Świeca żarowa - Glowplug
Glowplug (alternatywnie pisane jako świece żarowe lub glowplug ) stanowi urządzenie grzejne wykorzystywane do pomocy w początkowej silników wysokoprężnych . W chłodne dni uruchamianie szybkoobrotowych silników wysokoprężnych może być trudne, ponieważ masa bloku cylindrów i głowicy cylindrów pochłania ciepło sprężania, zapobiegając zapłonowi . Silniki z komorą wstępną wykorzystują małe świece żarowe wewnątrz komór wstępnych. Silniki z wtryskiem bezpośrednim mają te świece żarowe w komorze spalania.
Świeca żarowa to kawałek metalu w kształcie ołówka z elementem grzejnym na końcu. Ten element grzejny po naelektryzowaniu nagrzewa się ze względu na swój opór elektryczny i zaczyna emitować światło w zakresie widzialnym, stąd określenie świeca żarowa . Efekt wizualny podobny do elementu grzejnego w tosterze . Wzór wtryskiwania wtryskiwacza paliwa uderza następnie bezpośrednio w gorącą końcówkę świecy żarowej podczas wtrysku paliwa w górnym martwym punkcie . Powoduje to zapłon paliwa nawet wtedy, gdy silnik jest niewystarczająco gorący do normalnej pracy, co skraca czas rozruchu wymagany do uruchomienia silnika.
Przegląd
Silniki Diesla , w przeciwieństwie do silników benzynowych , nie używają świec zapłonowych do wywołania spalania . Zamiast tego polegają wyłącznie na sprężaniu, aby podnieść temperaturę powietrza do punktu, w którym olej napędowy spala się spontanicznie po wprowadzeniu do gorącego powietrza pod wysokim ciśnieniem. Wysokie ciśnienie i wzór rozpylania oleju napędowego zapewniają kontrolowane, całkowite spalanie. Tłok unosi się, sprężając powietrze w cylindrze ; powoduje to wzrost temperatury powietrza. Zanim tłok osiągnie szczyt toru ruchu, temperatura w cylindrze jest bardzo wysoka. Mgła paliwowa jest następnie rozpylana do cylindra; natychmiast spala się, zmuszając tłok do dołu, wytwarzając w ten sposób moc. Ciśnienie potrzebne do podgrzania powietrza do tej temperatury wymaga jednak dużego i mocnego bloku silnika.
Temperatura w górnej części suwu sprężania zależy od wielu czynników, w szczególności stopnia sprężania cylindra i początkowej temperatury wprowadzanego powietrza. Gdy silnik jest zimny, temperatura wprowadzanego powietrza jest niska i otrzymuje mało ciepła ze ścian cylindrów silnika. Ponadto, gdy powietrze jest sprężane i ogrzewane, część tego ciepła jest tracona na zimne ściany cylindra, co dodatkowo obniża temperaturę w górnej części suwu sprężania. Świeca żarowa rozwiązuje ten problem.
Istnieją dwa różne typy świec żarowych: wersja z cylindrem i wersja z kolektorem („Thermostart”). W przypadku wtrysku w cylindrze, w każdym cylindrze znajduje się świeca z wtryskiem bezpośrednim (lub w przypadku wtrysku pośredniego świeca żarowa znajduje się w komorze wstępnej zapewniając gorący punkt, aby zachęcić do zapłonu). W przypadku kolektora w kolektorze jest tylko jeden dla wszystkich cylindrów.
Generalnie silniki wysokoprężne nie wymagają wspomagania rozruchu. Dlatego niektóre silniki wysokoprężne, zwłaszcza te z wtryskiem bezpośrednim, nie mają systemów wspomagania rozruchu, takich jak świece żarowe. Zależy to jednak od pojemności skokowej i konstrukcji komory spalania, a silniki z dużą powierzchnią komory spalania, takie jak silniki z wtryskiem komory spalania wstępnego i komory wirowej, mogą wymagać użycia świec żarowych do prawidłowego uruchomienia. Minimalna temperatura początkowa bez użycia świec żarowych wynosi 40 °C dla wtrysku komory wstępnego spalania, 20 °C dla wtrysku komory wirowej i 0 °C dla silników z wtryskiem bezpośrednim. Silniki o pojemności skokowej większej niż jeden litr na cylinder zwykle zawierają układ zapłonowy zamiast świec żarowych, jeśli wymagany jest system wspomagania rozruchu.
Metoda operacji
Ogrzewanie wstępne
W pojazdach z silnikiem Diesla starszej generacji, w przeciwieństwie do pojazdów z silnikiem benzynowym, w celu „zimnego startu” operator nie przekręcił kluczyka do pozycji „start” i natychmiast uruchomił silnik. Zamiast tego operator najpierw aktywował świece żarowe. Wczesne diesle wykorzystywały świecę żarową typu „Thermostart” w kolektorze dolotowym. Osiągnięcie temperatury roboczej zajmuje 20 sekund, a operator pojazdu musiał ręcznie określić czas (lub zgadnąć), kiedy upłynęło 20 sekund. W przypadku świec żarowych w cylindrach udoskonalenia technologiczne obejmowały lampkę ostrzegawczą na desce rozdzielczej, wskazującą, jak długo powinno trwać podgrzewanie. Faza wstępnego podgrzewania miała być również automatycznie aktywowana, gdy operator przekręcił kluczyk w pozycję „on” na długi czas; przekaźnik świec żarowych włącza świece żarowe i zapala się lampka (patrz rysunek po prawej) na zestawie wskaźników. Proces ten nazywa się „podgrzewaniem” lub „rozżarzaniem”. Wiele nowoczesnych diesli automatycznie włącza świece żarowe, gdy operator odblokowuje pojazd lub otwiera drzwi samochodu, co upraszcza proces i skraca czas oczekiwania operatora na uruchomienie silnika. Według Boscha : „Starsze silniki ze świecami kolektora Thermostart wykorzystywały okres żarzenia do 20 sekund, podczas gdy bardziej nowoczesne silniki wykorzystują okres nagrzewania wynoszący około 6 do 8 sekund i zapewniają żarzenie wtórne przy obniżonym napięciu”.
Startowy
W przypadku świec żarowych w cylindrach, po upływie ustawionego czasu przekaźnik świec żarowych wyłącza lampkę „czekania na uruchomienie”. Cykl wstępnego nagrzewania trwa zwykle od 2 do 5 sekund. Operator następnie przekręca kluczyk do pozycji „start”. Przekaźnik wyłącza świece żarowe po uruchomieniu silnika (lub w starszych samochodach jednocześnie gaśnie kontrolka „czekaj na start”). W niektórych samochodach, w celu zachowania zgodności z przepisami dotyczącymi emisji, świece żarowe mogą być używane natychmiast po uruchomieniu silnika lub w okresach przedłużonej pracy na biegu jałowym, gdy temperatura silnika spadła, ponieważ wydajność spalania jest znacznie zmniejszona, gdy silnik jest poniżej temperatury roboczej.
Z zatyczką Thermostart w kolektorze ssącym, w ciągu kilku sekund opary oleju napędowego zaczynają wypełniać kolektor ssący. Gdy świeca nadal się nagrzewa, otwiera zawór zezwalający na olej napędowy ze specjalnego zbiornika zamontowanego bezpośrednio nad Thermostartem do świecy Thermostart. Ten świeży olej napędowy jest również odparowywany i zwiększa się w kolektorze dolotowym. Po 20 sekundach, pod warunkiem, że dostępne jest powietrze, olej napędowy w pobliżu świecy zapala się, a gdy silnik jest obracany, zapalony olej napędowy jest wciągany do komór spalania – do których po suwie sprężania dodaje się więcej oleju napędowego. Ten dodatkowy olej napędowy natychmiast się zapala, z łatwością uruchamiając silnik. Pojazdy wyposażone w świece żarowe Thermostart zwykle nie włączają się za pomocą normalnego wyłącznika zapłonu. W innym miejscu znajduje się przycisk (wraz z, w niektórych przypadkach, przyciskiem do aktywacji silnika rozruchowego). Tam, gdzie Thermostart jest aktywowany tym samym przełącznikiem, co zapłon, zwykle aktywuje się go poprzez przekręcenie przełącznika o jeden „nacięcie” w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Po upływie 20 sekund rozruch uzyskuje się poprzez przekręcenie wyłącznika zapłonu o kolejne nacięcie w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Gdy silnik odpali i pracuje, wyłącznik zapłonu zostaje zwolniony, co pozwala mu powrócić do pozycji wyłączonej. Operator powinien następnie przekręcić wyłącznik zapłonu do pozycji włączonej - zwykle o jedno wycięcie w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara
Ciepły rozruch silnika
Jeśli samochód jechał bardzo niedawno lub jeśli temperatura otoczenia była wysoka, kontrolka „czekaj na uruchomienie” może się nie zapalić. W takim przypadku operator może przystąpić do przekręcenia kluczyka do pozycji „start” i uruchomić silnik bez konieczności czekania.
W przypadku termostatu Thermostart wyłącznie od operatora zależy, czy aktywować świecę żarową. W przypadku termostatu sterowanego kluczykiem, przekręcenie kluczyka o dwa wycięcia w prawo inicjuje nieogrzewany rozruch.
Budowa
Świeca żarowa przypomina krótki metalowy ołówek . W jego końcówce jest umieszczony żarnik grzewczy. Włókna świec żarowych muszą być wykonane z pewnych materiałów, takich jak platyna i iryd , które są odporne na utlenianie i wysoką temperaturę.
Modele silników
Świece żarowe w modelowych silnikach różnią się od tych w pełnowymiarowych silnikach wysokoprężnych. Silniki pełnowymiarowe używają świecy żarowej tylko do rozruchu. Modele silników wykorzystują świecę żarową jako integralną część układu zapłonowego ze względu na katalityczne działanie drutu platynowego na paliwo na bazie metanolu , na którym są zaprojektowane.
Modelowe świece żarowe są również używane jako zapalniki wielokrotnego użytku w pirotechnice teatralnej i przemyśle efektów specjalnych do zdalnego zapalania urządzeń pirotechnicznych za pomocą proszków błyskowych i dymnych .
Obrotowy silnik spalinowy Wankla
T. Kohno i in., z firmy Toyota , w artykule SAE 790435, „The low load performance of Rotary Engine ” stwierdzili, że poprzez zainstalowanie ciągłej świecy żarowej w głównym miejscu obudowy z dwoma świecami, wraz z urządzeniem z zaworem Reed, aby zapobiegają cofaniu się mieszanki do kanałów wlotowych, poprawiły oszczędność paliwa RCE o około 9%. Również patent DE3207059, Karl Fracke, przyznany w kwietniu 1983.