Уређај за свећице (Largus 1)

Упркос разноврсности дизајна, свака свећица (слика 9) укључује керамички изолатор, метално кућиште, електроде и контактну главу за повезивање са високонапонском жицом.

Централна електрода је инсталирана у изолационом каналу променљивог пречника. Глава електроде се наслања на конусну површину изолаторског канала на прелазу са већег на мањи пречник. Радни део централне електроде вири из изолатора за 1,0 до 5,0 мм. Електрода је фиксирана у каналу изолатора и ова веза је заптивена помоћу заптивача за стакло. То је мешавина специјалног техничког стакла и металног праха. Стакло мора имати коефицијент термичког ширења једнак оном код керамике. У овом случају, заптивни чеп неће бити уништен променама температуре током рада. Мохала прах (бакар или олово) се додаје стаклу да би га учинио електрично проводљивим.





Склапање језгра (склоп изолатора са централном електродом и контактном шипком) врши се следећим редоследом. Електрода се поставља у канал изолатора, а заптивач од прашкастог стакла се сипа преко или се поставља у облику таблете. Затим се контактна глава уграђује у канал изолатора. Пре пресовања, стаклена заптивна маса заузима више простора него након ове операције, а контактна шипка не може у потпуности да уђе у канал изолатора. Она вири приближно једну трећину своје дужине изнад изолатора. Радни предмет се загрева на температуру од 700-900°C и силом од неколико десетина килограма контактна шипка се убацује у стаклени заптивач омекшан температуром. У овом случају, он се улива у празнине између изолационог канала, главе централне електроде и контактне главе. Након хлађења, стаклени заптивач се стврдњава и сигурно фиксира оба дела у каналу изолатора. Заптивање чепа висине од 1,5 до 7,0 мм формира се између крајева електроде и контактне главе, потпуно блокирајући канал изолатора од продора гаса

Ако је потребно уградити електрични отпор у коло централне електроде ради сузбијања електромагнетних сметњи, користи се отпорнички стаклени заптивач. Након хлађења, заптивни чеп добија електрични отпор потребне вредности.

Језгро је уграђено у тело свећице тако да његова конична површина додирује одговарајућу површину унутар тела. Између ових површина је постављена заптивна подлошка за "расипање топлоте" (бакар или челик).

Језгро се причвршћује намотавањем прирубнице кућишта на изолациони појас. Заптивање споја изолатора и кућишта врши се методом скупљања кућишта у загрејаном стању (термичко скупљање).



Бочна електрода "масе" правоугаоног попречног пресека је заварена на крај кућишта и савијена према централном. На дну кућишта је постављен заптивни прстен са граничником на равној површини носача, дизајниран за заптивање споја свећице и мотора.

Контактна навртка је постављена на навојни део контактне шипке ако је то потребно дизајном врха високонапонске жице. Код неких свећица контактна шипка нема навојну главу, већ је одмах утиснута у облику контактне навртке.

Изолатор

Да би се осигурало непрекидно стварање варница, изолатор мора имати потребну електричну чврстоћу чак и на високим радним температурама. Напон који се примењује на изолатор током рада мотора једнак је пробојном напону варнице. Овај напон се повећава са повећањем притиска и величине зазора, а смањује се са повећањем температуре. Мотори са класичним системом паљења користе свећице са варничним зазором од 0,5-0,7 mm. Максимална вредност пробојног напона под овим условима не прелази 12-15 kV (амплитудна вредност). Код мотора са електронским системима паљења, инсталациони варнични зазор је 0,8-1,0 mm. Током рада може се повећати на 1,3-1,5 mm (за оба система). У овом случају, пробојни напон може достићи 20-25 kV.

Дизајн изолатора је релативно једноставан - то је цилиндар са аксијалним отвором за постављање централне електроде.

у средњем делу изолатора налази се задебљање, такозвани "каиш", за везу са телом. Испод појаса налази се тањи цилиндрични део - врат - који се претвара у термички конус. На прелазној тачки од уста до термичког конуса налази се конична површина намењена за уградњу између изолатора и тела заптивне подлошке за одвођење топлоте. Изнад каиша налази се "глава", а на прелазној тачки са каиша на главу налази се раме за кримповање прирубнице тела приликом склапања свећице.



Дозвољена дебљина зида, узимајући у обзир фактор сигурности, одређена је електричном чврстоћом изолационог материјала. Према домаћим стандардима, изолатор мора да издржи испитни напон од 18 до 22 kV (ефективна вредност), што је 1,4 пута веће од амплитуде. Дужина главе изолатора одређена је напоном површинског пребацивања и врши се у опсегу од 15 до 35 mm. За већину аутомобилских свећица, ова вредност је око 25 mm. Даље повећање је неефикасно и доводи до смањења механичке чврстоће изолатора. Да би се елиминисала могућност електричног пробоја дуж површине изолатора, његова глава је опремљена прстенастим жлебовима (струјним баријерама) и прекривена је посебном глазуром ради заштите од могуће контаминације.

Термички конус обавља функцију заштите од преклапања површине на страни коморе за сагоревање. Овај најважнији део изолатора, упркос релативно малим димензијама, може да издржи горе поменути напон без преклапања површине.

У почетку се као изолациони материјал користио обичан порцелан. али такав изолатор је имао слабу отпорност на термичке ефекте и ниску механичку чврстоћу.

Како се снага мотора повећавала, били су потребни поузданији изолатори. него оне од порцелана. Мика изолатори су се дуго користили. Међутим, када се користе горива са адитивима олова, сљуда је уништена. Изолатори су поново почели да се праве од керамике, али не од порцелана, већ од посебно јаке техничке керамике.

Најчешћа и економски исплативија технологија за производњу изолатора је изостатско пресовање, када се од унапред припремљених компоненти производе грануле потребног састава и физичких својстава. Изолаторски бланкови се пресују из гранула под високим притиском, мељу до потребних димензија, узимајући у обзир скупљање током печења, а затим се једном пеку.



Модерни изолатори су направљени од високоалуминијумске структурне керамике на бази алуминијум оксида. Ова керамика, која садржи око 95% алуминијум оксида, може да издржи температуре до 1600°C и има високу електричну и механичку чврстоћу.

Најважнија предност керамике од алуминијум оксида је висока топлотна проводљивост. Ово значајно побољшава термичке карактеристике свећице, јер главни топлотни ток пролази кроз изолатор, улазећи у свећицу кроз термички конус и централну електроду (слика 10).

Оквир

Метално кућиште је дизајнирано за уградњу свећице у мотор и обезбеђује чврсту везу са изолатором. Бочна електрода је заварена на његовом крају, а код изведби са прстенастим варничним размаком, тело директно функционише као "уземљена" електрода.

Тело је направљено штанцањем или стругањем од нискоугљеничних конструкционих челика.

унутар тела налази се прстенаста избочина са конусном површином. на којем лежи изолатор. На цилиндричном делу тела налази се прстенасти жлеб, такозвани жлеб за термичко таложење. Током процеса монтаже свећице, горња прирубница кућишта се намотава на изолациони појас. Затим се загрева и пресује, при чему жлеб за термичко слегање подлеже пластичној деформацији, а кућиште чврсто прекрива изолатор. Као резултат термичког падавина, тело је у напрегнутом стању, што обезбеђује непропусност свећице током целог њеног века трајања.

Електроде

Као што је горе наведено, да би се побољшала ефикасност паљења, електроде свећице треба да буду што тање и дуже, а размак између свећица треба да има максималну дозвољену вредност. С друге стране, да би се осигурала издржљивост, електроде морају бити довољно масивне.

Стога је, у зависности од захтева за снагу, ефикасност потрошње горива и токсичност мотора, с једне стране, и захтева за издржљивост свећице, с друге стране, развијен специфичан дизајн електрода за сваки тип мотора.

Појава биметалних електрода омогућила је да се овај проблем донекле реши, јер таква електрода има довољну топлотну проводљивост. За разлику од уобичајеног "монометалног", има нижу температуру при раду на мотору и, сходно томе, дужи век трајања. У случајевима када је потребно повећати ресурс, користе се две "уземљене" електроде (слика 11). На свећицама стране производње у ту сврху се користе три или чак четири електроде. Домаћа индустрија производи свећице са овим бројем електрода само за авионске и индустријске гасне моторе. Треба напоменути да са повећањем броја електрода, отпорност на стварање угљеничних наслага се смањује и чишћење од угљеничних наслага постаје теже.

На материјал електроде се постављају следећи захтеви: висока отпорност на корозију и ерозију: отпорност на топлоту и отпорност на каменац: висока топлотна проводљивост; довољна пластичност за штанцање. Цена материјала не би требало да буде висока. У домаћој индустрији за производњу централних електрода свећица најчешће се користе легуре отпорне на топлоту: гвожђе-хром-титанијум, никл-хром-гвожђе и никл-хром са различитим легирајућим адитивима



Уземљена електрода мора имати високу отпорност на топлоту и отпорност на корозију. Мора имати добру заварљивост са обичним конструкционим челиком од којег је направљено тело, па се користи легура никл-мангана (на пример, NMC-5). Бочна електрода мора имати добру пластичност како би се осигурала могућност подешавања варничног зазора.

Да би се смањио ефекат пригушења електрода приликом модификације свећица, на електродама се праве жлебови, а у електроди за "уземљење" се праве пролазне рупе. Понекад је бочна електрода подељена на два дела, претварајући свећицу са једном електродом у свећицу са две електроде.

Уграђени отпорник

Искреће пражњење је извор електромагнетних сметњи, укључујући и радио пријем. Да би се они сузбили, између централне електроде и контактне главе је инсталиран отпорник, који има електрични отпор од 4 до 13 kΩ на температури од 25±10°C. Током рада, дозвољена је промена вредности овог отпора у опсегу од 2-50 kΩ након излагања температурама од -40 до +300°C и високонапонским импулсима.

Додатни изолатор

Чак и мали губици енергије паљења доводе до слабљења варнице са свим непријатним последицама: лошији старт, нестабилан празан ход, губитак снаге мотора, прекомерна потрошња горива, повећана токсичност издувних гасова итд. Ако је површина изолатора прекривена наслагама угљеника, прљавштином или једноставно влагом, долази до цурења струје "ка маси". Детектира се у мраку као коронско пражњење на површини изолатора. Цурење дуж контаминиране површине термичког конуса изолатора у комори за сагоревање мотора може довести до квара у стварању варнице. Најрадикалнији начин за повећање електричне чврстоће изолације је уградња додатног изолатора у облику керамичке чауре између тела и контактне главе свећице. Тако, свећица добија двоструку заштиту од цурења струје "ка маси".

Свећице преткоморе

Постоје разне познате варијанте дизајна свећица, код којих је радна комора пројектована као преткомора. Користе се за побољшање сагоревања радне смеше. Свећице са предкомором су сличне свећицама за спортске моторе високих перформанси, где су електроде уграђене дубоко унутар радне коморе кућишта ради заштите од прегревања. Разлика је у томе што. каква рупа. спојни елемент који повезује радну комору (преткомору) са цилиндром мотора је направљен од посебног облика. Током компресије, свежа смеша улази у преткомору, у подручју вртложног тока долази до варничног пражњења, а формирање примарног извора паљења постаје интензивније. Ово обезбеђује брзо ширење пламена у комори за претходно сагоревање. Притисак се брзо повећава и избацује пламен који продире у комору за сагоревање мотора и интензивира паљење чак и веома сиромашне радне смеше.

Када гасови сагоревања теку из преткоморе у цилиндар мотора, због турбуленције запаљиве смеше, процес сагоревања се убрзава и постаје ефикаснији. Ово, заузврат, може да доведе до побољшања показатеља који карактеришу потрошњу горива и токсичност емисије гасова.

Недостаци преткоморних свећица су што је ефекат пригушења електрода велики, а њихова отпорност на наслаге угљеника је ниска. Вентилација преткоморе за сагоревање је отежана и запаљива смеша у њој садржи повећану количину заосталих гасова. Када гасови сагоревања теку из коморе за претходно сагоревање у цилиндар, долази до додатних губитака топлоте. Једна од варијанти преткоморне свећице је приказана на слици 12.