Vše o žhavicích svíčkách - BERU® by Federal

Technologie zapalování
Technologie studeného startu
Chlazení
Snímače
Vše o žhavicích
svíčkách
Technické
informace
Č. 04
®
Vestavěná
Perfection
built in
dokonalost
2
Obsah
Naftový motor
3
Funkce3
Startování za studena 3
Vstřikovací systém
4
Samoregulační tyčinkové
žhavicí svíčky
Požadavky týkající se moderní žhavicí svíčky
Konstrukce a funkce
Žhavicí svíčky s dožhavováním (GN)
5
5
6
7/8
Systém okamžitého startu (ISS) 9
Koncepce systému
Elektronické ovládání
9
9
Špičkový výkon pod tlakem
10
Kvalita BERU
11
Levná konstrukční řešení raději se jim vyhnout
12
Příčiny závad žhavicích svíček
13
Servisní rady:
14
Testovací zařízení pro žhavicí svíčky:
Testování bez demontáže svíček
Jak rychle a bezpečně nastartovat naftový motor
Utahovací momenty
Výstružník BERU:
k rychlému a spolehlivému čištění otvoru hlavy válce
14
14
15
15
3
Naftový motor
Funkce
Naftovým motorům se také říká vznětové motory, což
znamená následující:
vstřikované palivo se vznítí i bez
jiskry.
Spalovací cyklus probíhá ve třech krocích:
1. Nejdříve se dovnitř nasaje čistý vzduch.
2. Tento vzduch se stlačí na 30 – 55 bar a během
tohoto procesu se zahřeje až na 700 – 900 °C.
3. Do spalovací komory se vstříkne motorová nafta.
Vysoká teplota stlačeného vzduchu způsobí
samovznícení,
vnitřní tlak se výrazně zvýší a motor začne pracovat.
Vznětové motory vyžadují, v porovnání se zážehovými
motory, složité vstřikovací systémy a provedení (konstrukci). Proto první naftové motory nebyly pohonnými
jednotkami se spolehlivým a hladkým chodem. Za
studena byly z důvodu nedokonalého hoření velmi
hlučné. Typickými vlastnostmi těchto motorů byly vyšší
objem, nízký výkon na jeden litr zdvihového objemu a
menší zrychlení. Během postupného vývoje technologie vstřikování a žhavicích svíček bylo možné odstranit všechny tyto nevýhody.
Dnes se naftové motory
považují za stejně dobré nebo dokonce lepší.
Startování za studena
Pojem „studený start“ označuje veškerá startování, při
kterých motor ani použité médium nedosáhly provozní
teploty. Čím je teplota nižší, tím méně příznivé jsou podmínky pro rychlé a dokonalé spalování, šetrné pro životní
prostředí. Aby startování netrvalo příliš dlouho, nebo aby
bylo vůbec možné nastartovat, používají se při studeném
startu určitá pomocná opatření.
Tato opatření kompenzují
horší startovací podmínky, a zároveň podporují dobře
načasované a rovnoměrné vznícení zajišťující stabilní
spalování.
Jednou ze součástí, které pomáhají při studeném startu,
je žhavicí svíčka. Elektricky vytvořená tepelné energie,
která je přenášena do spalovací komory, vytváří příznivé
podmínky pro vznícení vstřikovaného paliva. Pro motory
s rozdělenou spalovací komorou je tato pomůcka pro
studený start nezbytná, aby tyto motory mohly nastartovat
i při často se vyskytujícím rozmezí teplot -10 až – 30 °C.
Vzhledem k tomu, že kvalita startování se při teplotě pod
bodem mrazu značně snižuje, používá se žhavicí svíčka
také jako pomůcka pro studený start naftových motorů s
přímým vstřikováním.
4
Naftový motor
Vstřikovací systémy
V závislosti na provedení a uspořádání spalovací komory se rozlišuje mezi následujícími
třemi vstřikovacími systémy naftových motorů:
1. Systém s předkomůrkou
2. Systém s vířivou komůrkou
3. Systém s přímým vstřikem
Žhavicí svíčky se používají ve všech těchto systémech – aby se vstřikované palivo
odpařovalo a aby na horkém povrchu svíčky došlo ke vznícení směsi paliva a vzduchu.
1
SYSTÉM S PŘEDKOMURKOU
V případě tohoto systému je spalovací komora rozdělena na dvě části:
předkomůrku a hlavní komoru. Ty jsou navzájem propojeny několika otvory
(vstřikovacími kanály). Během komprese je část stlačeného vzduchu natlačena do
předkomůrky. Krátce před dosažením horní úvrati se palivo vstříkne tryskou přímo
do předkomůrky příslušného pístu. V tomto prostoru dojde k částečnému spálení
vstřiknutého paliva. Vzniklé vysoké teploty zajišťují rychlý nárůst tlaku. Celý obsah
předkomůrky je tak přes vstřikovací kanály vháněn do hlavní spalovací komory, kde
dochází k vlastnímu spalování.
3
5
PROCES S VÍŘIVOU KOMŮRKOU
V hlavě válce, odděleně od hlavní spalovací komory, se nachází kulovitá vířivá
komůrka. Hlavní spalovací komora a vířivá komůrka jsou spojeny širokým vstřikovacím
kanálem. Vstřikovací kanál způsobuje během komprese ve vířivé komůrce intenzivní
víření nasávaného vzduchu. Do takto rozvířeného vzduchu se vstříkne motorová nafta.
Spalování začne ve vířivé komůrce a šíří se do hlavní spalovací komory
1
4
2
5
PŘÍMÉ VSTŘIKOVÁNÍ
U přímého vstřikování motorové nafty (směsi paliva a vzduchu) se palivo přes trysku
s více otvory rozprašuje pod vysokým tlakem do vysoce stlačeného vzduchu; speciální provedení dna pístu napomáhá tvorbě směsi během tohoto procesu. Při startu
se nasávaný studený vzduch díky vysokému kompresnímu tlaku velmi rychle zahřeje.
Topné těleso vyhřívá hlavní spalovací komoru. Žhavicí svíčka u motorů s přímým
vstřikováním funguje v podstatě stejně jako u motorů s komůrkou: napomáhá vznícení
během startování. Topná tělesa moderních žhavicích svíček jsou schopny se ohřát
během několika sekund na teplotu vyšší než 1000 °C.
V případě studených startů je situace většinou následující:
nasávaný studený vzduch
snižuje teplotu na konci fáze komprese. Za jízdy je teplota stlačeného vzduchu pro
samovznícení dostačující. To však neplatí během startování, a to zejména při nízkých
venkovních teplotách. Vážnější následky však mají nízké startovací otáčky.
Vzhledem k
dlouhé době ohřevu je ztráta teploty a tlaku mnohem větší než např. při volnoběhu.
Při studeném startu platí vždy následující: Nasávaný studený vzduch snižuje teplotu na
konci komprese. Vliv nižších otáček motoru během startu má však mnohem vážnější
důsledky. Vzhledem k dlouhé době ohřevu je ztráta teploty a tlaku mnohem vyšší než
např. při volnoběhu.
2
2
1
5
1 |Tryska vstřikovače
2|­-Žhavicí svíčka
3|­-Předkomůrka
4|­-Vířivá komůrka
5|­-Spalovací komora
5
Samoregulační tyčinkové žhavicí svíčky
Požadavky týkající se moderní žhavicí svíčky
KRÁTKÁ DOBA OHŘEVU
Žhavicí svíčky musejí během co nejkratší doby poskytnout vysokou teplotu, aby
pomohly při zážehu - a tuto teplotu musí udržet bez ohledu na okolní podmínky nebo
ji dokonce musí upravit v závislosti na těchto podmínkách.
PROSTOROVÁ NENÁROČNOST
Vznětové (naftové) motory osobních automobilů se vstřikováním do předkomůrky nebo
do vířivé komůrky, a se přímým vstřikováním, které využívají dvouventilovou technologii,
mají obvykle dostatek prostoru pro vstřikovací trysky a žhavicí svíčky.
U moderních vznětových motorů se vstřikovacími systémy se společným tlakovým
potrubím nebo se vstřikováním čerpadlo-tryska a čtyřventilovou technologií je prostor
velmi omezený.
To znamená, že prostor potřebný pro žhavicí svíčku musí být snížen
na minimum, v důsledku čehož má žhavicí svíčka velmi tenký a dlouhý tvar. Dnes se
již používají žhavicí svíčky BERU s průměrem žhavicí tyčinky zmenšeným na méně než
3 mm.
PŘESNÉ PŘIZPŮSOBENÍ SPALOVACÍ KOMOŘE
Žhavicí tyčinka musí být umístěna nejlépe přesně na hranici oblasti, ve které víří
směs - musí však být do spalovací komory nebo předkomůrky zasunuta dostatečně
hluboko. Pouze tak je schopna přesně předávat teplo.
Nesmí však být do spalovací
komory zasunuta ani příliš moc, protože by narušovala přípravu vstřikovaného paliva
a následně i přípravu hořlavé směsi paliva a vzduchu.
To by mělo za následek zvýšení
emisí výfukových plynů.
DOSTATEČNÁ ŽHAVÍCÍ KAPACITA
Kromě žhavicí svíčky je při studeném startu motoru důležitý vstřikovací systém.
Dobrý výkon při studeném startu zajistí pouze systém, který má optimalizovaný
bod vstřikování, množství a složení směsi, a ve kterém se žhavicí svíčka nachází ve
správné poloze a má odpovídající tepelným výkon.
Dokonce po nastartování motoru
může být žhavicí svíčka „ochlazována“ pohybem vzduchu ve spalovací komoře.
Zejména v předkomůrce a ve vířivé komůrce, u hrotu žhavicí svíčky, je velmi vysoká
rychlost proudění vzduchu.
V tomto prostředí bude svíčka fungovat pouze v případě,
že má dostatečné rezervy; tj. dostatečnou žhavicí kapacitu tak, aby mohlo být teplo
okamžitě předáno do ofukem ochlazovaného prostoru.
Žhavicí svíčky BERU splňují všechny tyto požadavky optimálním způsobem.
Konstruktéři společnosti BERU úzce spolupracují, zejména ve fázi vývoje motoru,
s automobilovým průmyslem. Výsledek: environmentálně šetrný a rychlý start
vznětového motoru za 2-5 sekund (ve spojení se systémem zapalování Instant Start
System ISS maximálně za 2 sekundy), spolehlivý start až při -30 °C, rovnoměrný
a šetrný rozběh motoru, až o 40 % méně emisí uhlíkových částic ve fázi ohřívání
žhavicích svíček s dožhavováním (více informací najdete od stránky 7 dále).
6
Samoregulační tyčinkové žhavicí svíčky
Konstrukce a funkce
Žhavicí svíčka BERU se v podstatě skládá z tělesa
zapalovací svíčky, žhavicí tyčinky s žhavicí a regulační
spirálou, a z připojovacího spojovacího svorníku.
Žhavicí
tyčinka z žáruvzdorného materiálu odolného proti korozi
je vlisovaná do tělesa tak, aby byla zajištěna plynotěsnost.
Konektor svíčky je navíc utěsněn těsnícím kroužkem nebo
plastovým dílem. Elektrickou energii do žhavicích svíček
dodává baterie. Proces žhavení je řízen elektronickou
časovou řídicí jednotkou.
TOPNÁ A REGULAČNÍ spirála
Základním principem moderních žhavicích svíček je kombinace topné a regulační spirály do jednoho společného
odporového tělesa. Topná spirála je vyrobena z materiálu
odolného proti vysokým teplotám, jehož elektrický odpor
je do značné míry nezávislý na teplotě. Společně s přední
části žhavicí tyčinky tvoří topnou zónu. Regulační spirála
je spojena se svorníkem a připojovacím konektorem,
jejichž odpor má velký teplotní koeficient.
Celá spirála je pevně obklopena zhutnělým, elektricky
izolujícím, avšak velmi tepelně vodivým keramickým
práškem. Při mechanickém zhutnění je prášek zhutněn
natolik, že cívka drží tak, jako by byla zalitá v betonu.
Díky tomu je tak stabilní, že tenké vodiče topné a
regulační spirály trvale odolávají všem vibracím.
I přesto,
že jsou jednotlivá vinutí uspořádána pouze několik
desetin milimetru od sebe, nemůže dojít ke zkratu vinutí –
a už vůbec ne ke zkratu se žhavicí tyčinkou, což by vedlo
ke zničení celé svíčky.
Použitím různých materiálů, délek a průměrů a různých
tlouštěk vedení topné a regulační spirály je možné měnit
doby ohřevu a žhavicí teploty svíčky tak, aby odpovídaly
příslušným požadavkům motoru.
FUNKCE
Vysoký proud během předžhavení žhavicí tečinky je
veden nejdříve přes připojovací šroub, a pak přes
regulační spirálu do topné spirály.
Ta se rychle zahřeje
a nažhaví topnou zónu.
Teplo se rychle šíří – žhavicí
tyčinka zahřeje za 2 - 5 sekundy skoro celé topné těleso
svíčky. To dále zvyšuje teplotu regulační spirály, která je
už ohřátá procházejícím proudem. Poté dojde ke zvýšení
elektrického odporu a snížení napětí až na takovou hodnotu, při které nemůže dojít k poškození žhavicí tyčinky.
Tím pádem se žhavicí svíčka nemůže přehřát.
Pokud motor neběží, časová řídicí jednotka žhavení po
určité době nečinnosti vypne žhavicí svíčku.
Odpor slitiny použité pro spirály žhavicí svíčky BERU
se s teplotou zvyšuje. Regulační spirálu je tedy možné
navrhnout tak, aby do žhavicí spirály vedla zpočátku
vyšší proud, než když dosáhne cílovou teplotu. Cílovou
teplotu tak lze dosáhnout rychleji a zvýšeným regulačním
účinkem ji lze udržet v přípustném rozsahu.
Spojovací
šroub
Kruhová
matice
Izolační kroužek
O-kroužek
Těleso svíčky
Těsnění
Závit pro
montáž
Prstencová
mezera
Žhavicí tyčinka
Regulační
spirála
Izolační
výplň
Topná spirála
Návrh samoregulační, rychle
se ohřívající, tyčinkové žhavicí
svíčky.
7
Samoregulační tyčinkové žhavicí svíčky
Tyčinkové žhavicí svíčky s dožhavováním (GN)
Starší modely vozidel jsou běžně vybaveny žhavicími
svíčkami, které žhaví pouze před a během fáze startování. Lze je poznat podle zkratky GV. Moderní naftové
osobní automobily opouštějí výrobní linku obvykle s
vestavěnými žhavicími svíčkami GN. Jsou vybaveny
inovativním 3fázovým žhavicím systémem. To znamená,
že žhaví
n
n
n
n
před startem,
během fáze startování,
po nastartování a
během chodu motoru (při volnoběhu).
FUNKCE
Elektronicky řízené předžhavení začne, pokud se
sepne klíčem zapalování při běžné venkovní teplotě na
dobu cca 2 - 5 sekund, dokud není motor připraven k
nastartování. V zájmu omezení znečisťujících látek a
hluku je doba dožhavování prodloužena až na dobu
3 minut po nastartování motoru.
Provozní stav motoru je zaznamenáván např. měřením
teploty chladicí kapaliny. Proces dožhavování pokračuje,
dokud teplota chladicí kapaliny nedosáhne teploty 70 °C,
nebo dokud neuplyne doba stanovená výkonovou
charakteristikou. Dožhavování běžně neprobíhá, pokud
už teplota chladicí kapaliny byla vyšší než před nastartováním.
OCHRANA PROTI PŘEHŘÍVÁNÍ
Samoregulační žhavicí svíčky omezují s rostoucí teplotou
proud tekoucí z baterie do svíčky, aby nedošlo k přehřátí.
Pokud však motor běží, zvýší se napětí až na hodnotu, při
které se žhavicí svíčky, které nejsou v souladu s nejnovější
technologií, mohou spálit. Svíčky napájené proudem jsou
navíc po startu vystavené vysokým teplotám spalování,
a tudíž jsou zahřívány z vnitřní i z vnější strany. Žhavicí
svíčky BERU s dožhavováním fungují při plném generátorovém napětí. Jejich teplota se zvyšuje velmi rychle, ale
pak je omezena novou regulační spirálou na teplotu,
která je nižší než u svíček bez dožhavování.
Důležité: Do žhavicích systémů navržených pro žhavicí
svíčky GN lze instalovat pouze žhavicí svíčky GN –
žhavicí svíčky GV se mohou velmi rychle poškodit.
3fázová technologie zážehu.
T (° C)
1.000
850
Fáze 1
Fáze 2
Fáze 3
Předehřev Ohřev při
2-7 sekund
startování
2 sekundy
Dožhavování cca
180 sekund
Třífázový
alternátor
Baterie
Spínač startéru zámku
zapalování
Startér
Kontrolní
svítilna
Elektronická
řídicí
jednotka
Princip návrhu obvodu pro žhavicí
systém s dožhavováním se čtyřmi
rychle se ohřívajícími žhavicími
svíčkami zapojenými paralelně,
a se snímačem teploty.
8
Samoregulační tyčinkové žhavicí svíčky
RYCHLÝ START ZA 2 SEKUNDY
Díky žhavicím svíčkám BERU s dožhavováním je možné
snížit dobu žhavení na 2-5 sekund. Konstruktéři za tímto
účelem snížili průměr předního konce žhavicí tyčinky.
Díky tomu žhavicí tyčinka začíná žhavit v této oblasti
rychleji. Při teplotě 0 °C trvá nastartování pouhé 2 sekundy.
Pokud je teplota nižší, řízení doby žhavení přizpůsobí
systém požadavkům a tato doba se odpovídajícím
způsobem prodlouží:
při –5 °C přibližně 5 sekund a
při –10 °C přibližně 7 sekund.
REDUKCE BÍLÉHO/MODRÉHO KOUŘE
Dokud není dosaženo ideální teploty vznícení, z výfuku
vychází tzv. bílý nebo modrý kouř. Tento druh zplodin vzniká
v důsledku nedokonalého spalování paliva, způsobeného
příliš nízkou teplotou vznícení. Dožhavování umožňuje,
aby byla motorová nafta spalována dokonaleji a s
menším hlukem během fáze ohřívání. Kouřivost se tedy
sníží o 40 %.
ODSTRANĚNÍ KLEPÁNÍ PŘI STUDENÉM STARTU
Klepání během studeného startu naftového motoru je
způsobeno studeným motorem a jeho větším zpožděním
zážehu. Palivo se spaluje přerušovaně a motor klepe.
Předehřev a dožhavování žhavicích svíček GN zajišťují
to, že motor rychleji dosáhne provozní teploty. Tímto
způsobem je chráněn motor, jeho chod je tišší a
nedochází ke klepání. Palivo se tak spaluje rovnoměrněji
a dokonaleji. Uvolní se tak více energie a teplota spalovací komory se zvýší rychleji.
Karbonové usazeniny na
filtračním papíru tři minuty
po studeném startu.
Při
dožhavování (na pravé straně)
je výskyt karbonových usazenin
o cca 40 % menší než bez
dožhavování.
Technické údaje žhavicí svíčky GN
Štíhlý design žhavicí svíčky pro rychlý start
Krátká doba předžhavení:
pouze cca 2 - 7 sekund
n Spolehlivé startování (a to i při -30 °C)
n Ekologická nezávadnost: o cca 40 % méně emisí znečišťujících
látek během fáze ohřívání
n Bez klepání
n Tišší chod motoru
n Start je šetrný k motoru
n Pro vozidla s provozním napětím až 14,5 V
n
n
9
Systém okamžitého startu (ISS)
Startování vozidel s dieselovými motory jedním otočením
klíče jako u zážehových motorů – to byla velká výzva.
Řešení
od konstruktérů BERU: Systém okamžitého startu (ISS).
Koncepce systému
Systém zapalování BERU ISS se skládá z elektronické řídicí
jednotky žhavicí svíčky a žhavicích svíček optimalizovaných
pro výkon se sníženou dobou ohřevu 2 sekundy – v porovnání s cca 5 sekundami u běžných žhavicích svíček (SR).
Spotřebovávají podstatně méně energie, a to jak při ohřevu,
tak ve fázi nasycení.
Jako přepínače pro řízení žhavicích
svíček se v řídicí jednotce používají výkonové polovodiče,
které nahradily elektromechanická relé používaná v minulosti. Ve srovnání s tradičními samoregulačními žhavicími
svíčkami je vinutí žhavicí svíčky optimalizované pro výkon
systému zapalování ISS podstatně kratší a ohřívaná
plocha je zhruba o jednu třetinu menší. U motorů s přímým
vstřikováním odpovídá částí topné tyče, která je ve spalovací komoře.
Vnitřní konstrukce samoregulační
standardní žhavicí svíčky SR
(vlevo) a žhavicí svíčka ISS
optimalizovaná pro výkon(vpravo).
Elektronické ovládání
Pokud je motor v chodu, žhavicí svíčka je ochlazována
změnou nasycení a pohybem vzduchu během fáze komprese. Při konstantním napětí žhavicí svíčky a vstřikovaném
množství, a se zvyšující se rychlostí, se teplota žhavicí
svíčky snižuje, a při zvyšujícím se vstřikovaném množství a
konstantním napětí žhavicí svíčky, a rychlosti, se její teplota
zvyšuje. Elektronická řídicí jednotka může tyto účinky kompenzovat: žhavicí svíčky jsou vždy dodávány s optimálním
efektivním napětím pro příslušný pracovní bod. Teplotu
žhavicí svíčky tak lze řídit v závislosti na provozním stavu.
Kombinace nízkonapěťové žhavicí svíčky a elektronické
řídicí jednotky se navíc používá pro velmi rychlý ohřev
žhavicí svíčky. Toho je dosaženo napájením žhavicí svíčky
po předem stanovenou dobu plným napětím z palubní sítě,
a následným napájením nezbytným efektivním napětím
během synchronizace. Běžná doba předžhavení se tak
i při nízkých teplotách sníží na maximálně 2 sekundy.
Účinnost tohoto systému je tak vysoká, že z napájení není
odebírána žádná jiná energie než ta, která je zapotřebí pro
napájení žhavicích svíček z palubní sítě. Vzhledem k tomu,
že každou žhavicí svíčku lze řídit samostatným výkonovým
polovodičem v ISS, je možné monitorovat proud v každém
proudovém obvodu žhavení odděleně. Lze provádět individuální diagnostiku každé svíčky.
Elektronický řízený žhavicí systém
zapalování ISS:
Řídicí jednotka a
žhavicí svíčky.
Systém zapalování BERU Instant
Start System umožňuje nastartování vznětových motorů jedním otočením klíče tak, jako u
zážehových motorů.
Technické vlastnosti ISS
Spolehlivý start i za teplot kolem -30 °C
Velmi krátká doba ohřevu:
1000 °C je
dosaženo za 1- 2 sekundy
n Nízký příkon (důležité zejména
u motorů s 6 a více válci)
n Vyšší funkční spolehlivost
n Regulovatelná teplota pro předžhavení, žhavení
a dožhavování
Mnoho diagnostických funkcí
okamžitý stabilní volnoběh a dobře
regulovaný
náběh zatížení
n Minimalizace emisi znečišťujících látek
n Speciálně navrženo pro naftové motory
s přímým vstřikováním
n Možnost palubní diagnostiky
n
n
n
n
10
BERU – přední inovátor v oblasti používání
žhavicích svíček PSG se snímačem tlaku
INTELIGENTNÍ ŽHAVICÍ SVÍČKA SE SNÍMAČEM TLAKU
Nové emisní zákony v Evropě a ve Spojených státech budou dále snižovat přípustné
emise výfukových plynů z naftových motorů. Prahové hodnoty pro emise NOx a částic,
které jsou pro naftový motor relevantní, budou v budoucnu až o 90 % nižší, než je
současná hodnota. Použitím konvenčních řešení nebude možné tyto emisní normy
splnit.
Vývojáři BERU integrovali do žhavicí svíčky piezorezistivní snímač tlaku. Vzhledem k
extrémně vysokým teplotám, vibracím a tlaku v hlavě válce je mechanická konstrukce
žhavicí svíčky důležitým faktorem úspěchu. Topná tyč není nalisovaná v tělese žhavicí
svíčky, jak bylo v minulosti běžné, ale je pružně připevněna jako pohyblivá součást,
která přenáší tlak na membránu nacházející se v zadní části žhavicí svíčky.
Samotný
snímač tlaku se tedy nachází daleko od spalovací komory, v oblasti s výrazně
příznivějšími podmínkami okolního prostředí. Díky použití topné tyče systému pro rychlé
startování naftových motorů ISS BERU, které žhaví pouze na hrotu, lze i nadále kontrolovat tepelné zatížení těsnění
Inteligentní PSG (žhavicí svíčky se snímačem tlaku) byly již testovány jako originální
vybavení skupiny Volkswagen a GM/Opel, a brzy mají být použity při návrhu
nejnovějších naftových motorů.
Více informací o BERU PSG - žhavicích svíčkách se snímačem tlaku najdete v brožuře
BERU PSG.
Konektor
Vysokoproudá přípojka
Měřicí membrána
Žhavicí tyčinka
žhavicí svíčky
Deska PC s
elektronikou
Těleso žhavicí svíčky
Těsnění
Inteligentní PSG (žhavicí svíčka se
snímačem tlaku).
Keramická žhavicí svíčka
Silné vnitřní hodnoty
Pro výkon keramických žhavicích svíček je rozhodující složení jejich materiálů. Velmi
pevná keramika na bázi nitridu křemíku pro zakrytí elektricky vodivého disilicidu molybdenu uvnitř vrstvené konstrukce. Tento materiál odolává tlaku až 200 bar a teplotám
až 1300°C - to vše v různých plynných atmosférách, které se vyskytují ve spalovací
komoře (okolní vzduch, nafta, kyslík, voda).
Výkon dotažený na špičku
Kromě krátké doby ohřevu poskytuje optimalizovanou regulaci také provedení s topnou
tyčí umístěnou externě, samozřejmě patentované.
zajišťuje také optimalizovanou regulaci. Kromě toho, topný výkon soustředěný na špičce
keramického tělesa vyžaduje k vytvoření teploty nutné pro nastartování motoru méně
energie - a tím pádem ve srovnání s běžnými svíčkami spotřebuje méně paliva. Kromě
zvýšení provozní spolehlivosti zajišťuje odpor v systému regulace to, že keramická
žhavicí svíčka BERU má v každém provozním režimu motoru nejlepší možnou energetickou
rovnováhu. To přispívá také ke snížení spotřeby a emisí.
Exkluzivní proces
Keramické žhavicí svíčky BERU se vyrábějí na výrobních zařízeních patentované řady.
Keramická topná tělesa se vyrábí tvářecím procesem vytlačování a vstřikování. Poté
následují procesy pro snížení jejich pnutí, spékání a vytvrzování, pro dosažení přesné
požadované tolerance, aby mohly být namontovány do kovových těles. Probíhá několik
procesů broušení, které musí být, vzhledem k extrémní tvrdosti a pevnosti materiálů,
prováděny diamantovými nástroji. Kontakt keramické topné tyče se vytváří speciálním
vysokoteplotním procesem přes celý povrch. Tím se dosáhne vysoké odolnosti proti
kmitání a změnám teploty. Keramické žhavicí svíčky BERU nabízejí, díky kombinaci
vysokopevnostních materiálů, inovativní konstrukce a nejnovějších výrobních procesů,
vynikající vlastnosti.
Mikrostruktura keramiky žhavicí svíčky
BERU s výztužnými tyčinkami z nitridu
křemíku a bílými zrnky disilicidu molybdenu, která tvoří elektricky vodivou,
trojrozměrnou strukturu.
Struktura keramické topné tyče žhavících
svíček BERU
Kontakt žhavicí svíčky
Vnější vodič
Kryt žhavicí
části
Izolátor
Vnitřní
vodič
Oblast krytu
Topné těleso se skládá z elektricky vodivé pevné keramiky. Vzhledem k tomu, že
má vyšší specifický povrchový odpor než
materiál napájecího a výstupního vodiče,
žhavící tyčinka žhaví pouze na hrotu,
takže se rychleji zahřeje. Kontakt žhavicí
svíčky se skládá z vnitřního a vnějšího
vodiče s izolací umístěnou mezi nimi.
11
Žhavicí svíčky BERU:
Pětinásobná bezpečnost pro maximální kvalitu
1. NAVRŽENO V ÚZKÉ SPOLUPRÁCI S VÝROBCI
VOZŮ
Jako specialista na studený start naftových motorů a
vývojový partner automobilového průmyslu se společnost
BERU nejen od začátku podílela na návrhu žhavících
svíček, ale byla také přítomná a podílela se na vývoji
nových motorů. Bylo tedy možné přesně koordinovat
montážní polohu žhavicí svíčky v motoru - a technici
společnosti BERU vědí přesně, jaké parametry jsou
zvláště důležité nebo jaké výkonnostní rezervy musí
vyvíjená žhavicí svíčka mít.
2. VYROBENO V SOULADU S NORMAMI ISO
Žhavicí svíčky BERU jsou navrženy v souladu s normami
ISO 7578 a 6550. Ty určují rozměry a tolerance geometrie, těsnicí úhel, velikost klíče, průměr topné tyče atd.
3. VYVINUTO V SOULADU SE SPECIFIKACEMI
PRODUKTŮ V AUTOMOBILOVÉM PRŮMYSLU
Žhavicí svíčky BERU odpovídají specifikacím produktů
v automobilovém průmyslu, které se mezi jednotlivými
výrobci liší. Například pro životnost se tudíž vyžaduje
10 000 až 25 000 cyklů.
Kromě toho musí žhavicí svíčky BERU vydržet zkoušky
ve studené komoře. Navíc se provádějí testy na odolnost
vůči vlivům okolního prostředí, kontaktních médií, přísad
a čističů motorů.
4. PODROBENO SPECIÁLNÍM ZKOUŠKÁM
SPOLEČNOSTI BERU
Žhavicí svíčky BERU procházejí speciálními zkouškami,
které byly přizpůsobeny praktickým požadavkům
každodenního provozu a servisů, například simulací sil
pro vytržení konektoru či rychlými zkouškami přetížení.
Personál, který provádí zkoušky, je při těchto testech
přetížení neúprosný: Každý zkušební vzorek musí být i
po 3000 cyklech stále funkční.
5. VYROBENO V SOULADU S NEJNOVĚJŠÍMI
VÝROBNÍMI METODAMI
Výroba extrémně dlouhé a tenké moderní žhavicí svíčky
pro naftové motory s přímým vstřikováním s sebou
přináší specifické výzvy. Průměr žhavící trubky musí
být přesně přizpůsoben spalovací komoře. Do spalovací komory musí být zasunuta přesná délka žhavící
tyčinky - pouze tak lze zajistit, že víření nebude vytvářet
další škodlivé emise. Tepelné vlastnosti žhavicí svíčky
musí odpovídat konstrukci spalovací komory a spotřeba
proudu žhavících svíček musí být přizpůsobena stávající palubní síti vozidla. Podmínky pro výrobu tenkých
žhavících svíček v požadované kvalitě poskytují pouze
nejnovější výrobní zařízení, jako ta, která provozuje
společnost BERU.
12
Levná konstrukční řešení - raději se jim vyhnout
2CÍVKOVÝ VZHLED, ALE POUZE 1CÍVKOVÁ TECHNOLOGIE
Krátkou dobu ohřevu a teplotní odolnost požadovanou výrobci automobilů má pouze
žhavicí svíčka se 2 cívkami. Protože však druhá, tzv. regulační cívka, není zvenku na první
pohled vidět, někteří výrobci ji nepoužívají. Skutečnost, že žhavící proud není regulován,
vystavuje baterii během startování nadměrnému zatížení – a jelikož ve stanoveném čase
nedojde k požadovanému ohřátí, vozidlo nastartuje jen s obtížemi nebo vůbec.
(Viz obrázek 3)
1
16
2
15
NEKVALITNÍ IZOLAČNÍ PRÁŠEK JAKO VÝPLŇ ŽHAVICÍ TYČINKY
Místo magnezitového prášku používaného společností BERU, který se před naplněním
stlačí a vysuší, se v levných žhavících svíčkách používá nevysušený volný, v některých
případech kontaminovaný, izolační prášek.
3
14
4/5
Fatální následky: Během prvního nažhavení prášek značně expanduje a žhavící trubka se
nafoukne. V takovém případě lze žhavicí svíčky vyjmout pouze po demontáži hlavy válce!
(Viz obrázek 9)
13
NEVYSTŘEDĚNÁ TOPNÁ CÍVKA NALISOVANÁ U SPOJOVACÍHO ČEPU
12
Kvalita výroby se projevuje i zde:
pouze nejnovější výrobní stroje dokáží přesně vystředit
a nalisovat spojovací čep. Pochybní výrobci si vystačí s jednoduchým přitlačením topné
cívky na spojovací čep. Tímto způsobem však nelze zaručit požadovanou ochranu proti
zkratu.
(viz obrázky 5 a 13)
5/6
7
11
8
VADNÝ KONTAKT
Provedení a spoj připojovacího konektoru neodpovídá
specifikacím prvovýrobců.
Přestože spoj vypadá podobně jako u originálních žhavících svíček, nebude fungovat
správně. Není tedy zaručeno elektrické spojení se žhavicí svíčkou. Někteří z těchto
výrobců šetří také na materiálu pro spojovací součásti - za cenu nekvalitního elektrického
kontaktu.
(Viz obrázek 16)
17
10
9
NEPŘESNÉ PŘIVAŘENÍ ŽHAVICÍ TRUBKY
Jen málo levných výrobců disponuje takovou výrobní technologií, aby byli schopni přivařit
žhavící tyčinku přesně. Výsledek: Vlasové trhliny ve žhavících tyčinkách - a tedy úniky,
které mohou mít opět za následek zkrat.
Jak rozpoznat nekvalitní
žhavicí svíčky
Příznak
Riziko
PříznakRiziko
1 jednoduché těsnění
netěsní
Nekvalitní izolace, vydmutí
spodní žhavící trubky
11 Zborcený hrot žhavicí trubky,
příliš tenká žhavící tyčinka
Usazeniny okují, snížená životnost
/9 Plnění žhavící trubky
2
nekvalitním hořčíkovým práškem
3 Je požadována 2cívková
technologie, namontovaná je
však pouze jedna cívka
4 Tloušťka stěn není rovnoměrná
Žhavicí svíčka se spálí
12 Nesprávně navržená žhavící spirála (cívka)
Přetížení baterie způsobené
nadměrnou spotřebou proudu,
následné riziko spálení
časové řídicí jednotky žhavení - kontaktů: Zkracuje se tím životnost a zhoršuje se funkčnost
5 Cívka není v ose žhavící
trubky
Zkrat
/13Žhavící cívka namontovaná v 5
nakloněné poloze
Zkrat
6 Žhavící trubka není vystředěna, takže zde není soustřednost:
Žhavicí svíčka je nesoustředně umístěna v předkomůrce nebo
vířivé komůrce
Žhavicí svíčka je znehodnocena
v důsledku přímého zásahu
paprskem paliva z trysky
14 Kuželové tělesa svíčky
nesedí v hlavě válců Problémy s těsněním, poškození
hlavy válců.
15 Plocha bez povrchové úpravy
Zadírání v otvoru
Uvolnění a přerušení elektrického
7 Žhavicí tyčinka s vlasovými trhlinami
Spálení
16 Nekvalitní spojení připojovacího
kontaktu s čepem
17 Délka žhavicí tyčinky není v
souladu se specifikací výrobce V případě nadměrné délky žhavicí
tyčinky: žhavící svíčka se zničí vstřikovací
tryskou.
Pokud je příliš krátká:
problémy při startování
Charakteristika žhavení není
v
souladu se specifikací výrobce
/9 Hrot žhavicí tyčinky je vyplněn
8
Zkrat, nafouknutí
nestlačeným nebo vlhkým
žhavicí tyčinky, snížená životnost
hořčíkovým práškem
10 Oblý konec navrtaný, nesprávně
Spálení
provařený
13
Příčiny závad tužkových žhavicích svíček
Naftový motor nastartuje za teplého a suchého počasí
i v případě, že je jedna ze žhavicích svíček vadná a
předehřev zajišťují pouze zbývající žhavicí svíčky. V takovém případě obvykle dojde během startování ke zvýšení
emisí znečišťujících látek a také ke klepání, řidič si však
tyto příznaky neuvědomí nebo nebude vědět, jak si je
vysvětlit. Jakmile však přijde chladné a vlhké počasí, a
v noci začne mrznout, objeví se nepříjemné překvapení.
„přínos ohřevu“ naftových motorů se neprojeví, a motor
v nejlepší případě nastartuje s obtížemi a bude kouřit nejspíše však nenastartuje vůbec. Níže je uveden seznam
typických závad a souvisejících příčin. Ve většině případů
lze chybu odstranit pomocí této diagnostické pomůcky.
TRHLINY A PROMÁČKLINY NA ŽHAVICÍ TYČINCE
Příčiny:
Poškození cívky způsobené
a) provozem při příliš vysokém napětí, např. při startování z externí baterie
b) příliš dlouhým napájením způsobeným zaseknutím relé
c) nepřípustným dožhavováním během chodu motoru
d) použitím žhavicí svíčky bez dožhavování
Nápravná opatření:
a) Startování z externí baterie provádějte pouze při napětí palubní sítě automobilu.
b)/c) Zkontrolujte systém předžhavení, vyměňte časové relé žhavení.
d) Namontujte žhavicí svíčky s dožhavováním.
ČÁSTEČNĚ NEBO ZCELA ROZTAVENÁ ČI ULOMENÁ
ŽHAVICÍ TYČINKA
Příčiny:
Přehřátí žhavicí tyčinky z důvodu
a) chybného předvstřiku b) zanesené nebo opotřebené trysky
c) poruchy motoru, např. zabloko-
vání pístu, poruchy ventilu atd.
d) kapající trysky
e) zadřeného pístního kroužku
Nápravná opatření:
a) Nastavte přesně časování vstřiku.
b) Vyčistěte nebo vyměňte vstřikovací trysky
c) Zkontrolujte profil palivové trysky.
d) Rozeberte a opravte nebo vyměňte vstřikovací trysku
e) Zajistěte volný pohyb pístního kroužku
POŠKOZENÝ HROT ŽHAVICÍ TYČINKY
Příčiny:
Přehřátí žhavicí tyčinky z důvodu
a) Příliš rychlého začátku r
ozprašování (atomizace), během kterého se žhavicí tyčinka a
topná cívka
přehřívají; topná
cívka křehne a láme se.
b) uzavřená prstencová mezera
mezi tělesem svíčky a žhavicí
tyčinkou; v důsledku toho se ze
žhavicí tyčinky odvádí příliš
mnoho tepla
Nápravná opatření:
a) Zkontrolujte vstřikovací systém,
nastavte přesně bod vstřikování.
b) Při šroubování žhavicí svíčky vždy
dodržujte utahovací moment
předepsaný výrobcem vozidla.
STRŽENÝ SPOJOVACÍ ŠROUB, POŠKOZENÝ ŠESTIHRAN
Příčiny:
a) Stržený spojovací šroub:
Matice připojovacího konektoru
byla utažena
nadměrným
utahovacím momentem.
b) Poškozený šestihran:
Použití
nesprávného nástroje; svíčka je
deformovaná a způsobuje zkrat
mezi tělesem a kruhovou maticí.
Nápravná opatření:
a) Spojovací matici utahujte
momentovým klíčem. Vždy
dodržujte předepsaný utahovací
moment. Závit nemažte.
b) Svíčku utáhněte vhodným
nástrčným momentovým klíčem.
Důsledně dodržujte
předepsaný
moment (řiďte se specifikacemi
výrobců automobilů).
Závit nemažte.
14
Servisní rady:
Testovací zařízení pro žhavicí svíčky:
Testování bez demontáže svíček
Nyní lze pomocí nové zkoušečky BERU bezpečně, rychle
a ekonomicky otestovat všechny kovové a keramické
žhavicí svíčky ve vozidlech s 12V napětím - jednotlivě, a
bez nutnosti svíčky demontovat nebo startovat motor.
Nový tester žhavicích svíček BERU nabízí mnoho výhod
pro praxi v servisu:
n Spolehlivé, rychlé a ekonomické testování, protože
žhavicí svíčky není nutné vyjímat ani není třeba
startovat motor
n Není potřeba předem nastavovat typ žhavicí svíčky
(kovová nebo keramická)
n Automatické rozpoznávání jmenovitého napětí žhavicí
svíčky (od 3,3 – 15 voltů)
n Testování podle skutečných podmínek
n Snadná obsluha
n Možnost testování každé jednotlivé žhavicí svíčky
n Analogové zobrazení regulace ohřevu a proudu
(u jednotlivých žhavicích svíček lze porovnat spotřebu
proudu a regulaci)
n Ochrana proti zkratům a chybám polarity
n Ochrana proti přetížení
(další monitorování žhavicí svíčky přes nezávislý okruh)
n Řízený postup testování jako u
elektronických řídicích jednotek.
n Detekce volných kontaktů pomocí procesoru a
následné opakování testu.
n Do zkoušečky je začleněn speciální software
mikrořadiče
V každé dílně by mělo být
testovací zařízení pro žhavicí
svíčky BERU.
Náš tip:
Zkontrolujte žhavicí svíčky rychlou zkoušečkou BERU.
Ideální je,
pokud se v případě jakýchkoliv
závad nebo zhoršení funkce
vymění celá sada žhavicích
svíček.
Zkušenosti ukazují, že žhavicí
svíčky většinou dosáhnou limitu
opotřebení krátce po sobě - a
jakmile je spojovací vedení a
napájecí lišta vyjmuto, je levnější
vyměnit celou sadu, než o něco
později měnit další svíčky.
Jak rychle a spolehlivě nastartovat dieselový motor
Problém
Příčina
Řešení BERU
Dým během startování,
Vznik kouře
Žhavicí svíčka s pouze jednou
cívkou, příliš nízká teplota
Používejte žhavicí svíčky společnosti BERU s 2cívkovou technologii
(topná a regulační cívka zajišťují, že
se během kratší doby ohřevu
dosáhne vyšší teploty)
Klepání během startování
Žhavicí svíčka bez omezovacího
účinku a bez tepelné rezervy
Pro lepší a rychlejší ohřev instalujte žhavicí svíčky BERU s dožhavováním
Dlouhé startování, kterým se
vybíjí baterie
Žhavicí svíčka se ohřívá pomalu,
příliš dlouhá doba ohřevu
Obtížný a nepravidelný chod
motoru
Konečná teplota žhavicí svíčky je
příliš nízká
Motor nastartuje pouze po
několika pokusech
Vadná žhavicí svíčka
Nepříjemný zápach po
nastartování motoru
Elektrické parametry žhavicích
svíček nebyly správně nastaveny
Žhavicí tyčinka je lehce roztavená
nebo zmenšená
Tloušťka stěny žhavicí tyčinky je
příliš malá (častý jev u levných
žhavicích svíček)
Žhavicí tyčinka je zcela roztavená
Vstřikovací tryska je vadná
Používejte žhavicí svíčky BERU GN, které byly přizpůsobeny přesně pro
motor
a 3fázový žhavicí systém (předžhavení – žhavení během startování
– dožhavování)
Vyměňte držák trysky pomocí sestavy pro jeho výměnu
15
Servisní rady:
Utahovací momenty
Pří výměně žhavicích
svíček je důležité:
Dodržovat utahovací
momenty!
Žhavicí svíčka Střižný
- závit moment
M
M
M
M
8
9
10
12
20
22
35
45
Nm
Nm
Nm
Nm
Žhavicí svíčka Utahovací
- závit moment
M
M
M
M
8
9
10
12
10
12
15
22
Nm
Nm
Nm
Nm
Spojovací matice- závit
Utahovací
moment
M 4
M 5
2 Nm
3 Nm
STŘIŽNÝ MOMENT
Při demontáži žhavicích svíček dodržujte střižný
moment
.
CO DĚLAT PŘI DOSAŽENÍ STŘIŽNÉHO MOMENTU?
Za žádných okolností nesmíte pokračovat v otáčení
- žhavicí svíčka by se jinak mohla ulomit. Místo toho
postupujte podle následujících 3 bodů: Lehce uvolnit –
ohřát – odšroubovat:
1. Lehce uvolnit:
Na závit žhavicí svíčky naneste
dostatečné množství syntetického oleje a nechte jej
působit, pokud možno přes noc nebo i déle.
2. Ohřev: Spusťte motor, aby se ohřál, nebo použijte
samostatný kabel pro přívod proudu do funkčních
žhavicích svíček na dobu 4 - 5 minut (to je možné
pouze u žhavicích svíček s provozním napětím 11 – 12 V)
- žhavicí svíčka se ohřeje a vlivem tepla se uvolní.
3. Vyšroubovat: Poté žhavicí svíčku zkuste znovu
vyšroubovat uvolněním z hlavy válce
vhodným
nástrojem. (nepřekračujte maximální uvolňovací
moment – viz tabulka výše. Před dosažením střižného
momentu vždy přestaňte a v případě potřeby ohřev
opakujte).
Po vyjmutí starých žhavicích svíček vždy vhodnými
nástroji vyčistěte závit, kuželové sedlo a kanál žhavicí
svíčky v hlavě válce.
(viz níže).
Nyní vstříkněte syntetický olej
sem.
Tyto zbytky spalování lze odstranit
výstružníkem BERU.
UTAHOVACÍ MOMENT
Při šroubování nových žhavicích svíček se musí dodržet
utahovací moment předepsaný výrobcem vozidla.
Poznámka: U žhavicích svíček s připojením na závit se
musí dodržovat také utahovací moment spojovací matice.
Zejména po připečení (přiškvaření) žhavicí tyčinky k
hlavě válce je otvor této hlavy často znečištěn zbytky ze
spalování nebo nečistotami. Toto přiškvaření lze snadno
a bezpečně odstranit z hlavy válců s 10mm závitem –
pomocí výstružníku BERU (RA003 - 0 890 100 003).
Pro montáž a demontáž
žhavicích svíček používejte
POUZE momentový klíč.
Výstružník BERU:
k rychlému a spolehlivému
čištění vrtání hlavy válců
JAK NA TO:
Provizorně vyčistěte otvor pro žhavicí svíčku hadříkem.
n Na řezací plochu výstružníku BERU naneste mazivo a
našroubujte jej do hlavy válců:
Zbytky po spalování se
přilepí na mazivo a budou odstraněny při vyšroubování
nástroje.
n Pak lze bez problémů namontovat novou žhavicí svíčku
(opět je nutné dodržet utahovací moment!).
n Před instalací nové žhavicí svíčky namažte oblasti dříku
a závitu mazivem GK (GFK01 – 0 890 300 034)
n
Výstružník BERU –
(RA003 – 0 890 100 003) pro
odstraňování nánosů, které se
mohou vyskytnout po „připečení“
žhavicí svíčky k hlavě válců.
GKF01 - 0 890 300 034
BERU® je registrovaná ochranná známka společnosti BorgWarner Ludwigsburg GmbH
PRMBU1435-CZ
Global Aftermarket EMEA
Prins Boudewijnlaan 5
2550 Kontich • Belgium
www.federalmogul.com
www.beru.federalmogul.com
[email protected]
®
Vestavěná
Perfection
built in
dokonalost