Проектиране, класификация и маркиране на свещи

Свещите със сигурност работят в най-екстремните условия, които се срещат в автомобила. Те последователно се намират „в епицентъра на експлозията“ на горещи газове с температури до няколко хиляди градуса, след което поемат част от работната смес, която току-що се е образувала от атмосферния въздух (при околната температура) и бензиновите пари. Всичко това се повтаря десетки пъти всяка секунда в продължение на часове.

Основната задача на целия дизайн на свещта е да се създаде процеп, през който периодично се преминава мощен електрически заряд под напрежение 20-30 хиляди волта, създавайки дъга, която запалва работната смес. Най-малките отклонения в параметрите водят до нестабилна работа, особено забележима на празен ход, а понякога и до пълно спиране или невъзможност за стартиране на двигателя. Основната причина за такива отклонения е натрупването на продукти от изгарянето на бензин, запушвайки искрообразуващата междина.

Изход от тази противоречива ситуация беше намерен отдавна - самата свещ трябва да се отърве от продуктите от горенето. Те се изгарят на горещите му повърхности и се отмиват от вихрушка от изгарящи газове, попадайки допълнително в маслото на двигателя и в крайна сметка в масления филтър или под формата на отлагания на дъното на картера. В същото време свещта не трябва да се нагрява прекалено много, в този случай започва така нареченото запалване и детонация с нажежаване, когато работната смес се запали не от текущ разряд в даден момент, а от горещи електроди в моментните пари излизат в камерата. Последствията от това са най-тъжни, вариращи от загуба на мощност и увеличаване на емисиите на всички вредни вещества до евентуално разрушаване на двигателя.

Естеството на експлоатация на превозното средство определя огромен диапазон от възможни натоварвания на двигателя. Термичният режим на неговите компоненти при работа, да речем, в град, е много различен от интензивния режим при шофиране по планински серпентин. През това време свещите трябва да постигнат точен баланс между самопочистващото се натрупване на топлина и разсейването на топлината, за да се предотврати запалването на жара. Експериментално е установено, че такъв баланс се поддържа възможно най-вярно, когато работните повърхности на свещта са в диапазона от 400 до 900 градуса.

Схемата за разсейване на топлината на типична свещ е добре известна. Около 20 процента от 100 газове, получени от изгарянето, се прехвърлят обратно в новата част от работната смес, която е влязла в камерата (тя идва почти с температурата на околната среда). Шейсет процента преминават през контактната повърхност на изолатора и обвивката на щепсела по-нататък към тялото на главата до мястото, където охладителната риза вече ги „чака“. Външната атмосфера получава 10 процента от външните части на черупката и изолатора.

Именно комбинацията от дизайнерски характеристики на изолатора и обвивката на свещта определя тяхното разделение на горещи, студени и междинни. Първите имат голяма повърхност на изолатора, изпъкнала в камерата и "достъпна" за отопление с изгарящи газове и малка зона на преход от изолатора към обвивката. Последните имат много по-голяма площ за отстраняване на топлината и следователно работните им повърхности се загряват много по-малко. Способността да се съхранява топлина се нарича светещ номер на свещта. Почти всеки производител използва собствена система за кодиране тук и следователно единственият начин да изберете правилния щепсел е да използвате фирмения каталог или таблици за взаимозаменяемост.

Керамичният изолатор определя способността на щепсела да съхранява топлина и металната сърцевина да се разсейва. Без ефективно решение на втория компонент на това равенство, правилният баланс е невъзможен и следователно почти всички съвременни свещи имат така наречения биметален дизайн. Централният електрод е направен от композит, състоящ се от устойчива на ерозия обвивка (обикновено от хром-никелова стомана) и медна сърцевина, което значително увеличава способността за отстраняване на топлината. Много по-рядко страничните електроди също се правят биметални, още по-рядко се използват други материали вместо мед, например сребро.

Биметалният централен електрод придава на свещта важно свойство, наречено термоеластичност. Дизайнът му има както "горещи", така и "студени" свойства. В момента на стартиране на двигателя долната част на електрода, изработена от хром-никелова сплав с по-ниска топлопроводимост, се загрява. Това ви позволява да поддържате повишена температура и в резултат да осигурите бърз и надежден старт. След това, когато цялата маса на свещта се затопли, медната сърцевина влиза в действие, интензивно отделяйки топлината, свещта става "студена". С намаляване на скоростта, например при празен ход, хромоникеловата секция работи повече и свещта отново придобива "горещи" свойства.

Между производителите на свещи се води непрекъсната битка между две противоположни концепции. Според първата, колкото по-голяма мощност преминава токът през процепа между електродите, толкова по-пълно и ефективно горивото гори. В резултат на това се намалява разходът на бензин, увеличава се чистотата на двигателя и ресурсът на такива скъпи елементи на системата като каталитичния конвертор. В този случай обаче има интензивно електрохимично разрушаване на повърхностите на електродите, особено страничните. Противниците на този подход предлагат решения, които намаляват текущата мощност, като същевременно увеличават живота на свещите.

Не само увеличеното зареждане на ток, но и идеята за „необслужваем“ автомобил кара дизайнерите да търсят начини за увеличаване на работното време на свещта. Много нови американски превозни средства вече предлагат 100 000 мили (160 000 километра) преди първата подмяна на консумативите (филтърни свещи). Най-често такива модели са оборудвани с платинени дискообразни вложки отстрани или на двата електрода. Платината е много по-устойчива на корозия и електрохимично разрушаване от традиционните хромоникелови сплави. Конструкции с електроди, направени изцяло от платинена сплав, се правят по-рядко.

В търговията на дребно "дълготрайните свещи" са по-често оборудвани с три или четири странични електроди, въпреки че се срещат и платинени вложки. По погрешка шофьорите често приемат, че четири електрода подобряват "запалимостта" на сместа, като образуват четири плазмени моста. Всъщност става точно обратното. "Запалимостта", както и ефективността на горенето, дори леко се влошават, но животът на щепсела се удължава значително. В случай на четири странични електрода, между централния и страничния, който е по-близо, се образува искра. Повърхността му постепенно се износва и следващият влиза в игра - този с минималното разстояние. Ето как няколко странични електроди работят на свой ред, удължавайки живота на щепсела.

Изгарянето на работната смес от свещи с няколко странични електрода се влошава, тъй като достъпът й до най-критичната част на камерата - до искрата е затруднен. Освен това, колкото повече електроди, толкова по-интензивно се отделя топлината от свещта. При такива конструкции има по-голяма вероятност от образуване на сажди и по-лоша производителност на двигателя за CO и NO. Ето защо дизайнерите активно проучват друг начин - свещи с един страничен електрод с минимален размер или ... напълно без страничен електрод.

Последният дизайн в реалния живот може да се намери само на спортни автомобили. При тях ролята на страничния електрод играе целият страничен ръб, а искрата всъщност се формира под формата на лъчи от три или четири моста. Изработването на свещи без странични електроди в състезателните автомобили се дължи на използването на супермощен заряд. Такъв заряд, първо, изяжда електродите от който и да е материал твърде бързо, и второ, той има способността да "скача" от страничния пръстен към центъра.

Друг начин за "избягване" от използването на страничен електрод беше предложен едновременно от SAAB. В този дизайн ролята му беше изиграна от ... бутало. Идеята беше проста и гениална. Запалването на сместа на всеки бензинов двигател се случва, когато буталото се движи нагоре, когато компресира вече влязлата в камерата работна смес. На повърхността на буталото беше направена иглена издатина, от която искрата се отдели, след което падна върху централния електрод на свещта, разположен на обичайното си място. Предимствата на този дизайн са очевидни. Не само, че експлоатационният живот на „страничния електрод“ се е увеличил (той практически не е изгорял), но и централният електрод и изолаторът могат да бъдат направени по-трайни. Проблеми с доставката и разпределението на електрическия заряд не бяха допуснати за прилагане на такава запалителна система.

Следващата стъпка беше да се подобри геометрията на страничните и централните електроди на конвенционалните свещи. Ако вземете за пример каталога на някоя от големите фирми, тогава можете да намерите 10-20 различни начина за подобряване на искренето в него. Формата на централния електрод се променя и най-радикалният пример е Rapidfire на Delphi. На повърхността на централния му прът са направени 12 ребра с остри ръбове. Свещта се отделя от тези ръбове много по-лесно, отколкото от традиционната гладка цилиндрична повърхност на централния електрод.

Това позволява, от една страна, да се намали праговото напрежение на запалване, а от друга, да се направи по-надеждно и по-стабилно по време на режими на празен ход или стартиране. Продавачите на автомобили отбелязват, че това са най-критичните режими във възприемането на потенциалните купувачи на цялата кола. Производителите на Rapidfire изчисляват, че неговият дизайн, в сравнение с "фабричните" свещи на автомобила, позволява 18% повече мощност на ускорителя, 27% повече стабилност на празен ход и 2% икономия на гориво, но това е за някои Ford или Chevrolet. . Никой не е измерил подобрението на работата на двигателя на средностатистически руски автомобил. Всичко е свързано с допустими отклонения, нападения и хлабини. Остава само да се спори дали високоточните инструменти ще постигнат икономия от 2% на двигател с вариация на основните характеристики плюс или минус 5-10 %%.

Основният противник на модерните свещи на съвременните двигатели е ... съседите на камерата. Структурно свещта може да се монтира само в горната й част, където вече са разположени клапаните и често различни сензори. Преминаването от два на четири и след това на пет клапана на цилиндър оставя много малко пространство за главата. Свещта трябва да „отслабне“ в диаметър, спестявайки безценно пространство в горивната камера. Така че, ако в близкото минало е било възможно да се намерят свещи с резби М18, сега М14 са често срещани и М12 и дори М10 вече са намерени. За такъв конус е много по-трудно да се решат проблемите с термичната издръжливост и разсейването на топлината и тук на преден план излизат въпросите за качеството на материала, стабилността на производството и спазването на технологиите.

Всички производствени фирми имат свои собствени уникални системи за маркиране. Така например, почти една и съща свещ от различни производители може да се нарече WR7D, RN9YC, CR43CXLS, CW7LPR или 17R-7DU. Единствената буква, която се появява в този случай във всяка комбинация, е R и това не е случайно. Той означава резистор, направен част от централния електрод. Подобно на много други технически решения, то идва от авиацията в момент, когато последните резерви за подобряване на ефективността са изтласкани от двигателите с вътрешно горене. Резисторът трябва да се използва за онези превозни средства, които са оборудвани с електронни системи, разположени в двигателното отделение. Друга често срещана буква е C за Cupper, или по-скоро централният меден електрод, докато двете CC на Champion представляват медно ядро ​​както в центъра, така и в страничните електроди.

Най-важните цифрови характеристики на свещите са топлинната мощност, диаметъра на резбата и дължината на резбата.

Излишно е да казвам, че свещта трябва да съвпада точно с двигателя на вашия автомобил по тези три параметъра. Дори обикновена грешка в дължината на конеца може да доведе до скъпи и ужасни последици. Ако е по-кратък от стандартния, продуктите от горенето много бързо ще се натрупват върху „допълнителните“ нишки в главата и след това за нормална свещ пътят ще трябва да бъде пробит със специален кран. Още по-лоши са последиците от опаковането на твърде дълга свещ. В този случай продуктите от горенето ще се утаят на повърхността му и тя ще бъде уловена от един вид брава. Минималният резултат от такова невнимание е разглобяването на двигателя.

Също така не трябва да се опитвате да запомните кодиращата система на номера на светене и нишките от различни производители. Всеки продавач на резервни части, уважаващ себе си и клиентите, има таблица за взаимозаменяемост в готовност.

Свещите, или по-скоро външният им вид, са отличен показател за здравето на двигателя.

Не само самата свещ е готова да ви „разкаже“ за възможни грешки при избора си, но и да разкаже за скритите процеси, развиващи се в двигателя много преди да се обявят за форма на черен дим, детонация или нестабилна работа.

Нормално работеща свещ на работещ двигател има чисти електроди и цветът на керамичната изолационна пола варира от светлосив до кафяв.

Появата на черни мазни въглеродни отлагания показва, че или свещта е студена за този двигател, или поради износването на буталните пръстени, прекомерно количество масло влиза в камерата, или карбураторът не е настроен правилно и работната смес е свръх обогатен. Прегряващата свещ има бял керамичен цвят. Ако след развиване на свещта откриете, че електродите са разтопени или хвърлени с разтопен алуминий, това е сигнал за сериозни проблеми, които вече са започнали (запалване с тлеене, детонация).