3.3. Свечи зажигания

Свеча зажигания должна обеспечивать гарантированное воспламенение рабочей смеси в цилиндрах двигателя при подаче на неё высокого напряжения. Расположение свечи в головке блока цилиндров и частично в камере сгорания создаёт чрезвычайно напряжённые условия её работы.

При работе двигателя температура в камере сгорания колеблется от 70 до 2500 ºС, максимальное давление достигает 5 ÷ 6 МПа, напряжение на свече достигает 20 кВ. Это накладывает отпечаток на конструкцию свечи (рис. 8.8).

Корпус свечи представляет собой полую резьбовую конструкцию с головкой под шестигранный ключ. Внутри корпуса располагается керамический изолятор, выполненный из уралита, боркорунда, синоксаля, хелумина или других материалов, обдадающих высокой температурной, электрической и механической стойкостью. Изолятор должен выдерживать напряжение не менее 30 кВ при максимальной температуре.

Внутри изолятора закреплён центральный электрод и контактный стержень. Центральный электрод изготавливается из хромотитановой стали 13Х25Т или хромоникелевого сплава Х20Н80. В свечах с расширенным температурным диапазоном («термоэластик») центральный электрод выполняется из меди, серебра или платины с термостойким покрытием рабочей части.

Г ерметизация центрального электрода и контактного стержня производится специальной токопроводящей стекломассой.

К корпусу свечи приварен боковой электрод из никельмарганцевого или хромоникелевого сплава. Некоторые фирмы, например, Bosch, применяют до четырёх боковых электродов в свече. Увеличение числа боковых электродов способствует снижению устойчивой частоты вращения коленчатого вала двигателя за счёт более разветвлённой и стабильной искры. Между центральным и боковым электродами устанавливается зазор 0,5 ÷ 1,2 мм. Чем больше зазор, тем больше воспламеняющая способность искры, но при этом от системы зажигания требуется более высокое напряжение. Зимой рекомендуется использовать минимальные зазоры или даже уменьшать их на 0,1 ÷ 0,2 мм.

Герметизированные экранированные свечи, например, СН443 имеют встроенный помехоподавительный резистор.

Тепловые свойства свечей оцениваются калильным числом – важнейшей числовой характеристикой. Нормальная работа свечи происходит при температуре теплового конуса изолятора 400 ÷ 900 ºС. При температуре ниже 400 ºС на свече образуется нагар, который вызывает перебои в работе двигателя. При температуре выше 920 ºС возникает калильное зажигание – самовоспламенение топливной смеси от нагретого конуса свечи. Калильное число определяют на специальном одноцилиндровом эталонном двигателе, степень сжатия которого изменяют до возникновения калильного зажигания. Среднее индикаторное давление при возникновении калильного зажигания соответствует калильному числу, которое должно принадлежать ряду: 8; 11; 14; 17; 20; 23; 26.

Теплоотдача свечи определяется рядом параметров и, в частности, зависит от длины теплового конуса изолятора. Длинный конус затрудняет теплоотвод, нижняя часть свечи плохо охлаждается. Такую свечу называют «горячей». Она соответствует малым значениям калильного числа и рекомендуется для двигателей с низкой степенью сжатия. Короткий тепловой конус характерен для «холодной» свечи с большими значениями калильного числа. Такие свечи рекомендуются для быстроходных форсированных двигателей.

Маркировка свечей зажигания должна содержать:

– обозначение резьбы на корпусе (А – резьба М14 1,25 или М – 18 1,5);

– калильное число;

– обозначение длины резьбовой части корпуса (Н – 11 мм, Д – 19 мм); длину резьбовой части корпуса (12 мм) не обозначают;

– обозначение выступления теплового конуса изолятора за торец корпуса – В; отсутствие выступления не обозначают;

– обозначение герметизации по соединению изолятор – центральный электрод термоцементом – Т; герметизацию другим герметиком не обозначают.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

8.1. Используя рис. 8.1, а, поясните принцип работы контактной системы зажигания.

8.2. Полагая Е = 8 В, Rэ = 1,6 Ом, L1 = 1,28 мГн , определите максимальное значение тока разрыва i _р.м, время Т, необходимое для достижения i _р.м и частоту вращения коленчатого вала n четырехцилиндрового ДВС, соответствующую Т.

Ответы: i_р.м = 5 А, Т = 5 мс, n = 3000 мин^-1.

8.3. Полагая i_р = 5 А, L₁ = 1,28 мГн, С₁ = 0,2 мкФ, , , определите U_2м , если С₂ = 10^-10 Ф.

Ответ: U_2м ≈ 15 кв.

8.4. Как определяется угол зажигания в ДВС? Почему при позднем зажигании ДВС перегревается?

8.5. Используя рис. 8.4 и рис. 8.5, поясните принцип регулирования угла опережения зажигания. Почему с увеличением нагрузки угол опережения зажигания должен уменьшаться?

8.6. Почему отечественной промышленностью выпускаются катушки зажигания с разомкнутым магнитопроводом и наружной первичной обмоткой?

8.7. Пользуясь рис. 8.7, поясните, в чем заключаются достоинства и недостатки распределителей контактной системы зажигания.

8.8. Какие факторы учитываются при определении величины зазора между центральным и боковым электродами свечей зажигания?

8.9. Каким параметром свечей зажигания определяется длина их теплового конуса?

8.10. Какие параметры свечи зажигания можно определить по ее маркировке – А20ДВ?