Gyújtógyertya-eszköz

A benzin belső égésű motorokban gyújtógyertyákat használnak a levegő-üzemanyag keverék meggyújtására. A motor minden egyes ciklusánál a gyújtógyertyák elektródái között ezer voltos feszültségű elektromos kisülés történik, és bizonyos időpontokban meggyullad az üzemanyag-levegő keverék a hengerben.

Első alkalommal egy gyújtógyertyát, amint ezt a mai napig ismerjük, 1902-ben fejlesztette ki Robert Bosch tudós, hogy nagyfeszültségű mágneses árammal táplálja. Ettől a pillanattól kezdve a gyújtógyertyákat széles körben alkalmazták a belső égésű motorokban, és a gyújtógyertya-szerkezet szerkezetének megváltoztatása még mindig nem történt meg, csak az abban használt anyagok fejlődtek ki.

Alapvetően a gyújtógyertya a következő fő elemeket tartalmazza: fém ház, szigetelő és központi vezető. Néhány gyertya tartalmaz továbbá egy beépített ellenállást a központi elektróda és az érintkező csatlakozója között. Mindenesetre három módosított elem képezi minden gyújtógyertya alapját.

A gyertya tetején van egy érintkezős csatlakozó, amelyhez a gyújtásrendszer nagyfeszültségű vezetékei vagy külön nagyfeszültségű tekercs csatlakoznak. A kivitele eltérő lehet, de a bepattanó érintkezőt gyakran a gyertya tetejére rögzítik vagy anyával rögzítik. Általában a központi vezető kimenete az érintkező termináljára univerzális: a bepattanó érintkezőt a menetre szerelik, és szükség esetén könnyen csavarozható ki.

A gyertyaszigetelő anyag általában alumínium-oxid kerámiaból készül, amelynek hőállósága eléri az 1000 ° C-ot, és a lebontási feszültség legalább 60 kV. Az egyes gyertyák hőjelzését a szigetelő összetétele és méretei határozzák meg. A legfontosabb a szigetelő felső része, amely közvetlenül érintkezik az elektródával, ez meghatározza, hogy a gyertya mennyire működik.

A szigetelő szélein, amelyek meghosszabbítják az árambordák útját, hogy megkönnyítsék az elektromos meghibásodást a felületén. Ez a megoldás megegyezik a szigetelő meghosszabbításával. A kerámia használatának gondolata a nagyfeszültségű gyújtógyertya gyártásában, a német Gottlob Honold mérnöknél.

A gyertyatest alapja az úgynevezett „szoknya”, melynek célja a gyertya felszerelése és rögzítése a hengerfejben lévő menetre, valamint a hő eltávolítása mind a szigetelő, mind az elektródák számára. A szoknya vezet egy elektromos áramot a gyertya oldalsó elektródja és a jármű elektromos rendszerének "tömege" között. A szoknya fölött tömítést kell felszerelni, hogy megvédjék az éghető gázoknak az égési kamrából kívülre történő áttörését.

A gyertya oldalsó elektródja mangán és nikkel ötvözött acélból készül. Ellenálláshegesztéssel hegesztik a gyertya testéhez. Ez az elektróda a belső égésű motor működése közben mindig nagyon forró, ami izzításhoz vezethet. Néhány gyertyának több oldalsó elektródja van.

Ezeknek az elektródoknak a tartóssága akkor adható meg, ha nemesfémekkel, például platina bevonattal vannak bevonva - ilyen módon drágább gyertyákat gyártanak, amelyek 100 000 kilométer hosszúak lehetnek, ami néha előnyös, mert V-alakú motorokban a gyertya cseréje nagyon időigényes folyamat.

Maga a gyertyatest is szerepet játszhat egy oldalsó elektróda szerepében; 1999 óta ilyen gyertyák jelentek meg a piacon plazma-előkamrás gyújtógyertyák néven. Fel vannak szerelve egy speciális hőálló gömbfúvókával.

Az ilyen gyertyákban a szikraköz kör alakú, és az elektromos kisülés itt körkörös úton mozog, és a levegő-gáz keverék elsődleges gyulladása az előkamrában történik. Ez a megoldás biztosítja az elektródák öntisztítását, mivel folyamatosan fújják őket, ez biztosítja a gyertya élettartamának meghosszabbítását. Mennyire fontos kérdés, hogy a prechamber gyertyák mennyire hatékonyak.

A gyújtógyertya magja a központi elektróda. Ellenállású üveg tömítőanyagon keresztül csatlakozik a termék érintkező termináljához. Ennek célja a gyújtásrendszer által okozott rádióinterferencia csökkentése. A központi elektróda vas-nikkel ötvözetekből készült hegygel van felszerelve, króm és réz hozzáadásával. Az ittrium permetezhető, platinaforrasztás is előfordulhat, vagy az elektród finomítható és teljes egészében irídiumból készülhet.

A gyújtógyertya központi elektródja elvileg a legforróbb része. Ezenkívül biztosítania kell az elektronok megfelelő kibocsátásának szintjét úgy, hogy könnyen, mint például a katódon, szikra keletkezzen rajta.

Mivel az elektromos mező maximális intenzitással rendelkezik az elektróda szélein, szikra keletkezik pontosan a központi elektróda éles széle és az oldalsó elektróda széle között, ezért ezeken a helyeken az elektromos erózió legnagyobb hatása figyelhető meg.

A régi időkben a gépjárművezetők szokásos volt, hogy időről időre gyertyákat vegyenek ki, és az elektródák eróziós nyomait tisztítsák meg. Most a problémát megakadályozzák a hegyekben alkalmazott ötvözetek (platina, ittrium, irídium), amelyek hosszabb élettartamot biztosítanak az elektródáknak.

A ház oldalsó elektródja és a gyertya középső elektródja közötti távolság rést jelent a szikra számára. A rés nagysága kompromisszum a sűrített levegő-benzin keverék résében való áttörés képessége és a lebontás során fellépő plazma térfogata között. Minél szélesebb a hézag - minél nagyobb a szikra, annál nagyobb az üzemanyag-keverék meggyulladásának valószínűsége, annál alacsonyabbak az üzemanyag minőségi követelményei.

A túl nagy távolság azonban a csúszkán, a huzalokon és az autó többi részén meghibásodást okozhat. A szélesebb rést nehezebb egy szikra áttörni, és hajlamos arra, hogy átfolyjon a szigetelésen.

A nagyobb rés nagyobb feszültséget igényel a normál szikraképzéshez. A gyújtásrendszernek azonban állandó feszültség értéke van, de a gyújtógyertyán lévő hézag elvben megváltoztatható. Ezen felül, minél élesebbek az elektródák, annál könnyebb a nagy feszültség áttörni a résen. De minél nagyobb a nyomás az üzemanyag-keverékben, annál nehezebb áttörni a rést. Itt is kompromisszumra van szükség.

A gyújtógyertyák szabad magassága nem állandó, egyszer beállított érték. Ezt a motor aktuális üzemmódjára kell beállítani. Amikor egy autót cseppfolyósított vagy sűrített gázzá alakítanak át, a szikraköz csökken a nagyobb lebontási feszültség miatt, mint a levegő-gáz keverék.