Свечи зажигания

Воспламенение рабочей смеси в цилиндре двигателя осуществляется свечой зажигания. Высоковольтное напряжение, поступающее на электрод свечи от катушки зажигания через распределитель, вызывает искровой разряд (пробой) в зазоре между электродами свечи и воспламеняет рабочую смесь. Зазор между электродами — это воздушный искровой промежуток. Именно свечи с воздушным искровым промежутком наиболее распространены в современных автомобильных поршневых двигателях. В роторно - поршневых и газотурбинных двигателях иногда используют свечи поверхностного разряда,когда искровой разряд проходит частично по воздуху, частично по поверхности изолятора.

При работе в двигателе свеча испытывает на себе большие колебания температуры: от 70°С для свежей (холодной) порции рабочей смеси до 2700°С во время рабочего хода поршня. Кроме того, в процессе рабочего хода давление в цилиндре двигателя может достигать (5-6) МПа, и на поверхность (сечение) свечи, установленной в камере сгорания, действует сила (0,5-1,2) кН. Это давление стремится выдавить свечу из ее резьбового гнезда или выдавить из ее изолятора центральный электрод либо электрод вместе с изолятором, который завальцован.

В продуктах сгорания находятся вещества, которые вызывают химическую коррозию электродов. Кроме того, отложение нагарана изоляторе и электродах свечей, вызванное неполным сгоранием топлива, или нагара из-за масла, попадающего на свечу и выгорающего на ней, создает токопроводящую массу. Эта масса шунтирует электроды и приводит к уменьшению напряжения во вторичной цепи системы зажигания или к прекращению искрообразования в зазоре свечи (рис.11)

Стандартная свеча имеет стержень (2) и изолятор (3). Колпачок (1) используется для подключения высоковольтного провода к свече зажигания. Изолятор (3)завальцован в корпус (4). В нижней части корпуса (изолированно от него) установлен центральный хромо-титановый электрод (5) с расширенной верхней частью и боковой электрод (6)из никельмарганцевого сплава (приварен к корпусу). Центральный электрод (5) контактирует со стержнем (2)через токопроводящий стеклогерметик (9). В нижней части стержня (2) выполнена накатка (10) с утолщением для того, чтобы стержень нельзя было извлечь после заливки стеклогерметиком.

Рис. 11

Свечи зажигания: стандартная (а), экранированная (б) и установка свечи в головке блока цилиндров двигателя (в).

1- колпачок; 2- стержень; 3 - изолятор; 4 - корпус; 5 и 6 – центральный и боковой электроды; 7 - уплотнительная шайба; 8 - уплотнитель; 9 – токопроводящий стеклогерметик; 10 - накатка в нижней части стержня; 11 – резистор; 12 - пружина; 13 — проводник; 14- керамическая втулка, 15 – гайка; 16 - резиновая втулка

Свечи маркируют группой букв и цифр, содержащих информацию о резьбе: буква А — резьба М14х1,25; буква М — резьба М18х1,5; цифра — калильное число (8, 11, 14, 17, 20, 23, 26); следующая буква обозначает длину резьбовой части (Н — 11мм, Д — 19 мм; длина 12 мм на свече не обозначается). Последняя буква обозначает, выступает ли конец изолятора за торец корпуса свечи (буква В). Иногда последней буквой Т обозначается герметизация центрального электрода термоцементом; если используется другой герметик, обозначение отсутствует.

Например, маркировка М26ДВ означает: свеча с диаметром резьбы 18 мм при шаге 1,5 мм имеет калильное число 26 и длину резьбовой части 19 мм, а конец изолятора выступает за торец корпуса свечи.

Многие типы отечественных и зарубежных свечей зажигания взаимозаменяемы.

Нормальная работа свечи обеспечивается при температуре теплового конуса не более 850-900°С. При температуре 400-500°С исчезает нагар — свеча самоочищается.

Температурный режим работы свечей примерно одинаков, аэксплуатационные температурные режимы двигателей различны. Поэтому свечи изготовляют с различной тепловой характеристикой — калильным числом. Это отвлеченный показатель, определяемый на испытательных стендах и зависящий от индикаторного давления на пороге калильного зажигания. Чем выше калильное число, тем в более высоком тепловом режиме может работать свеча зажигания.

3.6. Контактно – транзисторная система зажигания

Появление для автомобилей новых двигателей с высокой степенью сжатия и максимальной частотой вращения коленчатого вала, а также стремление работать на обедненных рабочих смесях для экономии топлива потребовало от системы зажигания больших энергий искрового заряда.

При увеличении силы тока в первичной цепи катушки зажигания, надежность и срок службы контактной группы снижается. Чтобы разгрузить контактную группу прерывателя от больших токов первичной цепи катушки зажигания, вызывающих искрение и эрозию, прерывание тока в катушке зажигания осуществляется бесконтактным элементом – силовым транзистором. Контакты же прерывателя используют для управления транзистором (2) (рис.12).

Вращающийся вместе с бегунком (5) распределителя зажигания (4) кулачок (8) периодически разрывает контакты (7) прерывателя и тем самым соединяет управляющий электрод (базу) транзистора (2) с «массой» (отрицательным полюсом аккумуляторной батареи (1)). Силовой транзистор (2) работает в режиме ключа (закрыт – открыт) и при замыкании и разрыве контактов (7) прерывателя пропускает или не пропускает ток от положительного полюса батареи (1) через первичную обмотку катушки зажигания к отрицательному полюсу аккумулятора.

Рис. 12

Контактно – транзисторная система зажигания:

1 – аккумуляторная батарея; 2 – транзистор; 3 – катушка зажигания; 4 – распределитель зажигания; 5 – бегунок; 6 – свечи; 7 – контакты прерывателя; 8 – кулачок.

Достоинством этой системы стало использование прерывателя для коммутирования слабого тока управления транзистором, что позволило отказаться от применения конденсатора, шунтирующего контакты прерывателя. Таким образом, исключен основной недостаток классической контактной системы зажигания, заключающийся в ограничении тока, разрываемого контактами.

Недостаток, связанный с механическим способом распределения энергии по свечам, остался, что приводит к обгоранию высоковольтных контактов. Возникли и другие недостатки, связанные с погрешностью момента искрообразования из-за механической связи с распределителем и выставления угла опережения зажигания.