Электрические свечи накаливания

У дизелей с разделенными камерами сгорания температура в конце такта сжатия при реально возможной частоте прокручивания коленчатого вала двигателя электростартерной системой оказывается недостаточной (до 300-350 «С) для обеспечения воспламенения впрыскиваемого в цилиндры топлива. Наиболее эффективным средством, с учетом особенностей рабочего процесса, для дизелей с разделенными камерами сгорания является установка в вихревую или в предкамеру свечей накаливания, которые обеспечивают каллоризаторное воспламенение впрыскиваемого топлива.

Свечи накаливания бывают:

• открытого типа
• закрытого типа (с открытой спиралью и со спиралью, расположенной внутри защитного кожуха)

Промышленностью выпускаются двухполюсные свечи накаливания СНД-100 БЗ открытого типа. Их устанавливают в предкамеры дизелей Д-48, Д-50, СМД-15К и др. Материалом спирали служит нихромовая проволока диаметром 1,6-2 мм. Конструкция отличается достаточной коррозийной и вибрационной стойкостями. Двухполюсные свечи накаливания, установленные на двигателе, включаются последовательно с контрольным элементом типа ГЩ-50Б, дополнительным резистором СЭБ-50 и источником тока. Время нагрева спирали до рабочей температуры 850-1000 С составляет 30-60 с при силе тока 45-50 А и напряжении 12 В. Готовность к пуску двигателя определяется по степени накала спирали контрольного элемента. Дополнительный резистор служит для компенсации падения напряжения в момент включения стартера, в результате чего сила тока в цепи остается постоянной и степень накала свечи не меняется. Во избежание сокращения срока службы свечи накаливания с открытым нагревательным элементом устанавливают в камеру сгорания таким образом, чтобы струи распыливаемого топлива не касались раскаленной спирали.

Рис. Свечи накаливания: а-в — закрытого типа; г — открытого; 1 — кожух свечи; 2 — спираль накаливания или нагревательный элемент; 3 — корпус; 4 — керамическая вставка

В отличие от свечи открытого типа спираль накаливания штифтовой свечи (закрытого типа) находится внутри кожуха, заполненного порошкообразным наполнителем. В качестве наполнителя используют оксид магния (периклаз), представляющий собой электроизоляционный материал с высокой теплопроводностью. Материалом кожуха служит сплав инконель (железо-никель-хром). Свечи данного типа изготавливаются однопроводными. В связи с большой тепловой инерцией необходимость дополнительного резистора, закорачиваемого при пуске, отсутствует. Время нагрева штифтовых свечей до рабочей температуры (1000 С) зависит от конструкции их нагревательного элемента и составляет от 7 до 60 с. Свечи с наименьшим временем нагрева предназначены для установки на вихре камерные дизели с небольшим рабочим объемом и высокой степенью сжатия (22-23). Время их нагрева изменяется в зависимости от температуры двигателя и окружающей среды. Для этого используются автоматы с электронными блоками управления, которые предохраняют нагревательный элемент также от высоких напряжений и силы тока. Преимуществом таких свечей являются большая механическая прочность и продолжительный срок службы вследствие отсутствия окисления кислородом воздуха нагревательного элемента.

Рис. Установка свечей накаливания в камере сгорания: а — открытого типа (дизель Д-50); б — закрытого типа (дизель Д-37Е); в — закрытого типа (дизель Фольсваген) первый вариант; г — закрытого типа (дизель Фольсваген) второй вариант; 1 — топливная форсунка; 2 — свеча накаливания; 3 — головка цилиндров

Свечи устанавливают в камеру сгорания так, чтобы конус струй распиливаемого топлива касался лишь раскаленного конца ее кожуха. Как показали исследования, наилучшим расположением свечи в вихревой камере с точки зрения пуска является нижнее. Однако такое расположение не обеспечивает при наименьшем расходе топлива выполнения требований по дымности. Минимальная пусковая частота вращения коленчатого вала при использовании свечей накаливания для дизелей с разделенными камерами при -20 С на маловязком масле составляет 100-150 мин . Большая эффективность достигается и при установке штифтовых свечей в камеру сгорания дизеля с непосредственным впрыскиванием топлива. Применение свечей с временем нагрева спирали 60 с обеспечивает пуск дизеля Д-37Е на маловязком масле при -25 С с частотой электростартерного прокручивания 70-80 мин-1. Несмотря на определенные трудности с размещением и нарушением рабочего процесса и в связи с более низким сроком службы, установка штифтовых свечей на дизеле с непосредственным впрыскиванием топлива является наиболее перспективным направлением. В настоящее время этот способ улучшения пуска получает все большее распространение в нашей стране.