Temos:
- Kaitinimo žvakių įvadas
- Pakaitinimo žvakės veikimas
- Kompiuteriu valdomos pakaitinimo žvakės
- Kaitinimo žvakių defektai
- Pakaitinimo žvakių išmontavimas
Kaitinimo žvakių įvadas:
Pakaitinimo žvakės taip pat vadinamos pakaitinimo žvakėmis. Abu pavadinimai yra teisingi, tačiau šiame puslapyje kalbama tik apie pakaitinimo žvakę. Kiekvienas dyzelinis variklis turi pakaitinimo žvakes. Dyzeliniam varikliui su netiesioginiu įpurškimu šaltam užvedimui visada reikia pakaitinimo žvakių. Tiesioginio įpurškimo dyzelinis variklis gali užsivesti ir be pakaitinimo žvakių esant aukštesnei nei 10 °C lauko temperatūrai, tačiau tuomet išskiria daug daugiau kenksmingų medžiagų, įskaitant suodžius. Be to, dyzelinį variklį su neveikiančia gera sistema taip pat bus ne taip paprasta valdyti kietųjų dalelių filtras gali atsinaujinti, nes nepasiekiama reikiama temperatūra.
Dėl didelio šilumą išsklaidančio išankstinės arba sūkurinės kameros paviršiaus netiesiogiai įpuršktame dyzeliniame variklyje, šalto užvedimo metu būtina pašildyti orą degimo kameroje. Tai atsitinka su pakaitinimo žvakėmis.
Pakaitinimo žvakės veikimas:
Įjungus degimą per šaltą pakaitinimo žvakę iškart teka stipri srovė. Ši srovė užtikrina, kad pakaitinimo žvakė per kelias sekundes pasieks labai aukštą temperatūrą. Srovė mažėja didėjant variklio temperatūrai. Valdymo ritės varža didėja didėjant temperatūrai. Pavyzdžiui, švytėjimo lazdelė su metaline švytėjimo lazdele palaiko vienodą maždaug 1000 laipsnių Celsijaus temperatūrą, o su keraminiu – maždaug 1400 °C.
Kaitinimo žvakė turi kaitinimo ritę ir valdymo ritę, sumontuotą kaitinimo vamzdyje. Švytėjimo ritė leidžia švytinčio vamzdelio gale švytėti. Švytėjimo ritė ir valdymo ritė yra tvirtai įterptos į miltelius. Šie milteliai yra elektrą izoliuojantys, tačiau gerai praleidžia šilumą.
Šiuolaikiniuose automobiliuose sistema pradeda švytėti, kai automobilis atrakinamas arba atidaromos vairuotojo durys. Tuo momentu tai signalas variklio valdymo blokui, kad variklis „greitai“ bus užvestas. Iš anksto įjungus pakaitinimo žvakes, degimo kameroje esantis oras, taigi ir variklio medžiagos, dar kurį laiką pašildomi prieš užvedant variklį.
Po maždaug 5 sek. pakaitinimo žvakė pasiekia savo darbinę temperatūrą. Švytėjimo laikas valdomas elektroniniu būdu. Pakaitinimo žvakės paprastai kurį laiką lieka įjungtos net ir užvedus variklį, priklausomai nuo aplinkos temperatūros. Dėl papildomo švytėjimo variklis po šalto užvedimo dirba tolygiai ir išskiria mažiau suodžių.
Pakaitinimo žvakės taip pat kontroliuojamos regeneracijos proceso metu kietųjų dalelių filtras.
Toliau pateiktuose paveikslėliuose pavaizduotas tiesioginio (kairėje) ir netiesioginio (dešinėje) įpurškimo dyzelinis variklis. Tiesioginio įpurškimo dyzeliniame variklyje pakaitinimo žvakė yra tiesiai šalia purkštuko virš stūmoklio. Netiesiogiai įpurškiamos versijos pakaitinimo žvakė sumontuota priekinėje sūkurinėje kameroje.
Kai kuriuose varikliuose naudojama uždegimo srovė. Kuro srovė, einanti iš vienos iš purkštuko angų, nukreipta į pakaitinimo žvakę. Degalai liečiasi su karšta pakaitinimo žvake, todėl greičiau išgaruos. Degus mišinys susidaro dar greičiau, kad šalto užvedimo metu variklis veiktų geriau. Nuotraukoje parodytas tiesioginio įpurškimo dyzelinio variklio uždegimo spindulys.
Kompiuteriu valdomos pakaitinimo žvakės:
Naudojant elektroniniu būdu valdomas pakaitinimo žvakes, ankstesnėje pastraipoje aprašyta valdymo ritė praleidžiama. Tada temperatūra valdoma nebe valdymo ritė, o netiesiogiai – variklio valdymo kompiuteris. Šis ECU nustato švytėjimo laiką, švytėjimo trukmę ir valdymą.
Diagramoje pavaizduoti VW Golf VI 2.0 tdi variklio švytėjimo sistemos komponentai:
- J179: gera mašina (valdymo blokas)
- Q10–Q13: pakaitinimo žvakių cil. nuo 1 iki 4.
Pakaitinimo žvakėms įtampa tiekiama iš pirminio šildytuvo (J179), dar vadinamo pakaitinimo valdymo bloku arba pakaitinimo rele. Kaitinimo žvakės 11 ir 7 kaiščiai yra prijungti prie saugiklių dėžutės (pliuso) ir įžeminimo taško ant kėbulo.
Pakaitinimo vožtuvas yra prijungtas prie variklio valdymo bloko per vi/gr ir vi/ge laidus (padėtyse T11b 9 ir 10 kaiščiai). Šį ECU galima rasti kitoje diagramoje su 71 ir 72 nuorodomis.
Signalo perdavimas arba ryšys tarp kaitinimo vožtuvo ir variklio ECU gali būti atliekamas naudojant kitų tipų variklius LIN autobusas pasiekti. Pakaitinimo žvakė palaiko ryšį su variklio ECU, kada ir kiek laiko turi būti įjungtos pakaitinimo žvakės, ir pateikia grįžtamąjį ryšį, jei pakaitinimo žvakė yra sugedusi, kad variklio ECU galėtų išsaugoti gedimą.
Pakaitinimo žvakė valdo pakaitinimo žvakes per a Impulso pločio moduliavimo (PWM) signalas. Impulso plotis lemia valdymą, taigi ir pakaitinimo žvakių temperatūrą. Kuo platesnė „aktyvioji“ PWM signalo dalis per vieną laikotarpį, tuo šiltesnė pakaitinimo žvakė. Paveikslėlyje parodytas PWM signalo principas:
- aukščiau: darbo ciklas 50 %;
- vidurys: 25 % darbo ciklas (aktyvus ketvirtį laikotarpio)
- apačioje: 75% (aktyvus tris ketvirčius laikotarpio). Todėl vidutinė įtampa yra didžiausia iš trijų parodytų PWM signalų.
Pirmajame pakaitinimo proceso etape pakaitinimo žvakės valdomos esant > 95 % darbo ciklu, o tai prilygsta maždaug 13 voltų vidutinei įtampai. Tai reiškia, kad pakaitinimo žvakės labai greitai pasiekia maždaug 1100 °C temperatūrą. Tada įtampa palaipsniui mažinama iki vidutiniškai 4 voltų. Temperatūra nukrenta iki maždaug 1000 °C ir palaikoma pastovi. Vėlesnis švytėjimas sustoja:
- kai tam tikrą laiką buvo įjungtos pakaitinimo žvakės;
- jei aušinimo skysčio temperatūra aukštesnė nei ± 60 °C
Pakaitinimo žvakės valdymas užvedant variklį:
Užvedus variklį, pakaitinimo valdiklis tam tikrą laiką valdo pakaitinimo žvakes esant pastoviai 12 voltų įtampai. Tai taip pat vadinama „preglow“, išvertus į olandų kalbą kaip „pre-glow“. Šis valdymo būdas užtikrina, kad pakaitinimo žvakė kuo greičiau pasiektų darbinę temperatūrą. Šis pašildymo laikas būtinas, kai aušinimo skysčio temperatūra yra žemesnė nei 25°. Kuo žemesnė temperatūra, tuo ilgiau išliks išankstinis švytėjimas.
- esant aukštesnei nei 25°C aušinimo skysčio temperatūrai pirminis švytėjimas nevyksta;
- esant 25°C temperatūrai pirminis švytėjimas trunka 0,5 sekundės;
- žemesnėje nei -25°C temperatūroje pirminis švytėjimas trunka nuo 2,5 iki 3 sekundžių.
Spektaklio vaizdai buvo įrašyti žėrinčioje sistemoje su keraminėmis kaitinimo žvakėmis (BMW 320d, N47, 2011). Jie pasiekia temperatūrą greičiau nei metalinės pakaitinimo žvakės. Tada pirminis švytėjimas gali trukti ilgiau. Po kurio laiko pasiekiama pakaitinimo žvakės darbinė temperatūra ir ji pulsuoja, kad būtų palaikoma reikiama temperatūra. Šis sferos vaizdas rodo, kad laikui bėgant įjungimo laikas (12 voltų) trumpėja.
Papildomas švytėjimas užvedus variklį:
Praėjus kelioms sekundėms po variklio užvedimo, pakaitinimo valdymo blokas ir toliau pulsuoja pakaitinimo žvakėmis. Taip pakaitinimo žvakės palaiko reikiamą temperatūrą, kad jos būtų įjungtos. Tai padeda sumažinti dyzelino detonaciją ir kenksmingas emisijas. Švytėjimas tęsiasi tol, kol aušinimo skystis pasiekia bent 60 °C temperatūrą (faktinė išjungimo temperatūra gali skirtis priklausomai nuo prekės ženklo ar versijos). Darbo ciklas išlieka toks pat ir papildomo švytėjimo fazėje.
Kelių pakaitinimo žvakių kaitinimo valdymas:
Pakaitinimo valdymo blokas valdo pakaitinimo žvakes po vieną. Kai impulsai platesni, impulsai iš dalies sutampa. Priežastys, kodėl reikia atskirai valdyti pakaitinimo žvakes, yra šios:
- Jei visos variklio pakaitinimo žvakės vienu metu gauna impulsą, srovė tekės vienu metu. Tokiu atveju yra vienodas srovės kiekis (impulso atveju sumuojamos srovės per keturias pakaitinimo žvakes), o jei įtampa 0 voltų, srovė nebetekėtų. Toks didelės srovės ir jokios srovės įjungimas-išjungimas bereikalingai apkraustų borto tinklą;
- Keičiant impulsus tarp cilindrų, srovė per pakaitinimo žvakių valdiklį išlaikoma pastovi, tačiau impulsų pagalba paskirstoma per pakaitinimo žvakes.
Žemiau esančiame vaizde matome dviejų pakaitinimo žvakių valdymo impulsus. Šiuo atveju 1 ir 2 cilindrai. Visos keturios pakaitinimo žvakės gali būti valdomos atskirai arba grupėmis (pvz., 1 ir 4 cilindrai vienu metu, 2 ir 3 cilindrai vienu metu).
Pakaitinimo žvakių defektai:
Jei pakaitinimo žvakės yra sugedusios, tai gali pastebėti greičio svyravimai arba dyzelino trenksmas užvedus variklį šalto užvedimo metu. Stipriai susidaro suodžių (nepastebima, kai sumontuotas kietųjų dalelių filtras). Viena ar daugiau sugedusių pakaitinimo žvakių taip pat gali reikšti, kad kietųjų dalelių filtro nebegalima regeneruoti. Reikiama temperatūra nepasiekiama ir yra prisotinta dėl per didelio suodžių dalelių kiekio. Sugedusias pakaitinimo žvakes šiuolaikinėse sistemose atpažįsta variklio valdymas. Pakaitinimo valdymo blokas visada atlieka pasipriešinimo matavimą (per šunto įtampos kritimą) ir praneša apie pakaitinimo žvakių būklę (dažnai per LIN magistralę) su variklio valdymo bloku. Dažnai pranešimas apie gedimą prietaisų skydelyje rodomas tik tada, kai lauko oro temperatūra yra žema. Esant aukštesnei nei 5°C–10°C temperatūrai, išsaugomas gedimas, kurį galite ištaisyti naudodami a OBD sistema galima perskaityti, tačiau vairuotojas apie tai neįspėja pranešimu prietaisų skydelyje.
Jei įtariate, kad pakaitinimo žvakė yra sugedusi, galite naudoti a multimetras atliekamas varžos matavimas. Matuoti galima naudojant variklio bloke esančią pakaitinimo žvakę, bet taip pat ir nuimtą pakaitinimo žvakę. Atsižvelgiant į sugadinimo riziką išimant pakaitinimo žvakes, protingiau iš pradžių išmatuoti pakaitinimo žvakes sumontuotas.
- išimkite pakaitinimo žvakę ir padėkite ją į šalį;
- uždėkite raudoną matavimo kaištį ant pakaitinimo žvakės galvutės, prie kurios reikia prijungti žvakę;
- padėkite juodą bandymo zondą (pageidautina) ant pakaitinimo žvakės korpuso, kitoje variklio bloko vietoje arba ant tinkamo įžeminimo taško;
- nustatykite multimetrą į "omų" nustatymą, kad išmatuotų varžą.
Atsparumo vertė nenurodo, kokia gera pakaitinimo žvakė. Juk matuojamas pasipriešinimas per ritę. Metalinis arba keraminis galas dėl amžiaus gali būti nešvarus arba ne taip greitai ir prasčiau švyti. Tačiau varžos matavimas gali būti naudojamas norint nustatyti, ar pakaitinimo žvakė gali užsidegti, kai tik srovė teka per ritę:
- atsparumas nuo 0,2 iki 6 Ω yra geras;
- varža <0,2 Ω yra per maža. Labiausiai tikėtina, kad ritė (teigiama) ir korpusas (žemė) yra vidiniame sąlytyje;
- nėra pasipriešinimo (OL arba 1.) reiškia, kad pakaitinimo žvakėje yra vidinis pertrūkis. Jokia srovė negali tekėti per pakaitinimo žvakę;
- labai didelė varža (pvz., 6 kΩ) taip pat rodo defektą. Dėl to srovė bus maža, o pakaitinimo žvakė beveik neįkais.
Paaiškėjus, kad vienos ar kelių pakaitinimo žvakių varžos vertė yra neteisinga, tačiau visos keturios pakaitinimo žvakės yra vienodo amžiaus, gamintojo patarimas – visas pakaitinimo žvakes keisti vienu metu. Net jei pasipriešinimo matavimas pasirodytų geras, dėl amžiaus gali sumažėti švytėjimo savybės. Su keturiomis naujomis pakaitinimo žvakėmis užtikrinama, kad nėra abipusių švytėjimo savybių, taigi ir švytėjimo temperatūrų skirtumų.
Kaitinimo žvakes, kurios valdomos impulsu pakaitinimo žvake, galima atpažinti pagal įtampą ant korpuso: 5,3 arba. 7 voltai. Tai yra darbinė įtampa, reikalinga norint palaikyti tinkamą temperatūrą. Nors senų variklių pakaitinimo žvakės gali būti išbandytos naudojant 12 voltų akumuliatorių, naujesnių tipų pakaitinimo žvakės gali perkaisti ir sugesti, jei joms tiekiama 12 voltų įtampa per ilgai.
Pakaitinimo žvakių išmontavimas:
Išimdami pakaitinimo žvakę įsitikinkite, kad ją galima atlaisvinti su nedidele jėga. Jei naudosite per didelę jėgą, gali būti pažeistas sriegis arba cilindro galvutė arba sulūžti pakaitinimo žvakė. Norint to išvengti, patartina iš pradžių pašildyti variklį iki darbinės temperatūros. Kaitinant pakaitinimo žvakės ir cilindro galvutės medžiagas, suminkštėja susikaupusios suodžių dalelės. Dabar pakaitinimo žvakę bus lengviau išimti nei esant šaltam varikliui.
Jei pakaitinimo žvakė nutrūksta, daugeliu atvejų pakaitinimo žvakėje turi būti išgręžta skylė, o tada sriegis ir likusi galvutė turi būti pašalinta iš skylės arba iš cilindro, galbūt naudojant magnetą. Jei gręžiate netiksliai, gręžimo metu sriegis gali būti pažeistas. Yra pagalbiniai įrankiai, skirti atsargiai gręžti tinkamu kampu (žr. paveikslėlį žemiau). Labiausiai erzinančioje situacijoje reikia išardyti cilindro galvutę, kad būtų pašalintos pakaitinimo žvakės. Taigi pakaitinimo žvakės keitimą palikite specialistui.
Dažniausia pakaitinimo žvakės lūžimo priežastis yra tai, kad ji praeityje buvo per daug priveržta. Kaitinimo žvakių priveržimo momentas yra nuo 10 iki 25 Nm, priklausomai nuo sriegio. Visada skaitykite dirbtuvių vadovą arba atitinkamos pakaitinimo žvakės specifikacijas, kad sužinotumėte tinkamą priveržimo momentą.
Susiję puslapiai:
