Устройство для исследования процесса горения в двигателе внутреннего сгорания

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ В ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Ассад Мохамад Сабетович Пенязьков Олег Глебович Романенко Михаил Викторович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Устройство для исследования процесса горения в двигателе внутреннего сгорания,содержащее корпус, служащий массовым электродом, изолятор, центральный электрод в виде цилиндра, нижний конец которого отогнут в сторону массового электрода, отличающееся тем, что полость центрального электрода выполнена в виде одноступенчатого телескопа и снабжена сменным зондом, состоящим из хвостовика с пояском, который разделяет полость центрального электрода на нижнюю и верхнюю части, чувствительного элемента, расположенного в нижней части полости, для измерения соответствующих параметров и провода, связывающего зонд с регистрирующей аппаратурой, при этом верхний конец центрального электрода снабжен наружной резьбой с накидной гайкой для жесткой фиксации сменного зонда, а герметичность полости центрального электрода обеспечена нажимной втулкой, установленной в верхней части полости над пояском зонда, и уплотняющим элементом, расположенным под пояском зонда. 76532011.10.30 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве чувствительного элемента сменного зонда используют известные датчики давления, термопары, световоды для измерения спектра пламени, заборные трубки и другие приспособления, обеспечивающие передачу различной природы сигналов, возникающих в процессе горения внутри цилиндра двигателя,размеры которых соответствуют нижней части полости центрального электрода.(56) 1. Патент США 5922948, МПК 01 15/00. 2. Патент РФ 2182251, МПК 02 65/00,01 13/48. 3. А.с. СССР 858156, МПК 01 13/48. Полезная модель относится к области исследования процессов горения в закрытых объемах и может быть использована для исследования процесса горения в двигателе внутреннего сгорания. Известна система тепловой визуализации для двигателей внутреннего сгорания 1,содержащая корпус с прозрачным окном, который устанавливается в отверстие в стенке или головке цилиндра. Прозрачное окно обеспечивает пропускание свечения пламени для дальнейшей его регистрации и обработки. Недостатком данной системы является необходимость сверления стенки или головки цилиндра для ее установки. Кроме того, такая конструкция предназначена для исследования только светового сигнала пламени и не позволяет исследовать другие важные характеристики процесса горения, такие как температура, давление и т.п. Известно также устройство для диагностики качества смеси двигателя внутреннего сгорания 2, содержащее полый корпус с размещенными в нем модифицированной свечой-индикатором с прозрачным окном, оптическим фильтром и фоточувствительным элементом. Недостатком данного устройства является то, что оптический фильтр и фоточувствительный элемент являются частью устройства, что делает невозможным использование его для визуализации пламени и исследования других характеристик процесса горения (давления, температуры и др.). Наиболее близка по технической сущности к предлагаемой полезной модели свеча зажигания 3 (устройство для исследования процесса горения в двигателе внутреннего сгорания),предназначенная для контроля процесса сгорания в цилиндре двигателя. Свеча содержит корпус, который служит массовым электродом, изолятор и центральный электрод, расположенный по наружной поверхности сплошного прозрачного элемента и отогнутый в нижней части в сторону массового электрода. Недостатком данной конструкции является субъективность и неточность результатов применения, так как свеча предназначена для визуального наблюдения процесса сгорания в цилиндре двигателя. Она не может быть использована для исследования термодинамических, оптических и других характеристик процесса горения. Задачей предлагаемого технического решения является расширение диапазона изучаемых характеристик и повышение точности исследования процесса горения. Указанная задача решается следующим образом. Известное устройство для исследования процесса горения в двигателе внутреннего сгорания содержит корпус, служащий массовым электродом, изолятор и центральный электрод в виде цилиндра, нижний конец которого отогнут в сторону массового электрода. Согласно предлагаемому техническому решению, полость центрального электрода выполнена в виде одноступенчатого телескопа и снабжена сменным зондом, состоящим из хвостовика с пояском, который разделяет полость центрального электрода на нижнюю и верхнюю части, чувствительного элемента, расположенного в нижней части полости, для измерения соответствующих параметров и провода, связывающего зонд с регистрирующей аппаратурой. При этом верхний конец центрального электрода снабжен наружной резьбой с накидной гайкой для жесткой фиксации сменного зонда, а герметичность по 2 76532011.10.30 лости центрального электрода обеспечена нажимной втулкой, установленной в верхней части полости над пояском зонда, и уплотняющим элементом, расположенным под пояском зонда. Количество используемых сменных зондов ограничивается числом всевозможных характеристик и параметров процесса горения, подлежащих исследованию. В качестве чувствительного элемента зонда могут быть использованы известные датчики давления,термопары, световоды для измерения спектра пламени, заборные трубки и другие приспособления, обеспечивающие передачу различной природы сигналов, возникающих в процессе горения внутри цилиндра двигателя, размеры которых соответствуют нижней части полости центрального электрода. На фигуре изображен общий вид устройства в разрезе. Устройство для исследования процесса горения в двигателе внутреннего сгорания содержит корпус 1, который служит массовым электродом, изолятор 2 и полый центральный электрод 3 с отогнутым в сторону массового электрода нижним концом 4. В полости центрального электрода 3, имеющей одноступенчатую телескопическую форму, установлен сменный зонд, состоящий из хвостовика 5 с пояском 6, чувствительного элемента 7 и провода 8 для соединения с регистрирующей аппаратурой (на фигуре не показана). Сменный зонд фиксируют накидной гайкой 9, которую накручивают на верхний конец центрального электрода 3, выполненный с наружной резьбой. Гайка 9 соединена с проводом высокого напряжения 10 соответствующего цилиндра двигателя внутреннего сгорания (на фигуре не показан). Корпус 1, изолятор 2 и центральный электрод 3 герметизированы известными способами. Для обеспечения герметичности полости центрального электрода служат нажимная втулка 11, устанавливаемая в полости центрального электрода над пояском 6, и уплотнительный элемент 12, расположенный между пояском 6 и нижней частью полости центрального электрода с меньшим диаметром. Устройство для исследования процесса горения в двигателе внутреннего сгорания работает следующим образом. В полость центрального электрода 3 устанавливают сменный зонд с чувствительным элементом 7, выбранным для исследования какой-либо характеристики процесса горения, например давления. Сменный зонд с датчиком давления в качестве чувствительного элемента 7 фиксируют накидной гайкой 9, соединяемой с системой зажигания двигателя посредством провода высокого напряжения 10, и герметизируют с помощью нажимной втулки 11 и уплотнительного элемента 12. Для исследования другой характеристики(например, спектра пламени) используют зонд с иным чувствительным элементом 7 (например, со световодом). Предлагаемое устройство в сборе с соответствующим сменным зондом устанавливают в стандартное отверстие для свечи зажигания в двигателе внутреннего сгорания. При пуске двигателя к центральному электроду 3 подводят высокое напряжение через накидную гайку 9, связанную с системой зажигания двигателя. В межэлектродном пространстве - зазоре между нижним отогнутым концом 4 центрального электрода 3 и корпусом 1 возникает импульсный искровой разряд, который служит инициатором воспламенения топливовоздушной смеси. Во время работы двигателя чувствительный элемент 7 сменного зонда принимает соответствующий сигнал, возникающий в результате сгорания топливновоздушной смеси, который далее передается через провод 8 на регистрирующую аппаратуру(например, осциллограф и ЭВМ) для последующей обработки и анализа. Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает одновременно необходимое воспламенение топливовоздушной смеси и проведение точных исследований различных параметров и характеристик (температуры, давления, спектра излучения пламени и др.) процесса горения в цилиндре двигателя внутреннего сгорания. Кроме того,предлагаемое устройство позволяет легко и быстро устанавливать и извлекать выбранный для исследования данной характеристики зонд. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3