Przedmioty:
- Wprowadzenie do świec żarowych
- Działanie świecy żarowej
- Świece żarowe sterowane komputerowo
- Wady świec żarowych
- Demontaż świec żarowych
Wprowadzenie do świec żarowych:
Świece żarowe nazywane są również świecami żarowymi. Obie nazwy są poprawne, ale ta strona mówi tylko o świecy żarowej. Każdy silnik wysokoprężny posiada świece żarowe. Silnik wysokoprężny z wtryskiem pośrednim zawsze potrzebuje świec żarowych, aby uruchomić zimny silnik. Silnik wysokoprężny z wtryskiem bezpośrednim może również uruchomić się bez świec żarowych przy temperaturze zewnętrznej powyżej 10°C, ale wtedy wydziela się znacznie więcej szkodliwych substancji, w tym sadza. Ponadto silnik wysokoprężny z niedziałającym dobrym układem będzie również trudniejszy w obsłudze filtr cząstek stałych może się zregenerować, ponieważ nie została osiągnięta wymagana temperatura.
Ze względu na dużą powierzchnię odprowadzającą ciepło komory wstępnej lub wirowej w silniku wysokoprężnym z wtryskiem pośrednim, podczas zimnego rozruchu konieczne jest ogrzanie powietrza w komorze spalania. Dzieje się tak w przypadku świec żarowych.
Działanie świecy żarowej:
Po włączeniu zapłonu przez zimną świecę żarową natychmiast przepływa duży prąd. Prąd ten zapewnia, że świeca żarowa w ciągu kilku sekund osiągnie bardzo wysoką temperaturę. Prąd maleje wraz ze wzrostem temperatury silnika. Rezystancja cewki sterującej wzrasta wraz z temperaturą. Na przykład pałeczka żarowa z pałką metalową utrzymuje jednolitą temperaturę około 1000 stopni Celsjusza, a z pałką ceramiczną około 1400 °C.
Świeca żarowa składa się z cewki żarowej i cewki sterującej, zamontowanych w rurce żarowej. Cewka żarowa sprawia, że rura żarowa świeci na końcu. Cewka żarowa i cewka sterująca są trwale osadzone w proszku. Proszek ten jest izolujący elektrycznie, ale dobrze przewodzi ciepło.
W nowoczesnych samochodach system zaczyna świecić po odblokowaniu samochodu lub otwarciu drzwi kierowcy. W tym momencie jest to sygnał do sterownika silnika, że silnik zostanie uruchomiony „wkrótce”. Dzięki wcześniejszemu włączeniu świec żarowych powietrze w komorze spalania, a tym samym materiały silnika, zostaną na pewien czas rozgrzane przed uruchomieniem silnika.
Po około 5 sek. świeca żarowa osiąga temperaturę roboczą. Czas świecenia jest sterowany elektronicznie. Świece żarowe zwykle pozostają włączone przez pewien czas nawet po uruchomieniu silnika, w zależności od temperatury otoczenia. Poświata powoduje równomierną pracę silnika po zimnym rozruchu i powoduje mniejszą emisję sadzy.
Świece żarowe podlegają także kontroli podczas procesu regeneracji filtr cząstek stałych.
Poniższe zdjęcia przedstawiają silnik wysokoprężny z wtryskiem bezpośrednim (po lewej) i pośrednim (po prawej). W silniku wysokoprężnym z wtryskiem bezpośrednim świeca żarowa znajduje się bezpośrednio obok wtryskiwacza, nad tłokiem. Świeca żarowa wersji z wtryskiem pośrednim zamontowana jest w przedniej komorze wirowej.
Niektóre silniki wykorzystują strumień zapłonowy. Strumień paliwa wydobywający się z jednego z otworów wtryskiwacza kierowany jest na świecę żarową. Paliwo styka się z gorącą świecą żarową i dlatego szybciej odparowuje. Jeszcze szybciej tworzy się palna mieszanka, dzięki czemu silnik pracuje lepiej podczas zimnego rozruchu. Zdjęcie przedstawia promień zapłonu silnika wysokoprężnego z bezpośrednim wtryskiem.
Świece żarowe sterowane komputerowo:
W przypadku świec żarowych sterowanych elektronicznie, cewka sterująca opisana w poprzednim akapicie jest pominięta. Temperatura nie jest już kontrolowana przez cewkę sterującą, ale pośrednio przez komputer sterujący silnikiem. Ten ECU określa czas świecenia, czas trwania świecenia i sterowanie.
Schemat przedstawia elementy układu żarowego silnika VW Golf VI 2.0 tdi:
- J179: dobra maszyna (jednostka sterująca)
- Q10 do Q13: świece żarowe cyl. 1 do 4.
Świece żarowe zasilane są napięciem z podgrzewacza wstępnego (J179), zwanego także modułem sterującym żarzeniem lub przekaźnikiem żaru. Styki 11 i 7 świecy żarowej są podłączone do skrzynki bezpieczników (plus) i punktu masowego na nadwoziu.
Zawór żarowy jest podłączony do sterownika silnika za pomocą przewodów vi/gr i vi/ge (w pozycjach T11b, styki 9 i 10). Ten ECU można znaleźć na innym schemacie o odnośnikach 71 i 72.
Transmisja sygnału lub komunikacja pomiędzy zaworem żarowym a ECU silnika może odbywać się za pośrednictwem innych typów silników Autobus LIN zostać osiągnięte. Świeca żarowa komunikuje się z ECU silnika, kiedy i na jak długo powinny być włączone świece żarowe, a także przekazuje informację zwrotną, jeśli świeca żarowa jest uszkodzona, dzięki czemu ECU silnika może zapisać usterkę.
Świeca żarowa steruje świecami żarowymi poprzez a Sygnał modulacji szerokości impulsu (PWM).. Szerokość impulsu decyduje o sterowaniu, a co za tym idzie o temperaturze świec żarowych. Im szersza „aktywna” część sygnału PWM w jednym okresie, tym cieplejsza będzie świeca żarowa. Rysunek przedstawia zasadę działania sygnału PWM:
- powyżej: cykl pracy 50%;
- środkowy: cykl pracy 25% (aktywny przez jedną czwartą okresu)
- dół: 75% (aktywny przez trzy czwarte okresu). Średnie napięcie jest zatem najwyższym z trzech pokazanych sygnałów PWM.
W pierwszej fazie procesu wstępnego nagrzewania świece żarowe są sterowane przy cyklu pracy > 95%, co odpowiada średniemu napięciu około 13 woltów. Oznacza to, że świece żarowe bardzo szybko osiągają temperaturę około 1100°C. Następnie napięcie jest zmniejszane stopniowo do średnio 4 woltów. Temperatura spada do około 1000°C i następnie jest utrzymywana na stałym poziomie. Poświata ustaje:
- po włączeniu świec żarowych na pewien czas;
- jeżeli temperatura płynu chłodzącego jest wyższa niż ± 60°C
Sterowanie świecami żarowymi podczas uruchamiania silnika:
Po uruchomieniu silnika sterownik świec żarowych steruje świecami żarowymi przez określony czas przy stałym napięciu 12 woltów. Nazywa się to również „preglow”, co w języku niderlandzkim oznacza „pre-glow”. Ten sposób sterowania zapewnia możliwie najszybsze osiągnięcie przez świecę temperatury roboczej. Ten czas wstępnego podgrzewania jest konieczny przy temperaturze płynu chłodzącego niższej niż 25°. Im niższa temperatura, tym dłużej będzie trwać nagrzewanie wstępne.
- przy temperaturze płynu chłodzącego powyżej 25°C nie następuje rozżarzenie wstępne;
- w temperaturze 25°C rozżarzenie wstępne trwa 0,5 sekundy;
- w temperaturze niższej niż -25°C rozżarzenie wstępne trwa od 2,5 do 3 sekund.
Obrazy z zakresu rejestrowano na układzie świecącym z ceramicznymi świecami żarowymi (BMW 320d, N47, 2011). Osiągają one temperaturę szybciej niż metalowe świece żarowe. Poświata wstępna może wtedy trwać dłużej. Po pewnym czasie świeca żarowa osiąga temperaturę roboczą i jest ona kontrolowana pulsacyjnie, aby utrzymać ją w odpowiedniej temperaturze. Ten obraz oscyloskopu pokazuje, że czas włączenia (12 V) z czasem staje się krótszy.
Poświata po uruchomieniu silnika:
Kilka sekund po uruchomieniu silnika sterownik żarzenia w dalszym ciągu pulsuje świecami żarowymi. Dzięki temu świece żarowe mają odpowiednią temperaturę do dopalania. Pomaga to zminimalizować stuki diesla i szkodliwe emisje. Poświata trwa do momentu, gdy płyn chłodzący osiągnie temperaturę co najmniej 60° Celsjusza (rzeczywista temperatura wyłączenia może się różnić w zależności od marki lub wersji). Cykl pracy pozostaje taki sam w fazie poświaty.
Kontrola jarzenia wielu świec żarowych:
Sterownik żarzenia steruje świecami żarowymi jedna po drugiej. W przypadku szerszych impulsów impulsy częściowo się pokrywają. Powody oddzielnego sterowania świecami żarowymi są następujące:
- Jeśli wszystkie świece żarowe w silniku otrzymają impuls w tym samym czasie, prąd będzie płynął jednocześnie. W takim przypadku natężenie prądu jest równe (w przypadku impulsu prądy płynące przez cztery świece żarowe są sumowane), a jeśli napięcie wynosi 0 woltów, prąd nie będzie już płynął. To włączanie i wyłączanie dużego prądu i braku prądu spowodowałoby niepotrzebnie duże obciążenie sieci pokładowej;
- Dzięki zmianie impulsów między cylindrami prąd płynący przez sterownik świec żarowych jest utrzymywany na stałym poziomie, ale jest rozprowadzany po świecach żarowych za pomocą impulsów.
Na obrazku oscyloskopu poniżej widzimy impulsy sterujące dwóch świec żarowych. W tym przypadku cylindry 1 i 2. Cztery świece żarowe mogą być sterowane oddzielnie lub w grupach (np. cylindry 1 i 4 jednocześnie oraz cylindry 2 i 3 jednocześnie).
Wady świec żarowych:
Jeśli świece żarowe są uszkodzone, można to zauważyć po wahaniach prędkości lub stukaniu silnika Diesla po uruchomieniu silnika podczas zimnego rozruchu. Występuje silne osadzanie się sadzy (niezauważalne przy zamontowanym filtrze cząstek stałych). Jedna lub więcej uszkodzonych świec żarowych może również oznaczać, że regeneracja filtra cząstek stałych nie będzie możliwa. Wymagana temperatura nie jest osiągana i ulega nasyceniu z powodu nadmiernej ilości cząstek sadzy. W nowoczesnych systemach wadliwe świece żarowe są rozpoznawane przez sterownik silnika. Sterownik żarzenia zawsze dokonuje pomiaru rezystancji (poprzez spadek napięcia na boczniku) i komunikuje stan świec żarowych (często za pośrednictwem magistrali LIN) ze sterownikiem silnika. Często komunikat o usterce pojawia się na desce rozdzielczej tylko wtedy, gdy temperatura powietrza na zewnątrz jest niska. W temperaturach powyżej 5°C do 10°C zapisywany jest błąd, który można usunąć za pomocą a układuOBD można odczytać, ale kierowca nie jest o tym informowany komunikatem na desce rozdzielczej.
Jeśli podejrzewasz, że świeca żarowa jest uszkodzona, możesz użyć a multimetr przeprowadzany jest pomiar rezystancji. Pomiar można wykonać przy świecy żarowej w bloku silnika, ale także na wykręconej świecy żarowej. Ze względu na ryzyko uszkodzenia podczas demontażu świec żarowych, rozsądniej jest wstępnie zmierzyć świece żarowe w stanie zamontowanym.
- wyjmij świecę żarową i odłóż ją na bok;
- umieść czerwony trzpień pomiarowy na główce świecy żarowej, do której należy podłączyć świecę;
- umieść czarną sondę pomiarową (preferowana) na obudowie świecy żarowej, w innym miejscu bloku silnika lub w odpowiednim punkcie uziemienia;
- ustaw multimetr na ustawienie „ohm”, aby zmierzyć rezystancję.
Wartość rezystancji nie wskazuje, jak dobra jest świeca żarowa. W końcu mierzony jest opór cewki. Końcówka metalowa lub ceramiczna może się zabrudzić lub świecić wolniej i gorzej ze względu na wiek. Jednakże pomiar rezystancji można wykorzystać do ustalenia, czy świeca żarowa może się żarzyć, gdy tylko prąd przepłynie przez cewkę:
- rezystancja od 0,2 do 6 Ω jest dobra;
- rezystancja <0,2 Ω jest za niska. Najprawdopodobniej cewka (dodatni) i obudowa (masa) stykają się ze sobą;
- brak rezystancji (OL lub 1.) oznacza wewnętrzną przerwę w świecy żarowej. Przez świecę żarową nie może przepływać żaden prąd;
- bardzo wysoka rezystancja (np. 6 kΩ) również wskazuje na usterkę. W rezultacie prąd będzie niski, a świeca żarowa prawie się nie nagrzeje.
Jeśli okaże się, że jedna lub więcej świec żarowych ma nieprawidłową wartość rezystancji, a wszystkie cztery świece żarowe są w tym samym wieku, producent zaleca wymianę wszystkich świec żarowych jednocześnie. Nawet jeśli pomiar rezystancji okaże się dobry, właściwości świecące mogą ulec pogorszeniu ze względu na wiek. Dzięki czterem nowym świecom żarowym nie ma różnic we właściwościach świecenia, a tym samym w temperaturach świecenia.
Świece żarowe sterowane impulsowo przez świecę żarową można rozpoznać po napięciu na obudowie: odpowiednio 5,3. 7 woltów. Jest to napięcie robocze wymagane do utrzymania odpowiedniej temperatury. Podczas gdy świece żarowe ze starych silników można testować przy użyciu akumulatora 12 V, nowsze typy świec żarowych mogą się przegrzać i ulec uszkodzeniu, jeśli będą zasilane napięciem 12 V przez zbyt długi czas.
Demontaż świec żarowych:
Podczas wyjmowania świecy żarowej należy zwrócić uwagę, aby można ją było poluzować przy użyciu niewielkiej siły. Użycie zbyt dużej siły może spowodować uszkodzenie gwintu lub głowicy cylindrów lub pęknięcie świecy żarowej. Aby temu zapobiec, zaleca się najpierw doprowadzić silnik do temperatury roboczej. Podgrzewając materiały świecy żarowej i głowicy cylindrów, zbrylone cząsteczki sadzy miękną. Świecę żarową będzie teraz łatwiej wykręcić niż przy zimnym silniku.
Jeżeli świeca żarowa pęknie, w wielu przypadkach należy w świecy wywiercić otwór, a następnie usunąć gwint i pozostałą główkę z otworu lub z cylindra, ewentualnie za pomocą magnesu. Istnieje ryzyko uszkodzenia gwintu podczas wiercenia, jeśli nie będziesz wiercić dokładnie. Istnieją narzędzia pomocnicze do dokładnego wiercenia pod odpowiednim kątem (patrz zdjęcie poniżej). W najbardziej irytującej sytuacji należy zdemontować głowicę cylindrów, aby wyjąć świece żarowe. Dlatego wymianę świecy żarowej zostaw specjalistom.
Najczęstszą przyczyną uszkodzenia świecy żarowej jest jej wcześniejsze dokręcenie. Świece żarowe mają moment dokręcania od 10 do 25 Nm, w zależności od gwintu. Zawsze zapoznaj się z instrukcją warsztatową lub specyfikacjami odpowiedniej świecy żarowej, aby uzyskać informacje na temat prawidłowego momentu dokręcania.
Powiązane strony:
