Жанармай қоспаларын тұтатуыштардың жұмыс істеу принципі

Тұтату процесі: Жанармай қоспаларын тұтатуыш қалай жану процесін бастайды

Электрлік өткел, плазма каналының пайда болуы және от шырынының дамуы

Жану процесін бастау үшін жанармай-ауа қоспасындағы электрлік разрядты дәл қажетті уақытта тудыратын жанармай қозғалтқышының искра ұшысы қолданылады. Жану орамы әдетте 20 000–50 000 вольт арасындағы өте жоғары кернеу шығарады, бұл двигатель ішіндегі сығылған ауа-жанармай қоспасының кедергісін жеңуге жеткілікті. Келесі болатын нәрсе өте қызықты — газ иондалады да, өткізгіш плазма каналы деп аталатын құбылыс пайда болады. Электр осы канал арқылы өтеді және қоспаны өте жылдам қыздырады: миллиардтагы бір секунд ішінде температура шамамен 60 000 °F (33 300 °C) дейін көтеріледі. Бұл инженерлер «от өрнегі» деп атайтын құбылысты тудырады — яғни өзінше жанып тұратын өте кішкентай от шары. Ал бір мыңдықтан кем уақыт ішінде бұл кішкентай от шары таралып, двигательді алға итеретін тұрақты отқа айналады.

Кернеу талабы, диэлектрлік беріктік және сығылу дәрежесінің рөлі

Қажетті кернеу мөлшері компрессия қатынасы артқан сайын көтеріледі. Мысалы, шамамен 9:1 компрессияда жұмыс істейтін қозғалтқыштарға искраның дұрыс жұмыс істеуі үшін әдетте 8 000–12 000 вольт аралығындағы кернеу қажет. Ал турбобығытылған қозғалтқыштар немесе өте жоғары компрессия қатынасы бар қозғалтқыштар (яғни 12:1 немесе одан жоғары) жұмысқа қосылу үшін жиі 20 000 вольттан аса кернеуге қажеттілік туады. Бұл неге болады? Жоғары компрессия отын-ауа қоспасын тұтқындап, жану камерасына көбірек ауа енгізеді, ол нәтижесінде оның диэлектрлік беріктігі артады. Бұл негізінде искраның электродтар арасындағы саңылаудан өтуі қиынайғанын білдіреді. Енді барлығы қалай өзара әсерлесетіні туралы маңызды бір нюанс. Кернеу өзі иондану процесін бастайды, ал отын-ауа қоспасында от шырағының дұрыс қалыптасуы үшін қажетті жылу шынымен ток күші арқылы беріледі. Егер кернеу жеткіліксіз болса, жануыңыз бұзылуы мүмкін. Ал егер ток күші тым төмендесе, пайда болатын от шырағы жану камерасы бойынша сенімді таратылмайды.

Жанармай құрылғысының құрылысы: маңызды компоненттер және олардың қызметтік рөлдері

Орталық электрод, жерге түсетін электрод және жану аралығының оптимизациясы

Орталық электрод жану камерасына тұтас қызығушылық тудыратын жерге от алғызғыш катушкасынан жоғары кернеу электрін береді. Ауа-отын қоспасындағы кедергіні жеңуге жеткілікті кернеу құрылған кезде негізгі электрод пен жерлендірілген электрод арасында плазма каналы пайда болады, бұл барлық жану процесін іске қосады. Өндірушілер көбінесе иридий немесе платина сияқты жоғары сапалы материалдарды таңдайды, себебі бұл материалдардың тозуға төзімділігі жоғары болып, олар от алғызғыштың пішінін ұзақ уақыт бойы сақтай алады. От алғызғыштардың аралығы әдетте 0,6–1,2 миллиметр аралығында болады, бірақ бұл өлшемді дәл анықтау өте маңызды. Егер аралық өте үлкен болса, двигательге искраның пайда болуы үшін әлдеқайда жоғары кернеу қажет болады және қате жану (мисфайр) ықтималдығы жоғары болады. Ал аралық өте кішкентай болса, онда искраның күші әлсізделеді және жану басталған кезде оттың дамуы нашарлайды. Көптеген мәжбүрлі ауамен салқындатылатын двигателдердің от алғызғыштарының аралығы сұйықпен салқындатылатын двигателдерге қарағанда кішірек болуы керек, себебі олар қалыпты жұмыс істеген кезде ыстық кезде көбірек ұзарып кетеді.

Керамикалық изолятор, герметизация жүйесі және шығыс ұштарының бүтіндігі

Алюминий оксидынан жасалған керамикалық изоляторлар 65 000 вольтқа дейінгі кернеуді төтеп беруге және 1000 °C-тан асатын температурада да қалыпты жұмыс істеуге қабілетті. Осы қасиеттер электр тогының олардың беті бойымен ағып кетуін болдырмаған. Бұл бөлшектердегі қырлы (ребристая) конструкция әдетте оларға жабысып қалатын ластану мен басқа қоспаларды шайып кетуге көмектеседі. Егер мұндай ластану бақыланбаса, ол өткізгіш жолдардың пайда болуына әкеліп, қауіпті искра түсулеріне (флешоверлерге) себепші болады. Цилиндр басы үшін өндірушілер мыс негізді сақиналарды екі жеке сығылған (кримп) герметиктік жабысымдармен қосады. Бұл жинақ 2000 фунт/кв. дюйм (psi) дейінгі қатты қысым көтерілуі кезінде де барлық компоненттердің бүтіндігін сақтайды. Сонымен қатар, ол май немесе отынның маңызды аймақтарға кездейсоқ түсуін де болдырады. Терминалдық шығыстар никельмен сырланған, сондықтан коррозияға төзімді, олар отырғызу сымдарына тығыз бекітіледі. Бұл қосылыс 300 G-ден асатын тұрақты тербелістерге ұшырағанда да тұрақты қалады. Алайда, егер терминалдар жақсы тұйықталмаса, кедергі шамамен 18 пайызға артады. Кедергінің осындай өсуі искраның қуатын төмендетеді, бұл тікелей қозғалтқыштың жұмыс істеу сапасына әсер етеді.

Жылу реттеуі: Жану жартысының жылу диапазоны мен қозғалтқыштың сәйкестігін түсіну

Қыздырылған және салқын жану жартылары: Геометрия, материалдың жылу өткізгіштігі және жылу ағысының бағыттары

Жанармай қосқышының жылу диапазоны — бұл оның жану орнынан двигатель блогына жылу қаншалықты тиімді тасымалдайтынын көрсетеді, ал жану кезіндегі шамның нақты температурасын емес. Қыздырылған қосқыштарда жылу өткізгіштігі төмен материалдардан жасалған ұзын изолятор бөліктері болады, бұл ұшында температураны жоғары ұстайды. Бұл двигатель аз жұмыс істеген кезде көміртегі қабатының пайда болуын болдырмауға көмектеседі. Ал қарама-қарсы жағдайда, суық қосқыштарда изолятордың ұзындығы қысқа болады және жылу өткізгіштігі жоғарырақ материалдар қолданылады — мысалы, қазіргі кезде кеңінен қолданылатын мыс ядролы электродтар. Олар жылуды тез шашыратады, бұл қуатты двигательдерде отын ерте жануын болдырмау үшін маңызды. Мыс осы жерде шынымен де тамаша нәтиже береді: ол жылуды қалыпты никельден шамамен 90 пайызға тезірек шашыратады. Сондықтан да автокөліктердің өнімділігін арттыру немесе турбобығы бар двигательдерді модификациялау кезінде механиктер әрқашан мыс қосқыштарын таңдайды.

Жанармай қосқыштарының жылу бағалауы туралы кең тараған қателіктерді жою

Көптеген адамдар жанармай қоспалары туралы сөйлескенде, «ыстық» немесе «суық» деген сөздердің нақты қандай температурада от алуын білдіретінін қате түсінеді. Көптеген адамдардың білмейтіні — жылу диапазоны шынымен де жанармай қоспасынан жылу қаншалықты жақсы шығатынын, ал от алу өзінің температурасын анықтамайды. Тағы бір ірі қате — кейбір адамдар ыстық жанармай қоспаларының автоматты түрде жақсырақ жұмыс істеуін ұсынады. Бірақ егер жылу диапазоны қозғалтқыштың қажеттілігіне сәйкес келмесе, бұл электродтардың тез тозуына немесе көміртектің қабаттануына әкелуі мүмкін. Мысалы, күнделікті қалалық машиналар үшін. Егер кімдір тым суық жанармай қоспаларын орнатса, олар шамамен 450 градус Цельсийден төмен температурада жұмыс істей бастайды, нәтижесінде уақыт өте келе көміртек оларға жабысып қалады. Ал керісінше, турбобығы бар қозғалтқышқа өте ыстық жанармай қоспаларын орнату температураны 800 градус Цельсийден асырып, қауіпті алдын-ала от алу (преждевременное воспламенение) проблемаларына әкелуі мүмкін. Жанармай қоспаларын таңдаған кезде әрқашан өндірушінің ұсыныстарын тексеріңіз және олардың қалайша қолданылатынын — қойылған қораптағы немесе бензин құйғыштағы кімдірдің айтқанын емес — күнделікті қолданысқа қарай бағалаңыз.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Жанармай-ауа қоспасын тұтататын электродтың отының маңызы қандай?

Отын ядросы маңызды, себебі ол жану процесінің бастапқы нүктесін көрсетеді. Бұл — жанармай-ауа қоспасын электрод тұтатқаннан кейін пайда болатын кішкентай от шары. Бұл от тез ұлғаяды да, жану процесін жалғастыратын тұрақты отқа айналады және қозғалтқыштың жұмысын қамтамасыз етеді.

Қысу дәрежесі артқан сайын кернеу талабы неге артады?

Жоғары қысу дәрежелері арқылы жану камерасына көбірек ауа сығылады, бұл диэлектрлік беріктікті көтереді. Сондықтан электрод аралығы арқылы иондану мен жануды бастау үшін жану кернеуінің артуы қажет.

Жылулық диапазон электродтың жұмыс істеу сапасына қалай әсер етеді?

Жылу диапазоны шамдың жылу шашылуын қаншалықты жақсы басқаратынын анықтайды. Қыздырулы шамдар көпшілікте төмен кернеулерде жұмыс істейтін қозғалтқыштарда көміртегі қабатының пайда болуын болдырмау үшін ұзын изоляторлы мұртшалары арқылы жылуды ұзақ уақыт сақтайды. Салқындатқыш шамдардың мұртшалары қысқа болады және жылу өткізгіштігі жоғары болады, ол жоғары компрессиялы қозғалтқыштарда ерте инициацияны болдырмайды.

Шамдарда қандай материалдар жиі қолданылады?

Шамдардың электродтарында төзімділігі мен тозуға төзімділігі жоғары болуы үшін көбінесе иридий немесе платина материалдары қолданылады. Жоғары кернеу қолданылатын жағдайларда алюмина негізіндегі керамикалық изоляторлар қолданылады, ал мыс ядролы электродтар жылуды тез шашылатуға көмектеседі.