Свеча зажигания
Свеча зажигания — устройство для воспламенения топливо-воздушной смеси в самых разнообразных тепловых двигателях. Бывают искровые, дуговые, накаливания, каталитические.
В бензиновых двигателях внутреннего сгорания используются искровые свечи. Поджог горючей смеси производится электрическим разрядом напряжением в несколько тысяч или десятков тысяч вольт, возникающим между электродами свечи. Свеча срабатывает на каждом цикле, в определённый момент работы двигателя.
В ракетных двигателях свеча зажигает топливную смесь электрическим разрядом только в момент запуска. Чаще всего, в процессе работы свеча разрушается и к повторному использованию непригодна.
В турбореактивных двигателях свеча воспламеняет смесь в момент запуска мощным дуговым разрядом. После этого горение факела поддерживается самостоятельно.
Калильные и одновременно каталитические свечи используются в модельных двигателях внутреннего сгорания. Топливная смесь двигателей специально содержит компоненты, которые легко воспламеняются в начале работы от раскалённой проволочки свечи. В дальнейшем накал нити поддерживается каталитическим окислением паров спирта, входящего в смесь.
Содержание
Устройство свечей зажигания
Свеча зажигания состоит из металлического корпуса, изолятора и центрального проводника.
Детали свечи зажигания
Контактный вывод
Контактный вывод, расположенный в верхней части свечи, предназначен для подключения свечи к высоковольтным проводам системы зажигания или непосредственно к индивидуальной высоковольтной катушке зажигания. Могут встречаться несколько слегка различных вариантов конструкции. Наиболее часто провод к свече зажигания имеет защёлкивающийся контакт, который надевается на вывод свечи. В других типах конструкции провод может крепиться к свече гайкой. Часто вывод свечи делают универсальным: в виде оси с резьбой и навинчивающегося защёлкивающегося контакта.
Рёбра изолятора
Рёбра изолятора предотвращают электрический пробой по его поверхности.
Изолятор
Изолятор, как правило, делается из алюминиево-оксидной керамики, которая должна выдерживать температуры от 450 до 1000 °C и напряжение до 60 000 В. Точный состав изолятора и его длина частично определяют тепловую маркировку свечи.
Часть изолятора, непосредственно прилегающая к центральному электроду, наиболее сильно влияет на качество работы свечи зажигания. Применение керамического изолятора в свече предложено Г. Хонольдом вследствие перехода к высоковольтному зажиганию.
Уплотнители
Служат для предотвращения проникновения горячих газов из камеры сгорания.
Цоколь (корпус)
Служит для заворачивания свечи и удержания её в резьбе головки блока цилиндров, для отвода тепла от изолятора и электродов, а также служит проводником электричества от «массы» автомобиля к боковому электроду.
Боковой электрод
Как правило, изготавливается из легированной никелем и марганцем стали. Приваривается контактной сваркой к корпусу. Боковой электрод, зачастую, очень сильно нагревается во время работы, что может привести к калильному зажиганию. Некоторые конструкции свечей используют несколько боковых электродов. Для увеличения долговечности электроды дорогих свеч снабжают напайками из платины и других благородных металлов. С 1999 года на рынке появились свечи нового поколения — так называемые плазменно-форкамерные свечи, где роль бокового электрода играет сам корпус свечи. При этом образуется кольцевой (коаксиальный) искровой зазор, где искровой заряд перемещается по кругу. Такая конструкция обеспечивает большой ресурс и самоочистку электродов. Форма бокового электрода в зоне пробоя напоминает сопло Лаваля, за счёт чего создаётся поток раскалённых газов, истекающих из внутренней полости свечи. Этот поток эффективно поджигает рабочую смесь в КС (камера сгорания), полнота сгорания и мощность увеличивается, токсичность ДВС уменьшается. Эффективность «форкамерных» свеч поставлена под сомнение проведенным экпериментом.
Центральный электрод
Центральный электрод как правило соединяется с контактным выводом свечи через керамический резистор, это позволяет уменьшить радиопомехи от системы зажигания. Наконечник центрального электрода изготавливают из железо-никелевых сплавов с добавлением меди, хрома и благородных и редкоземельных металлов. Обычно центральный электрод — наиболее горячая деталь свечи. Кроме того, центральный электрод должен обладать хорошей способностью к эмиссии электронов, для облегчения искрообразования (предполагается, что искра проскакивает в той фазе импульса напряжения, когда центральный электрод служит катодом). Поскольку напряжённость электрического поля максимальна вблизи краёв электрода, искра проскакивает между острым краем центрального электрода и краем бокового электрода. В результате этого края электродов подвергаются наибольшей электрической эрозии. Раньше свечи периодически вынимали и удаляли следы эрозии наждаком. Сейчас, благодаря применению сплавов с редкоземельными и благородными металлами (иттрий, иридий, платина, вольфрам, палладий), нужда в зачистке электродов практически отпала. Срок службы при этом существенно вырос.
Зазор
Зазор — минимальное расстояние между центральным и боковым электродом. Величина зазора — это компромисс между «мощностью» искры, то есть размерами плазмы, возникающей при пробое воздушного зазора и между возможностью пробить этот зазор в условиях сжатой воздушно-бензиновой смеси.
Факторы, определяемые зазором:
- Чем больше зазор — тем больше размеры искры, => больше вероятность воспламенения смеси и больше зона воспламенения. Всё это положительно влияет на потребление топлива, равномерность работы, понижает требования к качеству топлива, повышает мощность. Слишком увеличивать зазор тоже нельзя, иначе высокое напряжение будет искать более лёгкие пути — пробивать высоковольтные провода на корпус, пробивать изолятор свечи и т. д.
- Чем больше зазор — тем сложнее пробить его искрой. Пробоем изоляции называют потерю изоляцией изоляционных свойств при превышении напряжением некоторого критического значения, называемого пробивным напряжением Uпр. Соответствующая напряженность электрического поля Eпр = Uпр/h, где h — расстояние между электродами, называется электрической прочностью промежутка. То есть чем больше зазор — тем бо́льшее напряжение пробоя Uпр необходимо. Там есть ещё зависимость от ионизации молекул, равномерности структуры вещества, полярности искры, скорости нарастания импульса, но это не важно в данном случае. Понятное дело, что высокое напряжение U пр мы не можем поменять — оно определяется катушкой зажигания. А вот зазор h мы поменять можем.
- Напряжённость поля в зазоре определяется формой электродов. Чем они острее — тем больше напряжённость поля в зазоре и легче пробой (как у иридиевых и платиновых свечей с тонким Ц. Э.).
- Пробиваемость зазора зависит от плотности газа в зазоре. В нашем случае — от плотности воздушно-бензиновой смеси.
Чем она больше — тем сложнее пробить. Пробивное напряжение газового промежутка с однородным (ОП) и слабо неоднородным (СНП) электрическим полем зависит как от расстояния между электродами, так и от давления и температуры газа. Эта зависимость определяется законом Пашена, согласно которому пробивное напряжение газового промежутка с ОП и СНП определяется произведением относительной плотности газа δ на расстояние между электродами S,U прf(δS). Относительной плотностью газа называют отношение плотности газа в данных условиях к плотности газа при нормальных условиях (20о С, 760 мм рт. ст.). Зазор свечей не является константой один раз заданной. Он может и должен подстраиваться под конкретную ситуацию эксплуатации двигателя.
Режимы работы свечей
Искровые свечи бензиновых двигателей по режиму работы условно подразделяют на горячие, холодные, средние. Суть данной классификации — в степени нагрева изолятора и электродов. При работе изолятор и электроды любой свечи должны нагреваться до температур, способствующих «самоочищению» их поверхности от продуктов сгорания топливной смеси — нагара, сажи и т. п. Поэтому изоляторы свечей, работающих в оптимальном режиме всегда цвета «кофе с молоком».
Очистка поверхности изоляторов необходима для предотвращения поверхностных утечек высокого напряжения через слой нагара, что уменьшает мощность искрового пробоя зазора, или вообще делает его невозможным. Однако, если элементы свечи нагреваются слишком сильно, то может возникать неконтролируемое калильное зажигание. Процесс часто проявляется на больших оборотах. Это может приводить к детонации и разрушению элементов двигателя.
Степень нагрева элементов свечей зависит от следующих основных факторов:
- Внутренние
- конструкция электродов и изолятора (длинный электрод нагревается быстрее)
- материал электродов и изолятора
- толщина материалов
- степень теплового контакта элементов свечи с корпусом
- наличие медного сердечника ЦЭ
- степень сжатия и компрессии
- тип топлива (более высокооктановое обладает большей температурой сгорания)
- стиль езды (на больших оборотах и нагрузках двигателя нагрев свечей больше)
Горячие свечи — конструкция свечей специально разработана таким образом, что снижается теплопередача от центрального электрода и изолятора. Применяются в двигателях с низкой степенью сжатия и при использовании низкооктанового топлива. Так как в этих случаях меньше температура в камере сгорания.
Холодные свечи — конструкция свечей специально разработана таким образом, что максимально повышается теплопередача от центрального электрода и изолятора. Применяются в двигателях с высокой степенью сжатия, с высокой компрессией и при использовании высокооктанового топлива. Так как в этих случаях больше температура в камере сгорания.
Средние свечи — занимают промежуточное положение между горячими и холодными (самые распространенные)
Оптимальные свечи — конструкция свечей разработана таким образом, что теплопередача от центрального электрода и изолятора оптимальна для данного конкретного двигателя.
Унифицированные свечи — калильное число захватывает диапазон холодных и горячих свечей. Именно благодаря «полуоткрытости» свечи ей не страшны проблемы вентиляции и засорения продуктами неполного сгорания.
Свечи нормально самоочищаются во всех режимах работы двигателя и в то же время не приводят к калильному зажиганию.
Типовые размеры свечей зажигания
Размеры свечей зажигания классифицируются по типу резьбы на них. Применяются следующие типы резьбы:
- M10×1 (мотоциклы, например, свечи типа «Т» — ТУ 23; бензопилы, газонокосилки);
- M12×1,25 (мотоциклы);
- M14×1,25 (автомобили, все свечи типа «А»);
- M18×1,5 (свечи марки «М8», устанавливались на «старые» автомобильные двигатели ГАЗ-51, ГАЗ-69; «тракторные» свечи; свечи для газопоршневых ДВС и др.)
Вторым классификационным признаком служит длина резьбы:
- короткая — 12 мм. (ЗИЛ, ГАЗ, ПАЗ, УАЗ, Волга, Запорожец, мотоциклы);
- длинная — 19 мм. (ВАЗ, АЗЛК, ИЖ, Москвич, Газель, практически все иномарки);
- удлинённая — 25 мм. (современные форсированные ДВС);
- на малогабаритные двигатели могут устанавливаться свечи с более короткой резьбой (меньше 12 мм)
Размер головки под ключ (шестигранник):
- 24 мм (свечи марки «М8» с резьбой M18×1,5)
- 22 мм (свечи марки «А10», двигатели автомобилей ЗИС-150, ЗИЛ-164)
- нормальная — 21 мм (традиционная, для ДВС с двумя клапанами на цилиндр);
- средняя — 18 мм (для ДВС некоторых мотоциклов)
- уменьшенная — 16 мм или 14 мм (современная, для ДВС с тремя или четырьмя клапанами на цилиндр);
Калильное число (тепловая характеристика):
- Горячие свечи 11-14;
- Средние свечи 17-19;
- Холодные свечи 20 и более;
- Унифицированные свечи 11-20
Способ уплотнения по резьбе:
- С плоской прокладкой (с кольцом)
- С конусным уплотнением (без кольца)
Количество и вид боковых электродов:
- Одноэлектродные — традиционные;
- Многоэлектродные — несколько боковых электродов;
- Специальные, более стойкие электроды для работы на газе или для большего пробега;
- Факельные — унифицированные свечи зажигания, присутствует конусный резонатор, для симметричного поджига топливной смеси.
- Плазменно-форкамерные — боковой электрод выполнен в виде сопла Лаваля. Совместно с корпусом свечи образует внутреннюю форкамеру. Зажигание происходит форкамерно-факельным способом.
См. также
Ссылки
- Исправить статью согласно стилистическим правилам Википедии. статью.
- Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
- Двигатель внутреннего сгорания
- Электрооборудование автомобиля
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое «Свеча зажигания» в других словарях:
СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ — (запальная свеча), составная часть ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ. Имеет два ЭЛЕКТРОДА, разделенных промежутком воздуха, в котором электрический ток, создаваемый механизмом зажигания, протекает, образуя искру. Свеча зажигания помещена в цилиндр… … Научно-технический энциклопедический словарь
свеча зажигания — прибор для воспламенения горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания при помощи электрической искры. Напряжение на центральном электроде свечи зажигания 10 30 кВ в поршневых и до 16 кВ в реактивных двигателях. * * * СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ СВЕЧА… … Энциклопедический словарь
свеча зажигания — свеча Электрическое устройство, в котором происходит выделение энергии, необходимой для воспламенения горючей смеси. [ГОСТ 22606 77] Тематики системы зажигания авиационных двигателей Синонимы свеча … Справочник технического переводчика
СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ — прибор для воспламенения горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания при помощи искры. Напряжение на центральном электроде свечи зажигания 10 30 кВ в поршневых и до 16 кВ в реактивных двигателях … Большой Энциклопедический словарь
свеча зажигания — Шестигранный керамический предмет с цилиндрическим отверстием, в которое вставлен стержень из светлого металла диаметром 2 мм с отводами, найденный 13 февраля 1961 г. американскими геологами в Калифорнии (США) под корой окаменевших ископаемых… … Толковый уфологический словарь с эквивалентами на английском и немецком языках
Свеча зажигания — искровая запальная свеча, устройство для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах карбюраторного двигателя внутреннего сгорания искрой, образующейся между её электродами. С. з., ввёртываемая в головку цилиндров, состоит из стального… … Большая советская энциклопедия
СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ — запальная свеча, прибор для воспламенения горючей смеси в двигателях внутр. сгорания при помощи искры. Электрич. напряжение на центр. электроде С. з. 10 30 кВ в поршневых и до 16 кВ в реактивных двигателях. См. рис. Свеча зажигания: 1 корпус… … Большой энциклопедический политехнический словарь
свеча зажигания — uždegimo žvakė statusas T sritis Energetika apibrėžtis Įtaisas vidaus degimo variklyje degiajam mišiniui elektros kibirkštimi uždegti. atitikmenys: angl. ignition plug; sparking plug vok. Zündkerze, f rus. запальная свеча, f; искровая свеча, f;… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas
свеча зажигания поверхностного разряда — свеча поверхностного разряда Свеча зажигания с электрическим разрядом вдоль поверхности рабочего элемента, обеспечивающей снижение пробивного напряжения. [ГОСТ 22606 77] Тематики системы зажигания авиационных двигателей Синонимы свеча… … Справочник технического переводчика
свеча зажигания с тремя боковыми электродами — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN three ground spark plug … Справочник технического переводчика
Что одевается на свечи зажигания?
. надевается на свечу зажигания заранее всем огромное спасибо и еще какую посоветуете катушку купить ну какой марки чтоб не очень дорого.
Первая свеча зажигания в ее современном виде была разработана немецким инженером и ученым Робертом Бошем в 1902 году. Впервые свеча зажигания была использована с магнето высокого напряжения, также разработанным в мастерской компании BOSCH.
В бензиновых двигателях внутреннего сгорания используются искровые свечи. Воспламенение топливо-воздушной смеси производится электрическим разрядом напряжением в несколько тысяч или десятков тысяч вольт, возникающим между электродами свечи. Свеча срабатывает на каждом цикле, в определённый момент работы двигателя.
Нет данных о комплектации современных автомобилей такими свечами, производители подобной продукции пишут, что их свечи подходят к любому автомобилю. Центральный электрод как правило соединяется с контактным выводом свечи через стеклогерметик с резистором, это позволяет уменьшить радиопомехи от системы зажигания.
Как называется колпачок на свечу?
Гасильник (тушитель) — приспособление для тушения горящих свечей. Как правило, имеет форму конуса (колпачок) с длинной ручкой, которым накрывают пламя свечи.
Что находится на свечах зажигания?
Свеча зажигания состоит из металлического корпуса, изолятора и центрального проводника. Cвечи могут иметь встроенный резистор между контактным выводом и центральным электродом.
Чем выкручивают свечи?
Для демонтажа самой свечи подойдёт всем знакомый еще по «Жигулям», Т-образный свечной ключ. Он состоит из воротка с ручками и головки на 6 граней, которая соединена с воротком через шарнир, что позволяет выкручивать свечи под углом.
Чем закрываются свечи зажигания?
Кроме того, провода эти в местах соединения со свечами могут закрываться декоративными защитными крышками. В этом случае Вам потребуется всего несколько дополнительных телодвижений, чтобы открутить штекеры или крышки (либо общую пластиковую крышку двигателя).
Какой ключ для свечей зажигания?
Распространенные размеры ключей: 14 и 16 мм — свечи такого размера используются в современных двигателях; 19 мм — такие свечи используются в мотоциклетных двигателях; 21 мм — старый европейский стандарт свечей, используются в старых советских автомобилях.
Что будет если не закрутить свечи зажигания?
Неправильная затяжка Если неправильно затянуть свечи или перетянуть их, то легко повредить резьбу. И наоборот: затянув свечи через слабо, нарушите теплоотдачу. В крайнем случае, свеча может просто вылететь, повредив резьбу. Поэтому свечи нужно закручивать до упора без усилий.
Что одевается на свечи зажигания? Ответы пользователей
свечи закручены в головке блока цилиндров, на свечах надеты колпачки в которые входят провода высокого напряжения, выходят провода из трамплера или .
Многим владельцам автомобилей известно такое явление, как «пропуски зажигания», обусловленные износом проводов зажигания. На автомобилях фирмы «Toyota», .
Их основу составляет токопроводящая жила, окруженная токопроводящей обмоткой с высоким сопротивлением и изоляцией. Жила может изготавливаться из . Характеристики. · Признаки износа проводов. · Способы проверки состояния
Перед тем как приняться за работу, убедитесь, что у вас есть подходящие для вашего автомобиля свечи зажигания. У Champion® для вас найдутся все варианты, от .
Ещё в конце 2019 года данные по Европе гласили, что у них запасов нефти осталось примерно на 11,6 лет потребления.
Подготовка к замене свечей. Тем, кто ни разу не менял свечи зажигания, не помешает знать, что сложного в этой процедуре ничего нет – главное .
Для начала разберемся, для чего вообще нужно менять свечи зажигания, иногда даже значительно раньше регламентированного срока. Дело в том, что .
Самостоятельная замена свечей зажигания в 8-клапанном двигателе Хендай Солярис (Solaris). Пошаговое описание работы с иллюстрациями.
Особенности замены свечей зажигания
Существует несколько особенностей замены свечей зажигания, касающихся их снятия и установки, без знания которых не стоит браться за самостоятельное выполнение этой работы.
Так как, в противном случае, за пару минут такой замены можно как минимум «сломать» свечу или как максимум повредить двигатель.
Особенности замены свечей зажигания
Особенности снятия свечей зажигания с двигателя автомобиля
1. Выворачивание и замену свечей лучше всего проводить на холодном (остывшем) двигателе, чтобы не вывернуть резьбу из отверстия вместе со свечей.
2. При снятии снятии высоковольтного провода со свечи нужно тянуть не за провод, а строго за его наконечник. Иначе можно повредить его.
3. Перед выворачиванием свечи необходимо удалить грязь из свечного колодца и с ней самой (например, при помощи кисточки и насоса). Так как мусор и грязь, попавшие в камеру сгорания двигателя через свечное отверстие обязательно повредят стенки цилиндра. После чего как минимум хороший масляный аппетит двигателя будет обеспечен.
Особенности установки свечей зажигания в двигатель автомобиля
1. Тщательно проверяем состояние свечи зажигания перед установкой. Она должна быть чистая (в том числе резьба и изолятор) и не повреждённая (без сколов, трещин и явно выраженного темного ободка вокруг гайки от прорыва газов из камеры по ее изолятору из-за негерметичности). Электроды должны быть сухими, без сильного нагара. С требуемым зазором. На свече должно быть установлено уплотнительное кольцо. См. «Неисправности свечей зажигания». Она должна соответствовать данному двигателю по калильному числу.
2. Смазывать какой-либо смазкой резьбу свечей зажигания перед установкой нельзя, так как пригорит и потом не вывернешь. Без уплотнительного кольца ставить так же нельзя так как из-за сильного выступания в камеру сгорания она будет перегреваться. В результате могут разрушится ее электроды, а выступающие витки покроются нагаром так, что потом будет проблема ее вывернуть. С двумя кольцами так же ставить нельзя, так как электроды будут утоплены в свечном отверстии и ухудшится поджиг горючей смеси. А витки резьбы в свечном колодце забьются нагаром, что так же затруднит выворачивание.
3. От руки заворачиваем свечу в свечной колодец. Она должна свободно сделать несколько оборотов прежде чем потребуется приложить усилие для затяжки. Этот момент особенно важен, так как если свеча сразу заворачивается с большим усилием, то скорее всего она идет не по резьбе и наверняка повредит ее. Что чревато ремонтом свечного отверстия с установкой в него резьбовой ремонтной вставки. Если свечной колодец глубокий для правильного заворачивания свечи можно использовать кусок резинового шланга. Он надевается на свечу зажигания и позволяет опустить ее в колодец, и там свободно вращать.4. Окончательная затяжка свечи производится свечным ключом нужного диаметра с определенным моментом. Для свечей зажигания размерностью резьбы М14х1,25 это 30 Н.м (3 кгс.м). Что совсем немного. Слишком сильно затягивать свечу не стоит, так как опять, же можно повредить резьбу в свечном отверстии или вообще сломать ее. Слишком слабо тоже нельзя, так как тогда нарушается герметичность камеры сгорания. Большинство автовладельцев затягивает свечи зажигания приблизительно — «на глаз». Более правильно было бы конечно применение динамометрического ключа, позволяющего контролировать усилие. Но не у каждого он есть. Поэтому, для начала, можно использовать весовой кантарик (безмен) для определения силы затяжки. После чего запомнить это усилие и затягивать свечи в дальнейшем по памяти.
Таким образом с учетом перечисленных особенностей можно самостоятельно заменить свечи зажигания без всяких возможных негативных последствий.
Примечания и дополнения
— Перечисленные рекомендации касаются в основном двигателей автомобилей ВАЗ (рассматриваемых на нашем сайте), но могут быть, практически в полном объеме, применены для замены свечей на двигателях автомобилей других марок. С учетом особенностей их конструкции.
Свечи зажигания. Назначение и устройство
Свеча зажигания служит для переноса в цилиндр двигателя подающегося высокого напряжения, с целью создания искры зажигания и воспламенения рабочей смеси. Кроме того, свеча должна изолировать от блока цилиндров подающееся на нее высокое напряжение (более 30 кВ), снижать пробои и прорывы, а также герметично закрывать камеру сгорания. Кроме того, она должна обеспечивать соответствующий диапазон температур во избежание загрязнения электродов и возникновения калильного зажигания. Устройство типичной свечи зажигания показано на рисунке.
Рис. Свеча зажигания производства фирмы «Bosch»
Стержень клеммы и центральный электрод
Стержень клеммы изготовлен из стали и выступает из корпуса свечи зажигания. Он служит для присоединения провода высокого напряжения или напрямую установленной стержневой катушки зажигания. Электрическое соединение между стержнем клеммы и центральным электродом выполнено с помощью расположенного между ними расплава стекла. К расплаву стекла домешивается наполнитель для улучшения степени обгорания и свойств сопротивления помехам. Так как центральный электрод находится непосредственно в камере сгорания, он подвержен воздействию очень высоких температур и сильной коррозии вследствие контакта с отработавшими газами, а также с остаточными продуктами сгорания масла, топлива и примесей. Высокие температуры искрообразования приводят к частичному расплавлению и выпариванию материала электродов, поэтому центральные электроды изготавливаются из никелевого сплава с добавками хрома, марганца и кремния. Наряду с никелевыми сплавами используются также сплавы серебра и платины, так как они незначительно обгорают и хорошо отводят тепло. Центральный электрод и стержень клеммы герметично закреплены в изоляторе.
Изолятор
Изолятор предназначен для отделения стержня клеммы и центрального электрода свечи зажигания от ее корпуса, чтобы не происходило пробоя высокого напряжения на «массу» автомобиля. Для этого изолятор должен обладать высоким электрическим сопротивления, поэтому он изготовлен из оксида алюминия, содержащего стекловидные добавки. Для снижения токов утечки горлышко изолятора имеет оребрение.
Наряду с механическими и электрическими нагрузками изолятор подвергается также высоким термическим нагрузкам. При работе двигателя на максимальных оборотах у опоры изолятора температура достигает 850 °С, а у головки изолятора — около 200 °С. Данные температуры возникают вследствие цикличных процессов сгорания рабочей смеси в цилиндре двигателя. Для того, чтобы температуры в области опоры не становились высокими, материал изолятора должен обладать хорошей теплопроводностью.
Общее устройство свечи зажигания
Свеча зажигания имеет металлический корпус, который вкручивается в соответствующее отверстие в головке блока цилиндров. В корпус свечи зажигания встроен изолятор, для герметизации которого используются специальные внутренние уплотнения. Изолятор содержит внутри центральный электрод и стержень клеммы. После сборки свечи зажигания выполняется окончательная фиксация всех деталей путем термической обработки. Боковой электрод, изготовленный из того же материала что и центральный, приваривается к корпусу свечи. Форма и расположение бокового электрода зависят от типа и конструкции двигателя. Зазор между центральным и боковым электродами регулируется в зависимости от типа двигателя и системы зажигания.
Существует много возможностей расположения бокового электрода, что влияет на величину промежутка искрового разряда. Чистая искра образуется между центральным электродом и боковым, г-образной формы. При этом рабочая смесь легко попадает в промежуток между электродами, что способствует ее оптимальному воспламенению. Если кольцеобразный боковой электрод устанавливается на одном уровне с центральным, то искра может скользить над изолятором. В этом случае ее называют скользящим искровым разрядом, который позволяет сжигать наслоения и остаточный нагар на изоляторе. Улучшить эффективность воспламенения рабочей смеси можно либо увеличением длительности искрообразования, либо увеличением энергии искрообразования. Рациональной является комбинация скользящего и обычного искровых разрядов.
Рис. Типы свечей зажигания с воздушным скользящим искровым разрядом
Для снижения потребности в напряжении на свече зажигания со скользящим искровым зарядом может быть дополнительно установлен управляющий электрод. При увеличении температуры изолятора искрообразование способно происходить при меньшем напряжении. При длительном промежутке искрового разряда воспламенение улучшается как для бедной, так и для богатой смеси топлива с воздухом.
Для двигателей с впрыском топлива во впускной коллектор предпочтение отдается свече зажигания с траекторией искрового разряда, «растянутой» в камере сгорания, в то время как для двигателей с непосредственным впрыском топлива в камеру сгорания и послойным смесеобразованием свеча зажигания с поверхностным разрядом имеет преимущества благодаря лучшей возможности самоочищения.
При выборе подходящей для двигателя свечи зажигания важную роль играет ее калильное число, с помощью которого можно судить о тепловой нагрузке на опору изолятора. Данная температура должна быть примерно на 500 °С выше, чем температура, необходимая для самоочищения свечи от наслоений. С другой стороны, нельзя превышать максимальную температуру около 920 °С, иначе возможно возникновение калильного зажигания.
Если не достичь температуры, необходимой для самоочищения свечи, частицы топлива и масла, скапливающиеся у опоры изолятора, не будут сжигаться, и между электродами на изоляторе могут образоваться токопроводящие полосы, которые способны привести к пропускам искрообразования.
Если опора изолятора нагревается выше 920 °С, это приведет к неконтролируемому сгоранию рабочей смеси вследствие накаленной опоры изолятора во время сжатия. Мощность двигателя снижается, а свеча зажигания вследствие тепловой перегрузки может быть повреждена.
Свеча зажигания для двигателя выбирается согласно ее калильному числу. Свеча с маленьким калильным числом имеет незначительную поверхность поглощения тепла и подходит для двигателей с высокими нагрузками. Если двигатель нагружен слабо, устанавливается свеча зажигания с высоким калильным числом, имеющая большую поверхность поглощения тепла. Конструктивно калильное число свечи зажигания регулируется при ее изготовлении, например, с помощью изменения длины опоры изолятора.
Рис. Определение калильного числа свечи зажигания
При использовании комбинированного электрода, включающего электрод на никелевой основе с медным ядром, улучшается теплопроводность и вследствие этого отвод тепла от электрода.
К важным задачам при разработке свечи зажигания относится увеличение интервалов технического обслуживания. Вследствие коррозии, связанной с искровым разрядом, во время работы зазор между электродами увеличивается, а вместе с тем увеличивается и потребность в напряжении во вторичной цепи системы зажигания. При сильном износе электродов свечу зажигания следует заменить. На сегодняшний сроки службы свечей зажигания, в зависимости от их конструкции и материалов, составляют от 60000 км до 90000 км. Это достигается улучшением материала электродов и использованием большего количества боковых электродов (2, 3 или 4 боковых электрода).