Bujia pentru motoare cu ardere interna

9 martie 2023, 12:50

Există multe piese la mașinile de pasageri a căror înlocuire este simplă și relativ ieftină, dar cu care vehiculul nu se poate mișca fără ele. O astfel de componentă simplă este bujia pentru motoarele pe benzină.
În acest articol vom prezenta sursa scânteii.

O scurtă prezentare 
Ca întotdeauna, este o poveste complicată căruia i se poate atribui inventarea acestui dispozitiv.
În 1860, Étienne Lenoir a folosit o bujie electrică la motorul său pe gaz, primul motor cu piston cu ardere internă. Lenoir este în general creditat cu invenția bujiilor. În același timp, conform cunoștințelor noastre actuale, Edmond Berger a inventat bujia pe 2 februarie 1839, dar nu a brevetat-o niciodată.
Primele brevete ale bujiilor au inclus documente de Nikola Tesla (Locul brevetului, Data: SUA, 1898), Frederick Richard Simms (Marea Britanie, 1898) și Robert Bosch (Marea Britanie, 1898).
Dezvoltarea motorului cu aprindere prin scânteie a fost posibilă doar prin inventarea primei bujii de înaltă tensiune, viabilă din punct de vedere comercial, ca parte a unui sistem de aprindere magnetică - creată de inginerul Robert Bosch Gottlob Honold în 1902.

Funcția
Funcția bujiei este de a genera o scânteie la momentul necesar pentru a aprinde amestecul de combustibil. Bujia trebuie conectată la tensiunea înaltă generată de bobina cu aprindere. Pe măsură ce curentul trece prin bobină, tensiunea se dezvoltă între electrozii centrali și laterali. Inițial, nu apare nicio scânteie deoarece amestecul de combustibil și aer din spațiu este izolator, dar pe măsură ce tensiunea continuă să crească, începe să schimbe structura gazelor dintre electrozi. De îndată ce tensiunea depășește rezistența electrică a gazelor, gazele se ionizează.
Gazul ionizat devine conductor și permite curentului să curgă prin gol. Bujiile necesită, în general, 12.000 până la 25.000 de volți sau mai mult pentru a funcționa corect, deși poate fi de până la 45.000 de volți. În timpul procesului de descărcare, acestea furnizează mai mult curent, rezultând o scânteie mai fierbinte și de durată mai lungă.

Poziția generală a bujiei în motor (S - bujie, I - arbore cu came de admisie, E - arbore cu came de evacuare, V - supape, W - canale de răcire, P - piston, R - biela, C - arbore cotit; sursa: www. .wikipedia.org)

Pe măsură ce fluxul de electroni începe de-a lungul eclatorului de scânteie, temperatura canalului de scânteie crește la 60.000 K. Căldura intensă din canalul de scânteie face ca gazul ionizat să se extindă foarte repede, ca o mică explozie. Acesta este „clickul” pe care îl auzi în timpul observării unei scântei asemănătoare cu fulgerul și tunetul.
Căldura și presiunea fac ca gazele să reacționeze între ele și la sfârșitul scânteii, se formează o mică minge de foc pe măsură ce gazele ard. Dimensiunea acestei mingi de foc depinde de compoziția exactă a amestecului dintre electrozi și nivelul de turbulență din camera de ardere atunci când este generată scânteia.

Piese
Bujia constă dintr-o carcasă, un izolator și un fir central. Deoarece bujia trece prin peretele camerei de ardere, camera de ardere trebuie etanșată împotriva presiunii și temperaturii ridicate, fără a-și pierde semnificativ etanșeitatea în timpul utilizării. Bujiile sunt definite prin dimensiune, filet sau piuliță (denumită adesea Euro), tipul de etanșare (con sau șaibă de compresie). Dimensiunile firelor comune (piulițe) în Europa sunt 10 mm (16 mm), 14 mm (21 mm; uneori 16 mm) și 18 mm (24 mm, uneori 21 mm).

Terminal de conectare:
Acesta este partea care se conectează la cablul de înaltă tensiune de la capacul distribuitorului. Conduce tensiunea înaltă la electrodul central.

Izolator ceramic:
Este realizat din ceramică cu oxid de aluminiu și acționează ca izolator. Izolează electrodul central de pământ până la 40.000 V.

Corp metalic:
Carcasă din oțel fabricată cu fire laminate de precizie pentru o fixare sigură și o instalare și demontare ușoară. Oferă o împământare electrică chiulasei și ajută la răcirea ștecherului prin transferul de căldură la chiulasă.

Electrod central:
Este realizat dintr-un aliaj pe bază de nichel constând dintr-un miez de cupru încorporat. În funcție de tip, electrodul central poate fi de platină sau iridiu. Tensiunea înaltă ajunge la electrodul central de la înfășurarea secundară prin distribuitor.

Electrod de pământ:
SP este sudat pe corpul său metalic. Cu electrodul central se formează o cale de scânteie. Este format din aliaje pe bază de nichel (sau armătură cu iridiu sau titan).

Șaibă de etanșare/ Sigiliu:
Sigilează chiuloasa și ajută la disiparea căldurii.

Vârful izolatorului:
Se extinde în camera de ardere. Are o influență mai mare asupra calității termice a bujiei.

Distanța dintre electrozi:
Aceasta este distanța dintre electrodul central și electrodul corpului. Electrodul joacă un rol crucial în formarea scânteilor. Dacă bujia nu are spațiul corespunzător, nu va putea crea suficientă scânteie pentru a aprinde combustibilul și poate duce la o ratarea aprindeii.

Indicator bujie (sursa: www.wikipedia.org)

Interval de temperatură, putere calorică
Temperatura de funcționare a bujiei este temperatura fizică reală de la vârful bujiei din interiorul motorului în funcțiune, de obicei între 500 și 800 °C. Acest lucru este important deoarece determină eficacitatea autocurățării.
Se spune că o bujie este „fierbinte” dacă este un izolator termic mai bun, reținând mai multă căldură în vârful bujiei. O bujie se numește „rece” dacă poate elimina mai multă căldură din vârful bujiilor și poate scădea temperatura vârfului. Indiferent dacă bujia este „încinsă” sau „rece” este cunoscut sub numele de interval de căldură al bujiei sau gradul de căldură. Intervalul de căldură al unei bujii este de obicei dat ca o cifra, unii producători folosind numere din ce în ce mai mari pentru bujii mai fierbinti, iar alții făcând invers - atribuind numere din ce în ce mai mari pentru bujiile din ce în ce mai reci.

Geometria bujiilor „fierbinti” și „reci” (sursa: www.wikipedia.org)

Înainte de era injecției de combustibil controlate electronic, era obișnuit ca cel puțin câteva intervale de căldură să fie specificate pentru bujiile pentru motorul auto; o priză mai caldă pentru mașinile care au fost conduse în mare parte încet în oraș și o priză mai rece pentru utilizarea susținută pe autostradă de mare viteză.
Cu toate acestea, această practică este în mare parte depășită, deoarece mașinile mențin amestecul combustibil - aer și temperatura cilindrului într-un interval restrâns pentru a limita emisiile.
Cu toate acestea, este încă benefic pentru motoarele de curse să aleagă un interval de căldură adecvat. Motoarele de curse foarte vechi au uneori două seturi de bujii, unul doar pentru pornire și unul pentru conducere când motorul este încălzit.

Comentarii

Comentariul trebuie sa conțină mai mult de 5 caractere!

Vă rugăm să acceptați regulamentele!

Nu există comentarii. Fii primul!