Bujie

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 28 ianuarie 2021; verificările necesită 9 modificări .

Bujie , Bujie incandescentă [1]  - un dispozitiv pentru aprinderea amestecului combustibil-aer într-o mare varietate de motoare termice . Clasificat ca scânteie, arc, incandescent , catalitic, descărcare de suprafață semiconductoare, aprindere cu plasmă și altele. Motoarele cu combustie internă pe benzină folosesc cele mai comune bujii. Aprinderea amestecului combustibil-aer din ele se realizează printr- o descărcare electrică cu o tensiune de câteva mii sau zeci de mii de volți care apare între electrozii lumânării. Bujia este furnizată tensiune la fiecare ciclu la un anumit moment de funcționare a motorului. La motoarele de rachetă, bujia aprinde amestecul de propulsor cu o descărcare electrică numai în momentul lansării. Cel mai adesea, în timpul funcționării, lumânarea se uzează și trebuie înlocuită periodic.

La motoarele cu turbină cu gaz, bujia aprinde jetul de combustibil care iese din injectorul de combustibil în momentul pornirii, cu o serie de descărcări puternice de arc. După aceea, arderea flăcării combustibilului este menținută independent. De regulă, se folosesc bujii cu descărcare de suprafață, alimentate de un curent de înaltă tensiune de înaltă frecvență de la unitatea de aprindere. De obicei, există două lumânări (pentru fiabilitate), fiecare este instalată în aprindere cu o duză specială de pornire care funcționează numai la pornire, care protejează lumânarea de ardere atunci când motorul este pornit. [2] [3] Atât bujiile incandescente, cât și bujiile catalitice sunt utilizate în modelele de motoare cu ardere internă. Amestecul de combustibil al motoarelor conține în mod specific componente care se aprind ușor la începutul funcționării dintr-un fir de bujie fierbinte. Ulterior, strălucirea filamentului este menținută prin oxidarea catalitică a vaporilor de alcool incluși în amestec.

Istorie

Prima bujie în forma sa modernă a fost dezvoltată de inginerul și omul de știință german Robert Bosch în 1902 . Pentru prima dată, a fost folosită o bujie cu un magneto de înaltă tensiune , dezvoltat tot în atelierul BOSCH. Bujiile BOSCH au ajuns să fie folosite în motoarele cu combustie internă Karl Benz , înlocuind tuburile incandescente cu flacără deschisă folosite la acea vreme. De atunci și până în prezent, aproape toate bujiile folosesc același principiu de funcționare și structură ca în 1902, evoluția acestui ansamblu a mers în principal pe calea îmbunătățirii materialelor folosite (pentru izolator, conductori etc.) și fabricație. tehnologie ( ieftinirea).

Dispozitivul bujiilor

Bujia constă dintr-o carcasă metalică, un izolator și un conductor central. Lumânările pot avea un rezistor încorporat între borna de contact și electrodul central.

Detalii bujie

Ieșire de contact

Borna de contact, situată în partea de sus a bujiei, este proiectată pentru a conecta bujia la firele de înaltă tensiune ale sistemului de aprindere sau direct la bobina individuală de aprindere de înaltă tensiune. Pot exista mai multe modele ușor diferite. Cel mai adesea, firul de la bujie are un contact cu snap-on care este pus pe cablul bujiei. În alte tipuri de construcție, sârma poate fi atașată de lumânare cu o piuliță. Adesea, ieșirea unei lumânări este universală: sub forma unei axe filetate și a unui contact cu înșurubare.

Aripioare izolatoare

Nervurile izolatorului fac dificilă defecțiunea electrică de-a lungul suprafeței sale, prelungind calea curenților de suprafață (echivalentul unui izolator mai lung).

Izolator

Izolatorul este de obicei realizat din ceramică cu oxid de aluminiu , care trebuie să reziste la temperaturi de la 450 la 1.000 ° C și la tensiuni de până la 60.000 V.[ specificați ] . Compoziția exactă a izolatorului și lungimea acestuia determină parțial marcajul termic al dopului.

Partea izolatorului adiacentă electrodului central are cel mai mare efect asupra performanței bujiei. Utilizarea unui izolator ceramic într-o lumânare a fost propusă de G. Honold ca urmare a trecerii la aprinderea de înaltă tensiune.

Sigilii

Proiectat pentru a preveni pătrunderea gazelor fierbinți din camera de ardere.

Corps („fustă”)

Servește pentru înșurubarea unei lumânări în filetul chiulasei, pentru îndepărtarea căldurii din izolator și electrozi și, de asemenea, este un conductor de electricitate de la „masa” mașinii la electrodul lateral.

Electrod lateral

De regulă, este fabricat din oțel aliat cu nichel și mangan. Sudat prin sudură de rezistență pe corp. Electrodul lateral devine adesea foarte fierbinte în timpul funcționării, ceea ce poate duce la pre-aprindere. Unele modele de priză folosesc mai mulți electrozi de împământare. Pentru a crește durabilitatea, electrozii lumânărilor scumpe sunt furnizați cu un strat de platină și alte metale nobile. Resursa declarată a unor astfel de bujii auto este de până la 100.000 km, utilizarea este cu atât mai profitabilă cu cât la unele motoare în formă de V situate peste, înlocuirea bujiilor este destul de consumatoare de timp.

Din 1999 au apărut pe piață lumânări de o nouă generație - așa-numitele lumânări cu precamera cu plasmă, unde rolul electrodului lateral este jucat de corpul lumânării în sine, echipat cu o duză semisferică specială rezistentă la căldură. În acest caz, se formează un eclator inelar (coaxial), unde sarcina de scânteie se mișcă într-un cerc și o precamera, în care are loc aprinderea primară a amestecului. Acest design pare să ofere o resursă îndelungată și o autocurățare a electrozilor, care sunt purjați în mod constant.

Eficacitatea lumânărilor „precamerale” provoacă dezbateri aprinse atât în ​​rândul specialiștilor, cât și al șoferilor obișnuiți. Revistele auto nu stau deoparte, de multe ori, în focul discuțiilor, confundă lumânările precamerale cu numeroase „lumânări de casă” realizate prin rafinarea lumânărilor tradiționale. Cel mai adesea, electrozii centrali sau laterali sunt ușor modificați. S-a efectuat un experiment , care a aratat ca astfel de modificari ale formei electrozilor (forarea unei gauri, bifurcare) sunt practic inutile. Nu există date despre configurația mașinilor moderne cu astfel de lumânări, producătorii de astfel de produse scriu că lumânările lor sunt potrivite pentru orice mașină.

Electrod central

Electrodul central este de obicei conectat la ieșirea de contact a lumânării printr-un material de etanșare de sticlă cu o rezistență , acest lucru vă permite să reduceți interferențele radio din sistemul de aprindere. Vârful electrodului central este realizat din aliaje fier-nichel cu adaos de cupru și crom. Uneori, ytriul este pulverizat pe suprafața de lucru, unii folosesc lipire cu platină sau un electrod subțire de iridiu. Electrodul central este de obicei partea cea mai fierbinte a bujiei. În plus, electrodul central trebuie să aibă o capacitate bună de emisie de electroni pentru a facilita scânteia (se presupune că scânteia sare în faza impulsului de tensiune atunci când electrodul central servește drept catod ). Deoarece intensitatea câmpului electric este maximă lângă marginile electrodului, scânteia sare între marginea ascuțită a electrodului central și marginea electrodului lateral. Ca urmare, marginile electrozilor sunt supuse la cea mai mare eroziune electrică . Anterior, lumânările erau scoase periodic și urmele de eroziune erau îndepărtate cu șmirghel. Acum, datorită utilizării aliajelor cu pământuri rare și metale nobile ( ytriu , iridiu , platină ), nevoia de curățare a electrozilor practic a dispărut. În același timp, durata de viață a crescut semnificativ.

Gap

Gap - distanța minimă dintre electrodul central și lateral.

Mărimea golului este un compromis între „puterea” scânteii, adică dimensiunea plasmei care apare în timpul defalcării golului de aer și între capacitatea de a străpunge acest gol în condițiile unui aer comprimat. -amestec de benzina.

Factori de clearance:

  1. Cu cât decalajul este mai mare, cu atât scânteia este mai mare, cu atât probabilitatea de aprindere a amestecului este mai mare și zona de aprindere este mai mare. Toate acestea au un efect pozitiv asupra consumului de combustibil, uniformității funcționării, reduc cerințele pentru calitatea combustibilului și măresc puterea. De asemenea, este imposibil să creșteți prea mult decalajul, altfel tensiunea înaltă poate sparge firele de înaltă tensiune către carcasă, „glisorul” distribuitorului etc.
  2. Cu cât decalajul este mai mare, cu atât este mai dificil să străpungi o scânteie. Defectarea izolației este pierderea proprietăților de izolație atunci când tensiunea depășește o anumită valoare critică, numită tensiune de rupere . Intensitatea câmpului electric corespunzătoare , unde  este distanța dintre electrozi, se numește rezistența dielectrică a spațiului. Adică, cu cât decalajul este mai mare, cu atât este necesară tensiunea de avarie mai mare. Există, de asemenea, o dependență de ionizarea moleculelor, uniformitatea structurii substanței, polaritatea scânteii, rata de creștere a pulsului, dar acest lucru nu este important în acest caz. Este clar că nu putem schimba tensiunea înaltă - este determinată de sistemul de aprindere . Dar putem schimba decalajul .
  3. Intensitatea câmpului în spațiu este determinată de forma electrozilor. Cu cât sunt mai ascuțite, cu atât este mai mare puterea câmpului în spațiu și cu atât defalcarea este mai ușoară (ca și în cazul lumânărilor de iridiu și platină cu un electrod central subțire).
  4. Pătrunderea golului depinde de densitatea gazului din gol. În cazul nostru, depinde de densitatea amestecului aer-benzină. Cu cât este mai mare, cu atât este mai greu de străpuns. Tensiunea de defalcare a unui interval de gaz cu un câmp electric uniform și slab neomogen depinde atât de distanța dintre electrozi, cât și de presiunea și temperatura gazului. Această dependență este determinată de legea lui Paschen , conform căreia tensiunea de defalcare a unui interval de gaz cu un câmp electric uniform și ușor neomogen este determinată de produsul densității relative a gazului și distanța dintre electrozi, . Densitatea relativă a unui gaz este raportul dintre densitatea unui gaz în condiții date și densitatea unui gaz în condiții normale (20 °C, 760 mmHg).
  5. Raportul dintre energia eliberată în faza de defalcare, în faza arcului și în faza de descărcare luminoasă depinde de interval. Pe măsură ce decalajul crește, fracțiunea energiei de defalcare crește, iar energia eliberată în faza de defalcare este cea care determină viteza de ardere. Prin urmare, la motoarele de mare viteză, decalajul trebuie mărit [4] .

Decalajul lumânărilor nu este o constantă, odată setat. Poate și trebuie adaptat la situația specifică de funcționare a motorului. Atunci când convertiți o mașină într-un combustibil alternativ mai ieftin - gaz lichefiat și comprimat (GPL, GNC), eclatorul trebuie redus din cauza unei tensiuni de avarie mai mari decât cea a amestecului de benzină.

Moduri de funcționare a lumânărilor

În funcție de modul de funcționare, bujiile motoarelor pe benzină sunt împărțite condiționat în „cald”, „rece”, „mediu” - în funcție de caracteristicile termice ale lumânării, exprimate prin numărul său de strălucire .

Numărul de strălucire al unei bujii este determinat pe o unitate specială de calibrare, care arată ca un motor de referință cu un singur cilindru cu un anumit design. În acest motor este instalată o bujie adecvată și testată în diferite moduri, monitorizându-se în același timp natura funcționării, precum și temperatura și presiunea din cilindru.

Fiecare mod de funcționare a motorului corespunde unei anumite valori de temperatură a conului termic al izolatorului bujiilor. Când această temperatură crește peste 850 ... 900 ° C, așa-numita aprindere strălucitoare începe să aibă loc în motor  - spontan, fără scânteie, aprinderea amestecului de lucru la contactul cu un con termic fierbinte al izolatorului și alte părți. a lumânării. Acest proces se manifestă de obicei atunci când motorul funcționează la viteze mari sub sarcină. Poate topi pistonul și camera de ardere, poate arde pistoanele și supapele de evacuare și poate deteriora alte componente ale motorului. Pentru a preveni acest lucru, în motor sunt instalate bujii cu o caracteristică termică „rece”, care este asigurată de o bună îndepărtare a căldurii din conul termic al izolatorului bujiilor. La astfel de lumânări, conul termic este scurt și izolatorul intră în contact cu metalul corpului lumânării aproape pe toată lungimea sa, datorită căruia căldura este bine îndepărtată din acesta și nu se supraîncălzește nici măcar în motoarele forțate cu condiții termice intense.

Pe de altă parte, însă, nu ar trebui permisă o temperatură de lucru prea scăzută a conului termic al bujiei, deoarece atunci când scade sub 400 ... decalaj, sau chiar face imposibilă. Prin urmare, în motoarele mai puțin forțate, se folosesc lumânări „fierbinți”, în care conul termic al izolatorului are o lungime mare și îndepărtarea căldurii din acesta este dificilă, din cauza cărora, chiar și cu un stres termic scăzut al camerei de ardere, lumânările se încălzesc și ating temperatura de funcționare, ceea ce asigură autocurățarea de produsele de ardere a amestecurilor de combustibil - funingine, funingine etc.

Izolatoarele bujiilor care funcționează în modul optim au întotdeauna culoarea „cafea cu lapte”, indicând funcționarea corectă a motorului. De remarcat că încălzirea lumânărilor la temperatura de autocurățare durează mult și are loc abia după aproximativ 10 km de mașină, în special pe autostradă, când degajarea de căldură este mare. La deplasarea pe distanțe mai scurte, precum și la funcționarea motorului exclusiv la turații mici și medii, nu are loc autocurățarea lumânărilor și acestea sunt acoperite cu funingine, necesitând curățare periodică (mecanică sau sablare).

Gradul de încălzire al elementelor lumânării depinde de următorii factori principali:

  • Factori interni:
    • proiectarea electrozilor și izolatorului (electrodul lung și izolatorul se încălzesc mai repede);
    • materialul electrozilor și izolatorului;
    • grosimea materialelor;
    • gradul de contact termic al elementelor lumânării cu corpul;
    • prezența unui miez de cupru în electrodul central.
  • Factori externi
    • gradul de compresie și compresie;
    • tipul de combustibil (octanul mai mare are o temperatură de ardere mai mare);
    • stilul de condus (la turații mari ale motorului și sarcini ale motorului, încălzirea lumânărilor este mai mare);
    • compoziția amestecului (pentru încălzirea slabă este mai mare) și momentul aprinderii.

Lumânări „fierbinte” - designul lumânărilor este special conceput în așa fel încât transferul de căldură de la electrodul central și izolator să fie redus. Sunt utilizate la motoarele cu un raport de compresie scăzut și atunci când se utilizează combustibil cu octanism scăzut. Deoarece în aceste cazuri temperatura în camera de ardere este mai scăzută.

Lumânări „reci” - designul lumânărilor este conceput special în așa fel încât transferul de căldură de la electrodul central și izolator este maximizat. Se folosesc la motoarele cu un raport de compresie ridicat, cu compresie ridicată și atunci când se utilizează combustibil cu octan mare, precum și la motoarele răcite cu aer, care se caracterizează printr-un stres termic crescut al camerei de ardere.

Lumanari "medii" - ocupa o pozitie intermediara intre cald si rece (cele mai frecvente)


Dimensiunile standard și marcajele bujiilor

Dimensiunile bujiilor sunt clasificate în funcție de diametrul fileturilor de pe acestea. Sunt utilizate următoarele tipuri de fire:

  • M10 × 1 (motociclete, de exemplu, lumânări de tip „T” - TU 23; drujbe, mașini de tuns iarba);
  • M12×1,25 (motociclete);
  • M14 × 1,25 (mașini, toate bujiile de tip „A”);
  • M18 × 1,5 (bujii de tip M, vechi standard american; instalate pe vechile motoare de automobile M-20 , GAZ-51 , GAZ-69 ; bujii „tractor”; bujii pentru motoarele cu ardere internă cu piston cu gaz etc.)

A doua caracteristică de clasificare este lungimea firului:

  • scurt - 12 mm (ZIL, GAZ, PAZ, UAZ, Volga, Zaporozhets, motociclete);
  • lung - 19 mm (VAZ, AZLK, IZH, Moskvich, Gazelle, aproape toate mașinile străine);
  • alungit - 26,5 mm (motoare moderne cu ardere internă forțată);
  • motoarele mici pot fi echipate cu bujii cu filete mai scurte (mai puțin de 12 mm)

Dimensiunea capului cheii (hex):

  • 24 mm (lumanari marca "M8" cu filet M18 × 1,5)
  • 22 mm (lumânări marca "A10" "A11", motoare auto ZIS-150 , ZIL-164 ; toate lumânările conform vechiului GOST 2043-54)
  • 20,8 mm (în viața de zi cu zi, acestea sunt adesea rotunjite la 21 mm; standardul european pentru momentul achiziționării unei licențe pentru producția de Zhiguli este încă utilizat pe scară largă pentru motoarele cu ardere internă cu două supape pe cilindru);
  • 19 mm (pentru motoarele cu ardere internă ale unor motociclete)
  • 16 mm sau 14 mm (modern, pentru motoarele cu ardere internă cu trei sau patru supape pe cilindru);

Numărul de căldură (caracteristică termică):

  • Lumânări „fierbinți”: 8 ... 14 unități conform GOST 2043-74 (motoare inferioare cu supapă joasă și cu putere redusă);
  • Lumânări cu caracteristici medii: 17 ... 19 (motoare inferioare forțate și motoare superioare de grad mediu de forțare);
  • Bujii „reci”: 20 sau mai multe (motoare în 4 timpi cu putere mare, motoare răcite cu aer, motoare în 2 timpi);

Anterior, conform GOST 2043-54, lungimea conului termic al lumânării în milimetri era indicată direct; deci, lumânarea A7.5BS avea o lungime a conului termic al izolatorului de 7,5 mm (analogul modern este A17V).

Pentru lumânările străine se folosesc propriile scale caracteristice termice.

Metoda de etanșare a filetului:

  • Garnitură plată (cu inel)
  • Cu etanșare conică (fără inel)

Cantitatea și tipul de electrozi laterali:

  • Electrod unic - traditional;
  • Multi-electrod - mai mulți electrozi laterali;
  • Electrozi speciali, mai rezistenți, pentru funcționarea pe gaz sau pentru kilometraj mai mare;
  • Flare - bujii unificate, există un rezonator conic pentru aprinderea simetrică a amestecului de combustibil.
  • Precameră cu plasmă - electrodul lateral este realizat sub forma unei duze Laval . Împreună cu corpul lumânării, formează o precamera internă. Potrivit producătorilor (Ucraina), aprinderea are loc în „metoda pre-camera-torță”.

Eșecuri bujii

O lumânare poate eșua în următoarele moduri:

  • contaminarea conului termic cu carbon și ulei în timpul unei porniri lungi nereușite sau a conducerii cu un motor rece - duce la defectarea cilindrului deservit de lumânare;
  • cocsificarea spațiului dintre conul termic și carcasă de către produsele arderii uleiului, cu consumul său ridicat;
  • uzura (arsarea) electrozilor, ceea ce duce la o creștere a decalajului, care poate duce la o defecțiune a firului, a vârfului bujiilor, a bobinei sau poate provoca o rată de aprindere atunci când clapeta de accelerație este deschisă brusc („defecțiune a gazului”). În "platină" - consumul complet al acoperirii, creșterea rapidă a golului;
  • topirea electrozilor, fisurarea sau distrugerea conului termic;
  • trecerea gazelor prin garnitura corpului, ceea ce duce la contaminarea severă a izolatorului din exterior și o posibilă deteriorare a vârfului bujiilor.

Vezi și

Note

  1. ↑ Dicționar agricol-carte de referință. - Moscova - Leningrad  : Editura de stat a fermelor colective și a literaturii agricole de stat " Selhozgiz ". Editor-șef : AI Gaister . 1934
  2. ↑ Motor NK-8-2U. Manual de operare tehnică. Partea a treia. Capitolul 80 - „Launs System” . Data accesului: 21 martie 2017. Arhivat din original pe 9 ianuarie 2011.
  3. ↑ Motor PS-90A. Manual de operare tehnică. Cartea 3. Secțiunea 080.00.00 - Sistem de lansare . Preluat la 21 martie 2017. Arhivat din original la 10 ianuarie 2011.
  4. ↑ Hilliard D., Springer J. Economia de combustibil a vehiculelor alimentate cu benzină. - 1988. - Moscova: Inginerie.

Link -uri