Лабораторная работа №4 « Искровые свечи зажигания» (1 час)

Цель работы:

изучить устройство искровых свечей зажигания,

условия их работы на двигателях внутреннего сгорания, для заданных свечей оценить условия сгорания рабочей смеси,

научиться проводить регулировку зазора между электродами свечи и проверку свечей зажигания на герметичность и искрообразование.

Основные этапы работы:

1. Внеаудиторная подготовка к работе в лаборатории.

2. Работа в лаборатории, связанная с оценкой технического состояния исследуемых свечей, проверкой и регулировкой зазора между электродами свечи, и проверкой свечей зажигания на герметичность и искрообразование на стенде Э203-П.

3. Обработка и анализ полученной в лаборатории информации, оформление отчета по проделанной работе.

4. Защита лабораторной работы.

4.1.Общие сведения

Свеча зажигания предназначена для воспламенения рабочей смеси в цилиндре двигателя. При подаче высокого напряжения на электроды свечи возникает искровой разряд, воспламеняющий рабочую смесь.

Свеча является важнейшим элементом системы зажигания двигателей внутреннего сгорания с принудительным воспламенением рабочей смеси. По исполнению свечи бывают экранированные и неэкранированные (отрытого исполнения), по принципу работы: с воздушным искровым промежутком; со скользящей искрой; полупроводниковые; эрозийные; многоискровые (конденсаторные); комбинированные.

Наибольшее распространение на автомобилях получили свечи с воздушным искровым промежутком. Это объясняется тем, что они удовлетворительно работают на современных двигателях, наиболее просты по конструкции и технологичны. В последние годы для специальных двигателей (например, роторно-поршневых и газотурбинных) применяют комбинированные свечи, где искровой разряд проходит частично по воздуху, а частично по поверхности изолятора.

В силу своего назначения и специфики работы свеча влияет на надежность и выходные показатели двигателя. Для правильного выбора конструкции свечи необходимо знать специфические требования, предъявляемые к ней двигателем.

4.2.Условия работы свечи на двигателе

Свеча при работе на двигателе подвержена высоким тепловым, механическим, электрическим и химическим воздействиям. По мере развития двигателестроения и форсирования двигателей интенсивность воздействия перечисленных факторов возрастает. Введение в бензин антидетонационных присадок, содержащих металл (свинец или марганец), способствует снижению срока службы свечи.

В процессе работы частота тепловых, механических, электрических и химических воздействий на свечу зависит от частоты вращения коленчатого вала и тактности двигателя. Количество воздействий на свечу в единицу времени на многоцилиндровом, например, восьмицилиндровом четырехтактном, двигателе в 6 раз меньше, чем в двухтактном двигателе. Поэтому срок службы свечей для разных двигателей различен.

Рис. 4.1. Свеча открытого исполнения:

1-гайка; 2-головка; 3-изолятор; 4-корпус4 5-головка цилиндра; 6-кольцо; 7-шайба; 8-центральный электрод; 9-боковой электрод

Тепловые нагрузки. Температура газовой среды в камере сгорания двигателя колеблется от 70°С (температура свежего заряда смеси, поступающей в цилиндр) до 2000...2700°С (максимальная темпе­ратура цикла), а наружная часть свечи, находящаяся в подкапотном пространстве, омывается встречным потоком воздуха. В определен­ных случаях свеча может работать при температуре окружающей среды до -60°С (в северных районах). Из-за неравномерного нагрева свечи возникают тепловые деформации и напряжения, которые усу­губляются тем, что материалы ее деталей имеют различные коэф­фициенты линейного расширения (металл, керамика).

В процессе пуска двигателя на холодном тепловом конусе (части изолятора свечи, находящейся в камере сгорания) возможна кон­денсация влаги, которая может привести к отказу в искрообразовании. Таким образом, указанный перепад температур свеча должна выдерживать без потери работоспособности. Кроме того, изолятор свечи должен иметь фактически нулевое влагопоглощение, а ее поверхность должна быть стойкой к смачиванию.

Механические нагрузки. Давление в цилиндре двигателя дос­тигает 5...6 МРа (максимальное давление в цикле). На поверхность свечи, находящуюся в камере сгорания, действует усилие, пропор­циональное ее площади. Это усилие составляет 0,5...1,2 кН. Кроме того, свеча подвергается вибрационным нагрузкам от работающего двигателя. В процессе сборки по существующей технологии изоля­тор свечи при завальцовке в корпусе и термоосадке подвергается усилию сжатия, равному 25...30 кН. При ввертывании свечи в голов­ку цилиндра к ее корпусу прилагается крутящий момент 40...60 Н-м. В процессе эксплуатации этот показатель значительно повышает­ся, особенно при вывертывании свечи из-за образования нагара на резьбе или срыва резьбы в головке цилиндра.

Электрические и химические нагрузки. Свеча находится под электрическим напряжением, приложенным к ее электродам, равным пробивному напряжению искрового промежутка. Это напряжение может превышать 20 кВ. Рабочая часть электродов подвергается воздей­ствию электрической энергии в процессе искрообразования. Износ электродов дополнительно

увеличивается из-за того, что в продуктах сгорания находятся вещества, которые вызывают их химическую кор­розию. Опыт показывает, что в процессе работы зазор в свече увели­чивается в среднем на 0,015 мм на 1000 км пробега автомобиля.

Шунтирование свечи. Неполное, сгорание топливной смеси ведет к отложению токопроводящего нагара на поверхности теплового конуса, электродах и стенках камеры свечи. Нагар образуется также из-за попадания смазочного масла на тепловой корпус изо­лятора , особенно при работе свечи на двухтактном двигателе. Смазочное масло является изолятором для электрического тока, но когда оно смачивает слой ранее отложившегося нагара, то вся образовавшаяся масса превращается в токопроводное вещество. Это отложение постепенно обугливается под действием температуры и становится более токопроводным. При этом напряжение, развиваемое во вторичной цепи системы зажигания, уменьшается и может оказаться равным или даже меньшим пробивного напряжения искрового промежутка свечи, что приводит к нарушению в бесперебойности искрообразования и даже к полному его прекращению.

К аналогичному результату может привести попадание влаги и загрязнение открытой части изолятора свечи, находящейся в подкапотном пространстве автомобиля.