Het werkingsprincipe en de rol van kaarsen in dieselmotoren
Inhoud
Dieselmotoren werken perfect, slaan niet over in de cilinders en leveren een goed koppel met een hoog rendement, dankzij het gebruikte verbrandingsinitiatieprincipe. Brandstof wordt onder druk in de hete lucht geïnjecteerd door snelle compressie en ontsteekt onmiddellijk door het hele volume. Er zijn hier geen vonkkaarsen, wat tegen deze achtergrond een onlogische oplossing lijkt. Maar een van de problemen was de koude start van de motor, wanneer de temperatuur aan het einde van de compressie niet de gewenste drempel bereikt.
Waarom een bougie in een motor met compressieontsteking?
Om de motor te helpen starten bij temperaturen rond nul en lager, kunt u de lucht in de verbrandingskamer voorverwarmen. Om dit te doen, worden er elektrische kachels in geplaatst in de vorm van een gloeilamp, beschermd door een vuurvaste behuizing, die opwarmt tot een rood-witte gloed. Ondanks de grote hoeveelheden koude lucht en de omgeving in de vorm van metalen wanden van de kop en het blok met een lage temperatuur, bleek deze methode behoorlijk effectief te zijn. Zet je geen spanning op de kaarsen, dan knippert de motor helemaal niet, maar als je ze een paar seconden opwarmt, start hij zelfverzekerd op.
Het apparaat en de locatie van gloeibougies
Als alles duidelijk is over het doel van de gloeibougie, dan heeft de praktische implementatie te maken gehad met een aantal problemen, voornamelijk met betrekking tot betrouwbaarheid.
Open spiralen waren hier niet goed, maar verbranding in cilinders is explosief, destructief. Het filament moet goed worden beschermd. Om dit te doen, is het ingesloten in een metalen of keramische behuizing. Als metaal wordt gebruikt, is het een hittebestendige legering. Om kortsluiting te voorkomen, is de ruimte tussen de dop en de draad gevuld met een stof die zowel stroom-isolerend is als goed geleidend voor warmte. Meestal is het magnesiumoxide.
Keramische kaarsen kenmerken zich door een hogere bedrijfstemperatuur, lange levensduur en snellere opwarming. Maar ze kosten ook aanzienlijk meer. Het gebruik van een bepaald type hangt af van de kenmerken van de motor, soms wordt het gebruik van de meest geavanceerde en dure technologieën een noodzakelijke maatregel. Alleen een keramische bougie op basis van siliciumnitriet kan een moderne milieuvriendelijke dieselmotor aan, die onmiddellijk opwarmt en de motor niet toelaat het niveau van schadelijke uitstoot te overschrijden.
Ze proberen kaarsen zo dicht mogelijk bij de plaats te plaatsen waar diesel in de cilinder wordt gespoten. Als er een voorkamer of een vortexkamer is, dan daarin. Diesels met directe injectie hebben een geometrisch kleine verbrandingszone, de werkcilinder van de kaars is geplaatst rekening houdend met luchtturbulentie tijdens compressie. Het kaarslichaam heeft een langwerpige vorm voor eenvoudige montage en veilige demontage. Het wordt geleverd met schroefdraad en kant-en-klare randen. Het elektrische contact wordt naar buiten gebracht en geïsoleerd.
Kaarsbeheer en werkalgoritme
Elke kaars verbruikt een aanzienlijke stroom, in de orde van tien ampère met afwijkingen in beide richtingen. Dienovereenkomstig moet de weerstand ongeveer één ohm zijn bij een voedingsspanning van 12 volt. Vrachtwagens gebruiken bougies van 24 volt.
Een dergelijk vermogen vereist een geschikte schakelaar in de vorm van een vermogensregelrelais. Dit is een elektronisch apparaat dat zorgt voor de opname van kaarsen bij het opstarten, evenals voor tijdige uitschakeling of overdracht naar de modus met verminderd vermogen.
Zelfs na het starten van de dieselmotor blijft de mogelijkheid van zijn onstabiele werking met rook en overbelasting van de filtratie- en neutralisatiesystemen nog enige tijd bestaan. Daarom moet ofwel de kaars zelf, ofwel het regelapparaat, weliswaar met stroombeperking, maar het mengsel blijven verwarmen totdat de motor een bepaalde temperatuur bereikt.
Vanuit het oogpunt van snelle opstart en betrouwbaarheid kan de modus van snel opwarmen tot de maximale temperatuur, gevolgd door een afname van het vermogen en stabilisatie voor een tijdje, als optimaal worden beschouwd. Dit gebeurt automatisch door een complex van een kaars met een niet-lineaire karakteristiek en een elektronische besturingseenheid.
Er zijn extra functies van kaarsen in de modernste motoren. Dit komt door de noodzaak om de middelen om de toxiciteit te verminderen, namelijk convertors, roetfilters en het EGR-systeem, in stand te houden. Hiervoor kunnen volgens het programma van de regeleenheid de kaarsen ook worden ingeschakeld als de motor warm is, waardoor de temperatuur van de uitlaatgassen stijgt. Dit versnelt oxidatiereacties en reinigt apparatuur die aan de milieueisen voldoet.
Kenmerken en eigenschappen van verschillende technische ontwerpen
Ze streven ernaar om de kaars zo zelfregulerend mogelijk te maken, om de besturingseenheid niet ingewikkeld te maken, die gedwongen wordt om met hoge stromen te werken, zonder energie te verspillen aan zijn eigen oververhitting. Dit kan worden bereikt door metalen van verwarmingselementen te gebruiken met verschillende afhankelijkheden tussen temperatuur en elektrische weerstand.
Er zijn verschillende manieren om de gewenste niet-lineariteit van de eigenschappen van verwarmingselementen te implementeren:
- het gebruik van een extra stuur(stuur)spoel met een andere temperatuurafhankelijkheid;
- gebruik voor een enkele spiraal van een materiaal met een gegeven sterke afhankelijkheid van weerstand;
- vervanging van het filament door een keramische geleidende staaf met sterk verbeterde eigenschappen.
Volledig keramische kaarsen zijn bestand tegen recordtemperaturen tot 1400 graden voor een lange tijd.
De ontwikkeling van vermogenselektronica heeft het mogelijk gemaakt om veel functies over te dragen aan de besturingseenheid. Dergelijke technologieën kunnen gemakkelijk elke manier van werken van kaarsen aan, waardoor het vermogen dat eraan wordt geleverd verandert. De vereisten voor de kaarsen zelf kunnen worden verlaagd, terwijl tegelijkertijd hun grootte en dus de thermische reactiesnelheid worden verminderd.
Problemen en storingen
Ondanks de genomen maatregelen verschillen kaarsen nog steeds niet in duurzaamheid. Hoewel de levensduur van sommige exemplaren al meer dan 100 duizend kilometer kan zijn. Oorzaken en manifestaties van falen kunnen verschillend zijn.
- De eenvoudigste is de burn-out van het verwarmingselement. Een cilinder met een beschadigde bougie weigert te werken bij het starten, de motor "troit" en trilt. Dit is eenvoudig te bepalen met een gewone multimeter.
- De verwarmingsstaaf moet noodzakelijkerwijs de temperatuur verhogen, beginnend vanaf het einde. Vervolgens verspreidt de gloed zich naar het gedeelte met schroefdraad. Als dit niet het geval is, is de kaars defect of aanvankelijk defect.
- De punt van de kaars (pin) kan in de loop van de tijd van geometrische vorm veranderen. Dergelijke gezwollen of verdraaide kaarsen moeten op tijd worden vervangen, terwijl ze nog kunnen worden verwijderd. Het is moeilijk om zo'n defect op te merken, dus preventieve vervanging wordt aanbevolen met een frequentie die wordt bepaald door het ontwerp en de kwaliteit van het onderdeel. Meestal is dat twee jaar.
- Brandstof van slechte kwaliteit kan een bougie kapot maken. Het verandert het strikt berekende thermische regime en het onderdeel faalt. Onderweg heeft de motor andere problemen die ernstiger zijn dan een defecte bougie.
Kaarsen zijn niet onderhevig aan reparatie. Ze worden vervangen door nieuwe, noodzakelijkerwijs uitwisselbaar, in overeenstemming met de ontmantelingsregels. In de regel is het niet gemakkelijk, de kaarsen hebben tijd om op de draad aan het metaal te plakken of door oververhitting in de geleider vast te komen zitten. Riskeer geen complexe motorreparaties, het is beter om onmiddellijk naar ervaren professionals te gaan.
