Запалителната свещ представлява устройство, което превръща високото напрежение от запалителната система на двигателя в искра, като възпламенява гориво-въздушната смес при двигатели, работещи с леки петролни деривати, като бензин, пропан-бутан и спирт.
През 1890 г. френският инженер Етиен Ленор използвал за пръв път запалителна свещ в своя газов двигател с вътрешно горене. Така Ленор е се счита за изобретателя на запалителната свещ. Ранните патенти на запалителната свещ обаче принадлежат на Никола Тесла от 1898 г., Фредерик Ричард Симс и Роберт Бош. Един от инженерите на Бош, Готлоб Хонолд през 1902 създава достатъчно добра свещ, която да е в състояние да работи достатъчно дълго.
Елементи на запалителната свещ
1. Част от изолатора, попадаща в горивната камера;
2. Централен електрод;
3. Резистор;
4. Оребрена част на изолатора;
5. Накрайник за свързване с кабел или директно към бобината;
6. Електрод за маса;
7. Резба;
8. Уплътняваща шайба;
9. Корпус;
10. Изолатор.
Запалителната свещ се състои от метален корпус, който се завинтва в главата на двигателя, а в корпуса се монтира керамичен изолатор, в който се намира централния електрод и контактния прът. Посредством добре изолиран кабел контактният прът е свързан с бобината на запалването или магнетно запалване. Всяка свещ има един централен електрод и между един и четири електрода за маса, които са част от корпуса на свещта. По-големият брой на електродите за маса увеличава живота на запалителната свещ. Щом въздушната междина към единия електрод за маса се повиши, то искрата протича през съседния.
Между двата вида електроди не може да премине електричество, заради въздушната междина, но с повишаване напрежението електричеството преодолява междината и се получава искра, която възпламенява горивната смес. За целта са необходими от 12 000 до 25 000 волта или повече, за да се получи добра искра, като максимумът е 45 000 волта. Колкото е по-голямо напрежението, толкова е по-дълга и гореща искрата.
Температурата на искрата може да достигне до 60 000 по Келвин. Тази температура кара йонизираните газове да се разширят много бързо и се чува лека експлозия, като припукване. Искрата само заплава газовете, като след това те догарят от само себе си. Въздушната междина между централния и страничните електроди трябва да е с точно определена големина.
Колкото е по-голяма пролуката, толкова по-голяма е искрата и запалва по-добре гориво-въздушната смес, но се изисква и по-голямо разрядно напрежение и се повишава вероятността от неправилно запалване. Повишаването на разрядното напрежение може да повреди кабелите и бобината. Малката пролука създава по-малка искра, която е по-неефективна и се увеличава нивото на вредните емисии.
Освен да възпламенява сместа от гориво и въздух запалителната свещ трябва да уплътнява горивната камера, като да издържат на високо налягане и температури. Резбата на корпуса е метрична, но тя не може да уплътни напълно отвора и за това се използват уплътняващи шайби, които се поставят между шестостена на корпуса и леглото на свещта в главата на двигателя. Някои свещи са с конусна резба и те нямат уплътнителен пръстен. При затягане шайбите се сплескват, като поемат неравностите между леглото на свещта в цилиндровата глава и цокъла на свещта..
Изолаторът се състои от синтерован алуминиев триоксид – твърд керамичен материал, който има много висока устойчивост на протичане на електричество. Този материал не се загрява лесно и не акумулира високи температури, които биха могли да предизвикат нежелана експлозия на гориво-въздушната смес. Горната част на изолатора е допълнително подсигурена със слой от разтопено стъкло, което допълнително подобрява качествата му. При някои свещи тази чест е допълнително оребрена, като по този начин се подобрява диелектричното свойство на изолатора.
Централният електрод е изработен от легирана стомана и действа като катод. За материал може да се използва хром или никелова сплав, като материалът определя и диаметъра на електрода. Той може да варира от 0.4 до 2.5 мм. В модерните свещи най-често сърцевината на електрода е от мед, а обвивката е стоманена, която осигурява надежден старт и стабилна работа в първоначалните минути след стартиране на двигателя. Медната сърцевина служи за отнемане на температура от свещта.
С цел удължаване на живота на запалителната свещ производителите използват благородни и рядко срещани метали за производство на централния електрод, като платина, иридий, волфрам, итрий и паладий. Материалът на електрода определя и името на свещите. Доста разпространени са иридиевите свещи, като при тях електродът е с минимален диаметър, което значително намалява разрядното напрежение, а това води и до повишаване на надеждността при работа на свещта.
Между централния електрод и контактния прът се поставя резистор. Това се прави с цел предпазване на електронното оборудване на запалителната система. И трите елемента са обхванати от изолатора, които освен електрически изолира и топлинно запалителната свещ. Той от своя страна се прави от огнеупорна керамика.
Топлинно число
Температурният режим има максимална и минимална стойност. Минималната стойност на температурния режим се нарича температура на самопочистване. Тя се достига при 450 градуса по целзии и при нея натрупаните сажди се запалват и не полепват по изолационния материал. Максималната стойност е 850 градуса, като при достигането ѝ гориво-въздушната смес се запалва при допира с изолатора без да преминава искра. Това явление може да доведе до детонационно горене, което е особено опасно за двигателя и е в състояние да го повреди много сериозно.
Много изпъкнал термичен конус и малка повърхност на контакт с корпуса на свещта са характерни за горещите свещи. Тяхното топлинно число е от 11 до 14 и те се нагряват много бързо и много бавно отдават акумулираната топлина и са подходящи за двигатели с ниска степен на сгъстяване и пригодени за работа на гориво с ниско октаново число. Студените свещи са с топлинно число над 20 и се загряват трудно и много бързо отдават топлината. При тях топлинният конус е много къс и имат голяма контактна площ с корпуса.
Свещите се определят според диаметъра на резбата, размера на шестостена за завиване, дължина на резбата и разстоянието между електродите, както и топлинно число.
Дефекти на запалителната свещ
Когато двигателят започне да харчи прекалено много, прекъсва и промени работата си, обикновено причината се крие в дефектирала свещ. За да успява да се самопочиства свещта, тя трябва да се загрее до поне 400 градуса. Това е и причината, поради която движението на къси разстояния намалява живота на свещите и на двигателя като цяло. Добрата свещ е със сиво-бежов цвят и по нея няма нагар или отлагания.
Турбо двигателите изискват свещи с по-високо топлинно число. Ако топлинното число обаче е прекалено голямо, то свещта губи способността си да се самопочиства и много бързо натрупаният нагар започва да пречи на работата ѝ.
По състоянието на запалителната свещ може да се определи и състоянието на двигателя. Суха свещ с много нагар е признак за работа на много богата смес. Ако пък една от свещите е прекалено чиста, а другите не са това може да бъде признак за проникване на охладителна течност в съответния цилиндър. Силно наслояване с черен цвят е признак, че в цилиндъра постъпва масло и то в големи количества. При прекалено дълго използване на свещта може да се стигне до тотално прогаряне на централния електрод и така тя да спре да функционира.
Ресурсът на запалителната свещ може да варира между 30000 и 100000 км, в зависимост от вида на използваните материали.
При експлоатацията свещите могат само да се почистят и да се регулира въздушната междина. С добри свещи автомобилът ще стартира по-лесно, ще изразходва по-малко гориво и ще спадне нивото на вредни емисии.
Няма коментари