соединены между собой по продольной оси бокового электрода и образуют сплошную щелевую микрофоркамеру. Кроме того, дополнительные отверстия на обеих боковых поверхностях бокового электрода соединены между собой по продольной оси бокового электрода и образуют сплошную щелевую дополнительную микрофоркамеру. Кроме того, боковой электрод выполнен с утолщением в виде выступа в зоне, расположенной над торцом центрального электрода или торцом изолятора, или торцом свечи, при этом в утолщении расположен, по меньшей мере, еще один ряд дополнительных отверстий. Кроме того, боковой электрод выполнен в виде набора, по меньшей мере, из двух пластин, при этом плоскости их параллельны между собой и расположены параллельно центральной оси свечи, а щелевые микрофоркамеры образованы в зоне над торцом корпуса свечи щелевыми зазорами между пластинами, при выполнении наборного электрода из трех пластин, центральная пластина выполняется цельной, без дополнительных микрофоркамер.

Кроме того, ширина прямоугольного выступа бокового электрода больше ширины пластины в месте ее соединения с корпусом свечи, при этом в выступах расположен, по меньшей мере, еще один ряд дополнительных отверстий. Кроме того, выступы пластин выполнены закругленными. Кроме того, набор пластин бокового электрода состоит из чередующихся между собой плоских пластин и пластин с впадинами и выступами, соединяющимися с плоскими пластинами, причем промежутки между ними образуют микрофоркамеры. Кроме того, набор пластин бокового электрода состоит из пластин с выступами и впадинами, причем выступы их соприкасаются между собой и могут быть соединены. Кроме того, впадины и выступы пластин бокового электрода образованы их гофром, в виде которого выполнены эти пластины.

На фиг.1-4 представлены структурные схемы предлагаемой свечи с перфорированными боковыми электродами, приваренными одним концом к торцу корпуса свечи.

На фиг.5-9 представлены варианты пластин боковых электродов, перфорированных прямоугольными отверстиями, отверстиями с закругленными краями, круглыми и прямоугольными дополнительными отверстиями.

На фиг.10, 11 представлены структурные схемы свечи с укороченным центральным электродом, торец которого ниже торца изолятора и образует внутренней поверхностью отверстия изолятора цилиндрическую микрофоркамеру.

На фиг.10, 12 представлен торец изолятора, на котором выполнены два взаимно перпендикулярных паза.

На фиг.13 представлены радиальные пазы на торце изолятора и внешней поверхности его конусной части.

На фиг.14 представлены радиальные пазы на торце и внутренней поверхности отверстия изолятора.

На фиг.15, 16 представлены варианты перфорированных пластин бокового электрода круглыми отверстиями в один и два ряда.

На фиг.17 представлен профиль пластины с двумя рядами круглых отверстий перфорации.

На фиг.18 представлен вариант пластины бокового электрода с круглой площадкой на конце, перфорированный круглым отверстием в центре и кольцевым отверстием, состоящим из трех щелей, концентричных круглому отверстию в центре.

На фиг.19-21 представлена структурная схема свечи с укороченным центральным электродом, плоскость торца которого совпадает с плоскостью торца изолятора. В торце центрального электрода выполнены два прямоугольных взаимно перпендикулярных паза, один из которых расположен вдоль продольной оси бокового электрода.

На фиг.20 представлен изолятор, в торце которого выполнены два взаимно перпендикулярных паза, совпадающих по направлению с пазами в центральном электроде.

На фиг.22, 23 изображен вариант пластины бокового электрода с круглой площадкой на конце, перфорированной в центре прямоугольным отверстием вдоль продольной оси бокового электрода и перпендикулярным ему пазом в виде равнобедренного треугольника.

На фиг.24 изображен вариант пластины бокового электрода с круглой площадкой на конце, перфорированной в центре крестообразным отверстием, состоящим из двух взаимно перпендикулярных пересекающихся прямоугольных отверстий, оси которых расположены под углом менее 90° к продольной оси бокового электрода.

На фиг.25, 26 изображен вариант пластины бокового электрода по фиг.22, 23, но с дополнительными отверстиями.

На фиг.27, 28 изображен вариант пластины бокового электрода по фиг.24, но с дополнительными отверстиями.

На фиг.29, 30 изображен вариант пластины бокового электрода по фиг.18, но с двумя кольцевыми отверстиями, состоящими каждое из трех щелей, концентричных круглому отверстию в центре, и дополнительных отверстий.

На фиг.31, 32 изображен вариант пластины бокового электрода по фиг.16, но с дополнительными отверстиями.

На фиг.33-42 изображены варианты пластин бокового электрода, перфорированных соответственно эллиптическими, треугольными, в виде ромбов, квадратными отверстиями и в виде сеток с круглыми и квадратными отверстиями.

На фиг.43-46 изображены варианты пластин бокового электрода, выполненные из трапецеидального профиля.

На фиг.47 изображен вариант пластины бокового электрода с волнообразными боковыми поверхностями.

На фиг.48, 49 изображен вариант пластины бокового электрода с прямоугольными отверстиями перфорации, длина L которых начинается от уровня торца корпуса, или торца изолятора, или торца центрального электрода, и продолжается до конца бокового электрода, дополнительные прямоугольные отверстия равны по длине отверстиям перфорации.

На фиг.50, 51 изображен вариант пластины бокового электрода по фиг.48, 49 с трапецеидальным профилем.

На фиг.52 изображен вариант пластины бокового электрода по фиг.48, 49, но с двумя отверстиями перфорации. Электрод по фиг.52 может быть выполнен из трех пластин прямоугольного профиля, при этом концы двух боковых пластин при их соединении с корпусом свечи прижаты к центральной пластине.

На фиг.53 изображен вариант пластины бокового электрода по фиг.48, 49, но с двумя отверстиями перфорации.

На фиг.54, 55 изображены два варианта пластины бокового электрода по фиг.52, но выполненные из трапецеидального и комбинированного прямоугольно-трапецеидального профилей.

Изображенные на фиг.53, 54, 55 варианты бокового электрода могут быть изготовлены наборными их трех пластин, при этом центральная пластина выполняется цельной и не имеет дополнительных отверстий 9.

На фиг.56 изображена схема свечи в аксонометрической проекции.

На фиг.57, 58 представлен вариант пластины бокового электрода с утолщением в виде выступа.

На фиг.59-68 представлены примеры реализации выполнения, наборного бокового электрода из пластин, имеющих выступы различной длины.

Свеча зажигания по фиг.1-4 состоит из корпуса 1, перфорированного бокового электрода 2, центрального электрода 3, изолятора 4, прямоугольных или с закругленными краями отверстий 5 перфорации бокового электрода 2, паза 6 на торце центрального электрода 3, рифления 7 на внутренней поверхности бокового электрода 2 и дополнительных прямоугольных или круглых сквозных отверстий 9, соединяющих боковые поверхности бокового электрода 2 с соответствующими отверстиями 5 перфорации. Боковой электрод 2 образует с торцом центрального электрода 3 искровой промежуток 8.

Варианты конструкции перфорированных пластин для изготовления боковых электродов на фиг.5-9 содержат, как пример реализации, прямоугольные или с закругленными краями отверстия 5 и дополнительные прямоугольные или круглые отверстия 9 по два в каждом отверстии 5 перфорации.

На фиг.10, 11 изображена конструктивная схема свечи зажигания с укороченными центральным электродом 3, торец которого 11 ниже торца изолятора 4 и образует с внутренней поверхностью отверстия изолятора микрофоркамеру 10 и искровой промежуток 12 вдоль внутренней поверхности отверстия изолятора 4.

На фиг.10, 12 изображен торец изолятора 4, на котором выполнены два взаимно перпендикулярных паза 13 глубиной, совпадающей с плоскостью торца 11 центрального электрода 3.

На фиг.13 изображены радиальные пазы 13, расположенные на торце и внешней поверхности конусной части изолятора 4.

На фиг.14 изображены радиальные пазы 13, расположенные на торце и внутренней поверхности изолятора 4.

На фиг.15 изображена пластина бокового электрода 1, ширина Ш_п которой равна диаметру ⊘_цэ центрального электрода 3.

На фиг.16 изображен вариант пластины бокового электрода 2 с двумя рядами круглых отверстий 5 перфорации, при этом ширина пластины Ш_п равна диаметру ⊘_ти торца изолятора 4.

Внешняя поверхность пластины бокового электрода 2 по фиг.17 выполнена с закруглением, диаметр ⊘_кс которого равен внешнему диаметру корпуса 1 свечи.

На фиг.18 изображен вариант пластины бокового электрода 2 с круглой площадкой 14 на конце, диаметр площадки ⊘_п равен диаметру торца изолятора 4. В центре площадки 14 выполнено круглое отверстие 5 перфорации, расположенное над центральным электродом 3, а также кольцевое отверстие 5 в виде трех частей кольцевой щели, концентричных центральному отверстию 5. Линия обреза 15 конца электрода 2 проходит по наружному диаметру круглой площадки 14. Вариант пластины бокового электрода 2 выполнен с одним рядом круглых перфорационных отверстий 5.

На фиг.19-21 изображена конструктивная схема свечи зажигания с укороченным центральным электродом 3, плоскость торца 11 которого совпадает с плоскостью торца изолятора и образует с внутренней поверхностью круглой площадки 14 бокового электрода 2 и воздушным искровым промежутком 8 плоскую цилиндрическую микрофоркамеру. В торце центрального электрода выполнены два прямоугольных взаимно перпендикулярных паза 6, один из которых расположен вдоль продольной оси бокового электрода 2. На торце изолятора 4 выполнены два взаимно перпендикулярных паза 13 глубиной, совпадающей с глубиной паза 6 на торце центрального электрода 3.

На фиг.20 изображен изолятор, в торце которого выполнены два взаимно перпендикулярных паза 6, совпадающие по направлению с пазами 13 в центральном электроде.

На фиг.22, 23 изображен вариант пластины бокового электрода 2 с круглой площадкой 14 на конце, в центре которой выполнено прямоугольное отверстие 5, расположенное вдоль продольной оси бокового электрода 2, а перпендикулярно ему выполнен паз 16 в виде равнобедренного треугольника. Диаметр ⊘_пл круглой площадки 14 равен диаметру ⊘_ти торца изолятора 4.

На фиг.24 изображен вариант бокового электрода 2 в центре круглой площадки 14 которого выполнено крестообразное отверстие 5, ориентированное по продольной оси бокового электрода 2, причем оси перпендикулярно пересекающихся прямоугольных отверстий 5 расположены под углом менее 90° к продольной оси бокового электрода 2.

На фиг.22-24 обозначена линия обреза 15 конца бокового электрода 2.

На фиг.25, 26 изображен вариант бокового электрода 2, аналогичный электроду по фиг.22, 23, отличающийся наличием, по меньшей мере, двух дополнительных сквозных отверстий 9, соединяющих обе цилиндрические части поверхности круглой площадки 14 с отверстием перфорации 5, расположенным в центре круглой площадки 14 вдоль продольной оси бокового электрода 2.

На фиг.27, 28 изображен вариант бокового электрода 2, аналогичный электроду по фиг.24, отличающийся наличием, по меньшей мере, двух дополнительных круглых сквозных отверстии 9, соединяющих обе цилиндрические части поверхности круглой площадки 14 с крестообразными прямоугольными отверстиями 5 перфорации.

На фиг.29, 30 изображен вариант бокового электрода 2 на круглой площадке 14 которого выполнены два кольцевых отверстия перфорации 5 в виде частей кольцевых щелей, концентричных центральному отверстию 5 и по два дополнительных круглых сквозных отверстия 9, соединяющих обе цилиндрические части поверхности круглой площадки 14 с обоими кольцевыми отверстиями перфорации 5.

На фиг.31, 32 изображен вариант перфорированной пластины бокового электрода 2 с двумя рядами круглых отверстий перфорации 5 и дополнительными круглыми сквозными отверстиями 9, соединяющими боковые поверхности с соответствующими отверстиями 5 перфорации.

На фиг.33, 34 изображен вариант перфорированной пластины бокового электрода 2, с одним рядом эллиптических отверстий 5 перфорации и их сечений в виде трапеций, что обусловлено лишь технологией изготовления.

На фиг.35, 36 изображен вариант перфорированной пластины бокового электрода 2 с одним рядом треугольных отверстий 5 перфорации и их сечений в виде трапеций, обусловленных также технологией изготовления.

На фиг.37, 38 изображен вариант перфорированной пластины бокового электрода 2 с одним рядом отверстий перфорации 5 в виде ромба, а на фиг.39, 40 - в виде квадрата.

На фиг.41, 42 изображены варианты пластин бокового электрода 2 с отверстиями 5 перфорации в виде сеток с круглыми и квадратными отверстиями соответственно.

На фиг.43, 44 изображен вариант пластины бокового электрода 2, профиль которой выполнен в виде трапеции, причем большее основание ее направлено к центральному электроду 3, а оси дополнительных отверстий 9 наклонены в сторону от центрального электрода 3, каждая из которых образует острый угол между ней и осью отверстий перфорации, с которым соединено это дополнительное отверстие 9. Отверстия перфорации 5, как пример реализации, и дополнительные отверстия 9 выполнены прямоугольными.

На фиг.45, 46, как пример реализации, изображена перфорированная пластина также с трапецеидальным профилем, на конце которой выполнена круглая площадка 14 с крестообразным отверстием 5 перфорации в центре и круглыми отверстиями перфорации 5 и дополнительными отверстиями 9.

На фиг.47 изображен вариант перфорированной пластины бокового электрода 2 с волнообразными боковыми поверхностями, имеющими впадины 17 в местах перемычек.

На фиг.48, 49 изображен вариант пластины бокового электрода с удлиненными прямоугольными отверстиями 5 перфорации и равными им по длине прямоугольными дополнительными отверстиями 9.

На фиг.50, 51 изображен вариант пластины бокового электрода 2 по фиг.48, 49, но выполненной из трапецеидального профиля.

На фиг.52 изображен вариант пластины бокового электрода 2 по фиг.48, 49, но с двумя отверстиями перфорации 5 и двумя дополнительными отверстиями 9.

На фиг.53 изображен вариант пластины бокового электрода 2 по фиг.48, 49 из прямоугольного профиля, но выполненной с двумя отверстиями перфорации 5.

На фиг.54, 55 изображены два варианта пластины бокового электрода 2 по фиг.52, но выполненные из трапецеидального и комбинированного прямоугольно-трапецеидального профилей, имеющие по два отверстия 5 перфорации и по два дополнительных отверстия 9.

На фиг.56 изображена в аксонометрии схема свечи зажигания по фиг.19 с укороченным центральным электродом 3, плоскость торца 11 которого совпадает с плоскостью торца изолятора 4. На торце центрального электрода 3 выполнен паз 6, совпадающий с пазом 13 на торце изолятора 4, боковой электрод 2 выполнен по фиг.52, 53, стрелками условно обозначены векторы факелов горящей плазмы, выбрасываемой из всех микрофоркамер 5.

На фиг.57, 58 изображен вариант бокового электрода 2 с утолщением в виде выступа 18, при этом в утолщении расположен еще один ряд дополнительных отверстий 9.

На фиг.59 изображены примеры реализации наборного варианта бокового электрода 2 из двух гофрированных пластин 19, при этом выступы гофра совмещены между собой и могут быть соединены в месте прилегания 23, а впадины формируют микрофоркамеры 5.

На фиг.60 изображен пример реализации наборного варианта бокового электрода 2 из трех чередующихся между собой пластин: плоской пластины 22, расположенной между двумя пластинами 19, имеющими выступы и впадины, образованные их гофрами, при этом впадины формируют микрофоркамеры 5.

На фиг.61 изображен пример реализации наборного варианта бокового электрода 2 из трех чередующихся между собой пластин, при этом две боковые пластины 22 плоские, а третья пластина 21, расположенная между ними, выполнена в виде двустороннего гребня, выступы которого прилегают к внутренним поверхностям плоских пластин 22, а впадины между выступами образуют микрофоркамеры 5.

На фиг.62 изображен пример реализации наборного варианта бокового электрода 2 из трех чередующихся между собой пластин, при этом две боковые пластины 22 плоские, а третья пластина 19, расположенная между ними, - гофрированная, при этом впадины гофра образуют микрофоркамеры 5.

Выступы гофра, прилегающие друг к другу по фиг.59 или к плоской пластине 22 по фиг.60, 62, могут быть соединены в местах прилегания 23.

На фиг.63 изображен пример реализации наборного варианта бокового электрода 2 из трех чередующихся между собой пластин, при этом две боковые пластины 20 выполнены в виде односторонних гребней, своими выступами прилегающих к центральной плоской пластине 22, впадины между выступами образуют микрофоркамеры 5.

На фиг.57-63 все микрофоркамеры 5 открыты со стороны торца 15.

На фиг.64 изображен пример реализации схемы свечи зажигания с наборным боковым электродом 2, каждая пластина которого имеет прямоугольный выступ 18, длина которого соответствует диаметру торца корпуса свечи В_тс, на выступе 18 выполнены два ряда круглых дополнительных отверстий 9, при этом ширина выступа Ш_в больше ширины пластины Ш_ск в месте соединения с корпусом 1 свечи. Пластины с дополнительными отверстиями в наборе чередуются с цельными, при этом в наборе из трех пластин центральная пластина - цельная и не имеет дополнительных отверстий 9.

На фиг.65 изображен пример реализации схемы свечи зажигания с наборным боковым электродом 2, каждая пластина которого имеет прямоугольный выступ 18, длина которого соответствует диаметру В_ти торца изолятора 4, на выступе 18 выполнены два ряда прямоугольных дополнительных отверстий 9.

На фиг.66 изображен пример реализации наборного бокового электрода 2, каждая пластина которого имеет прямоугольный выступ 18, длина которого соответствует диаметру В_цэ торца центрального электрода 3, на выступе 18 выполнены две дополнительные, открытые со стороны торца 15 бокового электрода, щелевые микрофоркамеры 9.

На фиг.67, 68 изображены примеры реализации наборных боковых электродов 2, каждая пластина которых имеет закругленный, либо имеющий закругленные радиусом R углы, выступ 18, при этом на выступе 18 выполнены еще по одному ряду дополнительных отверстий 9.

Изобретение основано на использовании эффекта возникновения скачка давления в момент воспламенения ТВС в ограниченном объеме микрофоркамеры и вызываемого им выброса факела горящей плазмы с многократно увеличенным энергетическим потенциалом, что приводит к существенному увеличению скорости и полноты сгорания топлива.

Задача, таким образом, сводится к созданию множества микрофоркамер непосредственно в зоне начального очага воспламенения, то есть между электродами свечи в месте искрового разряда.

Функцию микрофоркамер в предлагаемом изобретении выполняют, главным образом, перфорационные отверстия различной геометрической формы в пластине бокового электрода, дополнительные отверстия в обеих боковых поверхностях бокового электрода, пазы в торце центрального электрода и изолятора, а также ряд других конструктивных решений.

Свеча зажигания по фиг.1-4 работает следующим образом.

Импульс высокого напряжения подается на корпус 1 и соединенный с ним боковой электрод 2 и центральный электрод 3, электроды разделены изолятором 4. При такте сжатия топливовоздушная смесь заполняет все микрофоркамеры, образованные перфорационными отверстиями 5 в боковом электроде 2 и пазом (пазами) 6 на центральном электроде 3. Между острыми кромками, образованными краями перфорационных отверстий 5, паза 6 и рифлением 7, в результате высокого градиента напряженности электрического поля происходит пробой воздушного искрового промежутка 8 с образованием искрового канала, энергии которого достаточно для воспламенения элементарного объема ТВС. Практически мгновенно происходит воспламенение ТВС в микрофоркамерах 5 бокового электрода 2 и центрального электрода 3, сопровождаемое скачком давления с выбросом из всех микрофоркамер факелов горящей плазмы. В результате цепной реакции пламя распространяется по всему объему камеры сгорания со значительно большей скоростью за счет мощного возмущения среды бризантным воздействием скачка давления, возникающего по объемным границам волны, сформированной практически мгновенно всеми факелами плазмы с образованием сплошного теплового фронта, обеспечивая тем самым надежность воспламенения ТВС и высокую полноту сгорания топлива, снижающую токсичность выхлопных газов.

Описанный механизм особенно эффективен при запуске двигателя в зимних условиях, ибо весьма активно интенсифицирует процесс образования тонкодисперсной ТВС и ее воспламенения. Особо полезную роль при запуске двигателя при низких температурах играет рифление 7 внутренней поверхности бокового электрода 2, так как, создавая высокий градиент электрического поля на острых выступах, снижает пробивное напряжение искрового промежутка 8, что особенно важно для обеспечения бесперебойного искрообразования в связи с возникновением пленки из топлива на электродах свечи (мокрая свеча), которая является диэлектриком с достаточно высокой электропрочностью. Дополнительные сквозные отверстия 9 и микрофоркамера 10 устройства по фиг.5-9 служат дополнительными источниками выброса факелов горящей плазмы, одномоментно увеличивая своим воздействием значительный объем ТВС, находящийся в камере сгорания. Бризантное действие скачка давления достаточно эффективно очищает электроды 2 и 3 и торец изолятора 4. Действие его усиливается за счет участия в процессе цилиндрической микрофоркамеры 10, образованной утопленным торцом 11 центрального электрода 3 и внутренней поверхностью отверстия в изоляторе 4. В свече по фиг.10 образуется комбинированный искровой промежуток, образованный утопленным торцом 11 центрального электрода 3, состоящий из искрового промежутка 12 вдоль внутренней поверхности отверстия изолятора и воздушного искрового промежутка 8. Искровой промежуток 12 вдоль поверхности изолятора 4 вносит искажение (дефект) в электрическое поле, вызывая снижение пробивного напряжения, электрический разряд по поверхности изолятора 4 способствует очищению последнего от нагара. В свече по фиг.10-14 выброс факелов плазмы с высоким пиковым давлением из пазов 13 на торце изолятора 4 также эффективно очищает поверхность изолятора 4 от нагара. При применении центрального электрода 3 с круглой площадкой 14 по фиг.18 образуется дополнительная микрофоркамера в виде плоского кольца с высотой, равной воздушному искровому промежутку 8 между внутренней поверхностью бокового электрода и торцом изолятора 4. В этом случае, при выбросе факела плазмы через воздушный искровой промежуток 8 будет происходить эффективное очищение и торца изолятора 4. Такая свеча становится менее чувствительной к тепловому режиму работы двигателя, т.е., так называемая «холодная» свеча может применяться и на менее напряженных в тепловом отношении двигателях. При ширине пластины бокового электрода 2, равной диаметру ⊘_цэ центрального электрода 3, по фиг.15 факелы выброса плазмы формируются микрофоркамерами 10 и пазами 13 на торце изолятора. А при применении пластины бокового электрода шириной Ш_п, равной диаметру ⊘_ти торца изолятора и двумя рядами, как вариант, круглых перфорационных отверстий 5 по фиг.16, эффект очищения изолятора будет усиливаться за счет дополнительной микрофоркамеры, образованной торцом изолятора 4, воздушным искровым промежутком 8 и внутренней поверхностью пластины бокового электрода.

Аналогично усиление эффекта очищения изолятора достигается при применении пластины бокового электрода с круглой площадкой 14 по фиг.18. Выбрасываемая через искровой промежуток 8 (фиг.19-21) горящая плазма будет эффективно очищать торец изолятора 4 от токопроводящих продуктов неполного сгорания топлива, предотвращая шунтирование искрового промежутка 8 свечи, обеспечивая тем самым надежное и бесперебойное искрообразование. Для усиления эффективности свечи на торце 11 центрального электрода могут быть выполнены один или два взаимно перпендикулярных паза 6, образующих микрофоркамеры. Продолжение пазов на торце изолятора 4 соответствующими пазами 6 на торце центрального электрода 3 по фиг.20 существенно усиливает энергетические параметры факелов плазмы.

Трапецеидальный паз 16 на площадке 14 бокового электрода по фиг.22, 23 обеспечивает более жесткую конструкцию электрода 2, увеличивая одновременно динамическую энергию факела плазмы.

Крестообразный паз 5 на площадке 14 бокового электрода 2 по фиг.24 с углом α менее 90° обеспечивает жесткую конструкцию бокового электрода 2, усиливает динамические характеристики факелов плазмы и улучшает способность свечи к самоочищению от нагара на торце изолятора 4 и электродах 2 и 3.

Важным преимуществом указанной свечи по фиг.19-21 является способность сохранять свои эксплуатационные характеристики при естественном износе центрального электрода 3 в результате электрической и газовой эрозий, в этом случае будет формироваться микрофоркамера 10 по типу свечи фиг.10. Эта свеча еще менее чувствительна к тепловым режимам работы двигателя и одно конструктивное исполнение «холодной» свечи может применяться на целой гамме двигателей с различной мощностью, т.е. разными тепловыми режимами.

Вариант бокового электрода по фиг.25, 26 еще более усиливает эффект по сравнению с описанным ранее за счет выполнения по два дополнительных отверстия 9 на обеих боковых сторонах круглой площадки 14, усиливающих возмущение топливовоздушной смеси дополнительными факелами плазмы и, следовательно, улучшающих поджигающую способность свечи.

В свечах с электродами 2 по фиг.27-32 описанные выше процессы еще более усиливаются за счет увеличения количества факелов выбрасываемой плазмы.

Вариант бокового электрода по фиг.33, 34 с эллиптическими отверстиями перфорации 5 с расширяющимся трапецеидальным отверстием в сторону от центрального электрода 3 упрощает технологию изготовления при массовом производстве пластин бокового электрода 2. Например, при механическом прорезании или прокалывании отверстий на инструменте необходим небольшой кон