3.8.2. Условия работы свечи на двигателе

Свеча при работе на двигателе подвержена высоким тепловым, механическим, электрическим и химическим воздействиям. По мере развития двигателестроения и форсирования двигателей интенсив­ность воздействия перечисленных факторов возрастает. Введение в бензин антидетонационных присадок, содержащих металл (свинец или марганец), способствует снижению срока службы свечи.

В процессе работы частота тепловых, механических, электриче­ских и химических воздействий на свечу зависит от частоты враще­ния коленчатого вала и тактности двигателя. Количество воздейст­вий на свечу в единицу времени на многоцилиндровом, например, восьмицилиндровом четырехтактном, двигателе в 6 раз меньше, чем в двухтактном двигателе. Поэтому срок службы свечей для разных двигателей различен.

Тепловые нагрузки. Температура газовой среды в камере сгора­ния двигателя колеблется от 70°С (температура свежего заряда сме­си, поступающей в цилиндр) до 2000...2700°С (максимальная темпе­ратура цикла), а наружная часть свечи, находящаяся в подкапотном пространстве, омывается встречным потоком воздуха. В определен­ных случаях свеча может работать при температуре окружающей среды до -60°С (в северных районах). Из-за неравномерного нагрева свечи возникают тепловые деформации и напряжения, которые усу­губляются тем, что материалы ее деталей имеют различные коэф­фициенты линейного расширения (металл, керамика).

В процессе пуска двигателя на холодном тепловом конусе (части изолятора свечи, находящейся в камере сгорания) возможна кон­денсация влаги, которая может привести к отказу в искрообразовании. Таким образом, указанный перепад температур свеча должна выдерживать без потери работоспособности. Кроме того, изолятор свечи должен иметь фактически нулевое влагопоглощение, а ее поверхность должна быть стойкой к смачиванию.

Механические нагрузки. Давление в цилиндре двигателя дос­тигает 5...6 МРа (максимальное давление в цикле). На поверхность свечи, находящуюся в камере сгорания, действует усилие, пропор­циональное ее площади. Это усилие составляет 0,5...1,2 кН. Кроме того, свеча подвергается вибрационным нагрузкам от работающего двигателя. В процессе сборки по существующей технологии изоля­тор свечи при завальцовке в корпусе и термоосадке подвергается усилию сжатия, равному 25...30 кН. При ввертывании свечи в головку цилиндра к ее корпусу прилагается крутящий момент 40...60 Н-м. В процессе эксплуатации этот показатель значительно повышает­ся, особенно при вывертывании свечи из-за образования нагара на резьбе или срыва резьбы в головке цилиндра.

Электрические и химические нагрузки. Свеча находится под электрическим напряжением, приложенным к ее электродам, равным пробивному напряжению искрового промежутка. Это напряжение мо­жет превышать 20 кВ. Рабочая часть электродов подвергается воздей­ствию электрической энергии в процессе искрообразования. Износ электродов дополнительно увеличивается из-за того, что в продуктах сгорания находятся вещества, которые вызывают их химическую кор­розию. Опыт показывает, что в процессе работы зазор в свече увели­чивается в среднем на 0,015 мм на 1000 км пробега автомобиля.

Шунтирование свечи. Неполное сгорание топливной смеси ве­дет к отложению токопроводящего нагара на поверхности теплово­го конуса, электродах и стенках камеры свечи. Нагар образуется также из-за попадания смазочного масла на тепловой корпус изо­лятора, особенно при работе свечи на двухтактном двигателе. Сма­зочное масло является изолятором для электрического тока, но когда оно смачивает слой ранее отложившегося нагара, то вся об­разовавшаяся масса превращается в токопроводное вещество. Это отложение постепенно обугливается под действием температуры и становится более токопроводным. При этом напряжение, разви­ваемое во вторичной цепи системы зажигания, уменьшается и мо­жет оказаться равным или даже меньшим пробивного напряжения искрового промежутка свечи, что приводит к нарушению в беспере­бойности искрообразования и даже к полному его прекращению.

К аналогичному результату может привести попадание влаги и загрязнение открытой части изолятора свечи, находящейся в под­капотном пространстве автомобиля.