Dispositivo de vela de ignição

Nos motores de combustão interna a gasolina, velas de ignição são usadas para inflamar a mistura ar-combustível. Uma descarga elétrica com uma voltagem de milhares de volts ocorre entre os eletrodos das velas de ignição a cada ciclo do motor e, em certos momentos, acende a mistura combustível-ar dentro do cilindro.

Pela primeira vez, uma vela de ignição, como a conhecemos até hoje, foi desenvolvida em 1902 pelo cientista Robert Bosch para ser alimentada por um magneto de alta tensão, projetado na oficina de sua empresa de mesmo nome. A partir desse momento, as velas de ignição começaram a ser amplamente utilizadas em motores de combustão interna, e o dispositivo ainda não foi alterado estruturalmente, apenas os materiais utilizados nele evoluíram.

Fundamentalmente, a vela de ignição inclui os seguintes elementos principais: uma carcaça de metal, um isolador e um condutor central. Algumas velas contêm adicionalmente um resistor interno entre o eletrodo central e o terminal de contato. De qualquer forma, três elementos modificados são a base de qualquer vela de ignição.

No topo da vela está um terminal de contato, ao qual os fios de alta tensão do sistema de ignição ou uma bobina de alta tensão separada estão conectados. Os designs podem variar, mas com mais freqüência um contato de encaixe é fixado na parte superior da vela ou preso com uma porca. Normalmente, a saída do condutor central para o terminal de contato é universal: o contato de encaixe é montado na rosca e, se necessário, é facilmente desaparafusado.

O isolador de vela é geralmente feito de cerâmica de óxido de alumínio, cuja resistência ao calor atinge 1000 ° C e a tensão de ruptura é de pelo menos 60 kV. É a composição do isolador e suas dimensões que determinam a marcação térmica de uma vela específica. O mais importante é a parte superior do isolador, que está em contato direto com o eletrodo, determina o quão bem essa vela funcionará.

Nas bordas do isolador feito estendendo o caminho das nervuras atuais para complicar a falha elétrica em sua superfície. Esta solução é equivalente ao alongamento do isolador. A idéia de usar cerâmica na construção de uma vela de alta tensão pertence ao engenheiro alemão Gottlob Honold.

A base do corpo da vela é a chamada “saia”, que serve para instalar e fixar a vela na rosca na cabeça do cilindro, bem como para remover o calor do isolador e dos eletrodos. A saia conduz uma corrente elétrica entre o eletrodo lateral da vela e a "massa" do sistema elétrico do veículo. Uma junta é instalada acima da saia para proteger contra a explosão de gases combustíveis da câmara de combustão para o exterior.

O eletrodo lateral da vela é feito de aço ligado com manganês e níquel. É soldado ao corpo da vela por solda por resistência. Este eletrodo está sempre muito quente durante a operação do motor de combustão interna, o que pode levar à ignição por brilho. Algumas velas têm vários eletrodos laterais.

A durabilidade desses eletrodos pode ser dada se eles forem revestidos com um revestimento de metais nobres como a platina - dessa forma, velas mais caras podem durar 100.000 quilômetros, o que às vezes é benéfico, porque em motores em forma de V, substituir uma vela é um processo demorado.

O próprio corpo da vela também pode desempenhar o papel de um eletrodo lateral; desde 1999, essas velas aparecem no mercado sob o nome de velas de pré-câmara de plasma. Eles são equipados com um bico esférico resistente ao calor especial.

A fagulha nessas velas é circular, e a descarga elétrica se move aqui em um caminho circular, e a ignição primária da mistura ar-gás ocorre na pré-câmara. Essa solução fornece auto-limpeza dos eletrodos, pois eles são soprados constantemente, o que garante a extensão da vida útil da vela. A eficácia das velas pré-câmara ainda é um ponto discutível.

O núcleo da vela de ignição é o eletrodo central. Ele é conectado ao terminal de contato do produto através de um selante de vidro com um resistor. Isso é para reduzir a interferência de rádio causada pelo sistema de ignição. O eletrodo central é equipado com uma ponta feita de ligas de ferro-níquel com adição de cromo e cobre. O ítrio pode ser pulverizado, a solda de platina também é encontrada às vezes, ou o eletrodo pode ser refinado e feito inteiramente de irídio.

O eletrodo central da vela de ignição é, em princípio, a parte mais quente. Além disso, ele deve garantir o nível adequado de emissão de elétrons para que uma faísca apareça nela, como no cátodo, com facilidade.

Como o campo elétrico possui uma intensidade máxima nas bordas do eletrodo, uma faísca é formada precisamente entre a borda afiada do eletrodo central e a borda do eletrodo lateral; portanto, nesses locais é observado o maior efeito de erosão elétrica.

Antigamente, era costume os motoristas tirarem velas de vez em quando e limpar vestígios de erosão dos eletrodos. Agora, o problema é evitado pelas ligas usadas nas pontas (platina, ítrio, irídio), que fornecem aos eletrodos uma vida útil prolongada.

A distância entre o eletrodo lateral da carcaça e o eletrodo central da vela forma um espaço para a faísca. O tamanho da lacuna é um compromisso entre a capacidade de romper a lacuna na mistura ar-gasolina comprimido e o volume de plasma que ocorre durante a ruptura. Quanto maior a diferença - quanto maior a faísca, maior a probabilidade de ignição da mistura de combustível, menores os requisitos de qualidade do combustível.

Mas muita folga pode levar à avaria no controle deslizante, nos fios e em outras partes do carro. Uma lacuna maior é mais difícil para uma faísca romper, e ela tenderá a penetrar no isolamento.

A diferença maior requer mais voltagem para faíscas normais. No entanto, o sistema de ignição tem um valor de tensão constante, mas a folga na vela de ignição pode, em princípio, ser alterada. Além disso, quanto mais nítidos os eletrodos, mais fácil é a alta tensão romper a lacuna. Porém, quanto maior a pressão na mistura de combustível, mais difícil é romper a lacuna. Também é necessário um compromisso aqui.

A folga das velas de ignição não é um valor constante definido uma vez. Ele deve ser ajustado ao modo de operação atual específico do motor. Ao converter um carro em gás liquefeito e comprimido, a centelha é reduzida devido a uma tensão de ruptura mais alta que a mistura ar-gás.