Uređaj za svjećicu (Largus 1)

Unatoč raznolikosti dizajna, svaka svjećica (slika 9) uključuje keramički izolator, metalno kućište, elektrode i kontaktnu glavu za spajanje na visokonaponsku žicu.

Središnja elektroda je ugrađena u kanal izolatora promjenjivog promjera. Glava elektrode naslanja se na konusnu površinu izolatorskog kanala na prijelazu iz većeg u manji promjer. Radni dio središnje elektrode strši iz izolatora za 1,0 do 5,0 mm. Elektroda je fiksirana u kanalu izolatora, a taj spoj je zabrtvljen brtvilom za staklo. To je mješavina posebnog tehničkog stakla i metalnog praha. Staklo mora imati koeficijent toplinskog širenja jednak onome kod keramike. U tom slučaju, brtveni čep neće biti uništen promjenama temperature tijekom rada. Mohalla prah (bakar ili olovo) dodaje se staklu kako bi ga učinilo električno vodljivim.





Sastavljanje jezgre (sklop izolatora sa središnjom elektrodom i kontaktnom šipkom) provode se sljedećim redoslijedom. Elektroda se ugrađuje u kanal izolatora, a na vrh se izlije praškasti stakleni brtvilo ili se stavlja u obliku tablete. Zatim se kontaktna glava ugrađuje u kanal izolatora. Prije prešanja, brtvilo za staklo zauzima više prostora nego nakon ove operacije, a kontaktna šipka ne može u potpunosti ući u kanal izolatora. Iznad izolatora viri otprilike trećinu svoje duljine. Radni komad se zagrijava na temperaturu od 700-900°C i silom od nekoliko desetaka kilograma kontaktna šipka se ubacuje u stakleno brtvilo omekšano temperaturom. U ovom slučaju, struji u praznine između kanala izolatora, glave središnje elektrode i kontaktne glave. Nakon hlađenja, stakleno brtvilo se stvrdnjava i sigurno učvršćuje oba dijela u kanalu izolatora. Između krajeva elektrode i kontaktne glave formira se brtveni čep visine od 1,5 do 7,0 mm, koji potpuno blokira prodor plina u kanal izolatora

Ako je potrebno ugraditi električni otpor u strujni krug središnje elektrode kako bi se suzbile elektromagnetske smetnje, koristi se otporno stakleno brtvilo. Nakon hlađenja, brtveni čep dobiva električni otpor potrebne vrijednosti.

Jezgra je ugrađena u tijelo svjećice tako da njezina konusna površina dodiruje odgovarajuću površinu unutar tijela. Između tih površina ugrađena je brtvena podloška za "rasipanje topline" (bakar ili čelik).

Jezgra se pričvršćuje namotavanjem prirubnice kućišta na izolatorski pojas. Brtvljenje spoja izolatora i kućišta provodi se metodom hlađenja kućišta u zagrijanom stanju (termalne oborine).



Bočna elektroda "mase" pravokutnog presjeka zavarena je na kraj kućišta i savijena prema središnjem. Na podnožju kućišta ugrađen je brtveni prsten s graničnikom na ravnoj potpornoj površini, dizajniran za brtvljenje spoja svjećice i motora.

Kontaktna matica je ugrađena na navojni dio kontaktne šipke ako to zahtijeva konstrukcija vrha visokonaponske žice. Kod nekih svjećica kontaktna šipka nema navojnu glavu, već je odmah utisnuta u obliku kontaktne matice.

Izolator

Kako bi se osiguralo neprekinuto stvaranje iskri, izolator mora imati potrebnu električnu čvrstoću čak i pri visokim radnim temperaturama. Napon primijenjen na izolator tijekom rada motora jednak je probojnom naponu iskrišta. Ovo naprezanje se povećava s povećanjem tlaka i veličine raspora, a smanjuje s porastom temperature. Na motorima s klasičnim sustavom paljenja koriste se svjećice s razmakom iskrišta od 0,5-0,7 mm. Maksimalna vrijednost probojnog napona u tim uvjetima ne prelazi 12-15 kV (vrijednost amplitude). Na motorima s elektroničkim sustavima paljenja, instalacijski razmak iskre je 0,8-1,0 mm. Tijekom rada može se povećati na 1,3-1,5 mm (oba sustava). U ovom slučaju, probojni napon može doseći 20-25 kV.

Dizajn izolatora je relativno jednostavan - to je cilindar s aksijalnim otvorom za ugradnju središnje elektrode.

u srednjem dijelu izolatora nalazi se zadebljanje, takozvani "pojas", za spajanje s tijelom. Ispod pojasa nalazi se tanji cilindrični dio - vrat - koji se pretvara u toplinski konus. Na prijelazu iz usta u toplinski konus nalazi se konusna površina namijenjena za ugradnju između izolatora i tijela brtvene podloške za raspršivanje topline. Iznad remena nalazi se 'glava', a na mjestu prijelaza s remena na glavu nalazi se rame za krimpovanje prirubnice tijela prilikom sastavljanja svjećice.



Dopuštena debljina stijenke, uzimajući u obzir faktor sigurnosti, određena je električnom čvrstoćom izolatorskog materijala. Prema domaćim standardima, izolator mora izdržati ispitni napon od 18 do 22 kV (efektivna vrijednost), što je 1,4 puta veće od amplitude Duljina glave izolatora određena je naponom površinskog preklapanja i izvodi se u rasponu od 15 do 35 mm. Za većinu automobilskih svjećica ta je vrijednost oko 25 mm. Daljnje povećanje je neučinkovito i dovodi do smanjenja mehaničke čvrstoće izolatora. Kako bi se uklonila mogućnost električnog proboja duž površine izolatora, njegova glava je opremljena prstenastim žljebovima (trenutne barijere) i prekriveno posebnom glazurom radi zaštite od moguće kontaminacije.

Termički konus služi za zaštitu od preklapanja površina na strani komore za izgaranje. Ovaj najvažniji dio izolatora, unatoč relativno malim dimenzijama, može izdržati gore spomenuti napon bez preklapanja površine.

U početku se kao izolacijski materijal koristio obični porculan. ali takav izolator imao je slabu otpornost na toplinske učinke i nisku mehaničku čvrstoću.

Kako se snaga motora povećavala, bili su potrebni pouzdaniji izolatori. nego one od porculana. Izolatori od tinjca korišteni su dugo vremena. Međutim, pri korištenju goriva s aditivima olova, tinjac je bio uništen. Izolatori su se ponovno počeli izrađivati od keramike, ali ne od porculana, već od posebno jake tehničke keramike.

Najčešća i ekonomski isplativa tehnologija za proizvodnju izolatora je izostatsko prešanje, kada se od unaprijed pripremljenih komponenti proizvode granule potrebnog sastava i fizičkih svojstava. Izolacijski komadi se prešaju iz granula pod visokim tlakom, melju na potrebne dimenzije, uzimajući u obzir skupljanje tijekom pečenja, a zatim se jednom peku.



Moderni izolatori izrađeni su od visokoaluminijske strukturne keramike na bazi aluminijevog oksida. Ova keramika, koja sadrži oko 95% aluminijevog oksida, može izdržati temperature do 1600°C i ima visoku električnu i mehaničku čvrstoću.

Najvažnija prednost aluminijevo-oksidne keramike je visoka toplinska vodljivost. To značajno poboljšava toplinske karakteristike svjećice, budući da glavni toplinski tok prolazi kroz izolator, ulazeći u svjećicu kroz toplinski konus i središnju elektrodu (slika 10).

Okvir

Metalno kućište je dizajnirano za ugradnju svjećice u motor i osigurava čvrstu vezu s izolatorom. Bočna elektroda je zavarena na njegov kraj, a kod izvedbi s prstenastim iskrištem, tijelo izravno funkcionira kao "uzemljena" elektroda.

Tijelo je izrađeno štancanjem ili tokarenjem od niskougljičnih konstrukcijskih čelika.

unutar tijela nalazi se prstenasta izbočina s konusnom površinom. na kojem leži izolator. Na cilindričnom dijelu tijela nalazi se prstenasti žlijeb, takozvani žlijeb za toplinsko taloženje. Tijekom procesa sastavljanja svjećice, gornja prirubnica kućišta se namotava na izolatorski remen. Zatim se zagrijava i preša, pri čemu se utor za toplinsko stvrdnjavanje plastično deformira, a kućište čvrsto prekriva izolator. Kao rezultat toplinskog taloženja, tijelo je u napregnutom stanju, što osigurava nepropusnost svjećice tijekom cijelog njenog vijeka trajanja.

Elektrode

Kao što je gore navedeno, radi poboljšanja učinkovitosti paljenja, elektrode svjećice trebaju biti što tanje i dulje, a razmak svjećice treba imati maksimalnu dopuštenu vrijednost. S druge strane, kako bi se osigurala trajnost, elektrode moraju biti dovoljno masivne.

Stoga je, ovisno o zahtjevima za snagom, učinkovitošću goriva i toksičnošću motora, s jedne strane, i zahtjevima za trajnost svjećice, s druge strane, razvijen specifičan dizajn elektroda za svaku vrstu motora.

Pojava bimetalnih elektroda omogućila je rješavanje ovog problema do određene mjere, budući da takva elektroda ima dovoljnu toplinsku vodljivost. Za razliku od uobičajenog "monometalnog", ima nižu temperaturu pri radu na motoru i, shodno tome, dulji vijek trajanja. U slučajevima kada je potrebno povećati resurs, koriste se dvije "uzemljene" elektrode (slika 11). U tu svrhu, svjećice strane proizvodnje koriste tri ili čak četiri elektrode. Domaća industrija proizvodi svjećice s ovim brojem elektroda samo za zrakoplovne i industrijske plinske motore. Treba napomenuti da se s povećanjem broja elektroda smanjuje otpornost na stvaranje ugljičnih naslaga, a čišćenje od ugljičnih naslaga postaje teže.

Na materijal elektrode postavljaju se sljedeći zahtjevi: visoka otpornost na koroziju i eroziju: otpornost na toplinu i kamenac: visoka toplinska vodljivost; dovoljna plastičnost za žigosanje. Trošak materijala ne bi trebao biti visok. U domaćoj industriji za proizvodnju središnjih elektroda svjećica najčešće se koriste toplinski otporne legure: željezo-krom-titan, nikal-krom-željezo i nikal-krom s raznim legirajućim dodacima



Uzemljena elektroda mora imati visoku otpornost na toplinu i koroziju. Mora imati dobru zavarljivost s običnim konstrukcijskim čelikom od kojeg je izrađeno tijelo, pa se koristi legura nikla i mangana (na primjer. NMC-5). Bočna elektroda mora imati dobru plastičnost kako bi se osigurala mogućnost podešavanja iskrišta.

Kako bi se smanjio učinak prigušenja elektroda prilikom modificiranja svjećica, na elektrodama se izrađuju žljebovi, a u "uzemljenoj" elektrodi se izrađuju prolazne rupe. Ponekad je bočna elektroda podijeljena na dva dijela, pretvarajući svjećicu s jednom elektrodom u s dvije elektrode.

Ugrađeni otpornik

Iskrenje je izvor elektromagnetskih smetnji, uključujući radio prijem. Za njihovo suzbijanje, između središnje elektrode i kontaktne glave ugrađen je otpornik koji ima električni otpor od 4 do 13 kOhm na temperaturi od 25±10°C. Tijekom rada dopuštena je promjena vrijednosti ovog otpora u rasponu od 2-50 kOhm nakon izlaganja temperaturama od -40 do +300°C i visokonaponskim impulsima.

Dodatni izolator

Čak i mali gubici energije paljenja dovode do slabljenja iskre sa svim neugodnim posljedicama: lošijim pokretanjem, nestabilnim radom u praznom hodu, gubitkom snage motora, prekomjernom potrošnjom goriva, povećanom toksičnošću ispušnih plinova itd. Ako je površina izolatora prekrivena naslagama ugljika, prljavštinom ili jednostavno vlagom, dolazi do curenja struje "u masu". Detektira se u mraku kao koronski pražnjenje na površini izolatora. Propuštanje duž kontaminirane površine termalnog konusa izolatora u komori za izgaranje motora može rezultirati prekidom stvaranja iskre. Najradikalniji način povećanja električne čvrstoće izolacije je ugradnja dodatnog izolatora u obliku keramičke čahure između tijela i kontaktne glave svjećice. Tako svjećica dobiva dvostruku zaštitu od curenja struje "na masu".

Svjećice predkomore

Postoje različite poznate varijante dizajna svjećica, kod kojih je radna komora konstruirana kao predkomora. Koriste se za poboljšanje izgaranja radne smjese. Predkomorne svjećice slične su svjećicama za sportske visokoučinkovite motore, gdje su elektrode ugrađene duboko unutar radne komore kućišta radi zaštite od pregrijavanja. Razlika je u tome. kakva rupa. spojni element koji spaja radnu komoru (predkomoru) s cilindrom motora izrađen je od posebnog oblika. Tijekom kompresije, svježa smjesa ulazi u predkomoru, u području vrtložnog toka dolazi do iskre, a stvaranje primarnog izvora paljenja postaje intenzivnije. To osigurava brzo širenje plamena u komori za predsagorijevanje. Tlak se brzo povećava i izbacuje plamen koji prodire u komoru za izgaranje motora i pojačava paljenje čak i vrlo siromašne radne smjese.

Kada plinovi izgaranja teku iz predkomore u cilindar motora, zbog turbulencije zapaljive smjese, proces izgaranja se ubrzava i postaje učinkovitiji. To, zauzvrat, može dovesti do poboljšane potrošnje goriva i toksičnosti ispušnih plinova.

Nedostaci svjećica s predkomorom su što je prigušni učinak elektroda velik, a njihova otpornost na naslage ugljika niska. Ventilacija predkomore za izgaranje je otežana, a zapaljiva smjesa u njoj sadrži povećanu količinu zaostalih plinova. Kada plinovi izgaranja teku iz komore za predsagorijevanje u cilindar, dolazi do dodatnih gubitaka topline. Jedna od varijanti predkomorne svjećice prikazana je na slici 12.