Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое калильное число свечей зажигания

Что такое калильное число свечей зажигания?

Автомобильные свечи искрового зажигания имеют много различных параметров, по которым их выбирают конструкторы моторов из имеющегося ряда, или даже выставляют техническое задание на разработку приборов зажигания с уникальными характеристиками.

Слишком многое зависит от этих инициаторов рабочего процесса в цилиндрах, и очень непросты условия их работы. Но отталкивается разработчик от определения калильного числа. Именно оно указывает, насколько долго проработает изделие в камере сгорания.

Физические процессы в цилиндрах

Поджечь смесь нормального состава, да ещё и сжатую в десять раз и более, после чего она обязательно сильно нагреется, достаточно просто.

Противопожарная безопасность тут на очень низком уровне. Гораздо сложнее устраивать эти пожары десятки раз в секунду без разрушения.

Температура изолятора в первые секунды после запуска двигателя сильно возрастает, а потом устанавливается на определённом пороге, обычно чуть меньше тысячи градусов по Цельсию.

Слишком большое её значение приведёт к тому, что вспышка в цилиндре состоится раньше, чем положено. Такое зажигание называется калильным, оно слишком раннее и неуправляемое, двигатель будет разрушен сильнейшей детонацией.

Низкое значение рабочей температуры тоже никуда не годится, фарфор потеряет свойство самоочистки от продуктов горения нефтепродуктов, её быстро забросает и искрообразование прекратится. Нужен некий оптимум.

Калильное число

Свойство уверенно набирать рабочую температуру и поддерживать её на нужном уровне путём отвода тепла на металлическое тело головки цилиндров определяется калильным числом.

Понятие это условное, поскольку каждая фирма-производитель автокомпонентов применяет своё числовое выражение температурных качеств продукта.

Так же условно, в зависимости от калильных свойств, все свечи подразделяются на более горячие или холодные.

  1. Горячие свечи нужны там, где режим работы двигателя достаточно умеренный, обороты и степень сжатия низкие, а смесь не сильно обеднена в целях экономичности. Применялись в старых, низкооборотных моторах. А также в грузовиках, где выносливость и ресурс были важнее удельных показателей полезной отдачи.
  2. Усреднённо нормальные свечи широкого потребления. Работают в двигателях «гражданских» автомобилей, не очень форсированных, но с достаточной мощностью.
  3. Холодные свечи нужны мощным, спортивным двигателям, где в камере сгорания выделяется очень много тепла, а режимы работы таковы, что калильное зажигание категорически недопустимо. Даже короткое его возникновение при большой нагрузке мгновенно превратит дорогой, скоростной мотор в груду металла.

Производители применяют различные меры к изменению калильного числа в рамках серии похожих свечей.

Например, глубоко помещая центральный электрод с изолятором вглубь корпуса его защищают он лишнего нагрева раскалёнными газами, повышают предел стойкости свечи и, соответственно, калильное число.

И наоборот, выдвинутый наружу электрод имеет более высокую температуру, при этом качественно очищаясь. Возможные отложения быстро и бесследно выгорают.

Важно: Ни в коем случае нельзя нарушать рекомендации изготовителя мотора по применяемым свечам. Двигатель или перестанет нормально запускаться, если выбрана слишком холодная свеча, или уничтожит поршневую группу, если свеча горячая.

Выбор свечей проще всего производить по рекомендациям каталогов их изготовителей. Обычно там указаны все кросс-коды, то есть обозначения подходящих свечей известных фирм мира.

КОНСТРУКЦИЯ КАЛИЛЬНЫХ СВЕЧЕЙ

Калильная свеча, используемая на двигателях калильного зажигания, проста по устройству (рис. 19). Сердечник 2 изолирован от корпуса миканитовыми (слюдяными) или поронитовыми (асбесторезиновыми) шайбами 3. Крепление спирали осуществляется зачеканкой одного из ее концов на корпус 1 (или точечной сваркой), другого — на сердечник 2, для чего на этих деталях имеются специальные прорези.

Работает калильная свеча следующим образом. В момент запуска двигателя к сердечнику 2 свечи и корпусу 1 подводится напряжение от источника тока. Обычно это спаренные сухие или аккумуляторные батареи. Напряжение, необходимое для нормальной работы свечи, находится в пределах 1,5—3 вольт и должно обеспечивать накал спирали свечи до светло-красного цвета.

Величина напряжения зависит от материала спирали и ее сечения.

Для самодельной свечи напряжение подбирается опытным путем, в остальных же случаях напряжение, необходимое для накаливания свечи, указывается в паспорте на двигатель. Нагрев спирали нужен только в момент запуска двигателя. После того как двигатель выйдет на определенный режим работы, накал свечи будет поддерживаться за счет высокой температуры рабочих газов в камере сгорания двигателя.

Рассмотрим материалы, используемые нашей промышленностью для изготовления калильной свечи. Корпус свечи — из стали А12, оксидированной, с размером шестигранника под ключ 8 мм и специальной резьбой М6.35 X 0,8 (1/4″). По резьбе свеча взаимозаменяема со свечами иностранных фирм. Сердечник изготовлен из латуни марки Л62. Изоляционные шайбы из миканита (сорт слюды) марки ФФ2. Уплотнительная шайба — из стали 10. Спираль — из жаропрочного материала ЭИ626 диаметром 0,4 мм.

Рис. 20. Доработка калильной свечи.

Недостатком описанной свечи является неразборность конструкции, из-за чего она не может быть вторично использована в случае перегорания спирали. Однако этот недостаток может быть устранен путем некоторой доработки свечи, которая состоит в следующем: калильную свечу закрепляют в цанге или трех-кулачковом патроне любого токарного станка (рис. 20) и подрезают резцом со стороны развальцовки до полного удаления буртика, удерживающего уплотнительную стальную шайбу. Затем из свечи извлекают уплотнительную шайбу 4, изоляционные шайбы 3 и сердечник 2 со спиралью. После этого в корпусе 1 свечи нарезают внутреннюю резьбу М6 X 0,75 (рис. 21). Гайка, предназначенная для уплотнения шайб и закрепления сердечника, должна соответственно иметь резьбу М6х0,75 и быть изготовлена по приводимым чертежам (рис. 22 и 23). Ввиду того что из-за уплотнительной гайки и собранного пакета уплотнительных паронитовых или миканитовых шайб высота свечи будет больше, то прежний сердечник использовать уже нельзя.

Читать еще:  Вольво появился стук в двигателе

Рис. 21. Корпус разборной свечи

Новый сердечник должен быть несколько длиннее и изготовлен по чертежу, представленному на рисунке 24. Крепят спираль к корпусу зачеканкой, для чего на торце корпуса прорезают новый паз, размеры которого зависят от вновь устанавливаемой спирали. Паз от ранее закрепленной спирали вторично использовать нельзя. Изоляционные шайбы, применяемые в разборной конструкции, необходимо по толщине уменьшить в 2 раза (по отношению к извлеченным из свечи), так как высота собранного пакета из двух шайб и сердечника получается слишком большой. Можно вторично применить извлеченные изоляционные шайбы, но если их состояние неудовлетворительное, то нужно сделать новые из миканита марки ФФ2 или паронита марки УВ-10.

При изготовлении изоляционных шайб нужно обратить особое внимание на возможное смещение внутреннего отверстия относительно наружного диаметра. Величина смещения не должна превышать 0,15 мм. Размеры изоляционных шайб приведены на чертеже (рис. 25). Общий вид двух вариантов разборной калильной свечи представлен на рисунке 26. Для изоляции и уплотнения сердечника нельзя применять жесткие материалы типа текстолита, так как их использование приводит к потере герметичности свечи, герметичность же является очень важным фактором. При негерметичной свече двигатель обычно не запускается. Если двигатель все же удается запустить, то он работает очень нестабильно.

Проверить герметичность свечи можно, не выворачивая ее из крышки двигателя. Для этого на корпус свечи вокруг сердечника наносится несколько капель керосина или топливной смеси, после чего проворачивают вал двигателя. Не герметичность определяют по воздушным пузырькам, образующимся вокруг сердечника. Для устранения не герметичности иногда достаточно дополнительное обжатие буртика корпуса свечи, которое возможно лишь в условиях мастерской или при наличии обжимки (рис. 27). После этой операции свечу проверяют на накал, так как при обжимке случается соприкосновение сердечника с корпусом.

Рис. 26. Разборные калильные свечи.

На заводе-изготовителе калильные свечи проверяют на герметичность в специальном приспособлении. Контроль осуществляется керосином, подводимым к приспособлению под давлением 30 дан/см2. Время выдержки — 10 мин. Течь между корпусом свечи и сердечником не допускается. Спирали калильных свечей изготавливают из различных материалов: константана, нихрома марок Х15Н60, Х20Н80, манганина, сплава ЭИ-625. Однако самые хорошие результаты получают при работе со свечами, имеющими спирали из платино-иридиевого сплава марок ПлИ-20, ПлИ-25, ПлИ-30 или платино-родиевого сплава марок ПлРл-10, ПлРд-20, ПлРд-30 (цифра указывает на процентное содержание иридия или родия). Качественная работа двигателя со спиралями из перечисленных материалов объясняется тем, что платина является хорошим катализатором, способствующим лучшему горению рабочей смеси, кроме того, она допускает высокую температуру нагрева спирали и не окисляется.

В таблице 2 приводятся рекомендации по изготовлению калильных свечей из сплавов на основе платины.

Для двигателя с рабочим

объемом 2,5 см 3

Способы крепления спирали к корпусу свечи применяются следующие: штифтом, зачеканкой, точечной (контактной) сваркой (рис. 28). К сердечнику спираль крепится такими же способами.

Рис. 28. Варианты крепления спирали калильной свечи к корпусу

Стандартные калильные свечи являются универсальными и не учитывают возможных частных условий работы двигателя. Известно, что правильный выбор опережения зажигания увеличивает мощность двигателя. Вместе с тем опыт показывает, что режим работы двигателей с калильным зажиганием зависит от атмосферных условий: в холодную и жаркую погоду работа двигателей с одной и той же калильной свечой неодинакова. В жаркую погоду температура двигателя выше, и поэтому вспышка наступает раньше, т. е. опережение зажигания увеличивается. В холодную погоду температура ниже и вспышка наступает позже. В первом случае двигатель будет недодавать обороты, и в обоих случаях его мощность будет меньше возможной.

У двигателей с калильным зажиганием можно изменить момент зажигания подбором тепловой характеристики калильной свечи (при неизменной степени сжатия). Тепловая характеристика свечи при выбранном типе спирали зависит от величины камеры зажигания, т. е. той полости в корпусе свечи, в которой помещается спираль. Так, например, при пониженных температурах целесообразно применять свечу с камерой зажигания, выполненной с размерами

диаметр 2,6 — 2,8 мм вместо 3,2 мм.

Если моделист хочет снять со своего двигателя наибольшую мощность, ему придется подобрать к нему свечи для жаркой и холодной погоды, для двух крайних температур, возможных на соревнованиях. Делать это нужно на воздушных винтах, с которыми моделист будет выступать на соревнованиях.

Для радиоуправляемых и пилотажных моделей может быть рекомендована калильная свеча, представленная на рисунке 29. От обычной стандартной калильной свечи она отличается наличием металлической пластинки (дефлектора), которая во время работы двигателя на богатой топливной смеси предохраняет спираль от заброса топливом. Ширина пластинки должна быть равна наружному диаметру спирали, ее толщина 0,2-0,3 мм. Материалом пластинки может служить латунь или сталь. Пластинку прикрепляют контактной сваркой или расклепыванием в пазах корпуса свечи. Эта свеча дает возможность двигателю работать на малых оборотах. Комплект необходимых свечей нужно проверить заранее на двигателе, чтобы была полная уверенность в надежности их работы.

Особую категорию калильных свечей составляют свечи, изготавливаемые иностранными фирмами для двигателей с малым рабочим объемом. К таким двигателям относятся, например, двигатели «Cox» с рабочими объемами 0,33 см 3 , 0,8 см 3 , 1,5 см 3 . На этих двигателях устанавливается укороченная свеча с очень маленькой камерой зажигания. Необходимость в такой свече обуславливается слишком малым рабочим объемом двигателя, на величину которого существенно влияет размер камеры зажигания свечи. Такие свечи выпускаются в двух конструктивных исполнениях: совместно с верхней головкой, навинчиваемой на цилиндр двигателя, или по типу ранее рассмотренных калильных свечей.

Читать еще:  Ветрогенераторы какой двигатель своими руками

Материал взят из книги «Модельные двигатели» Зуев. В.П

Что означает калильное число свечей зажигания?

Основным параметром, определяющим применимость свечей зажигания — это калильное число (если не считать очевидного – типа установочной резьбы и размера шестигранника). Калильное число указывает на то, сможет ли конкретная свеча зажигания работать в моторе, вылет центрального электрода или зазор между электродами влияют на совместимость гораздо меньше.

Причины калильного зажигания

Каждый цикл работы свеча зажигания испытывает сильный нагрев – от момента воспламенения смеси до начала такта впуска, когда ее электроды охлаждаются свежей топливовоздушной смесью. При этом тепло отводится только одним путем – от электродов к юбке и головке цилиндра, так как рассеяние тепла от выступающего наружу изолятора сравнительно невелико, а в герметично закрытых колодцах современных моторов с индивидуальными катушками зажигания и вовсе мизерно.

Свеча остается работоспособной в определенном диапазоне температур. Холодные электроды покрываются нагаром – если на чистом газовом топливе нагарообразование минимально, то на бензиновых моторах, особенно карбюраторных, свечу обязательно нужно нагреть до такой температуры, когда свободный кислород на тактах впуска и сжатия успеет окислить накопившийся нагар.

В то же время и перегрев не менее вреден – ускоряется эрозия контактов, из-за неравного коэффициента расширения керамики и металла увеличивается риск растрескивания изолятора, в самом тяжелом случае электроды разогреваются настолько, что соприкасающаяся с ними топливная смесь воспламеняется самопроизвольно, раньше времени – так происходит калильное зажигание.

Таким образом и работали примитивные двигатели внутреннего сгорания до изобретения искровой свечи. Многие читатели, еще заставшие советские мопеды и мотоциклы, наверняка сталкивались с тем, что перегретый мотор с завернутой по принципу «какая попалось» свеча работал даже при выключенном зажигании. Для двигателя такая работа не лучше детонации (зачастую калильное зажигание её и провоцирует) – фронт пламени доходит до поршня до достижения им верхней мёртвой точки (ВМТ), и мотору приходится преодолевать значительное давление газов.

Соответственно, исходя из максимальной температуры, которая может быть достигнута электродами свечи в конкретном моторе, и определяется ее калильное число свечи – показатель скорости теплоотдачи от электродов.

Видео: Калильное число свечей зажигания

Принципы маркировки

Наиболее наглядным, пожалуй, является всем знакомый советский метод маркировки калильного числа – испытываемая свеча устанавливалась в аппарате, имитирующем работу одноцилиндрового двигателя, и отмечалось максимальное давление в конце такта сжатия, при котором свеча перегревалась до калильного зажигания. Это число и заносилось в маркировку. К примеру, свеча А17ДВРМ перегреется и даст калильное зажигание при индикаторном давлении 17 кгс/см2. Чем лучше теплоотвод от электродов, то есть чем свеча «холоднее», тем выше число в маркировке.

Почему именно давление? Дело в том, что в бензиновом ДВС используется количественное регулирование рабочей точки – на малых оборотах дроссель ограничивает поступление воздуха, давление в конце такта сжатия падает. Открывая дроссель под максимальной нагрузкой, мы одновременно подаем максимальное количество смеси в цилиндр – и давление, и тепловая нагрузка от ее сгорания становятся пиковыми.

Производители свечей используют менее наглядные обозначения, причем как прямые (холоднее свеча – больше число), так и обратные (холоднее свеча – меньше число). Например, для отечественных свечей с маркировками 14 и 17 у Bosch аналоги имеют маркировки 8 и 7 соответственно (обратная маркировка), у NGK – 5 и 6 (прямая). Поэтому при поиске заменителей надежнее пользоваться каталогами применимости, предлагаемыми конкретным производителем свечей.

Видео: Свечи зажигания — температурные режимы — «холодные» и «горячие» свечи.

Нюансы применимости

Итак, тепловая нагрузка в любом реально эксплуатируемом (а не работающем на стенде на одном режиме) автомобильном моторе различается в разы – когда ваш автомобиль тарахтит на холостых в пробке или едет на высшей передаче на трассе, свеча нагревается по-разному.

При использовании качественного топлива и точном его дозировании системой впрыска можно смело использовать свечи, рекомендованные производителем – они не будут обрастать нагаром на холостых и не перегреются на максимальной нагрузке, тем более что калильное число всегда берется с определенным запасом (вы когда-нибудь видели на обычном ВАЗовском моторе индикаторное давление в 17 бар?).

Проблемы начинаются при игре с качеством смеси: чем она беднее, тем выше ее температура горения. На советских мотоциклах в деревнях использовали свечи А11 от тракторных пускачей вместо положенных А14-А17, и они работали гораздо лучше: более «горячие» свечи эффективно очищались от нагара, вызванного богатой смесью от настроенных на глаз карбюраторов, а вот положенные по паспорту работали с перебоями. Сейчас же мы имеем обратную практику – переходя на бедные смеси из-за требований экологов, автопроизводители увеличивают тепловую нагрузку на свечи. Обратимся, например, к каталогу NGK и найдем там два автомобиля с одним и тем же двигателем, но выпускавшиеся во время действия разных эконорм:

  • Renault Laguna ph.2, мотор K4M 720 (81 л.с.), 1998-2000 – BKR5EK
  • Renault Laguna 2, тот же мотор, старше 2001 года – уже BKR6EZ

Как видно, на том же двигателе приходится применять уже более «холодные» свечи, к тому же от двух боковых электродов отказались в пользу одного (снизились темпы нагарообразования, для достижения ресурса между ТО стало достаточно одноэлектродных свечей).

Если же мотор форсируется, то однозначно приходится применять более «горячие» свечи, причем это касается любого метода форсировки: увеличивая объем или давление наддува, мы увеличиваем тепловую нагрузку за единичный цикл сгорания смеси, повышая обороты – уменьшаем время, за которое свеча успевает отдать тепло. Причем в последнем случае уменьшается и время воздействия горящей смеси на свечу, поэтому требования к увеличению калильного числа свечи зажигания менее строги: на моторах с красной зоной в пятизначное число могут применяться и свечи с не самым экстремальным калильным числом.

Читать еще:  Электрическая схема привода асинхронных двигателей

Для моторов же с воздушным охлаждением калильное число свечи меняется даже в зависимости от сезона – летом средние температуры головки цилиндра выше, следовательно, она хуже охлаждает корпус свечи, и потребуется более «холодная» свеча, чтобы быстрее отдавать тепло от электродов. К счастью, на автомобилях это уже давно не актуально.

Калильное число свечей зажигания: что это такое

Как только человек приобретает собственное транспортное средство и переходит из разряда пешеходов в разряд автомобилистов, у него неизбежно возникает немало вопросов, связанных с особенностями функционирования и эксплуатации автомобиля. Среди прочего, приходится разбираться с такими терминами как калильное зажигание и калильное число свечей зажигания. Именно этот вопрос и будет рассмотрен в данной статье.

Что такое калильное зажигание от свечей?

Процесс сгорания топлива с калильным зажиганием (справа)

Для того чтобы понять что такое калильное число свечей зажигания нужно сначала разобраться с тем, что такое калильное зажигание. Дело в том, что работа всех без исключения двигателей внутреннего сгорания (ДВС) основана на сгорании топливной смеси, приводящем к образованию газов, за счет давления которого на поршни агрегат выполняет полезную работу. При этом температура в камерах сгорания достаточно высока, и находящиеся в ней элементы конструкции силового агрегата серьезно нагреваются. В тот момент, когда температура достигает определенного предела, топливная смесь начинает воспламеняться не от искры, вырабатываемой свечой, а от соприкосновения с сильно разогретыми поверхностями.

Получается, что возникает ситуация в которой зажигание просто невозможно контролировать. При этом, такое не контролируемое зажигание практически всегда провоцируют именно электроды свечи зажигания, поскольку они нагреваются значительнее и быстрее, чем другие детали камеры сгорания. Именно такое поведение системы и называется «калильным зажиганием».

Последствия калильного зажигания

Прогоревший поршень — возможный результат калильного зажигания

Поскольку калильным зажиганием управлять попросту невозможно, то оно имеет несколько опасных для автомобильного двигателя последствий. Так как возгорание топливной смеси происходит раньше, чем требуется, то фаза рабочих циклов мотора смещается. Кроме того, в камере сгорания существенно возрастает температура и давление. Если вовремя не принять меры, необходимые для приведения зажигания в норму, то в очень скором времени из-за калильного зажигания:

  • разрушатся электроды свечей зажигания и их керамические изоляторы;
  • днище поршня начнет «пригорать»;
  • на поверхности цилиндров и поршней образуются задиры;

Очень вероятно также и то, что поршневая группа двигателя в результате просто заклинит, и поэтому придется производить очень недешевый и достаточно длительный капитальный ремонт. Чтобы избежать негативных последствий, вызываемых калильным зажиганием, в ДВС требуется использовать свечи, которые подходят им по такому параметру, как калильное число.

Читайте также: Машина дергается при разгоне — почему и что делать?

На что влияет калильное число свечей зажигания

Существует несколько определений такого понятия, как калильное число свечи зажигания, причем самое строгое и правильное из них изобилует множеством технических терминов, неизвестных подавляющему большинству обычных (тем более — начинающих) автомобилистов. Если использовать более простое и в то же самое время вполне корректное, то можно сказать, что калильное число — это то время, по истечении которого свеча в определенных условиях эксплуатации достигает состояния калильного зажигания.

Калильное число является универсальной характеристикой, позволяющей верно выбирать свечи зажигания для разных типов силовых агрегатов. Этот показатель выражается числом в диапазоне с 11 до 26 и обладает некоторыми особенностями.

Прежде всего, следует отметить, что цифра, обозначающее этот параметр свечи зажигания, является одновременно показателем того минимального давления, которое должно быть в камере сгорания для обеспечения воспламенения впрыскиваемой в нее топливной смеси.

Для определения калильного числа свечей зажигания стандартов не существует, а устанавливается оно в ходе произвольных испытаний на такой устройстве, как моторная тарировочная установка. Интересно, что на импортных свечах, выпускаемых известными зарубежными производителями, калильное число очень часто вообще не указывается. Дело в том, что эти автокомпоненты нередко выпускаются для установки в определенных типах двигателей, и поэтому нет необходимости в экспериментальном определении значения этого показателя.

Разновидности и использование свечей в зависимости от их калильного числа

В зависимости от величины калильного числа, автомобильные свечи подразделяются на:

  • Горячие (калильное число от 11 до 14);
  • Средние (калильное число от 14 до 17);
  • Холодные (калильное число 20 и более).

«Горячие» свечи зажигания предназначены для применения в не форсированных ДВС и моторах малой мощности. «Средние» обычно применяются в силовых агрегатах, которые конструктивно не предусматривают возможности увеличения их мощности форсированием. «Холодные» свечи выпускаются для установки в форсированных автомобильных двигателях и двигателях, имеющих высокие обороты.

Читайте также: Почему троит двигатель — основные причины.

Таблица взаимозаменяемости свечей зажигания

Для того чтобы избежать калильного зажигания очень важно правильно подобрать свечи. При подборе свечей пригодится таблица взаимозаменяемости, которую мы приводим ниже.

Также следует контролировать температуру двигателя, заправляться качественным топливом с соответствующим октановым числом и вовремя проводить техническое обслуживание.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector