Dispozitiv cu bujie (Largus 1)

În ciuda varietății de modele, orice bujie (Figura 9) include un izolator ceramic, o carcasă metalică, electrozi și un cap de contact pentru conectarea la un fir de înaltă tensiune.

Electrodul central este instalat într-un canal izolator cu diametru variabil. Capul electrodului se sprijină pe suprafața conică a canalului izolator la trecerea de la un diametru mai mare la unul mai mic. Partea de lucru a electrodului central iese în afară de izolator cu 1,0 până la 5,0 mm. Electrodul este fixat în canalul izolatorului, iar această conexiune este etanșată cu un material de etanșare pentru sticlă. Este un amestec de sticlă tehnică specială și pulbere metalică. Sticla trebuie să aibă un coeficient de dilatare termică egal cu cel al ceramicii. În acest caz, dopul de etanșare nu va fi distrus de schimbările de temperatură în timpul funcționării. Pudră de Mohalla (cupru sau plumb) adăugate în sticlă pentru a o face conductivă electric.





Asamblarea miezului (ansamblu izolator cu electrod central și tijă de contact) se efectuează în următoarea ordine. Electrodul este instalat în canalul izolatorului, iar deasupra se toarnă un material de etanșare din sticlă pulverulentă sau se plasează sub formă de tabletă. Apoi, capul de contact este instalat în canalul izolatorului. Înainte de presare, materialul de etanșare pentru sticlă ocupă mai mult spațiu decât după această operațiune, iar tija de contact nu poate intra complet în canalul izolatorului. Aceasta iese în afară cu aproximativ o treime din lungimea sa deasupra izolatorului. Piesa de prelucrat este încălzită la o temperatură de 700-900°C și cu o forță de câteva zeci de kilograme tija de contact este introdusă în materialul de etanșare din sticlă înmuiat de temperatură. În acest caz, curge în golurile dintre canalul izolatorului, capul electrodului central și capul de contact. După răcire, materialul de etanșare pentru sticlă se întărește și fixează ambele părți în canalul izolatorului. Între capetele electrodului și capul de contact se formează un dop de etanșare cu o înălțime de 1,5 până la 7,0 mm, blocând complet canalul izolatorului împotriva pătrunderii gazului

Dacă este necesar să se construiască rezistență electrică în circuitul electrodului central pentru a suprima interferențele electromagnetice, se utilizează un material de etanșare rezistiv din sticlă. După răcire, dopul de etanșare capătă rezistența electrică de valoarea necesară.

Miezul este instalat în corpul bujiei astfel încât suprafața sa conică să atingă suprafața corespunzătoare din interiorul corpului. Între aceste suprafețe este instalată o șaibă de etanșare "cu disipare a căldurii" (cupru sau oțel).



Miezul este fixat prin rularea flanșei carcasei pe centura izolatoare. Etanșarea conexiunii izolator-carcasă se realizează prin metoda de așezare a carcasei într-o stare încălzită (precipitații termice).

Electrodul lateral al "masei" cu secțiune transversală dreptunghiulară este sudat la capătul carcasei și îndoit spre cel central. Pe baza carcasei este instalat un inel de etanșare cu un opritor pe o suprafață plană de susținere, conceput pentru a etanșa conexiunea bujiei-motor.

O piuliță de contact este instalată pe partea filetată a tijei de contact dacă acest lucru este necesar conform designului vârfului firului de înaltă tensiune. La unele bujii, tija de contact nu are cap filetat, ci este ștanțată imediat în formă de piuliță de contact.

Izolator

Pentru a asigura formarea neîntreruptă a scânteilor, izolatorul trebuie să aibă rezistența electrică necesară chiar și la temperaturi ridicate de funcționare. Tensiunea aplicată izolatorului în timpul funcționării motorului este egală cu tensiunea de străpungere a eclatorului. Această tensiune crește odată cu creșterea presiunii și a dimensiunii interstițiului și scade odată cu creșterea temperaturii. La motoarele cu sistem de aprindere clasic, se utilizează bujii cu o distanță între electrozi și electrozi de 0,5-0,7 mm. Valoarea maximă a tensiunii de străpungere în aceste condiții nu depășește 12-15 kV (valoarea amplitudinii). La motoarele cu sisteme de aprindere electronică, distanța dintre scântei instalate este de 0,8-1,0 mm. În timpul funcționării, aceasta poate crește la 1,3-1,5 mm (ambele sisteme). În acest caz, tensiunea de străpungere poate ajunge la 20-25 kV.



Designul izolatorului este relativ simplu - este un cilindru cu o gaură axială pentru instalarea electrodului central.

în partea din mijloc a izolatorului există o îngroșare, așa-numita "centură", pentru conectarea cu corpul. Sub centură există o parte cilindrică mai subțire - gâtul - care se transformă într-un con termic. În punctul de tranziție de la gură la conul termic, există o suprafață conică proiectată pentru instalarea între izolator și corpul unei șaibe de etanșare cu disipare a căldurii. Deasupra curelei există un "chip", iar în punctul de tranziție de la curea la chip există un umăr pentru sertizarea flanșei corpului la asamblarea bujiei.

Grosimea admisibilă a peretelui, ținând cont de factorul de siguranță, este determinată de rezistența electrică a materialului izolator. Conform standardelor interne, izolatorul trebuie să reziste la o tensiune de încercare de 18 până la 22 kV (valoare efectivă), care este de 1,4 ori mai mare decât amplitudinea Lungimea capului izolatorului este determinată de tensiunea de suprapunere a suprafeței și se realizează în intervalul 15 - 35 mm. Pentru majoritatea bujiilor auto, această valoare este de aproximativ 25 mm. O creștere suplimentară este ineficientă și duce la o scădere a rezistenței mecanice a izolatorului. Pentru a elimina posibilitatea unei defecțiuni electrice de-a lungul suprafeței izolatorului, capul acestuia este prevăzut cu caneluri inelare (barierele actuale) și acoperite cu o glazură specială pentru a proteja împotriva unei posibile contaminări.



Conul termic îndeplinește funcția de protecție împotriva suprapunerii suprafețelor pe partea camerei de ardere. Această parte importantă a izolatorului, în ciuda dimensiunilor sale relativ mici, poate rezista la tensiunea menționată mai sus fără a se suprapune peste suprafață.

Inițial, porțelanul obișnuit a fost folosit ca material izolator. dar un astfel de izolator avea o rezistență slabă la efectele termice și o rezistență mecanică scăzută.

Pe măsură ce puterea motorului a crescut, au fost necesare izolatori mai fiabili. decât cele din porțelan. Izolatorii de mică au fost utilizați mult timp. Totuși, atunci când se foloseau combustibili cu aditivi de plumb, mica era distrusă. Izolatorii au început să fie din nou fabricați din ceramică, dar nu din porțelan, ci din ceramică tehnică deosebit de rezistentă.

Cea mai comună și fezabilă din punct de vedere economic tehnologie pentru producerea izolatorilor este presarea izostatică, când granulele cu compoziția și proprietățile fizice necesare sunt produse din componente pre-preparate. Semifabricatele izolatoare sunt presate din granule sub presiune înaltă, măcinate la dimensiunile necesare, ținând cont de contracția în timpul arderii, și apoi arse o dată.

Izolatorii moderni sunt fabricați din ceramică structurală cu conținut ridicat de alumină, pe bază de oxid de aluminiu. Această ceramică, care conține aproximativ 95% oxid de aluminiu, poate rezista la temperaturi de până la 1600°C și are o rezistență electrică și mecanică ridicată.

Cel mai important avantaj al ceramicii de oxid de aluminiu este conductivitatea termică ridicată. Acest lucru îmbunătățește semnificativ caracteristicile termice ale bujiei, deoarece fluxul principal de căldură trece prin izolator, intrând în bujie prin conul termic și electrodul central (figura 10).

Cadru

Carcasa metalică este concepută pentru instalarea bujiei în motor și asigură o conexiune strânsă cu izolatorul. Un electrod lateral este sudat la capătul său, iar în modelele cu un spațiu inelar între eclatoare, corpul funcționează direct ca electrod de "masă".

Corpul este realizat prin ștanțare sau strunjire din oțeluri structurale cu conținut scăzut de carbon.

în interiorul corpului există o proeminență inelară cu o suprafață conică. pe care se sprijină izolatorul. Pe partea cilindrică a corpului există o canelură inelară, așa-numita canelură de termostatare. În timpul procesului de asamblare a bujiei, flanșa superioară a carcasei este rulată pe centura izolatoare. Apoi este încălzit și presat, prin care canelura de termostatare suferă o deformare plastică, iar carcasa acoperă strâns izolatorul. Ca urmare a precipitațiilor termice, corpul se află într-o stare de stres, ceea ce asigură etanșeitatea bujiei pe întreaga sa durată de viață.

Electrozi

Așa cum s-a menționat mai sus, pentru a îmbunătăți eficiența aprinderii, electrozii bujiei trebuie să fie cât mai subțiri și lungi posibil, iar spațiul dintre electrozi trebuie să aibă valoarea maximă admisă. Pe de altă parte, pentru a asigura durabilitatea, electrozii trebuie să fie suficient de masivi.

Prin urmare, în funcție de cerințele privind puterea, eficiența consumului de combustibil și toxicitatea motoarelor, pe de o parte, și de cerințele privind durabilitatea bujiei, pe de altă parte, a fost dezvoltat un design specific al electrozilor pentru fiecare tip de motor.

Apariția electrozilor bimetalici a făcut posibilă rezolvarea acestei probleme într-o oarecare măsură, deoarece un astfel de electrod are o conductivitate termică suficientă. Spre deosebire de cel "monometalic" obișnuit, acesta are o temperatură mai scăzută atunci când funcționează pe motor și, în consecință, o durată de viață mai lungă. În cazurile în care este necesară creșterea resursei, se utilizează doi electrozi "de împământare" (figura 11). În acest scop, bujiile de fabricație străină utilizează trei sau chiar patru electrozi. Industria internă produce bujii cu acest număr de electrozi doar pentru motoarele pe benzină și cele industriale. Trebuie menționat că odată cu creșterea numărului de electrozi, rezistența la formarea depunerilor de carbon scade, iar curățarea depunerilor de carbon devine mai dificilă.

Următoarele cerințe sunt impuse materialului electrodului: rezistență ridicată la coroziune și eroziune: rezistență la căldură și rezistență la depunere de calcar: conductivitate termică ridicată; plasticitate suficientă pentru ștanțare. Costul materialului nu ar trebui să fie ridicat. Aliajele rezistente la căldură sunt cele mai utilizate în industria internă pentru producerea electrozilor centrali ai bujiilor: fier-crom-titan, nichel-crom-fier și nichel-crom cu diverși aditivi de aliere



Electrodul de împământare trebuie să aibă o rezistență ridicată la căldură și la coroziune. Trebuie să aibă o bună sudabilitate cu oțelul structural obișnuit din care este fabricat corpul, așa că se folosește un aliaj de nichel-mangan (de exemplu. NMC-5). Electrodul lateral trebuie să aibă o plasticitate bună pentru a asigura posibilitatea reglării distanței dintre electrozi.

Pentru a reduce efectul de amortizare al electrozilor la modificarea bujiilor, pe electrozi se practică caneluri, iar în electrodul "de masă" se practică găuri străpunse. Uneori, electrodul lateral este împărțit în două părți, transformând o bujie cu un singur electrod într-una cu doi electrozi.

Rezistor încorporat

Descărcarea prin scântei este o sursă de interferențe electromagnetice, inclusiv de recepție radio. Pentru a le suprima, între electrodul central și capul de contact este instalat un rezistor, care are o rezistență electrică de 4 până la 13 kOhm la o temperatură de 25±10°C. În timpul funcționării, este permisă o modificare a valorii acestei rezistențe în intervalul 2-50 kOhm după expunerea la temperaturi de la -40 la +300°C și impulsuri de înaltă tensiune.

[Materialul a fost preluat de pe un site web: LadaMan.ru]

Izolator suplimentar

Chiar și pierderile mici de energie de aprindere duc la slăbirea scânteii cu toate consecințele neplăcute: pornire mai slabă, ralanti instabil, pierderea puterii motorului, consum excesiv de combustibil, toxicitate crescută a gazelor de eșapament etc. Dacă suprafața izolatorului este acoperită cu depuneri de carbon, murdărie sau pur și simplu umiditate, apare o scurgere de curent "la masă". Aceasta este detectată în întuneric ca o descărcare corona pe suprafața izolatorului. O scurgere de-a lungul unei suprafețe conice termice contaminate a unui izolator din camera de ardere a unui motor poate duce la defectarea generării scânteilor. Cea mai radicală metodă de a crește rezistența electrică a izolației este instalarea unui izolator suplimentar sub forma unui manșon ceramic între corp și capul de contact al bujiei. Astfel, bujia capătă o dublă protecție împotriva scurgerilor de curent "la masă".

Bujii pre-cameră

Există diverse variante cunoscute de design al bujiei, în care camera de lucru este proiectată ca o precameră. Acestea sunt folosite pentru a îmbunătăți arderea amestecului de lucru. Bujiile cu pre-cameră sunt similare cu bujiile pentru motoarele sport de înaltă performanță, unde electrozii sunt instalați adânc în camera de lucru a carcasei pentru a proteja împotriva supraîncălzirii. Diferența este că. ce gaură. elementul de legătură care leagă camera de lucru (precameră) cu cilindrul motorului este realizat într-o formă specială. În timpul compresiei, amestecul proaspăt intră în precameră, se produce o descărcare de scânteie în zona fluxului vortex, iar formarea sursei primare de aprindere devine mai intensă. Acest lucru asigură propagarea rapidă a flăcării în camera de preardere. Presiunea crește rapid și emite o torță cu flacără care pătrunde în camera de ardere a motorului și intensifică aprinderea chiar și a unui amestec de lucru foarte sărac.

Când gazele arse curg din precameră în cilindrul motorului, datorită turbulențelor amestecului combustibil, procesul de ardere se accelerează și devine mai eficient. Acest lucru, la rândul său, poate duce la o economie de combustibil îmbunătățită și la toxicitatea gazelor de eșapament.

Dezavantajele bujiilor cu pre-cameră sunt că efectul de amortizare al electrozilor este mare, iar rezistența lor la depunerile de carbon este scăzută. Ventilația camerei de precombustie este dificilă, iar amestecul combustibil din aceasta conține o cantitate crescută de gaze reziduale. Când gazele arse curg din camera de preardere în cilindru, apar pierderi suplimentare de căldură. Una dintre variantele bujiei precameră este prezentată în figură 12.