Свеча зажигания — обманчиво простое устройство, хотя у нее есть несколько разных, но важных функций. Прежде всего, он создает (в буквальном смысле) искусственное освещение внутри камеры сгорания двигателя (головки блока цилиндров). Он передает очень высокую электрическую энергию (напряжение), чтобы создать искру и «зажечь огонь» в контролируемом хаосе камеры сгорания. Здесь напряжение на свече зажигания может составлять от 20 000 до более 100 000 В.
Тепловые свойства свечей зажигания
Хотя свеча зажигания инициирует искру, вызывающую горение, она не поддерживает его. Это действительно помогает передавать тепло из камеры сгорания в водяную рубашку головки блока цилиндров.
Способность свечи зажигания рассеивать тепло из камеры сгорания определяется «тепловым диапазоном» свечи зажигания. Температура на запальном конце свечи зажигания должна поддерживаться достаточно высокой, чтобы предотвратить загрязнение, но и достаточно низкой, чтобы предотвратить преждевременное зажигание. Производители свечей зажигания называют это «тепловыми характеристиками». Тепловые характеристики или тепловой диапазон свечи зажигания не имеют ничего общего с энергией, передаваемой системой зажигания через свечу зажигания. Термический диапазон свечи зажигания — это область, в которой действует тепло свечи зажигания.
Холодные свечи зажигания и горячие свечи зажигания.
«Холодные» свечи зажигания обычно имеют более короткий путь теплового потока. Это приводит к очень высокой скорости теплопередачи. Кроме того, короткий носик изолятора на холодной свече зажигания имеет меньшую площадь поверхности и не позволяет ей поглощать значительное количество тепла.
С другой стороны, «горячая» свеча зажигания имеет более длинный носок изолятора и более длинный путь теплопередачи. Это приводит к гораздо более медленной передаче тепла к окружающей головке блока цилиндров (и, следовательно, к водяной рубашке).
Термический диапазон свечи зажигания должен быть тщательно выбран для обеспечения оптимальных тепловых характеристик. Если диапазон нагрева неправильный, вы можете столкнуться с серьезными проблемами. Обычно подходящая температура окончания возгорания составляет (приблизительно) 900-1450 градусов. При температуре ниже 900 градусов может произойти накопление углерода. Помимо этого, перегрев становится проблемой.
Напряжение свечей зажигания увеличивается
С точки зрения работы свеча зажигания подключена к высокому напряжению, генерируемому катушкой зажигания (либо через обычный распределитель, либо через электронику). Когда ток течет из катушки, между центральным электродом и заземляющим электродом свечи зажигания создается разность напряжений.
Свеча зажигания не зажжется немедленно из-за «зазора» свечи зажигания и воздушно-топливной смеси внутри зазора (действующей как изолятор).
Когда напряжение повышается примерно до 20 000 вольт, зазор внутри свечи зажигания «разрывается» и воспламеняется. После того, как свеча зажигания будет снята с головки блока цилиндров и правильно заземлена для зажигания, вы должны услышать отчетливый щелчок. Если условия достаточно темные, вы можете увидеть искры.
Щелчки, которые вы слышите, — это, по сути, миниатюрный гром, а искры, которые вы наблюдаете, напоминают миниатюрные молнии.
Внутри камеры сгорания интенсивное тепло, выделяемое свечой зажигания, создает небольшой огненный шар внутри зазора. Огненный шар или «ядро» сгорания расширяется, и цилиндр (по крайней мере теоретически) подвергается полному сгоранию.
Конструкция свечи зажигания:
Конструктивно свечи зажигания могут оказаться не такими простыми, как вы думаете. По сути, это точные устройства.
Ребрышки: Ребра изолятора обеспечивают дополнительную защиту от вторичного напряжения или искрового разряда, а также помогают улучшить сцепление резинового чехла свечи зажигания с корпусом свечи.
Изолятор: Корпус изолятора отлит из глиноземной керамики. Для изготовления этой части свечи зажигания используется система сухой формовки под высоким давлением. После того как изолятор сформирован, его обжигают в печи до температуры, превышающей температуру плавления стали. В результате этого процесса производятся компоненты с превосходной диэлектрической прочностью, высокой теплопроводностью и превосходной ударопрочностью.
Стрелка показывает изолятор свечи зажигания. Как упоминалось выше, он изготовлен из глиноземной керамики. Наружная поверхность имеет ребристую поверхность, обеспечивающую захват свечи зажигания и обеспечивающую защиту свечи зажигания от перекрёстного возгорания.
Шестиугольный: Шестиугольная форма обеспечивает точку контакта торцового ключа. Размер шестигранника в основном унифицирован в отрасли и обычно связан с размером резьбы свечи зажигания.
Корпус: Стальной корпус изготовлен с точными допусками с использованием специального процесса холодной экструзии. В некоторых типах свечей зажигания для изготовления корпуса используется стальная заготовка (пруток).
Покрытие: Корпус почти всегда покрыт металлом. Это повышает долговечность и обеспечивает защиту от ржавчины и коррозии. Стальной корпус изготавливается с точными допусками с использованием специального процесса холодной экструзии или, в других особых случаях, изготавливается из стальной заготовки. Обработанный шестигранник на корпусе позволяет устанавливать или снимать вилку с помощью торцового ключа.
Шайбы: в некоторых свечах зажигания используются шайбы, в то время как другие не имеют прокладок. Прокладки, используемые в свечах зажигания, имеют сложенную стальную конструкцию, обеспечивающую гладкую поверхность для герметизации. В свечах зажигания без прокладок используется корпус с коническим седлом, который обеспечивает герметичность внутри свечи зажигания с жесткими допусками.
Потоки: Резьбу свечей зажигания обычно накатывают, а не нарезают. Это соответствует спецификациям, установленным SAE и Международным институтом стандартов.
Заземляющие электроды: Существует множество различных форм и конфигураций заземляющих электродов, но чаще всего они изготавливаются из стали, легированной никелем. Заземляющие электроды должны быть устойчивы к искровой и химической коррозии при экстремальных температурах.
Центральный электрод: Центральный электрод должен быть изготовлен из специального сплава, устойчивого к искровой и химической коррозии. Имейте в виду, что температура камеры сгорания будет меняться (иногда сильно). Центральный электрод должен работать в пределах этих параметров.
Электродный зазор для парковки искры: Область между заземляющим и центральным электродом называется зазором. Центральный электрод должен быть изготовлен из специального сплава, устойчивого к искровой и химической коррозии.
Носик изолятора: Доступны различные формы и размеры носовой части изолятора, но, по сути, носовая часть изолятора должна быть способна удалять отложения углерода, масла и топлива на низких скоростях. На более высоких оборотах двигателя передняя часть изолятора обычно охлаждается, что снижает температуру и коррозию электродов.
