Читайте также:
|
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5
Пристрій, характеристики і оцінка технічного стану іскрових свічок запалення
1. Мета роботи:
Вивчити облаштування іскрових свічок запалення, умови їх роботи на двигунах внутрішнього згорання, для заданих свічок оцінити умови згорання робочої суміші, навчитися проводити регулювання проміжку між електродами свічки і перевірку свічок запалення на герметичність і іскра вироблення.
Обладнання робочого місця
2.1 Лабораторний стенд для перевірки автомобільних свічок;
2.2 Комплект інструментів слюсаря;
2.3 Автомобільні свічки;
2.4 Автомобільні провідники
Загальні відомості
Свічка запалення призначена для займання робочої суміші в циліндрі двигуна. При поданні високої напруги на електроди свічки виникає іскровий розряд, що запалює робочу суміш. Свічка являється найважливішим елементом системи запалення двигунів внутрішнього згорання з примусовим займанням робочої суміші. Від якості конструкції свічки і правильного вибору її параметрів багато в чому зави-сит надійність роботи двигуна.
По виконанню свічки бувають екрановані і неекрановані (відритого виконання), за принципом роботи: з повітрям іскровим відрізком; з переміною іскрою; напівпровідникові; ерозійні; багато-іскрові (конденсаторні); комбіновані. Найбільше використовуються на автомобілях отримали свічки з повітряним іскровим відрізком Це пояснюється тим, що вони задовільно працюють на сучасних двигунах, найбільш прості по конструкції і технологічні у виготовленні і обслуговуванні.
Облаштування неекранованих свічок запалення
| ------------- 9 Рисунок 5.1 - свічка запалення. |
Рисунок 5.1 свічка запалення мають нерозбірну конструкцію. Приклад типової неекранованої свічки наведений на малюнку 6.2, де 1 - вивідний стержень
2 - контактна голівка, 3 - керамічну ізолятор, 4 - корпус, 5 - струмопровідний герметик, 6 - ущільнювач прокладка, 7 - тепловий конус
8 - центральний електрод
9 - бічний електрод.
Корпус свічки є порожнистою різьбовою конструкцією з голівкою під шестигранний ключ. Корпус свічки і контактну голівку зазвичай виготовляють з конструкційних сталей. Усередині корпусу розташований керамічний ізолятор, виконаний з ураліту, боркорунда, синаксаря, хоромина або інших матеріалів, що володіють високою температуро стійкості, електричною і механічною стійкістю. Ізолятор повинен витримувати напругу не менше 30кВ при його максимальною температурою. Крім того, ізолятор свічки повинен мати фактично нульове волого проникність, а її поверхня має бути стійкою до змочування.
Усередині ізолятора закріплений центральний електрод і вивідний стержень. Матеріал центрального електроду повинен мати високу корозійну і ерозійну стійкість, жаростійкість і хорошою теплопровідністю. Тому, центральний електрод виготовляється з кульгаво-титанової сталі 13Х25Т або хромонікелевого сплаву Х20Н80. У свічках з розширеним температурним діапазоном («термоэластик») центральний електрод виконується з міді, срібла або платини з термостійким покриттям робочої частини. З'єднання центрального електроду і вивідного стержня (болта) робиться спеціальним струмопровідною стекло масою.
До корпусу свічки приварений бічний електрод з нікельвомарганцевого або хромонікелевого сплаву. Деякі фірми, наприклад, Bosch, використовують до чотирьох бічних електродів у свічці. Збільшення числа бічних електродів сприяє зниженню значення стійкої частоти обертання колінчастого валу двигуна. Між центральним і бічним електродами встановлюється проміжок 0,5...1,2 мм. Чим більше проміжок, тим більше запалююча здатність іскри, але при цьому від системи запалення потрібно більш високу напругу. Для контактної системи запалення автомобілів ВАЗ зазвичай рекомендується проміжок 0,5...0,6 мм, АЗЛК - 0,8.0,9 мм, для безконтактних систем - 0,7.0,8 мм, для мікропроцесорних систем з уприскуванням палива - 1,0.1,15 мм. Взимку рекомендується використати мінімальні проміжки або навіть зменшувати їх на 0,1.0,2 мм. Порушення проміжку між електродами свічки приведе до зміни напруги і енергії іскрового розряду, внаслідок чого робоча суміш в циліндрі може не загорітися, і циліндр двигуна працюватиме з перебоями.
Герметичність різьбового з'єднання при в крученні свічки в отвір голівки двигуна забезпечується прокладенням ущільнювача, а довжина різьбової частини корпусу свічки має бути такою, щоб кінець корпусу не заглиблювався і не виступав в камеру згорання. Матеріал кілець ущільнювачів - сталь, алюміній або мідь. Природно, кращу теплопередачу забезпечують мідні кільця.
Проте герметичність свічки по різьбленню залежить не лише від стану самого різьблення (у голівці, на свічці) і кільця ущільнювача, але і від моменту затягування. Для затягування свічок використовується тільки спеціальний ключ "свічки". Його розмір 20,6 мм (13/16 дюйма). Затягувати свічки з використанням комірчика більшої довжини, ніж штатний, не рекомендується.
При відвертанні надмірно затягнутої свічки її можна просто зламати.
Момент затягування різьблення свічки, для автомобілів ВАЗ складає 3,2...4,0 кгс-м. У автомобілів зарубіжного виробництва момент затягування зазвичай менше і знаходиться в межах 1,5...3,0 кгс-м.
Умови роботи свічки на двигуні
Свічки в двигунах внутрішнього згорання використовуються для запалювання томливо повітряної суміші. Це відбувається таким чином. Висока напруга на електродах іонізує простір між ними і викликає проскакування іскри. Іскра нагріває деяку невелику за об'ємом кількість суміші до температури займання. Далі полум'я поширюється за усім обсягом камери згорання. При нормальних умовах (склад суміші, тиск, вологість, температура) для запалювання суміші потрібно пробивну напругу не більше 10.14кВ. В цілях отримання надійнішого запалення суміші за будь-яких умов застосовують системи запалення з напругою 20.35 кВ.
Умови роботи свічки дуже напружені. Температура газового середовища в камері згорання двигуна коливається від 70°З (температура свіжого заряду суміші, що поступає в циліндр) до 2000... 2700°З (максимальна температура циклу), а зовнішня частина свічки, що знаходиться в під капотом просторі, обдувається зустрічним потоком повітря. Довколешнії ізолятор повітря під капотного простору може мати температуру від - 60 до +80°С. При усьому цьому температура нижньої частини ізолятора у сучасних свічок має бути в теплових межах робото спроможність від 400 до 900°З (раніше 500.600°С).
При температурі нижче 400°З навіть при нормальних складах робочій суміші, на олію відбивних ковпачках і кільцях на тепловому конусі можливе відкладення нагару. Іскри між електродами свічки часи-мі взагалі не буде, і в роботі двигуна з'являться перебої.
При температурі 400...500°Із з теплового конуса свічки зникає нагар. Ця температура називається температурою самоочищення свічки.
При температурі теплового конуса більше 900°З відбувається запалення робочої суміші вже не іскрою, а від зіткнення з розжарення ізолятором, електродами, з частками згорілої нагару. В цьому випадку настає гартівне запалення, і двигун продовжує працювати навіть при вимкненому запаленні. Із-за перегрівання починають вигорати (оплавлятися) електроди, ізолятор, з'являється ерозія торця корпусу.
Оскільки граничні значення температури для усіх свічок практично однакові, а теплові умови її роботи на різних двигунах істотно відрізняються, свічки виготовляються з різною тепло віддачею. Тепловіддача свічки визначається цілим рядом параметрів: завдовжки різьблення і теплового конуса, проміжком між тепловим конусом і корпусом, завдовжки верхній частині ізолятора і ребра (канавки) на нім, теплопровідністю матеріалів (ізолятора, електродів, корпусу і так далі). Свічки з малою тепловіддачею називають «гарячими». Вони призначаються для тиховодних двигунів з невеликою мірою стискування. Свічки з великою тепло віддачі називають «холодними». Вони встановлюються на швидкохідні (форсовані) двигуни з високою мірою стискування. Якщо свічки зроблені з однакових матеріалів, то відмінності тільки конструктивні. У «гарячої» - довший тепловий конус, з більшою поверхнею. У «холодної» - дуже короткий. Тому перша прийме більше теплоти від палива, що згорає, а друга - менше. На малюнку 3 приведені свічки з різними тепловими характеристиками: а - «гаряча», би - «нормальна», в - «холодна». Переривчаста лінія показує шлях відведення тепла від ізолятора до корпусу.
а) б) в)
Рисунок 5.2 - Конструкція свічок запалення з різними тепловими характеристиками.
Теплові якості свічок характеризуються гартівним числом. Кадильне число визначається на спеціальному одноциліндровому еталонному двигуні, міру стискування якого змінюють до виникнення кадильного запалення. Середній індикаторний тиск, відповідне виникненню гартівного запалення, і виражає собою гартівне число, яке повинно відповідати ряду: 8; 11; 14; 17; 20; 23; 26. Чим більше кадильне число, тим більше тепловіддача свічки і менше довжина теплового конуса ізолятора. У деяких країнах під гартівним числом розуміють час роботи еталонного двигуна до початку гартівного запалення. Так означає гартівне число, наприклад, фірма Bosch. У таблиці 6.1 приведені ряди гартівних чисел, використовувані різними виготовниками.
Вибір свічки для двигуна по гартівному числу залежить від багатьох
чинників: організації робочого процесу згорання, потужності двигуна, міри стискування, частоти обертання, охолодження і т. д. Наприклад, на автомобілі ГАЗ-21 "Волга" застосовувалися свічки А8НГ з гартівним числом 8. На автомобілях ВАЗ використовуються свічки А17Д. Найбільш "холодні" свічки типу А23 і А26ДВ були потрібні для двигунів ММЗ-968 і досвідчених роторних моторів ВАЗ-311.
Таблиця 5.1
Немає свічок, придатних для будь-якого двигуна. Для прикладу на рисунку 5.3 приведені характеристики «гарячіше» (а), « нормальною» (б) і «холодно» (в) свічок запалення, встановлених на одному і тому ж двигуна.
Рисунок 5.3 - Залежність температурної характеристики свічки запалення від потужності двигуна.
Видно, що у «гарячіше» вже при половинній потужності двигуна температура теплового конуса буде вища 850°З, і з підвищенням навантаження вона відразу ж викличе гартівне запалення. «Холодна» лише при потужності більше 50% починає самоочищатися, а при менших навантаженнях тепловий конус покриватиметься струмопровідним шунтом. Тому, в дном випадку підходить лише «нормальна» свічка.
Окрім теплових навантажень свічки схильні також дії механічної, електричних і хімічних навантажень. Так тиск в циліндрах двигуна досягає 5...6МПа (максимальний тиск в циклі), по-цьому на поверхню свічки, що знаходиться в камері згорання, діє зусилля, що становить близько 0,5...1,2 КН. При порушенні герметичності свічок в з'єднанні ізолятора центрального електроду з корпусом відбувається пропуск газів, що відпрацювали, назовні. Це викликає перегрівання нижньої частини ізолятора, внаслідок чого відбувається передчасне запалювання робочої суміші розжареними ізоляторами свічок, і виникають перебої в роботі циліндрів двигуна.
В процесі роботи свічка знаходиться під електричним напругою, прикладеним до її електродів, рівних пробивній напрузі іскрового проміжку. Ця напруга може перевищувати 20кВ. Робоча частина електродів піддається дії електричної енергії в процесі іскра утворення. Знос електродів додатково збільшується через те, що в продуктах згорання знаходяться речовини, які визиває їх хімічну корозію. Досвід показує, що в процесі роботи проміжок у свічці збільшується в середньому на 0,015 мм на 1000 км пробігу автомобіля.
Неповне згорання паливної суміші веде до відкладення струмопровідної нагару на поверхні теплового конуса, електродах і стінках камери свічки. Нагар утворюється також із-за попадання мастильної олії на тепловий корпус ізолятора. Мастильна олія є ізолятором для електричного струму, але коли воно змочує шар нагару, що раніше відклалася, то уся маса, що утворилася, перетворюється на струму провідне рече венна. Це відкладення поступово обвуглюється під дією температури і стає більше струмопровідний. При цьому напруга, що розвивається у вторинному ланцюзі системи запалення, зменшується і може виявитися правним або навіть меншим пробивної напруги іскрового проміжку свічки, що призводить до порушення у безперебійності іскра утворення і навіть до повного його припинення. До аналогічного результату може привести попадання вологи і забруднення відкритої частини ізолятора свічки, заходжуються в під капотному просторі автомобіля.
За нормальних умов експлуатації свічки запалення рекомендується замінювати через 15.30 тис. км пробігу автомобіля.
Оцінка умов згорання робочої суміші в двигуні за зовнішнім виглядом свічки
При розгляді зовнішнього вигляду свічки можна дізнатися про стан двигуна дуже багато.
Умови згорання робочої суміші оптимальні, якщо: різьблення свічки суха, а не мокра; обідок - темний з тонким шаром нагару (кіптява); колір електродів і ізолятора - від світло-коричневого до ясно-жовтого, світло сірого, білястого.
Про несправності говорить: мокре різьблення (від бензину або олії); обідок покритий чорним рихлим нагаром з плямами; електроди і ізолятор темно-коричневі з плямами, іноді на згині бічного електроду жовта пляма та ін.
Оптимальні умови згорання робочої суміші можуть бути порушені:
- неправильним регулюванням проміжку в контактах переривника, неточним моментом запалення, несправністю автоматів випередження;
- виходом з ладу конденсатора, котушки запалення, високовольтним дротів, кришки і ротора переривника-розподільника;
- порушенням проміжків між електродами свічок;
- несправностями системи живлення, перезбіднеям або перезбагаченням суміші;
- несправностями у зв'язку зі зносом двигуна і тривалістю експлуатації систем запалення і живлення (засмічення, забруднення, обгорання контактів і т. п.).
Приклади зовнішнього вигляду свічок за різних умов експлуатації наведені на малюнку.
Дата добавления: 2015-09-11; просмотров: 30 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |