Автопортал || Авто - статьи

Сельскохозяйственная техника
Чтение RSS

Свіча запалювання

  1. Деталі свічки запалювання [ правити | правити код ]
  2. Ребра ізолятора [ правити | правити код ]
  3. ізолятор [ правити | правити код ]
  4. ущільнювачі [ правити | правити код ]
  5. Корпус ( «спідниця») [ правити | правити код ]
  6. Бічний електрод [ правити | правити код ]
  7. Центральний електрод [ правити | правити код ]
  8. Проміжок [ правити | правити код ]
  9. Типові розміри та маркування свічок запалювання [ правити | правити код ]

Свічка запалювання - пристрій для займання паливо-повітряної суміші в найрізноманітніших теплових двигунах . Бувають іскрові, дугові, розжарювання , Каталітичні, напівпровідникові поверхневого розряду, плазмові воспламенители і ін.

В бензинових двигунах внутрішнього згоряння використовуються іскрові свічки. Займання паливо-повітряної суміші виробляється електричним розрядом напругою в кілька тисяч або десятків тисяч вольт, що виникають між електродами свічки. Свічка спрацьовує на кожному циклі, в певний момент роботи двигуна.

У ракетних двигунах свічка запалює паливну суміш електричним розрядом тільки в момент запуску. Найчастіше, в процесі роботи свічка руйнується і до повторного використання непридатна.

В газотурбінних двигунах свічка запалює струмінь палива, що виходить з паливної форсунки в момент запуску, серією потужних дугових розрядів. Після цього горіння факела палива підтримується самостійно. Використовуються, як правило, свічки поверхневого розряду, що харчуються високочастотним струмом високої напруги від агрегату запалювання. Свічок найчастіше дві (для надійності), кожна встановлена ​​в запальник зі спеціальною пусковий форсункою, що працює тільки при запуску, що захищає свічку від обгорання при роботі двигуна. [1] [2]

Гартівні і одночасно каталітичні свічки використовуються в модельних двигунах внутрішнього згоряння. Паливна суміш двигунів спеціально містить компоненти, які легко спалахують на початку роботи від розпеченої зволікання свічки. Надалі напруження нитки підтримується каталітичним окисленням парів спирту, що входить в суміш.

Перша свічка запалювання в її сучасному вигляді була розроблена німецьким інженером і вченим Робертом Бошем в 1902 році . Вперше свічка запалювання була використана з магнето високої напруги, також розробленим в майстерні компанії BOSCH. Свічки запалювання BOSCH стали використовуватися в двигунах внутрішнього згоряння Карла Бенца , Замінивши використовувані в той час гартівні трубки з відкритим полум'ям. З тих пір і по теперішній час практично всі свічки запалювання використовують той же принцип роботи і будову, як і в 1902 році, еволюція даного вузла йшла переважно по шляху вдосконалення використовуваних матеріалів (для ізолятора, провідників і т.п.) і технології виготовлення ( здешевлення).

Свічка запалювання складається з металевого корпусу, ізолятора і центрального провідника. Сучасні свічки можуть мати вбудований резистор між контактним висновком і центральним електродом.

Деталі свічки запалювання [ правити | правити код ]

Контактний висновок [ правити | правити код ]

Контактний висновок, розташований у верхній частині свічі, призначений для підключення свічки до високовольтних дротах системи запалювання або безпосередньо до індивідуальної високовольтної котушці запалювання. Можуть зустрічатися кілька злегка різних варіантів конструкції. Найбільш часто провід до свічі запалювання має замикається контакт, який надягає на висновок свічки. В інших типах конструкції провід може кріпитися до свічки гайкою. Часто висновок свічки роблять універсальним: у вигляді осі з різьбою і Навинчивающийся замикається контакту.

Ребра ізолятора [ правити | правити код ]

Ребра ізолятора ускладнюють електричний пробій по його поверхні, подовжуючи шлях поверхневих струмів (еквівалент довшому ізолятора).

ізолятор [ правити | правити код ]

Ізолятор, як правило, робиться з алюмінієво-оксидної кераміки , Яка повинна витримувати температури від 450 до 1 000 ° C і напругу до 60 000 В [ уточнити ]. Точний склад ізолятора і його довжина частково визначають теплову маркування свічки.

Частина ізолятора, безпосередньо прилегла до центрального електроду, найбільш сильно впливає на якість роботи свічки запалювання. Застосування керамічного ізолятора в свічці запропоновано Г. Хонольд внаслідок переходу до високовольтного запалювання.

ущільнювачі [ правити | правити код ]

Призначені для запобігання прориву гарячих газів з камери згоряння.

Корпус ( «спідниця») [ правити | правити код ]

Служить для ввёртиванія свічки в різьбу головки блоку циліндрів, для відводу тепла від ізолятора і електродів, а також є провідником електрики від «маси» автомобіля до бічного електрода.

Бічний електрод [ правити | правити код ]

Як правило, виготовляється з легованої нікелем і марганцем стали. Приварюється контактним зварюванням до корпусу. Бічний електрод, найчастіше, дуже сильно нагрівається під час роботи, що може привести до гартівного запалення. Деякі конструкції свічок використовують кілька бічних електродів. Для збільшення довговічності електроди дорогих свічок постачають напиленням з платини та інших благородних металів. Заявлений ресурс таких автомобільних свічок до 100.000 км, застосування тим вигідніше, що в деяких V-подібних двигунах, розташованих поперек, заміна свічок досить трудомістка.

З 1999 року на ринку з'являлися свічки нового покоління - так звані плазменно-форкамерно свічки, де роль бічного електрода грає сам корпус свічки, забезпечений спеціальним жароміцним полусферическим насадкою. При цьому утворюється кільцевої (коаксіальний) іскровий зазор, де іскровий заряд переміщається по колу і форкамера, в якій відбувається первинне займання суміші. Така конструкція начебто забезпечує великий ресурс і самоочищення електродів, які постійно продуваються.

Ефективність «форкамерних» свічок викликає запеклі суперечки як серед фахівців, так і серед пересічних автомобілістів. Не залишаються осторонь і автомобільні журнали, часто в запалі дискусії плутають форкамерно свічки з численними "саморобними свічками", виконаних шляхом доопрацювання традиційних свічок. Найчастіше незначно допрацьовується центральний або бічній електроди. Був проведений експеримент , Який показав, що подібні зміни форми електродів (свердління отвору, роздвоєння) практично не приносять користі. Немає даних про комплектації сучасних автомобілів такими свічками, виробники подібної продукції пишуть, що їх свічки підходять до будь-якого автомобіля.

Центральний електрод [ правити | правити код ]

Центральний електрод як правило з'єднується з контактним висновком свічки через стеклогерметік з резистором , Це дозволяє зменшити радіоперешкоди від системи запалювання. Наконечник центрального електрода виготовляють з залізо-нікелевих сплавів з додаванням міді і хрому. Іноді на робочу поверхню напилюють ітрій, у деяких використовують платинові напайки або витончений електрод з іридію. Зазвичай центральний електрод - найбільш гаряча деталь свічки. Крім того, центральний електрод повинен мати гарну здатність до емісії електронів , Для полегшення іскроутворення (передбачається, що іскра проскакує в тій фазі імпульсу напруги, коли центральний електрод служить катодом ). Оскільки напруженість електричного поля максимальна поблизу країв електрода, іскра проскакує між гострим краєм центрального електрода і краєм бічного електрода. В результаті цього краю електродів наражаються на найбільшу електричної ерозії . Раніше свічки періодично виймали і видаляли сліди ерозії наждаком. Зараз, завдяки застосуванню сплавів з рідкоземельними і благородними металами ( ітрій , іридій , платина ), Потреба в зачистці електродів практично відпала. Термін служби при цьому істотно виріс.

Проміжок [ правити | правити код ]

Зазор - мінімальна відстань між центральним і бічним електродом.

Величина зазору - це компроміс між «потужністю» іскри, тобто розмірами плазми, що виникає при пробої повітряного зазору і між можливістю пробити цей зазор в умовах стислій повітряно-бензинової суміші.

Фактори, що визначаються зазором:

  1. Чим більше зазор - тим більше розміри іскри, тим більша ймовірність займання суміші і більше зона займання. Все це позитивно впливає на споживання палива, рівномірність роботи, знижує вимоги до якості палива, підвищує потужність. Занадто збільшувати зазор теж не можна, інакше висока напруга може пробити високовольтні дроти на корпус, «бігунок» розподільника і т. Д.
  2. Чим більше зазор - тим складніше пробити його іскрою. Пробоєм ізоляції називають втрату ізоляцією ізоляційних властивостей при перевищенні напругою деякого критичного значення, званого пробивним напругою U p r {\ displaystyle U_ {pr}} Свічка запалювання - пристрій для займання паливо-повітряної суміші в найрізноманітніших теплових   двигунах . Відповідна напруженість електричного поля E p r = U p r h {\ displaystyle E_ {pr} = {\ frac {U_ {pr}} {h}}} , Де h {\ displaystyle h} - відстань між електродами, називається електричною міцністю проміжку. Тобто чим більше зазор - тим більша напруга пробою U p r {\ displaystyle U_ {pr}} необхідно. Там є ще залежність від іонізації молекул, рівномірності структури речовини, полярності іскри, швидкості наростання імпульсу, але це не важливо в даному випадку. Ясна річ, що висока напруга U {\ displaystyle U} пр ми не можемо поміняти - воно визначається системою запалювання . А ось зазор h {\ displaystyle h} ми поміняти можемо.
  3. Напруженість поля в зазорі визначається формою електродів. Чим вони гостріше - тим більше напруженість поля в зазорі і легше пробою (як у іридієвих і платинових свічок з тонким центральним електродом).
  4. Пробіваємость зазору залежить від щільності газу в зазорі. У нашому випадку - від щільності повітряно-бензинової суміші. Чим вона більше - тим складніше пробити. Пробивна напруга газового проміжку з однорідним і слабо неоднорідним електричним полем залежить як від відстані між електродами, так і від тиску і температури газу. Ця залежність визначається законом Пашена , Згідно з яким пробивна напруга газового проміжку з однорідним і слабо неоднорідним електричним полем визначається твором відносної щільності газу δ {\ displaystyle \ delta} на відстань h {\ displaystyle h} між електродами, U p r = U p r (δ h) {\ displaystyle U_ {pr} = U_ {pr} (\ delta h)} . Відносною щільністю газу називають відношення щільності газу в даних умовах до щільності газу при нормальних умовах (20 ° C, 760 мм рт. Ст.).
  5. Від зазору залежить співвідношення між енергією, що виділяється в фазі пробою, в дугового фазі, і фазі тліючого розряду. При збільшенні зазору частка енергії пробою зростає, і саме енергія, виділена в фазі пробою, визначає швидкість згоряння. Тому на швидкохідних двигунах зазор доводиться збільшувати [3] .

Зазор свічок не є константою, один раз заданої. Він може і повинен підлаштовуватися під конкретну ситуацію експлуатації двигуна. При переобладнанні автомобіля під більш дешеве альтернативне паливо - зріджений і стиснений газ (LPG, CNG), іскровий зазор слід зменшити через більшу пробивної напруги, ніж у бензинової суміші.

Іскрові свічки бензинових двигунів по режиму роботи умовно поділяють на «гарячі», «холодні», «середні» - в залежності від теплової характеристики свічки, яка виражається її калильним числом .

Краплинне число свічки запалювання визначається на спеціальній тарировочной установці, що має вигляд еталонного одноциліндрового двигуна певної конструкції. В цей двигун встановлюють відповідну свічку запалювання і відчувають його в різних режимах, відстежуючи при цьому характер роботи, а також температуру і тиск в циліндрі.

Кожному режиму роботи двигуна відповідає певне значення температури теплового конуса ізолятора свічки. Коли ця температура піднімається вище 850 ... 900 ° С, в двигуні починає відбуватися так зване краплинне запалювання - мимовільне, без іскри, займання робочої суміші при контакті з розпеченим тепловим конусом ізолятора і іншими частинами свічки. Даний процес зазвичай проявляється при роботі двигуна на великих оборотах під навантаженням. Він може призводити до оплавлення поршня і камери згоряння, прогорання поршнів і випускних клапанів, а також пошкодження інших елементів двигуна. Для його запобігання в двигун встановлюються свічки запалювання з «холодної» теплової характеристикою, що забезпечується хорошим відведенням тепла від теплового конуса ізолятора свічки. У таких свічок теплової конус короткий і ізолятор майже на всій своїй довжині контактує з металом корпусу свічки, завдяки чому тепло від нього добре відводиться і його перегріву не відбувається навіть в форсованих моторах з напруженим тепловим режимом.

З іншого боку, однак, не можна допускати і занадто малою робочої температури теплового конуса свічки, оскільки при її зниженні нижче 400 ... 500 ° С на конусі починається накопичення відкладень, внаслідок чого відбувається поверхнева витік струму високої напруги через шар нагару, що зменшує потужність іскрового пробою зазору, або взагалі робить його неможливим. Тому в менш форсованих двигунах застосовуються «гарячі» свічки, у яких теплової конус ізолятора має велику довжину і тепловідвід від нього утруднений, завдяки чому навіть при невисокій теплової напруженості камери згоряння відбувається нагрів свічок і їх вихід на робочу температуру, що забезпечує самоочищення від продуктів згоряння паливної суміші - нагару, сажі і т. п.

Ізолятори свічок, які працюють в оптимальному режимі, завжди мають колір «кави з молоком», говорить про правильну роботу двигуна. Варто відзначити, що прогрів свічок до температури самоочищення займає досить багато часу і відбувається лише приблизно після 10 км пробігу автомобіля, особливо по швидкісній трасі, коли тепловиділення велике. При поїздках на більш короткі відстані, а також роботі двигуна виключно на малих і середніх оборотах, самоочищення свічок не відбувається і вони покриваються нагаром, вимагаючи періодичної очистки (механічної або піскоструминної).

Ступінь нагріву елементів свічок залежить від наступних основних факторів:

  • Внутрішні чинники:
    • конструкція електродів і ізолятора (довгий електрод і ізолятор нагріваються швидше);
    • матеріал електродів і ізолятора;
    • товщина матеріалів;
    • ступінь теплового контакту елементів свічки з корпусом;
    • наявність мідного сердечника в центральному електроді.
  • Зовнішні чинники
    • ступінь стиснення і компресії;
    • тип палива (більше високооктанове володіє більшою температурою згоряння);
    • стиль їзди (на великих оборотах і навантаженнях двигуна нагрів свічок більше);
    • склад суміші (на бідних нагрів вище) і кут випередження запалювання.

«Гарячі» свічки - конструкція свічок спеціально розроблена таким чином, що знижується теплопередача від центрального електрода і ізолятора. Застосовуються в двигунах з низьким ступенем стиснення і при використанні низькооктанового палива. Так як в цих випадках менше температура в камері згоряння.

«Холодні» свічки - конструкція свічок спеціально розроблена таким чином, що максимально підвищується теплопередача від центрального електрода і ізолятора. Застосовуються в двигунах з високим ступенем стиснення, з високою компресією і при використанні високооктанового палива, а також в двигунах з повітряним охолодженням, що відрізняються підвищеною тепловою напруженістю камери згоряння.

«Середні» свічки - займають проміжне положення між гарячими і холодними (найпоширеніші)

Типові розміри та маркування свічок запалювання [ правити | правити код ]

1

- свічковий ключ;
2 - А14В, різьблення М14 × 1,25 × 12, ключ 21;
3 - А11Н, різьблення М14 × 1,25 × 11, ключ 22;
4 - М8, різьблення М18 × 1,5 × 12, ключ 24;
5 - для бензопил, різьблення М14 × 1,25 × 11, ключ 19;
6 - СІ12РТ (для човнових моторів ), Різьблення М14 × 1,25 × 12, ключ 21;
7 - торцева головка на 21 мм
8 - торцева головка на 16 мм;
9 - різьблення М10 × 1 × 12, ключ 16;
10 - А10Н, різьблення М14 × 1,25 × 11, ключ 22;
11 - А11-3, різьблення М14 × 1,25 × 12, ключ 21;
12 - А17В, різьблення М14 × 1,25 × 12, ключ 21;
13 і 14 - різьблення М14 × 1,25 × 19, ключ 16, контактна гайка знімна.

Розміри свічок запалювання класифікуються по діаметру різьблення на них. Застосовуються наступні типи різьблення:

  • M10 × 1 (мотоцикли, наприклад, свічки типу «Т» - ТУ 23; бензопили, газонокосарки);
  • M12 × 1,25 (мотоцикли);
  • M14 × 1,25 (автомобілі, всі свічки типу «А»);
  • M18 × 1,5 (свічки типу «М», старий американський стандарт; встановлювалися на старі автомобільні двигуни М-20 , ГАЗ-51 , ГАЗ-69 ; «Тракторні» свічки; свічки для газопоршневих ДВС та ін.)

Другим класифікаційним ознакою служить довжина різьблення:

  • коротка - 12 мм (ЗІЛ, ГАЗ, ПАЗ, УАЗ, Волга, Запорожець, мотоцикли);
  • довга - 19 мм (ВАЗ, АЗЛК, ІЖ, Москвич, Газель, практично всі іномарки);
  • подовжена - 25 мм (сучасні форсовані ДВС);
  • на малогабаритні двигуни можуть встановлюватися свічки з коротшою різьбленням (менше 12 мм)

Розмір головки під ключ (шестигранник):

  • 24 мм (свічки марки «М8» з різьбленням M18 × 1,5)
  • 22 мм (свічки марки «А10» «А11», двигуни автомобілів ЗІС-150 , ЗІЛ-164 ; всі свічки по старому ГОСТ 2043-54)
  • 20,8 мм (в побуті часто округлюють до 21 мм; європейський стандарт часів покупки ліцензії на випуск «Жигулів», до цих пір широко застосовується для ДВС з двома клапанами на циліндр);
  • 19 мм (для ДВС деяких мотоциклів)
  • 16 мм або 14 мм (сучасна, для ДВС з трьома або чотирма клапанами на циліндр);

краплинне число (Теплова характеристика):

  • «Гарячі» свічки: 8 ... 14 одиниць по ГОСТ 2043-74 (ніжнеклапанний і малофорсований нижневальном двигуни);
  • Свічки з середніми характеристиками: 17 ... 19 (форсовані нижневальном двигуни і верхневальние середнього ступеня форсування);
  • «Холодні» свічки: 20 і більше (високофорсовані 4-тактний двигун, двигуни з повітряним охолодженням, 2-тактний двигун);

Раніше, згідно з ГОСТ 2043-54, вказувалася безпосередньо довжина теплового конуса свічки в міліметрах; так, свічка А7,5БС мала довжину теплового конуса ізолятора 7,5 мм (сучасний аналог - А17В).

Для іноземних свічок використовуються свої шкали теплової характеристики.

Спосіб ущільнення по різьбі:

  • З плоскою прокладкою (з кільцем)
  • З конусним ущільненням (без кільця)

Кількість і вид бічних електродів:

  • Одноелектродні - традиційні;
  • Багатоелектродні - кілька бічних електродів;
  • Спеціальні, більш стійкі електроди для роботи на газі або для більшого пробігу;
  • Факельні - уніфіковані свічки запалювання, присутній конусний резонатор, для симетричного підпалу паливної суміші.
  • Плазменно-форкамерно - бічний електрод виконаний у вигляді сопла Лаваля . Спільно з корпусом свічки утворює внутрішню форкамеру. За заявами виробників (Україна), запалювання відбувається «форкамерно-факельним способом».

Свічка може виходити з ладу наступними способами:

  • забруднення теплового конуса вуглецем і маслом під час тривалого безуспішного пуску або їзди на непрогрітому моторі - призводить до відмови обслуговується свічкою циліндра;
  • закоксовиваніє простору між тепловим конусом і корпусом продуктами згоряння масла, при його великій витраті;
  • знос (вигоряння) електродів, що призводять до збільшення зазору, що може привести до пробою дроти, свічкового наконечника, котушки, або викликати пропуск запалювання при різкому відкритті дроселя ( "провал газу"). В "платинових" - повне витрачення напилення, швидке зростання зазору;
  • оплавлення електродів, розтріскування або руйнування теплового конуса;
  • пропуск газів через ущільнення корпусу, що приводить до сильного забруднення ізолятора зовні, і можливого пробою свічкового наконечника.

Перші три несправності в основному переборні (вони найбільш часті). Ізолятор можна очистити від "чорноти" будь-капронової щіткою, змоченою в бензині або розчиннику, закоксовиваніє обережно видаляють неметаллическим предметом (твердий пластик, керамічний ніж). Зношені електроди зазвичай підрівнюють до прямокутника надфілем і виставляють зазор. На вказівки виробника про неприпустимість регулювання зазору можна не звертати уваги, фірми прагнуть до збільшення продажів. Однак, які відпрацювали "платинові" свічки перетворюються таким чином в справні звичайні.

У разі пробою наконечників і / або проводів (з "провалом газу") можна доїхати до СТО, зменшивши зазори в свічках не більше ніж до 0,5 мм, при цьому витрата палива, потужність погіршаться. Безнадійно закидану свічку в "Троя" моторі можна поміняти місцями з чистою сусідкою, при цьому вона очиститься (слід деякий час дати попрацювати на холостому ходу, краще на підвищених обертах). Взагалі, "троение" часто самоусувається, якщо дати двигуну підвищені обороти з малим навантаженням (проїхати кілька кілометрів на низьких передачах) [4] .