Bujie

Bujie clasică

La motoarele cu aprindere prin scânteie ( ciclul Otto ) bujia este dispozitivul electric introdus în capul fiecărui cilindru conceput pentru a genera o scânteie care pornește arderea încărcăturii proaspete. La motoarele cu aprindere prin compresie, arderea este inițiată prin compresie, iar așa-numitele bujii incandescente au singurul scop de a încălzi combustibilul într-o cameră de pre-combustie (în motoarele diesel de generație mai veche, adică cu injecție indirectă) spre deosebire de motoarele diesel noi. injecție directă (în cazul în care joacă un rol „secundar” datorită atomizării combustibilului, datorită pompelor de înaltă presiune, facilitând aprinderea chiar și la temperaturi „scăzute”) în timpul pornirilor la rece.

Istorie

Primele brevete referitoare la un sistem de sincronizare cu aprindere datează din 1898 în numele lui Nikola Tesla ( SUA ), Richard Simms ( Marea Britanie ) și Robert Bosch ( Germania ), dar invenția este atribuită și lui Karl Benz ( Germania ). Acesta servește la generarea unei scântei care începe arderea încărcăturii proaspete.

Operațiune ^[1] ^[2] ^[3]

O bujie precisă de mii de volți generată de bobină este aplicată bujiei, diferența de tensiune dintre cei doi electrozi crește până când depășește capacitatea de izolare a amestecului de aer și benzină, care începe să se ionizeze pe măsură ce puterea dielectrică scade . Un gaz ionizat devine conductor, generând o descărcare scurtă, dar foarte intensă de electroni (de la electrodul central la electrodul de la sol) cu un mecanism similar cu cel al fulgerului , această scânteie induce o încălzire locală a încărcăturii proaspete până la temperaturi cuprinse între 700 la 1000 ° C (în funcție de bunătatea lumânării).
prima porțiune de descărcare electrică este definită capacitiv, deoarece este determinată de electricitatea acumulată de bobină, în timp ce a doua porțiune de descărcare electrică este definită ca inductivă, deoarece este generată chiar și cu tensiuni foarte mici (aproximativ 40 V), ca ionizare între cei doi electrozi favorizează descărcarea electrică, care are loc chiar și cu energie foarte mică, această a doua porțiune descărcată este cea care provoacă perturbări radio.

Lumânările pot fi utilizate și în alte domenii, cum ar fi cuptoarele și cuptoarele, unde este posibil să fie necesară aprinderea amestecului combustibil. În acest caz, declanșatoarele de flacără sunt numite „lumânări”.

Părți ale lumânării

Lumânarea poate fi schematizată în diferite părți. În partea de sus a fotografiei:

Terminal

Partea superioară a bujiei are un terminal , care este conectat la pipetă (componentă a sistemului de aprindere ). Construcția terminalului variază în funcție de utilizarea lumânării în sine și, în general, fiecare lumânare are terminalul echipat cu un adaptor care poate fi deșurubat, astfel încât să permită adaptarea terminalului la diferite tipuri de pipete.

Acest terminal face parte dintr-un capăt al miezului metalic al bujiei, unde electrodul central este situat la celălalt capăt.

Corp din ceramică

În comparație, 2 bujii, una purtată în mod regulat, iar cealaltă cu izolator ceramic rupt

Se întinde pe toată lungimea lumânării, acest corp este clasificat în diferite părți:

Corpul , constituie partea superioară a corpului, realizat din ceramică pe bază de oxid de aluminiu , are aspectul tipic cu creste circumferențiale rotunjite.
- Nervurile , au funcția de a crește puterea de izolare și de a împiedica o descărcare electrică să se stabilească între terminal și carcasa metalică, deplasându-se paralel cu suprafața corpului izolator. De fapt, crestele prelungesc calea pe care ar trebui să o urmeze deversarea și o fac stânjenitoare, pentru a crește rezistența întâmpinată.
Izolatorul , constituie partea inferioară a corpului ceramic, ajunge la baza electrodului central și, prin urmare, se află în camera de ardere, pentru aceasta trebuie să reziste până la 1500 ° C și 60.000 V, măsurătorile sale sunt importante pentru a determina gradul termic al lumânarea.

Corp metalic

Două lumânări în comparație cu stânga de înaltă calitate, pe dreapta cu calitate scăzută, pe stânga este posibil să vezi corpul ceramic echipat cu creste care îmbunătățește caracteristicile sale de izolare, în dreapta corpul metalic este obținut din două elemente sudate, în timp ce la stânga este un singur element și deformat după introducerea corpului ceramic, inelul de etanșare din stânga rămâne mai ușor în poziție

Constituie partea bujiei care permite înșurubarea capului motorului și conectarea unui electrod la masă, astfel încât să poată genera scânteia și să susțină corpul ceramic care încorporează celălalt electrod.

Hexagon

Constituie piesa care garantează aplicarea cheii pentru înșurubarea bujiei și permite strângerea acesteia, dimensiunile cele mai comune fiind 21, 18 și 16.

Fir

Este partea corpului metalic, care este înșurubat în interiorul capului , acesta poate fi cilindric sau conic și de diferite lungimi și pas de filet. ^[4]

Garnitură

Este un element deformabil, situat între corpul metalic și firul acestuia, care previne scurgerea gazelor din camera de ardere, prevenind astfel pierderile de presiune.

Electrozi

Sunt două:

Electrod central care iese din izolator și de unde începe scânteia electrică. Cu un diametru și o lungime mai mari este garantată o durată de viață mai lungă; prin restricționarea acestor valori există o fiabilitate mai mare în lovirea scânteii în dezavantajul vieții piesei. Motoarele de curse folosesc în general bujii cu electrozi foarte subțiri din aliaje speciale.
Electrod de împământare , este sudat sau obținut din corpul metalic; reglând deschiderea sau închiderea acestuia este posibil să se decidă distanța față de celălalt electrod.

Distanța electrozilor

Diferiți electrozi cu bujie, care pot fi reglați diferit, în partea de sus există electrozi care pot fi reglați cu un manometru al grosimii lamei, în electrozii din centru care pot fi reglați cu un manometru al grosimii firului și în partea inferioară a electrozilor care nu pot fi reglați.

Decalajul electrodului trebuie reglat conform instrucțiunilor producătorului motorului. Această valoare trebuie să fie destul de precisă, dat fiind că modificarea acesteia poate duce, de asemenea, la comportamente foarte diferite, pentru aceasta este necesar să utilizați un indicator de grosime și să verificați dacă distanța electrozilor este cea prescrisă de producătorul motorului ( alunecați cu o ușoară frecare).

Condiții de decalare (distanța electrodului):

Gap prea îngust: scânteia poate fi prea mică pentru a aprinde amestecul de combustibil și consumă / supraîncălzește excesiv electrozii.
Decalaj îngust - scânteie mereu prezentă.
Decalaj normal: distanța dintre limita minimă (decalaj îngust) și limita maximă (decalaj larg), situație în care lumânarea funcționează în limitele sale de funcționare.
Spațiu larg: scânteia este mai lungă și asigură o combustie mai bună.
Decalaj prea mare: dificultate la lovirea scânteii, duce la reduceri de putere, în special la turații mari, ceea ce duce la eșecul atingerii turațiilor maxime.

Producătorul motorului oferă o gamă de dimensiuni ale spațiului, în care bujia este capabilă să funcționeze corect, cele mai importante date pentru determinarea acestui parametru sunt energia de descărcare și tensiunea sistemului de aprindere, cu atât va fi mai mare tensiunea și cu cât este mai mare distanța dintre electrozi și, prin urmare, o scânteie mai lungă și o zonă mai mare de transfer de căldură, în timp ce energia mai mare va duce la o scânteie mai „robustă”, capabilă să transfere mai multă energie în amestecul care urmează să fie aprins. În acest fel, va fi posibil să se accelereze arderea, deoarece în acest fel va exista o cantitate mai mare de amestec aprins în momentul aprinderii. Arderea mai rapidă va permite reducerea avansului de aprindere, evitând o contrapresiune în timp ce încă în timpul urcării și, prin urmare, pentru a îmbunătăți eficiența termică, acest câștig are loc numai cu carburatoare stoichiometrice sau slabe, în timp ce se contractă rapid și constant cu carburatoare bogate în combustibil ^[5] .
În general, mecanicii instalează bujii noi cu distanța (decalajul) la valoarea minimă, astfel încât, prin uzură și formarea depozitelor, nu își pierd imediat funcția, ci mai degrabă la început o îmbunătățesc ușor, astfel încât să permită intervale între mai mult intervenții de întreținere, deși principalii producători furnizează bujii deja pregătite cu o distanță optimă a electrodului pentru motorul pe care vor fi instalate.

Proeminența electrodului

Electrodul central împreună cu izolatorul ceramic pot fi foarte proeminenți (proeminenți) sau să rămână complet în interiorul firului corpului metalic, în primul caz, electrodul ar putea fi răcit de gaze proaspete în anumite condiții de funcționare (accelerare completă) dacă aceste gaze merg impactul cu bujia (necesită o dinamică specială a fluidului), o condiție care poate necesita, de asemenea, o poziție descentrată a bujiei sau unele specificații diferite sau accentuate pentru chiulasă (unghiurile supapei), aceasta permite utilizarea scânteii mai calde prize care îmbunătățesc funcționarea la frig și ralanti, fără ca acestea să se supraîncălzească în caz de suprasarcină sau încărcare completă a motorului, asigurând o funcționare optimă a motorului.

Bujiile cu electrodul complet ascuns de corpul metalic sunt folosite atunci când nu este necesară o funcționare optimă foarte largă a motorului și trebuie garantată o descărcare cu scânteie cu tensiuni relativ mici sau cu puțină energie, de fapt acțiunea gazelor proaspete asupra bujia dincolo de reducerea temperaturii acestuia la sarcină maximă implică, de asemenea, o ionizare mai dificilă a interstițiului dintre electrozi și descărcarea ulterioară între aceștia; în plus, un electrod care rămâne în limitele corpului metalic permite reducerea dimensiunilor generale ale bujiei în interiorul camerei de ardere, lăsând o mai mare libertate proiectantului motorului.

Materialul electrodului central

Materialul electrozilor este foarte important, deoarece determină caracteristicile bujiei, de fapt, cu cât temperatura la care poate fi supus este mai mare, cu atât diametrul electrodului este mai mic și, prin urmare, câmpul electric care declanșează este mai mare. scânteie (permite o distanță mai mare între electrozi) O astfel de bujie va putea, de asemenea, să atingă rapid temperatura, să ofere o scânteie mai constantă și poate fi, de asemenea, potrivită pentru uz sportiv, rezistând la temperaturile ridicate care sunt generate în general în aceste motoare. Temperatura mai ridicată va arde mai ușor depunerile de carbon ale arderii, menținând bujia mai curată, fără pierderi de energie electrică către masă, de-a lungul depozitelor.

Cele mai utilizate aliaje:

Oțel / nichel sau Inconel , a fost utilizat încă de la început și este încă utilizat pe majoritatea echipamentelor de bază, datorită prețului său ieftin, în principal cu diametre standard (2,5 mm), dar poate fi prezent și pe unele bujii pentru uz sportiv cu un diametru egal la sau mai puțin de un milimetru. De asemenea, constituie materialul electrodului de masă și al corului lumânării.
Platina , un aliaj utilizat numai pe bujiile pentru uz sportiv cu un electrod central subțire, le permite să reziste mai bine la temperaturi ridicate și să reziste mai bine la uzură.
Iridium sau mai cunoscut sub numele latin iridium, înlocuiește vechile lumânări de platină.

Unele bujii nu au întregul electrod într-un singur material, dar sunt placate, pentru a reduce costul bujiei, dar ca dezavantaj electrodul devine sensibil la zgârieturi și din acest motiv nu se recomandă curățarea bujie cu perii metalice sau altele similare, în plus, este de preferat să utilizați un indicator de grosime a firului în loc de unul tradițional cu lamă, din nou pentru a evita zgârieturile care îndepărtează transportul și care, prin urmare, accelerează uzura electrodului. Întreținerea motocicletelor: bujii , pe YouTube . Adus 20.04.2016 .

Diametrul central al electrodului

Bujii, cu electrod central subțire

Electrodul central poate fi creat cu diferite diametre în funcție de tipul de lumânare

Diametrul standard este de 2,5 mm, permite o durată lungă de viață a lumânării.
Diametrul cursei este egal sau mai mic de un milimetru, până la numai 0,4 mm, aceste bujii permit o scânteie mai viguroasă și mai constantă, dar au și o durată de viață mai scurtă pentru același material cu bujia standard.

Cercetarea utilizării diametrelor mai mici este consecință efectului puterii de dispersie a vârfurilor , care permite generarea unei scântei chiar și cu tensiuni mai mici, precum și permite o creștere mai mare și mai rapidă a frontului flăcării.

Formele electrodului de masă

Electrodul de masă poate fi de diferite tipuri:

Standard , constă dintr-o filă relativ groasă, care permite reglarea ușoară a spațiului electrodului
V , este foarte similar cu standardul, dar are un capăt în formă de V
Subțire , utilizat pe unele bujii de curse, unde electrodul constă dintr-o bară simplă dreaptă și subțire, aceasta permite o influență mai mică asupra propagării frontului flăcării.
Periferic , utilizat pe unele bujii de curse, electrodul este situat în jurul electrodului central și creează o scânteie cu efect de câmp, dar pentru a utiliza cât mai bine această bujie, este necesară o energie mare de descărcare

Variații ale modelului de bază

Bujii, cu diferiți electrozi de masă

De-a lungul anilor, modificările de proiectare și construcție ale bujiilor au vizat obținerea unei aprinderi mai bune sau a duratei de viață mai lungi (sau a ambelor):

Multielectrod , utilizarea a doi, trei sau patru electrozi de masă la distanțe egale între ele și plasate în jurul unui electrod central
Bujie cu descărcare semi-suprafață , scânteia electrică generată între cei doi electrozi curge pe suprafața acoperirii ceramice a electrodului central, asigurând o mai mare curățare a acestuia.

Curbe caracteristice de tensiune / timp pentru lumânări standard și rezistive
T) Timpul
V) Tensiune
S) Standard
R) Rezistiv
C) Descărcare capacitivă
I) Descărcare inductivă

Rezistor de frecvență radio sau electrod rezistiv sau scut de bujie, se utilizează un rezistor electric sau rezistență inductivă care absoarbe / reduce perturbațiile electromagnetice, care sunt cauza perturbațiilor de frecvență radio, în special electrodul central este echipat cu un rezistor conectat în serie, (a se vedea de mai sus) . Producătorii (NGK) afirmă că în ambele cazuri prezența rezistenței este practic irelevantă în ceea ce privește puterea arcului, ajutând în schimb la amortizarea oscilațiilor circuitului oscilant constând din bobina de aprindere și capacitățile circuitului

Grad termic

Gradul termic al bujiei depinde în principal de calitatea, cantitatea și conformația materialului izolant, în general porțelan, care acoperă electrodul central.

Gradarea termică

În funcție de gradul său termic, se spune că o bujie este „fierbinte” dacă are o capacitate redusă de dispersare a căldurii și este potrivită pentru motoarele cu putere redusă. Pe de altă parte, se spune că este „rece” dacă are o aptitudine bună pentru dispersarea căldurii și este potrivit pentru motoarele de mare putere.

Capacitatea corectă de disipare a căldurii este foarte importantă, deoarece cu o bujie prea fierbinte (un număr scăzut pe scara NGK) supraîncălzirea rezultată ar duce la o scădere a performanței, până la fenomene de convulsie sau autoaprindere capabile să deterioreze cerul. .pistonului. De asemenea, tinde să aibă un efect marcat de moare .

Tabel de conversie
ale scărilor Bosch ^[6] ^[7]
Valori 1924	Valorile NGK	Valori 1970
150	4	8
175	5	7
200	5	6
225	6	5
240	7	4
260	8	3
275	9/10	3
1001	101

În schimb, bujiile cu temperaturi prea scăzute (un număr mare pe scara NGK) ar duce la o pornire mai dificilă cu un motor rece și la formarea de depozite de carbon pe izolatorul ceramic, capabil să scurtcircuiteze energia furnizată de contact circuit la masă, împiedicând scânteia.

Gradul termic al unei bujii influențează și temperatura de funcționare a acestuia, care, dacă este mai mică de 450 de grade Celsius, nu va permite arderea și curățarea corectă a electrozilor.

Gradul termic poate fi identificat prin valoarea numerică a codului afișat pe bujie. Producătorii pentru a defini capacitatea de disipare utilizează diferite scale care, în general, pe măsură ce valoarea crește, indică puterea de disipare mai mare a bujiei: de aceea, de exemplu pe scara NGK, o valoare scăzută indică o bujie „fierbinte”, în timp ce o valoarea mare indică o lumânare „rece”.

Prima indicație tehnică pentru identificarea gradului termic al lumânărilor a fost „Scara Bosch”, dezvoltată de Robert Bosch în 1924 , care a caracterizat producția companiei germane din acel an.

„Scala Bosch” din 1924 a fost formată prin numărarea numărului de secunde necesare pentru a atinge gradul termic maxim tolerabil al diferitelor tipuri de bujii produse.
În 1970 , scara primitivă a fost transformată într-o numerotare mai simplă, dar în acest caz are o valoare invers proporțională.

Dimensiuni

Trei exemple diferite

Lumânările nu sunt la fel, ele pot varia în:

Diametru : în cele mai performante patru timpi și cu supape foarte largi, se utilizează bujii cu diametru mic, în timp ce în aproape toate celelalte condiții se utilizează bujii cu diametru mare, evident, pe lângă variația firului, măsurătorile hexagonului utilizat sunt, de asemenea, variate.pentru insurubare. ^[4]
Lungimea firului : bujiile au diferite măsuri pentru lungimea firului, în general se utilizează fire lungi la vehiculele mai mari, în timp ce pentru echipamentele mai mici, cum ar fi ferăstraie cu lanț sau motorete mai simple, cum ar fi bujii Piaggio Ciao cu filete scurte. ^[4]
Tipul scaunului : scaunul bujiei poate fi cilindric sau conic. ^[4]
Lungimea corpului din ceramică : în unele modele, lungimea corpului din ceramică este mai mică decât în mod normal, acest format se numește compact și este utilizat pe echipamente mici, cum ar fi mașini de tuns iarba, ferăstraie cu lanț etc.

Durată

Bujiile au o durată foarte eterogenă în funcție de vehicul și de utilizarea acestuia, precum și pentru tipul de bujie, în cazul bujiilor standard pentru mașini durata variază de la 15 ~ 20.000 km pentru modelele mai vechi la 40 ~ 60.000 km pentru modele moderne. ^[8]

Citind lumânarea

Vizualizând bujia după o anumită perioadă de utilizare, este posibil să înțelegem cum funcționează motorul și dacă bujia instalată este sau nu cea corectă: ^[9] ^[10] ^[11]

Imagine	Descriere	Posibile cauze și remedii
	Lumanare de culoare aluna	Motorul funcționează perfect, nu este necesară nicio corecție
	Lumânare corodată și topită	Detonare, verificați atât combustibilul, cât și bujia, dacă acestea sunt potrivite pentru motor
	Lumânare supraîncălzită	Verificați carburarea (cu puțină benzină), gradul termic al bujiei
	electrod central topit	Suprasarcină termică, verificați gradul termic al bujiei și avansul scânteii
	electrozi topiti	Suprasarcină termică, verificați avansul de aprindere
	Lumânare deteriorată de apă	Infiltrarea apei în camera de ardere
	Lumânare acoperită cu funingine negre și în unele cazuri este umedă	Amestec proaspăt prea bogat în combustibil sau bujie prea rece, verificați gradul termic al bujiei, carburare, verificați utilizarea corectă a demarorului
	Depozit de ulei pe bujie	Pentru motoarele în doi timpi, raportul amestecului ulei-benzină trebuie ajustat Pentru motoarele în patru timpi este necesar să se verifice etanșeitatea răzuitorului de ulei, nivelul uleiului și pompa de ulei
	Șoc termic al bujiei	verificați tipul bujiei, gradul termic, calitatea acestuia și instalarea corectă
	Lumânarea este glazurată	Verificați calitatea bujiei, gradul termic și setările motorului
	Centrați electrodul purtat la margini, în timp ce electrodul lateral este supraîncălzit și solzos	Pre-aprinderea combustibilului, verificați calitatea termică a bujiei și a combustibilului
	Electrod corodat	Verificați temporizarea combustibilului și a aprinderii
	Depozite pe lumânare	Motoare în patru timpi: Verificați jocul dintre piston și cilindru și diferitele garnituri pentru a conține uleiul de motor Motor în doi timpi: etanșare redusă a garniturilor de ulei, cu infiltrare de ulei din cutia de viteze Verificați și calitatea benzinei
	Bujie deteriorată mecanic	Verificați dacă motorul este deteriorat, pistonul lovește bujia