Мельник В.М.

Національний технічний університет України «КПІ»

ПІДВИЩЕННЯ ЗАЙМИСТОСТІ РОБОЧОЇ СУМІШІ ДВИГУНА

Пропонуєма конструкція відноситься до машинобудування, зокрема до електрообладнання двигунів внутрішнього згоряння, а саме до пристроїв запалювання робочої суміші.

Відома свічка запалювання (Патент Російської Федерації на корисну модель № 74524, НО1Т13/00, опубл. 27.06.2008), яка містить корпус з боковим електродом, встановлений у його центральному отворі ізолятор з центральним електродом, торець якого утворює з боковим електродом іскровий проміжок і з’єднану з корпусом насадку, яка має внутрішню конусну поверхню, що розширюється назовні, і канал для бокового електрода, насадка закріплена у центральному отворі корпуса, а боковий електрод розташований зовні насадки, причому кінець бокового електрода, утворюючий іскровий проміжок, розташований над насадкою, крім цього, конусна насадка містить вентиляційні отвори.

Недоліком цієї конструкції є те, що при іскровому розряді значна доля енергії витрачається на випромінювання і утворення ударної хвилі. Дана конструкція свічки запалювання не дозволяє ефективно використовувати енергію іскрового розряду, бо значна частина енергії розсіюється в об’ємі камери згоряння двигуна. Це знижує енергетичний потенціал свічки запалювання в розумінні швидкого і якісного займання робочої суміші, що в свою чергу, не дозволяє створити надійну займистість робочої суміші в камері згоряння.

Найбільш близькою за технічною сутністю і досягаємим ефектом є свічка запалювання, яка містить корпус з боковим електродом, встановлений у його центральному отворі ізолятор з центральним електродом, торець якого утворює з боковим електродом іскровий проміжок (див., наприклад: Акимов С.В., Чижков Ю.П. Электрооборудование автомобилей. – М.: ЗАО «КЖИ «За рулем», 2004. – С. 207, рис. 6.15).

Відома свічка запалювання простіша у виготовленні, але вона недостатньо ефективно запалює робочу суміш, і, крім того, потребує застосування електричних струмів підвищеної потужності для займистості робочої суміші, що призводить до зниження потужності двигуна і збільшення викидів в атмосферу, а також до передчасного електрохімічного руйнування поверхні електрода.

Зазначений недолік обумовлений тим, що центральний електрод виконаний у формі циліндра з коловим поперечним перерізом. Така форма виключає виникнення зон концентрації електричної енергії електрода, що призводить до необхідності підведення електричних струмів підвищеної потужності для утворення іскри в іскровому проміжку, а також потребує зменшення ширини іскрового проміжку для забезпечення надійної роботи свічки запалювання.

В основу пропонуємої конструкції поставлена задача зменшення потужності струму, що підводиться до свічки запалювання, та збільшення іскрового проміжку шляхом зміни форми поверхні нижнього торця центрального електроду, що збільшить потужність двигуна і зменшить викиди в атмосферу, а також усуне передчасне електрохімічне руйнування поверхні електроду.

Поставлена задача вирішується тим, що свічка запалювання, яка містить корпус з боковим електродом, встановлений у його центральному отворі ізолятор з центральним електродом, торець якого утворює з боковим електродом іскровий проміжок, новим є те, що нижній торець центрального електроду замість плоского кола виконаний у вигляді симетричної променеподібної фігури (зірки) із радіальних смуг.

Зазначені відмітні ознаки забезпечують зміну колової поверхні торця центрального електроду, на симетричну променеподібну фігуру (зірку) із радіальних смуг, які виходять з центру торця, що за інших рівних з найближчим аналогом умов, значно збільшує просторову поверхню електричного розряду, знижуючи тим самим енергетичні витрати на проскакування іскри. Це надає можливість для збільшення іскрового проміжку, що підвищить ефективність займистості робочої суміші.

На кресленні схематично зображена свічка запалювання в поздовжньому перерізі (рис. 1) і поперечний переріз А-А нижнього торця центрального електроду (збільшений) (рис. 2).

Свічка запалювання містить корпус 1 з порожниною 2, в якій розміщений центральний електрод 3, екранований від корпуса ізолятором 4. До зовнішньої поверхні корпуса 1 приварено боковий електрод 5, який утворює іскровий проміжок δ з торцем 6 у вигляді симетричної променеподібної фігури (зірки) із радіальних смуг шириною h.

Працює свічка запалювання наступним чином.

При заповненні робочою сумішшю камери згоряння двигуна під час такту стиску, імпульс високої напруги подається на центральний електрод 3, де на його нижньому торці формуються радіальні поверхні електричного розряду у вигляді симетричної променеподібної фігури (зірки), після чого виникає електрична іскра, внаслідок чого спалахує робоча суміш.