Свеча зажигания для бензиновых и газовых двигателей.
Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится к области двигателестроения, в частности к системам зажигания двигателей внутреннего сгорания, а именно к устройствам для воспламенения топливовоздушных смесей.
Уровень техники.
Имеются сравнительный аналог: стандартная свеча зажигания с одним боковым электродом зажигания "Bugaets", сайт в Интернете: www.bugaets.ru -http://www.bugaets.ru/index.php?p=candle - Рубрика: Авто и мото.
Свеча зажигания "Bugaets" имеет уникальную конструкцию и содержит новый элемент - тонкостенную конусную насадку. Насадка крепится соосно со свечой зажигания на торце корпуса так, что искровой промежуток оказывается в центре конусного участка. Насадка выполнена из особого жаростойкого сплава, обладающего антикалильными свойствами, и закреплена методом точечной сварки.
Представляемая данным проектом свеча зажигания имеет отличие от свечи зажигания "Bugaets" по толщине металла, из которого изготавливается конусная насадка. Насадка должна быть выполнена не из тонкостенного, а из металла, толщина которого должна быть от 0.5 мм до 2.5 мм, причем выполнена из металла, также обладающего антикалильными свойствами. Т.к. применение тонкостенного металла в представляемом проекте недопустимо по причине возможности его деформации, которая будет естественной по истечении некоторого времени работы в двигателе внутреннего сгорания. Тонкостенная насадка в результате работы двигателя будет подвержена деформации, в результате которой будут нарушены зазоры от шаровидных окончаний электродов до отверстий находящихся в конусной насадке, что сможет привести к неправильному искрообразованию (не правильной работе свечи зажигания). Так же насадка у свечи зажигания "Bugaets", создает препятствие для воспламенения горючей смеси, в результате чего загорающаяся горючая смесь не может на прямую поджечь остальную (которая ещё не загорелась), т.к. ей необходимо «обойти» препятствие, которое создается конусом, а это естественно требует траты по времени на то, чтобы полностью поджечь горючую смесь. А, у представляемой проектом свечи зажигания есть отверстия, расположенные на конусе свечи, которые дают возможность для части воспламенившейся смеси, «через себя», образуя «окно» поджечь остальную. Поэтому, отверстия, расположенные на конусной (или цилиндрической) насадке свечи в количестве трех штук, разрешают проблему с равномерным поджогом горючей смеси через них относительно площади возгорания очага, т.к. через них происходит поджог смеси, и они равно удалены друг от друга. Так же поджигая горючую смесь в трех разных точках, а не в одной, мы естественно уменьшаем время (микросекунды) на то, чтобы быстрей поджечь горючую смесь, а если сравнивать с одной точкой поджога, то, горючая смесь воспламеняется быстрее в три раза.
Представляемая данным проектом свеча зажигания, имеет тройной электрод с шаровидными окончаниями и три отверстия в насадке, через которые и происходит поджог горючей смеси в нутрии двигателя внутреннего сгорания. В свече зажигания "Bugaets" эти отверстия и электроды отсутствуют, и поджег горючей смеси осуществляется, не в трех разнесенных друг от друга точках, а лишь в одной. При сравнении эффективности в отношении точек поджога горючей смеси, в одной точке или в трех, становится ясно, что в представляемой модели, которая имеет три разнесенных друг от друга точки поджога, горючая смесь поджигается в нескольких местах одновременно, что обеспечит более быстрое сгорание для горючей смеси в сравнении с одной точкой поджога. Следовательно, и фиктивность (КПД) в представленной данным проектом свечи зажигания, в три раза выше чем у свечи "Bugaets".
Раскрытие полезной модели.
Представляемая данным проектом свеча зажигания имеет насадку, выполненную вид конуса или цилиндра. На которой имеются три круглых отверстия, равноудаленные друг от друга. Внутри насадки располагается металлический стержень, от которого в стороны, под равным меж собой углом отходят три электрода (Фиг.5), на концах у которых имеются шаровидные окончания. Три электрода, своими шаровидными окончаниями направлены в отверстия на насадке, через которые и происходит поджог горючей смеси в нутрии двигателя внутреннего сгорания. Так, как расстояния от шаровидных окончаний до отверстий на насадке равны, то и искрообразование будет одинаково и стабильно на всех шаровидных окончаниях по отношению к отверстиям на насадке.
Технический результат:
При использовании представляемой проектом свечи зажигания мы получаем такие показатели как:
1) увеличение мощности двигателя при «полном» (99,9 %) сгорании горючей смеси;
2) экономия топлива за счет уменьшения расхода топлива;
3) экологичность по % выброса отработанных (выхлопных) газов в атмосферу.
1) Так как представляемая данным проектом свеча, имеет не одно, а три искрообразования, которые разнесены относительно друг друга, так что образуют три очага (при виде сверху эти очаги искрообразования напоминают углы треугольной фигуры) то, следовательно, её КПД (коэффициент полезного действия) по отношению качества поджога горючей смеси в применяемых свечах зажигания будет в три раза выше, чем на сегодняшний день у свечей зажигания, которые имеют один очаг для искрообразования.
2) Так же использование представленной проектом свечи зажигания, даст возможность экономии топлива, не только на малых оборотах двигателя, но и так же на больших оборотах, т.к. при использовании представленных проектом свечей, мы получим такую характеристику: - длина промежутка времени за которое происходит искрообразование и полное сгорание горючей смеси, будет короче временного промежутка, при котором происходит: - искрообразование и выброс отработанных газов. Пример: Допустим при использовании на автомобиле бензина АИ-95, мы, добившись более быстрого воспламенения за счет замены старых свечей зажигания на свечи представленные проектом, станем использовать бензин с низки октановым числом, например АИ-92, а то и АИ-76 следует заметить, что без потери мощности двигателя, что говорит об экономичности двигателя, т.к. не будет необходимости тратить деньги на более дорогостоящий бензин если можно обойтись тем который подешевле.
3) Мы получаем искрообразования, которые по своему количеству в три раза больше обычного (одинарного), что соответственно даст нам более быстрое сжигание топлива в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания, а т.к. горючая смесь в двигателях не когда полностью (на 100%) не сгорает и часть несгоревшего топлива выбрасывается в атмосферу, то данным проектом от части разрешается проблема в борьбе за экологическую чистоту по выбросу в атмосферу не полностью сгоревшего топлива. Поясним: так как, длина промежутка времени за которое происходит искрообразование и полное сгорание горючей смеси, будет короче временного промежутка, при котором происходит искрообразование и выброс отработанных газов, то и соответственно в двигателе будет более полное сгорание горючей смеси.
Увеличение КПД заключается в более качественном поджоге горючей смеси в нутрии цилиндров двигателя внутреннего сгорания, происходит это (поджог горючей смеси) благодаря измененной форме электродов через которые «проходит» искра, зажигающая горючую смесь.
Краткое описание чертежей.
На Фигуре 1 изображена свеча под названием "Bugaets", вид сбоку. На этом рисунке цифрами обозначены составные элементы свечи:
1 металлический корпус свечи;
2 насадка (конусная);
3 изолятор;
5 электродный контакт.
На фигуре 2 изображена представляемая данным проектом свеча с частично сделанным разрезом нижней части, где:
1 металлический корпус свечи;
2 насадка;
3 изолятор;
4 отверстия (три шт.);
5 электродный контакт;
6 тройной электрод;
7 шаровидное окончание.
На фигуре 3 изображена насадка конусной формы (вид с боку) с тремя круглыми отверстиями.
На фигуре 4 изображен вариант насадки конусной формы (вид с боку), с тремя круглыми отверстиями и расположенными внутри насадки электродами, в количестве трех штук, которые имеют шаровидные окончания, и крепятся к контактному электроду под углом = 90 (девяносто) градусов.
На фигуре 5 изображен вариант насадки конусной формы (вид с боку), с тремя круглыми отверстиями и расположенными внутри насадки электродами, в количестве трех штук, которые имеют шаровидные окончания, и крепятся к контактному электроду под углом более 90 (девяносто) градусов.
На фигуре 6 изображена конусная насадка (вид с низу), с видимыми на рисунке элементами:
2 конусная насадка;
4 отверстия (три шт.);
6 электрод «тройной»;
7 шаровидное окончание электрода.
На фигуре 7 изображен вариант насадки цилиндрической формы (вид с боку), с тремя круглыми отверстиями и расположенными внутри электродами (с шаровидными окончаниями) в количестве трех штук, крепящимися к контактному электроду под углом = 90 (девяносто) градусов.
На фигуре 8 изображен вариант насадки цилиндрической формы (вид сбоку), с тремя круглыми отверстиями и расположенными внутри электродами (с шаровидными окончаниями) в количестве трех штук, крепящимися к контактному электроду под углом более 90 градусов.
На фигуре 9 изображена насадка цилиндрической формы в поперечном разрезе, где:
2 стенка насадки;
4 отверстие;
6 электрод («тройной») (один из трех);
7 - шаровидное окончание.
На фигуре 10 - изображен вариант тройного электрода вид с боку, где электроды с шаровидными окончаниями крепится к контактному электроду под углом более 90 градусов, где:
5 стержень электродного контакта (проходящий внутри свечи);
6 тройной электрод;
7 шаровидное окончание.
На фигуре 11 - изображен вариант тройного электрода Фигура 10 (вид сверху), где:
5 стержень электродного контакта (проходящий внутри свечи);
6 тройной электрод;
7 шаровидное окончание.
На фигуре 12 - изображен вариант тройного электрода вид с боку, где электроды с шаровидными окончаниями крепится к контактному электроду под углом равным 90 градусов:
5 стержень электродного контакта (проходящий внутри свечи);
6 тройной электрод;
7 шаровидное окончание.
На фигуре 13 изображен вариант тройного электрода, Фигура 12 (вид сверху), где:
5 стержень электродного контакта (проходящий внутри свечи);
6 тройной электрод;
7 шаровидное окончание.
Осуществление полезной модели.
Для осуществления рабочего макета (модели проекта) необходимо:
1) Определить какую форму будет иметь насадка свечи:
а) конусную;
б) цилиндрическую.
2) Определить для насадки:
а) толщину стенки;
б) длину, верхний и нижний диаметры;
в) диаметр отверстий (для трех шт.).
3) Определить какой вариант будут иметь три электрода с шаровидными окончаниями (тройной электрод):
а) с креплением к контактному электроду под углом = 90 градусов, Фиг.4 или Фиг.7;
б) крепится к контактному электроду под углом более 90 градусов, Фиг.5 или Фиг.8.
4) Определить размеры тройного электрода, который включает в себя:
а) длину;
б) сечение (для) трех электродов;
в) диаметр для шарообразных окончаний.
5) Рассчитать расстояние от шарообразных окончаний до центров отверстий.
- Конструктивный элемент заключается в объединении трех частей;
1) обычная (двух контактная) свеча зажигания;
2) насадка;
3) тройной электрод.
1) Свеча зажигания используется как корпус, к которому крепятся элементы: насадка, тройной электрод;
2) насадка крепится к свече, к её нижней части, к торцу, путем точечной или контактной сварки.
3) тройной электрод крепится к металлическому стержню, через который осуществляет роль контактного электрода (Фиг.2 п.5), для подачи на него через провода, импульсов высокого напряжения из системы зажигания, путем точечной сварки, либо другим доступным способом..
- Наличие связи между элементами заключается в следующем.
Согласно этого изобретения, свеча зажигания включает в себя кольцевой конусообразный либо цилиндрический электрод-корпус, центральный электрод, расположенный в изоляторе, проходящий через основание свечи и разделяющийся в нутрии насадки свечи на три луча. Каждый отрезок луча (имеется в виду один из трех электродов) расположенный внутри насадки, отходит от центрального стержня (который по Фиг.2, п.5 назван: электродным контактом) направлен своими шаровидными окончаниями от центра насадки в сторону отверстия на насадке и располагается напротив одного из трех отверстий, (которые находятся на насадке).
У свечи зажигания, в нижней её части, на которой имеется резьба для крепления свечи к головкам цилиндров, расположены (в зависимости от варианта) электроды, которые берут начало от нижней части металлического стержня, расположенного внутри свечи (контактный электрод к которому крепится провод «идущий» из системы (блока) зажигания). То есть, электроды с шаровидными окончаниями, берут начало от центрального металлического стержня и направлены относительно оси свечи под углом = 90 градусов, либо большим чем угол равный девяносто градусов, в три стороны, относительно друг друга под углом 120 градусов. Причем концы каждого из трех электродов с шаровидными окончаниями, направлены в центр отверстий находящихся на конусе свечи зажигания, и от центрованы по отношению этих отверстий таким образом, что зазоры, как от одного электрода до центра отверстия, так и зазоры двух остальных электродов, до противоположных центров относительно расположенных напротив них отверстий равны в точности до микрон.
Следует учесть, что насадка и электроды с шаровидными окончаниями, должны быть изготовлены из металла особого жаростойкого сплава, обладающего антикапильными свойствами.
Насадка крепится соосно со свечей зажигания на торце корпуса путем точечной сварки.
Электроды с шаровидными окончаниями крепятся друг к другу и центральному электроду путем точечной сварки, либо др. способом Фиг. 2, 4 и 5.
Рассмотрим работу свечи зажигания в двигателе. После впрыска топлива в цилиндр происходит цикл сжатия, и когда поршень поднимается в верх и происходит впрыск горючей смеси, при достижении поршнем верхней мертвой точки, в этот момент происходит подача импульса высокого напряжения на свечу зажигания. На свечу зажигания из системы зажигания поступает импульс высокого напряжения, который, проходя через находящийся в нутрии свечи металлический стержень «растекается» по трём электродам, образуя на концах каждого электрода (из трёх) электронный заряд, который, скапливается и имея потенциал больший чем сопротивление от конца одного из трех электродов до стенки круглого отверстия находящегося на насадке свечи. Происходит пробой, в результате, электронный заряд образует искру, которая от шаровидного окончания электрода и движется к стенке круглого отверстия расположенного на насадке свечи, поджигая горючую смесь. Конкретного контакта, как на обычной модели свечи имеющего общий потенциал относительно корпуса свечи и массой двигателя в представляемой модели нет, т.к. искра от шаровидного окончания «бьёт» в край (стенку) отверстия. Искра не будет «бить» в одно и тоже место на стенке отверстия, а станет произвольно выбирать себе контакт от шаровидного окончания электрода к круглому отверстию на насадке свечи и т.к. края отверстия равно удалены от окончания электрода, а импульс высокого напряжения не может быть каждый раз одной и той же величины в вольтах, то и, следовательно, искра станет перемещаться по краю отверстия, и создавать электрический разряд на стенке отверстия, а не на участках вокруг или рядом с отверстиями, т.к. именно края отверстия расположены на насадке (конусе или цилиндре) свечи, является самым близким контактом для пробоя искры. Искры образованные свечой начинают поджигать горючую смесь. Заметим этот цикл «поджога» горючей смеси длится микросекунды и необходимо успеть поджечь всю горючую смесь, иначе пока она будет продолжать воспламеняться, скажем, от «медленного» поджога, в работе двигателя наступает цикл опускания поршня из верхней мертвой точки в низ и выпусканием из цилиндра отработанных газов. И вмести с отработанными газами, происходит выброс не только отработанных газов, а и выброс не полностью сгоревшей в камере сгорания горючей смеси. Применение представляемой проектом свечи, даст возможность: сократить время поджога горючей смеси, за которое происходит полное возгорание, следовательно в цилиндре быстрее станут собираться газы от воспламенившейся горючей смеси, а т.к. исходя из того что горючая смесь станет быстрее (т.к. в нескольких местах) поджигаться, то будет быстрее воспламеняться и следовательно начнет быстрее сгорать. Т.к. из выше описанного следует, что чем быстрее загорится вся топливная смесь в нутрии цилиндра, то и соответственно будет больше «рабочих газов», что существенно отразится на таком показателе как: возрастет мощность у двигателя, а при возрастании мощности двигателя при использовании одного и того же «сырья» (газа, бензина), мы выходим на уровень экономичности двигателя.
Очень важно, чтобы расстояния от стенок конуса до шаровидных окончаний электрода были равны, т.к. несоблюдение этих зазоров приведет к неправильному искрообразованию, и нестабильности искр, количество которых на каждом электроде, должно быть получено равным.
Для улучшения показателей при работе свечи в двигателе внутреннего сгорания, будет не лишним использовать дополнительно электронный блок - «усилитель для искры зажигания».
