Уявімо, що відбувається при справній свічці запалювання. Іскроутворення відбувається завдяки високій імпульсній напрузі, що передається від котушки (модуля) запалення по броні дроту на центральний електрод свічки (сердечник). Ця іскра спалахує стиснуту в камері згоряння паливоповітряну суміш. Розряд, що створюється, надзвичайно короткої тривалості (1/1000 секунди). Діапазон напруги, що подається варіюється від 4 тис. до 28 тис. вольт. Великий зазор, робота мотора «натяг», стан компресії впливають на величину напруги іскроутворення між електродами.
Основна роль свічки запалення полягає у формуванні сильної іскри в точно заданий момент часу.
Запалення
Процес займання походить від частинок палива наявних між електродами при створенні іскри. В результаті хімічної реакції (окислення) та формування іскри утворюється теплова реакція, що переходить у полум'я. Це тепло активізує навколишню паливно-повітряну суміш, поширюючи горіння по всій камері згоряння. У разі утворення слабкої іскри відбувається недостатнє формування полум'я та вироблення тепла, полум'я гасне та припиняє горіння. При збільшеному зазорі для формування іскрового розряду потрібно подання більшої кількості напруги, що може досягти меж продуктивності котушки запалювання, знизивши продуктивність свічки (запальника).
Для визначення моменту виникнення іскрового розряду поршень виставляють у верхню точку такту стиснення паливоповітряної суміші і встановлюють запалення з невеликим випередженням. Якщо спалахнути суміш раніше певного часу, тиск зросте до проходження поршнем циклу стиснення, втратиться потужність мотора, при тривалій роботі відбудеться пошкодження двигуна, детонація - момент, коли іскра проскакує до досягнення поршнем верхньої точки, де пік тиску робочої суміші в такті стиснення не створений, що призводить до нестабільної роботи двигуна. Час утворення іскрового розряду на свічках визначається комп'ютером чи котушкою запалювання.
Рисунок 1. Зміна напруги розряду
- збільшення напруги
- іскроутворення
- ємнісна іскра
- індукційна іскра
- одна мілісекунда
- графік напруги, T - графік часу
Перехід первинної напруги у точці «а» до зростання вторинного (1).
У точці «b» відбувається часткове підвищення напруги, достатнє для формування розряду та виникнення іскри (2).
У проміжку "b" і "c" встановлюється ємність іскри. На початку моменту розряду іскра генерується електричною енергією, накопиченою у вторинному контурі. Струм великий, тривалість коротка (3).
Між «с» та «d» відбувається індукційна іскра (4). Іскра породжується електромагнітною енергією котушки. Струм малий, але більша тривалість. Проміжок часу з точки «с» триває приблизно 1 мілісекунди (5), у точці «d» розряд закінчується.
Режими роботи
На вибір типу та моделі свічки впливають різні обставини, такі як технічний стан двигуна, умови пересування, манера водіння. Наприклад, при монотонному русі протягом тривалого часу зі звичайними свічками відбуватиметься перегрів корпусу свічки та електродів. Тому важливо вибирати свічки відповідно до режиму експлуатації.
Зазор свічки запалювання. Напруга розряду підвищується пропорційно до зазору свічки. У процесі роботи зазор свічки збільшується, сердечник зношується, тому потрібна висока напруга, що неминуче призводить до перепусток запалювання.
Форма електрода. Іскровий розряд легше проскакує на кутових, гострих частинах електрода. Старі свічки із закругленими електродами гірше схильні до іскроутворення і більш ймовірні осічки.
Ступінь стиснення. Напруга розряду піднімається пропорційно до ступеня стиснення. Стиснення вище при низькій швидкості та підвищеному навантаженні на двигун.
Температура паливоповітряної суміші. Напруга розряду знижується при підвищенні температури паливоповітряної суміші. Чим нижче температура двигуна, тим більше має бути напруга, тому пропуски запалювання частіше виявляються за холодних погодних умов.
Температура електрода. Напруга розряду знижується у разі підвищення температури електрода. Температура зростає пропорційно до частоти обертання двигуна. Пропуски запалювання найчастіше виявляються при низькій швидкості пересування.
Вологість. При підвищенні вологості температура електрода зменшується, тому потрібна більша напруга розряду.
Співвідношення палива та повітря. Напруга розряду залежить від обсягу паливоповітряної суміші, чим менше об'єм, тим більше потрібна напруга. Якщо обсяг паливоповітряної суміші зменшиться внаслідок несправності паливної системи, можлива поява пропусків запалювання.
Ступінь нагріву свічки (калільне число). Тепло, що передається електродам запалювача в результаті згоряння палива, розподіляється шляхом, показаному на малюнку 2.
Рисунок 2. Розподіл тепла свічки запалювання при згорянні палива
- охолоджуюча рідина
- охолодження при подачі паливоповітряної суміші через впускний клапан
Ступінь, коли відбувається розсіювання тепла, одержуваного свічкою, називається ступінь нагріву (рисунок 3). Свічки з високим ступенем розсіювання тепла називають холодними, з низьким ступенем розсіювання тепла називають гарячими. Це значною мірою визначається температурою газу всередині камери згоряння і конструкцією свічки.
Рисунок 3. Ступінь нагрівання свічки
- "Холодні" свічки
- "Гарячі" свічки
- Газова кишеня
У «холодних» свічок довгий металевий цоколь і більше площа поверхні, що охолоджується, схильна до впливу полум'я і газу. Гарне розсіювання тепла. У свічок з низьким ступенем розсіювання короткий цоколь і невелика площа поверхні, що охолоджується.
Залежність між температурою запалювача та швидкістю транспортного засобу виражена графіком на малюнку 4. Існують обмеження за температурою, при досягненні якої свічки не повинні експлуатуватися: найменше значення температури самоочищення та верхнє значення капильного запалювання. Хороша робота забезпечується при нагріванні центрального електрода від 500 до 950 °С.
Малюнок 4. Вплив швидкості пересування на ступінь нагрівання свічки
- Низький ступінь нагрівання свічки
- Нормальна робота свічки
- Високий ступінь нагрівання свічки
S — Швидкість транспортного засобу
T - Температура свічки
Температура самоочищення свічки
Коли температура осердя становить 500 °С або нижче в процесі займання і згоряння паливоповітряної суміші відбувається виділення вільного вуглецю, паливо повністю не згоряє і осідає на поверхні ізолятора та металевого цоколя, створюючи «містки» з нагару між ізолятором та корпусом. Відбуваються витікання електрики, неповне іскроутворення, викликаючи збої запалювання. Температура в 500 ° С називається температурою самоочищення свічки, так як за більш високих температур вуглець згоряє повністю.
Температура утворення калільного запалювання
При нагріванні осердя вище 950 ° С відбувається напальне запалювання. Це означає, що електрод виступає як джерело тепла і займання палива відбувається без іскри. Таким чином, падає потужність двигуна, що призводить до підвищеного зносу електродів та пошкодження ізолятора.
Ступінь нагріву
Свічки з низьким ступенем розсіювання тепла обладнані сердечником, температура якого підтримується навіть за низької швидкості пересування. Тому вони легко досягають температури самоочищення, не дозволяючи вуглецю осідати на ізоляторі.
З іншого боку, центральний електрод з високим ступенем нагрівання не піддається легкому нагріванню, що не дозволяє їм досягти температури калільного запалення навіть при високій швидкості та підвищеному навантаженні. Цей тип свічки застосовується на швидкісних та потужних моторах. Вибір свічки з відповідним діапазоном нагрівання повинен ґрунтуватися на характеристиках двигуна та умовах експлуатації.
Ступінь нагрівання свічки залежить від сезону використання
Коли температура повітря влітку висока, температура повітря на вході вища, що збільшує навантаження на двигун. У такий час краще вибрати свічки з більш високим діапазоном нагріву.
Велика потужність двигуна потребує встановлення свічок із вищим діапазоном нагріву.
Якщо потужність була збільшена за рахунок тюнінгу, відбудеться підвищення температури в циліндрі, провіснику калільного запалювання. Щоб уникнути подібного, підвищуйте калільне число і рівень теплостійкості.
Підведемо підсумок
Калільне число означає відповідність свічки до умов нормальної роботи. Температура паливної суміші при згорянні перевищує 1800 - 2000°С. Якщо свічка правильно підібрана до певного типу двигуна, процес запалення паливної суміші буде оптимальним для згоряння палива і спалювання утворених відкладень:
не відбудеться перегрів свічки та передчасне займання, зване запаленням гартальним, коли мікс повітря і палива займається від займаних поверхонь камери згоряння (електроди свічки, випускний клапан, товстий нагар);
не відбудеться детонації, специфічного постукування, що виявляється при функціонуванні на низько октановому паливі зі зростанням навантаження на мотор, коли частина суміші згоряє швидше за звичайне, утворюючи ударну хвилю в камері згоряння.
При оптимальному функціонуванні всіх складових двигуна нижня частина свічки нагрівається до 600 градусів, відбувається вигоряння масла та надлишків палива, що потрапляють на електроди, виконуючи процедуру самоочищення. При невідповідності калільного числа характеристик експлуатації, відкладення на елементах циліндра відбуваються активніше, ніж вигоряють.
Однак можливі ситуації застосування відмінного від рекомендованого калільного числа. Збільшення числа спалить нагар у зношеному моторі, що працює більшу частину часу на холостому ходу, або автомобілі, що використовується для коротких відрізків. За відсутності проблем із нагаром двигуна гарячі свічки протипоказані, виникає ризик передчасного займання, детонації.
Особливі авто (перегонові, що працюють на підвищених навантаженнях, високих оборотах тривалий час) віддають перевагу «холодним» свічкам, мінімум ймовірності прояву калільного запалювання. Холостий хід та мала швидкість приведуть боліди до утворення відкладень на поршневій групі.
На сьогоднішній день багато виробників випускають свічки з розширеним інтервалом нагріву, впроваджуючи сердечник із міді або платини. Мідь - відмінний провідник тепла, що дозволяє ізолятору витримувати підвищений нагрів, спалюючи забруднюючі відкладення до стану калільного запалення. Платина також відмінно відводить тепло від осердя.
Корисна інформація
А Ви знаєте, що на свічках запалювання найбільше іридію, ніж будь-де! Іридієвий сплав наносять на центральний електрод лазерним зварюванням зниження електричної ерозії.
Свіча запалюванняслужить для перенесення в циліндр двигуна високої напруги, що подається, з метою створення іскри запалення і займання робочої суміші. Крім того, свічка повинна ізолювати від блоку циліндрів високу напругу (понад 30 кВ), що подається на неї, знижувати пробої і прориви, а також герметично закривати камеру згоряння. Крім того, вона повинна забезпечувати відповідний діапазон температур, щоб уникнути забруднення електродів та виникнення калільного запалювання. Пристрій типової свічки запалювання показано малюнку.
Мал. Свічка запалювання виробництва фірми Bosch
Стрижень клеми та центральний електрод
Стрижень клеми виготовлений із сталі та виступає із корпусу свічки запалювання. Він служить для приєднання дроту високої напруги або безпосередньо встановленої котушки стрижневої запалювання. Електричне з'єднання між стрижнем клеми та центральним електродом виконано за допомогою розташованого між ними розплаву скла. До розплаву скла домішується наповнювач для покращення ступеня обгорання та властивостей опору перешкодам. Так як центральний електрод знаходиться безпосередньо в камері згоряння, він піддається впливу дуже високих температур і сильної корозії внаслідок контакту з газами, що відпрацювали, а також з залишковими продуктами згоряння масла, палива і домішок. Високі температури іскроутворення призводять до часткового розплавлення та випарювання матеріалу електродів, тому центральні електроди виготовляються з нікелевого сплаву з добавками хрому, марганцю та кремнію. Поряд з нікелевими сплавами використовуються також сплави срібла та платини, так як вони трохи обгорають і добре відводять тепло. Центральний електрод та стрижень клеми герметично закріплені в ізоляторі.
Ізолятор
Ізолятор призначений для відділення стрижня клеми та центрального електрода свічки запалювання від її корпусу, щоб не відбувалося пробою високої напруги на масу автомобіля. Для цього ізолятор повинен мати високий електричний опір, тому він виготовлений з оксиду алюмінію, що містить склоподібні добавки. Для зниження струмів витоку шийка ізолятора має ребра.
Поряд із механічними та електричними навантаженнями ізолятор піддається також високим термічним навантаженням. Під час роботи двигуна на максимальних обертах у опори ізолятора температура сягає 850 °З, а головки ізолятора - близько 200 °З. Дані температури виникають внаслідок циклічних процесів згоряння робочої суміші у циліндрі двигуна. Для того, щоб температури в області опори не ставали високими, матеріал ізолятора повинен мати хорошу теплопровідність.
Загальний пристрій свічки запалювання
Свічка запалювання має металевий корпус, який вкручується у відповідний отвір голівки блоку циліндрів. У корпус свічки запалення вбудований ізолятор, для герметизації якого використовуються спеціальні внутрішні ущільнення. Ізолятор містить усередині центральний електрод та стрижень клеми. Після складання свічки запалювання виконується остаточна фіксація всіх деталей шляхом термічної обробки. Бічний електрод, виготовлений з того ж матеріалу, що і центральний, приварюється до корпусу свічки. Форма та розташування бічного електрода залежать від типу та конструкції двигуна. Зазор між центральним та бічним електродами регулюється залежно від типу двигуна та системи запалення.
Існує багато можливостей розташування бічного електрода, що впливає величину проміжку іскрового розряду. Чиста іскра утворюється між центральним електродом та бічним, г-подібної форми. При цьому робоча суміш легко потрапляє в проміжок між електродами, що сприяє оптимальному запаленню. Якщо кільцеподібний бічний електрод встановлюється одному рівні з центральним, то іскра може ковзати над ізолятором. У цьому випадку її називають ковзним іскровим розрядом, який дозволяє спалювати нашарування та залишковий нагар на ізоляторі. Поліпшити ефективність займання робочої суміші можна збільшенням тривалості іскроутворення, або збільшенням енергії іскроутворення. Раціональною є комбінація ковзного та звичайного іскрових розрядів.
Мал. Типи свічок запалювання з повітряним ковзним іскровим розрядом
Для зниження потреби у напрузі на свічці запалювання зі ковзним іскровим зарядом може бути додатково встановлений електрод, що управляє. При збільшенні температури ізолятора іскроутворення здатне відбуватися за меншої напруги. При тривалому проміжку іскрового розряду спалах покращується як для бідної, так і для багатої суміші палива з повітрям.
Для двигунів з упорскуванням палива у впускний колектор перевага надається свічці запалювання з траєкторією іскрового розряду, «розтягнутої» в камері згоряння, в той час як для двигунів з безпосереднім упорскуванням палива в камеру згоряння і пошаровим сумішоутворенням свічка запалювання з поверхнею. самоочищення.
При виборі свічки запалення, що підходить для двигуна, важливу роль відіграє її калільне число, за допомогою якого можна судити про теплове навантаження на опору ізолятора. Ця температура повинна бути приблизно на 500 °С вище, ніж температура, необхідна самоочищення свічки від нашарувань. З іншого боку, не можна перевищувати максимальну температуру близько 920 ° С, інакше можливе виникнення калільного запалення.
Якщо не досягти температури, необхідної для самоочищення свічки, частинки палива та олії, що накопичуються біля опори ізолятора, не спалюватимуться, і між електродами на ізоляторі можуть утворитися струмопровідні смуги, які можуть призвести до пропусків іскроутворення.
Якщо опора ізолятора нагрівається вище 920 °С, це призведе до неконтрольованого згоряння робочої суміші внаслідок розжареної опори ізолятора під час стиснення. Потужність двигуна знижується, а свічка запалювання внаслідок теплового навантаження може бути пошкоджена.
Свічка запалювання для двигуна вибирається згідно з її калільного числа. Свічка з невеликим калільним числом має незначну поверхню поглинання тепла і підходить для двигунів з високими навантаженнями. Якщо двигун навантажений слабо, встановлюється свічка запалювання з високим гартальним числом, що має велику поверхню поглинання тепла. Конструктивно калільна кількість свічки запалювання регулюється при її виготовленні, наприклад, за допомогою зміни довжини опори ізолятора.
Мал. Визначення калільного числа свічки запалювання
При використанні комбінованого електрода, що включає електрод на нікелевій основі з мідним ядром, покращується теплопровідність і внаслідок цього відведення тепла від електрода.
До важливих завдань розробки свічки запалювання належить збільшення інтервалів технічного обслуговування. Внаслідок корозії, пов'язаної з іскровим розрядом, під час роботи зазор між електродами збільшується, а разом з тим збільшується потреба у напрузі у вторинному ланцюзі системи запалення. При сильному зносі електродів свічку запалювання слід замінити. На сьогоднішній термін служби свічок запалювання, залежно від їхньої конструкції та матеріалів, становлять від 60000 км до 90000 км. Це досягається поліпшенням матеріалу електродів і використанням більшої кількості бічних електродів (2, 3 або 4 бічні електроди).
У процесі роботи двигуна на свічки впливають електричні, теплові, механічні та хімічні навантаження. Розберемося, як працюють свічки запалювання автомобіля.
Які навантаження зазнають свічки?
Теплові навантаженняСвічку встановлюють у головці блоку циліндрів так, що її робоча частина знаходиться в камері згоряння, а контактна - у підкапотному просторі. Температура газів у камері згоряння змінюється від кількох десятків градусів на впуску до двох-трьох тисяч при згорянні. Температура під капотом автомобіля може сягати 150 °С. Через нерівномірність нагрівання температура в різних перерізах свічки може відрізнятися на сотні градусів, що призводить до теплових напруг та деформацій. Це посилюється тим, що ізолятор та металеві деталі відрізняються за величиною коефіцієнта термічного розширення.Механічні навантаженняТиск у циліндрі двигуна змінюється від тиску нижче атмосферного на впуску до 50 кгс/см2 і вище при згорянні. При цьому свічки додатково піддаються вібраційним навантаженням.
Хімічні навантаження.При згорянні утворюється цілий "букет" хімічно активних речовин, здатних викликати окислення навіть дуже стійких матеріалів, тим більше робоча частина ізолятора і електродів може мати робочу температуру до 900 °С.
Електричне навантаження.При іскроутворенні, тривалість якого може становити до 3 мс, ізолятор свічки виявляється під впливом імпульсу високої напруги. У деяких випадках напруга може досягати 20-25 кВ. Деякі типи систем запалювання можуть створювати напругу значно вище, але її обмежує пробивне напруження іскрового зазору.
Відхилення від нормального процесу згоряння
За деяких умов нормальний процес згоряння може порушуватися, що відбивається на надійності та термін служби свічки. До таких порушень відносять такі:
Пропуски займання.Можуть виникнути через збіднену горючу суміш, пропуски іскроутворення або недостатню енергію іскри. При цьому посилюється процес утворення нагару на ізоляторі та електродах.
Напальне запалювання.Розрізняють передчасне, що супроводжує появою іскри та запізнювальне- Викликане перегрітими ділянками поверхонь випускного клапана, поршня або свічки. При передчасному напальному запаленні мимоволі збільшується кут випередження запалення. Це призводить до зростання температури, деталі двигуна перегріваються і кут випередження запалення ще більше зростає. Процес набуває прискорення характеру до моменту, коли кут випередження запалення стане таким, що потужність двигуна почне падати.
При напальному запаленні можливі пошкодження випускного клапана, поршня, поршневих кілець та прокладки головки блоку циліндрів. У свічки можуть згоріти електроди або оплавити ізолятор.
Детонація- виникає при недостатній детонаційній стійкості палива в найбільш віддаленому від свічки місці, в результаті стиснення горючої суміші, що ще не згоріла. Детонація поширюється зі швидкістю 1500-2500 м/с, що перевищує швидкість звуку та викликає локальний перегрів циліндра, поршня, клапанів та свічки. На ізоляторі свічки можуть утворитися сколи та тріщини, електроди можуть оплавитися і повністю вигоріти.
Характерними ознаками детонації є металеві стуки, вібрація та втрата потужності двигуна, збільшення витрати палива та поява чорного диму.
Особливістю детонації є затримка часу від моменту настання необхідних умов до її виникнення. У зв'язку з цим детонація найбільш ймовірна при відносно невеликих оборотах двигуна і повному навантаженні, наприклад, при русі автомобіля на підйомі при повністю натиснутій педалі газу. Якщо при цьому потужність двигуна виявляється недостатньою, швидкість автомобіля та частота обертання двигуна зменшуються. При недостатньому октановому числі палива виникає детонація, що супроводжується дзвінким металевим стукотом.
Дизелінг.У деяких випадках виникає некерована робота бензинового двигуна з вимкненим запаленням при дуже малій частоті обертання двигуна. Це явище виникає через самозаймання горючої суміші при стисканні, подібно до того, як це відбувається в дизелях.
На двигунах, де не виключена можливість подачі палива в циліндр при вимкненому запалюванні, дизелінг виникає при спробі зупинити двигун. При вимиканні запалення двигун продовжує працювати з дуже малими обертами та вкрай нерівномірно. Це може тривати кілька секунд, потім двигун мимоволі зупиняється.
Причина дизелінгу - в особливостях конструкції камери згоряння та як паливо. Свічки не можуть бути причиною цього явища, тому що їх температура при малих оборотах явно недостатня для займання горючої суміші.
Нагар на свічці- це тверда вуглецева маса, що утворюється при температурі поверхні 200°З вище. Властивості, зовнішній вигляд та колір нагару залежать від умов його утворення, складу палива та моторної олії. Якщо свічку очистити від нагару, її працездатність відновлюється. Тому одна з вимог до свічки – здатність самоочищатися від нагару.
Видалення нагару, якщо в продуктах згоряння немає вогнетривких речовин, відбувається при температурі 300-350 ° С - це нижня межа працездатності свічки. Ефективність самоочищення від нагару залежить від того, як швидко ізолятор нагріється до температури після пуску двигуна.
Безперечно, будь-який елемент транспортного засобу – це його невід'ємна частина, яку покладаються певні функції. Якщо з великими агрегатами (мотор, генератор, акумулятор і т.д.) все більш-менш зрозуміло, то в питанні призначення дрібних деталей іноді непросто розібратися. Саме такими невеликими складовими великої конструкції автомобіля є свічки запалювання, про які йтиметься далі.
Для чого потрібні свічки в автомобілі
Якщо проводити аналогію зі звичайною восковою свічкою, то автомобільна свічка запалювання також здатна горіти, ось тільки її полум'я представлене у формі короткочасної іскри, яка відповідає за займання паливоповітряної суміші в різних типах теплових моторів. Що стосується бензинових силових агрегатів, то спалаху паливної рідини передує електричний розряд, напруга якого відповідає кільком тисячам або навіть десяткам тисяч вольт. Такий розряд з'являється між електродами свічки, що спрацьовує при кожному циклі у конкретний момент роботи силового агрегату.
Виходить, що якщо прибрати цей елемент із загального робочого ланцюжка, запалення суміші не відбудеться, і мотор не зможе почати свою роботу. На те, як працюють свічки запалювання, ми ще звернемо увагу, але трохи згодом.
Пристрій та принцип роботи свічок запалювання
До основних конструктивних елементів автомобільних свічок запалювання відносяться ізолятор, центральний електрод, контактний стрижень і, власне, сам корпус, який все це поміщено. Контактний стрижень виступає сполучним елементом між свічкою запалювання та котушкою, або свічкою та високовольтним проводом. Центральний електрод відіграє роль катода, виготовленого із легованої сталі. Діаметр електрода знаходиться в межах 04-25 мм.
Сьогодні для створення цього елемента використовується одразу два метали: мідь (з неї виготовляється сердечник) та сталь (біметалічний електрод). Сталева оболонка добре нагрівається, тим самим забезпечуючи надійний і швидкий запуск силової установки, а мідний сердечник швидко відводить тепло.
Щоб збільшити термін служби свічок запалювання, підвищити стійкість деталей до корозійних впливів і руйнувань під впливом електрохімічних процесів, осердя виготовляють із шляхетного або рідкоземельного сплаву сталі (іридія, платини, ітрію, вольфраму або паладію). Саме цей факт сприяв появі доповнень до назви деталей: , платинова і т.д.
Центральний електрод і контактний стрижень з'єднуються за допомогою струмопровідного герметика, який просто необхідний для захисту електрообладнання двигуна від проблем, що виникають через іскроутворення. Таким герметиком нерідко стає провідна струм скломаса. Ізолятор служить ланкою, що об'єднує, яке з'єднує контактний стрижень з центральним електродом. Саме цей елемент забезпечує електричну ізоляцію та встановлений температурний режим свічки запалювання.
Всі зазначені елементи укладені у металевий корпус, виконаний з нікелевого сплаву. Він доповнений різьбленням для вкручування свічки в головку блоку циліндрів та її утримання там. Нижня частина свічки представлена як бічного електрода, виготовленого з нікелевого сплаву. Між центральним та бічним електродом є зазор, розміри якого впливають на якість займання паливно-повітряної суміші.
Застосування свічки з великим зазором вимагає використання вищої пробійної напруги, що підвищує ймовірність пропуску моменту запалювання. Як результат, ми отримуємо збільшення витрат палива та шкідливих вихлопних газів. У той самий час занадто маленький зазор створює малу іскру, унаслідок чого ефективність від займання ТВС значно знижується.
Принцип роботи свічки запалювання досить простий: паливно-повітряна суміш підпалюється електричним розрядом, напруга якого досягає декількох тисяч або навіть десятків тисяч вольт. Ця напруга з'являється між електродами свічки у конкретний момент кожного робочого циклу силової установки машини.
Види свічок запалювання
Одним з основних критеріїв поділу свічок запалювання на види є їхня конструкція. Так, враховуючи влаштування таких «запальничок», їх поділяють на:
двоелектродні (класичний варіант, в якому є один центральний та один бічний електрод);
багатоелектродні (передбачають наявність одного центрального та кількох бічних електродів).
Останній варіант використовується, коли є бажання отримати надійну свічку запалювання із тривалим терміном служби. Справа в тому, що у двоелектродному варіанті іскра виникає тільки між двома електродами, викликаючи їх швидке вигоряння, а багатоелектродна свічка дозволяє іскрі з'являтися між центральним та одним з бічних електродів. З огляду на зниження навантаження на кожен бічний електрод, цілком логічно, що свічка прослужить довше.
Крім того, розділити свічки запалювання на види можна і виходячи з матеріалу виготовлення. У такому разі виділяють класичні та платинові вироби.У першому випадку, найчастіше електроди виготовляються з міді, але існують варіанти, в яких електроди покриті рідкісними металами (наприклад, ітрієм). Таке покриття підвищує стійкість електродів, але на інші параметри ніяк не впливає.
Електроди з платини мають високу корозійну і температурну стійкість, і ними можуть бути не тільки центральні, але і бічні елементи. Зазначений вид свічок запалювання монтується в турбодвигуни, обладнані турбо-або механічним нагнітачем. У порівнянні з класичними варіантами термін служби платинових виробів порівняно більший, але й коштують вони дорожче.
Відносно нещодавно з'явився ще один вид свічок запалювання. плазмово-форкамерні. У цьому випадку роль бічного електрода покладається на корпус виробу, а сама конструкція утворює кільцевий іскровий зазор, в якому переміщення іскри відбувається по колу. Вважають, що саме цей вид свічок запалювання покращує самоочищення деталей, тим самим збільшуючи їх термін служби.
Центральний електрод свічки з'єднаний з контактним висновком за допомогою спеціального керамічного резистора, який відмінно зменшує перешкоди від системи запалювання, що працює. Найчастіше наконечник центрального електрода виготовляється із залізонікелевих сплавів, до яких додають хром, мідь та інші рідкісноземельні метали.
Краї центрального електрода найбільше схильні до електронної ерозії – вигоряння, через що доводиться періодично зчищати сліди ерозії наждаком. Однак сьогодні необхідність у подібній процедурі відпала, оскільки почали використовувати сплави з «шляхетними» металами: вольфрамом, платиною, іридієм тощо. Існують варіанти класичних виробів, в яких електроди покриті сплавом ітрію, що також допомагає збільшити стійкість електродів до негативних впливів, і є ключовою особливістю свічок запалювання.
Ще одна класифікація описаних деталей ґрунтується на теплових характеристиках, тобто, згідно з калільним числом, свічки поділяються на: гарячі (калільне число коливається від 11 до 14), середні свічки (від 17 до 19) і холодні (більше 20). Також існують уніфіковані вироби, калільна кількість яких відповідає 11-20. Кожен двигун вимагає встановлення свічок, що ідеально відповідають йому за тепловими характеристиками. Тип різьблення свічок запалювання також є приводом їхнього поділу на види, причому як за довжиною, так і за розміром головки під ключ. Усі ці параметри необхідно враховувати під час вибору деталей.
Маркування та термін служби
Головними параметрами свічок запалення будь-якого виду є приєднувальні розміри деталей (довжина та діаметр різьбової частини), калільне число, наявність вбудованого резистора та положення теплового конуса.
Вітчизняні іскрові варіанти таких виробів, придатні для моторів практично всіх транспортних засобів (легкових та вантажних автомобілів, автобусів, мотоциклів та ін.) повністю відповідають вимогам міжнародного стандарту ISO 1919, тим самим забезпечуючи можливість їх заміни зарубіжними аналогами за характеристиками та розмірами.
Різниця між габаритними і приєднувальними розмірами свічок запалювання пояснюється різноманітністю силових установок, що випускаються. Сучасні вимоги щодо підвищення якості їх робочих параметрів визначають основний напрямок у розвитку свічок запалювання: різьбова частина подовжується, тоді як діаметральні розміри зменшуються. Маркування свічок запалювання, що випускаються у Росії, представлена нижче.
Примітки:
* - свічки запалювання, різьбова частина корпусу яких відповідає 9.5 мм. Існують тільки варіанти з різьбленням М14х1.25 і розміром шестигранника "під ключ" 19.0 мм.
** - Вироби з довжиною різьбової частини корпусу 12.7 мм, які виготовляються тільки з розміром різьблення М14х1.25. У цьому випадку розмір шестигранника "під ключ" дорівнює 16.0 та 20.8 мм.
*** - Порядковий номер розробки. Вказується інформація про величину іскрового зазору, встановленого виробником та (або) інформація про інші особливості конструкції, які не впливають на загальні робочі характеристики свічки.
о.н.- Позначення не ставиться.
На що звертати увагу при покупці
Пристрій свічки запалювання – не єдиний параметр, який варто звертати увагу при виборі таких деталей. Однак до найважливіших з них відносять лише дві характеристики: калільне числоі розмір самої свічки. Що стосується розмірів, то тут все досить просто: занадто маленька свічка просто провалиться у свічкову криницю, тоді як велика в неї не поміститься.
Калільне запалювання - це вже більш серйозний параметр, який визначає температурний діапазон свічки запалювання (температуру, при якій паливно-повітряна суміш зможе загорятися від іскри, а не розжареного електрода).
Високий показник калільності свідчить про холодність свічки, а значить, така деталь створена для роботи на моторах, здатних прогріватися до високих температур і виносити серйозні навантаження. Низька калільна кількість вказує на «гарячу» свічку запалювання, яка може самоочищатися. Тому не варто відразу записувати такі вироби в ряди «невідповідних».
Найбільш підходящий спосіб вибору свічок запалювання, враховуючи при цьому тривалість терміну їхньої служби та інші важливі характеристики – це звернутися до дилера або переглянути посібник з експлуатації автомобіля.Щоправда, його використання не завжди можливе, оскільки керівництво може не опинитися під рукою, а власники старих марок не завжди зможуть знайти свічки, які їм порадив виробник 15-20 років тому.
Настав час, шановні читачі, поговорити про елемент, який вінчає всю систему запалення автомобіля і, без сумніву, є одним із ключових у роботі бензинового. Свічка запалювання - саме заради іскри, яка виникає між її електродами, і починаються всі хитрощі з електронікою, трамблерами та іншим. Давайте ближче познайомимося з цим вузлом, розглянемо пристрій свічки запалювання та нюанси, які потрібно знати про неї водіям-початківцям.
Отже, як ми вже з вами знаємо, героїня цієї статті потрібна для того, щоб спалахнути паливно-повітряну суміш у циліндрі двигуна.
На жаль, часто власники машин не приділяють належної уваги цим елементам, вважаючи їх простим витратним матеріалом. Насправді свічки, як і багато інших вузлів двигуна, вимагають до себе певної частки уваги, адже від них залежить стабільність роботи силового агрегату.
Крім цього, досить високі вимоги пред'являються до їхньої надійності. Тільки уявіть, в яких умовах доводиться працювати свічкам - висока напруга, що подається на електроди (до 40 000 Вольт), високі температури, що досягають 1000 градусів і агресивні хімічні процеси, пов'язані зі згорянням палива. Все це диктує певні умови, яким має відповідати пристрій свічки запалювання, і далі…
Незважаючи на всю відповідальність, що лежить на плечах свічок, їхня конструкція досить проста. Як то кажуть: «Чим простіше, тим надійнішим». Складається вона з таких частин:
- контактний стрижень (наконечник);
- центральний електрод;
- ізолятор із кераміки;
- металевий корпус;
- резистор;
- бічний електрод.
Контактний стрижень або, як його називають, наконечник призначений для з'єднання з високовольтними проводами системи запалювання.
Іншим кінцем стрижень через резистор, що служить зниження рівня перешкод від іскрового розряду, з'єднаний з центральним електродом, і всі ці елементи поміщені в ізолятор з тугоплавкою кераміки.
Ізолятор, як і слідує з його назви, служить для запобігання короткому замиканню між центральним електродом, на який подається напруга до 40 000 Вольт і корпусом, що має надійне електричне з'єднання з масою. Ізолятор має не тільки зовнішню частину, яка видно, але й внутрішню (так званий тепловий конус), що виходить прямо в камеру згоряння циліндра.
При правильному режимі роботи силового агрегату та свічки, тепловий конус виконує дуже важливу роль – на його поверхні через високу температуру догоряють частки сажі, відбувається самоочищення свічки від продуктів горіння палива та не накопичуються відкладення.
Але якщо раптом температура теплового конуса перевищує допустиму, то може відбуватися гарне запалювання суміші - вкрай негативне явище, при якому пальне займається не від іскри, а від розігрітого до дуже високих температур ізолятора.
Металевий корпус об'єднує перераховані вище внутрішні деталі і має різьблення для вкручування в посадкове місце.
Ну і останній елемент – бічний електрод. Він приварений до корпусу та розташовується поблизу центрального електрода. Саме між ними і проскакує іскра, що пожвавлює бензиновий двигун.
Що потрібно знати автовласнику?
Автовласнику корисно знати як пристрій свічки запалювання, а й її основні характеристики. Тільки так можна підібрати оптимальну модель цієї деталі, яка найкраще підійде для двигуна. Їх декілька:
- калільне число – дуже важливий параметр, від нього залежить, чи відбуватиметься гартоване запалювання суміші в циліндрах, яке може призвести до серйозних поломок двигуна. У кожного мотора в специфікаціях зазначено рекомендоване значення цього параметра і вкрай бажано використовувати відповідні свічки - не з більшим і тим більше не меншим числом;
- іскровий проміжок – по суті, це відстань між центральним та бічним електродом. Чим вона менша, тим менша напруга необхідна для утворення іскри;
- здатність до самоочищення - те, як свічка справляється з продуктами згоряння палива та відкладеннями. Якоїсь об'єктивної шкали цей параметр не має – вірити доводиться виробникам на слово;
- робоча температура свічки – повинна перебувати в межах 500 – 900 градусів за Цельсієм;
- діаметр свічки і довжина різьблення – перший параметр зазвичай становить 14 мм, а ось другий залежить від потужності мотора – чим більше коней під капотом, тим довшим має бути різьблення, як правило, від 12 до 25 мм.
Багато цих характеристик виробники вказують на корпусі свічки у вигляді спеціальних шифрів, розгадати які можна за допомогою таблиць.
Також існують і таблиці взаємозамінності – модель якоїсь свічки без проблем можна замінити на іншу.
Як ми можемо бачити, друзі, героїня сьогоднішньої статті - елемент непростий і для автолюбителя важливо знати не тільки пристрій свічки запалювання, але і її параметри, щоб при заміні не виникло проблем із силовим агрегатом, які можуть обернутися дорогим ремонтом.
На цьому розповідь про свічку добігає кінця, а я приступлю до підготовки наступних статей, в яких розповім вам про інші секрети, що ховаються в надрах автомобілів.
