Технические науки./4. Транспорт

Спекторук С.А.

Костанайский государственный университет им. А.Байтурсынова

Свечи накаливания

Свеча зажигания и свеча накаливания. Свеча накаливания не имеет ничего общего с обычными свечами. Да и со свечами зажигания объединяет их только то, что они тоже установлены в головку. Все остальное – назначение, физические процессы, конструкция, технология изготовления совершенно другое.

Известно, что свеча накаливания применяется исключительно у дизельных двигателей и служат для облегчения холодного запуска двигателя, температура которого ниже рабочей. Необходимость помощи нужна, из-за относительно низкой частоты вращения от стартера процесс сжатия воздуха в цилиндре растянут по времени, что приводит к потерям температуры и давления. Если в добавок ко всему стенки цилиндра, и всасываемый воздух холодные, ситуация усложняется – воздух не нагревается до температуры самовоспламенения смеси, равной примерно 250°С. В дизелях с разделенными камерами сгорания (форкамерные и вихрекамерные) такая опасность возникает уже при снижении температуры до +30°С. Современные дизели с непосредственным впрыском отличаются лучшими пусковыми характеристиками – им помощь нужна когда они охлаждаются до температуры ниже 0°С.

В дизельных двигателях с небольшим рабочим объемом в качестве главного элемента системы используется стержневая или по-другому штифтовая свеча накаливания. Она устанавливается так, что ее горячая часть – нагревательный стержень выступает в дополнительную или основную камеру сгорания. В зоне смесеобразования образуется горячая «точка» с температурой от 850°С и выше. Расположение горячей «точки» в камере, так же как и величина вылета стержня, имеет большое значение и оптимизируется на этапе разработки двигателя. Не всем известно, что в отличии от стандартных свечей накаливания, работающих в двухфазном цикле (перед и во время пуска), функции современных свечей не ограничиваются предпусковым подогревом. Свеча продолжает отдавать тепловую энергию в течение некоторого времени после пуска. Третью фазу рабочего цикла свечи, которая в зависимости от температуры двигателя и воздуха может длиться до шести минут, называют остаточным накалом, вторичным нагревом и т. д. Она нужна, чтобы холодный двигатель после запуска работал более устойчиво и приемисто, менее шумно и с меньшим уровнем выброса токсичных веществ.

Стержневые свечи накаливания можно сравнивать с известными ТЭНами. И те и другие устройства используются для нагрева какой-либо среды электроэнергией, преобразующейся в тепло. Стержневая свеча с закрытым нагревательным элементом представляет собой металлический корпус, к которому герметично присоединен нагревательный стержень. Стержень накаливания – это жаропрочная металлическая гильза, внутри которой уложена спиральная нить накаливания. Один конец нити соединен с проходящим через корпус тоководом, другой с гильзой. Витки нити изолированы друг от друга и от стенок гильзы уплотненным порошком оксида магния, имеющим высокую теплопроводность. Свеча должна продолжительное время сохранять работоспособность в суровых условиях – высокая температура, ударные и вибронагрузки, минимальное время разогрева до рабочей температуры и ограничение по габаритам. Чаще в качестве материала для спирали используют никелевый сплав.

Раньше для холодного запуска дизеля включали предпусковой прогрев: процесс разогрева свечей занимал примерно полминуты. Современному дизелю с непосредственным впрыском помощь при пуске оказывается только при температуре ниже 0°С. В зависимости от того, насколько «ниже нуля» охладится двигатель и окружающая среда, свечам достаточно 2…5 секунд. Сокращение времени разогрева свечей достигнуто благодаря повышению теплопроводности и снижению тепловой инерции нагревательного стержня.

Литература:

1. В.В. Петросов. Ремонт автомобилей и двигателей. Москва, Издательский цент "Академия", 2005

2. В.В. Трифонов.  Ремонт легкового автомобиля. Национальные особенности гаражного ремонта. Ростов-на-Дону, Феникс, 2008

3. Брюс Джонс, Браэн Лабэн. Автомобили от А до Я. Москва, АСТ, Астрель, 2003