Изобретение относится к свечам зажигания, в частности к улучшенной свече зажигания, которая способна значительно улучшить эффективность распространения искры зажигания и эффективность сжигания топлива при использовании в двигателе внутреннего сгорания – ДВС, как карбюраторных, так и инжекторных и дизельных, а также в роторных двигателях, газопоршневых и других типах двигателей и в энергетических установках.
Предшествующий уровень техники
Обычно боковой заземленный электрод свечи зажигания изогнут и имеет L-образную форму, будучи перпендикулярным к направлению осевого центрального электрода так, чтобы поперечное сечение разрядной части, так называемой «минифоркамеры», обращенной к осевому центральному электроду, было прямоугольным.
Когда возникает искровой разряд свечи зажигания, искра появляется между осевым центральным электродом и концевой разрядной частью заземленного электрода, расположенной ниже осевого центрального электрода. Газовая смесь в искровом промежутке, сформированном этими электродами, воспламеняется за счет искры так, что сжатая газовая смесь воспламеняется сначала в «минифоркамере» между электродами, а потом горизонтально истекающий факел воспламеняет остальную ТВС. В обычных конструкциях высокое давление газа, вызванное воспламенением, может быть заблокировано концевой разрядной частью так, что эффект распространения горения на воздушно-топливную газовую смесь в камере сгорания является недостаточно хорошим. А запуск двигателя при отрицательных температурах вообще вызывает затруднение из-за охлаждения воспламеняющего факела от холодных металлических частей головки цилиндра.
Когда остаточный углерод (продукт неполного сгорания топливовоздушной смеси – ТВС) остается в искровом промежутке между электродами, то углерод может накапливаться и изменяться от фазы частиц до фазы соединения на поверхностях электродов так, что между электродами может возникнуть короткое замыкание. В таком состоянии, даже при подаче напряжения, искра может не возникать, что ведет к серьезным проблемам вплоть до остановки двигателя или выпуску топливовоздушной смеси через выхлопную трубу без сгорания. Когда несгоревшая газовая смесь выпускается в выхлопную трубу, часто проявляется эффект обратной вспышки, при этом проявляется аварийный эффект и снижается эффективность сгорания. Выход из строя одного из нескольких цилиндров может длительное время оставаться без внимания, что приведет к поломке двигателя из-за дисбаласа роторных частей.
Во время работы ДВС из-за коррозии могут появиться трещина на конце осевого центрального электрода, что приводит к возникновению критического повреждения. Срок службы свечи зажигания может снизиться из-за такого дефекта
Воспламенитель ДВС (рис. 1…4) содержит свечу зажигания 1 и форкамеру 2, которая состоит из двух деталей: первой с резьбовым отверстием 3 для установки свечи зажигания 1 и второй детали 5, с резьбовым участком 6 на цилиндрической части 7 для вворачивания форкамеры 2 в головку цилиндров 8, полость 9 форкамеры 2, дополнительную камеру 10 осесимметричной формы, центральное отверстие 11 и боковые отверстиями 12 во второй детали 5. Особенность этой конструкции является то, что вторая деталь 5 ввинчивается в головку цилиндров 8 с ее внутренней стороны (со стороны полости цилиндра). Это позволило значительно увеличить поперечные размеры форкамеры 2 не увеличивая ее осевых габаритов, особенно части выступающей внутрь цилиндра. В свою очередь, это позволило выполнить общую площадь отверстий 11 и 12 больше площади поперечного сечения дополнительной камеры 10 и тем более полости 10 форкамеры 2.
Более того, возможно выполнить площадь центрального отверстия 11 больше площади поперечного сечения дополнительной камеры 10, для этого необходимо выполнить соотношение;
D2 ≥ D1.
Боковые отверстия 12 могут быть выполнены радиально (рис. 1).

Боковые отверстия 12 могут быть выполнены тангенциально (рис. 3). Боковые отверстия 12 могут быть выполнены под углом к оси форкамеры 2. (рис. 4).

При работе воспламенителя, например в составе ДВС (рис. 1…4), в состав которого входит воспламенитель, после впрыска ТВС (топливовоздушной смеси) ее часть через отверстии 10 и 11 попадает в камеру воспламенения 10 и в полость 9 форкамеры 2.
В цикле «рабочий ход» продукты сгорания, предварительно воспламеняюся свечой зажигания 1 в полости 9, потом продукты неполного сгорания, имеющие очень высокую температуру, проходят в камеру воспламенения 10, где ТВС полностью сгорает и с огромной скоростью выбрасываются из дополнительной камеры 10 через отверстия 11 и 12 в полость камеры сгорания цилиндра ДВС и воспламеняют весь заряд ТВС, имеющийся в ней. При этом, за счет того, что общая площадь отверстий 11 и 12 больше, чем площадь поперечного сечения дополнительной камеры 10, отверстия 11 и 12 не дросселируют поток ТВС при его поступлении в дополнительную камеру 10. Вследствие этого объем заряда ТВС в дополнительной камере 10 возрастает. В цикле рабочий ход из-за большей общей площади отверстий 11 и 12 по сравнению с прототипом мощность воспламеняющего также факела возрастает.
Большие поперечные габариты дополнительной камеры 10 позволяют разместить на ней максимально количество отверстий большого диаметра при минимальном выступании форкамеры внутрь цилиндра ДВС. Кроме того, возможно расположить боковые отверстия практически под любым углом к оси форкамеры и тангенциально.
Такая организация процесса воспламенения ТВС обеспечит 100% воспламенение даже в самых плохих условиях при низкой температуре и высокой влажности. Также этот подход может быть применен на двигателях, работающих на криогенных топливах: водороде и сжиженном природном газе. Для воспламенения криогенного топлива, имеющего очень низкую температуру, не понадобится значительно увеличивать мощность свечи зажигания. Особенно хорошо этот эффект будет проявляться на двигателях большой мощности.
Реализовать эти принципе в любых других форкамерах невозможно, так как, имея большие поперечные габариты нижней части форкамеры нельзя осуществить сборку ДВС.
В итоге применение изобретения позволит:
— уменьшить осевые габаритные размеры форкамеры,
— упростить конструкцию системы зажигания за счет уменьшения числа деталей при объединении свечи зажигания и форкамеры,
— улучшить зажигание при запуске непрогретого двигателя, особенно при отрицательных температурах, за счет подогрева центрального электрода,
— уменьшить расход топлива за счет его более полного сгорания, обеспеченного более четким воспламенением ТВС в камере сгорания ДВС мощным факелом форкамеры.
— снизить эмиссию вредных веществ, вследствие полного сгорания топлива,
— увеличить ресурс работы свечи за счет очистки от копоти ее электродов,
— значительно увеличить ресурс свеч и исключить обгорание их электродов

Автор статьи Патентный поверенный РФ Болотин Николай Борисович