Іскрові свічки запалювання - пристрій, параметри, кроси, причини відмови)
Іскрові свічки запалювання не зазнали важливих змін з моменту їх застосування на початку XX століття. Розвиток цього елемента бензинового двигуна йде шляхом удосконалення елементів конструкції, матеріалів та технології виробництва.
Деталі свічки, що знаходяться в камері згоряння, піддаються високим термічним, механічним, електричним навантаженням, а також хімічному впливу продуктів неповного згоряння палива. Температура в ній змінюється від 70 до 2500 ° С, тиск газів досягає 50 - 60 бар, а напруга на електродах доходить до 20 кВ і вище. Такі жорсткі умови роботи визначають особливості конструкції свічок і матеріалів, що застосовуються, так як від безперебійності іскроутворення залежать потужність, паливна економічність, пускові властивості двигунів, а також токсичність відпрацьованих газів.
Опорна поверхня (нею свічка "впирається" в головку) може бути плоскою або конічною. У першому випадку для надійної герметизації свічкового отвору використовується кільце ущільнювача. Конічна поверхня добре герметизує з'єднання свічки з головкою блоку. Матеріалом ізолятора є високоміцна технічна кераміка. Для запобігання витоку електрики на його поверхні (у "верхній" частині ізолятора) роблять кільцеві канавки (бар'єри струму) і наносять спеціальну глазур, а частину ізолятора з боку камери згоряння виконують у формі конуса (званого тепловим). Всередині керамічної частини свічки закріплені центральний електрод та контактнийстрижень, між якими може бути розташований резистор, який пригнічує радіоперешкоди. Герметизація з'єднання цих деталей здійснюється струмопровідною скломасою (склогерметиком). Бічний електрод ("маси") приварений до корпусу. Електроди виготовляють із жаростійкого металу або сплаву. Для поліпшення відведення тепла від теплового конуса центральний електрод можуть робити з двох металів (біметалічний електрод) - центральну частину міді укладають в жаростійку оболонку. Біметалічний бічний електрод має підвищений ресурс завдяки тому, що хороша теплопровідність міді перешкоджає надмірному його нагріванню.
Мал. 1. Влаштування свічки запалювання з плоскою опорною поверхнею: 1 - контактна (штекерна) гайка; 2 – ізолятор; 3 - визначення ізолятора (бар'єри струму); 4 – контактний стрижень; 5 – корпус свічки; 6 - струмопровідний склогерметик; 7 - ущільнювальне кільце; 8 - центральний електрод з мідним сердечником (біметалевий); 9 - тепловідвідна шайба; 10 - тепловий конус ізолятора; 11 - бічний електрод ("маси"); h - іскровий проміжок.
Для забезпечення всього спектру бензинових двигунів свічками запалювання останні виробляють з різними параметрами, які відображаються в умовному позначенні свічки (наводяться нижче).
Габаритно-приєднувальні розміри - це діаметр і крок різьблення, довжина різьбової частини та розмір шестигранника "під ключ". Всі вони чітко визначені для кожного двигуна.
Калільне число є показником теплових властивостей свічки (її здатності нагріватися при різних теплових навантаженнях двигуна). Воно пропорційне середньому тиску, при якому в процесі випробувань свічки на моторній установці тарування в її циліндрі починає з'являтися калільне запалювання (не-керований процесзапалення робочої суміші від розпечених елементів свічки). Свічки з невеликим калільним числом називають гарячими. Їх тепловий конус нагрівається до температури 900 ° С (температура початку калільного запалювання) при відносно невеликому тепловому навантаженні. Такі свічки застосовуються на малофорсованих двигунах з невеликими ступенями стиснення. У холодних свічок калільне запалювання виникає при великих теплових навантаженнях, і вони використовуються на високофорсованих двигунах.
Поки тепловий конус не нагріється до 400 ° С, на ньому утворюється нагар, що призводить до витоків струму і порушення іскроутворення. Після досягнення цієї температури він (нагар) починає згоряти, відбувається очищення свічки (самоочищення).
Чим довше тепловий конус, тим більше його площа, тому він нагрівається до температури самоочищення при меншому тепловому навантаженні. До того ж виступ цієї частини ізолятора з корпусу посилює її обдування газами, що додатково прискорює прогрів та покращує очищення від нагару. Збільшення довжини теплового конуса призводить до зменшення калільного числа (свічка стає "гаряче"). Щоб залишити його незмінним у конструкції застосовують бі-металеві центральні електроди, які краще відводять тепло. Такі свічки (їх називають термоеластичними) швидше прогріваються до температури самоочищення (як гарячі), але викликають гартальне запалювання при високих теплових навантаженнях (як холодні).
Вітчизняна промисловість випускає свічки запалювання з калільні числа 8, 11, 14, 17, 20, 23 і 26. За кордоном не існує єдиної шкали калільних чисел.
Величина іскрового зазору вказується в інструкції з експлуатації автомобіля (але може бути вказана також на упаковці або маркування свічки) і знаходиться в межах від 0,5 до 2 мм.
УЗалежно від конструкції електродів зазор буває регульованим (за рахунок підгинання бічного електрода) і нерегульованим (у свічках з декількома "об'єднаними" бічними електродами або не мають бічних електродів).
На свічці запалювання українського виробництва мають бути зазначені: - дата виготовлення (місяць або квартал та (або) дві останні цифри року виготовлення); - товарний знак та (або) найменування підприємства-виробника; - умовне позначення типу свічки (розшифрування наведено далі);
Через відсутність за кордоном єдиної системи маркування визначити відповідність свічок запалювання різних виробників можна тільки за допомогою каталогів або таблиць взаємозамінності (табл. 1).
В даний час все більше свічок запалювання випускається з біметалевим електродом. Це дозволяє, крім поліпшення термо-еластичність, підвищити їх надійність і довговічність.
Зростає обсяг виробництва свічок запалення з виступом теплового конуса ізолятора з металевого корпусу, що забезпечує покращене самоочищення від нагару.
З метою збільшення терміну експлуатації, що не потребує регулювання іскрового проміжку, випускають свічки запалювання з декількома електродами "маси".
Для поліпшення процесу іскроутворення (займистої здатності іскри) розробляють свічки зі збільшеним іскровим зазором, змінюють форму і профіль електродів, а на їх поверхні наносять платину.
Зростає виробництво свічок запалювання з використанням поверхневого розряду (у яких немає електрода "маси", а іскра йде від центрального електрода до корпусу по поверхні ізолятора).
Для зниження рівня перешкод радіоприйому все більше свічок запалювання забезпечуються вбудованим перешкодопереважним резистором.
Таблиця 1. Взаємозамінність основних типів свічок (прочерк – аналог відсутній)