Ce face o bujie cu scânteie și cum funcționează?
La fel ca motoarele diesel, motoarele pe benzină se bazează pe arderea unui amestec de combustibil și aer în cilindrii lor pentru a menține motorul în funcțiune, motiv pentru care sunt cunoscute în mod colectiv ca motoare cu ardere internă. Cu toate acestea, spre deosebire de un motorină, unde arderea se poate produce spontan sub comprimarea amestecului de combustibil/aer, un motor alimentat cu benzină necesită o scânteie pentru a aprinde amestecul, iar acest lucru se realizează prin utilizarea bujiilor.
Când apare scânteia, aceasta este controlată cu precizie de sistemul de management al motorului, dar exact la momentul potrivit, sistemul de aprindere furnizează o explozie scurtă de energie de înaltă tensiune bujiei, care creează o scânteie care se deplasează printr-un mic decalaj față de electrodul central, la electrodul de masă din vârful bujiei, care este înșurubat în partea superioară a cilindrului motorului. În centrul acestei scântei temperatura poate ajunge pentru scurt timp sau chiar depăși 10.000°C, ceea ce asigură suficientă căldură pentru a aprinde amestecul din cilindru.Procesul de ardere este, prin urmare, una dintre cele mai importante părți ale întregului ciclu de funcționare a motorului și, dacă arderea nu este eficientă, motorul nu va produce puterea necesară. În plus, arderea ineficientă va crea niveluri ridicate de poluanți și va duce la un consum excesiv de combustibil.
Căldura produsă de procesul de ardere este cea care face ca gazele comprimate din cilindru să se extindă și să împingă pistonul în jos în cilindru, dar bujia este necesară pentru a crea scânteia inițială la temperatură ridicată care pornește întregul proces de ardere și bujia trebuie să poată continua să furnizeze o scânteie pentru multe mii de kilometri și multe milioane de cicluri de ardere.
Deci, deși scopul bujiei este acela de a asigura că amestecul combustibil/aer este aprins în mod constant și eficient, sarcina sa principală este de a utiliza energia de înaltă tensiune pentru a produce o scânteie foarte rapidă și intens fierbinte. Tensiunile sunt de obicei în intervalul de la 10.000 la 40.000 de volți (10 kV la 40 kV), dar tendința de creștere este către tensiuni de 45 kV și mai mari. Prin urmare, construcția bujiilor trebuie să includă o bună izolație între diferitele componente ale bujiilor pentru a se asigura că tensiunea înaltă nu scapă sau scurtcircuita la alte componente.
Ciclul de compresie și ardere produce, de asemenea, presiuni foarte mari, ceea ce înseamnă că trebuie să existe o etanșare eficientă între carcasa bujiilor și motor. Cu toate acestea, construcția bujiei trebuie să includă și etanșare internă pentru a preveni trecerea gazelor fierbinți și de înaltă presiune între diferitele componente ale bujiilor, deoarece, în afară de pierderea de presiune, dacă există gaze capabile să treacă prin ansamblul bujiilor, acestea ar deteriora componentele bujiilor.
Caracteristicile importante ale designului bujiilor sunt, prin urmare, capacitatea de a rezista la temperaturi ridicate și schimbări de temperatură, împreună cu capacitatea de a rezista la presiuni mari; dar, în același timp, bujia trebuie să funcționeze cu tensiuni înalte pentru a produce o scânteie fierbinte la fiecare câteva miimi de secundă pe toată durata de viață a bujiilor.
Pentru a preveni efectele dăunătoare ale temperaturilor ridicate, bujia trebuie să fie capabilă să disipeze sau să transfere căldura departe de bujie și prin carcasa motorului. Dar, important, dacă prea multă căldură este dispărută sau disipată din bujie, aceasta poate reduce temperatura scânteii și poate cauza aprindere și ardere slabă. În plus, dacă se disipează prea multă căldură, este posibil ca bujia să nu poată arde contaminanții.
Construcția bujiei cu scânteie
Pentru a putea lucra eficient și eficient în aceste condiții dificile de funcționare și pentru a atinge cerințele corecte de performanță, bujiile sunt construite în trei secțiuni principale: carcasă, izolator și electrozi, iar aceste secțiuni conțin apoi componente individuale care sunt realizate din materiale selecționate cu grijă.
Exemplul de mai sus arată construcția unei bujii DENSO Iridium Power.
Carcasa (articolul 1) formează o carcasă exterioară care înconjoară și susține izolatorul și fixează ansamblul bujiilor de motor. Șaiba inelară sau garnitura (articolul 2) asigură o etanșare izolatoare între carcasa bujiilor și motor pentru a preveni evacuarea oricăror gaze în timpul compresiei și arderii. Electrodul de împământare (articolul 10) este montat pe secțiunea inferioară filetată a carcasei, ceea ce permite curentului electric să curgă prin motor înapoi la baterie.
Izolatorul pe bază de ceramică (articolul 3) asigură izolarea electrică între terminal, arborele central, carcasă și electrodul central. Cu tensiuni de scânteie pe unele sisteme moderne de aprindere care depășesc 40 kV, izolatorul, cu o grosime de câțiva milimetri, trebuie să asigure proprietățile izolante necesare. Ca rezultat, bujiile DENSO încorporează un material ceramic cu oxid de aluminiu de înaltă puritate pentru a oferi caracteristici superioare de rezistență la căldură, rezistență mecanică și izolație electrică excelentă. Cele două garnituri inelare (articolul 4) asigură o fixare sigură și etanșare la aer între carcasă și izolator.
Tensiunea înaltă este furnizată prin borna (articolul 5), fie dintr-o potrivire directă la baza bobinei de aprindere, fie prin utilizarea unui fir/cablu de bujie care conectează borna bujiei la bobină.
Arborele central din oțel (articolul 6) conectează terminalul și electrodul central și permite curentului de înaltă tensiune să curgă de la bornă la centru. Rezistorul (articolul 7), care este denumit și supresor, reduce curentul de vârf al scânteii. Fără rezistor, curentul de vârf va crea explozii de câmpuri electromagnetice sau zgomot radio, care pot interfera cu echipamentele electrice din mașină.
Electrodul central (articolul 9) este fabricat din materiale, cum ar fi aliajele de nichel, care pot rezista la temperaturi ridicate. Aceste materiale trebuie să fie, de asemenea, extrem de dure și durabile pentru a minimiza uzura cauzată de eroziunea prin scânteie. Secțiunea centrală a electrodului (articolul 8) conține adesea un miez de cupru pentru a îmbunătăți conductibilitatea termică.
Pentru o performanță și durabilitate îmbunătățite, electrozii centrali pot fi fabricați și cu un vârf de electrod fabricat din metale prețioase, care sunt chiar mai dure decât materialele tradiționale ale electrozilor. Aceste materiale mai rezistente la uzură pot funcționa la temperaturi mai ridicate cu o uzură redusă, dar un alt beneficiu major este că permit utilizarea unor electrozi mai fine, rezultând o performanță mai bună la aprindere. Acești electrozi mai mici scad tensiunea necesară, asigură o scânteie fiabilă și reduc efectul de stingere, îmbunătățind astfel performanța de aprindere.
Electrodul de împământare (articolul 10) este supus schimbărilor extreme de temperatură din interiorul camerei de ardere și, deși pentru majoritatea acestor electrozi se folosește un aliaj de nichel-crom, se poate adăuga platină pentru a prelungi durata de viață a acestora. Cu toate acestea, unele bujii sunt echipate cu un electrod de împământare cu miez de cupru pentru o conductivitate termică îmbunătățită. Ca și în cazul electrodului central, electrozii de masă mai mici de tip ac scad tensiunea necesară, asigurând o scânteie fiabilă, care reduce efectul de stingere și îmbunătățește performanța aprinderii.
Puteți găsi mai multe detalii despre tehnologia bujiilor în Manualul bujiilor cu scânteie DENSO.
Trebuie înlocuite?
Indiferent de calitatea bujiei, deoarece funcționează într-un mediu foarte ostil de temperatură înaltă/presiune înaltă, în timp eficiența acesteia se va reduce și va trebui înlocuită, motiv pentru care producătorii de vehicule includ înlocuirea bujiilor în intervalul de servisare programat.
Gama bujiilor cu scânteie DENSO
Cum să găsești bujia cu scânteie potrivită?
Deși există mulți factori de luat în considerare, cum ar fi dimensiunile, proiecția și intervalul de căldură, cel mai simplu mod de a găsi opțiunea DENSO corectă pe baza informațiilor despre marcă și model sau referințe încrucișate este prin intermediul Catalogului electronic DENSO.
Mai multe detalii despre bujiile DENSO sunt disponibile online în zona de produse DENSO.