Свеча зажигания устройство: параметры, виды и принцип работы

Устройство свечи зажигания

Свеча зажигания – это элемент системы зажигания, в котором образуется искровой электрический разряд, необходимый для воспламенения рабочей смеси, поступающей в цилиндры двигателя.

Конструктивно свеча зажигания представляет собой небольшой цилиндрический корпус из стали, в котором крепится центральный электрод, расположенный в изоляторе. Корпус имеет резьбу, посредством которой вся конструкция ввинчивается в головку цилиндра двигателя, оборудованную специальным отверстием. Верхняя часть корпуса имеет грани для гаечного ключа.

Устройство свечи зажигания

Вывод центрального электрода находится в верхней части корпуса и имеет специальное приспособление (наконечник) для подсоединения высоковольтного провода. Второй электрод располагается на боковой части корпуса.

Для нормального функционирования свечи зажигания необходимо поддержание температурного режима в нижней части изолятора в диапазоне от 400°С до 900°С. Соблюдение данного условия обеспечивает удаление нагара с конуса, препятствующего образованию искры, и называется функцией самоочищения свечи.

Нагрев элементов свечи свыше 900°С может стать причиной воспламенения горючей смеси до момента образования искры. Такая ситуация носит название – калильное зажигание и считается недопустимой.

Процесс отвода тепла осуществляется за счет наличия в конструкции свечи различных элементов и горючей смеси в камере сгорания.

В связи с тем, что при общих требованиях к температурному диапазону условия работы свечей в зависимости от мощности двигателя могут существенно различаться, промышленность предусматривает производство свечей с различными показателями калильного числа (различной тепловой характеристикой).

Показатель калильного числа определяется в лабораторных условиях с использованием испытательной установки, имитирующей работу одноцилиндрового двигателя. Лабораторный режим предполагает создание ситуации калильного зажигания в условиях растущего нагрева конструкции свечи. По результатам лабораторных испытаний устанавливается калильное число свечи, определенное рядом цифровых значений: 8, 11, 14, 17, 29, 23, 26.

Маркировка свечей зажигания необходима для их правильного выбора в зависимости от установки на предполагаемом двигателе. Маркировка включает следующие обозначения: материал, из которого произведен изолятор; длину резьбы в нижней части изолятора, диаметр резьбы, калильное число. Длине резьбы, обозначенной буквой Н – соответствует размер в 11 мм, обозначенной буквой Д – размер в 19 мм, отсутствие буквы говорит о длине размером в 12 мм. Аналогично этому маркируется диаметр резьбы: обозначенный буквой А – соответствует размеру 14 мм, а обозначенный буквой М – размеру 18 мм. Калильное число обозначается цифрой.

Существенная роль в работе свечи зажигания отведена зазору между электродами, расположенными в верхней и боковой части корпуса. Оптимальными считаются заводские размеры зазора в пределах от 0,85 мм до 1,00 мм. Уменьшенный размер зазора может привести к излишнему образованию нагара на электродах и, как следствие, к сбоям в работе свечи. Увеличенный зазор приводит к повышению сопротивления электрической цепи, что препятствует образованию искрового разряда, что также приводит к сбоям в работе свечи.

Зазор можно регулировать подгибом бокового электрода, а полученный размер контролировать специальным щупом. Центральный электрод, расположенный в керамическом изоляторе, трогать не следует из-за его хрупкости.

Свечи зажигания следует подбирать с учетом пределов их тепловой характеристики в зависимости от установки на предполагаемый двигатель. От правильно выбранных типов свечей зажигания зависит эффективность работы двигателя и других важных систем в оборудовании автомобиля.

Свеча зажигания как основная часть системы зажигания двигателя внутреннего сгорания

Библиографическое описание:

Горюнов, С. С. Свеча зажигания как основная часть системы зажигания двигателя внутреннего сгорания / С. С. Горюнов, И. Е. Рогов. — Текст : непосредственный // Современные тенденции технических наук : материалы V Междунар. науч. конф. (г. Казань, май 2017 г.). — Казань : Бук, 2017. — С. 21-26. — URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/230/12390/ (дата обращения: 25.01.2023).



Статья посвящена вопросам устройства и эксплуатации свечей зажигания в двигателях внутреннего сгорания.

Ключевые слова: свеча зажигания, двигатель внутреннего сгорания, товар, предложения, концепции

The article is devoted to the design and operation of spark plugs in internal combustion engines.

Key words: spark ignition, internal combustion engine, item, suggestion, and concept.

Эксплуатация свечей зажигания

Свеча зажигания — один из важнейших элементов двигателей внутреннего сгорания. Правильно подобранные свечи способны увеличить производительность двигателя, сократить расходование бензина, избежать детонации в двигателе внутреннего сгорания и увеличить срок службы поршней.

Свеча зажигания — это устройство для воспламенения топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания. Система зажигания реализует подачу высокого напряжения (ВН) через катушку зажигания к свече. На концах электродов создается напряжение несколько киловольт, в искровом промежутке образуется стример, что способствует пробою длинных промежутков между анодом и катодом, и воспламенению смеси в цилиндре.

Рис. 1. Устройство свечи зажигания.

Устройство свечи зажигания (рис.1):

1. Контактный вывод;
2. рёбра изолятора;
3. изолятор;
4. металлическая оправа;
5. центральный электрод;
6. боковой электрод;
7. уплотнитель.

Свеча зажигания состоит из металлической оправы, изолятора и центрального проводника.

Свеча зажигания, кроме выполнения своей непосредственной задачи, представляется указателем на механические и электрохимические процессы, протекающих во время запуска поршневой системы мотора, и дальнейшей его работы. Свеча, работающая в исправном состоянии, не оставляет налета после воздействия на электроды и керамическая юбка изолятора становится светло-серого цвета либо слегка коричневого (рис.2).

Рис. 2. Нормально работающая свеча зажигания

Катод центрального электрода, покрытый бархатисто-чёрными остатками продуктов сгорания (рис.3), является признаком превышенного максимального значения октанового числа в топливовоздушной смеси, вследствие чего, двигатель страдает от повышенного расхода топлива. Обратный эффект грозит перегревом камеры сгорания, что скажется на цвете электрода (рис.4).

Рис. 3. Катод центрального электрода, покрытый бархатисто-чёрными остатками продуктов сгорания

Рис. 4. Центральный и боковой электроды покрыты налётом пепельного цвета

При красноватом оттенке изолятора наконечника свечи зажигания (рис. 5), возможно шунтирование катода через токопроводящий налет на поверхности изоляции. При этом свеча зажигания может стать неисправной из-за плохой напряженности искрового промежутка, это говорит об избыточном количестве присадок содержащихся в топливе, которые оседают в виде металлических отложений.

Рис. 5. Красноватый оттенок изолятора наконечника свечи зажигания

Влажные чёрные маслянистые отложения на кончике изолятора наконечника и электродов, особенно в резьбовой части (рис.6), зачастую наблюдаются при повышенном расходе масле двигателя в следствии чего появляется синий или бело-синий дым из выхлопной трубы машины. Причиной этого может быть сильно изношенные поршневые кольца или стенки цилиндров, или маслосъемные колпачки. Масло, втянутое в камеру из-за чрезмерного зазора в направляющих штока клапана, или сильно изношенных уплотнителей клапанов также указывает на неисправности свечей. Последний вариант по исправлению наблюдаемых негативных признаков, поменять свечи зажигания на другие, у которых калильное число меньше.

Рис. 6. Влажные, чёрные масляные отложения на кончике юбки и электродов

Свечи зажигания, имеющие на тепловом конусе свечи нагар белого или желтого цветов, говорит о перегреве свечи зажигания, который может быть вызван несоответствием типа свечи двигателю, слабой затяжкой свечи или ненадлежащим уплотнением, или неправильно отрегулированным углом опережения зажигания. Как правило, перегрев свечи сопровождается повышенной эрозией электродов и потерей тяговитости двигателя и повышенным расходом бензина. В конечном итоге возможно образование так называемого мостика, между электродами приводящего к выходу из рабочего состояния свечи зажигания и как следствие одного из цилиндров двигателя.

Рис. 7. Наличие на тепловом конусе свечи зажигания нагара белого цвета и соединение электродов с помощью продуктов сгорания и плавления металлов

Активно протекающая реакция свинца, содержащегося в топливно-воздушной смеси, с выступающей вокруг центрального электрода металла свечи зажигания (рис.

8), сопровождаются глянцевыми отложениями на нижней части корпуса свечи зажигания. На высоких оборотах двигателя возможны пропуски зажигания при наблюдаемом воздействии. Также в дальнейшем возможна эрозия бокового электрода, изготовленного из никелевого сплава (рис.9).

Рис. 8. Активно протекающая реакция свинца с выступающей вокруг центрального электрода металла свечи зажигания

Рис. 9. Активно протекающая реакция свинца с боковым электродом

Металлическая «молния» на внешнем изоляторе свечи зажигания указывает на результат того, что искровой зазор между электродами свечи сильно расширился из-за износа электродов, и свече зажигания требуется гораздо более высокое напряжение, при этом, изолятору свечи зажигания недостаточно диэлектрических свойств, чтобы удержать заряд, в ходе чего происходит пробой. Как правило, возникновение искрового промежутка между электродом и верхним контактом штепсельного соединения свечи зажигания наиболее вероятны на двигателях с турбонаддувом.

Рис. 10 Металлическая «молния» на внешнем изоляторе свечи зажигания

Коррозия корпуса свечи зажигания возникает при взаимодействии металлов с водой и другими реагентами, возникает в основном из-за плохой гидроизоляции подкапотного пространства.

Рис. 11. Коррозия корпуса свечи зажигания

Механическое повреждения свечей зажигания (рис. 12) происходит в следствии детонация и образования сверхдавления, которое разрушает нижнюю часть корпуса свечи зажигания из-за малой прочности рабочей поверхности. В ходе эмпирически данных, возникновение подобных случаев наблюдается при неверно настроенном угле опережения зажигания, неисправном клапане рециркуляции выхлопных газов, резком охлаждении свечи или браковке самого изделия.

Рис.12. Нижняя часть корпуса свечи зажигания. Механическое повреждение

Также в результате попадания посторонних предметов в камеру сгорания возможен выход из строя цилиндров двигателя и как результат разрушение бокового электрода или некоторых деталей свечи зажигания целиком (рис. 13).

Рис. 13. Механическое повреждение свечи зажигания

Последний индикаторный признак свечи зажигания — это ее износ. В процессе работы растёт зазор между электродами, что требует большего напряжения для выдачи искры. Нормальные темпы роста зазора для большинства свечей принято считать следующими: для четырёхтактных двигателей: 0.01~0.02 мм на каждые 1 000 км пробега; для двухтактных двигателей: 0.02~0.04 мм на каждые 1 000 км пробега.

Рис. 14. Износ свечи

Исправная топливная система в высокой степени зависит от системы зажигания. При правильном выборе свечей, обычно отталкиваются от геометрических размеров и калильного числа, которое указывает на тепловой режим работы.

Литература:

1. Росс Твег. Руководство. Системы зажигания легковых автомобилей. Издательство: ЗАО «КЖИ» — «За рулем», 2004.
2. Немцов М. В., Немцова М. Л. Электротехника и электроника. Издательство: ИЦ «Академия», 2013.
3. Двигатель НК-8–2У. Руководство по технической эксплуатации. Часть третья. Глава 80 — «Система запуска»
4. Матиешин И. Свечи зажигания: маркировка, характеристика, виды и какие лучше. [Электронный ресурс] Режим доступа: https://etlib.ru/blog/466-svechi-zazhiganiya-markirovka-harakteristika-vidy-i-kakie-luchshe свободный. Загл. с экрана. — Яз. рус.

Основные термины (генерируются автоматически): свеча зажигания, боковой электрод, внутреннее сгорание, двигатель, искровой промежуток, нижняя часть корпуса свечи зажигания, протекающая реакция свинца, центральный электрод, высокое напряжение, калильное число.

Ключевые слова

двигатель внутреннего сгорания, предложения, товар, свеча зажигания, концепции

Похожие статьи

Исследование влияния количества

электродов на. ..

Свеча зажигания как основная часть системы зажигания… При этом свеча зажигания может стать неисправной из-за плохой напряженности искрового промежутка, это говорит об. Как правило, перегрев свечи сопровождается повышенной эрозией электродов и потерей…

Исследование автомобильных бензинов и их влияние на работу…

Свеча соответствует двигателю по калильному числу. Расход топлива, моторного масла и токсичность ОГ соответствуют норме. Очистить свечи от налета и при необходимости отрегулировать искровой зазор.

Герметизация тальком как способ минимизации энергозатрат при…

Рис.1. Конструкция свечи зажигания с герметичным уплотнением стеклогерметиком. Герметизация опрессовкой методом термоосадки относиться к классическому способу герметизации искровых свечей зажигания для поршневых двигателей.

Снижение токсичности выбросов

двигателя внутреннего…

Свеча зажигания как основная часть системы зажигания двигателя…

Основные термины (генерируются автоматически): свеча зажигания, боковой электрод, внутреннее сгорание…

Перспективы повышения износостойкости цилиндров

двигателей…

Исследование влияния количества электродов на… Повышение стабильности искрового разряда сказывается, прежде всего, на содержании в отработавших газах несгоревших

Францев С. М. Влияние величины межэлектродного зазора свечи зажигания на показатели…

Комплексный стенд для проведения автономных ресурсных…

Для современных перспективных двигателей ресурс свечей зажигания должен составлять от 12 до 15 тысяч часов наработки в составе двигателя, при этом искровая наработка должна составлять не менее 120 часов.

Восстановление рабочей поверхности гильз цилиндров…

Отрицательно заряженные ионы перемещаются к положительному электроду-аноду и выделяются на нем.

Рис. 2. Цилиндры двигателя внутреннего сгорания после операции хонингования.

О восстановлении характерных дефектов корпуса водяного насоса.

Пути снижения потерь на трение в кривошипно-шатунном.

..

Рис. 1 а. Конструкция двигателя и его расчетная схема (конструкция двухтактного двигателя с кривошипно-камерной продувкой): 1 — свеча зажигания, 2 — камера сгорания, 3 — цилиндр, 4 — выпускной канал, 5 — поршень, 6 — впускное окно в…

Свечное устройство

В бензиновых двигателях внутреннего сгорания свечи зажигания используются для воспламенения воздушно-топливной смеси. Электрический разряд напряжением в тысячи вольт возникает между электродами свечей зажигания при каждом такте работы двигателя и в определенные моменты времени воспламеняет топливно-воздушную смесь внутри цилиндра.

Впервые свеча зажигания, какой мы ее знаем по сей день, была разработана в 1902 году ученым Робертом Бошем для питания от высоковольтного магнето, сконструированного в мастерской его одноименной компании. С этого момента свечи зажигания стали широко применяться в двигателях внутреннего сгорания, причем устройство свечи зажигания до сих пор конструктивно не изменилось, эволюционировали только используемые в нем материалы.

В основном свеча зажигания включает следующие основные элементы: металлический корпус, изолятор и центральный проводник. Некоторые свечи дополнительно содержат встроенный резистор между центральным электродом и контактной клеммой. В любом случае, в основе любой свечи зажигания лежат три модифицированных элемента.

В верхней части свечи находится контактная клемма, к которой подключаются высоковольтные провода системы зажигания или отдельная высоковольтная катушка. Конструкции могут различаться, но чаще защелкивающийся контакт фиксируется сверху свечи или крепится гайкой. Обычно вывод центрального проводника на контактную клемму универсальный: защелкивающийся контакт монтируется на резьбе и при необходимости легко откручивается.

Изолятор свечи обычно изготавливают из алюмооксидной керамики, жаростойкость которой достигает 1000°С, а напряжение пробоя не менее 60 кВ. Именно состав изолятора и его размеры определяют термомаркировку конкретной свечи. Самой важной является верхняя часть изолятора, которая непосредственно соприкасается с электродом, от нее зависит, насколько хорошо будет работать данная свеча.

На краях изолятора выполнены удлиняющие пути токовых ребер для затруднения электрического пробоя на его поверхности. Это решение эквивалентно удлинению изолятора. Идея использования керамики в конструкции высоковольтной свечи зажигания принадлежит немецкому инженеру Готлобу Хонольду.

Основу корпуса свечи составляет так называемая «юбка», служащая для установки и фиксации свечи на резьбе в головке блока цилиндров, а также для отвода тепла как от изолятора, так и от электродов. Юбка проводит электрический ток между боковым электродом свечи и «массой» бортовой сети автомобиля. Над юбкой установлена ​​прокладка для защиты от прорыва горючих газов из камеры сгорания наружу.

Боковой электрод свечи изготовлен из стали, легированной марганцем и никелем. Он приварен к корпусу свечи контактной сваркой. Этот электрод всегда очень горячий во время работы двигателя внутреннего сгорания, что может привести к калильному зажиганию. Некоторые свечи имеют несколько боковых электродов.

Прочность этим электродам можно придать, если их покрыть напылением из благородных металлов типа платины — таким образом делают более дорогие свечи, которые могут прослужить 100 000 км пробега, что иногда выгодно, т.к. в V-образных двигателях замена свечи это очень трудоемкий процесс.

Само тело свечи также может играть роль бокового электрода; с 1999 года такие свечи появились на рынке под названием плазменно-форкамерные свечи зажигания. Они оснащены специальной термостойкой сферической насадкой.

Искровой промежуток в таких свечах кольцевой, и электрический разряд здесь движется по круговой траектории, а первичное воспламенение газовоздушной смеси происходит в форкамере. Такое решение обеспечивает самоочищение электродов, так как они постоянно обдуваются, что обеспечивает продление срока службы свечи. Насколько эффективны форкамерные свечи, пока вопрос спорный.

Сердечник свечи зажигания представляет собой центральный электрод. Подключается к контактной клемме изделия через стеклянный уплотнитель с резистором. Это необходимо для уменьшения радиопомех, создаваемых системой зажигания. Центральный электрод снабжен наконечником из железоникелевых сплавов с добавлением хрома и меди. Иттрий может быть напылен, иногда может происходить пайка платиной, или электрод может быть очищен и полностью сделан из иридия.

Центральный электрод свечи зажигания, в принципе, является ее самой горячей частью. Кроме того, он должен обеспечить должный уровень эмиссии электронов, чтобы на нем, как и на катоде, легко возникала искра.

Так как электрическое поле имеет максимальную напряженность на краях электрода, искра образуется именно между острой кромкой центрального электрода и кромкой бокового электрода, следовательно, в этих местах наибольшее влияние электроэрозии наблюдаемый.

В старину у автомобилистов было принято время от времени доставать свечи и счищать следы эрозии с электродов. Теперь проблему предотвращают сплавы, используемые в наконечниках (платина, иттрий, иридий), которые обеспечивают электродам увеличенный срок службы.

Расстояние между боковым электродом корпуса и центральным электродом свечи образует зазор для искры. Величина зазора является компромиссом между способностью пробивать зазор в сжатой воздушно-бензиновой смеси и объемом плазмы, возникающей при пробое. Чем шире зазор — тем крупнее искра, тем выше вероятность воспламенения топливной смеси, тем ниже требования к качеству топлива.

Но слишком большой зазор может привести к поломке ползунка, проводов и других частей автомобиля. Через более широкий зазор искре труднее пробиться, и она будет иметь тенденцию просачиваться через изоляцию.

Больший зазор требует большего напряжения для нормального искрообразования. Однако система зажигания имеет постоянное значение напряжения, а вот зазор на свече зажигания, в принципе, можно менять. Кроме того, чем острее электроды, тем легче высокому напряжению пробить разрыв. Но чем выше давление в топливной смеси, тем труднее пробить щель. Здесь тоже нужен компромисс.

Зазор свечей зажигания не является постоянной величиной, устанавливаемой один раз. Его необходимо настроить под конкретный текущий режим работы двигателя. При переводе автомобиля на сжиженный и сжатый газ искровой промежуток уменьшается из-за более высокого напряжения пробоя, чем газовоздушная смесь.

Самый быстрый словарь в мире | Vocabulary.com

ПЕРЕЙТИ К СОДЕРЖАНИЮ

0. свеча зажигания электрическое устройство, которое вставляется в головку цилиндра двигателя внутреннего сгорания и воспламеняет газ посредством электрической искры

1. переносимый, но неприятный

2. спорадические повторяющиеся в отдельных или непредсказуемых случаях

3. звездообразная топология топология сети, компоненты которой подключены к концентратору

4. 75″>

   спорт, относящийся к спорту или используемый в спорте

5. переносной, легко или удобно транспортируемый

6. спортивная страница любая страница спортивного раздела газеты

7. по-спортивному, чтобы по-спортивному быть; в спортивной манере

8. по-спортивному весело по-спортивному

9. portulaca растение рода Portulaca с розовыми, красными, лиловыми или белыми эфемерными цветками

10. фехтование на мечах энергично и умело

11. стремительный выброс в обычно узкой струе