Тема: Искровые свечи зажигания

Основные вопросы темы:

1. Параметры, характеристики систем зажигания

2. Процессы, протекающие на свечах зажигания и зависимость их от внешних факторов.

3.Диагностирование системы 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 выдавать свечу из ее резьбового гнезда или выдавить из ее изолятора центральный электрод либо электрод вместе с изолятором, который завальцован с усилием 25–30 кН. При этом на свечу действует постоянная вибрационная нагрузка.

Резьбовое соединение (при установке свечи в двигатель) испытывает преднатяг с крутящим моментом 40–60 Н×м. Кроме механических нагрузок свеча испытывает нагрузку от высокого напряжения, вызывающего пробой искрового (воздушного) промежутка и выбивание ионов металла электродов. В результате этого зазор между электродами увеличивается на 0,015 мм на каждые 1000 км пробега автомобиля.

В продуктах сгорания находятся вещества, которые вызывают химическую коррозию электродов. Кроме того, отложение нагара на 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. Такой же эффект дает загрязнение внешнего электрода и изолятора под капотом двигателя.

В случае пуска двигателя при низких температурах возможна конденсация влаги на изоляторе и электродах свечи внутри цилиндра. Это также приводит к невозможности образования искрового разряда в зазоре между электродами. Следовательно, изолятор свечи должен быть стойким к смачиванию и иметь нулевое влагопоглощение. Для этого его покрывают глазурью. Раскаленный высокими температурами нагар может вызвать преждевременное воспламенение рабочей смеси.

Конструкции свечей, отвечающие условиям эксплуатации, показаны на рисунке 10.1.

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 хромотитановый 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.

Экранированная свеча имеет корпус 4 с боковым 6 и центральным 5 электродами в нижней части. В центральный электрод упирается подпружиненный помехоподавляющий резистор 11, расположенный внутри изолятора. Пружина 12 верхним концом контактирует с проводником 13, провод высокого напряжения герметизируется резиновой втулкой 16 и центрируется в корпусе керамической втулкой 14, закрепленной в корпусе гайкой 15

Рис. 10.1. 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 М 141×25, М резьба M18×1,5; цифра калильное число (8, 11, 14, 17, 20, 23, 26); следующая буква обозначает длину резьбовой части (Н - 11 мм, 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 эле-трода термоцементом; если используется другой герметик, обозначение отсут-ствует.

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, а эксплуатационные 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