Реферат на тему:
Свічки запалення
Свічки запалення, безумовно, працюють в самих екстремальних умовах, які
тільки можна знайти в автомобілі. Вони по черзі то знаходяться “в
епіцентрі вибуху” розжарених газів з температурами до декількох тисяч
градусів, то приймають на себе порцію робочої суміші, яка тільки що
утворилася з атмосферного повітря (при температурі навколишнього
середовища) і пари бензину. Все це повторюється десятки разів кожну
секунду протягом багатьох годинника.
Головним завданням всієї конструкції свічки є створення зазору, через
який періодично пропускається могутній електричний заряд під напругою
20-30 тисяч вольт, що створює дугу, яка підпалює робочу суміш. Самі
невеликі відхилення параметрів приводять до нестійкої роботи, особливо
помітної на неодружених оборотах, а іноді і до повної зупинки або
неможливості завести двигун. Основною причиною таких відхилень є
накопичення продуктів згорання бензину, що забивають іськрообразующий
зазор.
Вихід з цієї суперечливої ситуації знайдений давно – свічка сама повинна
звільнятися від продуктів згорання. Вони допалюються на її розжарених
поверхнях і змиваються вихором газів, що горять, потрапляючи далі в
моторне масло і зрештою – в масляний фільтр або у вигляді відкладень на
дно картера. Разом з тим свічка запалення не повинна нагріватися дуже
сильно, в цьому випадку починається так зване гартівне запалення і
детонація, коли робоча суміш спалахує не від розряду струму в заданий
момент часу, а від розжарених електродів у момент попадання пари в
камеру. Наслідки цього найсумніші, починаючи від втрати потужності і
збільшення викиду всіх шкідливих речовин до можливого руйнування
двигуна.
Характер експлуатації автомобіля визначає величезний діапазон можливих
навантажень на двигун. Тепловий режим його компонентів при роботі,
скажімо, в місті дуже сильно відрізняється від напруженого режиму при
русі на гірському серпантині. Весь цей час свічки запалення повинні
забезпечувати точний баланс між накопиченням тепла для самоочищення і
його відведенням для запобігання гартівному запаленню. Експериментально
встановлено, що такий баланс витримується максимально вірно, коли робочі
поверхні свічки знаходяться в діапазоні від 400 до 900 градусів.
Добре відома схема відведення тепла типовою свічкою запалення. Близько
20 відсотків з 100, отримуваних від спалювання газів переходить новій
порції робочої суміші, що назад поступила в камеру (вона поступає
практично з температурою навколишнього повітря). Шістдесят відсотків
проходить через поверхні зіткнення ізолятора і оболонки свічки далі на
корпус головки туди, де їх вже “чекає” сорочка охолоджування. По 10
відсотків отримує атмосфера зовні від зовнішніх частин оболонки і
ізолятора.
Саме комбінація конструктивних особливостей ізолятора і оболонки свічок
запалення визначили їх ділення на гарячі, холодні і проміжні. Перші
мають велику поверхню ізолятора, видатну в камеру і “доступну” для
обігріву газами, що горять, і маленьку зону переходу від ізолятора до
оболонки. Другі мають набагато більшу зону для відведення тепла і, тому,
їх робочі поверхні нагріваються значно менше. Здатність накопичувати
тепло називається гартівним числом свічки. Практично кожен
фірма-виготовлювач застосовує тут свою систему кодування і, тому, єдиний
спосіб правильно підібрати свічу – використовувати фірмовий каталог або
таблиці взаємозамінюваності.
Керамічний ізолятор визначає здатність свічки накопичувати тепло, а
металевий сердечник – відводити. Без ефективного рішення другої
складової цієї рівності правильний баланс неможливий і тому практично
всі сучасні свічки мають так звану біметалічну конструкцію. Центральний
електрод робиться композитним, таким, що складається із стійкої до
ерозії оболонки (зазвичай з хромо-никільовой стали) і мідного
сердечника, що багато разів підвищує здатність відводити тепло. Набагато
рідше біметалічними роблять і бічні електроди, ще рідше замість міді
застосовують інші матеріали, наприклад срібло.
Біметалічний центральний електрод додає свічці найважливішу властивість,
звану термоеластичністю. Її конструкція володіє одночасно і “гарячими” і
“холодними” властивостями. У момент пуску двигуна нагрівається нижня
частина електроду, зроблена з хромо-никільового сплаву з меншою
теплопровідністю. Це дозволяє підтримувати підвищену температуру і, як
наслідок, забезпечити швидкий і надійний пуск. Потім, у міру прогрівання
всієї маси свічки, в справу вступає мідна серцевина, інтенсивно відвідна
тепло, свічка стає “холодною”. При зниженні оборотів, наприклад на
холостому ході, більше працює хромо-никільовий ділянка і свічка знов
набуває “гарячих” властивостей.
Серед виробників свічок запалення йде безперервна боротьба двох
протилежних концепцій. Згідно першої ніж більший по потужності струм
проходить через зазор між електродами, тим повніше і ефективніше згорає
паливо. В результаті знижується витрата бензину, збільшується чистота
роботи двигуна і ресурс таких дорогих елементів системи, як каталітичний
нейтралізатор. При цьому, проте, йде інтенсивне електрохімічне
руйнування поверхонь електродів, особливо бічного. Супротивники цього
підходу пропонують рішення, що знижують потужність струму, збільшуючи
при цьому ресурс свічок запалення.
Не тільки підвищений заряд струму, але і ідея автомобіля, що не
“обслуговує”, примушують конструкторів шукати шляху збільшення часу
роботи свічки. Багато нових автомобілів США пропонують сьогодні 100
тисяч миль (160 тисяч кілометрів) до першої заміни витратних матеріалів
(фільтри-свічки). Найчастіше такі моделі укомплектовані платиновими
вставками у вигляді дисків на бічному або на обох електродах. Платина
набагато стійкіше до корозії і електрохімічного руйнування, чим
традиційні хромо-никілієвиє сплави. Конструкції з електродами, цілком
виконаними з платинового сплаву робляться рідше.
У роздрібній торгівлі “свічки-довгожителі” частіше укомплектовані трьома
– чотирма бічними електродами, хоча зустрічаються і платинові вставки.
Помилково автоаматори часто вважають, що чотири електроди покращують
“поджігаємость” змішай, утворюючи чотири плазмові містки. Насправді
відбувається зворотне. “Поджігаємость”, а також ефективність згорання
навіть небагато погіршуються, зате значно продовжується час життя
свічки. У випадку з чотирма бічними електродами іскра утворюється між
центральним і тим бічним, який знаходиться ближчим. Його поверхня помалу
зношується і в справу вступає наступний – той, відстань до якого
мінімально. Так по черзі і працює декілька бічних електродів,
продовжуючи термін служби свічки.
Згорання робочої суміші свічок з декількома бічними електродами
погіршується тому, що її доступ в найкритичнішу частину камери – до
іскри утруднений. До того ж, ніж більше електродів, тим інтенсивніше
відводиться тепло від свічки. Для таких конструкцій більше вірогідність
утворення нагару і гірше показники двигуна по CO і NO. Тому конструктори
активно досліджують і інший шлях – свічки з одним бічним електродом
мінімальних розмірів або … зовсім без бічного електроду.
Ue
gd_3I
Останню конструкцію в реальному житті можна зустріти тільки на
спортивних болідах. У них роль бічного електроду виконує вся бічна
кромка і іскра дійсно утворюється у вигляді пучків з трьох-чотирьох
містків. Робити свічки без бічних електродів в гоночних автомобілях
доводиться унаслідок застосування надпотужного заряду. Такий заряд,
по-перше, дуже швидко з’їдає електроди з будь-якого матеріалу, а
по-друге має можливість “перестрибнути” з бічного кільця в центр.
Інший спосіб “піти” від застосування бічного електроду пропонувала свого
часу фірма СААБ. У тій конструкції його роль виконував … поршень. Ідея
була проста і геніальна. Запалення суміші будь-якого бензинового двигуна
відбувається при русі поршня вгору, коли він стискає вже робочу суміш,
що заздалегідь поступила в камеру. На поверхні поршня був зроблений
голкоподібний виступ, з якого і сходила іскра, потрапляючи потім на
центральний електрод свічки, розташованої в звичайному для неї місці.
Переваги такої конструкції очевидні. Не тільки збільшувався час служби
“бічного електроду” (він практично не вигоряв), але і центральний
електрод і ізолятор можна було зробити довговічніше. Не дозволили
упровадити таку систему запалення проблеми з підведенням і розподілом
електричного заряду.
Наступним кроком стало удосконалення геометрії бічного і центрального
електродів свічок звичайної конструкції. Якщо узяти як приклад каталог
будь-якій з крупних фірм, то в нім можна знайти 10-20 різних способів
поліпшити іськрообразованіє. Форма центрального електроду міняється і
найрадикальнішим прикладом тут може бути модель Rapidfire компанії
Delphi. На поверхні її центрального стрижня зроблено 12 ребер з гострими
кромками. З таких кромок свічка сходить набагато легше, ніж з
традиційної гладкої циліндрової поверхні центрального електроду.
Це дозволяє, з одного боку, знизити порогову напругу запалення, а з
іншої – зробити його надійніше і стійкіше при режимах холостого ходу або
пуску. Продавці автомобілів відзначають, що саме ці режими найкритичніші
в сприйнятті потенційними покупцями всього автомобіля. Виготівники
Rapidfire підрахували, що її конструкція в порівнянні з “заводськими”
свічками автомобіля дозволяє на 18% збільшити віддачу акселератора, на
27% стабільність холостого ходу і на 2% економію палива, але це для
яких-небудь там (у них) Ford або Chevrolet. Ніхто не вимірював поліпшень
в роботі двигуна середнього російського авто. Вся справа в допусках,
посадках і зазорах. Залишається тільки сперечатися про те, чи зловлять
високоточні прилади економію в 2% на двигуні з розкидом основних
характеристик в плюс-мінус 5-10%%.
Головним же супротивником сучасних свічок на сучасних двигунах є …
сусіди по камері. Конструктивно свічка може бути встановлена тільки в її
верхній частині там, де вже розташувалися клапани і, часто, різні
датчики. Перехід від двох до чотирьох і далі до п’яти клапанів на
циліндр залишає зовсім мало вільного простору. Свічці доводиться
“худнути” в діаметрі, економлячи на безцінній площі усередині камери
згорання. Так, якщо в недавньому минулому можна було зустріти свічки з
різьбленням M18, то тепер поширеними є М14 і вже зустрічаються М12 і
навіть М10. Для такої тонкої свічки набагато складніше вирішити проблеми
термічної витривалості і теплоотвода і тут на перший план виходять
питання якості матеріалу, стабільності виробництва і дотримання
технології.
Всі фірми-виробники мають свої унікальні системи маркіровки. Так,
наприклад, практично одна і та ж свічка різних виробників може
називатися WR7D, RN9YC, CR43CXLS, CW7LPR або 17R-7DU. Єдиною буквою, що
зустрічається в даному випадку в кожній комбінації є R і це не
випадково. Їй позначають резистор, зроблений складовою частиною
центрального електроду. Як і багато інших технічних рішень, воно прийшло
з авіації тих часів, коли з двигунів внутрішнього згорання там
вичавлювали останні резерви підвищення ефективності. Резистор необхідно
застосовувати на тих автомобілях, які оснащені електронними системами,
розташованими в підкапотному просторі. Інша буква, що часто
зустрічається, – З, що позначає мідь (Cupper), а точніше – центральний
мідний електрод, а дві букви CC у Champion позначають мідний сердечник
як у центрального, так і у бічного електроду.
Найважливішими чисельними характеристиками свічок запалення є гартівне
число, діаметр різьблення і довжина різьблення.
Не варто говорити про те, що свічка повинна точно відповідати по цих
трьом параметрам двигуну Вашого автомобіля. Навіть проста помилка з
довжиною різьблення може привести до дорогих сумних наслідків. Якщо вона
буде коротша, ніж ваша штатна – на “зайвих” витках різьблення в головці
дуже швидко накопичаться продукти згорання і потім для нормальної свічки
шлях доведеться пробивати спеціальним мітчиком. Ще страшніше за наслідок
заворачиванія дуже довгої свічки. В цьому випадку продукти згорання
осядуть вже на її поверхні і вона буде схоплена своєбразним замком.
Мінімальний результат такої неуважності – розбирання двигуна.
Не варто також прагнути запам’ятати систему кодування гартівного числа і
резьб у різних виробників. Що будь-який поважає себе і клієнтів
продавець запчастин має на готове таблицю взаємозамінюваності.
Свічки запалення, точніше їх зовнішній вигляд, є чудовим індикатором
стану двигуна.
Не тільки свічка сама готова вам “розповісти” про можливі помилки з її
вибором, але і повідати про приховані процеси, що розвиваються в двигуні
задовго до того, як вони заявлять про себе виді чорного диму, детонації
або нестабільної роботи.
Нормально працююча свічка справного двигуна має чисті електроди і колір
керамічної спідниці ізолятора що варіюється від світло-сірого до
коричневого.
Поява чорного жирного нагару говорить про те, що або свічка холодна для
даного двигуна, або із-за початківця проявляти себе зносу поршневих
кілець в камеру поступає зайва кількість масла, або карбюратор
відрегульований неправильно і робоча суміш переобогащена. Свічка, що
перегрівається, має білий колір кераміки. Якщо ж, вивернувши свічку, Ви
виявили ті, що оплавилися або закидані розплавленим алюмінієм електроди
– це сигнал серйозних неприємностей, що вже почалися (гартівного
запалення, детонації).
І останнє, про що слід згадати – можливе продовження життя свічки
регулюванням зазору. Дійсно, у міру електричного і термічного зносу
електродів він росте і, застосувавши спеціальні щупи, можна заміряти і
виставити правильний зазор простим підгином бічного електроду. Можна
визнати такі дії єдино правильними, якщо Ви опинилися наодинці з
двигуном, що не заводився, на дачі за містом або фінансова криза з’їла
всі запаси Вашої сім’ї і витрати на наступний комплект в нім не
передбачені. У звичайній же ситуації подумайте про те, що витончені
електроди швидше розжарюються і створюють загрозу детонації. Капітальний
ремонт двигуна коштує набагато дорожче за дюжину свічок. Найостанніше –
міняйте їх всім комплектом (4, 6, 8 штук, залежно від двигуна) – не
варто економити на сірниках.
Джерело: avtoff.ru
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
