Проектиране, класификация и маркиране на свещи - Съвети от опитни
Свещите със сигурност работят в най-екстремните условия, които се срещат в автомобила. Те последователно се намират „в епицентъра на експлозията“ на горещи газове с температури до няколко хиляди градуса, след което поемат част от работната смес, която току-що се е образувала от атмосферния въздух (при околната температура) и бензиновите пари. Всичко това се повтаря десетки пъти всяка секунда в продължение на часове.
Основната задача на целия дизайн на свещта е да се създаде процеп, през който периодично се преминава мощен електрически заряд под напрежение 20-30 хиляди волта, създавайки дъга, която запалва работната смес. Най-малките отклонения в параметрите водят до нестабилна работа, особено забележима на празен ход, а понякога и до пълно спиране или невъзможност за стартиране на двигателя. Основната причина за такива отклонения е натрупването на продукти от изгарянето на бензин, запушвайки искрообразуващата междина.
Изход от тази противоречива ситуация беше намерен отдавна - самата свещ трябва да се отърве от продуктите от горенето. Те се изгарят на горещите му повърхности и се отмиват от вихрушка от изгарящи газове, попадайки допълнително в маслото на двигателя и в крайна сметка в масления филтър или под формата на отлагания на дъното на картера. В същото време свещта не трябва да се нагрява прекалено много, в този случай започва така нареченото запалване и детонация с нажежаване, когато работната смес се запали не от текущ разряд в даден момент, а от горещи електроди в моментните пари излизат в камерата. Последствията от това са най-тъжни, вариращи от загуба на мощност и увеличаване на емисиите на всички вредни вещества до евентуално разрушаване на двигателя.
Естеството на експлоатация на превозното средство определя огромен диапазон от възможни натоварвания на двигателя. Термичният режим на неговите компоненти при работа, да речем, в град, е много различен от интензивния режим при шофиране по планински серпентин. През това време свещите трябва да постигнат точен баланс между самопочистващото се натрупване на топлина и разсейването на топлината, за да се предотврати запалването на жара. Експериментално е установено, че такъв баланс се поддържа възможно най-вярно, когато работните повърхности на свещта са в диапазона от 400 до 900 градуса.
Схемата за разсейване на топлината на типична свещ е добре известна. Около 20 процента от 100 газове, получени от изгарянето, се прехвърлят обратно в новата част от работната смес, която е влязла в камерата (тя идва почти с температурата на околната среда). Шейсет процента преминават през контактната повърхност на изолатора и обвивката на щепсела по-нататък към тялото на главата до мястото, където охладителната риза вече ги „чака“. Външната атмосфера получава 10 процента от външните части на черупката и изолатора.
Именно комбинацията от дизайнерски характеристики на изолатора и обвивката на свещта определя тяхното разделение на горещи, студени и междинни. Първите имат голяма повърхност на изолатора, изпъкнала в камерата и "достъпна" за отопление с изгарящи газове и малка зона на преход от изолатора към обвивката. Последните имат много по-голяма площ за отстраняване на топлината и следователно работните им повърхности се загряват много по-малко. Способността да се съхранява топлина се нарича светещ номер на свещта. Почти всеки производител използва собствена система за кодиране тук и следователно единственият начин да изберете правилния щепсел е да използвате фирмения каталог или таблици за взаимозаменяемост.
Керамичният изолатор определя способността на щепсела да съхранява топлина и металната сърцевина да се разсейва. Без ефективно решение на втория компонент на това равенство, правилният баланс е невъзможен и следователно почти всички съвременни свещи имат така наречения биметален дизайн. Централният електрод е направен от композит, състоящ се от устойчива на ерозия обвивка (обикновено от хром-никелова стомана) и медна сърцевина, което значително увеличава способността за отстраняване на топлината. Много по-рядко страничните електроди също се правят биметални, още по-рядко се използват други материали вместо мед, например сребро.
Биметалният централен електрод придава на свещта важно свойство, наречено термоеластичност. Дизайнът му има както "горещи", така и "студени" свойства. В момента на стартиране на двигателя долната част на електрода, изработена от хром-никелова сплав с по-ниска топлопроводимост, се загрява. Това ви позволява да поддържате повишена температура и в резултат да осигурите бърз и надежден старт. След това, когато цялата маса на свещта се затопли, медната сърцевина влиза в действие, интензивно отделяйки топлината, свещта става "студена". С намаляване на скоростта, например при празен ход, хромоникеловата секция работи повече и свещта отново придобива "горещи" свойства.
Между производителите на свещи се води непрекъсната битка между две противоположни концепции. Според първата, колкото по-голяма мощност преминава токът през процепа между електродите, толкова по-пълно и ефективно горивото гори. В резултат на това се намалява разходът на бензин, увеличава се чистотата на двигателя и ресурсът на такива скъпи елементи на системата като каталитичния конвертор. В този случай обаче има интензивно електрохимично разрушаване на повърхностите на електродите, особено страничните. Противниците на този подход предлагат решения, които намаляват текущата мощност, като същевременно увеличават живота на свещите.
Не само увеличеното зареждане на ток, но и идеята за „необслужваем“ автомобил кара дизайнерите да търсят начини за увеличаване на работното време на свещта. Много нови американски превозни средства вече предлагат 100 000 мили (160 000 километра) преди първата подмяна на консумативите (филтърни свещи). Най-често такива модели са оборудвани с платинени дискообразни вложки отстрани или на двата електрода. Платината е много по-устойчива на корозия и електрохимично разрушаване от традиционните хромоникелови сплави. Конструкции с електроди, направени изцяло от платинена сплав, се правят по-рядко.