Плазменно-форкамерно свічка запалювання

Дана ідея чекає свого часу, щоб бути випробуваною особисто мною, на предмет, наколько правдиві обіцянки винахідників цього чуда, а поки - матеріал полупопулярного-полурекламого характеру, який обіцяє польоти уві сні і наяву, фантастичний приріст потужності, космічні технології, а також щодобовий відлив двох-трёз відер бензину з бака.

Про що думає автомобіліст, вибираючи свічки запалювання? Напевно, про те ж, про що думає будь-який практичний людина - як довго він зможе нормально їздити з одним комплектом свічок без заміни і наскільки виправдані витрати на придбання нових, більш дорогих свічок запалювання, яких більш ніж достатньо в фірмових каталогах Bosch, Champion, Brisk і ін .А яка думка фахівців з цього приводу? Перш за все нагадаємо: електроїськровая свічка запалювання повинна давати іскру, тобто забезпечувати надійний підпал бензино-повітряної суміші незалежно від режимів та умов її роботи. А вони, - ці умови, найрізноманітніші: від нормальної роботи на прогрітому двигуні (коли свічки і все системи справно працюють в сталому розрахунковому режимі) до перехідного режиму (коли двигун набирає обертів, тиск паливної суміші в камері згоряння різко підвищується, і потрібно більше енергії для пробою іскрового зазору).

Виникають проблеми і при запуску взимку, коли карбюратор не зовсім справляється з підготовкою суміші; стартер, насилу провертаючи двигун з загуснув маслом, забирає левову частку електроенергії "замерзлого" акумулятора, а системі запалювання не вистачає напруги для створення потужної іскри. Самим же важким випробуванням для свічок є зношений двигун, який "жене" масло, кераміка і електроди швидко покриваються струмопровідних нагаром, іскра йде в прямому і переносному сенсі в "землю", а господареві доводиться міняти свічки як рукавички.

Врятувати становище допоможе електронна тиристорна система запалювання з потужним і коротким розрядом, який в змозі пробити нагар. Випускаються також самоочищаються свічки з розрядом по поверхні кераміки (як в авіації), але
вони дорого коштують і вимагають великої потужності від системи запалювання.

В принципі, поки свічки нові і двигун в порядку, великої різниці між різними виробниками традиційних електроіскрових свічок немає. Головне, щоб якість збірки було відповідним, а сама свічка підходила двигуну по калильному числу. Відмінності в якості свічок проявляються пізніше, коли ізолятор починає покриватися нагаром, а електроди обгорають, збільшуючи іскровий зазор. При цьому частішають пропуски запалювання (практично непомітні без спеціальної апаратури), через які двигун втрачає потужність. У виграшному становищі опиняються свічки, в яких передбачені різні удосконалення (наприклад, мідний сердечник електродів відводить зайве тепло, і вони менше обгорають). Добре зарекомендували себе також Багатоелектродні свічки. І все ж виробники традиційних свічок настійно рекомендують заміну всього комплекту через кожні 15-25 тис. Кілометрів пробігу через утворення нагару на кераміці ізолятора.

Але якими чудовими не були б свічки, якість роботи будь-якого двигуна залежить перш за все від повноти і швидкості згоряння паливної суміші в циліндрі. Поліпшити ж згоряння, а значить, якість роботи ДВС можна, застосовуючи нетрадиційні системи запалювання - такі, як форкамерно і полум'яне запалювання.

Років 15-20 тому, після підвищення цін на АІ-92, народні умільці стали робити для своїх автомобілів форкамеру (футорка) у вигляді стаканчика з отворами в денці. Така форкамера вгвинчувалася між двигуном і звичайної свічкою і дозволяла "Жигулям" їздити на більш дешевому АІ-76 без особливих проблем. Природно, як і всі, що знижувало доходи держави від монопольного продажу дорогого бензину, ця конструкція офіційно критикувалася усіма доступними засобами - тут і перегрів двигуна, і прогар поршнів з клапанами, і багато іншого. Це, звичайно, теоретично може мати місце, але все-таки форкамери усували найголовніший недуга роботи двигуна - детонацію. Через отвори форкамери в основну камеру згоряння з високою швидкістю впорскувалася палаюча паливна суміш, що настільки покращувало і прискорювало горіння основного заряду, що (за неперевіреними чутками) карбюраторний двигун міг працювати мало не на гасі! Але були, звичайно ж, і недоліки - сталева форкамера перегрівалася разом з ввинченной зверху звичайною свічкою, і виникало краплинне запалювання. Футорки з теплопровідної, але м'якої міді або латуні часто при роботі двигуна руйнувалися від високого тиску, при цьому угвинченим свічка зі швидкістю кулі вилітала з-під капота, погрожуючи каліцтвами і поломками.

Тепер - про плазму і плазмовому запалюванні. Перші спроби використовувати плазму в двигунах внутрішнього згоряння відносяться в початку 50-х років, коли були розроблені системи запалювання з коаксіальним резонатором - генератором плазми і спеціальним джерелом електричної енергії високої частоти. Такі системи використовувалися і продовжують працювати на деяких американських і японських автомобілях.

Якщо порівняти за ефективністю підпалу плазмову систему запалювання зі звичайною іскровий, вийде приблизно таке ж співвідношення, як між паяльною лампою і простий сірником. Головною перешкодою широкого впровадження плазмової системи є висока складність і дорожнеча електронної системи і коаксіального резонатора; до того ж, установка такої системи вимагає серйозної переробки електричного обладнання автомобіля.

І ось в кінці 80-х фахівці в галузі космічної техніки почали роботи по розробці принципово нового підпалює пристрою для теплових двигунів. У 1990 році винахідники з Дніпропетровська під керівництвом кандидата технічних наук Стаценко І. Н. розробили і запатентували плазменно-форкамерно свічку запалювання, яка не має аналогів в світовому автомобілебудуванні. Електроди такої свічки сконструйовані у вигляді ракетного сопла з форкамерою. При подачі високовольтного імпульсу в зазорі між електродами відбувається пробій, а що утворився плазмовий згусток виштовхується в камеру згоряння. Одночасно відбувається підпал паливної суміші в форкамері свічки, і продукти згоряння через сопло з високою швидкістю впорскується в циліндр ДВС. При цьому забезпечується об'ємний, на відміну від точкового у звичайних свічок, підпал основного паливного заряду, збільшуються швидкість, повнота згоряння палива, підвищується потужність двигуна і зменшується токсичність вихлопних газів.

Звичайно ж, впровадження будь-новинки не обходиться без труднощів, досвідчені партії плазменно-форкамерних свічок в різний час виготовлялися декількома малими підприємствами. Природно, всі роботи проводилися без серйозного фінансування, не кажучи вже про створення сучасної виробничої та випробувальної бази. Виготовлення ж якісної продукції вимагає великої спільних зусиль фахівців різних галузей науки і техніки, серйозної фінансової підтримки, адже автомобільна свічка, як і система запалювання в цілому, є самим наукомістким і примхливим елементом. Наприклад, додаткові отвори в днищі корпусу форкамерно свічки (як в футорка), в ході попередніх випробувань, дали зворотний ефект - двигун втратив потужність через виникнення гартівного запалення. Необхідно ретельно розраховувати і досліджувати на спеціальному стенді кожну зміну в конструкції свічок. Спроби ж дрібних виробників з "гаражними" технологіями освоїти випуск плазменно-форкамерних свічок "піратським" способом не в змозі забезпечити необхідну якість свічок.

У процесі досліджень і випробувань нового типу свічки запалювання намічені шляхи її подальшого вдосконалення. Особливий інтерес представляє можливість економічної роботи двигунів на збіднених паливних сумішах без втрати потужності, а також збільшення ресурсу роботи свічки на 50-100 тис. Кілометрів пробігу. Такі можливості експериментально вже підтверджені на свічках, виготовлених навіть зі звичайних матеріалів.

Ще один матеріал:

Винахід відноситься до електроустаткування двигунів внутрішнього згоряння, зокрема, до пристроїв запалювання горючої суміші в карбюраторних двигунах.

Для займання паливних сумішей в таких двигунах широко застосовують свічки запалювання, що містять корпус із зігнутим боковим електродом: створює між своїм торцем і бічним електродом іскровий зазор. Недоліком таких свічок запалювання є екранізація запалює іскри від основного обсягу повітряно-паливної суміші боковим електродом, що знижує швидкість займання робочої суміші.

Поставлені завдання вирішуються шляхом виконання свічки запалювання для двигунів внутрішнього згоряння, що містить корпус і розміщений в ньому ізолятор з центральним стрижневим електродом, в якій корпус забезпечений звужується і розширюється соплами, що утворюють зі стінками корпусу мікрофоркамеру, при цьому звужується сопло виконано у вигляді завихрителя, а перехідна частина між соплами - у вигляді циліндричного паска, що утворює з центральним електродом кільцевої іскровий проміжок.

Пропоноване виконання мікрофоркамери, а також використання звужується сопла у вигляді завихрителя і перехідної частини - у вигляді циліндричного паска, що утворює з центральним електродом кільцевої іскровий проміжок, дозволяють повністю заповнити форкамеру на циклі стиснення паливної сумішшю і уникнути її локалізацію. При цьому з форкамери після підпалу. Через кільцевої зазор вириваються високотемпературні гази, воспламеняющие всю паливну суміш, що забезпечує стабілізацію процесу горіння і, тим самим, сприяє більш повному згорянню палива.

Виконання робочих поверхонь центрального електрода і циліндричного паска з високорозвиненим мікрорельєфом сприяє формуванню многошнурових розрядів, посилюючи воспламеняющий ефект в форкамері, а також забезпечує високошвидкісне охолодження свічки.

Після впорскування і порції робочої суміші в камеру згоряння ДВС при такті стиснення, що характеризується збільшенням тиску в камері і зменшенням обсягу камери на порядок, паливна суміш інжектується в мікрофоркамеру через кільцевої проміжок між центральним електродом і перехідною частиною. Процес стиснення супроводжується істотним підвищенням температури стехиометрической системи паливо-повітря. В кінці такту стиснення на електроди свічки подається високовольтна напруга. Високі температура і тиск в форкамері інтенсііфіціруют іонізацію міжелектродного проміжку в електромагнітному полі з наступним іскроутворенням.

Однорідний високорозвинений микрорельеф робочих поверхонь електродів створює однакові умови для формування одночасно декількох разветлённих іскрових шнурів по периметру кільцевого зазору, причому взаємодія електромагнітних полів кожного з шнурів один з одним і одночасно з загальним електромагнітним полем свічки призводить міграції електродних плям розрядів по поверхнях кільцевого зазора.Семейство переміщаються розрядів формує розрядну область, що забезпечує ефективний підпал горючої суміші в форкамері.

Процес горіння паливної суміші знову супроводжується імпульсивним збільшенням тиску і температури в форкамері на порядок, що призводить до високошвидкісного викиду газопламенного факела в камеру згоряння двигуна. Форма факела забезпечує гарантоване займання робочої суміші в основній камері згоряння двигуна. Високошвидкісний викид продуктів згорання з форкамери призводить до її самоочищення, включаючи робочі поверхні електродів в кільцевому зазорі. Крім того, наявність температурного градієнта на кордоні свеча- камера згоряння ДВС забезпечує охолодження свічки в період горіння паливної суміші в форкамері.

Комбінований вплив на іскровий розряд і потік високотемпературних газів, стікали з форкамери, дозволило підвищити повноту згорання палива, стабілізувати процес горіння паливної суміші і зменшити теплове навантаження на свічку.

Сайт створено в системі uCoz