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
Funkce 3 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
Příznak Riziko
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
/13 Žhavící 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
